目前,转基因技术已广泛应用于医药、工业、农业、环保、能源、新材料等领域。
药物领域
目前已有基因工程疫苗、基因工程胰岛素和基因工程干扰素等药物。其使用基因拼接技术或DNA重组技术(即转基因技术),指按照人们的意愿,定向地改造生物的遗传性状,产生出人类需要的基因产物,以此生产出的药物原料和药品。
基因工程疫苗
使用DNA重组生物技术,把天然的或人工合成的遗传物质定向插入细菌、酵母菌或哺乳动物细胞中,使之充分表达,经纯化后而制得的疫苗。应用基因工程技术能制出不含感染性物质的亚单位疫苗、稳定的减毒疫苗及能预防多种疾病的多价疫苗。
已经商业化使用的部分基因工程疫苗:
乙肝疫苗、丙肝疫苗、百日咳基因工程疫苗、狂犬病基因工程灭活疫苗、肠道病毒71型基因工程疫苗、产肠毒素大肠杆菌基因工程疫苗、轮状病基因工程疫苗、Asia Ⅰ型口蹄疫病毒(FMDV)的感染表位重组蛋白疫苗、弓形虫基因工程疫苗、肠出血性大肠杆菌基因工程疫苗等。
基因工程胰岛素
在2013年举办的第七届联合国糖尿病日主题活动上,与会专家指出“中国目前糖尿病患者数达1.14亿,全球的1/3”。糖尿病的病因是胰岛素分泌缺陷或其生物作用受损,所以最常用的治疗方法就是以注射胰岛素的方式补充人体内胰岛素。要获得胰岛素,最初只能从牛和猪的胰脏中提取。但是,每100千克动物胰腺只能提取出4-5克胰岛素,产量低,远不能满足患者的需求。
1980年代初,美国一家公司通过转基因技术实现了人体胰岛素的工业生产。其原理是,将人的基因中负责表达胰岛素的那一段“剪切”下来,转入大肠杆菌或者酵母菌里,通过后者的快速增殖达到人体胰岛素的大量生产。全球大多数糖尿病人才得到了很好的胰岛素治疗。
基因工程乙肝疫苗产业化案例:
国家卫计委2013年7月26日公布,全球3.5亿乙肝病毒携带者中有近1亿中国人,全球每年大约70万病毒性肝炎相关死亡人群中我国占近半。我国乙肝报告病例多年来居所有法定传染病的首位,约占总传染病总数的1/3。
20世纪80年代,转基因乙肝疫苗被研制成功。其原理是,将乙肝病毒基因中负责表达表面抗原的那一段“剪切”下来,转入酵母菌里。被转入乙肝病毒基因的酵母菌生长时,就会生产出乙肝表面抗原。而酵母菌是一种能快速生长繁殖的生物,于是乙肝表面抗原就被大量生产出来。这种疫苗技术1994年被引进中国,随后建成了两条生产线。1997年9月1日卫生部以卫药发(1997)第57号文下达了《关于基因乙肝疫苗取代血源性乙肝疫苗有关问题的通知》,规定:1998年1月起停止阳性血浆的采集;已采集的阳性血浆1998年上半年允许投料生产;合格血源乙肝疫苗使用期限截止于2000年底。2001年以后全部使用高安全性的基因工程乙肝疫苗。
同年,利用酵母菌的转基因乙肝疫苗被正式批准生产。从此,乙肝疫苗终于得以大量生产,中国政府也开始着手给儿童免费接种、甚至免费补种乙肝疫苗。2009至2011年,我国开展了15岁以下人群免费补种乙肝疫苗工作,共补种6800万余人。全面、免费疫苗接种的开展,使我国5岁以下儿童慢性乙肝感染率降至1%以下;我国每年乙肝新发感染者人数也降到了10万。根据卫计委的数据,1992年至2009年,全国预防了8000万人免受乙肝病毒感染,减少了近2000万乙肝病毒表面抗原携带者,减少肝硬化、肝癌等引起的死亡430万人。
食品领域
利用分子生物学技术,将某些生物的基因转移到农作物中去,改造生物的遗传物质,使其在性状、营养品质、消费品质方面向人类所需要的目标转变,从而得到转基因农作物。以转基因生物为直接食品,作为原料加工生产的食品,以及喂养家畜得到的衍生食品,在广义上都可以称为转基因食品。因其安全性被广泛质疑,国际社会对其尚存有很大争议。
它的研究已有几十年的历史,但真正的商业化是近十年的事。90年代初,市场上第一个转基因食品出现在美国,是一种保鲜番茄,这项研究成果本是在英国研究成功的,但英国人没敢将其商业化,美国人便成了第一个吃螃蟹的人,让保守的英国人后悔不迭。此后,转基因食品一发不可收。据统计,美国食品和药物管理局确定的转基因品种已有43种。
如常见的农作物转入Bt(苏云金芽孢杆菌)基因和Ht基因。Bt基因编码的是苏云金芽胞杆菌分泌的一种对鳞翅目鞘翅目昆虫(比如小菜蛾)有毒的蛋白质,携带有Bt基因的农作物在生长时亦能自己产生这种毒性蛋白,因此不需要使用农药,靠农作物自身杀虫。这种毒蛋白只对虫子有效,尚未证据显示其对人类或其他哺乳动物有致毒致敏作用;Ht基因又叫抗除草剂基因,它指导的蛋白质能够在植物体内分解除草剂物质,使植物获得抵抗高浓度除草剂的能力。因此在田间喷洒除草剂之后,杂草会因为对除草剂的抵抗力不足而被杀死,而农作物得以正常存活。相对于非转基因农作物使用机械来除草,种植转Ht基因的农作物更加经济。
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