生物反应器.doc

生 物 反 应 器
洪湖市新滩中学 熊文元（433225）

一般是把目的基因（外源基因）在血液循环系统或乳腺中表达的转基因动物叫生物反应器。简言之，就是利用某种生物（如动物）做“生产车间”，生产人类所需的某些物质。这种生物就是生物反应器。目前，最为理想的一种生物反应器是乳房生物反应器。乳房生物反应器是用转基因动物的乳房代替生物发酵罐，源源不断地生产供人类治疗疾病和保健用的药用蛋白，以及人类需要的营养品。乳房生物反应器的原理是应用重组DNA技术和转基因技术，将目的基因（外源基因）转移到尚未分化的动物胚胎细胞（或受精卵）中，经胚胎移植，得到能在乳腺中表达转基因产品的个体，其乳腺组织可分泌生产“目的产品”，如具有药用价值的蛋白，这些蛋白进入奶中，再通过回收含转基因蛋白的动物奶，就可以提取有重要药用价值的生物活性蛋白。
利用转基因动物乳房生产药用蛋白，既可以节省建设厂房和购买仪器设备的费用，又可以减少复杂的生产程序和环境污染。利用乳房生物反应器生产的药用蛋白还具有以下优点：
①乳汁可以由乳腺不断地分泌，而且产量高，长期收集也不会对动物造成伤害。②由乳腺产生的的药用蛋白只限制在乳腺内，最后分泌到乳汁中，一般不易对转基因动物的正常生理活动造成影响。③乳腺分泌的蛋白质是经过正常的高等哺乳动物对外源基因的转录和翻译后加工的，这使得生产的药用蛋白更接近于人类自身的蛋白质。④乳汁中的蛋白质种类少，主要是酪蛋白、乳球蛋白、白蛋白和从血液中扩散而来的少量的血清蛋白和免疫蛋白，因而从乳汁中提纯“目的蛋白”相对容易一些。
利用乳房生物反应器生产的营养品主要有无乳糖奶、含有人的转铁蛋白的牛奶、人牛混合奶等。中国人中不能或难以消化乳糖的人的比例较高，将乳糖酶基因导入奶牛体内，该转基因的奶牛可以产生无乳糖牛奶，这种牛奶不仅甜度增加，也解决了一部分人不能大量饮用普通牛奶的问题。转铁蛋白有良好的营养保健功能，它能抑制大部分的有害的肠胃细菌，但对有益细菌如双歧杆菌有促进作用。
目前，国内外已有大量资金投向乳房生物反应器的研究和开发，使该技术不断改进，取得了令人瞩目的成果。我国在“七五”计划中，就设立了“动物个体表达系统”的研究项目，其主要研究目标是在动物乳腺中表达外源基因，现在科学工作者已利用小鼠、兔、山羊和绵羊表达了十余种外源基因。1998年国家在“863”计划中，将“动物乳房反应器研究”作为重大项目，强化了该项研究的资助和管理工作。2005年8月，中国农业大学李宁教授主持的“863”计划生物技术重大项目“高效表达人乳铁蛋白等药用、保健蛋白的奶牛乳腺生物反应器”，建立了完整有效地生产转基因克隆牛并获一批高效表达的奶牛乳腺生物反应器，共获转基因克隆牛49头。据李宁教授介绍，人乳铁蛋白、乳清蛋白、溶菌酶及岩藻糖化蛋白，是人乳中重要的营养保健成分，同时也有多种抗菌、抗癌等药用功能。中国农大利用转基因动物乳房，可提供高效、安全、廉价的药用保健蛋白和多肽类药物，如胰岛素、干扰素、促红细胞生成素等。在美国，待批得多肽类药物达100多种，今后每年还会增加40多种。现在我国已有5种基因工程药物或疫苗在上海、长春、深圳等生产并投放市场，另有10余种已进入中试阶段。
预计在本世纪，以乳房生物反应器为核心的新型产业将会迅速发展起来，某些具有复杂仪器设备的厂房，将被充满田园风光的牧场所取代，在给企业带来经济效益的同时，也将造福全人类。