基因工程药物发展的历史及启示吴岚晓1,郭坤元1,秦　煜2(11第一军医大学珠江医院血液科,广东广州510282;21第一军医大学南方医院创伤骨科,广东广州510282)摘要:基因工程诞生20余年,运用于医药行业,研制和开发基因工程药物,已取得长足进展。

迄今为止,已有近100个基因工程新药上市,并有数百种正在研制和开发中。

可以预计,基因工程药物的发展具有无比强大的生命力。

就基因工程药物发展史进行概述,会从中得到许多启示。

关键词:基因工程;药物;科学;技术中图分类号:R-02 文献标识码:A 文章编号:1002-0772(2002)12-0011-03Developing History and the E nlightenment of G eneticE ngineering DrugW U L an-xiao,GUO Kun-yuan,QIN Y u(1.Depart ment of Hem atology,Zhujiang Hospital,First Military Medical U niversity,Guangz hou510282,China;2.N anf ang Hospital,First Military U niversity,Guangz hou510282,China)Abstract:G enetic engineering has made remarkable development in the area of drug production and research since it ap2peared twenty years ago.More than100new geneitc engineering drugs have been used in clinic,and more drug-projectsare undergoing.It can be predicted that genetic engineering drug will make more and more influence in people’s life.A perspective view about genetic engineering drug developing history was made in this article and some philosophic opinionsinspired from it were discussed.K ey Words:genetic engineering;drug;science;technology1　基因工程原理和技术基因工程是在分子水平上人工改造生物遗传性,创造世间新的生物物种技术,亦称DNA重组或分子克隆,包括基因和载体的制备、切割和连接,重组DNA的转移、表达及产物分离等。

基因的制备方法有,多聚酶链反应、互补文库、基因组文库、染色体DNA的酶切分离、酶合成法和化学合成法等,迄今为止,已制备人胰岛素、人尿激酶、人生长激素、人α-干扰素及生长因子等多种药物的基因。

载体是能将外源性目的基因运输至宿主细胞的小分子DNA,目前大抵有细菌质粒、嗜菌体DNA及病毒DNA构建人工载体,如pBR322、Charon系列、Cos2 mid、反转录病毒、腺病毒及其相关病毒的DNA,此外,尚有酵母人工染色体DNA,及哺乳动物人工染色体DNA等。

载体和含目的基因的DNA分别经限制性内切酶切割后,两者混合通过连接酶连接构成重组DNA,经转化、转导、转染、激光打孔、微注射或基因枪等技术,可转移至宿主内,获得基因工程细胞,后者经培养和表达,即可产生相应的基因工程药物。

近年来还发现不用载体也不重组,将编码完整的DNA片段或mRNA直接注射内实现完全表达,表明非重组DNA和mRNA可被细胞直接吸收和表达,既简化了基因操作程序,也修正了基因工程基本概念,又促进了基因工程药物的发展,同时还为基因治疗提供了新理论和新途径。

2　基因工程药物发展的历史应用基因工程技术,研制和开发的药物称为基因工程药物。

它是通过重组DNA技术将治疗疾病的蛋白质、肽类激素、酶、核酸和其他药物基因转移至宿主细胞进行繁殖和表达,最终获得相应药物。

包括蛋白质类生物大分子、初级代谢产物,如苯丙氨酸及丝氨酸等以及次生代谢产物抗生素等。

自20世纪70年代初基因工程药物诞生以来,基因工程药物发展十分迅速。

・11・医学与哲学2002年12月第23卷第12期总第259期在研究基因工程药物中,基因制备技术、载体构建技术、宿主表达系统及细胞反应器均有较大进步。

以往基因工程药物多采用大肠杆菌等微生物细胞作为表达宿主,目前已有不少产物采用高等生物细胞作为表达宿主,如中国地鼠卵细胞,C127细胞,及绿猴细胞等,还有以昆虫体为表达系统者,日本前田进将人α-干扰素基因与家蚕多角病毒DNA构成重组DNA,后者感染家蚕实现了表达,平均每条蚕体液可得到α-干扰素6×107单位,相当于3～5升血液或0.5升大肠杆菌工程菌发酵液,2～3条家蚕表达的产物足够一个病人治疗量。

该技术是转基因动物的实例。

表达系统有细胞发展到整体,也为基因防治提供了依据。

该技术同样有希望用于蛋白质、肽类激素及病毒抗原疫苗等药物的生产。

目前正在开发转基因动物及转基因植物,即利用动物体和植物作为生产基因工程药物的反应器[1]。

第二代基因工程药物是人工定向构建的特异功能非天然蛋白质类药物,包括蛋白质分子的主链切割、连接、分子内及分子间重新组合及策链修饰,主链的部分或全部人工设计合成或组装。

克服了天然蛋白质药物的缺陷。

为开发新药开辟了新途径,在医药工业领域中具有良好的应用价值和开发前景。

据统计,全世界已有2000多家生物技术公司,其中70%从事医药产品开发。

2000年世界上生物技术产品的销售额可超过200亿美元,比1994年增加一倍多,2000年有100个医药生物技术产品上市(1991年只有18个),包括促红细胞生成素、生长激素、人胰岛素和粒巨噬细胞集落刺激因子等。

随着对生物技术发展前景的普遍看好,世界各国特别是美、日、英、法等国纷纷强化生物技术领域,在政策、法规、资金和人才等方面给予支持,大力研制和开发医药生物技术产品[2]。

3　基因工程药物发展史的启示311　科学与技术既相互依赖,又相互转化基因工程药物的发展表现出大量的技术含量,基因工程药物发展的每一阶段都与分子生物学科学的突破相关联。

1967年,Weiss发现了T4DNA连接酶,1970年,Smith HO发现了“核酸分子手术刀”———限制性内切酶,Temin发现了逆转录酶, 1977年英国的Sanger创造了双脱氧末端中止法测定DNA的序列,同时美国的Maxam和G ilbert发明的化学裂解法测定DNA序列,从此基因克隆和DNA测序技术便蓬勃发展起来了。

分子生物学研究为基因工程技术开发提供了理论基础,另一方面,基因工程技术的发展又为分子生物学的发展提供了新的研究课题、研究工具、探索手段和物化基础,技术上的需要更推动了分子生物学理论研究。

如果没有现代分子生物学的进步,现代基因工程技术就会成为一句空话,如果离开了最先进的基因工程技术,现代分子生物学实验将无法进行。

所以,在现代的社会条件下,作为知识体系的科学与作为人类生产活动手段的技术,二者之间的关系越来越密切,分界越来越模糊,科学和技术这种紧密结合,主要表现为“科学—技术—生产”的一体化,并成为加速科学向直接生产力转化的重要基础。

312　科技政策和体制对基因工程药物发展的作用我国在生物技术领域虽然起步较晚,基础较差,但一开始就受到党和国家的高度重视。

为跟踪世界新技术革命迅猛发展的浪潮,1986年3月,我国一批著名科学家倡导起草了“高科技研究计划”———“863计划”,得到了党中央、国务院的批准,邓小平同志还专门为此作了批示,并将现代生物技术列为“863计划”最优先发展项目和“七五”、“八五”、“九五”的重点攻关项目,我国的这一重大决策为我国现代生物技术发展提供了良好的机会。

1989年底,我国又制定了“医药工业生物技术近期、中期发展计划”,使我国生物技术药物研究、开发有了明确的方向和目标。

经过广大科技工作者的努力,已取得了鼓舞人心的进展,一批基因工程产品的上游研究正在努力展开,一些产品正逐步进入开发阶段,不少产品已步入临床试验阶段,或已获得新药证书,进入产业化生产。

313　基因工程药物的发展需要物资条件和技术准备基因工程药物的研究与开发,规模较大,常常需要多个单位间的合作,所需的人力、物力、资金较多,没有强大的生产力作后盾,将是寸步难行的。

基因工作药物生产还依赖于许多精密的高级仪器,各种核酸测序仪、蛋白质纯化与分析设备和大规模生物反应器等,现代科学创造的技术手段,把基因工程技术推向了更高水平,先进仪器不仅作为工具,而且大大延伸了科学家的感官和大脑机能,使基因工程技术的质量和效率得到极大的提高。

目前,我国的基因工程还较短缺,仪器设备落后,国内的有识之士应尽快瞄准仪器市场,研究人员可根据实验原理,设计制造出适用的仪器。

314　中试放大是影响我国基因工程药物产业化的重要因素目前,我们常忽视可研究、开发、产业化、商品化的这个基本规律,有些科研成果尽管(下转第16页)富心肌细胞再生与心脏修复理论的必然过程。

回顾心肌细胞再生理论形成、发展和变迁的过程,我们可以认识到心肌细胞再生理论复杂、多样,与许多未知因素的探求。

正如目前神经细胞再生理论形成[9]的过程一样,现在所取得的理论结果仅仅是整个心肌再生理论的一小部分,不管现在还是将来都存在着许多未知的客观的内容尚待探索。

对一切理论的认识要遵循理论科学自身的发生、发展的规律,要认识到科学理论的发展是一个不断完善、永无止境的过程,没有永远的真理。

树立正确的认识观,不局限自己的思维,不盲目迷信权威的观点,勇于探索,敢于向传统挑战,只有如此才能真正地促进心肌细胞再生理论向前发展。

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