转基因动物制药

转基因动物制药20世纪70年代后期，随着DNA重组技术的问世，诞生了基因工程药物或称基因药物。高产值、高效率的基因药物的出现给药物生产带来了一场革命，推动了整个医药产业的发展20世纪70年代后期，随着DNA重组技术的问世，诞生了基因工程药物或称基因药物。高产值、高效率的基因药物的出现给药物生产带来了一场革命，推动了整个医药产业的发展、极大地加速了基因工程药物的研制进程。在此之前，人们生产基因工程药物的方法，一是微生物基因工程，即把目的基因导入大肠杆菌等工程菌中，通过它表达目的基因蛋白，目前已上市的基因工程药物均采用这一方法;二是细胞基因工程，用哺乳动物细胞株表达目的产物，如生产凝血因子IX。转基因动物则可将人们所需要的目的基因直接导入鼠、兔、羊、猪等动物体内，使目的基因在其体内表达，从而获得目的产品。转基因动物制药为当今最具发展前景的新药生产方式，兹将国内外近年的研究进展概述如下：一、 转基因动物所谓转基因动物，就是用实验的方法将人们所需要的目的基因导入动物的受精卵内，使外源基因与动物本身的基因（染色体）整合到一起，前者就能随细胞的分裂而增殖，并在体内得到表达，稳定地遗传给后代。1982年世界第一只转基因动物“巨鼠”的产生，就是把大白鼠的生长激素基因导入小白鼠的受精卵里，将之再导入一“借腹怀孕”的母鼠体内，而生下一只比正常小鼠体格增长一倍的“巨鼠”。转基因动物与克隆动物截然不同。1996年英国的克隆绵羊“多利”，是把体细胞的核移植到一个去掉细胞核的卵细胞中，组装成一个类似受精卵的细胞，经无性生殖发育而成。转基因羊是将外源基因通过显微注射等方法导入羊受精卵的原核中，然后将之移植到母羊宫腔，让其发育成小羊。出生的小羊带有注射的外源基因，如注有人类凝血因子X基因者，子代小羊的乳汁中就有可能含有大量人凝血因子X蛋白，提取后即成治疗血友病的基因药物。克隆动物的意义在于突破了有性生殖的框架，证明了高等动物也可无性繁衍；转基因动物则重在它具有的经济价值，可以用来大量廉价地生产出珍贵的药物。二、 转基因动物怎样生产药物生物体对能量的利用和转化效率是当今任何机械装置都无法比拟的，因此通过转基因动物来生产药物是迄今最为先进、最有效的系统。动物的乳房是一天然的高效合成蛋白质的生物反应器，产生蛋白质的能力巨大。20世纪80年代中期，英国科学家克拉克首先在鼠的乳腺组织高效表达了人抗胰蛋白酶因子基因，开创了研制动物乳房生物反应器的先河。1991年又在绵羊乳腺中成功表达了这一基因，在这只名为，翠喜”的母羊初乳中，该药品的含量高达35克/升。在动物体内，细胞的分化需要发育基因来调节，这种调节是由多种蛋白质因子对增强区和启动区中成丛的顺式元件进行作用而实现的。用乳汁蛋白质基因的调节元件不仅可能使转基因的表达只限于乳腺组织，而且可能使转基因表达产物得到高水平的表达和大量生产。各种酪蛋白以及乳清蛋白和乳球蛋白等基因的调节元件已相继被克隆并投入使用。目前，已有多种具有生物活性的昂贵的医用蛋白质在转基因动物乳腺中合成并分泌。据美国遗传学会预测，到2005年，全美动物乳房反应器生产的药物年销售额可达350亿美元。到2010年，所有基因工程药物中利用动物乳房生物反应器生产的份额将高达95%。三、 转基因动物制药的优点设备简单、不耗能、无环境污染这一生产方式基本上为一畜牧业过程，虽饲养环境要求特别洁净，但仍是给牛羊草料，由牛羊奶中提取药品，原料生产成本几乎可以忽略不计。动物生产奶蛋白不需昂贵的原料和复杂的设备，不会消耗很多的能源，动物吃饲料，产生的是高营养价值的药用蛋白。品种多、产量高、质量优异动物乳房有强大的产奶能力，1头优质乳牛在305天的泌乳期中可产奶10吨，鲜奶含蛋白3.5%，每天产蛋白1千克。每只羊每年可产纯蛋白20〜30千克，即使1只家兔1年亦产纯蛋白2千克。目前国际上已有数十家转基因动物公司，可生产al一抗胰蛋白酶、人红细胞生成素、乳铁蛋白、人血白蛋白、人血红蛋白及人凝血因子IX、伽和抗凝血酶Ilk血纤维蛋白原、蛋白质C等十余种稀有药品。这些药物生理活性好，与人同源性高，非常接近天然产品。生产周期短目前一种新药由研制开发到上市，需15〜20年，转基因动物制药则可缩短到5年。如以动物生命周期计算，转基因羊从显微注射到泌乳，周期为1.5年，而转基因牛则仅为25〜29个月。生产成本低这一制药方式已成为新的巨额经济利润产业，生产成本低而风险极小。如用其它生产工艺（如哺乳动物细胞培养）生产1克药物蛋白，成本需800〜5000美元，而用转基因动物仅需0.02〜0.5美元。四、抓住机遇，发展乳腺生物反应器产业4.自1982年帕尔米特（Palmitar）等首先通过转基因动物技术获得“巨鼠”以来，转基因动物的研究发展迅速，随着遗传学、基因工程和胚胎工程等多学科的发展和相互渗透，目前以显微注射为主要技术手段的转基因基因技术已渐趋成熟，胚胎移植技术也有了明显的提高，同时在深入研究动物乳腺结构和功能的特点以及乳汁分泌的调节等方面积累了相当的经验，越来越多的科学家已开始转向基因动物的研究。到90年代中期，国际上已成立了数十家转基因动物公司，转基因牛、绵羊和猪的成功实例有10多种，生产出贵重的药用蛋白，如a-抗胰蛋白酶、乳铁蛋白（Lactoferrin）、人血清白蛋白、人凝血因子IX、人凝血因子皿抗-凝血酶III、胶原、血纤蛋白原、LatPA等。一些由转基因家畜乳汁中分离的药物蛋白正用于临床实验。在我国，施履吉院士早在80年代初就提出乳腺生物反应器的构想，并与他的合作者一起成功地获得了表达乙肝病毒表面抗原的转基因兔，为通过转基因动物的途径获得珍贵药品打下了基础。目前，我国在转基因动物的研究领域，以获得了转基因小鼠、转基因鱼以及转基因猪、转基因羊、转基因鸡等具有快速生长能力或有抗病能力的家畜、家禽种系。90年代，国家“863”高技术计划以将转基因山羊-乳腺生物反应器的研究列入重大项目，并与地方政府（如上海市）密切配合，积极支持我国科学家进行转基因羊的研究开发。令人欣喜的是，上海医学遗传研究所在汲取国内外转基因动物研究经验的基础上。与复旦大学遗传所合作，于1996年10月在上海奉新动物实验场（位于上海奉贤县）成功研制出5头有目的基因（人凝血因子贸基因）整合的转基因羊（3公2母）（见封面照片），其中1头母羊已于1997年9月产下小羊羔，进入泌乳期，其分泌的乳汁中，含有活性的人凝血因子I蛋白，这种凝血因子是治疗血有病的珍贵药材。利用转基因动物-乳腺生物反应器生产药物在伦理学及其商品化方面已不存在任何障碍。虽然这项技术的难度较大，成功率只有3%左右，而且目前通过转基因动物-乳腺生物反应器生产的药物尚未形成产业，但预期到本世纪末、21世纪处它们就会鼎足于国际市场。使转基因动物的产业成为最具有高额利润的新型产业。正因为如此，转基因动物的研究和开发已呈现一定的加速状态，竞争也日趋剧烈，欧美一些发达国家的政府和大型制药企业竞相投入句资资助转基因动物-乳腺生物反应器的研究。例如荷兰政府向培育世界上第1头转基因牛的金发马公司首次投资就是1500万美金，美国的金赛姆公司向下属的转基因动物研究中心一次