植物细胞工程制药

第五章植物细胞工程制药1.在无菌和人工控制的条件下，采用植物细胞和组织培养技术培养植物的细胞，组织，器官以获得有药用价值的次生代谢产物。2.采用植物的遗传操作技术改变植物或植物细胞的原有性状和功能，获得具有优良性状的植株或植物细胞，生产有药用价值的次生代谢产物。第一节概述利用组织和细胞培养技术生产药用成分植物组织及细胞培养过程中，所产生的次生代谢物常存在于细胞内，可以收获细胞进行提取，因所含色素等杂质较少，所以提取过程相对于从原植物中提取要简单一些。植物培养细胞中有效成分含量高于原植物中的含量培养周期短，有利于节约成本大规模生产与哺乳动物细胞培养系统相比，植物表达系统具有耗费极低而生产蛋白复合物量大的潜力，而且植物表达系统不存在来自动物、细菌或者病毒病原体的污染问题。植物组织（细胞）培养的次生代谢产物见表5-1一、植物细胞工程发展简史1902年，德国Haberlandt提出了细胞全能性学说，并进行了植物叶肉细胞、髓细胞、腺细胞、气孔保卫细胞、表皮细胞的培养试验,奠定了细胞工程的基础。之后至30年代，建立了基本的植物组织培养技术50年代期间，组织培养进入新的阶段培养基的设计生物反应器培养动力学等用于次级代谢产物的调控研究80年代后，高速发展时期分子生物学技术改变植物遗传特性植物细胞培养技术进行有药用价值的天然产物的工业化生产和直接生产次生代谢产物成为主流目前，我国处于此方面的领先二、植物细胞的药用成分市售中成药的25%来源于植物提取药物或半合成药物一类为植物后含物，为细胞储液或废弃物，包括生物碱、挥发油和有机酸。一类为生理活性物质，如酶、维生素、植物激素、植物杀菌素等三、植物细胞的生物学特性细胞的全能性:

一个细胞所具有的产生完整生物个体的固有能力。植物干细胞：植物胚性细胞（embryogeniccells）即合子。分化的根茎叶中仍保留少数未分化或分化程度不高的细胞（遗留的胚性细胞）细胞的脱分化（dedifferentiation):特定条件下，分化细胞被诱导，基因活动模式发生变化，改变原有的发育途径，失去原有的分化状态，转变为具分生能力的胚性细胞。已分化的细胞要表现全能性，首先要脱分化形成分生细胞，然后再分化形成胚胎发育成植株脱分化条件：创伤和外源激素。外植体(explant)：植物体上取出的用于培养和分离细胞的组织或器官愈伤组织：植物的伤口或外植体的伤口长出的细胞团，既是组织，又是脱分化细胞Callus毛状根(hairyroot)：受到发根农杆菌感染后形成的根组织，易于培养，改变了植物的次生代谢。次生代谢产物：保持植物的抗逆性，抗病性和抗虫性，及担当信号分子。合成途径见表5-2毛状根第二节植物细胞的培养植物细胞培养从植物组织培养而来，植物组织培养主要用于形成组织和再生成植株细胞培养主要生成次生代谢产物基本技术：植物材料的准备培养基制备培养方法的选择一、植物细胞的培养特点植物培养细胞四个生长时期特性延迟期：细胞数恒定，高RNA含量，高蛋白质合成能力；加速期：细胞快速生长期。干重恒定，细胞数、DNA和蛋白质浓度增加，有丝分裂活性、RNA含量和蛋白质合成能力减少；对数期：介于最大生长率和蛋白质合成完全停止期之间。增加细胞鲜重、干重及RNA酶活性，蛋白质合成能力完全减退；稳定期：细胞数稳定。细胞高液泡化，极度脆弱，高度分化及有机化合物的高浓度。（1）植物细胞有独特的培养时间及特征：重量的增加在对数期，次生代谢产物在稳定期积累（2）植物细胞很少单一细胞生长，对数生长后期分泌量蛋白和粘多糖，以非均相集合的细胞团悬浮生长。（3）植物细胞好气，培养过程中需供气及搅拌，但细胞壁脆弱，抗剪切能力小，传统的搅拌式反应器极易损伤细胞壁二、植物细胞培养基植物细胞生长代谢特点：（1）需大量无机盐（2）需多种维生素和植物生长激素（3）无机氮源，硝酸盐，铵盐为主。（4）以蔗糖为碳源培养基配方见表5-3常用培养基MS、N6、B6、LS、RM-1964、H、T、B5、DBMII、米勒、改良怀特、尼许等。MS培养基是目前应用最多最普遍的培养基。无机盐的浓度较高，能保证组织培养生长所需的矿物营养。并且因为离子浓度高，在配制、贮存、消毒过程中，即使有些成分略有出入，也不致影响培养基中的离子平衡。B5含有较低的盐离子，这个成分可能对很多培养物的生长有抑制作用。White的无机盐含量较低，适于生根培养。KM-8p主要用于原生质体培养，其特点是有机成分较复杂，它包括了几乎所有的单糖和维生素、呼吸代谢中的主要有机酸。凡是花药培养中常用的培养基，其成分较简单，且KN03和(NH)2N04含高。（一）无机盐大量元素：氮、磷、钾、钙、镁、硫等微量元素：硼、锰、锌、钼、铜、钴、氯等（二）生长因素植物生长调节剂植物生长激素：生长素，细胞分裂素，赤霉素，脱落酸，乙烯。

借生长激素调控生长分化，以及细胞培养时，获得最大量的次生代谢产物生长素（用来诱导细胞的分裂、愈伤组织形成和根的分化）：组织培养中常用的有：吲哚乙酸(IAA)：第一个被发现和人工合成的的激素二氯本氧乙酸(2,4-D)；萘乙酸(NAA)；吲哚-3-丁酸(IBA)；萘氧乙酸(NOA)；对氯苯氧乙酸(P-CPA)NAA、IAA、IBA易引起生根，2,4-D有利于愈伤组织的诱导和生长细胞分裂素主要促进细胞分裂和由愈伤组织上或器官上分化不定芽。常用的有：6-苄基嘌呤(BAP)6-苄基腺嘌呤(6-BA)激动素（呋喃氨基嘌呤、Kinetin、KT）玉米素(zeatin、zt)异戊烯氨基嘌呤(2-ip)植物培养物的生长取决于生长素和分裂素的比例：高浓度生长素和低浓度分裂素——刺激细胞分裂

低浓度生长素和高浓度分裂素——刺激细胞生长（三）诱导子(elicitor)：刺激植物细胞合成防御性次生代谢产物的物质,可以通过改变次生代谢途径中催化酶的酶活力,引起代谢通量和反应速率的改变,提高次生代谢产物的产量。

非生物诱导子：水杨酸，茉莉酸等,稀土及重金属盐类生物诱导子：微生物类，如真菌孢子，菌丝体

真菌培养物滤液等（四）碳源细胞培养过程中不进行光合作用，需提供糖做碳源。（五）维生素：烟酸，B1，B6（六）有机物：甘氨酸或水解络蛋白，酵母提取液等。三、植物细胞生物反应器植物细胞易聚集化，比较脆弱，代谢途径和代谢产物累积与细胞生长关系的复杂性，，选择合适的培养方法和反应器影像产物产量细胞培养周期长，次生代谢产物含量相对较低，提取困难，生物反应器技术还有待深入各种生物反应器性能比较不同类型的生物反应器各有其优缺点，而改进的搅拌式生物反应器和气升式反应器可能更适合植物细胞的培养。一般来说，悬浮培养的细胞在干重不大于20g/L时，以气升式反应器为宜，而当干重超过20g/L时，则改进的搅拌式生物反应器优于其它类型的反应器我国发明的“气升内错流”式植物细胞培养反应器，能够适应植物细胞培养周期长，培养液随培养进程而蒸发减少的生物反应过程；可抑制气泡的聚合，减弱气泡在液面破裂时产生的冲击力对细胞的损伤；可提高降液区气含率，消除降液区缺氧现象，并强化混合与氧传递，大大降低反应器高度。使用这种反应器培养新疆紫草细胞，培养结束时细胞量达到12gdw／L，紫草宁含量达到了细胞干重的10％，是天然植株含量的2～8倍四、植物细胞的获得和扩大培养（一）植物细胞的获得1.外植体直接分离法:机械切割、组织破碎直接从植物外植体中分离2.愈伤组织分离法：从愈伤组织制备小细胞团或单细胞悬液3.原生质体再生法：纤维素和果胶酶混合处理外植体或愈伤组织，分离原生质体，再生培养基中培养，原生质体细胞壁再生获得植物细胞（二）植物细胞的培养方法

1.单细胞的培养（1）看护培养法（nurseculture）：在单细胞的生长环境里加入愈伤组织同时培养。愈伤组织提供促细胞分裂的物质等，传递生物信息，使持续分裂增值等。即愈伤组织看护单细胞（2）微室培养法：单细胞接种到小室里，密封培养，观测单细胞的生长发育情况（3）平板培养法：单细胞接种于固体培养基上，获得单细胞形成的细胞系（4）条件培养法：接种于条件培养基上形成的细胞系。条件培养基指培养过细胞的培养基上清，有植物生长激素等残留，用于制备成固体培养基。2.单倍体细胞的培养（花药培养）：指将植物单倍体细胞培养成单倍体植株或纯和二倍体植株一般采取花药作为单倍体细胞的培养对象用花粉在固体培养基上培养3.愈伤组织培养愈伤组织既是组织又是细胞，为脱分化细胞，具再分化的能力，可用于次生代谢物的生产，也可再生为植株。4.毛状根诱导和培养一些次生代谢产物只有在根里生长发根农杆菌感染双子夜植物，RI质粒诱导产生毛状根。形态方面：Ri质粒诱导快速生长的、非定向性、高分支的毛状根的形成代谢方面：Ri质粒转化根能合成与原植物相同或相似的次生代谢物，并且发根合成次生代谢物具有遗传稳定性。毛状根生长快速和次级代谢产物含量高，特别适用于从木本植物和难于培养的植物中得到较高含量的次级代谢产物。毛状根具有如下特点：激素自养，不必加外源激素；次级代谢产物含量高且稳定；增殖速度快。用发根农杆菌经直接注射法，外植体接种感染，原生质体共培养法诱导毛状根发根农杆菌转化后，经筛选鉴定低盐浓度下生长，培养植物细胞培养工业化存在的问题生长缓慢,通常完成一次生产周期需4-5周次级代谢物含量低培养细胞不稳定等多数产物积累于胞内不耐受剪切力一般的说，只有当次级代谢产物的价格高于1000美元/kg时，才考虑采用植物细胞培养方法。第三节转基因植物一、转基因植物的产生和发展（一）转基因植物的基本概念转基因植物：遗传修饰体(geneticallymodifiedorganisms,GMOs)近年发展迅速应用广泛世界第一例转基因植物-烟草1983年在美国问世。1986年,首批转基因植物-抗虫和抗除草剂棉花进入田间试验。1992年中国成为世界上第一个转基因植物商品化种植的国家，开创了转基因植物商品化应用的先河；当时种植的是一种抗黄瓜花叶病毒和烟草花叶病毒双价转基因烟草。（二）转基因植物的几大类型1.抗除草剂:除草作用的酶和蛋白质基因;以除草剂为底物的酶的基因转移2.抗虫:从细菌中、植物组织中和动物体内分离出相关抗性基因,转入植物中3.抗病4.抗逆境:抗旱、抗寒、抗热和抗盐5.品质改良6.代谢修饰7.生产药物二、转基因植物技术原理和方法（一）基因获得（1）氨基酸序列反推核酸序列，合成探针，从基因组或cDNA文库中筛选利用这种方法人类首次人工合成了胰岛素基因。虽然在早期采用这种方式已经成功地克隆了许多基因。局限性：兼并密码子;效率低;未知基因及产物分离蛋白质明确氨基酸序列推导核苷酸序列人工合成（2）分离蛋白，制备抗体，用抗体从cDNA表达文库中筛选（3）根据数据库信息，利用保守区域制备PCR引物，进行扩增（4）以其他物种的类似基因为探针，杂交分离相应基因（二）外源基因导入1.载体转化系统是目前植物基因工程中使用最多、机理最清楚、技术最成熟的、最重要的一种转化系统TumorinducedbyA.tumefaciens冠瘿瘤过程：先将带有目的基因的质粒整合到农杆菌基因组中，再将此农杆菌与植物细胞共同培养36～48h，转化植物细胞，然后分离洗涤去菌后通过组织培养获得转基因植物或形成冠瘿瘤和发状根等组织，这些组织也就是一种天然的选择标记。(1)根癌农杆菌转化系统。含有Ti质粒，感染双子叶植物时，质粒中DNA整合到植物的染色体上，并随染色体一起复制。随后T-DNA携带的基因在植物中表达出相应的蛋白质。Ti质粒是约160-240kb的环状DNA分子。Ti质粒具有两个区域，T-DNA和毒性区域(vir)还具有冠瘿碱代谢(opinecatabolism)、复制原点(ori)。T-DNA区包括：章鱼碱合成酶基因nos植物生长素生物合成酶基因Tm1,Tm2植物分裂素生物合成酶基因tmrT-DNA区编码的基因

第一类是编码冠瘿碱合成酶及分解代谢基因。第二类是致瘤基因生长素基因（Aux）。即肿瘤细胞茎芽产生Tms基因（tumourmorphologyshoot）Aux-l（Tm-1），编码色氨酸单加氧酶,将色氨酸转变成吲哚乙酰胺IAMAux-2（Tm-2），编码吲哚乙酰胺水解酶，将IAM转变成乙酸吲哚IAA。细胞分裂素基因（cyt），突变将引起易生根特性。故称为Tmr（tumourmorphologyroot）基因由于Tms和Tmr基因的表达，使转化植物细胞内激素平衡紊乱，冠瘿瘤细胞无限生长，形成激素自主性特性，引起癌变。T-DNA:农杆菌侵染植物细胞时，从Ti质粒上切割下来转移到植物细胞的一段DNA，称为转移DNA。该DNA片段上的基因与肿瘤的形成有关直接参与转移并整合的，仅是T-DNA两端与其它序列交界处的25bp不完全直接重复，为右界(rightborder,RB)和左界(leftborder,LB)。T-DNA区域内的所有基因与转移无关，将致瘤基因全部缺失即卸甲(disarmed)后，将其它序列插入到这个区域，形成的T-DNA仍可将RB至LB内的序列转移并整合到植物基因组。Vir基因:区段上的基因能激活T-DNA转移，使农杆菌表现出毒性根据其诱导的植物冠瘿瘤中所合成的冠瘿碱种类不同，Ti质粒可以被分成四种类型：章鱼碱型(octopine)胭脂碱型(nopaline)农杆碱型（agropine）农杆菌素碱型（agrocinopine）或称琥珀碱型(succinamopine)为了使Ti质粒成为有效的外源基因导入载体，必须对野生型Ti质粒进行改造去除致瘤基因，及冠瘿碱合成基因，保留左右边界，及毒性区域增加选择标记（如：大观霉素）和报告基因增加大肠杆菌复制起始子，构建植物细胞-大肠杆菌穿梭质粒目前有共整合载体系统和双元载体系统共整合载体：载体的T-DNA区与Ti质粒Vir区连锁，又称之为顺式载体（cis-vector）。特点：①由两个质粒（E.coli质粒和Ti质粒）重组而成，分子量较大；②共合体的形成频率与两个质粒的重组频率有关,相对较低；③必须用Southern杂交或PCR对大的共整合体质粒进行检测；④构建时比较困难。共整合载体和农杆菌质粒重组过程土壤农杆菌-植物DNA转移体系步骤植物敏感细胞和土壤农杆菌相互作用土壤农杆菌的毒性区基因被激活T-DNA的切割和T复合物生成T复合物由土壤农杆菌经植物细胞膜进入植物细胞T-DNA整合到植物染色体上双元载体系统：由两个分别含T-DNA和Vir区的相容性突变Ti质粒构成的双质粒系统,又因为其T-DNA与Vir基因在两个独立的质粒上，通过反式激活T-DNA转移,故称之为反式载体（transvecter）.包括两个Ti质粒，即微型Ti质粒和辅助Ti质粒。（2）发根农杆菌介导转化Ri质粒为根诱导质粒。Ri质粒的结构与Ti质粒很相似，分为T区、vir区、ori区等。T区与Ti质粒的T-DNA十分相似：①T区的左右边界序列，含有25bp的重复序列。②TL-DNA区。该区中含有与毛状根形成有关的rolA、B、C、D基因群。③TR-DNA区。该区中含有与农杆碱合成有关的基因（ags）和生长素合成有关的基因（tms1、

tms2）。ags基因在转化的初期起着重要的作用，是不定根产生的关键和Ti质粒相比，Ri质粒转化有许多优点：①Ri质粒可以不经“解除武装”进行转化，并且转化产生的发根能够再生植株；②发状根是一个单细胞克隆，可以避免嵌合体；③Ri质粒和Ti质粒可以配合使用，建立双元载体系统，拓展了两种质粒应用范围；④发根适用于进行离体培养，很多植物的发根在离体培养条件下都有原植物次生代谢产物合成能力。(3)植物病毒载体病毒载体只要与植物细胞共培养就可以较高地感染植物细胞；且外源基因能在植物细胞中快速复制和高水平表达。但病毒载体的容量有限,不能包装大片段,寄主范围窄,复制稳定性差,转录和复制机理复杂。目前,用的较多的是花椰菜花斑病病毒(CaMV)和烟草花叶病毒(TMV)。需要注意的是其他病毒侵染植株后可能会跟所用的载体病毒之间发生信息交换,进而导致载体病毒重新获得其致病能力Promotersusedforexpressionintransgenicplants35S,cauliflowermosaicvirus35Spromoter

CaMV35Sisastrongpromoterthatisactiveinessentiallyalldicotplanttissues.

CaMVisacirculardsDNAgenomevirus2.基因直接导入

农杆菌载体转化系统对单子叶植物的局限性（1）DNA直接吸收到植物细胞制备原生质体，电穿孔法

PEG等介导基因转化（2）显微注射法

显微注射，是利用显微注射仪将外源DNA直接注入受体细胞质或细胞核中。显微注射的一个重要问题是必须把受体细胞进行固定。不需要去除细胞壁成本高细胞存活率低（3）脂质体介导基因转化

脂质体法是用脂类化学包裹DNA成球体，通过植物原生质体的吞噬或融合作用把内含物转入受体细胞。优点,包括可保护DNA在导入细胞之前免受核酸酶的降解作用,降低了对细胞的毒性效应,适用的植物种类广泛,重复性高,包装在脂质体内的DNA可稳定地贮藏等。（4）粒子介导DNA转移基因枪法（genegun）是依赖高速的金属微粒将外源基因导入活细胞的一种转化技术。其基本原理是将外源DNA包被在微小的金粒或钨粒表面，然后在高压的作用下微粒被高速射入受体细胞或组织。微粒上的DNA进入细胞后整合到植物染色体上得到表达，从而实现基因转化。是继农杆菌介导法之后的第二大基因转化法。在禾本科作物上应用较广泛基因枪法转化的优点有：

无宿主限制：农杆菌介导法只对双子叶植物敏感，限制了它的应用范围。而基因枪没有物种限制。

靶受体类型广泛：可以是原生质体，叶片，悬浮细胞，茎或根切段，种子胚，愈伤组织，花粉等。

操作简单快速但该方法转化率低，外源DNA整合机理不清楚。应该说该技术只处在研究阶段，尚未成熟。3.种质转化系统法

种质转化系统是以植物自身的生殖系统种质细胞为受体进行的转化，如花粉浸泡外源DNA、DNA注射受粉后的子房等；

花粉管通道法：利用植物在受精和胚发育初期接受外源DNA的敏感性

1.外源DNA转化花粉

2.自花授粉后，下柱头，外源DNA滴在柱头，沿花粉管道进入胚囊，转化受精前后的卵细胞常用植物基因转化方法特点比较转化方法农杆菌法PEG法电击法微针注射法基因枪法花粉管通道法受体材料完整细胞原生质体原生质体原生质体完整细胞卵细胞宿主范围

有无无无无有性繁殖植物组培条件简单复杂复杂复杂简单无嵌合体比例有无无无多无操作复杂性简单简单复杂复杂复杂简单设备要求便宜便宜昂贵昂贵昂贵便宜工作效率高低低低高低单子叶植物应用少可行可行可行广泛广泛（三）受体系统

1.原生质体受体系统:嵌合体少，易变异，再生频率低原生质体恢复细胞壁具有分化再生能力，是应用最早的再生受体系统之一。优点：高效、广泛地摄取外源DNA或遗传物质，获得基因型一致的克隆细胞，所获转基因植株嵌合体少，适用于多种转化系统；缺点：不易制备、再生困难和变异程度高。2.愈伤组织受体系统：植体材料经过脱分化培养诱导形成愈伤组织，转化（带有目的基因质粒的农杆菌侵染），分化培养获得再生植株。愈伤组织易接受外源DNA，转化效率高,适用性广，变异大优点：外植体来源广，繁殖快，易接受外源基因，转化效率高。缺点：遗传稳定性差、嵌合体。因此需要连续的再生系统3.种质系统：生殖细胞接受外源DNA能力强，转化的基因无显隐性的影响,与育种结合紧密，受季节限制以生殖细胞如花粉粒、卵细胞等受体细胞进行外源基因转化的系统。一是利用组织培养技术进行小孢子和卵细胞的单倍体培养、转化受体系统；二是直接利用花粉和卵细胞受精过程进行基因转化，如花粉管导入法，花粉粒浸泡法，子房微针注射法等。4.胚状体再生系统：最理想的基因转化受体系统体细胞胚使具卵细胞特性的胚性细胞发育而来，接受外源DNA能力强体细胞单细胞起源，嵌合体少；体胚具两极性，可同时分化根和芽；个体遗传背景一致，可通过反应器大规模生产。5.直接分化芽受体系统：由未分化的细胞直接分化形成，体细胞元件系变异小，导入的外源基因可稳定遗传。但易形成嵌合体，转化频率低。（四）表达和分析

基因水平的检测：RE分析，DNA序列分析，PCR，SouthernBlot，RFLP，RAPD等。翻译水平的检测：ELISA，Western选择标记基因检测法：抗生素抗性基因除草剂抗性基因报告基因检测法：冠瘿碱基因Gus基因(β-葡糖苷酸酶基因)Cat(氯霉素乙酰转移酶基因)(GFP)绿色荧光蛋白基因Gus基因（β-葡糖苷酸酶基因）在植物细胞中所产生的葡糖苷酸酶在检测上具有以下特点：①在一定条件下与X-G1ucuionicacid底物发生作用，产生蓝色沉淀，既可以用分光光度法测定，又可以直接观察到植物组织中形成的蓝色斑点。②当加入4-甲基伞形酮基和葡萄糖苷酸时生成4-甲基伞形酮，发荧光（λ=465nm）。因而可以用荧光光谱法测定。由于荧光强度高，本底低，故荧光检测极为灵敏。三、转基因植物生产药用植物的安全性问题1.安全性问题转基因植物存在的用于选择性标记的抗生素，以及导入植物的DNA序列在加工过程中可能出现的改变。2.环境及生态问题导入植物的目的基因是否转入其他植物，是否会破坏生态平衡。第四节在制药工业上的应用一、生产天然药物(1)人参细胞培养MS培养基生长初期低糖，生长后期补糖控制磷酸盐浓度和PH添加生长素和激动素离心叶轮式反应器进行高密度培养细胞干重最多达30g/L

人参皂苷达2g/L(2)红豆杉细胞培养紫杉醇(Paclitaxel):二萜类化合物,抗癌药，是有丝分裂抑制剂，可阻止微管正常生理聚集，抑制癌细胞的有丝分裂和纺锤体的形成，从而使癌细胞的复制受到阻断而凋亡。1967年美国化学家Wall和Wani首先从太平洋紫杉（短叶红豆杉）树皮中提取出来。该药1992年底获美国FDA批准上市。

紫杉醇存在于红豆杉属植物的树皮、叶及茎中，其中树皮中的含量最高。12000株成年紫杉树中才能提取1KG的紫杉醇，而且紫杉的生长周期很长，在世界分布很少。紫杉醇的国际市场价格为450美元/gB5培养基，补糖，暗培养低浓度的生长激素诱导子培养基中加甲基戊酸，苯丙氨酸等前体加甲瓦龙酸等中间产物加单萜合成抑制剂筛选细胞株最高产量达0.15g/L(3)丹参发根生物反应器大规模培养技术

丹参(Salviamiltiorrhiza)：活血化淤,通经止痛.丹参中含有二类活性成分:脂溶性二萜醌类化合物和水溶性酚酸类化合物.具有抑制血小板聚集、耐缺氧、改善冠状动脉供血等药理作用,是治疗心血管系统疾病的重要药物。丹参有效成分在原植物根中含量低、生长周期长,加之近年产地环境污染和为防病虫喷施农药等原因,便得原料药的供应在数量和质量上都不能满足临床应用的需要。用植物组织培养反应器(10L规模)进行了丹参发根培养的研究,发现丹参发根在50天内鲜重增殖倍数可高达240倍左右,丹参酮、丹酚酸A的含量也相当高，非常适合于丹参发根的生长及丹参酮的积累,而且利用此系统生产出的丹参及其有效成分由于不受农药等污染物的影响,具有广阔的市场前景。丹参发根生物反应器培养的中试已达100L规模。(4)紫草细胞培养

化学成分:含乙酰紫草素、β-羟基异戊酰紫草素、紫草素、β，β’-二甲基丙烯酰紫草素等。性味性寒，味甘、咸。功能主治凉血，活血，解毒透疹。用于血热毒盛、斑疹紫黑、麻疹不透、疮疡、湿疹、水火烫伤。紫草宁产生于亚洲的多年生植物紫草的根部。但紫草资源严重不足，在日本，紫草已濒临灭绝，在我国，紫草列入了国际二级保护植物紫草宁可用作创伤、烧伤以及痔疮的治疗药物，同时又作为高级色素使用。紫草的人工栽培成活率低，而且直接提取紫草宁的无法满足市场需求。化学合成紫草宁的工艺非常复杂，且最终产率只有0.7％，生产成本昂贵。紫草宁在国际市场上售价高达

7000美元/kg1974年Tabata等就研究了用于培养紫草细胞的培养基。1981年Tabata和Fujita等又用大的培养容器进行细胞悬浮培养并获得了紫草宁衍生物。日本在1983年进行紫草细胞大规模培养来生产紫草宁。我国南京大学等从1986年开始对该项目进行研究，在进行大量的研究之后得出，在适当的条件下，培养的紫草细胞悬浮物中紫草宁含量占干重的14%，比紫草根中的含量高10倍。

B5,N6,MG5,LS培养基PH5.3-5.8生物诱导子生长素与激动素25度暗培养两步培养法使用两个生物反应器，第一个用于细胞生物量的累积(适合细胞生长的培养基，营养丰富)，第二个用于次级代谢产物的生产(较低含量的硝酸盐和磷酸盐，并含有较低的糖分或少量的碳源)日本科学家用此方法开发了第一个植物细胞工程产品——紫草宁通过提高第二个反应器中的Ca2+浓度，大幅度增加了培养液中的紫草素含量二、生产抗体、重组疫苗、多肽类药物上游生产成本低获取的遗传性质稳定自然条件下易于生长，管理植物作为生物反应器，可省去下游提取，廉价生产蛋白在植物中多数正确折叠，保证生物活性的稳定利用转基因植物生产抗体表达抗体的关键是抗体片段正确组装和糖基化等后修饰。在植物和动物的内膜系统中蛋白质折叠机制相当类似，植物能够表达全长的抗体重链、轻链并能高效组装构成完整的抗体。植物中的糖基化同时包括N及O糖基化，和动物稍有不同，植物的糖基化更具有异质性，不同植物产生的糖基化末端不相同，即使是同一株植物不同时期产生的糖基末端仍有不同。糖基化不会对抗体与抗原的结合能力及特异性产生影响，但可能会影响抗体构型或体内的清除。目前研究发现苜蓿可产生单一糖型的抗体，它有望成为更为合适的表达系统。许多IgG单抗已能在植物中表达，且在治疗中有应用价值。第一个在植物中表达的抗体是IgG1，通过杂交繁殖的烟草表达其重链及轻链构成完整的抗体，图5-13。目前，表达的类型有分泌抗体和抗体片段。分泌抗体，如sIgA-G植物抗体，在美国已经运用于临床试验。多数在E．coli中能表达的抗体片段在转基因植物中也被成功表达。这包括烟草中表达的单个结构域抗体、单链抗体分子。其中scFV是目前为止转基因植物中表达最为广泛的抗体片段。利用转基因植物生产疫苗自92年，HBsAg基因转入烟草中表达。已取得了巨大发展，已成功地在水果、蔬菜、粮食作物中表达了人类或动物的病原体抗原蛋白，并进行I／Ⅱ期临床试验，取得了一定效果。转基因植物将打破传统的疫苗或功能蛋白的生产方式．以大田栽培的方式取而代之。免疫途径也将采用直接食用或加工后口服植物(果实)，即出现可食性疫苗(ediblevaccine)和口服疫苗(oralvaccine)优点：1易形成产业化规模；2价格便宜；3安全；4使用方便5.植物具有完整的真核细胞表达系统。表达产物可糖基化、酰胺化、磷酸化及可完成对亚基的正确装配等翻译后加工过程，使表达产物具有与高等动物细胞一致的免疫原性不足之处：转基因植物中重组蛋白含量低植物外源蛋白的提取和纯化还没有达到产业化水平，还停留在实验室水平。目前的转基因植物疫苗离临床还很远，限制因素，包括：表达量偏低(从现有的研究中，外源基因所表达的重组蛋白大约只占植物中总可溶性蛋白的0.01%-0.37%免疫效果较差，口服免疫可能引起口服免疫耐受等。人体内含有甚微但具有重要临床价值的蛋白或多肽也可在植物系统中表达。如人生长激素、人血清蛋白、人干扰素p、人蛋白C、人表皮生长因子、红细胞生长素、脂肪酶、乳铁蛋白、水蛭素、胶原蛋白等。表5-7利用转基因植物生产其他药物尽管在利用转基因植物生产人源蛋白或多肽已取得了很大的进展，但在生产实践中仍然面临的主要问题是外源基因的表达水平低的问题，一般来说，在临床应用中需要纯化的重组蛋白表达量应占转化细胞TSP(总可溶性蛋白)的1%以上时才具有商业价值。因此，真正用于生产还需要做大量工作。转基因植物目前仍存在的问题产量偏低、糖基化不可靠性、生物安全性和公众接受性以及工业化技术问题；技术上的问题。转基因整合后的有效性依赖于其表达水平，而表达水平受到许多因素制约。目前转基因植物普遍存在目的基因产物产出率低、基因沉默或不稳定表达的现象，这已成为转基因植物表达技术的主要障碍。本文来自网络，请不要使用盗版文档，尊重作者的辛苦劳动，谢谢G我爱朱丹老婆中华人民共和国20100808080808080808080808080808080808080808080808080808080808080Lvdd我爱你ZDLP谢谢观看/欢迎下载BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH96欧债危机3解救方案1欧债危机简介4近年动态聚焦2危机原因深究5欧债危机与中国欧债危机的全面观欧债危机97相关概念主权债务：指一国以自己的主权为担保向外，不管是向国际货币基金组织还是向世界银行，还是向其他国家借来的债务主权债务违约:现在很多国家，随着救市规模不断的扩大，债务的比重也在大幅度的增加主权信用评价:体现一国主权债务违约的可能性，评级机构依照一定的程序和方法对主权机构（通常是主权国家）的政治、经济和信用等级进行评定，并用一定的符号来表示评级结果。1欧债危机简介98欧债危机，全称欧洲主权债务危机，是指自2009年以来在欧洲部分国家爆发的主权债务危机。欧债危机是美国次贷危机的延续和深化，其本质原因是政府的债务负担超过了自身的承受范围。欧债危机简介99开端三大评级机构的卷入发展比利时，西班牙陷入危机蔓延龙头国受到影响升级7500亿稳定机制达成欧债危机简介发展过程1001欧债危机简介欧猪五国PIIGS（PIIGS—欧债风险最大的五个国家英文名称第一个字母的组合）希腊——债务状况江河日下

葡萄牙——债务将超经济产出西班牙——危险的边缘意大利——债务状况严重爱尔兰——债务恐继续增加101目前，希腊属欧盟经济欠发达国家之一，经济基础较薄弱，工业制造业较落后。海运业发达，与旅游、侨汇并列为希外汇收入三大支柱。农业较发达，工业主要以食品加工和轻工业为主。希腊已陷入经济衰退5年，债务危机持续2年多，已经给希腊经济、政治和社会带来了极大的破坏。严重经济衰退带来的直接后果是，失业率高企，民众生活每况愈下。与此同时，政府收入锐减，偿债目标一再被推迟。2011年11月，希腊失业率高达21%，超过100万人待业。。目前，希腊社会阶层情绪对立严重，普通民众认为，正是当权者无所作为，才将这个国家引向了目前这种灾难性局面。而政府官员普遍存在的贪污腐败和无所作为，更是加重了民众的不满。希腊债务危机102葡萄牙是发达国家里经济较落后的国家之一，工业基础较薄弱。纺织、制鞋、旅游、酿酒等是国民经济的支柱产业。软木产量占世界总产量的一半以上，出口位居世界第一。经济从2002年起有所下滑，2003年经济负增长1.3%。2004年国内生产总值为1411.15亿欧元，经济增长1.2%。2005年国内生产总值为1472.49亿欧元，人均国内生产总值为13800欧元，经济增长率为0.3%。葡萄牙债务危机1032010年1月11日，穆迪警告葡萄牙若不采取有效措施控制赤字将调降该国债信评级。

2010年4月，葡萄牙已经呈现陷入主权债务危机的苗头。葡萄牙当时的公共债务为GDP的77%，与法国处于相同水平；但是，企业以及家庭、人均的债务均超过了希腊和意大利，高达GDP的236%，葡萄牙债券已被投资者列为世界上第八大高风险债券。2011年3月15日，穆迪把对葡萄牙的评级从A1下调至A3。穆迪称，葡萄牙将面对很高的融资成本，是否能够承受尚难预料，该国财政紧缩目标能否如期实现也存在变数。再考虑到全球经济形势仍不明朗、欧洲中央银行可能提高利率以及高油价带来更高经济运行成本，该机构决定下调该国主权信用评级。104惠誉2010年12月把葡萄牙主权信用评级从“AA－”调低至“A＋”2011年3月25日，标普宣布将葡萄牙长期主权信贷评级从“A-”降至“BBB”，3月29日，标普宣布将葡萄牙主权信用评级下调1级至BBB-2011年4月1日，惠誉下调葡萄牙评级，将其评级下调至最低投资级评等BBB-。称债台高筑的葡萄牙需要救援。2011年4月，葡萄牙10年期国债的预期收益率已经升至9.127%，创下该国加入欧元区以来的新高。与此同时葡萄牙将至少有约90亿欧元的债务到期，葡萄牙政府实在支撑不住了，既没钱、没法偿还到期的债务，又没有有效的融资途径，不得不提出经济救援申请。105房地产泡沫是爱尔兰债务危机的始作俑者。2008年金融危机爆发后，爱尔兰房地产泡沫破灭，整个国家五分之一的GDP遁于无形。随之而来的便是政府税源枯竭，但多年积累的公共开支却居高不下，财政危机显现。更加令人担忧的是，该国银行业信贷高度集中在房地产及公共部门，任何一家银行的困境都可能引发连锁反应。爱尔兰5大银行都濒临破产。为了维护金融稳定，爱尔兰政府不得不耗费巨资救助本国银行，把银行的问题“一肩挑”，从而导致财政不堪重负。财政危机和银行危机，成为爱尔兰的两大担忧。史上罕见，公共债务将占到GDP的100%。消息一公布，爱尔兰国债利率随即飙升。爱尔兰十年期国债利率已直抵9%，是德国同期国债利率的三倍。由此掀开了债务危机的序幕。房地产业绑架了银行，银行又绑架了政府，这就是爱尔兰陷入主权债务危机背后的简单逻辑。

爱尔兰债务危机1062011年9月19日，标普宣布，将意大利长期主权债务评级下调一级，从A+降至A，前景展望为负面。在希腊债务危机愈演愈烈之际，意大利评级下调对欧洲来说无疑是雪上加霜。2010年意政府债务总额已达1.9万亿欧元，占GDP比例高达119%，在欧元区内仅次于希腊。由于意大利债务总额超过了希腊、西班牙、葡萄牙和爱尔兰四国之和，因此被视为是“大到救不了”的国家。意大利债务危机107

意大利和其他出现债务危机的欧洲国家所面临的，并不是简单收支失衡问题，而是根本性的经济扩张动能不足问题。这些南欧国家在享受高福利的同时，却逐渐失去全球经济竞争力。其不同程度存在的用工制度僵化、创新能力低、企业活力不足、偷税以及政治内耗剧烈等，是解决债务危机的重要障碍。然而，目前意政府乃至整个欧元区在应对债务危机上，还仅仅以紧缩开支、修复政府短期资产负债表为主攻方向，在体制性改革问题上却重视不够。倘若这些陷入危机的南欧国家不进行一番伤筋动骨的体制性改革，债务危机将无法获得根本性解决。1082011年10月7日，惠誉宣布将西班牙的长期主权信用评级由“AA+”下调至“AA-”，评级展望为负面。2011年10月18日，继惠誉和标普之后，穆迪也宣布将西班牙的主权债务评级下调两档至A1，前景展望为负面经济疲软、财政“脱轨”，加上超高的失业率和低迷的房地产市场让西班牙已不堪重负。该国经济增长乏力、财政债台高筑和房地产市场萎靡不振，以及这些问题之间不断加深的负面反馈效应。西班牙债务危机1091.影响欧元币值的稳定2.拖累欧元区经济发展3.延长欧元区宽松货币的时间4.欧元地位和欧元区稳定将经受考验5.威胁全球经济金融稳定1欧债危机简介主要影响110crisis2整体经济实力不均1协调机制与预防机制的不健全3欧元体制天生弊端4.欧式社会福利拖累6欧洲一体化进程5民主政治的异化:2欧债危机形成原因1111.欧元区内部机制：协调机制运作不畅，预防机制不健全,致使救助希腊的计划迟迟不能出台，导致危机持续恶化。

2.整体经济实力薄弱：遭受危机的国家大多财政状况欠佳，政府收支不平衡在欧元区内部存在严重的结构失衡问题，地域经济水平的差异和经济结构差异导致债务危机国家的竞争力削弱；

3.欧元体制天生弊端：作为欧洲经济一体化组织，欧洲央行主导各国货币政策大权，欧元具有天生的弊端，经济动荡时期，无法通过货币贬值等政策工具，因而只能通过举债和扩大赤字来刺激经济,《稳定与增长公约》没有设立退出机制；2债务危机形成原因主要原因1124.欧式社会福利拖累：高福利制度异化与人口老龄化，希腊等国高福利政策没有建立在可持续的财政政策之上(凯恩斯主义财政政策的长期滥用)，历届政府为讨好选民，盲目为选民增加福利，导致赤字扩大、公共债务激增，偿债能力遭到质疑。

5.民主政治的异化:6.欧盟内部：德国坚定地致力于构建“一体化”欧洲的战略，法国有相同的意向，但同时也希望通过“欧洲一体化”来遏制德国。德法有足够的经济实力和雄厚的财力在欧债危机之初，甚至现在在很短时间内疚可遏制危机蔓延并予以解决。之所以久拖不决，其根本目的在于借欧债危机之“机”，整顿财政纪律（特别市预算权），迫使成员国部分让出国家财政主权，以建立统一的欧洲财政联盟，在救助基金及欧洲央行的配合下，行使欧元区“财政部”的职能，以便加速推进欧洲一体化进程2债务危机形成原因主要原因1131评级机构2财务造假3积税与就业4EU引起威胁2债务危机形成原因关于评级机构及其他114二、1.评级机构:美国三大评级机构则落井下石，连连下调希腊等债务国的信用评级。(2009年10月20日，希腊政府宣布当年财政赤字占国内生产总值的比例将超过12%，远高于欧盟设定的3%上限。随后，全球三大评级公司相继下调希腊主权信用评级，欧洲主权债务危机率先在希腊爆发。)至此，国际社会开始担心，债务危机可能蔓延全欧，由此侵蚀脆弱复苏中的世界经济。2财务造假埋下隐患：希腊因无法达到《马斯特里赫特条约》所规定的标准，即预算赤字占GDP3%、政府负债占GDP60%以内的标准，于是聘请高盛集团进行财务造假，以顺利进入欧元区。3.税基与就业不乐观：经济全球化深度推进带来税基萎缩与高失业4．欧盟的威胁：马歇尔计划催生出的欧共体，以及在此基础上形成的欧盟，超出了美国最初的战略设定，一个强大的足以挑战美元霸主地位的欧元有悖于美国的战略目标。

2债务危机形成原因关于评级机构及其他1151欧盟峰会成果（2011.10）2欧盟峰会成果（2011.12）3宋鸿兵3解救方案116一、银行体系注资问题

3解救方案之10月峰会欧盟被迫采取一系列措施提供流动性，借以稳定银行体系：欧洲央行联合美联储、英国央行、日本央行和瑞士央行在3个月内向欧洲银行提供无限量贷款；欧洲央行重启抵押资产债券的收购；欧洲央行重新发放12个月期银行贷款。在此次峰会上，欧盟领导人达成一致，要求欧洲90家主要商业银行在2012年6月底前必须将资本金充足率提高到9%。银行国别资本补充额度（单位：亿欧元）希腊300西班牙262意大利147葡萄牙78法国88德国52总计约10601173解救方案之10月峰会二、EFSF扩容问题实现“EFSF的杠杆化操作”，即以目前现有资金向高比例债券提供担保，主要分为两种方式：方式一：按20-25%的比例，用EFSF剩余资金额度为新发债券提供“信用增级”，投资者购买债券时可以购买“风险保险”，从而使债券获得EFSF的担保，当债券出现违约损失时，债权人可以从EFSF获得至少20%的面值补偿；方式二：依托EFSF成立“特别用途工具”（也有称“特别用途投资工具”，缩写为SPV/SPIV），吸纳欧盟以外民间或主权基金以充实EFSF可用资金额度。1183解救方案之10月峰会三、希腊主权债务减记问题欧盟和IMF：1090亿欧元援助贷款银行等私人投资者：自愿减记21%私人债仅减记幅度第二轮救助计划所需资金21%252050%114060%1090私人债仅减记幅度与第二轮救助希腊计划所需资金对比1193解救方案之12月峰会一、达成“新财政协议”财政协议的主要内容包括：1.政府预算应实现平衡或盈余，年度结构性赤字不得超过名义GDP的0.5%；2.成员国超过欧盟委员会设定的3%的赤字上限，将受到欧盟制裁，除非多数欧元区成员国反对；3.债务占比超过60%的国家，其债务削减数量指标的细则必须依据新的规定；欧盟将加强对成员的财政监督和评估，有权要求涉嫌违反《稳定与增长公约》的成员国重新修改预算；4建立并落实各成员国政府债券发行计划事先报告制度5.加强财政一体化；加强协调与管理，强化欧元区。1203解救方案之十二月峰会二、强化EFSF和ESM强化EFSF：迅速实施EFSF的杠杆化扩容方案；欢迎欧洲央行作为EFSF介入市场操作的代理机构；EFSF将继续发挥作用，为已启动的项目提供融资。调整ESM：ESM提前至2012年7月启动；欧盟委员会和欧洲央行为维护金融和经济稳定，可对金融援助做出紧急决定，达到85%多数同意即可；实缴资本和ESM已发放贷款的比率维持在15%以上。（同时运行，强化救助能力）

1213解救方案之12月峰会三、向IMF注资，提高救助资金的融资规模“双边贷款”：共注资2000亿欧元欧元区国家央行：1500亿欧元非欧元区国家：500亿欧元1223解救方案之宋鸿兵建议化解危机的办法：一、财政同盟（效仿美国统一的财政部所具备的转移支付的功能）二、欧洲央行（ECB）入市，收购流动性差的资产三、发行欧盟债券四、银行同盟，使银行资本能够跨境自由流动1232014--06情况好转，恢复态势良好各项经济指标触底回升财政监管、金融监管机制2014--07欧债危机重演趋势增加欧洲股市全线大跌的元凶“欧洲银行业”欧版QE计划迟迟未公布（量化宽松，简称QE，是一种货币政策，主要指各国央行通过公开市场购买政府债券、银行金融资产等做法。）4欧债危机新动态（2014-06至今）1242014--09急性后逐渐平息