第八讲生物技术与人类健康

1、疫苗概述疫苗概述 第一代疫苗：第一代疫苗：用病原体减毒或弱化的疫苗，如牛痘用病原体减毒或弱化的疫苗，如牛痘疫苗、麻疹病毒疫苗、狂犬疫苗等。疫苗、麻疹病毒疫苗、狂犬疫苗等。 第二代疫苗：第二代疫苗：基因工程疫苗，利用基因工程技术将基因工程疫苗，利用基因工程技术将病原体的抗原（某种蛋白质）基因克隆在细菌或真核病原体的抗原（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，然后以细胞内，利用细菌或细胞生产病原体的抗原，然后以其作为疫苗而不是以病原体本身作为疫苗。其作为疫苗而不是以病原体本身作为疫苗。 第三代疫苗：第三代疫苗：核酸疫苗（核酸疫苗（DNA疫苗、基因疫苗），疫苗、基因

2、疫苗），是指将含有编码蛋白质基因序列的质粒载体，经肌肉是指将含有编码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入体内，通过宿主细胞表达注射或微弹轰击等方法导入体内，通过宿主细胞表达系统表达抗原蛋白质，诱导宿主产生对该蛋白质的免系统表达抗原蛋白质，诱导宿主产生对该蛋白质的免疫应答反应，以达到预防和治疗疾病的目的。疫应答反应，以达到预防和治疗疾病的目的。1.1.肝炎病毒疫苗：肝炎病毒疫苗：19821982年乙肝疫苗首次在美国年乙肝疫苗首次在美国面市，面市，19861986年美国年美国FDAFDA首先批准了首先批准了MerckMerck公司公司基因工程乙肝疫苗上市。乙肝病毒的基因工程乙肝

3、疫苗上市。乙肝病毒的DNADNA疫苗疫苗已进入临床已进入临床2.2.艾滋病病毒疫苗：约艾滋病病毒疫苗：约2020多种多种HIVHIV疫苗疫苗3.3.其它病毒性疫苗：小儿麻痹疫苗、狂犬病疫其它病毒性疫苗：小儿麻痹疫苗、狂犬病疫苗、苗、EBEB疫苗疫苗( (一种疱疹病毒一种疱疹病毒) )、流感病毒疫苗。、流感病毒疫苗。4.4.基因工程多价疫苗基因工程多价疫苗 (1) (1) 利用基因工程的方法将多种病原体的相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，病原体抗原决定簇的融合蛋白， (2) (2)将多种病原体相

4、关抗原克隆在同一个载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，达到同时对多体（多价表达载体）上，达到同时对多 种疾病进行免疫的目的。种疾病进行免疫的目的。 1.1.霍乱弧菌疫苗霍乱弧菌疫苗 2.2.麻风杆菌疫苗麻风杆菌疫苗 3.3.幽门螺杆菌疫苗幽门螺杆菌疫苗 寄生虫病疫苗寄生虫病疫苗 1.1.疟原虫疫苗疟原虫疫苗 2.2.血吸虫疫苗血吸虫疫苗避孕疫苗避孕疫苗 1.1.精子避孕疫苗精子避孕疫苗 2.2.激素类避孕疫苗激素类避孕疫苗 ELISA技术与单克隆抗体技术与单克隆抗体 1.1.常用的常用的ELISA诊断技术诊断技术 常用于检测抗原或抗体的技术有两种：测常用于检测抗原或抗体

5、的技术有两种：测定抗体的间接定抗体的间接ELISA法法; ; 测定抗原的双抗体测定抗原的双抗体夹心法。夹心法。 2.2.基因工程抗原：将抗原克隆在细菌或真核基因工程抗原：将抗原克隆在细菌或真核细胞表达系统中，由其生产大量抗原。细胞表达系统中，由其生产大量抗原。（1 1）多克隆抗体）多克隆抗体：由同一抗原而产生、可由同一抗原而产生、可 分别与多个抗原决定簇结合的多种抗体分别与多个抗原决定簇结合的多种抗体 的混合物称为多克隆抗体。的混合物称为多克隆抗体。 （2 2）单克隆抗体）单克隆抗体 ：单克隆抗体是指起始于一单克隆抗体是指起始于一 个个B B淋巴细胞分泌的、单一类型的、只对淋巴细胞分泌的、单一

6、类型的、只对 某一特定抗原决定簇的抗体分子某一特定抗原决定簇的抗体分子。 (1)(1)鉴定微生物病原体鉴定微生物病原体 包括细菌性、病毒性、包括细菌性、病毒性、 寄生虫性传染病的临床诊断以及食品、环境寄生虫性传染病的临床诊断以及食品、环境 等可能污染物的病原体检测。等可能污染物的病原体检测。(2)(2)确定激素水平确定激素水平 用于评价内分泌功能及妊娠用于评价内分泌功能及妊娠 试验。试验。(3)(3)检测肿瘤相关蛋白质检测肿瘤相关蛋白质 通过检测与肿瘤相关通过检测与肿瘤相关 的蛋白质，如癌胚抗原、甲胎蛋白等，对肿的蛋白质，如癌胚抗原、甲胎蛋白等，对肿 瘤进行早期诊断及治疗后的疗效评价。瘤进行早

7、期诊断及治疗后的疗效评价。(4)(4)检验血液中的药物含量检验血液中的药物含量 包括检测违禁包括检测违禁药药 物，检测治疗药物如庆大霉素、环孢物，检测治疗药物如庆大霉素、环孢 素等的浓度以确定最佳用药量。素等的浓度以确定最佳用药量。(5)(5)肿瘤治疗肿瘤治疗 将肿瘤治疗药物结合到抗肿将肿瘤治疗药物结合到抗肿瘤瘤 的特异单克隆抗体上，制成生物导弹，的特异单克隆抗体上，制成生物导弹， 利用抗体与肿瘤的特异结合能力，使利用抗体与肿瘤的特异结合能力，使 药物集中到肿瘤部位，减少药物的副药物集中到肿瘤部位，减少药物的副 作用。作用。 1.PCR技术技术聚合酶链式反应聚合酶链式反应 寻找传染性因子寻找传

8、染性因子 的特异的特异DNA序列，以其作为靶序列，设计序列，以其作为靶序列，设计 特异引物，对待测样品进行特异引物，对待测样品进行PCR扩增。若扩增。若 检测出了相应的扩增带，则判定为阳性反检测出了相应的扩增带，则判定为阳性反 应。反之，无扩增带，则为阴性反应。应。反之，无扩增带，则为阴性反应。 2.PCR-RFLP技术技术 用于检测遗传性疾病。用于检测遗传性疾病。3.PCR-ASO（等位基因寡核苷酸）技术（等位基因寡核苷酸）技术 用于用于 检测遗传性疾病。检测遗传性疾病。 4.PCR-ELISA技术技术 是是PCR与与ELISA技术结合技术结合 起来的一项检测技术，主要用于传染性起来的一项检

9、测技术，主要用于传染性 疾病的诊断。疾病的诊断。5.PCR-SSCP技术技术 PCR- -DNA单链构型多单链构型多 态性。态性。6.PCR-DGGE技术技术 PCR- -变性梯度凝胶电变性梯度凝胶电 泳技术泳技术 7.LCR技术技术 连接酶链式反应，反应过程类连接酶链式反应，反应过程类 似似PCR，主要用于检测基因突变。，主要用于检测基因突变。抗生素及其它天然药物抗生素及其它天然药物 抗生素抗生素 用于细菌感染引起的疾病，如青霉素、头孢霉用于细菌感染引起的疾病，如青霉素、头孢霉 素、氯霉素、四环素等。素、氯霉素、四环素等。用于真菌感染引起的疾病，如灰黄霉素用于真菌感染引起的疾病，如灰黄霉素用

10、于肿瘤化疗，如博莱霉素用于肿瘤化疗，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，如环孢菌素用于器官移植及自身免疫性疾病，如环孢菌素A A其它天然药物其它天然药物 利用生物技术生产的药物有：利用生物技术生产的药物有： 人参皂苷、紫草宁、紫杉醇、强心苷、阿人参皂苷、紫草宁、紫杉醇、强心苷、阿 玛碱、莨菪碱、利血平、胆固醇、胡萝卜玛碱、莨菪碱、利血平、胆固醇、胡萝卜 素、维生素素、维生素C C等。等。 基因工程药物 1.1.基因工程药物的优点基因工程药物的优点 可以解决蛋白质药物的产量问题可以解决蛋白质药物的产量问题 降低生产成本降低生产成本 安全

11、、有效。安全、有效。不用担心其它病原体的污染，不用担心其它病原体的污染， 也不用担心动物源药物的抗原性。也不用担心动物源药物的抗原性。不仅可以获得大量的有活性人源药物，而且不仅可以获得大量的有活性人源药物，而且 可以通过基因工程的方法对可以通过基因工程的方法对蛋白质结构蛋白质结构 加以改造加以改造，使这种被修饰后的蛋白质药，使这种被修饰后的蛋白质药 物的性质更加稳定、活性更高、副作用物的性质更加稳定、活性更高、副作用 更低。更低。2.2.利用基因工程生产的人类蛋白质药物举例利用基因工程生产的人类蛋白质药物举例： 胰岛素胰岛素( (治疗糖尿病治疗糖尿病) )；干扰素；干扰素( (抗病毒抗抗病毒抗

12、 肿瘤肿瘤) )；白细胞介素；白细胞介素( (治疗癌症治疗癌症) )；生长激；生长激 素素( (促进生长促进生长) )等等3.3.基因工程药物的生产系统基因工程药物的生产系统各类各类生物反应生物反应 器器 （一）基因治疗（一）基因治疗 基因治疗是指利用遗传学原理治疗人类基因治疗是指利用遗传学原理治疗人类的疾病。包括的疾病。包括传统意义上的基因治疗传统意义上的基因治疗和和基因基因疗法疗法两方面。两方面。 传统意义上的基因治疗传统意义上的基因治疗（gene therapygene therapy）是指目的基因导入靶细胞以后与宿主细胞内是指目的基因导入靶细胞以后与宿主细胞内的基因发生重组，成为宿主细

13、胞的一部分，的基因发生重组，成为宿主细胞的一部分，从而可以稳定地遗传下去并达到对疾病进行从而可以稳定地遗传下去并达到对疾病进行治疗的目的。治疗的目的。 基因疗法基因疗法(gene therapeutics)(gene therapeutics)是采用基是采用基因工程技术，即使目的基因和宿主细胞内的基因工程技术，即使目的基因和宿主细胞内的基因不发生重组，目的基因也能得到暂时表达。因不发生重组，目的基因也能得到暂时表达。 基因治疗的策略基因治疗的策略 1.1.基因置换：基因置换：是指用正常的基因整个地替代突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。变基因，使突变基因永久地得到

14、更正。2.2.基因修正：基因修正：是指将突变基因的突变碱基序列是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。正常部分予以保留。3.3.基因修饰：基因修饰：是指将目的基因导入宿主细胞，是指将目的基因导入宿主细胞， 利用目的基因表达产物来改变宿主细胞利用目的基因表达产物来改变宿主细胞 的功能，或使原有功能得到加强。的功能，或使原有功能得到加强。4.4.基因失活：基因失活：是指利用反义基因技术来封闭是指利用反义基因技术来封闭 某些基因的表达，以达到抑制有害基因某些基因的表达，以达到抑制有害基因 表达的目的。表达的目的。 1.

15、遗传性疾病的种类遗传性疾病的种类 根据发病机理可分为根据发病机理可分为染色体病染色体病、单基因病单基因病、 多基因病多基因病、线粒体基因病线粒体基因病和和体细胞遗传病体细胞遗传病 等等5类。类。2.基因治疗应具备的基因治疗应具备的3个条件个条件 (1) 选择合适的疾病；具备该病分子缺陷的知选择合适的疾病；具备该病分子缺陷的知 识，深入了解其发病机理；识，深入了解其发病机理； (2) 用于治疗的基因（目的基因）已被克隆；用于治疗的基因（目的基因）已被克隆； (3) 克隆基因的有效表达；具有可用于临床试克隆基因的有效表达；具有可用于临床试 验的动物模型。验的动物模型。3.可以进行遗传性疾病的基因治疗疾病可以进行遗传性疾病的基因治疗疾病 SCID：腺苷脱氨酶缺陷引起的严重型复合性免腺苷脱氨酶缺陷引起的严重型复合性免 疫缺陷症。疫缺陷症。 HEMB：凝血因子凝血因子基因缺陷引起的血友病基因缺陷引起的血友病B FH：低密度脂蛋白受体基因（低密度脂蛋白受体基因（LDLR）缺陷引）缺陷引 起的家族性高血脂症。起的家族性高血脂症。 CF：跨膜转导因子跨膜转导因子(CF