生物技术与人类健康精选PPT.ppt

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1、关于生物技术与人类关于生物技术与人类健康健康第1页，讲稿共60张，创作于星期二医学领域是现代生物技术应用最广泛、成绩最显著、发展最迅速的领域。认识了解了解难点生物技术对人类健康、延长人类寿命、提高生活质量所具有的不可估量的作用。核酸诊断试剂和核酸疫苗用于疾病治疗的策略生物技术对疫苗生产、疾病诊断、生物制药等领域的影响。第2页，讲稿共60张，创作于星期二本章主要内容本章主要内容生物技术与疫苗生物技术与疾病诊断生物技术与生物制药生物技术与生物疗法人类基因组计划12345第3页，讲稿共60张，创作于星期二本章主要内容本章主要内容生物技术与疫苗生物技术与疾病诊断生物技术与生物制药生物技术与生物疗法人类

2、基因组计划12345第4页，讲稿共60张，创作于星期二第一节第一节 生物技术与疫苗生物技术与疫苗2010年年3月月20日多名家长要求山西省卫生厅彻查疫苗事件原因日多名家长要求山西省卫生厅彻查疫苗事件原因2010年年3月月20日多名家长要求山西省卫生厅彻查疫苗事件原因日多名家长要求山西省卫生厅彻查疫苗事件原因2010年年3月月20日多名家长要求山西省卫生厅彻查疫苗事件原因日多名家长要求山西省卫生厅彻查疫苗事件原因2010年年3月月20日多名家长要求山西省卫生厅彻查疫苗事件原因日多名家长要求山西省卫生厅彻查疫苗事件原因2010年年3月月20日多名家长要求山西省卫生厅彻查疫苗事件原因日多名家长要求山

3、西省卫生厅彻查疫苗事件原因第5页，讲稿共60张，创作于星期二第一节第一节 生物技术与疫苗生物技术与疫苗l天花：天花：在在1818世纪以前是一种致死率很高的烈性疾病，即使有人幸存下来，也经常世纪以前是一种致死率很高的烈性疾病，即使有人幸存下来，也经常会产生永久性的毁容、神志错乱和失明等后遗症。会产生永久性的毁容、神志错乱和失明等后遗症。第6页，讲稿共60张，创作于星期二第一节第一节 生物技术与疫苗生物技术与疫苗l我国早在宋真宗（我国早在宋真宗（998-1023998-1023年），就有关于人痘法预防天花的记年），就有关于人痘法预防天花的记载。后来种痘的方法经阿拉伯人传到欧洲并流传开来。载。后来种

4、痘的方法经阿拉伯人传到欧洲并流传开来。l17961796年英国医生年英国医生JennerJenner（詹纳）（詹纳）从一挤奶女工感染的痘孢中，从一挤奶女工感染的痘孢中，取出孢浆接种到一个取出孢浆接种到一个8 8岁男孩的手臂上，然后让其接种天花脓孢液，岁男孩的手臂上，然后让其接种天花脓孢液，结果该男孩并未染上天花，证明其对天花确实具有免疫力。由于结果该男孩并未染上天花，证明其对天花确实具有免疫力。由于这种方法安全可靠，得到广泛应用。这种方法安全可靠，得到广泛应用。l疫苗疫苗(vaccine)最初因牛痘而得名，即用牛制备的疫苗。最初因牛痘而得名，即用牛制备的疫苗。Jenner是是牛痘的发明者，但他

5、并不清楚为什么牛痘能够预防天花。牛痘的发明者，但他并不清楚为什么牛痘能够预防天花。第7页，讲稿共60张，创作于星期二第一节第一节 生物技术与疫苗生物技术与疫苗l18771877年，法国，巴斯德：首次用降低了致病力的鸡霍乱弧菌制年，法国，巴斯德：首次用降低了致病力的鸡霍乱弧菌制成活疫苗。给鸡接种这种减毒细菌后，可使鸡获得对霍乱的免成活疫苗。给鸡接种这种减毒细菌后，可使鸡获得对霍乱的免疫力。疫力。l这项研究说明：用人工的方法可以使细菌的毒力减弱或消失；这项研究说明：用人工的方法可以使细菌的毒力减弱或消失；一种细菌一旦失去了毒力，就有可能用于机体免疫，控制疾一种细菌一旦失去了毒力，就有可能用于机体免

6、疫，控制疾病的发生。病的发生。l从而发明了第一个细菌减毒活疫苗从而发明了第一个细菌减毒活疫苗-鸡霍乱疫苗。鸡霍乱疫苗。l虽然在他这前英国医生虽然在他这前英国医生Jenner发明牛痘接种法，但有意识地培发明牛痘接种法，但有意识地培养制造成功免疫疫苗，并广泛应用于预防多种疾病，巴斯德养制造成功免疫疫苗，并广泛应用于预防多种疾病，巴斯德堪称第一人。堪称第一人。疫苗之父疫苗之父-Pasteur-Pasteur（巴斯德）（巴斯德）第8页，讲稿共60张，创作于星期二第一节第一节 生物技术与疫苗生物技术与疫苗l一、什么是疫苗呢？一切通过注射或黏膜途径接种，可以诱导机体产生针对特定致一切通过注射或黏膜途径接种

7、，可以诱导机体产生针对特定致病原的特异性抗体或细胞免疫，从而使机体获得保护或消灭该病原的特异性抗体或细胞免疫，从而使机体获得保护或消灭该致病原能力的生物制品统称为疫苗，包括蛋白质、多糖、核酸、致病原能力的生物制品统称为疫苗，包括蛋白质、多糖、核酸、活载体或感染因子等。活载体或感染因子等。典型的疫苗主要是灭活或减毒的致病物，即病原物在培养、纯化典型的疫苗主要是灭活或减毒的致病物，即病原物在培养、纯化后，或者被灭活，或者降低毒性，但前提是不丧失引起免疫反应的能后，或者被灭活，或者降低毒性，但前提是不丧失引起免疫反应的能力。力。第9页，讲稿共60张，创作于星期二第一节第一节 生物技术与疫苗生物技术与

8、疫苗l抗原：决定了疫苗的特异免疫原性，比如灭活病毒或细菌、通抗原：决定了疫苗的特异免疫原性，比如灭活病毒或细菌、通过多次传代得到的减毒株、病毒或菌体提纯物、有效蛋白成分、过多次传代得到的减毒株、病毒或菌体提纯物、有效蛋白成分、类毒素、细菌的荚膜多糖、合成多肽、核酸等等类毒素、细菌的荚膜多糖、合成多肽、核酸等等l佐剂：能增强抗原的特异性免疫应答，无毒、安全，且在冷藏条佐剂：能增强抗原的特异性免疫应答，无毒、安全，且在冷藏条件下保持稳定，常用的佐剂为铝佐剂和油制佐剂件下保持稳定，常用的佐剂为铝佐剂和油制佐剂l防腐剂：防止外来微生物的污染防腐剂：防止外来微生物的污染l稳定剂：如冻干疫苗中常用的乳糖、

9、明胶、山梨醇等稳定剂：如冻干疫苗中常用的乳糖、明胶、山梨醇等l灭活剂灭活剂:灭活后需及时除去，以保证安全性灭活后需及时除去，以保证安全性l其他活性成分：缓冲液、盐类等非活性成分其他活性成分：缓冲液、盐类等非活性成分疫苗的基本成分疫苗的基本成分第10页，讲稿共60张，创作于星期二第一节第一节 生物技术与疫苗生物技术与疫苗疫苗的分类疫苗的分类第11页，讲稿共60张，创作于星期二第一节第一节 生物技术与疫苗生物技术与疫苗l免疫系统（immune system）是机体保护自身的 防御性结构，主要由淋巴器官（胸腺、淋巴结、脾、扁桃体）、其它器官内的淋巴组织和全身各处的淋巴细胞、抗原呈递细胞等组成；广义上

10、也包括血液中其它白细胞及结缔组织中的浆细胞和肥大细胞。构成免疫系统的核心成分是淋巴细胞，它使免疫系统具备识别能力和记忆能力。二、免疫系统及疫苗的作用机理第12页，讲稿共60张，创作于星期二第一节第一节 生物技术与疫苗生物技术与疫苗l体液免疫和细胞免疫 根据抗原作用机体后所引起的特异性免疫反应的机制及功能的差异，将特异性免疫反应分为体液免疫和细胞免疫。l体液免疫：抗体介导的免疫。主要通过抗体与体液中的致病原（细菌、病毒和毒素）结合形成复合物，直接消灭致病原。l细胞免疫：由T 淋巴细胞介导的免疫。二、免疫系统及疫苗的作用机理第13页，讲稿共60张，创作于星期二第一节第一节 生物技术与疫苗生物技术与

11、疫苗l疫苗的作用原理 疫苗作为带有致病原信息的抗原成分，进入机体以后首先被机体识别，继而将其加工成抗原信息，这一信息通过多种免疫细胞的参与传递给效应细胞，最终产生特异性抗体和淋巴细胞。抗体和致敏淋巴细胞可消灭进入机体的相应的致病源，从而保护疫苗接受者免受这些病原体的侵染。二、免疫系统及疫苗的作用机理第14页，讲稿共60张，创作于星期二第一节第一节 生物技术与疫苗生物技术与疫苗l乙肝病毒疫苗乙肝病毒疫苗l艾滋病病毒疫苗艾滋病病毒疫苗l基因工程多价疫苗基因工程多价疫苗l其它病毒性疾病疫苗其它病毒性疾病疫苗三、病毒性疾病疫苗三、病毒性疾病疫苗第15页，讲稿共60张，创作于星期二三、病毒性疾病疫苗三、

12、病毒性疾病疫苗目前用基因工程生产乙肝疫苗的方法主有目前用基因工程生产乙肝疫苗的方法主有两种两种：1.将重组将重组DNA导入酵母菌，由酵母菌产生乙肝抗原而制成的乙肝导入酵母菌，由酵母菌产生乙肝抗原而制成的乙肝疫苗疫苗。2.将重组将重组DNA导入导入CHO（仓鼠细胞）（仓鼠细胞）细胞，由细胞，由CHO细胞生产疫细胞生产疫苗。苗。第16页，讲稿共60张，创作于星期二三、病毒性疾病疫苗三、病毒性疾病疫苗 目前目前HIV的疫苗主要有：的疫苗主要有：lHIV灭活病毒粒子疫苗灭活病毒粒子疫苗l减毒活病疫苗减毒活病疫苗l合成肽疫苗合成肽疫苗l活载体疫苗和核酸疫苗活载体疫苗和核酸疫苗第17页，讲稿共60张，创作

13、于星期二三、病毒性疾病疫苗三、病毒性疾病疫苗l基因工程多价疫苗 所谓基因工程多价疫苗是指利用基因工程的方法将多种病原体的相关抗原融合在一起，产生一种带有多种病原体抗原决定簇的融合蛋白，或将多种病原体相关抗原克隆在同一个载体(多价表达载体)上，达到同时对多种相关疾病同时免疫的目的。l美国于1986年10月首先研制了一种含有疱疹病毒、肝炎病毒和流感病毒的疫苗。第18页，讲稿共60张，创作于星期二四、细菌性疾病的疫苗四、细菌性疾病的疫苗l霍乱是由霍乱弧菌感染而引起的烈性肠道传染病。霍乱不是一种侵袭性感染，病菌不进入血液，只局限在肠道内，但它在肠道内繁殖并释放毒素。霍乱弧菌分泌的肠毒素是一种不耐热的原

14、型肠毒素。l该毒素由A和B两个亚单位组成，A亚单位刺激腺苷酸环化酶，产生cAMP并在小肠黏膜细胞内积累，导致大量水和电解质排出，引起剧烈腹泻，导致严重脱水、酸中毒而死亡。B亚单位则能促使A亚单位进入细胞。A亚单位和B亚单位均能诱导机体产生中和抗体。霍乱弧菌疫苗霍乱弧菌疫苗第19页，讲稿共60张，创作于星期二五、寄生虫病疫苗五、寄生虫病疫苗l疟原虫是引起疟疾的一种寄生虫。疟疾是一种广泛传播的人类寄生虫病。l据世界卫生组织估计，亚热带地区至少有3.5亿人受疟疾的折磨，而整个世界则达8亿人，每年有1.5亿例发生。在非洲每年有50多万1岁以下儿童因患疟疾而死亡，5岁以下儿童的死亡人数则达每年100万。

15、l引起人类疟疾的有四种疟原虫：恶性疟原虫，它是由疟疾引起死亡的病因；间日疟原虫，传播范围也不小，发病率很高；而三日疟原虫和卵形疟原虫则流行较少。疟（疟（nue）原虫疫苗）原虫疫苗第20页，讲稿共60张，创作于星期二五、寄生虫病疫苗五、寄生虫病疫苗l引起人类疟疾的有四种疟原虫：恶性疟原虫，它是由疟疾引起死亡的病因；间日疟原虫，传播范围也不小，发病率很高；而三日疟原虫和卵形疟原虫则流行较少。l由于疟原虫及其传播媒介蚊子的抗药性的获得，使得其疫苗的研究更显其重要性。目前疟原虫的基因工程疫苗有抗子孢子疫苗，如CSP蛋白质；抗裂殖子疫苗；抗配子母细胞疫苗等。疟（疟（nue）原虫疫苗）原虫疫苗第21页，讲

16、稿共60张，创作于星期二六、六、DNA疫苗疫苗lDNA疫苗是利用克隆于载体上的抗原基因直接注射机体，被细胞摄取并在细胞内表达相应的抗原，通过不同途径诱导机体的特异免疫应答。lDNA疫苗的最大优点是易于制备、便于保存、基因在细胞的持续表达可达到持续免疫的效果并且易于制成多联多价疫苗，也有报道DNA疫苗可诱发细胞免疫，因此DNA疫苗是十年来疫苗研究技术最为显著的进展和改良。l然而，DNA是否会整合到染色体上而引起严重的后果，是否会引起免疫病理作用，如诱发自身抗核抗体，是否会产生免疫耐受等问题仍有待研究与观察。第22页，讲稿共60张，创作于星期二七、避孕疫苗七、避孕疫苗 人口压力一直是影响发展中国家

17、经济发展的重要因素之一。因此控制人口增长一直是这些国家面临的问题。除了国家制订的一系列法规政策之外，避孕技术的进步和推广是有效控制人口增长的重要技术手段。1）精子避孕疫苗 目前作为抗原用的精子特异蛋白质主要有乳酸脱氢酶C-4、SP-10、顶体蛋白、FA-1、AH-20和PH-20等几种。2）激素类避孕疫苗 目前进入临床试验的已有人绒毛膜促性腺激素(HCG)、促性腺激 素释放激素(GnRH)和促卵泡激素(FSH)等。第23页，讲稿共60张，创作于星期二八、治疗性疫苗八、治疗性疫苗l l治疗性疫苗：治疗性疫苗：是有别于传统的对传染病有预防作用的疫苗，而具有积极治疗意义的一类新型疫苗。l l治疗性疫

18、苗的特点：治疗性疫苗的特点：不仅具有预防疾病的作用，而且能够在已感染或已患病的个体激发特异性的免疫应答，清除已经感染的病原体和细胞，达到治疗疾病的目的。第24页，讲稿共60张，创作于星期二本章主要内容本章主要内容生物技术与疫苗生物技术与疾病诊断生物技术与生物制药生物技术与生物疗法人类基因组计划12345第25页，讲稿共60张，创作于星期二第二节第二节 生物技术与疾病诊断生物技术与疾病诊断、望、闻、问、切、望、闻、问、切经验型判断的方法。经验型判断的方法。、化验、化验/检验检验细胞形态、数量；生化反应、酶活性；免疫细胞形态、数量；生化反应、酶活性；免疫学检验等。学检验等。、影像学、影像学X线、线

19、、B超、超、CT、核磁共振、内窥镜等。、核磁共振、内窥镜等。、特殊检查、特殊检查染色体检查、肌电染色体检查、肌电/脑电脑电/心电、骨密度、原子吸收光心电、骨密度、原子吸收光谱等谱等传统的诊断传统的诊断传统的诊断传统的诊断第26页，讲稿共60张，创作于星期二第二节第二节 生物技术与疾病诊断生物技术与疾病诊断l l基因诊断基因诊断基因诊断基因诊断用分子生物学技术对导致疾病的原因进行病原学用分子生物学技术对导致疾病的原因进行病原学和细胞遗传基因的检测分析和细胞遗传基因的检测分析,从而对相应疾病进行诊断，又称从而对相应疾病进行诊断，又称DNA分析法。分析法。l传统的诊断：表现型传统的诊断：表现型基因型

20、基因型l 基基 因因 诊诊 断：基因型断：基因型表现型（表现型（逆向诊断）逆向诊断）检测检测DNADNA表达产物表达产物的变化：即的变化：即RNARNA或蛋白质的水平的变化。如与常人相比，或蛋白质的水平的变化。如与常人相比，病毒感染时病毒基因及其转录产物在人体内的从无到有；某些肿瘤中癌基因病毒感染时病毒基因及其转录产物在人体内的从无到有；某些肿瘤中癌基因表达水平的从低到高。表达水平的从低到高。检测检测DNADNA的序列的序列变化：即基因突变。如点突变引起的氨基酸的变化等，如变化：即基因突变。如点突变引起的氨基酸的变化等，如镰刀型贫血症。镰刀型贫血症。基因诊断基因诊断基因诊断基因诊断第27页，讲

21、稿共60张，创作于星期二一一、ELISA ELISA 技术与单克隆抗体技术与单克隆抗体（一）ELISA技术的原理 ELISA技术称为酶联免疫吸附检测技术，是酶免疫检测(EIA)的一种，其原理是将酶与抗体(原)交联形成酶抗体(原)复合物，利用抗原与抗体的特异结合及酶将无色底物催化成有色底物，并根据在一定范围内，酶量与颜色呈正相关的关系进行检测。根据底物颜色的有无及颜色的深浅判断阴性或阳性反应及反应强度，所以可以用于定性或定量分析。第28页，讲稿共60张，创作于星期二一一、ELISA ELISA 技术与单克隆抗体技术与单克隆抗体（二）常用ELISA诊断技术 目前常用于检测抗原或抗体的ELISA法有

22、以下两种：1.测定抗体的间接ELISA 病原体或其他外源大分子物质进入机体后都可能刺激机体产生相应的抗体，所以可以通过检测某种病原体的相应抗体来判断机体是否曾经被某种病原体所感染，达到诊断的目的。1.测定抗原的双抗体夹心法 病原体及其大分子物质进入机体后都可能成为一种抗原，所以检测机体内的抗原同样可以判断机体是否感染了相应的病原体。第29页，讲稿共60张，创作于星期二一一、ELISA ELISA 技术与单克隆抗体技术与单克隆抗体（三）多克隆抗体与单克隆抗体l由于一个抗原往往会有多个抗原决定簇，所以由此方法制备的抗体是一种含有可分别与多个抗原决定簇结合的多种抗体的混合物，这种混合物称之为多克隆抗

23、体。l单克隆抗体是利用细胞融合技术，在体外大量培养融合细胞，由融合细胞产生大量的抗体。由于单克隆抗体只识别某一特定的抗原决定簇，所以它具有特异性强、成分均一、灵敏度高、产量大、容易标准化生产等优点而明显优于多克隆抗体。第30页，讲稿共60张，创作于星期二二二、DNADNA诊断技术诊断技术l1978年Kan和Dozy 首先应用羊水细胞DNA限制性片段长度多态性(RFLP)作镰状细胞贫血症的产前诊断，从而开创了DNA诊断的新技术。l20多年来，DNA诊断技术取得了飞速的 发展，建立了多种多样的检测方法，这些检测方法可以用于遗传性疾病、肿瘤、传染性疾病等多种疾病的诊断。第31页，讲稿共60张，创作于

24、星期二二二、DNADNA诊断技术诊断技术常用的方法常用的方法直接诊断直接诊断直接检测致病基因的突变直接检测致病基因的突变 检测对象：基因突变类型检测对象：基因突变类型缺失、点突变、重复、插入等缺失、点突变、重复、插入等 检测方法：检测方法：分子杂交、分子杂交、PCRPCR、生物芯片、生物芯片等等间间接接诊诊断断应应用用DNADNA多多态态性性为为遗遗传传标标记记进进行行连连锁锁分分析析，确确定定待待测测者者是是否否得得到到带带有有致致病病的的染染色色体体，从从而而间间接接地地作作出诊断出诊断 检检测测方方法法：采采用用DNADNA多多态态性性进进行行分分析析。常常用用的的三三种种标标记记RFL

25、PRFLP、VNTRVNTR（数目可变串联重复序列）（数目可变串联重复序列）、SNPSNP第32页，讲稿共60张，创作于星期二二二、DNADNA诊断技术诊断技术 核酸分子杂交技术核酸分子杂交技术聚合酶链反应（聚合酶链反应（PCR）技术）技术以上两种的衍生技术（包括生物芯片）以上两种的衍生技术（包括生物芯片）基因测序基因测序PCR仪仪DNA芯片点样机芯片点样机第33页，讲稿共60张，创作于星期二本章主要内容本章主要内容生物技术与疫苗生物技术与疾病诊断生物技术与生物制药生物技术与生物疗法人类基因组计划12345第34页，讲稿共60张，创作于星期二第三节第三节 生物技术与生物制药生物技术与生物制药l

26、自20世纪20年代发现第一个抗生素青霉素以后，人们已经找到了6000多种不同来源、不同结构、不同作用机制的抗生素。l虽然被广泛应用的只有约100种，但已使绝 大多数的细菌性疾病得到了有效的控制。第35页，讲稿共60张，创作于星期二一、抗生素及其他天然药物一、抗生素及其他天然药物l1928年Fleming（弗莱明）发现一种被称为点青霉的真菌 能产生一种被称为青霉素的物质，它可以抑制许多细菌的生长。l临床上使用的抗生素大多用于细菌感染引起的疾病，如青霉素、头孢菌素、氯霉素、四环素等。还有一些抗生素用于真菌引起的感染，如灰黄霉素；用于肿瘤化疗，如博莱霉素；用于寄生虫感染，如杀滴虫霉素；用于器官移植及

27、自身免疫性疾病的免疫抑制，如环孢菌素A等。l目前广泛应用的抗生素主要由放线菌产生，特别是链霉菌属的放线菌，少数来自于真菌、细菌、动物或植物。第36页，讲稿共60张，创作于星期二一、抗生素及其他天然药物一、抗生素及其他天然药物l由于抗生素的滥用以及细菌的抗药性的产生，迫使科学家们在寻找更多的新的抗生素及提高抗生素的产量等方面进行不懈的努力。这些努力包括以下几个方面：l一是寻找新的抗生素。l二是半合成新的抗生素。l三是提高抗生素的产量。第37页，讲稿共60张，创作于星期二二、基因工程药物二、基因工程药物基因工程技术可以克服传统方法生产蛋白质药物的困难：首先，基因工程技术可以解决蛋白质药物的产量问题

28、。其次，由于细菌、酵母生长条件相对简单，容易大量培养，因而可大大降低生产成本。再次，用基因工程生产人源的蛋白质药物将是安全、有效的，不用担心其他病原体的污染，也不用担心动物源药物的抗原性。另外，基因工程技术不仅可以获得大量的有活性的人源药物，而且可以通过基因工程的方法对蛋白质基因的结构加以改造以改变蛋白质结构，使这种被修饰后的蛋白质药物的性质更加稳定、活性更高、副作用更低。第38页，讲稿共60张，创作于星期二二、基因工程药物二、基因工程药物1982年年10月世界上第一个基因工程药物月世界上第一个基因工程药物治疗胰岛素依赖治疗胰岛素依赖性糖尿病的人胰岛素在美国正式获准上市，至今已有性糖尿病的人胰

29、岛素在美国正式获准上市，至今已有100多种多种药物经过严格的动物药理、药物经过严格的动物药理、毒理试验及临床试验已获准大批量毒理试验及临床试验已获准大批量生产并上市。生产并上市。目前的基因工程药物大多采用细菌等微生物系统来生产，目前的基因工程药物大多采用细菌等微生物系统来生产，这是因为微生物系统的生产工艺相对简单。经过这是因为微生物系统的生产工艺相对简单。经过20多年的多年的努力，科学家们已经使转基因家畜生产工厂这一幻想变成努力，科学家们已经使转基因家畜生产工厂这一幻想变成了现实。了现实。第39页，讲稿共60张，创作于星期二三、治疗性抗体三、治疗性抗体l治疗性抗体是可以用来治疗疾病的抗体,因此

30、也称它们为抗体药物。截至2005年5月,美国FDA已经批准18个抗体药物,主要用于治疗肿瘤、自身免疫性疾病、病毒感染和器官移植时的排斥反应等。l同时有100多种治疗性抗体正在进行临床试验,500多种抗体处于临床前研究。l治疗性抗体代表了生物制药业发展最快的领域之一。随着技术的发展，各种形式的工程抗体被构建来改善它们的特性和效能，包括：鼠抗体人源化，提高生物学活性,如亲和力成熟，改进效应功能，改善药代动力学等。第40页，讲稿共60张，创作于星期二本章主要内容本章主要内容生物技术与疫苗生物技术与疾病诊断生物技术与生物制药生物技术与生物疗法人类基因组计划12345第41页，讲稿共60张，创作于星期二

31、第四节第四节 生物技术与生物疗法生物技术与生物疗法一、基因治疗 所谓的基因治疗是指利用遗传学的原理治疗人类的疾病。传统意义上的基因治疗是指目的基因导人靶细胞以后与宿主细胞内的基因发生重组，成为宿主细胞的一部分，从而可以稳定地遗传下去并达到对疾病进行治疗的目的。第42页，讲稿共60张，创作于星期二一、基因治疗一、基因治疗 基因治疗根据对宿主病变基因采取的措施不同，可分为:l基因置换：基因置换是指用正常的基因整个地替代突变基因，使突变基因永久地得到更正。l基因修正：基因修正则指将突变基因的突变碱基序列用正常的序列加以纠正，而其余未突变的正常部分予以保留。l基因修饰：基因修饰则指将目的基因导人宿主细

32、胞，利用目的基因的表达产物来改变宿主细胞的功能，或使原有功能得到加强。l基因失活：基因失活是指利用反义技术来封闭某些基因的表达，以达到抑制有害基因表达的目的。第43页，讲稿共60张，创作于星期二二、干细胞的利用二、干细胞的利用 干细胞干细胞是一种具有多分化潜能和自我复制功能的早期未分化细胞，是一种具有多分化潜能和自我复制功能的早期未分化细胞，医学上称其为医学上称其为“万用细胞万用细胞”。在特定条件下，它可以分化成不同的功。在特定条件下，它可以分化成不同的功能细胞，形成多种组织和器官。因此人们期望能够用干细胞来修复那能细胞，形成多种组织和器官。因此人们期望能够用干细胞来修复那些不能再生的坏损组织

33、或器官，从而治愈某些疾病。些不能再生的坏损组织或器官，从而治愈某些疾病。第44页，讲稿共60张，创作于星期二本章主要内容本章主要内容生物技术与疫苗生物技术与疾病诊断生物技术与生物制药生物技术与生物疗法人类基因组计划12345第45页，讲稿共60张，创作于星期二第五节第五节 人类基因组计划人类基因组计划人类基因组计划(Human Genome Project,HGP)第46页，讲稿共60张，创作于星期二一、人类基因组计划的目的一、人类基因组计划的目的l阐明人类基因组阐明人类基因组3030亿个碱基对的亿个碱基对的序列序列l发现所有人类基因发现所有人类基因l搞清其在染色体上的位置搞清其在染色体上的位

34、置l每个基因的功能、变异与疾病每个基因的功能、变异与疾病的关系的关系第47页，讲稿共60张，创作于星期二二、二、HGP的前世今生的前世今生l19841984年年1212月月犹他犹他州的阿尔塔州的阿尔塔,怀特受美国能源部的委托，主持召怀特受美国能源部的委托，主持召开了一个小型会议，讨论开了一个小型会议，讨论DNADNA重组技术的发展及测定人类整个重组技术的发展及测定人类整个基因组的基因组的DNADNA序列的意义。序列的意义。l19851985年年6 6月，在美国加州举行了一次会议，美国能源部提出了月，在美国加州举行了一次会议，美国能源部提出了“人人类基因组计划类基因组计划”的初步草案。的初步草案

35、。l19861986年年6 6月，在新墨西哥州讨论了这一计划的可行性。随后美国能源月，在新墨西哥州讨论了这一计划的可行性。随后美国能源部宣布实施这一草案。部宣布实施这一草案。第48页，讲稿共60张，创作于星期二二、二、HGP的前世今生的前世今生l19871987年初，美国能源部与国家医学研究院（年初，美国能源部与国家医学研究院（NIHNIH）为）为“人类基因组计人类基因组计划划”下拨了启动经费约下拨了启动经费约550550万美元，万美元，19871987年总额近年总额近1.661.66亿美元。同时，亿美元。同时，美国开始筹建人类基因组计划实验室。美国开始筹建人类基因组计划实验室。l198919

36、89年美国成立年美国成立“国家人类基因组研究中心国家人类基因组研究中心”。诺贝尔奖金获得。诺贝尔奖金获得者者沃森沃森出任第一任主任。出任第一任主任。l19901990年，历经年，历经5 5年辩论之后，美国国会批准美国的年辩论之后，美国国会批准美国的“人类基因组计人类基因组计划划”于于1010月月1 1日正式启动。美国的人类基因组计划总体规划是：拟日正式启动。美国的人类基因组计划总体规划是：拟在在1515年内至少投入年内至少投入3030亿美元，进行对人类全基因组的分析。亿美元，进行对人类全基因组的分析。第49页，讲稿共60张，创作于星期二二、二、HGP的前世今生的前世今生l20002000年年6

37、 6月月2626日，人类基因组的工作草图已经绘制完毕并于这天日，人类基因组的工作草图已经绘制完毕并于这天向全世界公布。最终完成图要求测序所用的克隆能忠实地代表向全世界公布。最终完成图要求测序所用的克隆能忠实地代表常染色体的基因组结构，序列错误率低于万分之一。常染色体的基因组结构，序列错误率低于万分之一。l20032003年年4 4月月1414日，国际人类基因组测序组隆重宣布：美、英、日、日，国际人类基因组测序组隆重宣布：美、英、日、法、德和中国科学家历经法、德和中国科学家历经1313年的共同努力，人类基因组序列精密图年的共同努力，人类基因组序列精密图亦称亦称“完成图完成图”，提前绘制成功。为此

38、，参与研究国国政府首脑发，提前绘制成功。为此，参与研究国国政府首脑发表联合声明表示祝贺。表联合声明表示祝贺。l20032003年年4 4月月2424日，新版人类基因组序列图在日，新版人类基因组序列图在自然自然杂志上公布，杂志上公布，以纪念双螺旋结构发现周年以纪念双螺旋结构发现周年 。第50页，讲稿共60张，创作于星期二三、后基因组计划三、后基因组计划l“后基因组计划后基因组计划”应该是对应该是对基因功能的研究，即所谓基因功能的研究，即所谓“功能基因组学功能基因组学”。“后基因后基因组计划组计划”的研究内容，就是的研究内容，就是对基因组的功能进行探索。对基因组的功能进行探索。l它以揭示基因组的功

39、能及调控机它以揭示基因组的功能及调控机制为目标。制为目标。第51页，讲稿共60张，创作于星期二四、四、HGP与中国与中国l19941994年，我国年，我国HGPHGP在吴旻在吴旻（mnmn）、强伯勤、陈竺、杨焕明的倡、强伯勤、陈竺、杨焕明的倡导下启动，最初由国家自然科学基金会和导下启动，最初由国家自然科学基金会和863863高科技计划的支高科技计划的支持下，先后启动了持下，先后启动了“中华民族基因组中若干位点基因结构的研中华民族基因组中若干位点基因结构的研究究”和和“重大疾病相关基因的定位、克隆、结构和功能研究重大疾病相关基因的定位、克隆、结构和功能研究”；l19981998年在国家科技部的领

40、导和牵线下，年在国家科技部的领导和牵线下，19981998年在上海成立了南年在上海成立了南方基因中心；方基因中心；l19991999年在北京成立了北方人类基因组中心；年在北京成立了北方人类基因组中心；l19991999年年7 7月在国际人类基因组注册，得到完成人类月在国际人类基因组注册，得到完成人类3 3号染色体短号染色体短臂上一个约臂上一个约30Mb30Mb区域的测序任务，该区域约占人类整个基因组区域的测序任务，该区域约占人类整个基因组的的1 1。第52页，讲稿共60张，创作于星期二四、四、HGP与中国与中国l1999年年9月月1日：国际公共领域测日：国际公共领域测序计划接纳中国，杨焕明教授

41、领回序计划接纳中国，杨焕明教授领回任务；任务；l1999年年11月月29日：科技部下达日：科技部下达对国家人类基因组北、南方研对国家人类基因组北、南方研究中心和中国科学院遗传所拨究中心和中国科学院遗传所拨款通知，中科院同时下达专项款通知，中科院同时下达专项经费。经费。l2000年完成年完成HGP的的1%任务。任务。第53页，讲稿共60张，创作于星期二54又一次成功！又一次成功！水稻基因研究水稻基因研究第54页，讲稿共60张，创作于星期二五、五、HGPHGP研究的主要内容研究的主要内容l遗传图（连锁图）遗传图（连锁图）l物理图物理图l序列图序列图l转录图转录图l确定基因的定位、功能、变确定基因的

42、定位、功能、变异与人类疾病异与人类疾病第55页，讲稿共60张，创作于星期二（一）（一）第一张图第一张图遗传图遗传图l基于遗传功能而建立的图谱，基于遗传功能而建立的图谱，19941994年底完成年底完成。l又叫又叫连锁图连锁图,以在某个遗传位点上具有多个等位基因的遗传标记作以在某个遗传位点上具有多个等位基因的遗传标记作为为“路标路标”，以以遗传学上的距离遗传学上的距离即两个遗传位点之间进行交换、即两个遗传位点之间进行交换、重组的百分率重组的百分率cMcM（厘摩，即每次减数分裂的重组频率为（厘摩，即每次减数分裂的重组频率为1%1%）作为）作为“图距图距”，反映基因遗传效应的基因组图。，反映基因遗传

43、效应的基因组图。l通过计算连锁遗传标记之间的重组频率来确定他们相对距离通过计算连锁遗传标记之间的重组频率来确定他们相对距离的的图谱图谱l遗传多态性：指在一个遗传位点上具有一个以上的等位基因，遗传多态性：指在一个遗传位点上具有一个以上的等位基因，在群体中的出现频率皆高于在群体中的出现频率皆高于1%1%。第56页，讲稿共60张，创作于星期二（二）（二）第一张图第一张图物理物理图图l指指以一段已知以一段已知DNADNA片段核苷酸序列标记位置为片段核苷酸序列标记位置为“路标路标”（STSSTS，序列，序列标签位点），以标签位点），以MbMb、或或kbkb作为图距的基因组图（即作为图距的基因组图（即以碱

44、基对以碱基对为基本单位为基本单位）。物理图与遗传图相互参照就可以把遗传学的信息转）。物理图与遗传图相互参照就可以把遗传学的信息转化为物理学信息。化为物理学信息。l一个一个DNADNA序列要成为序列要成为STSSTS必须满足两个前提必须满足两个前提.首先它的序列是已知首先它的序列是已知的的,以便用以便用PCRPCR方法检测方法检测.第二个要求是第二个要求是STSSTS必须在待查的染色体上必须在待查的染色体上有唯一的定位有唯一的定位 l19951995年，第一张以序列标签位点（年，第一张以序列标签位点（STSSTS）为物理标记的物理图谱问）为物理标记的物理图谱问世。世。第57页，讲稿共60张，创作

45、于星期二（三）（三）第一张图第一张图序列序列图图l即分子水平上的物理图即分子水平上的物理图l测定总长为测定总长为1 1米、由米、由3030亿对核苷酸组成的基因组全部亿对核苷酸组成的基因组全部DNADNA序列，是基因序列，是基因组计划中最为明确、最为艰巨的定时、定量、定质的硬任务组计划中最为明确、最为艰巨的定时、定量、定质的硬任务l20032003年完成年完成l人类基因组物理图的问世是基因组计划中的一个重要里程碑，人类基因组物理图的问世是基因组计划中的一个重要里程碑，被遗传学家誉为被遗传学家誉为2020世纪的世纪的 生命（生物学）周期表生命（生物学）周期表 第58页，讲稿共60张，创作于星期二（

46、四）（四）第一张图第一张图转录转录图图l生物性状是由结构或功能蛋白决定的，功能蛋白是由信使生物性状是由结构或功能蛋白决定的，功能蛋白是由信使RNARNA（mRNAmRNA）编码的，）编码的，mRNAmRNA又是由编码蛋白功能基因转录而来的。又是由编码蛋白功能基因转录而来的。转录图就是测定这些转录图就是测定这些可表达片段可表达片段（ESTEST，expressed sequence tagexpressed sequence tag，表达序列标签，表达序列标签）的标记图。）的标记图。lESTEST：是在生物体特定时空表达基因的一段：是在生物体特定时空表达基因的一段cDNAcDNA序列，随着序列，随着生物信息学的发展，生物信息学的发展，ESTEST已成为基因定位、基因克隆、基因已成为基因定位、基因克隆、基因表达分析的有力工具表达分析的有力工具 。lESTEST是基因组数据库中增长最快的序列。是基因组数据库中增长最快的序列。第59页，讲稿共60张，创作于星期二2022/10/3感感谢谢大大家家观观看看第60页，讲稿共60张，创作于星期二