基因工程应用

关于基因工程应用第一页，共八十五页，2022年，8月28日第一节基因工程药物基因工程激素类药物基因工程细胞因子类药物基因工程抗体基因工程受体基因工程疫苗第二页，共八十五页，2022年，8月28日基因工程激素类药物

激素是生物体内分泌腺或特异细胞产生的微量有机化合物，能引起特殊的生理效应。多肽蛋白激素、甾醇类激素、脂肪类激素。通过基因工程方法合成的为蛋白多肽类激素

胰岛素人生长激素人促卵泡激素第三页，共八十五页，2022年，8月28日胰岛素1955Sanger首次报道胰岛素的aa序列1969Crowfoot-Hodgkin等确定其空间结构1979RutterW和DoodmanH克隆了该基因1982FDA批准基因工程胰岛素产品上市获得途径1、先发酵生成胰岛素原，再将其转变为胰岛素2、分开发酵生成胰岛素的A和B链，重组产生完整的胰岛素第四页，共八十五页，2022年，8月28日人生长激素刺激骨生长，促进黏多糖和胶原的合成影响蛋白质、糖类、脂类的代谢1944牛脑垂体分离出生长激素1956人脑垂体分离出生长激素1969确定其aa序列1985FDA批准第一代重组人生长激素上市（E.coli中表达，N端多一个甲硫氨基残基）现在第二代重组人生长激素生产（分泌蛋白形式表达，与天然蛋白一致）第五页，共八十五页，2022年，8月28日基因工程细胞因子类药物

细胞分泌的调节生物有机体生理功能，参与细胞增殖、分化、和凋亡的小分子多肽类物质

干扰素、集落刺激因子（如红细胞生成素）、白介素、肿瘤坏死因子、趋化因子、生长因子天然提取物少，价格昂贵，不能满足市场需求第六页，共八十五页，2022年，8月28日干扰素1986FDA批准基因工程干扰素α2a和α2b上市1990和1993干扰素γ和β上市1992中国生产α1b临床应用抗病毒感染，调控细胞生长，调节免疫细胞发挥生理效应第七页，共八十五页，2022年，8月28日基因工程人干扰素α-2b（安达芬）是我国第一个国产化基因工程人干扰素α-2b第八页，共八十五页，2022年，8月28日1988瑞士Cilag公司的基因工程红细胞生成素上市

治疗（非）肾功能衰退导致的贫血人表皮生长因子基因工程产品美国上市

治疗外伤溃疡烧伤等目前已有多种基因工程白介素产品上市或进入临床试验

抗肿瘤抗感染中发挥重要功能第九页，共八十五页，2022年，8月28日抗体：在特异性抗原物质刺激下产生的，能与相应抗原发生特异性免疫反应的蛋白质分子抗体临床应用：抗肿瘤，抗感染，防止器官移植中的排斥反应，抗血栓形成和解毒等主要有：鼠源单克隆基因工程抗体，小分子抗体，人源单克隆基因工程抗体基因工程抗体第十页，共八十五页，2022年，8月28日受体：指细胞表面与各种配体如抗体等进行特异性结合的大分子物质，它一般为糖蛋白功能：接受并传递信号治疗上受体一般为可溶性的主要有：

基因工程肿瘤坏死因子受体免疫球蛋白Fc受体抗原受体补体受体基因工程受体第十一页，共八十五页，2022年，8月28日

疫苗：泛指所有用于人工自动免疫的预防生物制品。人体经预防接种后所获得的免疫叫做人工自动免疫。目前使用的疫苗对人体带来某些副作用甚至产生后遗症基因工程疫苗则有可能将疫苗对人体的副作用或毒害作用降至最低程度基因工程疫苗第十二页，共八十五页，2022年，8月28日痢疾菌疫苗

通过DNA重组技术将痢疾杆菌表面LPS-O抗原基因转移到痢疾菌苗T32中，获得了双价免疫原性的痢疾菌，同时对痢疾菌毒力基因进行突变构建了减毒突变株优点：具有较高的免疫活性，而且降低了对人体的毒害作用细菌疫苗第十三页，共八十五页，2022年，8月28日霍乱毒素由A和B两亚单位组成

A亚单位为毒力活性成分

B亚单位具有强的免疫原性基因工程霍乱菌苗为通过基因工程方法删除A亚单位的减毒株优点：无明显副作用，保护期较长

霍乱菌疫苗第十四页，共八十五页，2022年，8月28日结核病的活菌苗主要为卡介苗，存活时间长，并安全可靠。以卡介苗为载体构建重组疫苗在机体内可诱发强的持续免疫应答反应。结核菌疫苗第十五页，共八十五页，2022年，8月28日伤寒菌疫苗通过基因工程方法可构建营养缺陷型减毒突变株优点：可以增加免疫活性还可以减少免疫次数

第十六页，共八十五页，2022年，8月28日病毒疫苗基因工程亚单位疫苗

基因工程表达具有抗原活性的病毒蛋白质制成的疫苗基因工程载体疫苗

将抗原基因重组到载体微生物中，使其表达出相应保护性抗原后而制成的疫苗基因缺失活疫苗

将病毒疫苗的毒性基因进行定点诱变，使其失活。第十七页，共八十五页，2022年，8月28日核酸疫苗DNA直接注射小鼠肌肉可引起免疫应答核酸作为疫苗具有独特的优点：针对特异表位的杀伤性T细胞扩大抗原的免疫原性清除病毒感染细胞和肿瘤细胞

第十八页，共八十五页，2022年，8月28日1976年，27岁的风险投资人RobertSwanson与UniversityofCalifornia的教授HerbBoyer共饮了几杯啤酒，讨论了基因工程技术的商业前景。讨论结束时，他们决定建立一个公司，并取名为Genentech（GeneticEngineeringTechnology）。第一个基因工程公司在学术界和商业界的满腹怀疑中诞生了！第十九页，共八十五页，2022年，8月28日1976Genentech创立1977首次在微生物里生产了人蛋白生长激素抑制素1978克隆了人胰岛素基因1979克隆了人生长激素素基因1980公司上市，募集$35million1982第一个基因重组药（人胰岛素）上市（转让给Lilly公司）1984第一个VIII因子，转让给CutterBiological1985第一个自己生产的产品（人生长激素）1987生产组织纤溶酶原激活剂（TPA）1990生产interferon1

1990与瑞士Roche医药公司合并（$2.1billion）第二十页，共八十五页，2022年，8月28日中文名称

商品名称英文名缩写开发公司胰岛素HumulinNovolinHumalogInsulinlispoinsulinLillyNovoNordiskLilly人生长激素ProtropinHumatropeNutropinAQrhuGHGenentechLillyGenentech干扰素IntronAReferonAAvonixBetaseronActimmuneAlferon-NrhuIFNa2brhuIFNa2arhuIFN

rhuIFN1brhuIFN1brhuIFNa3ScheringRocheBiogenChironGenentechInterferonScience第二十一页，共八十五页，2022年，8月28日白细胞介素2

ProleukinrhuIL2Chiron粒细胞集落刺激因子NeupogenrhuG-CSFAmgen粒细胞巨噬细胞集落刺激因子LeukinerhuGM-GSFImmunex红细胞生成素EpogenProcritrhuEPOAmgenOrtho组织溶纤原激活剂ActivaserhuTPAGenentech生长激素SerostinsomatotropinSerono促生长素NutropinSaizenGenotropinNorditropinBio-TropinsomatopinGenentechSeronoPharma/UpjohnNovoNordiskBiotechGeneral第二十二页，共八十五页，2022年，8月28日抗血友病因子VIII

KogenateRecombinateFactorVIIIBayerBaxter葡萄脑苷脂酶CerezymeglucocerebrosidaseGenzyml脱氧核糖核酸酶PulmozymedomaseGenentech乙型肝炎疫苗RecombivaxHBEngerixBComraxHepatitisBvaccineMerckSmithKlineMerck甲型肝炎疫苗HavrixHepatitisBvaccineSmithKline第二十三页，共八十五页，2022年，8月28日体内用单克隆抗体

ReoproOrthoOKT-3OncoScintCR/OVOncoScintOC103OncoScintCR103ProstascintMAB,bloodclotsMAB,KidneysupMAB,diaginjectCentocorOrthoBiotechCytogenCytogenCytogenCytogen鼠单克隆抗体PanorexMurineMABGlaxoWelcome第二十四页，共八十五页，2022年，8月28日药品名缩写

开发生产公司批准时间适应症rhuINFa1b(外用）rhuINFa1brhuINFa2a长春生研所上海生研所深圳兴科长春生研所长生药业三生药业1989试1996正1996正1996正1997正1997正病毒性角膜炎HBV,HCVHBV,HCV尖锐湿疣，疱疹等HBV,HCVHBV,HCVrhuIFNa2b新大洲药业里亚哈尔华立达安科华新1997正1996正1997正1997试1997试HBV,HCVHBV,HCVHBV,HCVHBV,HCVHBV,HCV第二十五页，共八十五页，2022年，8月28日rhuINF上海生研所克隆丽珠生物工程1994试1995试1995试类风湿类风湿类风湿rhuIL2长春生研所长春药业四环制药华新三生药业深圳兴科中华合通金丝利康利制药1997正1997正1997正1997正1997正1997正1995试1995试1995试癌辅助治疗癌辅助治疗癌辅助治疗癌辅助治疗癌辅助治疗癌辅助治疗癌辅助治疗癌辅助治疗癌辅助治疗第二十六页，共八十五页，2022年，8月28日rhuG-CSF九源1997试化疗生白血病rhuGM-CSF特宝1997试化疗生白血病rSK医大实业1996试心梗溶栓rhuEPO华欣永铭维沃1997试1997试再生障碍性贫血再生障碍性贫血bFGF（外用）珠海东大1996试创伤，烧伤第二十七页，共八十五页，2022年，8月28日第二节转基因植物

抗病虫害转基因植物抗逆转基因植物药用转基因转基因植物食品其它第二十八页，共八十五页，2022年，8月28日抗病虫害转基因植物130kDaδ-内毒素蛋白：cryI,cryII,cryIII,cryIV

δ-内毒素蛋白进入昆虫中肠，在消化酶的作用下将原毒素降解为60kDa的有毒多肽并结合上皮细胞的特异受体，导致细胞膜穿孔、细胞肿胀裂解，最后细胞死亡。苏云金杆菌毒素（BT）第二十九页，共八十五页，2022年，8月28日植物凝集素是一种糖蛋白或结合糖的蛋白质。当昆虫吸取含凝集素的食物后，凝集素与昆虫肠道的糖配体结合，从而影响营养物质的吸收。雪花莲凝集素基因豌豆凝集素基因麦胚凝集素基因第三十页，共八十五页，2022年，8月28日蛋白酶抑制剂蛋白酶抑制剂能与昆虫消化道的蛋白消化酶结合，形成酶－抑制剂复合物，从而阻断或降低蛋白酶对外源蛋白的水解，导致外源蛋白不能被正常消化，引起昆虫厌食反应。丝氨酸蛋白酶抑制剂琉基蛋白酶抑制剂金属蛋白酶抑制剂第三十一页，共八十五页，2022年，8月28日淀粉酶抑制剂

α－淀粉酶抑制剂能抑制昆虫消化道淀粉酶的活性，使昆虫吸入的淀粉无法消化，从而阻断昆虫的能量来源，导致昆虫发育不正常而死亡。第三十二页，共八十五页，2022年，8月28日转基因水稻抗稻纵卷叶螟第三十三页，共八十五页，2022年，8月28日转基因抗虫棉花第三十四页，共八十五页，2022年，8月28日抗病毒转基因植物病毒外壳蛋白转基因植物病毒复制酶转基因植物移动蛋白转基因植物核糖体失活蛋白转基因植物病毒卫星RNA转基因植物利用植物自身编码的抗病毒基因培育抗病毒植物第三十五页，共八十五页，2022年，8月28日转黄瓜抗青枯病基因的甜椒在番茄、黄瓜、南瓜和甜椒等植物中已经成功具有抗病性第三十六页，共八十五页，2022年，8月28日

超级南瓜第三十七页，共八十五页，2022年，8月28日抗真菌转基因植物几丁质酶转基因植物植物抗毒素转基因植物机械防护和生物学保护第三十八页，共八十五页，2022年，8月28日抗逆转基因植物抗盐转基因植物抗旱转基因植物抗冻转基因植物抗除草剂转基因植物第三十九页，共八十五页，2022年，8月28日科学家发现极地的鱼体内有一些特殊蛋白可以抑制冰晶的增长,从而免受低温的冻害,正常地生活在寒冷的极地中。将这种抗冻蛋白基因从鱼体内分离出来,导入植物体获得转基因植物,目前这种基因已被转入番茄和黄瓜中。极地乌贼第四十页，共八十五页，2022年，8月28日转鱼抗寒基因的番茄第四十一页，共八十五页，2022年，8月28日化学除草剂在现代农业中起着十分重要的作用。理想的除草剂必须具有高效、广谱的杀草能力,且对作物及人畜无害,在土壤中的残留短,成本不高。但现在要开发出1种新的符合上述要求的除草剂的成本越来越高,选择的机率也在明显降低。第四十二页，共八十五页，2022年，8月28日抗除草剂大豆转基因大豆已获得抗除草剂的转基因烟草、番茄、马铃薯、棉花、油菜、大豆和水稻等作物。第四十三页，共八十五页，2022年，8月28日药用转基因植物转基因植物表达抗体转基因植物表达疫苗利用转基因植物为生物反应器生产蛋白类药物和疫苗第四十四页，共八十五页，2022年，8月28日转基因植物食品提高作物产量改良作物品质人们越来越关注食物的口味、口感和营养价值第四十五页，共八十五页，2022年，8月28日在蛋白质改良方面,由于特定作物种子中往往缺少某几种必需氨基酸,人们的注意力集中于通过基因工程改变蛋白质的必需氨基酸的组成来改善植物的营养价值。美国国际植物研究所的科学家们从大豆中获取蛋白质合成基因,成功地导入到马铃薯中,培育出高蛋白马铃薯品种,其蛋白质含量接近大豆,营养价值大大提高,受到农场主及消费者的普遍欢迎。第四十六页，共八十五页，2022年，8月28日

转基因小麦

从植物体中分离出合成赖氨酸的基因，把这基因转入小麦植株中赖氨酸含量高，营养价值高。第四十七页，共八十五页，2022年，8月28日

转基因油菜

油菜是人们食用油的主要来源之一。一般油菜籽的含油量约为40％左右。通过转基因技术，培育出来的油菜籽，可以大大地提高它的出油率。而且油的纯度质量更好。第四十八页，共八十五页，2022年，8月28日

玉米是主要粮食之一，又可以提炼油脂，也可以用作食品和工业的原料以及作饲料，浑身是宝。人们称它是含金的植物。如今培育出转基因玉米，品质更好，产量更高。转基因玉米

第四十九页，共八十五页，2022年，8月28日其它转基因植物1.抗早衰转基因植物2.改变花色、花型的转基因植物3.利用转基因植物生产可降解塑料转基因蓝玫瑰第五十页，共八十五页，2022年，8月28日4.提高植物的光合作用效率（1）提高CO2的固定率

改变与光合作用有关的酶的结构和组成（如二磷酸核酮糖羧化酶）。（2）提高光能吸收率和转化率

改变光能交换系统的分子的基因结构。5.提高豆科植物的固氮效率

是农业生物技术的主要内容。第五十一页，共八十五页，2022年，8月28日2007年全球转基因作物各国家种植面积（单位：百万公顷）第五十二页，共八十五页，2022年，8月28日转基因植物

特性申请单位获批准数马铃薯抗病毒中科院4抗病中国农科院1抗逆北京大学1高营养品质北京大学1水稻抗虫中科院1抗病毒北京大学2抗病农科院2抗除草剂水稻所1第五十三页，共八十五页，2022年，8月28日棉花

抗虫中科院农科院美国孟山都公司9玉米抗虫美国孟山都公司等3大豆抗除草剂农科院1小麦抗除草剂北京农林科学院1高营养品质北京农林科学院1番茄抗病北京大学1耐储存中科院华中农大3甜椒抗病北京大学1第五十四页，共八十五页，2022年，8月28日

辣椒

抗病毒中科院1烟草抗病毒北京大学2抗虫中科院北京大学2番木瓜抗病毒中国热带作物1广藿香抗病农业科学学院1矮牵牛改变花色北京大学1杨树抗虫中科院1微生物提高固氮效率中科院农科院华中农大广东微生物所6第五十五页，共八十五页，2022年，8月28日第三节转基因动物

利用转基因动物改良动物品种转基因动物作为生物反应器转基因动物筛选药物转基因动物应用于人体器官移植转基因动物是将外源基因导入动物细胞内，通过与染色体整合，将生物性状遗传给后代动物。第五十六页，共八十五页，2022年，8月28日荧光水母基因的小猪

转基因小猴无胆固醇小鼠转基因荧光鱼转基因蝴蝶第五十七页，共八十五页，2022年，8月28日利用转基因动物改良动物品种提高动物的繁育速度改良动物品质培育抗病害动物品系第五十八页，共八十五页，2022年，8月28日生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国)第五十九页，共八十五页，2022年，8月28日

英国罗斯林研究所研制成功的转基因羊，其乳汁中含有α—抗胰蛋白酶，可治疗肺气肿病。这种病在北美比较常见，病人以前只能依赖于注射人的α—抗胰蛋白酶做替代疗法，

价格昂贵，而现在用转基因羊来生产，每升这种羊奶可售6000美元。转基因动物作为生物反应器第六十页，共八十五页，2022年，8月28日1998年初，上海医学遗传研究所中国科学家已经获得5只转基因山羊。其中一只奶山羊的乳汁中，含有堪称血友病人救星的药物蛋白——有活性的人凝血九因子第六十一页，共八十五页，2022年，8月28日

如荷兰的GenPharm公司用转基因牛生产乳铁蛋白，预计每年从牛奶生产出来营养奶粉的销售额是50亿美元。第六十二页，共八十五页，2022年，8月28日乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)第六十三页，共八十五页，2022年，8月28日转基因动物筛选药物利用转基因动物筛选抗肿瘤药物利用转基因动物筛选抗艾滋病病毒药物转基因动物用于筛选抗其他疾病药物

利用转基因技术建立敏感动物品系和产生与人类相同疾病的动物模型来进行药物筛选。第六十四页，共八十五页，2022年，8月28日转基因动物应用于人体器官移植异种器官移植导致免疫排斥反应

通过免疫排斥相关基因转基因猪的建立，对猪的器官进行改造，降低或消除对人体的免疫排斥反应，最终应用于人体的器官移植第六十五页，共八十五页，2022年，8月28日导入人基因具特殊用途的猪和小鼠第六十六页，共八十五页，2022年，8月28日包括三大类：第一类是正常基因第二类是反义基因第三类是自杀基因

基因治疗是以正常的基因替代或修补病人细胞中的缺陷基因从而达到治疗疾病的目的第四节基因治疗第六十七页，共八十五页，2022年，8月28日

肿瘤病的基因治疗分子遗传病的基因治疗心血管的基因治疗艾滋病的基因治疗第六十八页，共八十五页，2022年，8月28日腺苷脱氨酶(ADA)缺乏的

严重联合免疫缺陷(SCID)病因:淋巴细胞缺乏ADA酶腺苷、dATP堆积破坏免疫功能患儿很少活到成年第一个基因临床治疗的方案(1990.9.14,NIH)治疗策略：淋巴细胞ADA酶恢复至正常水平的

5%-10%

维持免疫系统功能改善病人症状第六十九页，共八十五页，2022年，8月28日第七十页，共八十五页，2022年，8月28日治疗基本步骤ADA基因+逆转录病毒载体导入患者淋巴细胞体外扩增回输病人体内淋巴细胞ADA酶恢复至正常水平的5%-10%

维持免疫系统功能,改善病人症状第七十一页，共八十五页，2022年，8月28日第七十二页，共八十五页，2022年，8月28日医药药物基因组学人工设计克隆疾病的动物模型治疗性小分子植物微生物诊断用蛋白治疗性蛋白微生物动物疫苗植物微生物治疗性核酸基因治疗基因修复反义药物DNA疫苗诊断性核酸遗传病传染病第七十三页，共八十五页，2022年，8月28日1.对环境的影响重新组合一种在自然见尚未发现的的生物性状有可能给现有的生态环境带来不良影响。2.新型病毒的出现制造带有抗生素抗性基因或有产生病毒能力的基因的新型微生物有可能在人类或其它生物体内传播。第五节基因工程的安全隐患第七十四页，共八十五页，2022年，8月28日3.癌症扩散

将肿瘤病毒或其它动物病毒的DNA引入细菌有可能扩大癌症的发生范围。4.人造生物扩散新组成的重组DNA生物体的意外扩散可能会出现不同程度的潜在危险。第七十五页，共八十五页，2022年，8月28日技术不够完善，转基因生物并非十全十美现代基因工程产品的不确定性和存在着破坏环境的风险基因工程产品特殊性质可能会造成经济动荡不安转基因产品存在缺陷原因第七十六页，共八十五页，2022年，8月28日1.公众的担忧

1973年美国的公众第一次公开表示担心应用重组DNA技术可能会培养出具有潜在危险性的新型微生物，从而给人类带来难以预料的后果。