论文部分内容阅读
摘 要: 转基因动物研究作为一个崭新的学科,已经成为生命科学研究和讨论的热点,本文对转基因动物的几种研究方向进行了介绍,使人们更好地了解转基因动物的发展。
关键词: 转基因动物 转基因动物操作 四种类型
所谓转基因动物,是用实验方法,把外源基因导入到动物体内,这种外源基因与动物本身的染色体整合,就能随细胞的分裂而增殖,在体内得到表达,并能传给后代。
自1982年转基因鼠问世以来,转基因动物研究在许多领域都取得了令人瞩目的成就。一般来讲,根据不同的目的,转基因动物操作可以简单地划分为四种类型:疾病型转基因动物;利用转基因动物制药;动物改良型;基础生物学研究。
1.疾病型转基因动物
用基因转移技术,增强动物抗病力的研究,也很鼓舞人心。导入抗病或抗寄生虫的外源基因,牛便不怕“疯牛病”,猪便不怕瘟……从而使畜牧业“旱涝保收”,成为“黄金”产业。
美国研究人员通过一项新技术,使得老鼠具有了抵抗各种癌症的能力,而这个科学突破将使癌症患者有望接受无副作用的治疗。这些老鼠体内产生的一种蛋白质是未来疗法的关键,它能消灭肿瘤细胞,却不会伤害体内的健康组织。通常情况下,一般的癌症治疗会使患者出现疼痛、恶心和掉头发等情况。科学家们希望有朝一日把这种蛋白质用于癌症患者身上,使他们摆脱这些痛苦。
2.利用转基因动物制药
你听说过6000美元1磅的羊奶吗?听说过身价30万美元的羊吗?听说过每年产奶价值数十亿美元的奶牛吗?这不是天方夜谭,而将变成活生生的事实。
身价百倍的奥秘何在呢?是在于它们是转基因动物,它们的乳汁中含有“药”,它们是天然的、无公害的“动物药厂”。利用转基因动物生产蛋白质,造药,是全新的生产模式。与细菌、细胞等生物工程制药相比,它有明显优势:转基因动物的乳汁,可以方便收集且不损伤动物;目的蛋白质,已经过动物体内加工和修饰,不必再进行后加工。有人算过帐,用传统生物技术生产的产品,成本需800—5000美元的,利用转基因动物只需0.5美元。美国每年要有600万人输血,才够本国血友病人所需的凝血因子,而以后只要2头转基因牛就可代劳。如果有300万头转基因猪,就可让全人类用血再无后顾之忧——再不用人输出血液,也不用担心输了血后感染上艾滋病等传染病。
3.动物改良型
转基因动物在农业领域的应用主要表现在提高动物生长率方面。1985年,中国科学院水生生物所的朱作言等首次用人类生长素(hGH)构建了转基因鱼。F1代转基因鱼类的生长速度为转基因鱼的2倍。1990年,中国农业大学培育的转基因猪,生长速度超出对照组40%。1998年,美国培育出IGFl转基因猪群,其脂肪减少10%,瘦肉率增加6%—8%。转基因技术不仅可以培育出体积大、生长快的动物,还可以培育出微型动物。2000年,Uchidal等研制出微型猪,生长快、易处理、饲料成本低,使其更加适用于药物筛选和疾病研究。
携带细菌基因的转基因猪可产生更清洁、污染更少的绿肥。这些基因,可帮助猪除去食物中的磷酸盐,从而有助减少猪畜牧业中产生的对农业有害的废物。
在加拿大圭尔夫大学的猪研究小组成员Serge Golovan说:“植物含有许多有机磷,而普通猪不能使用它。”没吸收的磷流散在环境中,危害溪流中的生物,产生温室气体。
转基因猪经过遗传修饰,在唾液中产生肌醇六磷酸酶,从而可以吸收植物中的磷,而普通猪是不能消化磷的。对转基因猪产生的肥料进行分析发现,它们比普通猪的排磷量减少了75%。
4.生物材料上的应用
我们所有人都听说过蜘蛛侠,但是你听过蜘蛛山羊吗?这种转基因山羊是独一无二的,因为它们能产生普通的蜘蛛丝。这种构成蜘蛛网的同样物质由它们的乳腺产生。
很多科学家把蜘蛛丝叫做“生物钢”,有着超强的抗张强度。研究人员称,如果把很多蜘蛛丝拧成一股绳的话,它足够强韧,可制成防弹背心、降落伞绳,或者从飞机到航母等设备。蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造腱,支撑组织、骨骼和神经细胞,让它们在生长期间保持稳定。随着细胞的逐渐生长,这些人造丝部分会逐渐分解。但蜘蛛与蚕不同,把很多蜘蛛放在一起它们会彼此蚕食。因此,科学家始终致力于想出集中生产蜘蛛丝的方法。
帮助“生产”这些山羊的怀俄明大学分子生物学家兰迪-刘易斯说:“从概念上讲,这个过程非常简单。用于丝蛋白的蜘蛛丝基因与控制蛋白质构成组织的山羊的DNA有关。在这种情况下,它是乳腺,只形成于哺乳期。然后,细胞与卵结合生成胚胎,胚胎有着合成其DNA的基因。当母羊开始分泌乳汁时丝蛋白就产生了。”
转基因动物还将是人类最好的“器官库”,提供从皮肤、角膜,到心、肝、肾等几乎所有的“零件”,让器官移植专家有充分施展才华的用武之地,让体内部分“零部件”出了故障的病人重获生的希望。
由于前景莫测,转基因物种培植被各国法规严格控制,要求研究者制作出的动物必须具有可证实的科研和医学价值。动物研究本身就充满争议,2009年5月份的美国民意测验显示,有43%的民众认为在动物身上进行医学研究“在道义上是不可接受的”。尽管如此,转基因动物涵盖了来自各个动物种群的物种,它们在对抗疾病和改善环境方面表现出更强的适应性。
关键词: 转基因动物 转基因动物操作 四种类型
所谓转基因动物,是用实验方法,把外源基因导入到动物体内,这种外源基因与动物本身的染色体整合,就能随细胞的分裂而增殖,在体内得到表达,并能传给后代。
自1982年转基因鼠问世以来,转基因动物研究在许多领域都取得了令人瞩目的成就。一般来讲,根据不同的目的,转基因动物操作可以简单地划分为四种类型:疾病型转基因动物;利用转基因动物制药;动物改良型;基础生物学研究。
1.疾病型转基因动物
用基因转移技术,增强动物抗病力的研究,也很鼓舞人心。导入抗病或抗寄生虫的外源基因,牛便不怕“疯牛病”,猪便不怕瘟……从而使畜牧业“旱涝保收”,成为“黄金”产业。
美国研究人员通过一项新技术,使得老鼠具有了抵抗各种癌症的能力,而这个科学突破将使癌症患者有望接受无副作用的治疗。这些老鼠体内产生的一种蛋白质是未来疗法的关键,它能消灭肿瘤细胞,却不会伤害体内的健康组织。通常情况下,一般的癌症治疗会使患者出现疼痛、恶心和掉头发等情况。科学家们希望有朝一日把这种蛋白质用于癌症患者身上,使他们摆脱这些痛苦。
2.利用转基因动物制药
你听说过6000美元1磅的羊奶吗?听说过身价30万美元的羊吗?听说过每年产奶价值数十亿美元的奶牛吗?这不是天方夜谭,而将变成活生生的事实。
身价百倍的奥秘何在呢?是在于它们是转基因动物,它们的乳汁中含有“药”,它们是天然的、无公害的“动物药厂”。利用转基因动物生产蛋白质,造药,是全新的生产模式。与细菌、细胞等生物工程制药相比,它有明显优势:转基因动物的乳汁,可以方便收集且不损伤动物;目的蛋白质,已经过动物体内加工和修饰,不必再进行后加工。有人算过帐,用传统生物技术生产的产品,成本需800—5000美元的,利用转基因动物只需0.5美元。美国每年要有600万人输血,才够本国血友病人所需的凝血因子,而以后只要2头转基因牛就可代劳。如果有300万头转基因猪,就可让全人类用血再无后顾之忧——再不用人输出血液,也不用担心输了血后感染上艾滋病等传染病。
3.动物改良型
转基因动物在农业领域的应用主要表现在提高动物生长率方面。1985年,中国科学院水生生物所的朱作言等首次用人类生长素(hGH)构建了转基因鱼。F1代转基因鱼类的生长速度为转基因鱼的2倍。1990年,中国农业大学培育的转基因猪,生长速度超出对照组40%。1998年,美国培育出IGFl转基因猪群,其脂肪减少10%,瘦肉率增加6%—8%。转基因技术不仅可以培育出体积大、生长快的动物,还可以培育出微型动物。2000年,Uchidal等研制出微型猪,生长快、易处理、饲料成本低,使其更加适用于药物筛选和疾病研究。
携带细菌基因的转基因猪可产生更清洁、污染更少的绿肥。这些基因,可帮助猪除去食物中的磷酸盐,从而有助减少猪畜牧业中产生的对农业有害的废物。
在加拿大圭尔夫大学的猪研究小组成员Serge Golovan说:“植物含有许多有机磷,而普通猪不能使用它。”没吸收的磷流散在环境中,危害溪流中的生物,产生温室气体。
转基因猪经过遗传修饰,在唾液中产生肌醇六磷酸酶,从而可以吸收植物中的磷,而普通猪是不能消化磷的。对转基因猪产生的肥料进行分析发现,它们比普通猪的排磷量减少了75%。
4.生物材料上的应用
我们所有人都听说过蜘蛛侠,但是你听过蜘蛛山羊吗?这种转基因山羊是独一无二的,因为它们能产生普通的蜘蛛丝。这种构成蜘蛛网的同样物质由它们的乳腺产生。
很多科学家把蜘蛛丝叫做“生物钢”,有着超强的抗张强度。研究人员称,如果把很多蜘蛛丝拧成一股绳的话,它足够强韧,可制成防弹背心、降落伞绳,或者从飞机到航母等设备。蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造腱,支撑组织、骨骼和神经细胞,让它们在生长期间保持稳定。随着细胞的逐渐生长,这些人造丝部分会逐渐分解。但蜘蛛与蚕不同,把很多蜘蛛放在一起它们会彼此蚕食。因此,科学家始终致力于想出集中生产蜘蛛丝的方法。
帮助“生产”这些山羊的怀俄明大学分子生物学家兰迪-刘易斯说:“从概念上讲,这个过程非常简单。用于丝蛋白的蜘蛛丝基因与控制蛋白质构成组织的山羊的DNA有关。在这种情况下,它是乳腺,只形成于哺乳期。然后,细胞与卵结合生成胚胎,胚胎有着合成其DNA的基因。当母羊开始分泌乳汁时丝蛋白就产生了。”
转基因动物还将是人类最好的“器官库”,提供从皮肤、角膜,到心、肝、肾等几乎所有的“零件”,让器官移植专家有充分施展才华的用武之地,让体内部分“零部件”出了故障的病人重获生的希望。
由于前景莫测,转基因物种培植被各国法规严格控制,要求研究者制作出的动物必须具有可证实的科研和医学价值。动物研究本身就充满争议,2009年5月份的美国民意测验显示,有43%的民众认为在动物身上进行医学研究“在道义上是不可接受的”。尽管如此,转基因动物涵盖了来自各个动物种群的物种,它们在对抗疾病和改善环境方面表现出更强的适应性。