走近基因工程

杂交之美  限制性内切酶   分子针线——DNA连接酶     DNA重组

定点突变术   克隆技术   转基因植物   转基因食品  转基因动物

基因工程药物   

杂交之美

 DNA双螺旋结构、遗传密码的发现和部分基因排序的测定,打开了人类认识生命奥秘的大门。但科学家们已不再满足于仅仅是探索、揭示生物遗传的秘密,而是开始跃跃欲试干预生物的遗传特性。也就是说,要像传说中的上帝那样设计并创造生命。如果将一种生物的遗传基因植入到另外一种生物的细胞中,不就可以按照人类的愿望创造出新的生物了吗?实现这一愿望的技术,就是生物工程技术。

  20世纪60年代以后,生物工程技术取得了迅速发展。今天的人们,已对“基因重组”、“克隆”、“转基因”等新名词耳熟能详,而且这些技术的产品也悄悄地来到了我们的身边,正在改变着我们的生产与生活。

 

美国生物化学家主塔特姆美国遗传学家莱德伯格服着在大肠杆菌上的噬菌体。塔特姆和莱德伯格正式通过大肠杆菌和的噬菌体的实验,发现了基因重组的现象。

  很多人都听说过关于美人鱼的传说,丹麦作家安徒生的童话《海的女儿》中那位美丽善良的小人鱼公主更是妇孺皆知,我国古籍中也曾有过美人鱼的描述:“水中有白骥,状类妇人,乳阴具毕,唯尾似鱼。西方传说中的美人鱼”尽管到目前为止,大千世界是否真的存在这一生物尚无定论,但在基因工程出现以后,这种生物完全有可能被生物学家们制造出来。

  基因工程的起源可以追溯自1946年,美国生物化学家E·L·塔特姆(1909-1975)和美国遗传学家J·莱德伯格(1925-)发现两种细菌在混合培养时发生了“杂交”,在世界上首次实现了基因重组。他们因此荣获了1958年诺贝尔生理学或医学奖。

  1956年,美国生物化学家科恩伯格(1918~)分离并提纯出了DNA聚合酶。美国生物化学家奥乔亚美国生物化学家科恩伯格1957年,科恩伯格与美国生物化学家奥乔亚(1905~1993)用人工合成的方法制得了DNA和RNA。他们于1959年获得诺贝尔生理学或医学奖。

  但这时人工合成的DNA虽然具有天然DNA的物理与化学性质,但还不具备遗传活性。1967年,科恩伯格又人工合成出了具有遗传活性的DNA。

  科恩伯格和奥乔亚的研究成果标志着人类首次掌握了制造遗传物质的方法,为改变基因、控制遗传特性,进而为治疗癌症和各种遗传疾病开辟了道路。

限制性内切酶

每当我走进父亲的办公室,总会看见他桌上放着的一些培养皿,里面装的是菌群。它们就象一个住着许多居民的城市,在每一种细菌中都有一个国王,他长得瘦瘦的、高高的。国王有很多仆人,这些仆人长得矮矮胖胖的,跟皮球差不多。父亲把国王叫做“DNA”,仆人叫做“酶”。国王就像一本书,仆人们做的每一件事情在这本书中都有记载。对于我们人类来说,国王记载的这些细目是个谜。

  我爸爸已经发现了其中的一个仆人,他的工作就像一把剪刀,如果有外国国王来侵犯一个细菌,这个仆人就会把他剪成小碎片,但他不会对自己的国王造成任何伤害。

  聪明的人类用这个带着剪刀的仆人来探究国王的秘密,他们搜集了很多带剪刀的仆人,并把他们放进一个国王里,这个国王就被剪成了碎片。用这种方法得到的小碎片使人类探究国王的秘密变得容易了。爸爸就是因为发现了带着剪刀的仆人而获得了诺贝尔奖。

科学家们正在制备限制性内切酶。限制性内切酶被称为是基因工程中的“分之剪刀”  这是瑞士微生物遗传学家W·阿尔伯(1929-)的女儿西尔维娅(当时10岁)在听完父亲给她讲完限制性内切酶后写下的一个故事,限制性内切酶就是故事中带剪刀的仆人。

  限制性内切酶能够在DNA上寻找特定的“切点”,认准后将DNA分子的双链交错地切断。因此,限制性内切酶被称为“分子剪刀”,它可以完整地切下个别基因。

  1965年,阿尔伯首次从理论上提出了生物体内存在具有切割基因功能的限制性内切酶。并于1968年成功分离出I型限制性内切酶,但这种酶的切割基因功能不理想。1970年,美国分子生物学家、遗传学家H·O·史密斯(1931~)分离出了II型限制性内切酶。1971年,美国微生物遗传学家D·内森斯(1928~)使用II型限制性内切酶首次完成了对基因的切割。他们的研究成果为人类在分子水平上实现人工基因重组提供了有效的技术手段,他们于1978年获得诺贝尔生理学或医学奖。

  自70年代以来,人们已经分离提取了400多种“分子剪刀”。有了形形色色的“分子剪刀”,人们就可以随心所欲地为DNA分子做手术了。

W·阿尔伯、H·O·史密斯、D·内森斯与限制性内切酶

分子针线——DNA连接酶

 DNA的分子链切开后,还得缝接起来以完成基因的拼接。1967年,世界上有5个实验室几乎同时而且独立地发现并提取出一种酶,这种酶可以将两个DNA片段连接起来,修复好DNA链的断裂口。它和内切酶是一对好搭档,一个切,一个接,共同在DNA分子重组中扮演重要角色。1974年以后,科学界正式肯定了这一发现,并把这种酶叫作DNA连接酶。从此,DNA连接酶就成了名符其实的“缝合”基因的“分子针线”。只要在用同一种“分子剪刀”剪切的两种DNA碎片中加上“分子针线”,就会把两种DNA片段重新连接起来。


用限制性内切酶剪开质粒,将带有外源基因的DNA片段用连接酶与质粒拼接,就得到了一个重组质粒,外源基因将随着质粒DNA的复制一块复制,它将赋予细菌细胞某些我们希望它拥有的新的遗传性状。

 

DNA重组

 美国生物化学家、现代基因工程的创始人P·伯格(1926-)在1960年以敏锐的科学预见力提出一个大胆的设想:是否可以创造出一种人工方法,把外界的遗传基因引入动物体内,实现DNA重组,以达到改变遗传性状和治疗某些疾病的需要呢?1972年,伯格把两种病毒的DNA用同一种限制性内切酶切割后,再用DNA连接酶把这两种DNA分子连接起来,于是产生了一种新的重组DNA分子,首次实现两种不同生物的DNA体外连接,获得了第一批重组DNA分子,这标志着基因工程技术的诞生。伯格因此获得了1980年诺贝尔化学奖。

美国生物化学家伯格(伯格本人提供)显微镜下的基因重组 左为细菌的DNA链。右为外来的DNA片断,可利用基因重组技术将其接合,形成新的遗传基因。

美国生物化学家伯格在实验室(伯格本人提供)  伯格的成功,使得“种瓜得豆”或“种豆得瓜”成为可能。因此项重大成就,他获得了诺贝尔奖。

  伯格在中学时代,也遇到了一位对他一生有很大影响的老师──担任课外生物小组顾问的索菲亚·沃尔沃。她在辅导时,并不把灌输知识作为重点,而是把启发孩子们对科学的兴趣、让孩子们学会自己去发现问题、并掌握如何寻找答案和怎样学习的方法作为出发点。当学生们提出问题时,她很少给予直接的回答,而是鼓励学生们自己去寻找答案,并教给他们如何到图书馆查找资料、如何做科学小实验。用伯格自己的话说,学生们在这一过程中所得到的收获,“比我们预想的还要多”。伯格在应本展览筹办者的邀请写给中国青少年的信中说:

  在任何时候,创新性的思维都是最宝贵的。也许正是这些早年的经历,激发了我探索未知世界并找出答案的欲望。高中时代的伯格(伯格本人提供)

  回想那段时间,我认识到:鼓励青年人自己去发现他们追求的答案,不是一种最容易的学习方法,但却是回报最丰厚的学习椒ā;蛐斫逃茏鞒龅淖钪匾墓毕祝褪欠⒄寡非蟠丛煨苑椒ǖ谋灸芎秃闷嫘摹K孀攀奔涞耐埔疲Ч男矶喽鹘嵬牵俏颐翘岢鑫侍夂驼页龃鸢傅哪芰负醪换岫簟H魏蔚胤降难6加Φ比险婕橙≌飧鼍椤?/FONT>

 

 

 

生物工程、细胞工程、基因工程与遗传工程

  生物工程是应用自然科学及工程学的原理、以微生物体、动植物体或其组成部分(包括器官、组织、细胞或细胞器等)作为生物反应器将物料进行加工,以提供产品为社会服务的技术。生物工程主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程等。
  细胞工程是生物工程的一种,是细胞水平上的遗传工程,它是通过移植染色体或细胞核,或把两个细胞融合在一起,从而达到改变生物遗传性状或创造新的生物品种的技术。
  基因工程是生物工程的一种,是分子水平上的遗传工程,它是采用类似于工程设计的方法,借助生物化学的手段,人为地转移和重新组合生物遗传物质DNA,从而达到改变生物遗传性状或创造新的生物品种的技术。
  由于基因工程和细胞工程都是以改变生物遗传性状为目的的技术,所以又统称遗传工程。

 1973年,美国斯坦福大学教授S·科恩和加利福尼亚大学旧金山分校教授H·W·博耶将两个不同的质粒(一个是抗四环素质粒,另一个是抗链霉素质粒)拼接在一起,组成嵌合质粒,并将其导入大肠杆菌,当该重组质粒进入大肠杆菌体内后,这些大肠杆菌能抵抗两种药物,而且这种大肠杆菌的后代都具有双重抗药性。这表明“杂合质粒”在大肠杆菌的细胞分裂时也能自我复制。科恩随后以DNA重组技术发明人的身份向美国专利局申报了世界上第一个基因工程的技术专利。这标志着自然界不同物种间在亿万年中形成的天然屏障被打破了,人类可以根据自己的意愿定向地改造生物的遗传特性,甚至创造新的生命类型。

基因工程是在分子水平上对基因进行修改、拼接或重新组合,事新的生物体按照人的意志产生新的特征

基因工程与你我都密切相关  基因工程问世后的短短30年间,不仅催生了一个又一个基因工程的新成果,也催生了一个源于DNA研究的新兴产业,导致众多的生命科学高技术企业应运而生。到2001年年初,美国生物技术公司已有1400家,而这一数字还不包括为数更多的相关技术公司和传统制药公司,2000年底美国生物技术产业的收入达到250亿美元。可以毫不夸张地说,基因工程对生物、医药和农业等领域都产生了革命性的影响,它对人们生活影响的深度和广度早已超出了人们的想象。

世界首富IT行业精英盖茨预言:超过他的下一个世界首富必定出自基因领域。

 

定点突变术

 基因会发生突变,突变可以自发,也可以诱发,这是每个稍有生物学知识的人都知道的常识。但在加拿大生物化学家M·史密斯(1932-2000)发明定点突变法之前,突变株的产生必须经由自然界或用化学等方法诱使基因体突变。这类方法属于随机突变,突变株必须在生物形状上有所改变,才能确定有突变发生,但除非用分子生物方法或遗传方法找到此突变处,否则无法确定突变位置。也就是说,这种突变是盲目的。而史密斯发明的定点突变法却是有目的的,该法可经由设计好的寡核苷酸,在任何一个基因片段上进行随意或设计好的突变,也就是说,这种突变是预先设定好的,所以也有人将该法称为“反遗传法”。

  有意思的是这一给生命科学研究及应用领域带来革命性突破的方法竟然是史密斯和其同事在喝咖啡时闲聊出来的。现在,几乎每个生物实验室都会用定点突变法来研究基因或蛋白质的功能。定点突变法的应用不仅广泛用于基因工程技术领域,还可用于农业培育抗虫、抗病的良种,用于医学矫正遗传病、治疗癌症等病。

科学家在确定了基因的位置后,即可以利用定点突变发,在任何一个基因片段上进行随意或设计好的突变,以指导蛋白质分子的合成譬如,对作为洗涤剂重要组成成分一种酶,已经有可能采用蛋白质设计特异地改变它的催化区(黄色)附近的一个氨基酸残基(桔红色)而提高该酶的稳定性,从而使酶不会被洗涤剂中的化学物质所破坏

 

克隆技术

  2003年2月14日,英国罗斯林研究所宣布,“多利”由于无法治愈的进行性肺部感染,被实施了安乐死,享年仅6岁半。一般绵羊的寿命为12年左右,“多利”正当壮年,为何未老先衰,这与它是克隆的“身份”有关系吗?如同6年前它的生一样,它的死也得到了世界各国的普遍关注。从古到今,恐怕没有一只动物的生死如此牵动全人类的心。

  克隆是英文Clone的音译,简单地说就是一种人工诱导的无性繁殖方式,克隆技术即无性繁殖技术。在自然界,有不少植物具有先天的克隆本能,如番薯、马铃薯、玫瑰等插枝即可繁殖。但动物的克隆,却远没有植物那么简单。1938年,德国实验胚胎学家H·施佩曼(1869-1941)首先提出动物克隆的设想:即从发育到后期的胚胎中取出细胞核,将其移植到一个卵子中去,使其繁殖。1952年,美国费城癌症研究所的科学家首次进行动物克隆实验,未获成功。1986年英国科学家魏拉德森首次利用细胞核移植法克隆出一只羊,以后又有人相继克隆出牛、羊、鼠、兔、猴等。但在多利诞生前,所有的克隆动物都是用胚胎细胞作为供体细胞进行细胞核移植而获得成功的。

德国实验胚胎学家、1935年诺贝尔生理学或医学奖得主施佩曼孙悟空从头上拔下一根毫毛,用嘴一吹,说声“变!”就能变出无数个孙悟空。有人认为这是世界上关于克隆的最早设想。英国胚胎学家维尔穆特与“多利”

  “多利”出生于1996年7月5日,它是世界上首次利用体细胞克隆成功的动物,1997年2月23日英国《自然》杂志发表了一篇题为《从哺乳类的胚胎和成年细胞所得出的健康的下一代》的论文,宣布了英国罗斯林研究所维尔穆特教授等和PPL医疗公司合作用绵羊体细胞克隆成功多利的消息,多利的大名一夜间就传遍了世界各地。

  多利的供体细胞来自一只6岁大的正处于妊娠期的芬·多塞特品种白绵羊的乳腺细胞,受体卵子取自一只苏格兰黑脸羊,代孕母亲是另一只苏格兰黑脸羊。多利的问世,标志着克隆技术突破了利用胚胎细胞进行核移植的传统方式,它掀开了生物克隆史上崭新的一页。 

  1998年4月,“多利”当上了妈妈,生下了一只名叫“邦尼”的小羊。多利前后共自然生产6胎,1胎夭折,存活5胎。

小多利和它的代孕母亲

克隆猫  多利的诞生刮起了世界范围内的强劲的克隆旋风,克隆动物家族中相继诞生了克隆牛、克隆鼠、克隆猴、克隆猪、克隆猫等新成员。

克隆世家——3代克隆鼠
克隆猴“泰特拉”

  1998年2月,英国PPL医疗公司宣布该公司用与克隆多利相似的技术,克隆出一头牛犊“杰弗逊”;1998年7月,日本宣布用成年牛体细胞克隆牛成功;同月,日籍科学家若山昭彦等人成功地用克隆小鼠进行了克隆试验,得到3代克隆小鼠,这是首次用克隆动物克隆出动物;2001年1月,美国克隆猴成功,这只恒河猴被命名为“泰特拉”,这意味着克隆人已不存在技术障碍;2001年3月,PPL医疗公司宣布成功地获得了5头克隆猪;2002年1月,中科院研究所陈大元研究员领导的研究小组获得国内第一头克隆牛;3月,美国科学家克隆成功猫;4月,中国农业大学李宁教授领导的研究小组对我国优质黄牛——红系冀南牛克隆成功,小牛名字叫“波娃”(寓意“生命的夏娃”);10月,中国农业大学采用胚胎冷冻技术获得的3头体细胞克隆牛,这3头牛的体细胞取自同一供体……

体细胞取自同一供体的3头克隆牛我国克隆成功的波娃和它的代孕母亲

第一例试管婴儿路易丝·布朗诞生于1978年7月25日。她两岁时,“街上的人盯着她,就像是看动物园里的猴子”。她的母亲这么说。  多利之所以备受全世界关注的原因之一,是人们看到了克隆人的可能性。人也是哺乳动物,克隆羊和克隆人之间在技术上不存在不可逾越的障碍。但人是有灵魂的,人们还没有做好接受一个有灵魂的克隆人的思想准备,就象20多年前第一例试管婴儿的出生引起轩然大波一样。另外,克隆技术本身的不成熟以及克隆动物出现的一些诸如早衰等问题也是人们对克隆人心存疑虑的原因之一。为了阻止克隆人的步伐,许多国家都制定了禁止克隆人的法律条例,许多科学家、政治家、社会团体、新闻媒体也纷纷发表言论、组织活动反对克隆人。

4岁8个月的路易斯和她的妹妹1岁9个月的娜塔丽,娜塔丽也是试管婴儿绿色和平组织为抗议克隆技术在德国慕尼黑举行的一次示威游行

 但克隆人并不因人们的种种担心而放慢“进攻”人类的脚步。2001年8月7日,被学术界称为“科学疯子”的意大利胚胎学家S·安蒂诺里宣布他将于11月开始进行克隆人实验;2001年11月25日,美国马萨诸塞州一家名为“先进细胞技术”的私营生物科技公司宣布人类胚胎克隆成功;2002年12月27日,法国克隆人组织“雷利安运动”协会主席B·布瓦瑟利耶宣布世界上第一个克隆人“夏娃”已于26日诞生。虽然目前还没有证实“夏娃”是否是真的克隆人,但克隆人来到你我的身边看来是一件早晚的事。

 

成功主持人类早期胚胎克隆实验成功的科学家乔·希贝利布瓦瑟利耶在好莱坞宣布第一个克隆人“夏娃”诞生主张克隆人的意大利胚胎学家安蒂诺里(右)正与多利的“助产士”维尔穆特激烈争论

在克隆技术出现以前,世界上没有两个完全相同的人,但克隆技术使批量生产一模一样的人成为可能。  “克隆”和“转基因”都是目前在生物技术中出现频率极高的名词,它们之间最大的不同是前者纹丝不动地保留了原来的遗传性状,而后者则改变了原来的遗传性状。另外,“克隆”是无性繁殖的意思,克隆动物是不经过生殖细胞而直接由体细胞获得的新个体;而转基因动物并不是无性繁殖的,它和普通动物的区别只在于转基因是在受精卵或胚胎干细胞中转入了另外的基因。

  克隆和转基因虽然拥有本质的区别,但并不是说它们是水火不容的,相反,如果能将克隆技术和转基因技术结合起来的话,也许可以在短时间内就得到许多一模一样的拥有优良性状的转基因动物。也就是说,转基因动物将不再是单个生产,而是批量生产。这对于制药或器官移植等领域来说是一个很有潜力的发展方向。

植入人基因的克隆羊,它是克隆技术和转基因技术结合的产物囊性纤维变性是一种遗传病,患者体内会产生粘稠的粘液,阻塞肺部、胰腺和消化器官的内部通道,大约有一半的患者活不过31岁。英国PPT公司培育了植入人体基因的克隆羊,羊奶中含有能够治疗囊性纤维变性的人体蛋白。图为一名囊性纤维变性的患儿正在引用克隆羊的羊奶。

 

转基因植物

  转基因植物是指科学家在实验中,把植物的基因加以改变,再制造出具备新特征的植物。转基因和杂交是完全不同的概念。杂交只能在同类之间发生,如水稻A和水稻B杂交。而转基因则可以提取某种植物甚至动物的基因,将其移植到植物上。

  随着基因科学的逐步发展,原本只有在神话传说中才可以看到的变绿叶为鲜花的情形现在可以在现实生活中得以实现了。
转基因烟草可用于制造血红蛋白 英国科学家利用转基因技术培育的荧光蘑菇
螟蛾是玉米的害虫,转基因抗虫玉米可有效防治螟蛾造成的虫害。 通过细菌内毒素基因培育的转基因抗虫玉米

  科学家们已经发现了把植物叶子变为花瓣的秘密,这一突破可以帮助鲜花种植者在只能长叶子的恶劣环境下使鲜花盛开,而在叶子花瓣的衬托下,盛开的鲜花将带给人们独特的美感。同样,这一技术还可以用于药物种植业,以培育出高产量的药材植物。

澳大利亚科学家培育的紫色转基因石竹花“月影”

培育转基因烟草的温室

  这一具有历史意义的发现是由美国和墨西哥科学家共同完成的,他们通过一系列的基因实验获得了成功。在实验中他们发现一种芥子植物的所有基因中有五个是负责花瓣的生成的,而它们的生长基础与叶子完全相同,在叶子中也可发现这些基因,但它们已经有所变形。科学家们把叶子中的相鼗蚪辛烁谋洌颜鲆蹲右脖涑闪嘶ò辍?/P>

  研究者认为这一技术将为植物种植业带来丰厚的利润,种植花卉的人们可以随意把花卉变成不同的漂亮式样。那些单花植物将成为首当其冲的研究对象,接下来将是那些具有商业价值的花类,而象熏衣草等主要利用其香味的植物也将成为独特的研究对象。也许,有一天你可以像定购生日蛋糕一样让花店按你的要求制造一盆花。

通过植入控色素的基因,蓝色的玫瑰将不再是梦想。

转基因食品

  1983年首例转基因作物在美国问世。1986年转基因作物走出实验室,经美国政府批准在田间进行种植试验。1994年5月18日,美国联邦食品和药物管理局正式批准了第一种转基因作物——西红柿上市销售,但必须有特别注明,由此开创转基因植物商业的先河。转基因西红柿

  美国加州基因公司利用他们获得专利的生物基因技术,将西红柿中引起腐烂的基因加以复制之后,再重新以颠倒的方向注回西红柿,因而中止了西红柿内腐烂过程。这种技术可以运用在任何农作物上面,也可以将其中任何不佳的特质除掉。由于这种西红柿不易腐烂,不仅便于运输、贮藏,还可使其留在植株成长更长时间,充分吸收阳光,完全成熟后再运到市场销售,能保存良久并仍然具有“夏日成熟的滋味”。这种技术可以运用在任何农作物上面,也可以将作物中任何不佳的特质除掉。

 

转基因西红柿罐头

 转基因技术显著的提高了农作物的品质和产量,因而得到了迅速的推广,并且成为目前普遍应用的良种培育技术。到2000年,全世界转基因农作物的种植面积已经达到4420万公顷,其中,大豆占58%;玉米占23%%;棉花占12%。在全球转基因作物的总产量中,美国占68%。

  转基因作物从一出世就引起了激烈的争论。反对者从食品安全、基因扩散、生态失衡等角度提出了反对意见;而造成者也言之有据地一一加以反驳。关于转基因食品利弊的争论还在持续,尚无结论。至少目前还没有充分的证据说明转基因作物及食品会导致危害人体、动物、植物及危害生态环境的后果,也没有一例消费者因食用转基因食品而导致健康损害的报告。

中国转基因稻实验田绿色和平组织的环保积极分子正在举行反对转基因食品的抗议示威

日本政府规定2001年4月以后加工食品必须标示是否使用转基因作物
左为抗病毒转基因木瓜,右为普通木瓜,受病毒感染后果是变小

  2001年9月,世界卫生组织和联合国粮农组织宣布:联合国食品法典委员会已经制定了评估转基因食品是否符合健康标准的首批原则。在日内瓦召开的第24届食品法典委员会大会决定,转基因食品在推向市场前,必须经过政府的检验和批准。我国生物安全研究项目已开始启动,国家制定的《农业转基因生物安全管理条例》等有关法规也已经出台。

  联合国《生物安全议定书》指出,各国公众都有权利知道转基因食品的真实情况,并可以自愿进行选择。国际消费者联合会向联合国食品委员会建议:转基因食品应有标识,让消费者明明白白地知道食品是否含有转基因,由他们自己决定是否选裾饫嗍称贰?/P>

科技人员正在对转基因西红柿的化学成分及对环境的影响等各方面进行检测

转基因动物

 美国科学家培育出一种转基因鼠,它们大脑中可以产生更多的刺激神经纤维生长的蛋白质,具有较强的学习能力。在迷宫实验中,转基因鼠觅食本领比普通鼠要高许多,同时对迷宫中食物存放地点记忆更清楚。通过转基因鼠的培育,科学家进一步认识到神经生长在促进大脑功能方面的重要性。

  转基因鼠培育者是美国西北大学的阿瑞·鲁腾勃格教授和他的同事,他们给实验鼠移植了一种新发现的基因。该基因能促进转基因鼠大脑中产生大量与生长相关的GAP-43蛋白质。该蛋白质作用于神经末梢,可刺激神经生长,并为大脑记忆功能提供更多的资源。

  科学家认为,上述转基因鼠的研究掌握着记忆如何工作的某些线索,它最终有可能应用于治疗大脑退化和紊乱方面的疾病,如阿尔茨海默症。

转基因荧光猪通过植入水母荧光蛋白质的基因,这些幼鼠在紫外线下闪闪发光。

通过转基因技术,不仅可使绵羊产更多更好的毛,甚至有可能培育出生长着彩色羊毛的绵羊。  通过转基因技术,动物的乳腺可以成为我们人类的“制药厂”,以生产医用蛋白。目前人们的研究主要集中在猪、牛、羊、鼠、兔等动物身上。有人估计,人用蛋白药物的全球市场每年可达2000亿美元,而且还在持续增长。在这种巨大利益的驱动下,世界各大制药公司竞相投入巨资,培育含有人体蛋白的转基因动物。美国弗吉尼亚技术制药工程研究院培育转基因猪,其体内含有人类的基因,产乳后其乳汁含有人体蛋白fatorⅧ。据估计,只需300~600只这样的母猪就能满足全世界对这种蛋白的需求。

  转基因技术还可以为我们培育出某些令常人意想不到的奇特动物。科学家们已经用转基因技术培育出了彩色棉花。也许不久的将来我们就会拥有彩色的绵羊。

 

美国弗吉尼亚技术制药工程研究院培育转基因猪用于研究的转基因兔

基因工程药物

 1977年,美国加利福尼大学的遗传学家H·W·博耶等人,用基因重组技术,在大肠杆菌中制造出5毫克的人生长激素抑制因子。如果用传统的办法从羊脑中提取5毫克生长激素抑制因子,那就要有50万个羊脑。这是工程基因工程应用的一大胜利。

  糖尿病是患者胰腺不能正常分泌胰岛素,引起血糖过高而至,其死亡率仅次于癌症和心脏病。全世界的糖尿病患者已达数千万人。20世纪初,医生们就采用胰岛素治疗糖尿病。但胰岛素以往主要靠从牛、猪等大牲畜的胰脏中提取,一头牛的胰脏或一头猪的胰脏只能产生30毫升的胰岛素,而一个病人每天则需要4毫升的胰岛素,胰岛素产量远远不能满足需要。

加拿大医药学家F·G·班廷(1891~1941)因发现胰岛素获得1923年诺贝尔生理学或医学奖  1978年,美国化学家W·吉尔伯特(他1980年因发明基因测序技术获得诺贝尔化学奖)领导的研究小组,利用重组DNA技术成功地使大肠杆菌生产出胰岛素。

  为基因重组技术商业化而建立的第一家公司是南旧金山的一家名叫杰纳泰克的公司。该公司是由博耶和企业家R·斯旺森创办的,该公司能够大量生产人体胰岛素。1982年,用基因技术生产的胰岛素产品获得批准并投入使用。

 

母亲怀中的糖尿病患儿美国化学家吉尔伯特

 

    干扰素是两位美国科学家在1957研究病毒的干扰现象时发现的一种抗病毒的特效药,能战胜病毒引起的感染,如水痘、肝炎和狂犬病等。干扰素本是我们身体内部少数几种能抵御病毒的天然防御物质之一,是在病毒入侵细胞以后从仍然健康的细胞中自然产生的。但人体内产生的干扰素数量非常小,所以当时生产的干扰素数量很少而十分昂贵。

汤姆·苏姆与他的妻子都不到一米高,是由于缺乏生长激素所致的侏儒症,现在可利用基因技术生产生长激素  1980年,由美国生物化学家博耶和科恩创建的基因工程公司,通过各种不同基因组合得到几种生产干扰素的细菌。1981年,又用酵母菌生产干扰素获得成功。过去,用白细胞生产干扰素,每个细胞最多只能产生100~1000个干扰素分子;而用基因工程技术改造的大肠杆菌发酵生产,在1~2天内,每个菌体能产生20万个干扰素分子。现在,美国已经采用基因工程来大规模工业化生产干扰素。

  中国在1982年已用基因工程方法组建了生产干扰素的大肠杆菌新菌种,它产生的干扰素跟天然干扰素一样具有抗病毒活性。同年,复旦大学遗传研究所获得人干扰素基因克隆的酵母菌株。1983年建立了人甲种干扰素基因工程无性繁殖系,并用于生产。

 

  生物工程技术的诞生和应用,为我们的生活带来了种种可喜的变化,并为我们展示了一个充满神奇和梦想的未来世界。

  但是,就在我们为扮演了上帝造物主的角色而沾沾自喜之时,一片阴云也袭上人们的心头:我们在干预具体某一生命过程的同时,是否也破坏了生命世界应有的和谐与秩序?

  这一切,确令我们感到科学技术是一把“双刃剑”,关键是看我们如何冷静而科学地运用这些技术。

转基因食品使我们的餐桌更丰富了,但也使人们多了几分担忧。