转基因动物(Transgenic animals )
动物乳腺生物反应器的原理及研究进展
1920
0. 9 20 次实验统计
193
0. 7
7为保证产品数量和质量的稳 定 ,必须将转基因乳腺表达的个体培育成遗传稳定的 家系或品系 。这方面美国 FDA 已有明确规定 。而生 产遗传性一致的家系最有效的方法就是进行转基因动 物的克隆 ,这样可由一头转基因动物可生产出性能一 致的群体 。 4. 3. 5 产品的纯化 :从乳腺生物反应器获得的产品作 药用 ,需要纯化技术 。 5 经济效益估测
美国学者根据目前乳腺生物反应器技术的现状和 发展趋势 ,对乳腺生物反应器生产人重组蛋白质的经 济效益作了测算 (表 3) ,表 3 中的数字表明 ,乳腺生物 反应器技术的完善和发展 ,将不断满足市场对许多药 用蛋白的种类和数量的需求 ,并使产品成本大幅度的 降低 。
综 述
— 53 —
值得注意的是 ,在构建乳腺表达的外源基因时 ,外 源基因在乳腺特异性表达需要乳蛋白基因的一个启动 子和调控区 ,即要有一个引导泌乳期乳蛋白基因表达 的序列 ,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 ,再通过回收奶得到目 的蛋白 。目前大多数蛋白基因的启动子已用于外源基 因在转基因动物乳腺中表达 。 4 国内外研究 、开发现状与进展 4. 1 国外研究 、开发概况 自 80 年代末 、90 年代初 , 英国人相继实现了用小鼠和绵羊乳腺生产人的抗胰蛋 白酶以来 ,国外在乳腺生物反应器技术研究上取得了 巨大的发展 ,已有数十种产品在实验动物小鼠乳腺中 合成 ,表明控制外源基因在动物乳腺特异和高效表达 的技术 ,已日渐成熟 。到目前为止 ,至少有 10 种产品 在大动物上生产成功 ,少数产品已完成中试 ,即将投入
虽然动物乳腺可生产任何一种蛋白质和多肽产 品 ,但从商业和社会需求的角度来看 ,最能发挥其技术 优势的是生产那些需求量大 、单位零售价格又不太高 、 而其他生产体系难以解决的产品 。包括一次用量大的 多肽药物 ,治疗抗体 、血液蛋白 、工业用酶 、动物疫苗和 各种功能性蛋白等 ,都具有相当大的市场容量和开发 前景 。
转基因动物(Transgenic animals )
改变现有医生看病模式：
巴德年：“未来医学应该是3P医学，即预见、预 防、个人化”。患者拥有记载个人生理和病理奥秘 基因组图，录制磁盘，看医生带上磁盘即可。医生 根据磁盘上遗传信息，做出综合评估——将来信息 化医疗将成为主流医学。
诊断技术更新：
目前临床是表型诊断，一旦确定，疾病已经发生。 以后在基因水平上提供诊断依据，产生基因诊断也称 DNA诊断技术。病因性基因异常，发病前即已存在， 进行病前、产前、甚至早期胚胎诊断。疾病早防、早 诊、早治均有重要价值。
应用领域：生物高新技术，该技术所取得成果 展示转基因动物技术在分子生物学、分子遗传 学、分子免疫学、分子药理学、肿瘤工程学、 医学及畜牧学等领域有无限广阔应用前景。 实施细则：研究癌基因的作用及癌细胞发生、 发展及抑制机理；免疫系统中细胞及因子相互 作用；发育中基因表达、调控等提供了大量资 料。集实验动物活体内整体水平、细胞水平和 分子水平为一体，更能体现生命整体研究效果。
合理用药中应用： 合理用药核心是个体化给药，目前主要测定药 物体液浓度，药物动力学原理计算参数。对于血 药浓度与药效相一致的药物可行，对血药浓度与 药效不一致药物，不能达到合理个体化给药。两 个病人诊断相同，同一药物治疗，血药浓度相同， 疗效不同，传统药物动力学、
药效学原理无法解释。要考虑到药物作用相关 位点（受体）是否发生变异？药物作用位点变 异可能发生在基因水平，也可能发生在翻译， 转录水平，基因水平变异相对比较容易鉴定 （研究表明，基因变异与药物效应差异更具相 关性），药物基因组学在临床合理用药中应用 前景广阔，以前无法解释的药效学现象找到了 答案。
1998年与2005年药物基因组学市场（百万美圆）
适应症 1998年 2005年
心血管病
第9章 转基因技术
重组目的基因的结构示意图
限制性核酸内切酶
20
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DNA连接酶
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转入受体进行表达
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二、中游部分
1、外源基因的导入 2、外源DNA整合、转录及表达的检测
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1、外源基因的导入
1）受精卵原核显微注射法 2）逆转录病毒感染法 3）胚胎干细胞法 4）精子载体法 5）细胞核移植法 6）脂质体介导法 8）基因打靶 9）原始生殖细胞技术
效率高
感染率高、细胞损伤小，胚胎存活率高。
宿主范围广泛，外源DNA在整合位点附近较少发生缺失 和重排
呈单位点、单拷贝整合，并且不受胚胎发育阶段的限制。
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缺点：
逆转录病毒载体容量有限，只能转移≤10kb的DNA，转 入的基因一般没有其邻近的调控序列。
载体病毒基因有潜在的致病性，携带外源基因的病毒 载体在导入受体细胞过程中有可能激活受体细胞DNA序 列上的原癌基因或其它有害基因，威胁受体动物的健 康安全。
基因，从而在生物活体内研究此基因的功能。
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第二节
原理 同源重组(homologous recombination)
发生在同源序列间的重组，通过链的断裂 和再连接，在两个DNA分子同源序列间进行单链 或双链片段的交换。 细胞水平实现基因的定位修饰
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50
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优点：
可对阳性细胞选择，实现外源DNA的定点整合，避免 了随即整合的缺点。
，是一项旨在培育肉多低脂且环境友好型家禽的研究组成部
分。无毛鸡能够减少养殖户用在防止鸡遭受高温侵袭的通风
设施上的投入
9
约翰斯-霍普金斯大学的科学家注视着两只小老鼠，左边的 是一只普通老鼠，右边的是一只转基因老鼠，肌肉发达程 度是普通老鼠的2到3倍。在对一种新发现的基因进行研究 时，科学家培育了转基因鼠。这只转基因鼠有助于科学家 寻找伴随癌症或者艾滋病出现的肌肉萎缩症的治疗手段。
转基因动物制药
转基因动物制药20世纪70年代后期，随着DNA重组技术的问世，诞生了基因工程药物或称基因药物。
高产值、高效率的基因药物的出现给药物生产带来了一场革命，推动了整个医药产业的发展、极大地加速了基因工程药物的研制进程。
1 转基因动物概述转基因动物（transgenic animals）就是用实验室方法将人们需要的目的基因导入其基因组，使外源基因与动物本身的基因整合在一起，并随细胞的分裂而增殖，在动物体内得到表达，并能稳定地遗传给后代的动物，且使遗传信息得到表达。
整合到动物基因组上的外来结构基因称为转基因，由转基因编码的蛋白质称为转基因产品，通过转基因产品影响动物性状。
如果转基因能够遗传给子代，就会形成转基因动物系或群体。
目前一般使用逆转录病毒载体法（应用较为成功的方法）、显微注射法、精子载体法及等来制作转基因动物。
2 生物制药产业的发展生物医药产业的发展经历了3个不同的历史阶段。
早期是天然药物，如中草药（或加工成中成药）。
但人类并不满足于此，以后通过化学方法合成新的药物。
合成的药物成分单纯，有些是天然药物没有的，有些是对天然药物的改进，使它更为有效。
到20世纪70 年代后期，随着DNA重组技术的问世，诞生了基因工程药物或称基因药物。
3 转基因动物制药基因工程药物的发展经历了三个阶段：第一阶段是细菌基因工程，第二阶段是细胞基因工程，第三阶段就是用转基因动物来生产药用蛋白。
3.1转基因动物制药的应用转基因动物在生物制药中的应用主要包括以下几个方面：改良动物品种和生产性能；生产人药用蛋白和营养保健蛋白；生产人用器官移植的异种供体；建立疾病和药物的筛选模型；生产新型生物材料等。
1）利用转基因动物生产药用蛋白利用转基因动物生产药用蛋白主要通过3种渠道。
一是通过血液，将人的血红蛋白基因转移给猪种，这样可以通过转基因猪来生产人血红蛋白。
二是通过尿腺，利用膀胱中尿腺合成和分泌蛋白的功能作为反应器的优点是，转基因动物终其一生都将产尿，并且尿中几乎不含脂肪和其他蛋白，容易纯化。
转基因动物技术
优点：
受精卵携带外源基因的阳性率高 外源基因多单拷贝整合 操作简单，避免注射法对卵子的损害 宿主范围广 可同时感染大量胚胎，感染率及胚胎 存活率高
缺点：
潜在的致癌性 载体构建较复杂 容纳大小有限 整合率不高 重组逆转录病毒不稳定，可能干扰外 源基因的表达 胚胎的自我保护机制对其有抗性
方式 显微注射法
ES细胞是早期胚胎的内细胞团经过 体外培养建立起来的多潜能细胞系。
将携带有外源基因的ES细胞注入到 动物的早期胚胎内，可产生嵌合体及转 基因动物。
它本身是二倍体，能在体外培养， 具有高度的全能性，可以形成包括生殖 细胞在内的所有组织，并且在不同的培 养条件下表现出不同的功能状态。
在ES细胞上的基因操作：
许多转基因的表达水平受到宿主染 色体上整合位点的影响，往往出现异位 表达，影响转基因的表达能力，从而使 大部分转基因表达水平较低,极少部分表 达水平过高。
转基因动物技术在生物医学研究中的应用
1 在肿瘤学研究中的应用 1.1肿瘤转基因动物模型 1.2癌基因的研究 1.3肿瘤病因、发病机理研究 2 在免疫学中的研究应用 2.1免疫机制研究 2.2免疫相关疾病的研究 2.3异种移植中转基因动物技术的应用
Screening Strategies
Southerns, Induction/Loss of Restriction
sites, PCR RT-PCR 测定表达产物活性:ELISA,RIA
其成功率的高低主要取决于受精 卵和胚胎发育的时间。
基因的整合是随机的，多数插入 单一染色体位点中。外源基因的插入 会引起宿主基因的DNA序列重排，缺失， 重复或易位。
Retrieval of Blastocysts
转基因动物
第十六章转基因动物第一节概述第二节雄原核注射转基因动物 第三节完全基因剔除转基因动物 第四节条件基因剔除转基因动物 第五节ENU诱导点突变动物第六节转基因动物的饲养管理第一节概述Transgenic animal : 是通过实验手段将新的遗传物质导入动物胚胎细胞中物胚胎细胞中，，并能稳定遗传并能稳定遗传，，由此获得的动物称为转基因动物因动物。
基本原理:将改建后的目的基因或基因组片段用显微注射等方法注入实验动物的受精卵或着床前胚胎细胞，然后将此受精卵或着床前胚胎细胞再植入受体动物的输卵管或子宫中，使其发育成携带有外源基因的转基因动物一、基因整合与表达1.随机整合无法控制基因插入预先选定的位置无法控制基因插入预先选定的位置，，只能接受整合到哪里就算哪里的结果受整合到哪里就算哪里的结果。
即使外源DNA 含有与某一条染色体广泛同源的序列的序列，，大多数整合仍然是随机的大多数整合仍然是随机的，，只有少数是通过同源交换而实现重组是通过同源交换而实现重组。
(1)外源DNA整合的构型特点(2) 外源DNA整合到染色体上的机制。
整合常发生在匹配较差的序列之间的不正常交换。
①整合常发生在匹配较差的序列之间的不正常交换②在外源DNA及其染色体上的插入位点之间的结合部，常常包含一段短的DNA序列(所谓填充序列)，它明显地既不来自外源DNA，也不来自染色体。
也不来自染色体。
③外源DNA整合到染色体上的机制尚不能用某一种机理来解释(3) 外源DNA 整合时间和转基因嵌合体产生①转基因嵌合体动物是由转基因的和非转基因的两种细胞所组成(少数情况下少数情况下，，由两种或两种以上不同类型的转基因细胞组成)。
②转基因嵌合体的产生是由于基因整合时染色体已复制转基因嵌合体的产生是由于基因整合时染色体已复制，，或者已整合的基因从一个子染色体上丢失者已整合的基因从一个子染色体上丢失。
③一般认为外源DNA 常常在刚刚完成复制或正在进行复制的染色体区段整合染色体区段整合。
生物学转基因动物与动物生物反应器
基 因 打 靶 流 程 图
• 基因打靶的产生和发展建立在胚胎干细胞技术和 同源重组技术成就的基础之上，并促进了相关技 术的进一步发展。
• 基因打靶的研究进展迅速，给现代生物学和医学 研究带来了革命性的变化，并直接引发了现代生 物学和医学研究各个领域中许多突破性的进展， 成为后基因组时代研究基因功能最直接和最有效 的方法之一。
缺点：
转入的外源基因的大小受到限制, 一般在10kb 以下。
获得纯合体的转基因动物的机会少。 病毒载体构建复杂。 可能出现病毒自身基因的复制表达问题等。
3 胚胎干细胞（ES细胞）法
将外源基因导入体外培养的ES细胞。 可以通过逆转录病毒感染、脂质体介导、电穿
孔、磷酸钙共沉淀等方法将外源基因导入ES细 胞。 将携带有外源基因的ES细胞注入到动物的早期 胚胎内，可产生嵌合体及转基因动物。
转基因动物的应用
（1）基因表达与调控的研究 将转基因导入动物受体细胞内,研究该基因在体
内的表达调控特征及其相应的生物学效应,这是转 基因动物的一种应用途径。 当转基因动物的外源目的基因插入某一内源基因 后, 可能会破坏该内源基因的功能,造成某一基因 功能的缺失。通过这种基因剔除的方法可阐明某 一特定基因在发育过程中的功能。
得纯系转基因动物。
Injection of ES cells into
blastocysts
优点：
外源基因整合情况的可控性高。 可预先在细胞水平检测外源基因的拷贝数、定
位、表达的水平及插入的稳定性。
外源基因导入ES细胞的方法Fra bibliotek样，细胞鉴定及
筛选方便。 该方法遗传修饰能力强且十分精确,基因
目前, 已经培育出了动脉粥样硬化、镰刀形红细胞 贫血症、痴呆症、自身免疫病、淋巴系统病、真 皮炎及前列腺癌等多种疾病的模型动物,为这类疾 病的研究提供了方便。
有关转基因的英文作文三篇附中文翻译
有关转基因的英文作文三篇附中文翻译有关转基因的英文作文1:Transgenic animals refer to the experimental technology of introducing foreign genes into animals. In a stable integration and inheritable animal, the animal embryos of foreign genes are successfully induced first, and the application of transgenic animal technology in obtaining transgenic animals is established. Mice are transformed into the growth hormone gene of rats, and the weight of mice is twice that of normal individuals “ After "super mouse", transgenic animals such as rabbits, sheep, pigs, fish, insects, cattle, chickens, goats, rats and other transgenic animals have been successfully transferred.Because of the transfer of gene animal system, the natural breeding of interspecific isolation is broken, and genes flow between organisms with very far relationship between plants. Therefore, it will have a global impact on the whole life science At the first International Conference on gene mapping, it was recognized as the fourth generation technology of genetic transmission chain analysis, somatic cell genetics and gene cloning, and was listed as the tenth turning point in the history of biology. Since the publication of transgenic mice and the research of transgenic animals, remarkable achievementshave been made in many fields.According to different purposes, gene animal operation is simply divided into four categories Species types: (1) biological research on the basis of animal improvement by using transgenic animal drugs.中文翻译：转基因动物是指将外源基因导入动物的实验技术，在稳定的整合和可遗传给后代的一种动物中首先成功地诱导了外源基因的动物胚胎，建立了转基因动物技术在获得转基因动物中的应用小鼠转化为大鼠的生长激素基因，使小鼠体重为正常个体的两倍，因此被称为“超级小鼠”以后相继培养成功地转移了基因兔、羊、猪、鱼、昆虫、牛、鸡、山羊，大鼠等转基因动物因为转移了基因动物系统打破了自然繁殖的种间隔离，使基因在植物间的关系非常远的生物体间流动，因此对整个生命科学将产生全局性的影响，转基因动物技术在第一届国际基因定位会议上被公认为是遗传传递链分析、体细胞遗传和基因克隆的第四代技术，被列为生物学史上第十个转折点以来转移基因的小鼠发表、转移基因动物研究在许多领域都取得了令人瞩目的成就，根据不同的目的，将基因动物操作简单地划分为四种类型：(1)疾病转移基因动物利用转移基因动物药物生产动物改良基础的生物学研究。
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染色体较短，基因种类丰富，最活跃致病染色体（基 因密度在17、19、22号染色体上最高）。
其基因变异与免疫反应、精神分裂、心脏病、弱 智、白血病以及多种癌症相关。人体全部遗传密码图 谱绘制完毕，大量关于人类生长、发育、衰老、遗传 病变秘密随之揭开。
今后100年—200年生命科学奠定基础。随着对人 体致病基因展开全面搜索——了解各种基因功能及基 因之间相互作用。
Transgenic animals （转基因动物）
Clone animals (克隆动物)
博、硕士研究生
本次课所掌握内容
• 基因病的分类 • 基因在医学领域的用途 • 反求生物学 • 转基因动物及实施细则 • 转基因动物的应用 • 克隆动物的概念和技术过程
日本科学家培了一种新的基因改老鼠，它们不具备 感知危险气味的能力，对其“死对手”猫一点都不 觉得害怕，相反还大胆地在猫身上爬来爬去，甚至 依偎在猫身边。此研究发表《自然》杂志上。
这种鼠通过基因改造，失去其鼻腔特殊感受器， 是专门嗅知食物或捕食者气味的器官。科学家此做 是为更加了解嗅觉的机理。老鼠可以通过其它嗅觉 细胞来探知气味，可惜没有关键路线来触发大脑产 生恐惧感，当“死对手”猫或酸性化学物或其它凶 险化合物在场时，它们也不感到害怕。
为证实这一点，科学家将这种鼠放在猫身上，只见 它又闻又吻，还与猫玩耍起来。为进一步探测这些 老鼠对危险的感知能力，研究人员还将老鼠放在一 个能产生疼痛感的旋转平台上，还放些捕食动物如 雪豹和狐狸的尿液让它们闻，看老鼠是否害怕。结 果发现，这些老鼠开始小心翼翼，之后很好奇，没 有一点害怕的表现。
诊断技术更新：
目前临床是表型诊断，一旦确定，疾病已经发生。 以后在基因水平上提供诊断依据，产生基因诊断也称 DNA诊断技术。病因性基因异常，发病前即已存在， 进行病前、产前、甚至早期胚胎诊断。疾病早防、早 诊、早治均有重要价值。
将来孩子出生后，拿到他基因组图，它能显露出孩 子成年后能长多高？是否色盲？是否得糖尿病？
高脂饲料喂猪—心梗模型—转染gene—观察两年 —8头猪接受gene治疗后成功免于血管再度狭窄。对照 组血管明显狭窄。
实验结束后，医院申请进行人体实验。 探讨基因医疗用途
改变现有医生看病模式：
巴德年：“未来医学应该是3P医学，即预见、预 防、个人化”。患者拥有记载个人生理和病理奥秘 基因组图，录制磁盘，看医生带上磁盘即可。医生 根据磁盘上遗传信息，做出综合评估——将来信息 化医疗将成为主流医学。
人类疾病的基因型分类
1、单基因病：占1/3，6000多种遗传病。
2、多基因病：占2/3，心脑血管疾病、恶性肿瘤、
糖尿病、超敏反应、风湿病、神经精神性疾病、吸 烟嗜好（多巴胺受体基因DRD2含A1、A2、A3）。
3、获得性疾病：病原微生物所致疾病（结核病、 肝炎、Aids、性病、SARS等)。人体基因中目前发现 800多个与疾病直接相关。
准确告诉孩子家长将来会得什么病？
人类所有疾病与基因相关。防止肥胖，找到 肥胖基因（靶基因），治疗对靶基因进行抑制或 调控。
治疗方法突破：
发病率和死亡率高疾病目前尚无好治疗方法， 国际上已有400多个基因治疗方案处于研究和临床 试用阶段。
流行病防治将有大改观：
搞清病原微生物基因组序列（SARS ）并 针对其致病基因特点，针对病人设计药物和研 制疫苗。
基因组研究：绘制第二代解剖图，基因组含全部遗传 密码，此图在遗传信息这一层次描述人体生物学本质 和特性。
人与人之间在基因组上具有多态性（细微差异所 致），导致人与人之间在生理特性上具有个体差异和 种族差异。
基因疗法治心梗：
台湾一研究所用一种抑制血管内皮增生基因，在 猪身上成功防止了血管狭窄。
RAS—N17gene载到腺病毒上—腺病毒载体—心导 管施行气球扩张术后—把腺病毒载体释放于血管中 （使血管转染这个基因）—阻断血管壁细胞增生信息 传递。
Pharmacogenomics(药物基因组学)：
研究基因变异所致不同病人对药物不同反应，此 基础上研制新药物或新用药方法----基因功能学与分子 药理学结合。药物基因组学区别与一般意义上基因学， 不是以发现人体基因为主要目的，而是相对简单用已 知基因理论改善病人治疗。
药物基因组学以药物效应及安全性为目标， 研究各种基因突变与药效、安全性关系—— 研究基因序列变异及其对药物反应的科学， 研制高效、特效药物重要途径。为患者或特 定人群寻找合适药物，强调个体性，因人执 宜。有重要理论意义及广阔应用前景。
新药开发中应用：
药物基因组学根据不同药物效应，对基因分类， 加速基因发现。
大制药公司和实验室看到潜在商机，纷纷投资。 寻找遗传变异开发抗癌新药，新药只对肿瘤细胞起 作用，对正常细胞无毒性。新药设计、发现及成功 应用中，认识到基因变异对药物效应及生物效应影 响非常重要。
临床前药理和临床实验中应用：
基因保健品和化妆品得到广泛应用：
基因工程对农作物进行改造，使出产的油、 蛋白质和碳水化合物具有保健功能、水果中，食后即 增加营养又相当于输入防病疫苗；根据细胞衰老基 因原理，生产抗皮肤衰老基因化妆品。
基因药物组学成为药物开发主战场：
各种基因功能逐渐明了，针对性设计、筛选有效 药物将成为药物开发的主流。美国一个肥胖基因转 让费达2000万美圆，有潜在商用价值。一套基因组 类似钓鱼池，谁钓的早，谁获利多。
评选为世界科技十大成果，中国科技十大成果。 美、英、中、日科学家组成一个国际研究小组表示， 完成对人体第22对染色体基因序列测定，破译出这 对染色体的全部遗传密码—生老病死秘密将被揭开。
人体共有23对染色体，2-2.5万个基因，31.647个 亿碱基对。第22对染色体上约有6000多万个碱基对， 23对染色体中最小的一对。