生基因工程的成果与发展前景.ppt

生基因工程的成果与发展前景 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望通过研究通过研究“基因敲基因敲除除”的耗子将帮助研究的耗子将帮助研究人类的癌症、糖尿病和人类的癌症、糖尿病和高血压等慢性疾病与遗高血压等慢性疾病与遗传的关系。传的关系。转基因羊转基因羊具有生长快、毛具有生长快、毛质、肉质好、疾质、肉质好、疾病少及耐粗饲料病少及耐粗饲料等优点。等优点。在猴子的未受精卵中加入在猴子的未受精卵中加入附加基因，并利用它成功培育附加基因，并利用它成功培育出健康活泼的小猴出健康活泼的小猴“安迪安迪”。通过对通过对“安迪安迪”的研究我的研究我们可以简单地引进如老年性痴们可以简单地引进如老年性痴呆病的基因、帕金森病基因等，呆病的基因、帕金森病基因等，加快针对这类疾病疫苗的开发加快针对这类疾病疫苗的开发研究。研究。在生物体外对在生物体外对DNADNA分子进行人分子进行人工剪切、拼接，对基因进行改造和工剪切、拼接，对基因进行改造和重新组合，再导入生物体内使导入重新组合，再导入生物体内使导入的基因得以表达。的基因得以表达。、基因工程与医药卫生、基因工程与医药卫生我国生产的部分基因我国生产的部分基因工程疫苗和药物工程疫苗和药物 基因工程药品的生产基因工程药品的生产许多药品的生产是从生物许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。往往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。产量问题，还能大大降低生产成本。胰岛素是胰岛素是治疗糖尿病治疗糖尿病的特效药，的特效药，长期以来只能依靠从长期以来只能依靠从猪、牛等动物猪、牛等动物的胰腺的胰腺中提取，中提取，100Kg100Kg胰腺胰腺只能提取只能提取4-5g4-5g的胰岛素的胰岛素，其产量之低和价格，其产量之低和价格之高可想而知。之高可想而知。将合成的胰岛素基因导将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每入大肠杆菌，每2000L2000L培养液培养液就能产生就能产生100g100g胰岛素！大规胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了题，还使其价格降低了30%-30%-50%!50%!基因诊断与基因治疗基因诊断与基因治疗运用基因工程设运用基因工程设计制造的计制造的“DNADNA探针探针”检测肝炎病毒等病检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，毒感染及遗传缺陷，不但准确而且迅速。不但准确而且迅速。我国研究人员正在制备用于基因我国研究人员正在制备用于基因治疗的基因工程细胞治疗的基因工程细胞通过基因工程给通过基因工程给患有遗传病的人体内患有遗传病的人体内导入正常基因可导入正常基因可“一一次性次性”解除病人的疾解除病人的疾苦。苦。治疗侏儒症治疗侏儒症的的唯一方法唯一方法，是向人体注射是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。治疗生长激素。而生长激素的获得很困难。治疗一名侏儒症患者每年需要从一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下具尸体的脑下垂体垂体中提取生长激素。中提取生长激素。现可利用基因工程方法，将人的现可利用基因工程方法，将人的生长激生长激素基因导入大肠杆菌素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。中，使其生产生长激素。人们从人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于激素，相当于6万具尸体的全部产量。万具尸体的全部产量。基因工程药品基因工程药品 生长激素生长激素 干扰素是干扰素是干扰素是干扰素是病毒侵入细胞后产生病毒侵入细胞后产生病毒侵入细胞后产生病毒侵入细胞后产生的一种的一种的一种的一种糖蛋白糖蛋白糖蛋白糖蛋白。干扰素几乎能干扰素几乎能干扰素几乎能干扰素几乎能抵抗所有抵抗所有抵抗所有抵抗所有病毒引起的病毒引起的病毒引起的病毒引起的感染感染感染感染，对于治疗对于治疗病毒感染简直是病毒感染简直是“万能灵药万能灵药”！此外干扰素对此外干扰素对此外干扰素对此外干扰素对治疗治疗治疗治疗某些某些某些某些癌症癌症癌症癌症和和和和白血病白血病白血病白血病也有一定疗效。也有一定疗效。也有一定疗效。也有一定疗效。传统的干扰素生产方法是从人血液中的传统的干扰素生产方法是从人血液中的传统的干扰素生产方法是从人血液中的传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞白细胞白细胞白细胞内提取内提取内提取内提取，每每每每300L300L血液只能提取出血液只能提取出血液只能提取出血液只能提取出1mg1mg干扰素干扰素干扰素干扰素,其其“珍贵珍贵”程度自不用多说。程度自不用多说。1980198219801982年，科学家年，科学家年，科学家年，科学家用基因工程方法在用基因工程方法在用基因工程方法在用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素干扰素干扰素干扰素，是传统的生产量的，是传统的生产量的，是传统的生产量的，是传统的生产量的1212万倍。万倍。万倍。万倍。19871987年上述干年上述干年上述干年上述干扰素大量投放市场。扰素大量投放市场。扰素大量投放市场。扰素大量投放市场。基因工程药品基因工程药品 干扰素干扰素基因工程干扰素传统疫苗存在许多缺点：生产过程需传统疫苗存在许多缺点：生产过程需大量繁大量繁殖病原体，殖病原体，对工作人员对工作人员健康造成很大威胁健康造成很大威胁；病原体的减毒、灭活有可能病原体的减毒、灭活有可能不够彻底不够彻底，导致，导致接种者接种者直接感染直接感染。基因工程疫苗基因工程疫苗：将起关键作用的、序列保守将起关键作用的、序列保守的蛋白质基因重组到细菌或真核细胞内，生的蛋白质基因重组到细菌或真核细胞内，生产蛋白质，制作成疫苗。它不使用病原体本产蛋白质，制作成疫苗。它不使用病原体本身，所以身，所以安全安全，还可以把不同病原体的抗原还可以把不同病原体的抗原基因重组到同一受体细胞，生产基因重组到同一受体细胞，生产多价疫苗多价疫苗。基因工程药品基因工程药品 基因工程疫苗基因工程疫苗基因工程艾滋病疫苗基因工程乙肝疫苗基因诊断基因诊断：也称为也称为DNADNA诊断诊断或或基因探针技术基因探针技术，即在，即在DNADNA水平分析检测某一基因，从而对特定的水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。疾病进行诊断。探针制备：探针制备：放射性同位素放射性同位素(如如3232P)P)、荧光、荧光分子分子等标记的等标记的DNADNA分子；分子；原原 理：利用理：利用DNADNA分子杂交原理分子杂交原理；基因治疗曙光初照基因治疗曙光初照基因治疗：基因治疗：把正常基因导入病人体内，使把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效的手段。的手段。患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳糖苷患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳糖苷患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳糖苷患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳糖苷转移酶转移酶转移酶转移酶基因缺陷基因缺陷基因缺陷基因缺陷而缺少半乳糖苷转移酶，使过多而缺少半乳糖苷转移酶，使过多而缺少半乳糖苷转移酶，使过多而缺少半乳糖苷转移酶，使过多的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。1971197119711971年，美国科学家在体外做了试验，用年，美国科学家在体外做了试验，用年，美国科学家在体外做了试验，用年，美国科学家在体外做了试验，用带带带带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞组织细胞组织细胞组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳，结果发现这些组织细胞能够利用半乳，结果发现这些组织细胞能够利用半乳，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的。病是可能的。病是可能的。病是可能的。首例基因治首例基因治疗的疗的受益者受益者 （美国美国1990年年）到到1998年底，世界范年底，世界范围内累计围内累计3134人接受人接受了基因转移试验了基因转移试验19901990年美国国年美国国立卫生立卫生研究院治愈一位治愈一位“重重症联合免疫缺症联合免疫缺陷综合症陷综合症”的的4 4岁女孩岁女孩基因治疗：用一个正常的基因来代替缺陷基因基因治疗：用一个正常的基因来代替缺陷基因ADAADA基因缺陷基因缺陷ADAADA：腺苷酸：腺苷酸脱氨酶脱氨酶、基因工程与农牧业、食品工业、基因工程与农牧业、食品工业运用基因工程技术，不但可以培养优质、运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。以培养出具有特殊用途的动、植物。生长快、耐不良环境、肉质生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼好的转基因鱼(中国中国)乳汁中含有人生长激素的转乳汁中含有人生长激素的转基因牛基因牛(阿根廷阿根廷)（1 1）抗虫转基因植物）抗虫转基因植物植物基因工程硕果累累植物基因工程硕果累累植物基因工程硕果累累植物基因工程硕果累累抗虫棉抗虫棉叶子叶子正常棉正常棉叶子叶子(2(2）抗病转基因植物）抗病转基因植物抗烟草花叶病毒转基因甜椒抗病毒转基因西葫芦(3)(3)其他抗逆转基因植物其他抗逆转基因植物耐寒、耐旱转基因水稻(4)(4)利用转基因改良植物的品质利用转基因改良植物的品质含大量维生素的转基因玉米抗癌抗衰老的紫色西红柿转入维生素转入维生素A A合成酶基因的大米合成酶基因的大米转基因矮牵牛转基因蓝玫瑰转入荧光酶的转基因烟草苗转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基转鱼抗寒基因的番茄因的番茄转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯不会引起过敏的转基因大豆不会引起过敏的转基因大豆基因工程与食品业基因工程与食品业基因工程为人类开辟基因工程为人类开辟新的食物来源新的食物来源。1）鸡蛋白基因鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中在大肠杆菌和酵母菌中表达获得成功。这表明，未来能用发酵罐表达获得成功。这表明，未来能用发酵罐培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需要的要的卵清蛋白卵清蛋白。2）用基因工程的方法用基因工程的方法从微生物中获得从微生物中获得人们所需要的人们所需要的糖类、脂肪糖类、脂肪和和维生素维生素等产品等产品。基因工程为食品工业中提供了什么前景？基因工程为食品工业中提供了什么前景？(1)(1)用于提高动物生长速度用于提高动物生长速度动物基因工程前景广阔动物基因工程前景广阔转入外源生长激素基因的转入外源生长激素基因的“超级小鼠超级小鼠”导入贮藏蛋白基导入贮藏蛋白基因的超级羊因的超级羊(2)(2)用于改善畜产品的品质用于改善畜产品的品质“乳糖不耐症乳糖不耐症”乳糖含量低的奶牛：乳糖含量低的奶牛：将将肠乳糖酶肠乳糖酶基因导入奶牛基因组基因导入奶牛基因组(3)(3)用转基因的动物生产药用转基因的动物生产药物物人治疗性抗体转基因奶牛含有人凝血因子的转基因羊乳腺生物反应器生产抗凝血酶蛋白(4)(4)用转基因的动物作器官移植的供体用转基因的动物作器官移植的供体导入人基因具特殊用途的猪和小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠3.3.基因工程与环境保护基因工程与环境保护 环境监测：环境监测：基因工程做成的基因工程做成的DNADNA探针能够十分灵敏地探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。检测环境中的病毒、细菌等污染。1t1t水中只有水中只有1010个病毒也能被个病毒也能被DNADNA探针检测出来探针检测出来利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十分能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。环境污染治理：环境污染治理：基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食和能吞食和分解多种污染环境的物质。分解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的工程培育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多种烃却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDTDDT等毒害物质。等毒害物质。