基因工程在生物制藥領(lǐng)域的應(yīng)用探討

鐘晴虹

摘 要：隨著基因工程技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，其在生物制藥領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。從基因操作技術(shù)入手，詳細(xì)闡述了大分子分離技術(shù)、PCR技術(shù)、基因芯片技術(shù)和外源基因的導(dǎo)入技術(shù)等，并詳細(xì)分析和研究了一些具體的基因生物藥物。

關(guān)鍵詞：基因工程；生物制藥；操作技術(shù)；表達(dá)載體

中圖分類號：R915 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.02.150

基因工程在生物制藥領(lǐng)域的主要應(yīng)用是基因工程制藥?；蚬こ讨扑幨侵溉藗儼凑找欢ǖ尼t(yī)學(xué)目標(biāo)，將特定的外源基因?qū)胨拗鞯幕蚪M成，由宿主產(chǎn)生特定蛋白藥物的一種制藥方式。

1 基因操作技術(shù)

1.1 基因大分子分離技術(shù)

基因大分子分離技術(shù)實(shí)際上是指基因組DNA和質(zhì)粒（plasmid DNA）的分離?；蚪MDNA分離的方法主要有PCR擴(kuò)增技術(shù)、Southern雜交等。其中，基因文庫是建立在DNA重組基礎(chǔ)上的，它不同于基因克隆和基因庫，主要是指將某種重組的DNA序列在某宿主體內(nèi)進(jìn)行克隆增值。質(zhì)粒分離的方法主要包括酸酚法、質(zhì)粒DNA釋放法和去污裂解法等。質(zhì)粒通常被用作基因工程中的表達(dá)載體或克隆載體。

1.2 PCR技術(shù)

PCR技術(shù)是一種在細(xì)胞外模擬DNA復(fù)制過程的核酸擴(kuò)增技術(shù)。PCR技術(shù)可以分為定量PCR技術(shù)和定性PCR技術(shù)。定量PCR技術(shù)是以實(shí)時(shí)PCR為代表，其基本原理是將熒光標(biāo)記分子引入PCR反應(yīng)體系中，以此實(shí)現(xiàn)對反應(yīng)過程中每一時(shí)刻的熒光信號積累的實(shí)時(shí)檢測，并計(jì)算PCR的產(chǎn)物量，或借助標(biāo)準(zhǔn)曲線法實(shí)現(xiàn)對初始模板量的計(jì)算。PCR技術(shù)分為反轉(zhuǎn)錄PCR、反向PCR、錨定PCR和多重PCR。反轉(zhuǎn)錄PCR（RT-PCR）是一種利用極少量的mRNA來構(gòu)建龐大數(shù)量的cDNA文庫的方法。

1.3 基因芯片技術(shù)

基因芯片實(shí)際上是生物芯片中的一種。該技術(shù)主要包括樣品的制備、核酸方陣的構(gòu)建和雜交、雜交圖譜的檢測和讀出。根據(jù)用途的不同，又可以將基因芯片技術(shù)分為診斷芯片技術(shù)、測序芯片技術(shù)和表達(dá)譜芯片技術(shù)。其中，表達(dá)譜芯片技術(shù)作為一種應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，它不僅可以用于藥物的研究和篩選，還可以應(yīng)用于分析基因的供能和探討疾病的發(fā)生機(jī)制等方面。就該技術(shù)的具體應(yīng)用而言，它主要包括以下兩方面：①確定藥靶基因。將正常的人體細(xì)胞與病變或異常的細(xì)胞作對比，并找出其中的差異，從而確定藥靶基因。②實(shí)時(shí)監(jiān)測藥物治療前后的基因狀態(tài)。

檢測基因表達(dá)有三方面的作用：①通過監(jiān)測基因用藥前后的基因表達(dá)狀況，可以了解藥物作用的機(jī)理及其對細(xì)胞的影響。②可以實(shí)現(xiàn)對藥物毒理的研究。③有助于藥物篩選。

1.4 外源基因?qū)爰夹g(shù)

外源基因?qū)爰夹g(shù)是將合成的新型基因?qū)胨拗骷?xì)胞中，然后通過基因在宿主體內(nèi)的表達(dá)，由宿主產(chǎn)出有關(guān)的蛋白質(zhì)藥物。根據(jù)宿主細(xì)胞類型的不同，可以將基因的表達(dá)分為真核細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)和原核細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)。外源基因在宿主細(xì)胞內(nèi)表達(dá)時(shí)，通常會將一個(gè)目的蛋白的基因與一個(gè)報(bào)告蛋白的基因相互融合，即形成融合蛋白，從而用于蛋白的純化和檢測。常用的報(bào)告蛋白有硫氧還蛋白、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶和β-半乳糖苷酶等。

2 基因工程藥物

2.1 抗生素類

傳統(tǒng)的抗生素類藥物是通過微生物發(fā)酵或化學(xué)合成手段實(shí)現(xiàn)的，其生產(chǎn)效率低，成本較高，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。利用基因技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)抗生素類藥物菌種的基因改造，使生產(chǎn)菌種的活性增強(qiáng)，生產(chǎn)產(chǎn)品的目的性增強(qiáng)、表達(dá)水平提高，從而在降低生產(chǎn)水平的前提下大量生產(chǎn)抗生素類藥物。例如，我國王以光利用基因工程（基因重組技術(shù)）改造了螺旋霉素產(chǎn)生菌，大大提高了丙酰螺旋霉素的產(chǎn)量。

2.2 活性多肽類

活性多肽類在人體內(nèi)的含量比較低，但是，其卻在人體代謝過程中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用，比如激素等。這些物質(zhì)同樣可以作為醫(yī)學(xué)藥物來治療有關(guān)物質(zhì)失衡（過多或過少）所造成的各類疾病。這類物質(zhì)通常產(chǎn)于各類動物的臟器，成本較高，生產(chǎn)也比較復(fù)雜，無法大批量生產(chǎn)。但是，基因工程的誕生為其實(shí)施提供了一定的可能性，通過基因重組技術(shù)可以使某些微生物產(chǎn)生特定的活性多肽類物質(zhì)。例如，可以將胰島基因?qū)氪竽c桿菌中，由大腸桿菌生產(chǎn)胰島素；也可以將生長基因?qū)虢湍妇?，量化生產(chǎn)生長基因，將生長素用于臨床治療。

除了上述兩種基因工程藥物之外，還有細(xì)胞免疫調(diào)節(jié)因子、疫苗和基因治療產(chǎn)品等多種基因工程藥物。這些藥物都極大地彌補(bǔ)了制藥領(lǐng)域的不足，給人們的健康帶來了巨大的幫助。

3 結(jié)束語

綜上所述，基因工程在生物制藥領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它不僅可以為臨床疾病的治療提供大批量的生物藥物，還可以有效地診斷和預(yù)防當(dāng)下一些棘手的疾病，比如艾滋病、遺傳病和癌癥等。因此，為了促進(jìn)我國生物制藥領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，有關(guān)方面的研究人員要不斷學(xué)習(xí)基因工程方面的知識，并要將其切實(shí)應(yīng)用到生物制藥中。

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〔編輯：白潔〕