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1、关于乳腺生物反应器现在学习的是第1页，共14页转基因动物技术转基因动物技术加快家畜加快家畜品种的改良速品种的改良速度，提高肉、奶、蛋的度，提高肉、奶、蛋的产量和品质，生产珍贵产量和品质，生产珍贵的药用蛋白的药用蛋白,为大量患者为大量患者造福。造福。 转基因动物最诱人的前景是作为转基因动物最诱人的前景是作为生物反应器生物反应器，利用它生产人类所，利用它生产人类所需要的生物活性产品或药物，其需要的生物活性产品或药物，其常用方法是把目的基因在血液循常用方法是把目的基因在血液循环系统、唾液腺或乳腺等环系统、唾液腺或乳腺等器官或器官或组织组织中表达，从而获得人类需中表达，从而获得人类需要的目的产物。要的
2、目的产物。 根据目的蛋白根据目的蛋白表达部表达部位位的不同可分为的不同可分为乳腺乳腺生物反应器生物反应器、血、血 液液生物生物 反反 应应 器器 、卵、卵 生生 物物 反反 应应 器器 、尿、尿 生生 物物 反反 应器、精囊应器、精囊腺生物反应器、唾腺生物反应器、唾液腺生物反应器等液腺生物反应器等。现在学习的是第2页，共14页乳腺生物反应器的乳腺生物反应器的原理及步骤原理及步骤乳腺生物反应器的乳腺生物反应器的研究进展研究进展乳腺生物反应器的乳腺生物反应器的存在的问题存在的问题乳腺生物反应器的乳腺生物反应器的优点及其应用优点及其应用现在学习的是第3页，共14页原理原理: : 应用应用重组重组 D
3、NADNA技术技术和和转基因技术转基因技术，将目的，将目的基因转移到尚处于基因转移到尚处于原核阶段原核阶段的的动物胚胎动物胚胎中，经胚胎移植中，经胚胎移植得到转基因乳腺表达多肽药物、工业酶、疫苗和抗体得到转基因乳腺表达多肽药物、工业酶、疫苗和抗体等等蛋白蛋白的技术。的技术。 外源基因在乳腺特异性表达需要外源基因在乳腺特异性表达需要乳蛋白乳蛋白基因基因的一个的一个启动子启动子和和调控区调控区，即，即需要一个引导泌乳期乳需要一个引导泌乳期乳蛋白基因表达的序列蛋白基因表达的序列，这样才能将外源基因置于乳腺特，这样才能将外源基因置于乳腺特异性调节序列控制之下，使其在乳腺中表达再通过异性调节序列控制之下
4、，使其在乳腺中表达再通过回收奶获得具有生物活性的目的蛋白。回收奶获得具有生物活性的目的蛋白。乳腺生物反应器的乳腺生物反应器的原理及步骤原理及步骤现在学习的是第4页，共14页步骤现在学习的是第5页，共14页转基因动物生产红细胞生成素（转基因动物生产红细胞生成素（ EPO EPO ）将将EPO DNA分别以分别以Hind和和BamHI酶切，回收酶切，回收5.4kb的的Hind/BamHI片段，插入片段，插入pGEM-7zf(+)载载体，再将体，再将867bp的的BLG启动子插入启动子插入EPO基因之前基因之前EcoR、ClaI位点，构建表达载体位点，构建表达载体pGEM-3zf(+)-LG-EPO
5、。通过显微注射方法得到转基因小鼠，其乳。通过显微注射方法得到转基因小鼠，其乳腺中的腺中的EPO含量可达含量可达0.5g/ml。现在学习的是第6页，共14页 20 20世纪世纪8080年代末提出动物乳腺生物反应器的设想年代末提出动物乳腺生物反应器的设想 1987 1987年，年，GordonGordon等首次报道在小鼠的乳腺中表达了人的组织纤溶等首次报道在小鼠的乳腺中表达了人的组织纤溶酶原激活剂酶原激活剂(tPA)(tPA)基因。基因。 1991 1991年，年，WrightGWrightG等培育成乳腺特异表达人抗胰蛋白酶转基因绵羊，表达等培育成乳腺特异表达人抗胰蛋白酶转基因绵羊，表达水平高达水
6、平高达35g/L35g/L，在世界范围内引起了极大的轰动。，在世界范围内引起了极大的轰动。 1991 1991年，年，BremBrem等报道乳腺表达牛凝乳酶的转基因兔，表达等报道乳腺表达牛凝乳酶的转基因兔，表达 水平达到水平达到1 110g/L10g/L。 1992 1992年，年，Ve-landeVe-lande：等报道了乳腺表达人：等报道了乳腺表达人C C蛋白的转基因猪，表达蛋白的转基因猪，表达水平达到水平达到1g/L1g/L以上。以上。 目前，从转基因动物乳汁中提取的抗人胰蛋白酶、抗凝血酶目前，从转基因动物乳汁中提取的抗人胰蛋白酶、抗凝血酶和人和人C C蛋白等基因工程产品已进入临床试验阶
7、段，并已初步形成以转基因动物乳蛋白等基因工程产品已进入临床试验阶段，并已初步形成以转基因动物乳腺为主要生产手段的医药产业。腺为主要生产手段的医药产业。乳腺生物反应器的乳腺生物反应器的研究进展研究进展国外研究进展国外研究进展现在学习的是第7页，共14页2020世纪世纪8080年代初，年代初，施履吉施履吉院士就提出乳腺生物反应器的构院士就提出乳腺生物反应器的构 想想 ，并成功获，并成功获得表达得表达乙肝病毒表面抗原乙肝病毒表面抗原的转基因兔的转基因兔 ，为，为 我国通过转基因动物的途我国通过转基因动物的途径获得珍贵药物奠定了基础。径获得珍贵药物奠定了基础。19951995年，我国首次在小鼠乳腺中成
8、功地表达了人的基因；年，我国首次在小鼠乳腺中成功地表达了人的基因；19961996年年1010月上海医学遗传研究所与复旦大学合作研制成功的能在乳腺中表月上海医学遗传研究所与复旦大学合作研制成功的能在乳腺中表达人凝血因子达人凝血因子的转基因羊。的转基因羊。20052005年，国家年，国家 “ “863”863”计划组利用转基因体细胞克隆技术计划组利用转基因体细胞克隆技术 ，分别获，分别获得了得了 转人乳铁蛋白、转人溶菌酶、转乳清白蛋白等转人基因转人乳铁蛋白、转人溶菌酶、转乳清白蛋白等转人基因 蛋白蛋白，其中人乳其中人乳 铁蛋白和人铁蛋白和人-乳清白蛋白是国际上首次乳清白蛋白是国际上首次 利用转基
9、因利用转基因克隆牛而获得的。克隆牛而获得的。 虽然我国在该项技术上取得了较大进展，但虽然我国在该项技术上取得了较大进展，但还处于探索阶段，与国外还有一定的差距。还处于探索阶段，与国外还有一定的差距。 自国家自国家“863”863”计划计划对对 “ “动物乳腺生物反应器应用研究动物乳腺生物反应器应用研究”立项后，逐步受到有关部立项后，逐步受到有关部门和企业界的重视，研究和开发的力度加门和企业界的重视，研究和开发的力度加 强，前景非常乐观。强，前景非常乐观。国内研究进展国内研究进展现在学习的是第8页，共14页表达产物能充分修饰且具有稳定的生物活性表达产物能充分修饰且具有稳定的生物活性 利用DNA重
10、组技术的微生物来生产的药用蛋白,由于细菌等微生物不能进行蛋白质合成后的加工, 因而生物活性低, 并且具有免疫原性。产品成本低产品成本低, ,可以大规模生产可以大规模生产 药物其效率是利用以大肠杆菌和动物细胞培养技术的100倍 产品质量高产品质量高, ,易提纯易提纯 生物活性与天然蛋白几乎完全一样,极易提纯。乳腺生物反应器的乳腺生物反应器的优点及其应用优点及其应用现在学习的是第9页，共14页应用应用组织纤溶酶原激活剂组织纤溶酶原激活剂(TPA)(TPA)：由美国遗传技术公司开发的血由美国遗传技术公司开发的血栓溶解剂，栓溶解剂，1987 1987 年年1111月经联邦食品及药物管理局月经联邦食品及
11、药物管理局(FDA)(FDA)批准上市。批准上市。19881988年的销售额为年的销售额为1.51.51.61.6亿美元，亿美元，19891989年为年为1.81.81.91.9亿美元。亿美元。今后每年的市场销售额约为今后每年的市场销售额约为2 22.52.5亿美元。亿美元。 重组人抗凝血酶重组人抗凝血酶ii:ii:世界上第一个动物乳腺生物反映器重组蛋白药物世界上第一个动物乳腺生物反映器重组蛋白药物。重组人抗凝血酶。重组人抗凝血酶iiiiii具有抑制血液中凝血酶活性，预防和治疗具有抑制血液中凝血酶活性，预防和治疗急慢性血栓血塞形成，对治疗抗凝血酶缺失症有显著效果。急慢性血栓血塞形成，对治疗抗凝
12、血酶缺失症有显著效果。20102010年，转基因动物生产的重组蛋白产品销售额达到年，转基因动物生产的重组蛋白产品销售额达到350 350 亿美元，生产的药物将占整个基因工程药物种类的亿美元，生产的药物将占整个基因工程药物种类的90%90%以上。以上。现在学习的是第10页，共14页目的基因在动物基因中的整合问题目的基因在动物基因中的整合问题 由于目的基因在动物基因中的整合由于目的基因在动物基因中的整合是随机的，因此包括是随机的，因此包括整合位点整合位点、整合的拷贝数整合的拷贝数等等机制还不清楚。所以易发生调节失控、遗传不稳机制还不清楚。所以易发生调节失控、遗传不稳定、表达率不高等问题。定、表达率
13、不高等问题。乳腺生物反应器的乳腺生物反应器的存在的问题存在的问题现在学习的是第11页，共14页转基因动物的成活率低转基因动物的成活率低 在目的基因的分离和改造，乳腺特异在目的基因的分离和改造，乳腺特异表达载体的构建及转基因技术的关键性技术上存在表达载体的构建及转基因技术的关键性技术上存在缺陷，无法保证对缺陷，无法保证对基因的定点整合基因的定点整合，因此转基因，因此转基因动物常会出现动物常会出现繁殖力下降、胚胎早期死亡繁殖力下降、胚胎早期死亡等各种等各种生理及病理缺陷生理及病理缺陷 。现在学习的是第12页，共14页安全性安全性 动物体内虽然可以对外源蛋白进行翻译后动物体内虽然可以对外源蛋白进行翻
14、译后修饰，但由于牛、羊等家畜存在自身机体保护系统可对修饰，但由于牛、羊等家畜存在自身机体保护系统可对所有外源性物质产生所有外源性物质产生排斥反应排斥反应，如出现蛋白质水解等问，如出现蛋白质水解等问题。题。 此外乳汁中可能含有的微生物及不完全修饰的多肽此外乳汁中可能含有的微生物及不完全修饰的多肽都对产品的安全性构成了极大的威胁，所以在分离过程都对产品的安全性构成了极大的威胁，所以在分离过程中要去除所有可能中要去除所有可能引起人类变态反应的蛋白质引起人类变态反应的蛋白质，同时，同时对含量低的产物加以纯化，才能得到与目的蛋白结对含量低的产物加以纯化，才能得到与目的蛋白结构、功能和理化特性相同的产品。构、功能和理化特性相同的产品。 另外，要防止把另外，要防止把动物性疾病传染给人。动物性疾病传染给人。现在学习的是第13页，共14页2022-9-2感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第14页，共14页