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第二步是对这段DNA装上“启动”
因子和终止密码,然后与质粒结合,形成重组的DNA。
第三步将重组的DNA送入寄主细胞中,通过对寄主细胞的培养(如对微生物进行发酵),这样就能取得基因工程的产物。
这种寄主细胞实际上是生产这种蛋白质药物的“工厂”
。
我们以胰岛素基因工程法生产为例,来说明这方面的创举。
胰岛素是目前世界上已知的最小的蛋白质,它由51个氨基酸组成,分为A、B两条链,通过两对二硫键连接。
胰岛素在体内起到降低血糖的作用,当人们体内血液中糖分升高时,胰岛素就能够促使血液中糖分转化为肝糖原,使糖分在肝脏中保存;当血液中糖分减少时,人体中另一种激素——胰高血糖素又能使肝糖原转化为血液中的糖分。
正是依靠这两种激素的调节,人体血液中的糖分才能一直处于最适中的状态。
当胰岛素缺乏时,血液中糖分增加,多余的糖分从尿液中排出体外,就会形成糖尿病。
糖尿病在晚期还会引起许多并发症。
目前,全世界患糖尿病的病人已超过了6000万人,是一种常见病。
为治疗糖尿病,需要给病人定期注射胰岛素。
这种生物药品过去从猪、牛的胰脏中提取,但动物胰脏的来源是有限的,特别由于胰脏中含有丰富的蛋白水解酶,在屠宰动物后如不立即将胰脏取出低温冷藏,胰岛素就会受到破坏。
自从有了基因重组的技术后。
科学家们就开始探索基因工程生产胰岛素的方法。
1978年9月,美国Geech公司和Lilly公司联合宣布人胰岛素在大肠杆菌中取得了成功,他们将胰岛素A链的基因和B链的基因分别与另一种称为PBR322的质粒连接,再转化到大肠杆菌K12中,分别培养含有这两种质粒的大肠杆菌,得到分别含有胰岛素A链和B链的产品,经过分离纯化,再将纯的A、B链重新组合,就得到了基因工程胰岛素。
临床实验证明,用基因工程方法生产的胰岛素与人胰岛素的结构完全相同(猪、牛胰岛素与人胰岛素存在少量氨基酸的不同,这种不同被称为种属差异),比动物来源的胰岛素作用快。
有些人使用动物胰岛素会产生过敏现象,而基因工程人胰岛素可以克服这一缺点。
目前,基因工程法生产的胰岛素成本虽比从动物胰脏提取的胰岛素高,但它未来的潜力不可限量。
在基因工程法生产胰岛素获得成功后,科学家又取得了用基因工程法生产人生长激素的成功。
人生长激素是脑垂体分泌的一种蛋白质激素,它的作用是促使幼儿生长。
缺乏这种激素,幼儿就不能长高,成年人的个头还像五六岁的小孩一样,这就是人们所说的侏儒症。
对于患有生长激素缺乏症的病人,要早期诊断,早期治疗,因为小孩的生长期从四五岁开始,到十四五岁就停止了,如果过了生长期再使用生长激素类药物,其效果就不明显了。
生长激素的种属特异性特别明显,动物的生长激素不能应用在人身上。
起初,科学家们利用从刚死亡的人脑垂体中提取的生长激素来治疗侏儒症,但来源极为困难,价格也相当昂贵,临床实用性很差。
应用基因工程法生产人生长激素克服了这一困难。
1979年,美国Geech公司又在这一领域取得了显著的成效。
他们将化学和生物的方法结合起来,取得了人生长激素的完整基因,通过与质粒连接,再转化到宿主细胞大肠杆菌K12中,通过微生物发酵的过程,就可以大量生产人生长激素了。
近年来,我国科学家也已完成了基因工程法生产人生长激素的中间试验,目前正在进行生产推广。
除了胰岛素和人生长激素外,基因工程法还可用来生产抗肿瘤、抗病毒药物干扰素(它可以有多种类型),预防各类型肝炎的疫苗等等。
植物细胞工程
农业创造了人类赖以生存的物质基础,而植物又是农林牧副渔业中的主角,在这个领域内如何充分利用生物工程的技术,提高作物的产量,改良植物的品种,增强作物抗虫、抗病、抗旱的能力,是植物生物工程研究的重要内容。
我国在这方面已取得了很大的成绩。
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