基因工程的發(fā)展與方向

基因工程的發(fā)展與方向（綜述）班級(jí)：檢驗(yàn)122學(xué)號(hào):12352050姓名：高倩基因工程的發(fā)展與方向高倩大連大學(xué)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)122班學(xué)號(hào)：12352050摘要：基因工程又稱(chēng)基因拼接技術(shù)和DNA重組技術(shù)，是以分子遺傳學(xué)為理論基礎(chǔ)，以分子生物學(xué)和微生物學(xué)的現(xiàn)代方法為手段，將不同來(lái)源的基因按預(yù)先設(shè)計(jì)的藍(lán)圖，在體外構(gòu)建雜種DNA分子，然后導(dǎo)入活細(xì)胞，以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產(chǎn)新產(chǎn)品?；蚬こ碳夹g(shù)為基因的結(jié)構(gòu)和功能的研究提供了有力的手段。關(guān)鍵詞：基因工程歷史發(fā)展抗性基因治療前景TheprogressofgeneticengineeringwerereviewedAbstractsGeneticengineeringisalsocalledgenesplicingtechnologyandDNArecombinationtechnology,basedonthetheoreticalbasisofmoleculargenetics,molecularbiologyandmicrobiologicalmodernmethodsasthemeans,todifferentsourcesofgenesaccordingtothepreliminarydesignblueprints,invitrobuildhybridDNAmolecules,andthenintolivingcells,tochangetheoriginalgeneticcharacteristicsofthebiologicalandgetnewvarieties,productionofnewproducts.Thestructureandfunctionofgeneengineeringtechnologyforgeneresearchprovidesapowerfulmethod.前言：基因工程技術(shù)是一項(xiàng)極為復(fù)雜的高新生物技術(shù)，它利用現(xiàn)代遺傳學(xué)與分子生物學(xué)的理論和方法，按照人類(lèi)的需要，用DNA重組技術(shù)對(duì)生物基因組的結(jié)構(gòu)或組成進(jìn)行人為的修飾或改造，從而改變生物的結(jié)構(gòu)和功能,使之有效地表達(dá)出人類(lèi)需要的蛋白質(zhì)或?qū)θ祟?lèi)有益的生物性狀。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)首先是高效、經(jīng)濟(jì)，這是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)工程所無(wú)法比擬的。它能按人類(lèi)需要來(lái)設(shè)計(jì)和改造生物的結(jié)構(gòu)和功能，生產(chǎn)出優(yōu)良的動(dòng)物、植物和微生物品種。在低投入的情況下，能夠高效地生產(chǎn)出所需商品?；蚬こ痰恼Q生與發(fā)展基因工程是從基因重組開(kāi)始的。1972年，美國(guó)斯坦福大學(xué)的P.Berg博士研究小組用限制性核酸內(nèi)切酶EcoRI在體外對(duì)猿猴病毒SV40DNA和入噬菌體DNA進(jìn)行酶切消化，然后再用T4DNA連接酶進(jìn)行連接。這樣，人類(lèi)第一次在體外獲得包括SV40DNA和入噬菌體DNA的重組DNA分子。隨后一年，斯坦福大學(xué)的S.Cohen等人將編碼有卡那霉素抗性基因的大腸桿菌R6-5質(zhì)粒和編碼四環(huán)素抗性基因的另一種大腸桿菌質(zhì)粒Psc101DNA混合，再加入限制性核酸內(nèi)切酶EcoRI進(jìn)行切割，再用T4DNA連接酶連接成重組DNA分子，在轉(zhuǎn)化大腸桿菌，獲得既抗卡那霉素又抗四環(huán)素的雙重抗性特征的轉(zhuǎn)化子菌落。就這樣，基因工程誕生了。此后，基因工程迅速發(fā)展。1976年4月7日，全球第一家生物技術(shù)公司一一美國(guó)基因泰克公司成立。隨后，其利用大腸桿菌生產(chǎn)第一個(gè)基因工程藥物一一生長(zhǎng)激素抑制劑；后來(lái)，又生產(chǎn)了人重組胰島素。1982年，含大鼠生長(zhǎng)激素基因的轉(zhuǎn)基因小鼠一一超級(jí)巨鼠問(wèn)世。1983年，利用Ti質(zhì)粒獲得含細(xì)菌新霉素抗性基因的轉(zhuǎn)基因植物一一轉(zhuǎn)基因煙草問(wèn)世。1985年，基因工程微生物殺蟲(chóng)劑通過(guò)美環(huán)保署審批。1988年，PCR技術(shù)誕生。1990年，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院FrenchAnderson醫(yī)生用逆轉(zhuǎn)錄病毒將正常腺苷脫氨酶基因?qū)胨臍q女孩AshantideSilva淋巴細(xì)胞內(nèi)，成功實(shí)現(xiàn)重度聯(lián)合免疫缺陷癥的基因治療。1996年，英國(guó)愛(ài)丁堡羅斯林研究所的伊恩?維爾穆特研究小組獲得多莉。2000年，含綠色熒光蛋白的第一只轉(zhuǎn)基因猴在美誕生。2009年，含紅色熒光蛋白的第一批轉(zhuǎn)基因狗“魯比一珀皮”在韓誕生。同年，有較強(qiáng)學(xué)習(xí)和記憶功能的NR2B轉(zhuǎn)基因“聰明大鼠”“哈卜杰”在中國(guó)上海誕生。另外，1985年提出1990年啟動(dòng)的被譽(yù)為生命科學(xué)領(lǐng)域“阿波羅登月計(jì)劃”的人類(lèi)基因組計(jì)劃也取得圓滿(mǎn)成功。[1]基因工程的現(xiàn)狀在此期間，基因工程在各方面應(yīng)用廣泛。工業(yè)方面，基因工程有三個(gè)應(yīng)用：環(huán)保人士用含降解質(zhì)粒的細(xì)菌降解某些環(huán)境污染物，如假單胞菌屬的石油降解質(zhì)粒，農(nóng)藥降解質(zhì)粒，工業(yè)污染物降解質(zhì)粒處理重金屬污染的廢水和土壤；科學(xué)家利用植物基因工程提高光合效率，用細(xì)菌，酵母生產(chǎn)乙醇，通過(guò)基因工程改變木質(zhì)素合成途徑來(lái)降低木質(zhì)素含量得到纖維素質(zhì)原料，通過(guò)基因工程研究高油含量的植物生產(chǎn)生物柴油；基因工程改造豆油中的組分構(gòu)成，也使有機(jī)酸，氨基酸的產(chǎn)量增加。農(nóng)業(yè)方面農(nóng)業(yè)領(lǐng)域是目前轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域之一。農(nóng)作物生物技術(shù)的目的是提高作物產(chǎn)量，改善品質(zhì)，增強(qiáng)作物抗逆性、抗病蟲(chóng)害的能力?；蚬こ淘谶@些領(lǐng)域巳取得了令人矚目的成就。由于植物病毒分子生物學(xué)的發(fā)展，植物抗病基因工程也也巳全面展開(kāi)。自從發(fā)現(xiàn)煙草花葉病毒(TMV)的外殼蛋白基因?qū)霟煵葜?，在轉(zhuǎn)基因植株上明顯延遲發(fā)病時(shí)間或減輕病害的癥狀，通過(guò)導(dǎo)入植物病毒外殼蛋白來(lái)提高植物抗病毒的能力，巳用多種植物病毒進(jìn)行了試驗(yàn)。醫(yī)藥方面，組人胰島素在美國(guó)上市以來(lái),我國(guó)基因藥物的開(kāi)發(fā)也勢(shì)頭迅猛，目前巳有20種基因藥物和疫苗投放市場(chǎng)，100種以上的產(chǎn)品處于實(shí)驗(yàn)室階段、臨床前試驗(yàn)或臨床階段的研究和開(kāi)發(fā)?；蚪M藥物是指利用基因序列數(shù)據(jù),經(jīng)生物信息學(xué)分析、高通量基因表達(dá)、高通量功能篩選和體內(nèi)外藥效研究得到的新藥候選物。這種新藥開(kāi)發(fā)模式直接從致病基因找出藥靶，通過(guò)功能研究和藥物篩選縮短了新藥開(kāi)發(fā)的時(shí)間，使其變?yōu)橹鲃?dòng)、明確的過(guò)程，徹底改變了傳統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)的被動(dòng)模式一方面轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品具有潛在的巨大經(jīng)濟(jì)效益，另一方面也可能存在一定的風(fēng)險(xiǎn)性。雖然，基因工程巳取得了相當(dāng)大的成就，但人們?nèi)詫?duì)基因工程抱有懷疑的態(tài)度，尤以轉(zhuǎn)基因食品為代表。人們擔(dān)心外源基因是否會(huì)通過(guò)異源重組或異源包裝進(jìn)入人的遺傳體系，擔(dān)心由異源重組或異源包裝所產(chǎn)生的具有超級(jí)抗性的病原微生物會(huì)危害人類(lèi)健康，擔(dān)心轉(zhuǎn)基因食品是否有毒性。由此引發(fā)了公眾關(guān)于基因工程的生物安全性的討論。而一些媒體雜志對(duì)幾個(gè)反響較大的與基因工程產(chǎn)品安全性有關(guān)的事件的渲染更使民眾憂(yōu)心忡忡。事實(shí)上，任何人類(lèi)活動(dòng)都有風(fēng)險(xiǎn)，任何科學(xué)技術(shù)發(fā)明都是一把雙刃劍，既有有利的一面，也有不利的一面，最重要的是要權(quán)衡利弊，取其利，避其弊。這樣，基因工程產(chǎn)品才能更為我們所用。⑶目前圍繞基因工程技術(shù)及其產(chǎn)品引發(fā)的爭(zhēng)論，并不僅僅是基因工程技術(shù)發(fā)展過(guò)程中所特有的，縱觀歷史，不難發(fā)現(xiàn)，任何新技術(shù)的形成與發(fā)展都不可避免地受到社會(huì)因素的影響。但我們也應(yīng)看到，基因工程技術(shù)及其產(chǎn)品有較大的社會(huì)需求，它被人們寄予厚望，期待能緩解饑餓與貧窮，也凝聚著人們改善生活質(zhì)量，提高生活水平的美好憧憬。誰(shuí)要是害怕以基因工程技術(shù)為主的生物技術(shù)研究可能帶來(lái)的負(fù)面影響而禁止其發(fā)展，必將使本國(guó)蒙受巨大損失。所以，對(duì)于任何一項(xiàng)新技術(shù)，因噎廢食，無(wú)所作為才是最大的風(fēng)險(xiǎn)。基因工程的發(fā)展趨勢(shì)自人類(lèi)基因組計(jì)劃順利完成之后，生命科學(xué)進(jìn)入后基因時(shí)代，即功能基因組時(shí)代。未來(lái)，功能基因組學(xué)，基因組生物學(xué)，哺乳動(dòng)物基因組學(xué)，癌癥基因組學(xué)，結(jié)構(gòu)基因組學(xué)以及化學(xué)基因組學(xué)將會(huì)有很大的發(fā)展前景。但基因工程技術(shù)在生產(chǎn)上還發(fā)揮不夠，經(jīng)濟(jì)效益還不夠大，所以，基因工程研究成果不斷轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力并向產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)，尤以生物制藥。4基因工程在基礎(chǔ)理論研究領(lǐng)域，在生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用方面，都取得驚人的成就。有人猜測(cè)，通過(guò)蛋白質(zhì)工程來(lái)控制設(shè)計(jì)與DNA相互作用的某些調(diào)控蛋白，就可以控制遺傳，改造生命體。但這種想法能否實(shí)現(xiàn)，還有待我們的思考與發(fā)現(xiàn)?；蚬こ痰某霈F(xiàn)，使整個(gè)生命科學(xué)的研究發(fā)生了前所未有的深刻變化，給世界各國(guó)的醫(yī)療業(yè)，制藥業(yè)，農(nóng)業(yè)，畜牧業(yè)，環(huán)保業(yè)的發(fā)展開(kāi)辟了廣闊的前景，為人類(lèi)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，特別是基因工程技術(shù)在醫(yī)療業(yè)和制藥業(yè)的應(yīng)用，在新的世紀(jì)將呈現(xiàn)出更加強(qiáng)勁的蓬勃發(fā)展態(tài)勢(shì)。雖然人們擔(dān)憂(yōu)基因工程的潛在危害，但不得不說(shuō)的是，基因工程自問(wèn)世以來(lái)巳顯示其巨大活力，使傳統(tǒng)生產(chǎn)方式和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，并迅速向經(jīng)濟(jì)和社會(huì)很多領(lǐng)域滲透，擴(kuò)散，推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力的迅速發(fā)展。展望21世紀(jì)，基因工程的前景更加燦爛輝煌。決策者從戰(zhàn)略上競(jìng)相擬定宏偉的基因工程研究計(jì)劃，爭(zhēng)取主動(dòng)權(quán)；有遠(yuǎn)見(jiàn)的企業(yè)家越來(lái)越看重基因工程相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，投入巨資開(kāi)發(fā)基因工程產(chǎn)品；越來(lái)越多的科技人才投身到基因工程的研究和應(yīng)用領(lǐng)域，以滿(mǎn)足社會(huì)需要。今后10年，20年或更長(zhǎng)的一段時(shí)間，基因工程將重點(diǎn)開(kāi)展基因組學(xué)，基因工程藥物，動(dòng)植物生物反應(yīng)器和環(huán)保應(yīng)用等方面研究。隨著基因工程的不斷發(fā)展，人們生活質(zhì)量，健康水平，生存環(huán)境都會(huì)得到大幅度改善，提高，優(yōu)化。參考文獻(xiàn)周春，王傳銘.內(nèi)含子研究與真核生物基因工程設(shè)計(jì).自然雜志，2011，26(1):256-258吳瑞娟.基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用.生物學(xué)通報(bào)，2014,37(4):0-32盛廣為，沈嘉祥.基因工程與現(xiàn)代農(nóng)藥.農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2014,(4):8-29杜占文;令人關(guān)注的轉(zhuǎn)基因作物[J];國(guó)外科技動(dòng)態(tài);2001年08期鄭大明.生物技術(shù)食品的安全性及其評(píng)價(jià)方法.食品科學(xué)，2014,15(3)：195-198MackenzieD.Genessansfrontieres.NewScientist,2001,153:207，1-207.NemchinovL.Plantsasbioreactorsforbiopharmaceuticals:regulatoryconsideration[J].TIBTECT,2013,15(2):45-50.GoyP.A.,DussingJ