其他动物生物反应器
动物生物反应器的主要类型
动物乳腺生物反应器 动物血液生物反应器 动物膀胱生物反应器 精液、蛋清、蚕茧
二、转基因植物制药
植物细胞工程是指定向改造植物细胞遗传 性，利用植物细胞生产有用物质的技术。 目前应用最广的有三方面内容：
1、植物的无性快速繁殖及育种 2、细胞大量培养及生产药用成分（次生代谢物生产）
2005年世界上种植转基因大豆的国 家已超过了7个，转基因大豆种植面 积所占比例情况如下：美国81%， 阿根廷100%，巴西20%，乌拉圭 100%，巴拉圭、南非、罗马尼亚、 加拿大等国转基因大豆也在发展。 当前国际市场上转基因大豆主要有 两种，即抗除草剂转基因大豆和抗 虫转基因大豆。当前应用面积较大 的是抗草甘膦除草剂的转基因大豆。 2006年，转基因大豆依然是最主要 的转基因作物，占全球转基因作物 总种植面积的57%(5860万公顷）。
基因工程药物3 个阶段:
其一是细菌基因工程，即把目的基因通过适当的改建 导入大肠杆菌中，再通过细菌等原核微生物表达的 目的蛋白作为药物; 其二是细胞基因工程药物，这是把人或哺乳动物的基 因直接导入哺乳动物的细胞中，生产有生物活性的 产品; 其三是利用转基因动物生产低成本、高活性的药物。
转基因动物生产药物不仅开辟了制药业的新纪元， 而且它也是转基因动物研究最活跃的领域。
目的基因
转基因通过获取基因、重组基因和表达基因等过程来实现。 目的基因克隆的基本步骤 • ①分离获得目的基因； • ②在体外进行DNA重组，将外源DNA连接到能自我复制又带有选择 标记的载体上； • ③将重组DNA转移入受体细胞； • ④筛选出含有目的DNA的受体细胞克隆；
转基因动植物药物的应用
乳腺生物反应器的优点
1、产量高，成本低
蛋白 1-抗胰蛋白酶 抗凝血酶III 血红蛋白 长效t-PA 血浆内水平 （g/L） 1.4~3.2 0.17~0.39 —— ——
重组蛋白水平 （g/L）
10.0
动物种属
16.0 10.0 7.0 32.0 3.0
小鼠 绵羊 小鼠 山羊 猪 山羊
哺乳动物细胞培养：重组蛋白表达量为0.1～1g/L
食用后的雄鼠睾丸颜色变深，结构 发生改变
进行基因治疗
外源正常基因导入靶细胞，以纠正 或补偿因基因缺陷和异常引起的疾 病，以达到治疗目的。也就是将外 源基因通过基因转移技术将其插入 病人的适当的受体细胞中，使外源 基因制造的产物能治疗某种疾病。 从广义说，基因治疗还可包括从 DNA水平采取的治疗某些疾病的措 施和新技术。
1-AT缺乏症：新生儿肝炎、肝硬化、肝癌、肺气肿 弹性蛋白酶 破坏肝细胞 细菌蛋白酶 破坏肺组织
乳腺生物反应器的应用
目前，国际上已有30多家公司正在开发乳腺 生物反应器。
乳腺生物反应器的应用
据美国权威机构预测，到2010年，转基因动物生产的重组蛋白 产品销售额将达到350亿美元，生产的药物将占整个基因工程 药物种类的90%以上。
药用蛋白基因→表达细胞株→细胞核 受体动物
供体动物→受精卵→无核受精卵→组装的核细胞→多细胞胚胎→假孕
动物→动物幼崽→雌性转基因动物→乳汁→药用蛋白
2、转基因动物制药的优点 设备简单、不耗能、无环镜污染
动物乳房生物反应器生产的药物，基本上 是一个畜牧业过程。虽然饲养乳腺分泌药品 的牛羊需要在特别洁净的环境中，但是原料 生产成本几乎可以忽略不计。动物生产奶蛋 白并不需要什么珍贵的原料，也不需要什么 复杂的设备，不会消耗大量的能源。动物吃 的是饲料，生产出的是高营养价值的动物蛋 白。
3、转基因植物：疫苗、抗体等
目的基因分离
植物表达载体的构建
遗传转化
受体材料的准备 转化组织
炼苗
转化植株筛选
组织脱分化
1、转基因植物方法
利用土壤农杆菌介导转化法 用重组病毒感染植株 基因枪转化法 花粉管通道转化法
2、转基因植物在医药领域中的应用
利用转基因植物生产疫苗 用转基因植物生产药用蛋白
利用转基因植物生产抗体
临床的基因治疗
1．复合免疫缺陷综合征的基因治疗 2．黑色素瘤的基因治疗对肿瘤进行基因治 疗
3．其它遗传病的基因治疗其它遗传病
4．反义技术 5．药物靶向治疗 已批准治疗的病例约120例，其中约110例 为肿瘤，遗憾的是，除黑色素瘤有些苗头 外，全都未能成功。治疗了10余例单基 因病，除ADA缺乏症和乙型血友病有一 定疗效外，其余都还在实验阶段。但人们 再也不怀疑基因治疗不仅可能办到，而且 指日可待。
转基因打破了物种的界限，使不同种的生物的遗传物质在分子水
平上重新组合在一起，并且完全可以按照人的意志或目的，实 现对生物体的改造。
中 心 法 则
中心法则(genetic central dogma)， 是指遗传信息从 DNA传递给RNA， 再从RNA传递给 蛋白质，即完成遗 传信息的转录和翻 译的过程。也可以 从DNA传递给 DNA，即完成 DNA的复制过程。
一、转基因动物
转基因动物是把外源基因导入
动物的生殖细胞中，并整合该
细胞后发育成为个体整合的外
源基因，整合的外源基因又能
影响其后代遗传的动物。
1、转基因动物的制作方法
原核注射法 外源基因微注射法 反转录病毒载体法（这是目前应用较为 成功的方法） 精子载体法 YAC 介导法等
转基因动物生产药用蛋白的基本过程
生产成本低
国外的经济学家算过，用其他生产工艺(如 哺乳动物细胞培养方法)来生产1g药物蛋白， 成本需800～5 000美元，而利用转基因动物 只需要0.02～0.50美元。
3、转基因动物的应用领域
生物反应器：药用或食品蛋白的大量生产，即转
基因动物制药；
疾病的动物模型：用于研究、药物筛选、药物治
疗、毒物测试； 通过增加或删除基因来研究基因的功能、调控 和发育，如癌基因、免疫系统等； 异种器官的移植； 家畜品种的改良。
乳腺生物反应器的应用
1991年，英国爱丁堡制药公 司，转基因绵羊：羊乳中含 有1-抗胰蛋白酶（1-AT）， 含量高达16g/L，估计泌乳 期的每只羊可产70g，价值 达70万美元
FDA已批准应用基因技术公司（AGTC）α1－AT进入II期临床实 验
乳腺生物反应器的应用
α1-AT基因位于第14号染色体。α1-AT是肝脏产 生的一种糖蛋白，广泛分布于唾液、十二指肠液、 呼吸道分泌物、泪液、鼻腔分泌物和脑脊液，是 人体内血清蛋白酶的主要抑制物。
乳腺生物反应器的优点
2、周期短
一种新药从研制开发、通过药审直到上市，约需10-15年的 周期，用转基因动物生产药物，周期可缩短5年。
3、产品的质量好，高活性 生产的重组蛋白药物生理活性好，与人同源性高，非常接 近天然产品。
乳腺生物反应器的优点
3、设备简单，不耗能，无污染
该技术基本上为一畜牧业过程，虽饲养环境要求特 别洁净，但仍是给牛羊草料，由牛羊奶中提取药品， 因此蛋白生产过程不需昂贵设备，不消耗能源，不 会产生工业废料，也不会对环境产生污染，因此动 物乳腺生物反应器制药技术是一种可持续发展的新 型生物制药技术。
转基因疫苗
使用DNA重组生物技术，把天然的或 人工合成的遗传物质定向插入细菌、 酵母菌或哺乳动物细胞中，使之充 分表达，经纯化后而制得的疫苗。 应用基因工程技术能制出不含感染 性物质的亚单位疫苗、稳定的减毒 疫苗及能预防多种疾病的多价疫苗。
商业化使用的部分基因工程疫苗： 乙肝疫苗、丙肝疫苗、百日咳基因 工程疫苗、狂犬病基因工程灭活疫 苗、肠道病毒71型基因工程疫苗、 产肠毒素大肠杆菌基因工程疫苗、 轮状病基因工程疫苗、Asia Ⅰ型口 蹄疫病毒(FMDV)的感染表位重组蛋 白疫苗、弓形虫基因工程疫苗、肠 出血性大肠杆菌基因工程疫苗等。
3、转基因植物基本原理
1、将病毒或病原体的抗原基因在植物中进 行高效表达 2、抗原蛋白仍保留自然状态的免疫原性， 当将它产生的抗原作为食物时，可刺激体 液和粘膜免疫应答，可安全通过动物消化 道而不会被蛋白酶降解，成为粘膜性抗原 只需口服少量表面抗原蛋白就可产生良好 的免疫应答反应
转基因疫苗的优势：
1Байду номын сангаас易于遗传操作
2、生产成本低 3、容易获得多价疫苗 4、能准确地进行翻译后加工 5、安全，无病原污染 6、有利于保存和运输 7、使用方便 8、有利于疫苗的普及推广
转基因工程基本概述
基因工程（Genettic Engineering）又称分子克隆或重组DNA技术 （Recombinant DNA Technology），其涵义为：用酶学方法， 将异源基因与载体DNA在体外进行重组，将形成的重组因子转 入受体细胞，使异源基因在其中复制表达，从而改造生物特性， 大量生产出人类所需产物的新生物技术。 转基因通过获取基因、重组基因和表达基因等过程来实现。
乳腺生物反应器的优点
1、产量高，成本低
乳腺组织是一种高效的产奶器官： 奶牛：8000～10000L/头· 年， 绵羊和山羊：800～ 1000L/头· 年 以最低表达量1g/L的重组蛋白计算： 奶牛： 8～10kg /头· 年 绵羊和山羊：0.8～1kg /头· 年
一头奶牛重组蛋白年产量相当于1000L发酵罐
品种多、产量高、质量好
动物的乳房有强大的生产蛋白的能力。
1只绵羊1年可产奶300-500kg,奶中的蛋白质 含量约占7%,折合每只绵羊1年可产奶蛋白 20-30kg。 1只小的家兔，1年可以产奶20kg，奶中蛋白 质含量高达10%，1年可产奶蛋白2kg。
生产周期短
目前一种新药从研制开发、通过新药审批、 上市需要15～20年。 如果利用转基因动物乳腺生物反应器，新药 上市约5年。如以动物生命的周期计算,转基 因的羊从显微注射到泌乳的周期是18个月, 而转基因牛只需要25～29个月。
DNA限制性内切酶：生物体
内能识别并切割特异的双链DNA序列 的一种内切核酸酶。它是可以将外来 的DNA切断的酶，即能够限制异源DNA 的侵入并使之失去活力，但对自己的 DNA却无损害作用，这样可以保护细 胞原有的遗传信息。