生物技术与人类健康

生物技术与人类健康

胡梦欣

主要内容

 生物技术与疫苗  生物技术与疾病诊断  生物技术与生物制药  疾病的基因治疗  人类基因组计划

生物技术与疫苗

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疫苗概说

利用疫苗对人体进行主动免疫是预防传染性疾病的最有效 手段之一。 它可以在接受疫苗者的体内建 立起对入侵物质感染的免疫抗性， 从而保护疫苗接受者免受相应病原 体的侵染。注射或口服疫苗可以激 活体内免疫系统，产生相应的抗病 原体的抗体。如再遇到相应的侵 入，那么免疫系统仍会被激活，使 入侵的病原体被中和失活或致死而 排出体外，使致病性降低或消失。

表1 已用于人类疾病预防的主要疫苗

免费疫苗：卡介苗、小儿 麻痹、百白破、麻疹、乙 型肝炎、乙型脑炎、流行 性脑炎

第一代疫苗

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用病原体减毒或弱化的疫苗称为第一代疫苗。

如百日咳杆菌疫苗、白喉杆菌疫苗、破伤风杆菌 疫苗、结核杆菌疫苗(卡介苗)、脑膜炎双球菌疫 苗、脊髓灰质炎病毒疫苗、麻疹病毒疫苗、乙型 脑炎病毒疫苗等。

第一代疫苗

历史

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公元10世纪，宋朝的真宗时代，我国就有了接种人痘预防天花的记载。 明代已广泛种植痘苗。 1796年英国医生Jenner改用更为安全的牛痘代替人痘接种。 由于技术的进步，以及世界各国人民的共同努力，1980年5月，第三 十三届世界卫生大会庄严宣告全世界已消灭天花。这是人类利用疫苗 战胜烈性传染病的一项伟大壮举。 19世纪中叶，法国科学家巴斯德首先发明了细菌的纯种培养技术及减 毒疫苗的制备技术，并首先用于牛、羊的炭疽病预防。1885年6月， 巴斯德用它制备的狂犬疫苗挽救了一个被疯狗咬伤的男孩的生命。这 是减毒疫苗首次应用于人类。

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第一代疫苗

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存在问题 疫苗在生产和使用中具有不安全性及 对某些传染病使用效果不甚理想。所谓的 不安全性是指疫苗生产过程中必须大量繁 殖病原体，对工作人员是个严重的威胁； 并且在使用中偶见因减毒或灭活不彻底而 导致被免疫者被感染的报道。

第二代疫苗

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利用基因工程技术来生产的疫苗称为第二代 疫苗。

优点：

1.基因工程疫苗是将病原体的抗原(某种蛋白质)基因克隆在 细菌或真核细胞内，利用细菌或细胞生产病原体的抗原。利 用这种抗原而不是病原体本身作为疫苗，所以它是安全的。 2. 利用基因工程技术，可将同一病原体的不同抗原决定 簇，重组在一个基因上以表达含不同抗原决定簇的多表位抗 原，从而提高免疫效果。 3.还可以将不同病原体的抗原克隆于同一工程菌或工程细 胞，以表达不同病原体的抗原，制备成所谓的多价疫苗。

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第三代疫苗

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核酸疫苗被称为第三代疫苗。

定义：是指将含有编码目的蛋白质基因序列的质 粒载体，经肌肉注射或微弹轰击等方法导人体 内，通过宿主细胞表达系统表达抗原蛋白，诱导 宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答，以达到预防 和治疗疾病的目的。 优点：兼有基因工程疫苗的安全性和减毒活疫苗 激发机体强免疫反应的双重性，且免疫效果持久、 制备简便、省时价廉等

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病毒性疾病的疫苗

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1.肝炎病毒疫苗

病毒性肝炎是目前世界上广为流行的 传染病之一。已发现的肝炎病毒已达六 种，分别用甲、乙、丙、丁、戊、庚命名。 还有另外两种分别用己、辛命名的病毒， 尚不能最终确定是否与肝炎有关。 全世界肝炎病毒携带者多达5亿人。每 年新患者达5000多万人。其中又以乙型肝 炎为最，携带者估计达2亿人。乙肝病毒 携带者有可能转变成慢性肝炎，慢性肝炎 病毒携带者的肝癌发生率是非携带者的 100倍，在全世界范围内约有60％以上的 肝癌发病与乙肝有关。

乙肝病毒及其疫苗

乙肝病毒及其疫苗

乙肝病毒及其疫苗

乙肝病毒及其疫苗

乙肝病毒及其疫苗

乙肝病毒及其疫苗

乙肝病毒及其疫苗

乙肝病毒及其疫苗

乙肝病毒及其疫苗

乙肝病毒及其疫苗

乙肝疫苗

历史：  1980年5月，法国科学家首先用基因工程方法，在细菌和小 鼠细胞中诱导产生乙肝病毒的蛋白质，并且证明该蛋白质 具有免疫原性。  1981年Edman等成功地克隆了乙肝表面抗原(HBsAg)基因 并获得大量的表面抗原。  1986年美国FDA首先批准了Merck公司基因工程乙肝疫苗 (酵母表达系统)上市。日本、英国和以色列等国的基因工程 乙肝疫苗也很快地陆续上市。 基因工程生产乙肝疫苗方法：  美国和日本等国家采用的，将重组DNA导人酵母菌，由酵 母菌产生乙肝抗原而制成的疫苗；  以色列等国家采用的，将重组DNA导人仓鼠细胞，由仓鼠 细胞生产疫苗。乙肝病毒的DNA疫苗也已进人临床观察。

乙肝病毒传染途径

甲肝和丙肝疫苗

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甲型肝炎和丙型肝炎是两种经由消化道传 染的流行较广的病毒性肝炎。

甲肝疫苗

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国外已有甲型肝炎病毒灭活疫苗面市。我 国使用的减毒疫苗也取得了很好的效果。 国内基因工程空壳(不带病毒的遗传物质) 甲肝病毒及痘苗活病毒疫苗(将甲肝病毒的 抗原基因插入到减毒的牛痘病毒基因组 中，构建重组病毒，经它感染可不断分泌 甲肝抗原，达到长期免疫的目的)也显示了 很好的免疫原性。

丙肝疫苗

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丙型肝炎病毒感染后，大部分病人转为慢性肝炎， 其中部分病人可发展为肝硬化甚至肝癌。目前尚无 特效治疗药物

或预防方法，对感染者的危害远大于 乙肝病毒感染。 研制一种高效、安全、价廉的丙肝疫苗，是目前世 界各国科学家们面临的当务之急，但由于丙型肝炎 病毒目前尚未能培养成功。而且丙肝病毒还存在着 高突变率，给丙肝疫苗的研究带来了重重困难。 核酸疫苗概念的提出，给丙肝疫苗研制带来了希望。

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2. 艾滋病毒疫苗

艾滋病病毒

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艾滋病病毒，即“人类免疫缺 陷病毒”，简称HIV。 HIV病毒是一种能攻击人体 免疫系统的病毒。它把人体 免疫系统中最重要的T4淋巴 细胞作为攻击目标，大量吞 噬、破坏T4淋巴细胞，从而 破坏人的免疫系统，最终使 免疫系统崩溃，使人体因丧 失对各种疾病的抵抗能力而 发病并死亡。

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艾滋病毒疫苗

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艾 滋 病 (AIDS) 全 称 为 人 类获得性免疫缺陷综合 征，是HIV的感染引起的。 这种病毒终生传染，破 坏人的免疫系统，使人 体丧失抵抗各种疾病的 能力。 艾滋病症状

艾滋病毒疫苗

艾滋病传播途径

艾滋病毒疫苗

艾滋病毒疫苗

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目前已有约40多种的艾滋病疫苗正在研究之中，但由于艾滋病病毒与 丙肝病毒相类似，具有多型善变的特点，因此对艾滋病疫苗的研究并 不顺利。 1998年之前，所有艾滋病疫苗还一直处于动物实验阶段。如法国科学 家用g‘p120／氢氧化铝佐剂免疫两只黑猩猩后，连续进行了100次人 工接种艾滋病病毒，7个月后两只黑猩猩仍未被病毒感染。 1998年初美国FDA批准了第一个艾滋病疫苗进入人体试验，同意美国 基因疫苗公司于1999年在7500名健康志愿者身上试验他们研究的HIV 疫苗，该疫苗的主要成分是gp120。几个月之后，FDA又批准了VaxGen 公司将其研制的艾滋病疫苗投入大规模的人体试验，2002年7月在巴 塞罗那召开的国际艾滋病大会上，该公司的代表表示，他们可能在5 年内正式推出艾滋病预防性疫苗。在泰国也曾经进行数千人规模的使 用gpl20亚单位疫苗的临床试验，但结果发现保护效果不明显。 科学家们正在研究多亚型(目前国际上流行的有A、B、C三个亚型)、 多抗原(如env、gap、pl、nef)的基因工程疫苗及多抗原的DNA疫苗。 目前国际上包括DNA疫苗在内的大约有20多种疫苗在进行着临床试 验，其中大部分仍然处于初级阶段，只有8种进入较大规模的临床试 验，但还没有一种疫苗能进入实用阶段。

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2009年，瑞士艾滋病抗体治疗研究取得新进展瑞士科学家在此间出版的最新 一期《自然-医学》杂志上报告说，他们利用人源抗体有效地抑制了艾滋病 患者血液中艾滋病病毒的复制，为研制治疗性艾滋病疫苗带来了希望。目 前，常见的艾滋病治疗手段依赖抗逆转录

病毒类药物，但这类药物会引发肠 胃疾病和长期呕吐等副作用。近年来，研究人员试图利用人体自身能发现和 破坏感染的抗体来治疗艾滋病。但由于艾滋病病毒能够通过高度变异来躲避 抗体的攻击，这方面的研究进展很慢。艾滋病人论坛.瑞士苏黎世大学的科 学家报告说，他们利用3种分别叫做2G12、2F5和4E10的抗体，分别在实验室 和动物模型研究中有效地控制了艾滋病病毒的复制。随后，他们又将这3种 抗体注入刚刚停止抗逆转录病毒药物治疗的患者体内。结果，这些患者血液 中的病毒含量在两个月后仍维持在一个相对较少的水平，而没有注入抗体的 患者血液中病毒含量在三周半后就达到了同等水平。研究人员指出，尽管这 些抗体的效果不及抗逆转录病毒类药物，但病毒复制的延迟直接证明了免疫 蛋白抗击艾滋病病毒的能力，这为基于抗体的治疗性艾滋病疫苗的研制带来 了希望。治疗性艾滋病疫苗有别于预防性艾滋病疫苗，后者是针对正常人群 研制的，主要成分是经过灭活的艾滋病病毒。前者则是为患者设计的，它更 像是一种药物。目前，包括中国在内的多个国家的研究人员都在致力于研制 和开发以抗体为基础的治疗性艾滋病疫苗。

人类距离艾滋病疫苗还有多远？

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2008年9月，被世界公认最有希望获得成功、被科 研专家们寄予最大希望的艾滋病病毒疫苗，由美国 默克制药公司组织开发的一种被称为“HIV-1”的整 合酶抑制剂，在临床实验中被判定为无效。

3.其他病毒性疾病疫苗

小儿麻痹症

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小儿麻痹症是由脊髓灰质炎 病毒引起的中枢神经系统疾 病。 发达国家由于使用疫苗，小 儿麻痹症已能得到很好的控 制，但在发展中国家、仍然 是对公众健康的主要威胁。

小儿麻痹症疫苗

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减毒疫苗：仍有偶尔引起小儿麻痹症的报道，故 开发更安全的疫苗仍具有实际意义。 核酸疫苗：脊髓灰质炎病毒衣壳蛋白VP1、VP2和 VP3,在实验动物身上能诱导产生相应的中和抗 体，使其获得对病毒的免疫能力，并已制成了注 射用的小儿麻痹疫苗。在日本，则通过基因工程 方法改变脊髓灰质炎病毒的基因结构，获得了一 个弱化了的脊髓灰质炎病毒，用它研制成了小儿 麻痹口服疫苗。

狂犬病

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狂犬病是一种由狂犬病毒引起的中枢神经 系统急性传染病，死亡率为100%。

狂犬病

狂犬病疫苗

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狂犬病疫苗经历了脑组织细胞培养、基因工程、合成肽及 抗独特型抗体疫苗等几个发展阶段。 脑组织疫苗可引起严重的神经系统副作用，目前已大多停 止使用。 细胞培养疫苗具有良好的抗原性、副作用少，所以在控制 人类狂犬病方面发挥

着重要的作用。 为了克服减毒疫苗的潜在危险，曾使用基因工程方法在大 肠杆菌、酵母菌及哺乳动物细胞中表达狂犬病毒糖蛋白， 但由于免疫性较差、产量较低，最后转而采用狂犬病毒— 痘苗活疫苗重组病毒作为疫苗。 最近又发展了动物实验效果较好且更为安全的金丝雀痘病 毒活疫苗。

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EB病毒疫苗

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EB病毒是5种疱疹病毒之一，主要通过 唾液传播，也可经输血传染。 在非洲，这种病毒主要侵染B淋巴细胞 引起伯基特淋巴瘤，在地中海地区及包 括我国在内的亚洲地区则主要侵染口、 咽上皮细胞引起鼻咽癌。 现在已成功地构建EB病毒膜抗原的重组痘苗病毒，以及中国 仓鼠表达系统，并完成了成人、儿童和幼儿的免疫观察。

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流感病毒疫苗

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引起流行性感冒的流感病毒 在世界范围内广泛地流行。 由于流感病毒与丙肝病毒类 似，极易发生变异，其包膜 蛋白的快变性使得流感病毒 能逃避中和抗体的作用，因而出现流感的周期性大流 行，所以流感病毒一直未能有有效的疫苗面市。

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1993年Ulmer首先使用核酸疫苗免疫小鼠 并取得了令人满意的效果。他将流感病毒 高 度 保 守 的 NP 基 因 插 入 质 粒 中 ， 注 射 BALB／C小鼠肌肉，可诱发小鼠对流感病 毒产生体液免疫反应和细胞免疫反应。 1996年Pertmer则采用基因枪的方法将流 感病毒DNA疫苗导人小鼠，发现其效果比 注射法更好。

甲型H1N1流感疫苗

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截止到11月6日，全国内地均已开展对重点人群的 接种工作，累计完成接种627万余人。 钟南山：甲流随时可能变异 疫苗副作用很小

“防甲流口罩”无效！

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普通口罩是没用的，预 防的话要戴N92型口罩。 目前天津某厂研制的具 有“抑制或杀灭微生物” 功能 的“防甲流口罩”对 防控甲型H1N1流感并 无特别显著功效。

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其他

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目前正在研制或已上市的基因工程病毒性 疾病疫苗还有：疱疹病毒疫苗、流行性出 血热病毒疫苗、风疹病毒疫苗、轮状病毒 疫苗等。

4. 基因工程多价疫苗

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定义：指利用基因工程的方法将多种病原 体的相关抗原融合在一起，产生一种带有 多种病原体抗原决定簇的融合蛋白，或将 多种病原体相关抗原克隆在同一个载体 （多价表达载体）上，达到同时对多种相 关疾病进行免疫的目的。

基因工程多价疫苗

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美国于1986年10月首先研制了一种含有疱疹病毒、 肝炎病毒和流感病毒的疫苗。 ． 法国科学家则将脊髓灰质炎病毒外壳蛋白基因和乙 肝病毒表面抗原基因融合在一起，由哺乳动物细胞 表达而制成疫苗。 我国已构建了完整的痘苗病毒天坛株多价载体表达 系统，并表达

了乙肝病毒表面抗原基因和白细胞介 素-2、麻疹病毒和白细胞介素-2等。

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细菌性疾病的疫苗

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由于细菌和其他病原体的表面结构相对病 毒而言比较复杂并处于动态状态，所以在 大多数情况下这种性质不利于基因工程疫 苗的开发。 另外，细菌感染在大多数情况下可用抗生 素控制，因此目前使用的细菌基因工程疫 苗没有病毒疫苗广泛。

1、霍乱弧菌疫苗

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由霍乱弧菌所致的烈性肠道传染病，临床 上以剧烈无痛性泻吐，米泔样大便，严重 脱水，肌肉痛性痉挛及周围循环衰竭等为 特征。

霍乱弧菌疫苗

致病机理：

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霍乱不是一种侵袭性感染，病菌不进入血液，只 局限在肠道内，但它在肠道内 繁殖并释放毒素。 霍乱弧菌分泌的肠毒素是一种不耐热的原型肠毒 素。该毒素由A和B两个亚单位组成，A亚单位刺 激腺苷酸环化酶，产生cAMP并在小肠黏膜细胞内 积累，导致大量水和电解质排出，引起剧烈腹 泻，导致严重脱水、酸中毒而死亡。B亚单位则 能促使A亚单位进入细胞。A亚单位和B亚单位均 能诱导机体产 生中和抗体。

霍乱弧菌疫苗

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美国哈佛大学Mekalanos等通过诱变缺失的方法，获得了A 亚单位缺失的0595 品系，以此制成了减毒疫苗。 马里兰大学的Ledne等则利用基因工程的方法，克隆了A亚 单位基因，然后 将A亚单位基因切去94％，而将编码抗氨 苄青霉素的基因取而代之。这种改造了 的基因导人霍乱弧 菌，利用同源重组使改造后的基因替代霍乱弧菌的A亚单 位基因。这种基因工程改造后的细菌同样不能释放A亚单 位，但保持免疫活性。 我国则利用基因工程方法克隆了B亚单位基因，构建了B 亚单位的基因工程菌并获得了高效表达。将B亚单位(rBS) 与灭活菌苗WC组成复合疫苗。 我国科学家们还将霍乱弧菌的抗原或灭活菌苗与伤寒沙门 氏菌的菌苗组合成多价疫苗，也获得了令人满意的效果。

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麻风杆菌疫苗

麻风是由麻风分枝杆菌引起的慢性传染病。  由于这种细菌仍然未能在体外培养，因而严重地 阻碍了对麻风病的诊断、免疫学和治疗学方面的 研究，也严重地阻碍了疫苗的开发。  1976年，人们发现犰狳是除了人 之外惟一可以让麻风杆菌自由增 殖的动物。使麻风疫苗的研制成 为可能。

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麻风杆菌疫苗

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减毒疫苗：发现麻风疫苗与卡介苗(一种常用的结 核病疫苗)联合使用效果更佳。 基因工程疫苗：美国Young和Whitehead生物医学 研究所和麻省理工学院生物学系等单位合作，将 麻风杆菌的DNA片段重组到大肠杆菌的β—半乳 糖苷酶基因上，将这种融合基因再重组到λgtll载 体中，由此获得了β-半乳糖苷酶和麻风

杆菌基因 编码的蛋白质的融合蛋白。Bloom等则将麻风杆 菌的基因克隆到活的卡介苗中制备成多价疫苗。

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幽门螺杆菌疫苗

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幽门螺杆菌是慢性胃炎和消化道溃疡的主 要病原体。由于慢性胃炎可发展为黏膜萎 缩、异型增生，最终导致胃癌，故世界卫 生组织将之列为与胃癌发病有关的病原体。

幽门螺杆菌疫苗

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幽门螺杆菌的灭活全细胞或经超声波破碎后的无 细胞提取物均具有一定的免疫原性。但由于幽门 螺杆菌大量培养仍有一定的难度，所以发展为普 及型疫苗仍有困难。 1995年Lee等报道用幽门螺杆菌的尿素酶及大肠杆 菌不耐热肠毒素为佐剂免疫小鼠，可产生保护性 抗体，但由于尿素酶是HP的一种重要胞外酶，它 的作用是分解尿素产生氨，使局部pH升高，以利 于HP的生长，所以这种免疫并不能直接杀灭幽门 螺杆菌。Hp的尿素酶疫苗在瑞士已进入Ⅱ期临床 观察。

幽门螺杆菌疫苗

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2009年4月，世界首个幽门螺杆菌疫苗近日在重 庆问世。由第三军医大学与重庆康卫生物科技有 限公司共同研制的口服重组幽门螺杆菌疫苗--胃 病疫苗，正式获得国家食品 药品监督局颁发的一类新药 证书。这意味着，长期折磨 人类的胃病从此可以通过口 服疫苗预防。

寄生虫病疫苗

疟原虫疫苗

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疟原虫是引起疟疾的一种寄生虫。 引起人类疟疾的有四种疟原虫：恶性疟原虫，它 是由疟疾引起死亡的病因；间日疟原虫，传播范 围也不小，发病率很高；而 三日疟原虫和卵形疟原虫则 流行较少。 基因工程疫苗有抗子孢子疫 苗，如CSP蛋白质；抗裂殖 子疫苗；抗配子母细胞疫苗 等。

寄生虫病疫苗

血吸虫疫苗

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血吸虫是引起血吸虫病的病原体。该病是一种严 重威胁人类健康的慢性消耗性疾病，流行于亚洲、 非洲和拉丁美洲的75个国家。 基因工程疫苗：一类是虫体蛋白质，如28kDa蛋 白和25kDa蛋白的基因工程疫苗就具有良好的抗 原性；另一类是酶性抗原，如谷胱甘肽S-巯基转 移酶(GST)、3—磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)、超 氧化物歧化酶(SOD)、磷酸葡萄糖同分异构酶(TPl) 等侯选抗原。

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避孕疫苗

精子避孕疫苗  定义：利用精子的特异性蛋白质作为抗原，免疫 定义： 男性或女性，诱发产生相应的中和抗体，达到减 少精子的产生或阻断受精过程，从而达到避孕的 目的。  目前作为抗原用的精子特异蛋白质主要有乳酸脱 氢酶C-4、SP-10、顶体蛋白、FA-1、AH-20和PH20等几种。  利用基因工程技术已成功地克隆了多个蛋白质基 因，但要获得与天然蛋白质结构相同并且具有高 免疫活性的重组蛋白，还有一些技术问题需要解 决。

避孕疫苗

激素类

避孕疫苗

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原理：精子和卵子的产生过程、受精过程及妊娠 过程需要多种激素的参与。以这些激素作为抗 原，免疫男性或女性以产生相应的中和抗体，降 低机体内相应的激素水平使得精子或卵子不能产 生或不能受精或不能怀孕，同样可以达到避孕的 目的。 目前进入临床试验的已有人绒毛膜促性腺激素 (HCG)、促性腺激素释放激素(GnRH)和促卵泡激 素(FSH)等。

生物技术与生物制药

1、抗生素及其他天然药物

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1928年Fleming发现一种被称为点青霉(Penicillium notatum)的真菌能产生一种被称为青霉素的物质。 这种物质可以抑制许多细菌的生长。

抗生素 抗生素种类  用于细菌感染引起的疾病，如青霉素、头 孢菌素、氯霉素、四环素等；  用于真菌引起的感染，如灰黄霉素；用于 肿瘤化疗，如博莱霉素；  用于寄生虫感染，如杀滴虫霉素；  用于器官移植及自身免疫性疾病的免疫抑 制，如环孢菌素A等。

抗生素

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由于抗生素的滥用，已使许多细菌产生了 抗药性。例如由淋球菌引起的淋病对青霉 素的抗药性已在几十个国家中出现，并且 这种与细菌抗药性有关的基因是位于细菌 的R质粒上，这种质粒可以在细菌之间转移 扩散，使抗药性更容易在细菌之间传播。 许多曾经严重威胁人类健康相关病菌的抗 药性不断增强，已具有卷土重来、重新威 胁人类健康的趋势。

抗生素 发展方向

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寻找新的抗生素：人类资源宝库的海洋将是寻找 新的抗生素的巨大的资源库。 半合成新的抗生素：利用化学合成的方法，以天 然抗生素为母体，在其上添加或去除某些基团以 提高其抗生效率或使细菌的抗药性能失效或降低 其毒副作用，这也是一种获得新的抗生素的有效 途径。 提高抗生素的产量：利用重组DNA技术，可以达 到提高抗生素产量和生产效率的目的。

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其他天然药物

人参皂苷

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早在1964年，我国科学家罗 士伟教授首先成功地进行了 人参组织培养，其后许多国 家也先后开展了人参组织培 养生产人参皂苷的研究工作。 现在已可用组织培养的方法 生产，并证实其药理药性与 生药新鲜人参相同。

其他天然药物

紫草宁

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紫草系多年生植物，其宿根为 重要的中药，内含具有萘环结 构的红色素，是治疗创伤、烧 伤和痔疮的有效药物。 日本首先用组织培养方法生产 其有效成份紫草宁。我国也从 20世纪80年代中期开始投入 生产，且其药用有效成分比宿 根高几倍。

其他天然药物

紫杉醇

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紫杉醇是近年来发现的重要的抗癌 药物，能有效地治疗卵巢癌、乳腺 癌等癌症。 但由于紫杉醇是从珍稀植物紫杉提 取的，所以如何

得到充足的药物一 直是医学家和环境学家争论的问题。 紫杉醇的生产只能通过大量的砍伐 这种珍稀植物，这显然将对环境产 生不良影响。 开展紫杉醇细胞培养法及真菌发酵 法生产的研究。

其他天然药物

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利用生物技术生产或处于研究阶段的药物还有： 强心苷、阿吗碱、莨菪碱、利血平、山革芥皂苷 原、育努皂苷原、胆固醇、p-谷甾醇、豆甾醇、 羊毛甾醇、人参二醇、人参三醇、油烷酸、胡萝 卜素、维生素C等。

2、基因工程药物

优点：

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基因工程技术可以解决蛋白质药物的产量问题。 由于细菌、酵母生长条件相对简单，容易大量培养，因而 可大大降低生产成本。 用基因工程生产人源的蛋白质药物将是安全、有效的，不 用担心其他病原体的污染，也不用担心动物源药物的抗原 性。 基因工程技术不仅可以获得大量的有活性的人源药物，而 且可以通过基因工程的方法对蛋白质基因的结构加以改造 以改变蛋白质结构，使这种被修饰后的蛋白质药物的性质 更加稳定、活性更高、副作用更低。

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动物乳腺生物反应器

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可产生药用蛋白的转基因羊

由上海医学遗传研究所与复旦 大学遗传研究所合作进行乳汁 中含有人凝血因子IX(治疗血友 病)的转基因羊研究获得重大突 破，使我国的转基因羊技术处 于国际领先水平。

动物乳腺生物反应器

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产物生物活性、生化特 性与天然蛋白质相同， 不需后加工； 直接分泌在乳汁中，方 便收集药物； 可以节省建设厂房和购 买仪器设备的费用 可以减少复杂的生产程 序和环境污染。

疾病的基因治疗



基因治疗是指利用遗传学的原理治疗人类 的疾病。

基因治疗分类

根据对宿主病变基因采取的措施不同：



基因置换是指用正常的基因整个地替代突变基因，使突变 基因永久地得到更正。 基因修正则指将突变基因的突变碱基序列用正常的序列加 以纠正，而其余未突变的正常部分予以保留。 基因修饰则指将目的基因导人宿主细胞，利用目的基因的 表达产物来改变宿主细胞的功能，或使原有功能得到加强。 基因失活是指利用反义技术来封闭某些基因的表达，以达 到抑制有害基因表达的目的。





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基因治疗分类

根据所治疗的疾病类型

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遗传性疾病的基因治疗 肿瘤的基因治疗 传染性疾病的基因治疗 。。。

遗传性疾病的基因治疗

类型：

    

染色体病 单基因病 多基因病 线粒体基因病 体细胞遗传病

成功基因治疗的必备条件：  选择合适的疾病；  具备该病分子缺陷的知识， 深入了解其发病机制；  用于治疗的基因(目的基因

) 已被克隆；  克隆基因的有效表达；  具有可用于临床前试验的动 物模型。

实 例



腺苷脱氨酶 (ADA)基因缺陷引起的严重型联合型免 疫缺陷症(SCID)；

 

凝血因子Ⅸ(FⅨ)基因缺陷引起的血友病(HEMB)； 低密度脂蛋白受体(LDLR)基因缺陷引起的家族性 高血脂症(FH)以及跨膜转导调节因子(CFTR)基因 缺陷引起的囊性纤维化(CP)



……

 重症联合免疫缺陷症（SCID）

1990年，转基因T淋巴 细胞注射到人体骨髓组 织中治疗SCID。

肿瘤的基因治疗

策略：



通过免疫系统杀灭癌细胞，即通过提高癌细胞的 免疫原性和(或)调动机体的免疫功能达到杀灭癌 细胞的作用，这种策略称之为瘤苗治疗策略； 对癌基因或抑癌基因进行修饰纠正，使之回到正 常的状态。



肿瘤疫苗与肿瘤治疗



临床上的相关疫苗主要是用于疾病的预防而不是治 疗，而肿瘤疫苗则用于治疗，用于消除肿瘤手术后 的转移、复发及清除术中无法清除的残留病灶。 增强肿瘤细胞的免疫原性 提高机体整体抗瘤能力，调动机体的免疫功能 表达产物直接杀伤癌细胞

  

反义技术与癌基因失活



分子生物学研究表明，正常细胞之所以发生恶性转化，是 因为正常状态下处于不表达的癌基因在某些致癌因子的刺 激下发生表达或过量表达，从而造成正常细胞过度生长和 恶性转化。因此，可通过反义技术等原理，抑制或封闭癌 基因的表达，以降低肿瘤细胞的恶性程度，或使恶性细胞 逆转为正常细胞。 癌基因是指一类可能导致细胞癌变的基因。 反义技术则是指天然存在的或人工合成的一类RNA分子， 它不能编码蛋白质，但它的核苷酸顺序与某种mRNA可互 补配对，所以这种反义RNA可与mRNA结合配对从而干扰 mRNA的翻译，使相应的基因不能表达。这种利用反义 RNA封闭某个基因(靶基因)的技术就称为反义技术。

 

基因修饰与抑癌基因



抑癌基因在正常细胞中处于表达状态，它的基因 产物起着抑制细胞生长的作用。一旦这种基因突 变而丧失功能，将促使细胞生长繁殖。所以这类 基因突变后的纠正方法与癌基因不同，它必须用 正常有功能基因来替代突变了的基因，起抑制细 胞生长的作用。 目前用作基因治疗的抑癌基因研究得较多的有 P53基因，rb基因，WT-1基因等。

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P53基因

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美国科学家在最新一期《自然》杂志上发表文章说，对白 鼠的实验发现，通过激活白鼠体内的P53基因，某些白鼠体 内的肿瘤缩小了40％甚至完全消失。 更令人鼓舞的是，科学家们尝试用这种方法治疗两种不同 的肿瘤，发现它对这两种肿瘤都有效。

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人类基因组计划(HGP)

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最早提出HGP这

一设想的是美国生物学家、诺贝 尔奖得主Dulbecco。他在 1986年3月7日出版的 《科学》杂志上发表了一篇题为“肿瘤研究的一个 转折点：人类基因组的全序列分析”的短文，提出 包括癌症在内的人类疾病的发生都与基因直接或 间接有关，呼吁科学家们联合起来，从整体上研 究人类的基因组，分析人类基因组的序列。他 说，这一计划可以与征服宇宙的计划相媲美，我 们也应该以征服宇宙的气魄来进行这一工作。

HGP的任务

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最终任务是要破译人体遗传物质DNA分子 所携带的全部遗传信息。 完成后将获得四张图：物理图、遗传图、 序列图和转录图。

HGP对医学发展的影响

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加速医学科学基础研究的发展 揭示人类种族和民族的起源和演进过程 设计疾病治疗和预防方案 促进整个生命科学研究的发展

基因资源的保护

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虽然国际人类基因组计划从一开始就提倡“国际参 与、免费分享”的公益性宗旨，但这一计划所隐含 的经济价值实在是太大了，因此不可避免地在世 界范围内引发了一场“基因争夺战”。

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资源争夺战 知识产权战

我国的HGP计划

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主要围绕基因组多样性和疾病基因识别进行 组织了一支精干的科研队伍，建立了全国性的遗 传资源网、引进和建立了一整套包括遗传和物理 作图、大规模DNA测序、基因定位、克隆、基因 突变检测和生物信息学等在内的较完整的基因组 研究体系。 在基因组多样性领域，建立了多民族人群的DNA 样品库 疾病基因的研究也取得了实质性的进展

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结

束