轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)的研究成果和前景展望

[摘 要] 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是現(xiàn)代生物技術(shù)中一個(gè)舉足輕重的研究領(lǐng)域，目前已有轉(zhuǎn)基因小鼠、豬、牛、魚(yú)、雞等多種轉(zhuǎn)基因動(dòng)物問(wèn)世。文章論述了轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)的原理、技術(shù)方法，以及轉(zhuǎn)基因動(dòng)物研究的部分成果，同時(shí)也指出了轉(zhuǎn)基因動(dòng)物存在的不足，展望了其發(fā)展前景。

[關(guān)鍵詞] 轉(zhuǎn)基因 成果 問(wèn)題 展望

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)從誕生的那天起，就在改良畜禽生產(chǎn)性狀、提高畜禽抗病力，以及利用轉(zhuǎn)基因畜禽生產(chǎn)非常規(guī)畜牧產(chǎn)品(如人類藥用蛋白)等方面顯示了廣闊的應(yīng)用前景。盡管轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用還有許多關(guān)鍵性的技術(shù)問(wèn)題需要解決，但科學(xué)家們還是對(duì)其寄予了厚望。隨著基因工程技術(shù)的不斷發(fā)展，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)將會(huì)不斷得到完善，從而在未來(lái)的社會(huì)生產(chǎn)中大顯身手。

一、轉(zhuǎn)基因技術(shù)的定義

將人工分離和修飾過(guò)的基因?qū)氲缴矬w基因組中，由于導(dǎo)入基因的表達(dá)，引起生物體的性狀的可遺傳的修飾，這一技術(shù)稱之為轉(zhuǎn)基因技術(shù)。通俗的講:轉(zhuǎn)基因技術(shù)就是指利用分子生物學(xué)技術(shù)，將某些生物的基因轉(zhuǎn)移到其他物種中，改造生物的遺傳物質(zhì)，使遺傳物質(zhì)得到改造的生物在性狀、營(yíng)養(yǎng)和消費(fèi)品質(zhì)等方面向人類需要的目標(biāo)轉(zhuǎn)變。

二、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)的定義

所謂轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，是用實(shí)驗(yàn)的方法，把外源基因?qū)氲絼?dòng)物體內(nèi)，這種外源基因與動(dòng)物本身的染色體整合，這時(shí)外源基因就能隨細(xì)胞的分裂而增殖，在體內(nèi)得到表達(dá)，并能傳給后代。世界上第一只轉(zhuǎn)基因動(dòng)物巨鼠，是將大白鼠生長(zhǎng)激素導(dǎo)入小白鼠的受精卵中，再將這個(gè)受精卵移入借腹懷胎的母鼠子宮中，產(chǎn)下的小白鼠比一般的大一倍。這只在遺傳學(xué)上具有重大意義的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的研究培育成功，展現(xiàn)出誘人的光明前景。

目前常用的動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以分為:(1)融合法，包括細(xì)胞融合，微細(xì)胞介導(dǎo)融合等;(2)化學(xué)法，包括DNA-磷酸鈣沉淀法、DEAE-葡聚糖法、染色體介導(dǎo)法等;(3)物理法，包括顯微注射法、電脈沖法、細(xì)胞凍存法等;(4)病毒感染法，包括重組DNA病毒感染、重組RNA病毒感染等。但真正成熟并可以穩(wěn)定生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的方法只有三種，即核顯微注射DNA法、精子介導(dǎo)法和核移植法等基因轉(zhuǎn)移方法。

三、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)的研究成果

1.利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)提高畜禽抗病力

利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)有可能在較短時(shí)間內(nèi)培育出抗病力強(qiáng)的畜禽品種或種群。我國(guó)湖北畜牧所與同濟(jì)醫(yī)科大學(xué)合作，已經(jīng)獲得表達(dá)外源hDAF的豬7頭。使用轉(zhuǎn)基因技術(shù)不僅可以加快動(dòng)物改良進(jìn)程，使選擇效率提高，改良機(jī)會(huì)增多，而且不會(huì)受到有限繁殖的限制，是一項(xiàng)極有前途的研究領(lǐng)域。1986年，中國(guó)科學(xué)家第一次把生長(zhǎng)激素基因成功地轉(zhuǎn)移到金魚(yú)體內(nèi)，以后又成功地把人類、小鼠和其他魚(yú)類的基因轉(zhuǎn)移到多種魚(yú)體內(nèi)。美國(guó)科學(xué)家也成功地把某種生長(zhǎng)基因轉(zhuǎn)移到另一種魚(yú)體內(nèi)，轉(zhuǎn)基因魚(yú)生長(zhǎng)速度加快了，體型變大了。這就是人們稱謂的了“蘭色革命”。

在對(duì)畜禽類病原體基因組結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，可將病原體致病基因的反義基因?qū)胄笄菁?xì)胞，使侵入畜禽機(jī)體的病原體所產(chǎn)生的mRNA不能表達(dá)，從而起到抗病作用。1988年，有人將小鼠抗流感基因轉(zhuǎn)入了豬體內(nèi)，使轉(zhuǎn)基因豬增強(qiáng)了對(duì)流感病毒的抵抗能力。

2.利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)改造動(dòng)物糞便改善環(huán)境

攜帶細(xì)菌基因的轉(zhuǎn)基因豬可產(chǎn)生更清潔，污染更少的綠肥。這些基因，可幫助豬除去食物中的磷酸鹽，從而有助減少豬畜牧業(yè)中產(chǎn)生的對(duì)農(nóng)業(yè)有害的廢物。

在加拿大圭爾夫大學(xué)的豬研究小組成員Serge Golovan說(shuō):“植物含有許多有機(jī)磷，而普通豬不能使用它?！睕](méi)吸收的磷流散在環(huán)境中，危害溪流中的生物，產(chǎn)生溫室氣體。

轉(zhuǎn)基因豬經(jīng)過(guò)遺傳修飾，在唾液中產(chǎn)生肌醇六磷酸酶，從而可以吸收植物中的磷，而普通豬是不能消化磷的。對(duì)轉(zhuǎn)基因豬產(chǎn)生的肥料進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，他們比普通豬的排磷量減少了75%。

圭爾夫大學(xué)研究小組使用來(lái)自大腸桿菌的肌醇六磷酸酶基因，將該基因插入到豬基因組中，豬的唾液中產(chǎn)生這種酶。這種污染性小的豬所排泄的磷比食用肌醇六磷酸酶的豬要少得多。

3.利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)生產(chǎn)“動(dòng)物藥廠”

利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)蛋白質(zhì)、造藥，是全新的生產(chǎn)模式。與細(xì)菌、細(xì)胞等生物工程制藥相比，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的乳汁，可以方便收集，且不損傷動(dòng)物;目的蛋白質(zhì)，已經(jīng)過(guò)動(dòng)物體內(nèi)加工和修飾，不必再進(jìn)行后加工。而以往微生物、細(xì)胞等生物工程基因產(chǎn)物，要有后加工。用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)，也不需投入大量資金建廠、添設(shè)施、雇用人員等。

曾培育出世界上第一只克隆羊“多利”的英國(guó)羅斯林研究所，近日又取得了一項(xiàng)重大的科學(xué)突破:該研究所的科學(xué)家成功培育出世界上第一批能下“神奇雞蛋”的小雞。這種經(jīng)過(guò)基因改造的小雞所下的蛋能用來(lái)制造治療癌癥和其他疾病的藥物。這一重大科學(xué)突破無(wú)疑為大規(guī)模生產(chǎn)藥物提供了非常廣闊的前景?？茖W(xué)家用于研究的小雞名為“依沙褐殼蛋雞”，這種法國(guó)品種雞每年可下約300顆雞蛋。經(jīng)過(guò)基因改造后的“依沙褐殼蛋雞”，其DNA中含有人為加入的人類基因，當(dāng)母雞生下蛋后，科學(xué)家就能從雞蛋的蛋白中提取用來(lái)制造藥物的蛋白質(zhì)。

4.利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)生產(chǎn)玩賞動(dòng)物

利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)可以生產(chǎn)如同貓一樣大的小馬，如同鼠一樣大的兔子，以及各種不同毛色和花紋的觀賞動(dòng)物。

2003年，美國(guó)得克薩斯的一家公司宣布，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)他們已經(jīng)研制出能發(fā)熒光的小型熱帶魚(yú)——“熒光魚(yú)”。這種“光芒四射”的紅色熒光魚(yú)，是利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)得到商標(biāo)注冊(cè)的第一種商業(yè)性熒光寵物魚(yú)。改基因后的斑馬魚(yú)散發(fā)出粉紅色熒光，遠(yuǎn)看像金魚(yú)一樣。目前，公司以GloFish的商標(biāo)對(duì)紅色熒光魚(yú)進(jìn)行了注冊(cè)，這標(biāo)志著轉(zhuǎn)基因熒光魚(yú)可以被當(dāng)作家庭寵物出售。

斑馬魚(yú)是一種常見(jiàn)的觀賞魚(yú)，身上有黑白相間的條紋。熒光斑馬魚(yú)被分別轉(zhuǎn)入了水母綠色熒光蛋白或者珊瑚蟲(chóng)紅色熒光蛋白的基因，在紫外線的照射下，能夠發(fā)出綠光或紅光。熒光魚(yú)作為觀賞魚(yú)在市場(chǎng)上銷售，是第一種上市的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。

5.利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)改進(jìn)動(dòng)物品質(zhì)

將外源基因?qū)爰倚?，能改進(jìn)動(dòng)物品質(zhì)，使家畜朝人類希望的目標(biāo)靠攏，如肉質(zhì)改善、飼料增效、個(gè)體增大、體重增加、奶量提高、脂肪減少等。例如將長(zhǎng)瘦肉的基因?qū)胴i細(xì)胞中，豬就成為瘦肉型;將促乳汁分泌的基因?qū)肱?、羊?xì)胞中，這些轉(zhuǎn)基因牛、羊乳汁猛增;還有科學(xué)家將貂的長(zhǎng)皮毛基因?qū)胙蚣?xì)胞中，培育出長(zhǎng)出類似貂毛毛皮的羊。這些羊易養(yǎng)，繁殖快，且“羊貂皮”面積數(shù)倍于貂皮，將使“貂皮”時(shí)裝進(jìn)入尋常百姓家。

美國(guó)科學(xué)工作者在德克薩斯的豪斯頓農(nóng)場(chǎng)試驗(yàn)育成了世界首批基因工程牛。這是一種含不飽和脂肪少的瘦肉型牛，而且能產(chǎn)出適于喂養(yǎng)嬰兒的牛奶的奶牛。

這項(xiàng)在豪斯頓農(nóng)場(chǎng)的研究始于20世紀(jì)80年代末，1989年3月他們獲得了第一頭轉(zhuǎn)基因牛，這一牛犢經(jīng)檢測(cè)含有一種人雌性激素受體基因。研究者進(jìn)行這項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性試驗(yàn)的目的在于希望帶有人雌性激素基因牛能加速生長(zhǎng)。

在前一項(xiàng)試驗(yàn)后的幾年中，他們?nèi)圆捎棉D(zhuǎn)基因的方法又培育出了兩頭新類型牛，這兩頭轉(zhuǎn)基因牛能產(chǎn)出胰島素生長(zhǎng)因子。實(shí)驗(yàn)者的目標(biāo)是想利用外加的生長(zhǎng)因子使牛長(zhǎng)出更多的肌肉以提高肉類產(chǎn)量。進(jìn)一步的試驗(yàn)表明實(shí)驗(yàn)場(chǎng)新出生的牛已攜帶有被導(dǎo)入的基因，其表型性狀變化也實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。

四、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物開(kāi)發(fā)存在的問(wèn)題及前景展望

到目前為止，人類開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物已經(jīng)歷了20多年。從取得的初步成果看，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的研究成果在提高生產(chǎn)能力，改善肉和奶的質(zhì)量，生產(chǎn)生物醫(yī)藥產(chǎn)品，研究人類疾病模型，特別是在治療人類的疑難病癥方面都顯示出了廣闊的應(yīng)用前景。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物已深刻地影響到農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、醫(yī)藥業(yè)等許多重要領(lǐng)域，同時(shí)也推動(dòng)了生命科學(xué)的發(fā)展。

然而，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，特別是轉(zhuǎn)基因家畜的外源基因整合率和表達(dá)率較低，一些轉(zhuǎn)基因動(dòng)物多病、死亡率高和不育現(xiàn)象等嚴(yán)重地制約著轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的開(kāi)發(fā)利用，這一切正是我們?cè)谘芯窟^(guò)程中迫切需要解決的問(wèn)題。另外，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物產(chǎn)品安全性問(wèn)題及法規(guī)的制定尚處于探索階段。

盡管存在著各種問(wèn)題，由于轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)在生命科學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、食品工業(yè)、畜牧業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)等重要領(lǐng)域的巨大的適用價(jià)值，各國(guó)政府在該領(lǐng)域的支持力度有增無(wú)減，相關(guān)的專家學(xué)者對(duì)解決這些難題多持樂(lè)觀態(tài)度，普遍認(rèn)為轉(zhuǎn)基因技術(shù)是今天和未來(lái)高科技領(lǐng)域的佼佼者。

參考文獻(xiàn):

[1]崔保安 王莉娟 趙楠等:轉(zhuǎn)基因動(dòng)物關(guān)鍵技術(shù)及其進(jìn)展. 河南畜牧獸醫(yī)， 2003，24(4):10～11

[2]CHEN Y. F.， et al. Transgenic Animals.Beijing: Science Press， 2002

[3]趙 鋼:轉(zhuǎn)基因動(dòng)物應(yīng)用的巨大潛力[J].大自然探索，1994(2):20～25