基因工程技术的发展给人类带来的影响

1、基因工程技术的发展给人类带来的影响摘要 20 世纪 70 年代末至 80 年代初借助于受精卵原核显微注射和早期胚胎细胞的逆转录病毒感染等手段人们已可将单一的功能基因或基因簇引入高等动物染色体 DNA上实现了种系内和种系间细胞的基因转移并由此构建成各种转基因动物。转基因技术在人体中的应用目前仍局限于体细胞的基因治疗方面具有遗传特征修饰的转基因人研究因受到伦理学和法学的束缚而未能跨出第一步但并不意味着在技术上有不可逾越的障碍。事实上多莉绵羊克隆的成功表明人们不仅可以将任何基因转入包括人体在内的任何动物细胞中进行表达而且还能使转基因动物像重组微生物那样无性繁殖。关键词基因工程技术 基因治疗 实际应用

2、 安全隐患 人类基因组研究是一项生命科学的基础性研究。有科学家吧基因组图谱看成是指路图或化学中的元素周期表也有科学家把基因谱比作字典但不论是从哪一个角度去阐释破译人类自身基因密码以促进人类健康、预防疾病、延长寿命其应用前景都是极其美好的。人类 10 万个基因的信息以及相应的染色体位置被破译后破译人类和动植物的基因密码为攻克疾病和提高农作物产量开拓了广阔的前景。将成为医学和生物制药产业知识和技术创新的源泉。 最新基因工程技术 一反义技术 根据目前研究的内容反义技术 antisense technology 是指根据碱基互补原理用人工合成或生物体合成的特定互补 RNA或 DNA片段或其化学修饰产物

3、抑制或封闭基因表达的技术。反义技术理论的形成和发展是以原核生物中天然存在的反义 RNA及其调控机理的研究为基础的。在真核生物中一直尚未找到天然存在的反义RNA调控系统但检测出了许多具有互补碱基序列的小分子RNA推测其中一部分可能参与基因表达调控起着类似于反义 RNA的作用。 反义技术的操作和突变不同能在不破坏目的基因的前提下调控基因的表达因此它既是阐明基因功能的一种新手段又拓宽了通过基因工程改良动、植物品质和治疗疾病的途径。反义技术的建立扩展了机体抵御外来微生物的经典免疫学概念这就是用反义 RNA通过核酸分子之间的相互作用可以抑制外源病毒等的侵袭。如用反义 RNA已成功地抑制了流感病毒、疱疹病

4、毒和人类免疫缺陷综合症病毒等对所培养的组织细胞的侵袭。针对植物病毒的反义 RNA可使植株产生保护和抗害作用。在癌症及遗传病治疗方面反义技术也同样展现了令人鼓舞的前景。如将携带反义 RNA的骨髓白血病 MYC基因及编码大肠杆菌黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶基因的质粒通过原生质体融合并引入到前骨髓白血病细胞系获得高水平表达反义 MYC RNA的细胞系其 MYC蛋白质比对照组下降 70。结果还表明反义 RNA不仅能在转录水平而且还能在翻译水平抑制癌基因的表达。反义 RNA对细胞内原癌基因的阻抑不仅使细胞增殖力下降还启动了单细胞分化进而使癌变得以缓解乃至痊愈。二蛋白质工程蛋白质工程proteinengin

5、eering 是近十余年来在基因工程取得成就的基础上融合蛋白质结晶学、计算机辅助设计以及蛋白质化学等多种学科而形成的一个新的研究领域。蛋白质空间结构的信息包含在它的氨基酸排列顺序中而这种氨基酸的排列顺序又是由其编码基因的核苷酸序列所决定的因此通过对其编码基因的修饰和基因工程途径便可创造出新型的蛋白质分子。可见蛋白质工程正是集中了当前分子生物学中一些前沿领域的最新成就把核酸研究与蛋白质研究相结合把基础研究与应用研究相结合使人类从认识生命走向改造生命。遗传工程使人类能以在控制条件下生产自然界中存在的蛋白质而蛋白质工程则开创了按人们意愿设计制造符合人类所需蛋白质分子的新时期因此被誉为第二代遗传工程。

6、 基因工程技术实际应用 一医学上的应用 科学研究证明一些困扰人类健康的主要疾病例如心脑血管疾病、糖尿病、肝病、癌症等都与基因有关。依据已经破译的基因序列和功能找出这些基因并针对相应的病变区位进行药物筛选甚至基于已有的基因知识来设计新药就能“有的放矢”地修补或替换这些病变的基因从而根治顽症。而基因疗法是治疗分子病的最先进手段在很多情况下也是唯一有效的方法。如果说公共健康措施和卫生制度的建立、麻醉术在外科手术中的应用以及疫苗和抗生素的问世称得上是医学界的三次革命那么分子水平上的基因治疗无疑是第四次白色革命。 基因治疗的基本定义是用正常基因取代病人细胞中的缺陷基因以达到战胜分子病之目的。根据病变基因

7、的数目分子病又可分成单基因病和多基因病两种。一般来说像家族性高胆固醇血症、囊状纤维变性症和神经性肌肉病变等均有单基因缺陷所致而癌症、艾滋病、糖尿病、心脑血管疾病以及神经变性综合症等则由多基因缺陷引发。 而肿瘤作为一种分子病的发病机制是癌基因及抑癌基因的突变因此基因治疗是战胜肿瘤的一种重要手段。通过增强肿瘤细胞的免疫原性使机体的免疫系统可以有效地识别肿瘤细胞并对其产生免疫应答反应肿瘤自发消退甚至痊愈。改变癌基因和抑癌基因的表达性直接修复或纠正肿瘤相关基因的结构与功能缺陷。例如将野生型的 p53 编码基因导入某些肿瘤细胞可以显著抑制细胞的生长并诱导肿瘤细胞凋亡。当然由于肿瘤发生的多层次性和多阶段性

8、有效的癌症基因疗法必须是多种方法的有机结合。通过修饰肿瘤细胞和正常细胞的药物敏感性即提高肿瘤细胞对某种化疗药物的敏感性或增强正常细胞对药物的耐受性以解决肿瘤的放疗和化疗所产生的较大的副作用。 二农业生产上的应用 随着生活水平的提高人们越来越关注口味、口感、营养成分和欣赏价值等品质性状。实践证明利用基因工程可以有效地改善植物的品质并且越来越多的基因工程植物进入了商品化生产领域取得了很好的效果。种子及其他贮藏器官块茎、块根、鳞茎等中蛋白质的含量及其氨基酸的组成、淀粉和其他多糖化合物以及脂类物质的组成直接关系到其营养价值或在工业上的用途。由于不少贮藏蛋白的基因或与这些贮藏物质有关的代谢过程的改变而改

9、变这些器官中的物质组成甚至使植物产生的反义 RNA基因就有可能通过调控有关的代谢过程而改变这些器官中的物质组成甚至使植物产生新的或者修饰过的化合物。 在蛋白质改良方面由于特定作物种子中往往缺少某几种必需氨基酸人们的注意力集中于通过基因工程改变蛋白质的必需氨基酸的组成来改善植物的营养价值。美国国际植物研究所的科学家们从大豆中获取蛋白质合成基因成功地导入到马铃薯中培育出高蛋白马铃薯品种其蛋白质含量接近大豆营养价值大大提高受到农场主及消费者的普遍欢迎。还有利用基因工程技术培育抗虫抗病作物使农作物增强对恶劣环境的抵抗性从而保证了农产品产量等等。 基因工程的安全隐患 1. 对环境的影响 重新组合一种在自然见尚未发现的的生物性状有可能给现有的生态环境带来不良影响。 2. 新型病毒的出现 制造带有抗生素抗性基因或有产生病毒能力的基因的新型微生物有可能在人类或其它生物体内传播。 3. 癌症扩散 将肿瘤病毒或其它动物病毒的 DNA引入细菌有可能扩大癌症的发生范围。 4. 人造生物扩散 新组成的重组 DNA生物体的意外扩散可能会出现不同程度的潜在危险。尽管有着伦理和社会各方面的忧虑但生物技术的