9——生物技術(shù)與人類健康

1、延安大學(xué)教學(xué)課件生物技術(shù)概論生物及技術(shù)與人類健康生命科學(xué)學(xué)院齊向英一、生物技術(shù)與疫苗二、生物技術(shù)與疾病診斷三、生物技術(shù)與生物制藥四、生物技術(shù)與生物療法問題提出傳統(tǒng)：一是根據(jù)臨床癥狀判斷，感染者發(fā)病二是先對(duì)病原物質(zhì)進(jìn)行分離培養(yǎng) 檢測(cè)現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)病前或盡可能早生物技術(shù)與疫苗疫苗：是指為了預(yù)防、控制傳染病的發(fā)生、流行，用于人體預(yù)防接種的疫苗類預(yù)防性生物制品。疾病預(yù)防疫苗、診斷用單克隆抗體基因探針、治療用生物藥品生物技術(shù)與疫苗一、病毒性疫苗肝炎病毒疫苗艾滋病病毒疫苗小兒麻痹疫苗基因工程多價(jià)疫苗生物技術(shù)與疫苗二、細(xì)菌性疫苗霍亂疫苗麻風(fēng)桿菌疫苗幽門螺桿菌疫苗生物技術(shù)與疫苗三、寄生蟲病疫苗瘧原蟲疫苗血吸蟲

2、疫苗生物技術(shù)與疫苗四、DNA疫苗將一種抗原基因重組到真核表達(dá)載體，直接或經(jīng)包裝注入體內(nèi)表達(dá)出相應(yīng)抗原，誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答。 生物技術(shù)與疫苗五、避孕疫苗精子避孕疫苗激素類避孕疫苗生物技術(shù)與疫苗六、治療性疫苗1995年前醫(yī)學(xué)界普遍認(rèn)為，疫苗只作預(yù)防疾病用。隨著免疫學(xué)研究的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)了疫苗的新用途，即可以治療一些難治性疾病。從此，疫苗兼有了預(yù)防與治療雙重作用，治療性疫苗屬于特異性主動(dòng)免疫療法。二、生物技術(shù)與疾病診斷1、酶聯(lián)免疫吸附檢測(cè)技術(shù)與單克隆抗體 、ELISA 技術(shù)與單克隆抗體 、基因工程抗原 、多克隆抗體與單克隆抗體2、DNA 診斷技術(shù) PCR技術(shù)二、生物技術(shù)與疾病診斷、酶聯(lián)免疫吸附檢測(cè)

3、技術(shù)1971年Engvall和Perlmann發(fā)表了酶聯(lián)免疫吸附劑測(cè)定用于IgG定量測(cè)定的文章使得1966年開始用于抗原定位的酶標(biāo)抗體技術(shù)發(fā)展成液體標(biāo)本中微量物質(zhì)的測(cè)定方法。 二、生物技術(shù)與疾病診斷基本原理 使抗原或抗體結(jié)合到某種固相載體表面，并保持其免疫活性。 使抗原或抗體與某種酶連接成酶標(biāo)抗原或抗體，這種酶標(biāo)抗原或抗體既保留其免疫活性，又保留酶的活性。利用顏色來判斷 二、生物技術(shù)與疾病診斷間接法測(cè)抗體 間接法是檢測(cè)抗體最常用的方法，其原理為利用酶標(biāo)記的抗抗體以檢測(cè)已與固相結(jié)合的受檢抗體，故稱為間接法。操作步驟如下： 二、生物技術(shù)與疾病診斷（1）將特異性抗原與固相載體連接；（2）加稀釋的受檢

4、血清；（3）加酶標(biāo)抗抗體；（4）加底物顯色；本法只要更換不同的固相抗原，可以用一種酶標(biāo)抗抗體檢測(cè)各種與抗原相應(yīng)的抗體。二、生物技術(shù)與疾病診斷測(cè)定抗原的雙抗體夾心法雙抗體夾心法是檢測(cè)抗原最常用的方法，操作步驟如下： 二、生物技術(shù)與疾病診斷（1）將特異性抗體與固相載體連接；（2）加受檢標(biāo)本；（3）加酶標(biāo)抗體；（4）加底物； 根據(jù)同樣原理，將大分子抗原分別制備固相抗原和酶標(biāo)抗原結(jié)合物，即可用雙抗原夾心法測(cè)定標(biāo)本中的抗體。二、生物技術(shù)與疾病診斷小結(jié)：ELISA 檢驗(yàn)必須首先制備大量的抗原體一：體外培養(yǎng)病原體，再體收集，處理。二：不能進(jìn)行體外培養(yǎng)的病原體，從受感染的動(dòng)物或病人的組織分離收集，再處理首先，

5、抗原生產(chǎn)過程本身就有很大的危險(xiǎn)其次，產(chǎn)品的質(zhì)量難以控制，難以標(biāo)準(zhǔn)化再次，生產(chǎn)費(fèi)用高二、生物技術(shù)與疾病診斷小結(jié)： EUSA技術(shù)有時(shí)還必須制備抗體，用于檢測(cè)抗原用制備的抗原直接免疫動(dòng)物缺點(diǎn)：一個(gè)抗原往往會(huì)有多個(gè)抗原決定簇二、生物技術(shù)與疾病診斷、基因工程抗原基因工程抗體是以基因工程技術(shù)等高薪生物技術(shù)為平臺(tái)，制備的生物藥物總稱 。嵌合抗體、人源化抗體、完全人源抗體、單鏈抗體、雙特異性抗體、細(xì)胞內(nèi)抗體等 二、生物技術(shù)與疾病診斷、多克隆抗體與單克隆抗體多克隆抗體利用多克隆抗體進(jìn)行疾病的診斷，至少有幾方面的缺點(diǎn)：特異性較低；產(chǎn)品質(zhì)量難于控制；生產(chǎn)過程費(fèi)時(shí)、步驟多、成本高二、生物技術(shù)與疾病診斷、多克隆抗體與單

6、克隆抗體單克隆抗體由一種克隆產(chǎn)生的特異性抗體叫做單克隆抗體。單克隆抗體能目標(biāo)明確地與單一的特異抗原決定簇結(jié)合 來源：利用細(xì)胞融合技術(shù)，在體外大量培養(yǎng)融合細(xì)胞，由融合細(xì)胞產(chǎn)生抗體二、生物技術(shù)與疾病診斷、多克隆抗體與單克隆抗體單克隆抗體應(yīng)用(1)鑒定微生物病原體(2)確定激素水平 (3)檢測(cè)腫瘤相關(guān)蛋白質(zhì)(4)檢驗(yàn)血液中的藥物含量(5)腫瘤治療(6)其他領(lǐng)域的應(yīng)用二、生物技術(shù)與疾病診斷2、DNA 診斷技術(shù)DNA探針雜交技術(shù)PCR 技術(shù)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)PCRRFLP技術(shù)限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性PCRASO 技術(shù)等位基因寡核苷酸PCR-ELISA 技術(shù)PCR-SSCP 技術(shù)DNA 單鏈構(gòu)型多態(tài)性PCR-DG

7、GE 技術(shù)變性梯度凝膠電泳技術(shù)LCR 技術(shù)連接酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)RFLP-探針雜交技術(shù)生物芯片技術(shù)二、生物技術(shù)與疾病診斷PCR技術(shù) 聚合酶鏈反應(yīng)(Polymerase Chain Reaction ,PCR) 特點(diǎn)：特異、敏感、產(chǎn)率高、 快速、 簡(jiǎn)便、重復(fù)性好、易自動(dòng)化等突出優(yōu)點(diǎn) 二、生物技術(shù)與疾病診斷PCR的最早設(shè)想 Korana于1971年最早提出核酸體外擴(kuò)增的設(shè)想：“經(jīng)過DNA變性，與合適的引物雜交，用DNA聚合酶延伸引物，并不斷重復(fù)該過程便可克隆tRNA基因”。 二、生物技術(shù)與疾病診斷PCR的實(shí)現(xiàn) 1985年美國(guó)PE-Cetus公司人類遺傳研究室的Mullis 等聚合酶鏈反應(yīng)。原理類似于DNA

8、的體內(nèi)復(fù)制，在試管中給DNA的體外合成提供以致一種合適的條件模板DNA ，寡核苷酸引物，DNA聚合酶，合適的緩沖體系，DNA變性、復(fù)性及延伸的溫度與時(shí)間。此技術(shù)獲得1993年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 二、生物技術(shù)與疾病診斷PCR技術(shù)的基本原理 PCR由變性-退火-延伸 模板DNA的變性引物的延伸模板DNA與引物的退火什么是生物芯片(Biochips)？ 生物芯片是將大量生物識(shí)別分子按預(yù)先設(shè)置的排列固定于一種載體（如硅片、玻片及高聚物載體等）表面，利用生物分子的特意性親和反應(yīng)，如核酸雜交反應(yīng)，抗原抗體反應(yīng)等來分子各種生物分子存在的量的一種技術(shù)。 二、生物技術(shù)與疾病診斷二、生物技術(shù)與疾病診斷根據(jù)用途還可以把

9、生物芯片分為兩類：信息生物芯片（information-biochip）和功能生物芯片（function-biochip）。二、生物技術(shù)與疾病診斷生物芯片在臨床檢驗(yàn)方面的應(yīng)用主要有：在腫瘤診斷中的應(yīng)用在檢測(cè)病原體中的應(yīng)用在分子遺傳疾病診斷中的應(yīng)用三、生物技術(shù)與生物制藥1、抗生素及其他天然藥物2、基因工程藥物3、治療性抗體三、生物技術(shù)與生物制藥、抗生素及其他天然藥物2.1.1 抗生素1928年Fleming發(fā)現(xiàn)一種被稱為點(diǎn)青霉 迄今人們已發(fā)現(xiàn)了約 6000 種具有抗生活性的天然物質(zhì) 全世界每年抗生素的產(chǎn)量超過 10萬噸，產(chǎn)值約 100億美元。 三、生物技術(shù)與生物制藥臨床上使用的抗生素大多用于細(xì)菌

10、感染引起的疾病，如青霉素、頭孢菌素、氯霉素、四環(huán)素等。目前廣泛應(yīng)用的抗生素主要由放線菌產(chǎn)生，特別是鏈霉菌屬(Streptomyces spp)的放線菌，少數(shù)來自于真菌、細(xì)菌、動(dòng)物或植物。 二、生物技術(shù)與生物制藥尋新一 尋找新的抗生素。二 半合成新的抗生素 三 提高抗生素的產(chǎn)量 二、生物技術(shù)與生物制藥2.1.2 其他天然藥物人參皂苷大補(bǔ)元?dú)?、?fù)脈固脫、益氣攝血，用于病后體質(zhì)虛弱、產(chǎn)前產(chǎn)后衰弱、肢冷脈微、氣不攝血、崩漏下血、心力衰竭、心原性休克 紫草寧治療創(chuàng)傷、燒傷和痔瘡紫杉醇治療卵巢癌、乳腺癌等癌癥二、生物技術(shù)與生物制藥2 基因工程藥物 1982年 10 月世界上第一個(gè)基因工程藥物治療胰島素依賴

11、性糖尿病的人胰島素來源：目前的基因工程藥物大多采用細(xì)菌等微生物系統(tǒng)來生產(chǎn)原因：微生物系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單。二、生物技術(shù)與生物制藥3、治療性抗體我國(guó)首例人治療性抗體轉(zhuǎn)基因奶牛四、生物技術(shù)與生物治療1、基因治療3.1.1 單基因病的基因治療3.1.2 瘤苗與腫瘤的基因治療3.1.3 自殺基因資料2、干細(xì)胞的利用四、生物技術(shù)與生物治療生物治療是近十余年來分子生物學(xué)、分子免疫學(xué)、腫瘤學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的治療腫瘤方法。 生物治療共有四大類：細(xì)胞治療法、細(xì)胞毒素治療法、基因治療法和抗體治療法。四、生物技術(shù)與生物治療狹義的概念：指用具有正常功能的基因置換或增補(bǔ)患者體內(nèi)有缺陷的基因，因而達(dá)到治

12、療疾病的目的。廣義的概念：指把某些遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移到患者體內(nèi)，使其在體內(nèi)表達(dá)，最終達(dá)到治療某種疾病的方法（傳統(tǒng)）。 四、生物技術(shù)與生物治療將外源的基因?qū)?借助技術(shù)方法或載體基因轉(zhuǎn)移的方法分為生物學(xué)方法、物理方法和化學(xué)方法。腺病毒載體是目前基因治療最為常用的病毒載體之一?；蛑委煹陌屑?xì)胞：體細(xì)胞和生殖細(xì)胞，基因治療：主要是治療那些對(duì)人類健康威脅嚴(yán)重的疾病，包括：遺傳?。ㄈ缪巡?、囊性纖維病、家庭性高膽固醇血癥等）、惡性腫瘤、心血管疾病、感染性疾病（如艾滋病、類風(fēng)濕等）。四、生物技術(shù)與生物治療基因治療的總體策略(一)基因矯正糾正致病基因中的異常堿基，而正常部分予以保留。(二)基因置換指用正?；蛲ㄟ^

13、同源重組技術(shù)，原位替換致病基因，使細(xì)胞內(nèi)的DNA 完全恢復(fù)正常狀態(tài)。(三)基因增補(bǔ)把正?；?qū)塍w細(xì)胞，通過基因的非定點(diǎn)整合使其表達(dá)，以補(bǔ)償缺陷基因的功能，或使原有基因的功能得到增強(qiáng)，但致病基因本身并未除去四、生物技術(shù)與生物治療(四)基因失活將特定的反義核酸(反義RNA、反義DNA)和核酶導(dǎo)入細(xì)胞，在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平阻斷某些基因的異常表達(dá)，而實(shí)現(xiàn)治療的目的。(五)“自殺基因”的應(yīng)用在某些病毒或細(xì)菌中的某基因可產(chǎn)生一種酶，它可將原無細(xì)胞毒或低毒藥物前體轉(zhuǎn)化為細(xì)胞毒物質(zhì)，將細(xì)胞本身殺死，此種基因稱為“自殺基因”四、生物技術(shù)與生物治療(六)免疫基因治療免疫基因治療是把產(chǎn)生抗病毒或腫瘤免疫力的對(duì)應(yīng)與抗原

14、決定族基因?qū)霗C(jī)體細(xì)胞，以達(dá)到治療目的。如細(xì)胞因子基因的導(dǎo)入和表達(dá)等。(七)耐藥基因治療耐藥基因治療是在腫瘤治療時(shí)，為提高機(jī)體耐受化療藥物的能力，把產(chǎn)生抗藥物毒性的基因?qū)肴梭w細(xì)胞，以使機(jī)體耐受更大劑量的化療。四、生物技術(shù)與生物治療基因治療的基本程序(一)治療性基因的獲得(二)基因載體的選擇(三)靶細(xì)胞的選擇(四)基因轉(zhuǎn)移方法(五)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞的選擇鑒定(六)回輸體內(nèi)四、生物技術(shù)與生物治療3.1.1 單基因病的基因治療選擇合適的單基因缺陷疾??；具備該病分子缺陷的知識(shí)，了解其發(fā)病機(jī)制用于治療的基因已經(jīng)克??；克隆基因能有效表達(dá)；必須有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。四、生物技術(shù)與生物治療嚴(yán)重型復(fù)合性免疫缺陷癥法國(guó)的泡泡

15、兒T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞功能先天性缺乏先天性免疫缺陷的嬰兒在玻璃保護(hù)罩內(nèi)，等待從美國(guó)志愿捐獻(xiàn)者的骨髓。四、生物技術(shù)與生物治療腺苷脫氨酶缺乏癥一種嚴(yán)重的免疫缺陷癥，腺苷脫氨酶的缺乏可使T淋巴細(xì)胞因代謝產(chǎn)物的累積而死亡，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的聯(lián)合性免疫缺陷癥（SCID）。通常導(dǎo)致嬰兒出生幾個(gè)月后死亡該病是1990年第一個(gè)實(shí)施體細(xì)胞基因治療的人類遺傳缺陷性疾病 四、生物技術(shù)與生物治療血友病B四、生物技術(shù)與生物治療3.1.2 瘤苗與腫瘤的基因治療（1）、瘤苗與腫瘤治療分類：組成1、腫瘤細(xì)胞疫苗2、腫瘤核酸疫苗3、腫瘤肽疫苗4、腫瘤基因工程疫苗四、生物技術(shù)與生物治療作用機(jī)制1、增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的免疫原性2、提高肌體整體抗瘤能力3、表達(dá)產(chǎn)物直接殺死癌細(xì)胞四、生物技術(shù)與生物治療（2）反義技術(shù)與癌基因失活指天然或人工合成的RNA，特點(diǎn)：不編碼蛋白質(zhì)，其核苷酸可與mRNA配對(duì)（干擾翻譯）。 （3）抑癌基因與基因修飾四、生物技術(shù)與生物治療3.2 干細(xì)胞的利用干細(xì)胞(stemcell)是指具有分裂增殖能力,并能分化成一種以上“專業(yè)”細(xì)胞的原始細(xì)胞。和。四、生物技術(shù)與生物治療胚胎干細(xì)胞(em bryonicstemcellES)成體干細(xì)胞(somaticstemc