基因工程技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

基因工程技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢摘要： 2（一） 基因工程技術(shù)的應(yīng)用 21、 基因工程技術(shù)與基因治療 22、 基因工程技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn) 23、基因工程技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 34、基因工程技術(shù)與環(huán)境保護(hù) 3（二）基因工程技術(shù)的現(xiàn)狀 31、世界總體概況 32、我國基因工程技術(shù) 43、基因工程所面臨的爭議 4（三）基因工程技術(shù)發(fā)展趨勢 5

摘要：基因工程技術(shù)自誕生以來的短短30年間，廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域，充分顯示出這一新興技術(shù)的強(qiáng)大生命力及其廣闊的應(yīng)用前景。在醫(yī)藥研究領(lǐng)域，人們利用基因工程技術(shù)開發(fā)新藥物并提出基因診斷、基因治療技術(shù)為疾病治療提供了新的思路。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)基因作物表現(xiàn)出良好的抗病、抗蟲、抗除草劑等性狀，提高了農(nóng)作物產(chǎn)量?；蚬こ淘谥扑帯⑹称?、飼料等工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也取得喜人成果，同時由于其具有低耗能、低污染的特點（尤其表現(xiàn)在開發(fā)生物能源和燃料方面）也極大地推動了環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。然而，基因工程在安全性和倫理道德等問題上也受到了不少人的質(zhì)疑，這對未來基因工程的發(fā)展提出了嚴(yán)峻的考驗。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，就基因工程技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀、面臨的問題以及發(fā)展趨勢作出了簡要綜述。關(guān)鍵詞：基因工程技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀發(fā)展趨勢引言：基因工程誕生于20世紀(jì)70年代，又稱基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)，是利用人工的方法將DNA在體外進(jìn)行切割，再和一定的載體拼接重組，獲得重組的DNA分子，然后導(dǎo)入宿主細(xì)胞或者個體，使受體生物的遺傳特性得到修飾或改變的過程。因其具有低成本、高產(chǎn)量、低耗能的優(yōu)勢，早在發(fā)展初期，人們就開始探索將這門技術(shù)應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。基因工程技術(shù)的應(yīng)用基因工程技術(shù)與基因治療基因治療通過將外源正?；?qū)氚屑?xì)胞以糾正或補償因基因缺陷和異常引起的疾病，它針對的是疾病的根源——異常的基因本身。其分為兩種形式：（1）體細(xì)胞基因治療，是指將正?；蜣D(zhuǎn)入體細(xì)胞以治療疾病。（2）生殖細(xì)胞基因治療，是指將正常基因轉(zhuǎn)入患者生殖細(xì)胞（精細(xì)胞、卵細(xì)胞中早期胚胎）以發(fā)育成正常個體。[6]后者因引起遺傳物質(zhì)改變而受到嚴(yán)格限制。目前利用基因工程技術(shù)對ADA缺乏癥、乙型血友病、惡性腫瘤、心血管病、糖尿病、各型肝炎和艾滋病等疾病進(jìn)行治療已取得初步進(jìn)展，但仍有大量問題等待人們進(jìn)一步地發(fā)現(xiàn)和研究。基因工程技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)（1）生物制藥：基因工程技術(shù)最早的工業(yè)應(yīng)用就是蛋白類藥品的生產(chǎn)，它有效地實現(xiàn)了低成本、高產(chǎn)量，使廣大患者均能使用。目前，通過基因工程技術(shù)產(chǎn)生的工程菌成功地合成了人體活性多肽，包括干擾素、白介素、促紅細(xì)胞生長素、生長激素以及胰島素等。此外，人類在基因工程疫苗方面的研究也取得了重大進(jìn)展，相繼研發(fā)出乙型肝炎病毒、狂犬病毒、霍亂、麻疹、大腸桿菌等食用疫苗。[1] （2）食品、飼料工業(yè)：基因工程技術(shù)在食品方面的應(yīng)用主要涉及對食品資源改造、品質(zhì)改造、新產(chǎn)品的開發(fā)、食品添加劑的生產(chǎn)以及食品衛(wèi)生檢測等。其對食品質(zhì)量的改善受到消費者的歡迎但同時也引出了食品安全問題。在飼料工業(yè)上則關(guān)注飼料的基因修飾、提高飼料營養(yǎng)價值和基因工程酶制劑等。 （3）其他工業(yè)：基因工程技術(shù)還廣泛地應(yīng)用于生物能源和燃料、木質(zhì)素和造紙、塑料工業(yè)等領(lǐng)域。科學(xué)家們正設(shè)法將轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物專門用于生產(chǎn)燃料乙醇和其他生物燃料，例如：杜邦公司和世界上最大的油籽加工企業(yè)邦吉公司曾宣布，他們將在現(xiàn)有的合作改善食用大豆的各種生物性能基礎(chǔ)上，進(jìn)一步合作，開始重新設(shè)計大豆的基因，以用于生物柴油和其他工業(yè)生產(chǎn)。 3、基因工程技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 1994年首例轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物——耐儲存西紅柿，被推向市場，由此拉開了轉(zhuǎn)基因作物的序幕。目前，全球有二十多個國家推廣種植轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物，面積達(dá)到九千多萬公頃。轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物研究主要集中在抗蟲、抗病、抗除草劑、抗脅迫等方面。為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的生活需求，科學(xué)家正在培育抗旱耐鹽、改良品質(zhì)、增加營養(yǎng)、醫(yī)療保健以及用于生物保健的第二代、第三代轉(zhuǎn)基因植物，它們不僅可使消費者直接獲益還將為解決與關(guān)大消費者日常生活密切相關(guān)的全球性水資源短缺和能源危機(jī)等問題做出重大貢獻(xiàn)。此外，人類在轉(zhuǎn)基因動物的研究上也取得了重大進(jìn)展，自1982年美國科學(xué)家Palmiter獲得轉(zhuǎn)基因“超級鼠”以來，世界各國相繼在兔、羊、豬、牛、雞、魚等動物上獲得成功。由此轉(zhuǎn)基因動物產(chǎn)業(yè)也迅猛發(fā)展。轉(zhuǎn)基因動物可以改良畜禽生產(chǎn)性狀，大大縮短生長周期，提高產(chǎn)量，同時“動物反應(yīng)器”也可用于生物制藥工業(yè)，有望為人類帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益。 4、基因工程技術(shù)與環(huán)境保護(hù) 基因工程技術(shù)有提高微生物凈化環(huán)境的能力，美國曾利用基因工程產(chǎn)生的“超級細(xì)菌”清除石油污染，在數(shù)小時內(nèi)便降解了2/3的烴類，而天然菌需要一年的時間。目前，人類已開發(fā)出能凈化DDT的細(xì)菌，能降解染料、有機(jī)氯苯和多氯聯(lián)苯的工程菌，能吸附無機(jī)有毒化合物（鉛、汞、鎘等）的工程菌等。除了細(xì)菌外，轉(zhuǎn)基因植物也可凈化環(huán)境，主要包括重金屬污染植物修復(fù)技術(shù)和轉(zhuǎn)基因植物的重金屬修復(fù)術(shù)。利用基因工程優(yōu)化污染物的降解途徑，提高污染生物的可利用性為環(huán)境保護(hù)提供了新方法。（二）基因工程技術(shù)的現(xiàn)狀1、世界總體概況目前，絕大多數(shù)基因工程技術(shù)仍為美國、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國家或地區(qū)所掌握，發(fā)展中國家涉及很少。從產(chǎn)業(yè)整體分布情況看，生物技術(shù)公司主要集中在歐美，其銷售總額占全球97％。美國是世界生物工程產(chǎn)業(yè)的龍頭，其生物工程公司占全球總數(shù)的55％。日本在生物技術(shù)開發(fā)上僅次于美國，生物制藥公司約600家，歐洲在生物技術(shù)的開發(fā)上稍落后于日本，制藥公司約300家，新公司數(shù)量急劇增長，但還處于發(fā)展的開始階段。[14]全球的基因治療也主要集中在腫瘤、感染性疾病、心血管遺傳病等病種，上市基因治療不多，且尚處于臨床試驗階段，大規(guī)模臨床應(yīng)用比較少。[14]2、我國基因工程技術(shù)我國基因工程制藥始于20世紀(jì)80年代中期，起步較晚。由于國家高度重視，近年來有較大發(fā)展，目前已初具規(guī)模。但同歐美比較仍有較大差距。主要表現(xiàn)在具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品較少，產(chǎn)業(yè)規(guī)模小、技術(shù)人才匱乏、經(jīng)濟(jì)效益低等。提高自主開發(fā)能力是當(dāng)前亟待解決的問題。近年來，我國轉(zhuǎn)基因生物也取得了長足進(jìn)步，獲得了抗蟲棉花、高油油菜以及抗蟲玉米等。疫苗與飼料生產(chǎn)與也已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè)，包括基因工程疫苗、診斷試劑盒、新型飼料蛋白、生物藥物飼料添加劑等。總的來說，我國基因工程技術(shù)正在飛速發(fā)展。[7]3、基因工程所面臨的爭議（1）倫理道德問題 很多人認(rèn)為生殖性克隆破壞了個人的獨立性，侵犯了人的平等權(quán)，國際社會對此認(rèn)識趨同，但由于全社會對治療性克隆技術(shù)的認(rèn)識存在嚴(yán)重分歧，使得至今仍沒有一個在全世界范圍內(nèi)具有國際法約束力的公約規(guī)范克隆技術(shù)的發(fā)展。另一方面，基因治療容易泄露個人隱私，而患者的基因隱私應(yīng)當(dāng)?shù)玫奖Ｗo(hù)，同樣有悖于倫理道德。 （2）安全問題 ①基因治療的安全性近年來發(fā)生了3件重大的基因治療案件，讓人們再次對基因治療的安全性提出了質(zhì)疑。一、美國賓西法里亞大學(xué)基因治療研究所將重組腺病毒導(dǎo)入患者肝臟，導(dǎo)致患者發(fā)燒、凝血而死亡。二、法國巴黎“氣泡兒童”的受試嬰兒中先后出現(xiàn)兩例表現(xiàn)出T細(xì)胞白血病癥狀。三、美國Onyx-pharm制藥公司終止了Onyx-015藥物的研發(fā)，因檢測出其具有致瘤性。這無疑在一次為人類敲響了警鐘。[8]②轉(zhuǎn)基因食品的安全性轉(zhuǎn)基因作物雖然具有改良品質(zhì)、減少成本、減少農(nóng)藥污染等優(yōu)點。但轉(zhuǎn)基因食物是否會產(chǎn)生毒素、是否可通過DNA蛋白質(zhì)過敏反應(yīng)、是否影響抗生素耐性，這些問題仍然受到了極大質(zhì)疑，特別是在歐洲國家，絕大多數(shù)人都抵制轉(zhuǎn)基因食品。一項民意調(diào)查顯示，79%的英國公眾反對試種基因改良作物。事實上各國政府對轉(zhuǎn)基因食品持謹(jǐn)慎態(tài)度，真正批準(zhǔn)上市的轉(zhuǎn)基因作物在全球只有40種。③基因工程產(chǎn)物對生態(tài)環(huán)境的影響據(jù)報道，轉(zhuǎn)基因玉米花粉影響黑脈金斑蝶幼蟲食用馬利筋葉片，使其死亡率增加。由此，部分人認(rèn)為基因工程改良生物體性狀打破了原有的自然秩序，有可能會破壞生態(tài)平衡導(dǎo)致連鎖反應(yīng)，一旦發(fā)生人類將難以防范。[1]另外，有學(xué)者認(rèn)為基因改良作物本身就破壞了遺傳的多樣性，如果大面積種植有可能會發(fā)生物種入侵現(xiàn)象，從而破壞了物種多樣性乃至生態(tài)系統(tǒng)多樣性。（三）基因工程技術(shù)發(fā)展趨勢21世紀(jì)初基因工程熱點將突出表現(xiàn)在以下幾方面：各國基因爭奪戰(zhàn)呈現(xiàn)白熱化。以基因為核心的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)正在飛速發(fā)展誰獲得了知識產(chǎn)權(quán)誰就占有主導(dǎo)地位，從而獲得更多利潤。因此世界各國都加大了對基因工程的投入，對基因資源格外重視。[4]2、生物抗逆向非生物抗逆的轉(zhuǎn)移?；蚬こ套魑镌谏锟鼓嫘陨弦呀?jīng)表現(xiàn)出良好性狀，如抗蟲性、抗病性。未來重點將放在植物非生物抗逆性上。農(nóng)作物的非生物逆境主要表現(xiàn)在干旱、高溫、鹽漬、冷凍、紫外線、重金屬脅迫以及水災(zāi)等方面。從而使基因工程作物表現(xiàn)出更強(qiáng)大的生命力[4]3、目標(biāo)性狀由“抗性”向“品質(zhì)”轉(zhuǎn)移未來將更加關(guān)注品質(zhì)的改良，例如：延熟保鮮的果蔬、益于健康的植物油、富含抗癌蛋白的大豆以及富含維生素的蔬菜等。[4]4、利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)稀有蛋白“生物反應(yīng)器”將是未來基因工程發(fā)展的重要方向，借助植物生產(chǎn)口服疫苗、工業(yè)用酶、生物藥物等已成為了科學(xué)家們的關(guān)注焦點。同樣，乳腺生物反應(yīng)器也為人類生產(chǎn)生物藥物提供了有效途徑。[4]總結(jié)：基因工程技術(shù)是人類在生物科學(xué)領(lǐng)域的重大突破，它具有劃時代的意義。它像一把雙刃劍，一面為人類改造自然、改善生活創(chuàng)造了條件；一方面又潛藏著無窮的隱患。因此，如何合理的應(yīng)用這門技術(shù)是一個值得我們?nèi)祟愃伎嫉膯栴}。而人類在自然面前，唯有學(xué)會節(jié)制，常懷敬畏之心，才能得到大自然長久的庇護(hù)和生生不息的傳承。參考文獻(xiàn)：[1]張軍梅.基因工程的應(yīng)用現(xiàn)狀及其對人類社會的影響.北京農(nóng)業(yè).2011[2]湯昌國，錢棟宇.基因工程技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀.生命科學(xué)儀器.2006[3]王嬌.基因工程的現(xiàn)狀及前景發(fā)展.河南化工.2010[4]譚向紅.21世紀(jì)初基因工程現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報.2002[5]楊汝德.基因工程.華南理工出版社[6]張惠展.基因工程概論.華南理工大學(xué)出版社[7]鐘衛(wèi)鴻.基因工程技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社[8]徐晉麟.陳淳徐沁基因工程原理科學(xué)出版社[9]何水.林基因工程