基因工程技術的發(fā)展給人類帶來的影響

1、基因工程技術的發(fā)展給人類帶來的影響摘要 20 世紀 70 年代末至 80 年代初借助于受精卵原核顯微注射和早期胚胎細胞的逆轉錄病毒感染等手段人們已可將單一的功能基因或基因簇引入高等動物染色體 DNA上實現了種系內和種系間細胞的基因轉移并由此構建成各種轉基因動物。轉基因技術在人體中的應用目前仍局限于體細胞的基因治療方面具有遺傳特征修飾的轉基因人研究因受到倫理學和法學的束縛而未能跨出第一步但并不意味著在技術上有不可逾越的障礙。事實上多莉綿羊克隆的成功表明人們不僅可以將任何基因轉入包括人體在內的任何動物細胞中進行表達而且還能使轉基因動物像重組微生物那樣無性繁殖。關鍵詞基因工程技術 基因治療 實際應用

2、 安全隱患 人類基因組研究是一項生命科學的基礎性研究。有科學家吧基因組圖譜看成是指路圖或化學中的元素周期表也有科學家把基因譜比作字典但不論是從哪一個角度去闡釋破譯人類自身基因密碼以促進人類健康、預防疾病、延長壽命其應用前景都是極其美好的。人類 10 萬個基因的信息以及相應的染色體位置被破譯后破譯人類和動植物的基因密碼為攻克疾病和提高農作物產量開拓了廣闊的前景。將成為醫(yī)學和生物制藥產業(yè)知識和技術創(chuàng)新的源泉。 最新基因工程技術 一反義技術 根據目前研究的內容反義技術 antisense technology 是指根據堿基互補原理用人工合成或生物體合成的特定互補 RNA或 DNA片段或其化學修飾產物

3、抑制或封閉基因表達的技術。反義技術理論的形成和發(fā)展是以原核生物中天然存在的反義 RNA及其調控機理的研究為基礎的。在真核生物中一直尚未找到天然存在的反義RNA調控系統(tǒng)但檢測出了許多具有互補堿基序列的小分子RNA推測其中一部分可能參與基因表達調控起著類似于反義 RNA的作用。 反義技術的操作和突變不同能在不破壞目的基因的前提下調控基因的表達因此它既是闡明基因功能的一種新手段又拓寬了通過基因工程改良動、植物品質和治療疾病的途徑。反義技術的建立擴展了機體抵御外來微生物的經典免疫學概念這就是用反義 RNA通過核酸分子之間的相互作用可以抑制外源病毒等的侵襲。如用反義 RNA已成功地抑制了流感病毒、皰疹病

4、毒和人類免疫缺陷綜合癥病毒等對所培養(yǎng)的組織細胞的侵襲。針對植物病毒的反義 RNA可使植株產生保護和抗害作用。在癌癥及遺傳病治療方面反義技術也同樣展現了令人鼓舞的前景。如將攜帶反義 RNA的骨髓白血病 MYC基因及編碼大腸桿菌黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶基因的質粒通過原生質體融合并引入到前骨髓白血病細胞系獲得高水平表達反義 MYC RNA的細胞系其 MYC蛋白質比對照組下降 70。結果還表明反義 RNA不僅能在轉錄水平而且還能在翻譯水平抑制癌基因的表達。反義 RNA對細胞內原癌基因的阻抑不僅使細胞增殖力下降還啟動了單細胞分化進而使癌變得以緩解乃至痊愈。二蛋白質工程蛋白質工程proteinengin

5、eering 是近十余年來在基因工程取得成就的基礎上融合蛋白質結晶學、計算機輔助設計以及蛋白質化學等多種學科而形成的一個新的研究領域。蛋白質空間結構的信息包含在它的氨基酸排列順序中而這種氨基酸的排列順序又是由其編碼基因的核苷酸序列所決定的因此通過對其編碼基因的修飾和基因工程途徑便可創(chuàng)造出新型的蛋白質分子?？梢姷鞍踪|工程正是集中了當前分子生物學中一些前沿領域的最新成就把核酸研究與蛋白質研究相結合把基礎研究與應用研究相結合使人類從認識生命走向改造生命。遺傳工程使人類能以在控制條件下生產自然界中存在的蛋白質而蛋白質工程則開創(chuàng)了按人們意愿設計制造符合人類所需蛋白質分子的新時期因此被譽為第二代遺傳工程。

6、 基因工程技術實際應用 一醫(yī)學上的應用 科學研究證明一些困擾人類健康的主要疾病例如心腦血管疾病、糖尿病、肝病、癌癥等都與基因有關。依據已經破譯的基因序列和功能找出這些基因并針對相應的病變區(qū)位進行藥物篩選甚至基于已有的基因知識來設計新藥就能“有的放矢”地修補或替換這些病變的基因從而根治頑癥。而基因療法是治療分子病的最先進手段在很多情況下也是唯一有效的方法。如果說公共健康措施和衛(wèi)生制度的建立、麻醉術在外科手術中的應用以及疫苗和抗生素的問世稱得上是醫(yī)學界的三次革命那么分子水平上的基因治療無疑是第四次白色革命。 基因治療的基本定義是用正?；蛉〈∪思毎械娜毕莼蛞赃_到戰(zhàn)勝分子病之目的。根據病變基因

7、的數目分子病又可分成單基因病和多基因病兩種。一般來說像家族性高膽固醇血癥、囊狀纖維變性癥和神經性肌肉病變等均有單基因缺陷所致而癌癥、艾滋病、糖尿病、心腦血管疾病以及神經變性綜合癥等則由多基因缺陷引發(fā)。 而腫瘤作為一種分子病的發(fā)病機制是癌基因及抑癌基因的突變因此基因治療是戰(zhàn)勝腫瘤的一種重要手段。通過增強腫瘤細胞的免疫原性使機體的免疫系統(tǒng)可以有效地識別腫瘤細胞并對其產生免疫應答反應腫瘤自發(fā)消退甚至痊愈。改變癌基因和抑癌基因的表達性直接修復或糾正腫瘤相關基因的結構與功能缺陷。例如將野生型的 p53 編碼基因導入某些腫瘤細胞可以顯著抑制細胞的生長并誘導腫瘤細胞凋亡。當然由于腫瘤發(fā)生的多層次性和多階段性

8、有效的癌癥基因療法必須是多種方法的有機結合。通過修飾腫瘤細胞和正常細胞的藥物敏感性即提高腫瘤細胞對某種化療藥物的敏感性或增強正常細胞對藥物的耐受性以解決腫瘤的放療和化療所產生的較大的副作用。 二農業(yè)生產上的應用 隨著生活水平的提高人們越來越關注口味、口感、營養(yǎng)成分和欣賞價值等品質性狀。實踐證明利用基因工程可以有效地改善植物的品質并且越來越多的基因工程植物進入了商品化生產領域取得了很好的效果。種子及其他貯藏器官塊莖、塊根、鱗莖等中蛋白質的含量及其氨基酸的組成、淀粉和其他多糖化合物以及脂類物質的組成直接關系到其營養(yǎng)價值或在工業(yè)上的用途。由于不少貯藏蛋白的基因或與這些貯藏物質有關的代謝過程的改變而改

9、變這些器官中的物質組成甚至使植物產生的反義 RNA基因就有可能通過調控有關的代謝過程而改變這些器官中的物質組成甚至使植物產生新的或者修飾過的化合物。 在蛋白質改良方面由于特定作物種子中往往缺少某幾種必需氨基酸人們的注意力集中于通過基因工程改變蛋白質的必需氨基酸的組成來改善植物的營養(yǎng)價值。美國國際植物研究所的科學家們從大豆中獲取蛋白質合成基因成功地導入到馬鈴薯中培育出高蛋白馬鈴薯品種其蛋白質含量接近大豆營養(yǎng)價值大大提高受到農場主及消費者的普遍歡迎。還有利用基因工程技術培育抗蟲抗病作物使農作物增強對惡劣環(huán)境的抵抗性從而保證了農產品產量等等。 基因工程的安全隱患 1. 對環(huán)境的影響 重新組合一種在自然見尚未發(fā)現的的生物性狀有可能給現有的生態(tài)環(huán)境帶來不良影響。 2. 新型病毒的出現 制造帶有抗生素抗性基因或有產生病毒能力的基因的新型微生物有可能在人類或其它生物體內傳播。 3. 癌癥擴散 將腫瘤病毒或其它動物病毒的 DNA引入細菌有可能擴大癌癥的發(fā)生范圍。 4. 人造生物擴散 新組成的重組 DNA生物體的意外擴散可能會出現不同程度的潛在危險。盡管有著倫理和社會各方面的憂慮但生物技術的