基因工程最近有什么进展?
一:在生产领域,人们可以利用基因技术生产转基因食品。例如,科学家可以将控制猪体内肉类生长的基因植入鸡体内,使鸡获得快速增重的能力。但由于其高科技含量,害怕食用转基因食品中的外源基因会改变人的基因性状,比如吃转基因猪肉会变得活跃,喝转基因牛奶容易导致半乳糖恐惧症等等。华中农业大学张启发院士说:“转基因技术为作物改良提供了新的手段,但也带来了潜在的风险。基因技术本身可以进行精准的分析评估,从而有效规避风险。转基因技术的风险评估应参考传统技术。科学规范的管理可以为转基因技术的使用提供保障。生命科学基础知识的科普和公众教育非常重要。”
2.军事应用。生物武器已经使用了很长时间。细菌和毒气使人变得苍白。但是现在传说中的基因武器更可怕。
第三,在环保方面,我们也可以使用基因武器。我们可以针对一些破坏生态平衡的动植物,研发特殊的基因药物,既能高效杀灭,又能节约成本。比如一个基因产品,如果能在高校杀死,每年就能省几十亿。
科学是一把双刃剑。基因工程也不例外。我们应该充分发挥基因工程造福人类的作用,遏制其危害。
第四,医疗
随着人类对基因研究的深入,发现很多疾病都是由基因结构和功能的改变引起的。科学家不仅会发现缺陷基因,还会掌握如何诊断、修复、治疗和预防,这是生物技术发展的前沿。这一成果将给人类健康和生活带来不可估量的好处。所谓基因治疗,是指利用基因工程技术,将正常基因转入疾病患者的细胞内,替换患病基因,从而表达缺失的产物,或者通过关闭或减少异常表达的基因,达到治疗某些遗传性疾病的目的。目前已发现6500多种遗传病,其中约3000种由单基因缺陷引起。因此,遗传病是基因治疗的主要对象。1990在美国进行了第一次基因治疗。当时,两个4岁和9岁的女孩由于体内缺乏腺苷脱氨酶,患上了严重的联合免疫缺陷。科学家对它们进行了基因治疗,并取得了成功。这项开创性的工作标志着基因治疗从实验研究向临床实验的过渡。1991年,我国首例血友病B基因治疗临床试验也获得成功。
基因治疗的最新进展是基因枪技术即将用于基因治疗。该方法是通过改良的基因枪技术将特定的DNA导入小鼠的肌肉、肝脏、脾脏、肠道和皮肤中,并获得成功表达。这一成功预示着未来人们可能利用基因枪将药物输送到人体特定部位,而不是传统的疫苗接种,利用基因枪技术治疗遗传性疾病。
目前,科学家正在研究胎儿基因疗法。如果目前的实验疗效得到进一步证实,就有可能将胎儿基因治疗扩展到其他遗传病,从而阻止遗传病新生儿的出生,从根本上提高后代的健康水平。
动词 (verb的缩写)基因工程药物的研究
基因工程药物是重组DNA的表达产物。从广义上讲,任何在药物生产过程中涉及到基因工程的东西都可以成为基因工程药物。这一领域的研究具有非常诱人的前景。
基因工程药物的研发已经从胰岛素、人生长激素、促红细胞生成素等蛋白质药物的分子蛋白,转向寻找更小分子的蛋白质药物。这是因为蛋白质的分子一般比较大,不容易穿过细胞膜,从而影响其药理作用,而小分子药物在这方面优势明显。另一方面,治疗疾病的思路拓宽了,从单纯的药物治疗,发展到利用基因工程技术或基因本身作为治疗手段。
现在,还有一个问题需要大家注意,就是很多过去被攻克的传染病,因为细菌的耐药性而卷土重来。其中最值得注意的是肺结核。根据世界卫生组织,已经出现了全球性的结核病危机。原本即将被消灭的结核病又死灰复燃,出现了多种耐药结核病。据统计,全球有654.38+0.722亿人感染结核病,每年新增结核病患者900万人,约300万人死于结核病,相当于每654.38+00秒就有一人死于结核病。科学家还指出,未来数百人感染细菌性疾病将无药可治,同时病毒性疾病越来越多,防不胜防。然而与此同时,科学家们也在探索应对的方法。他们在人体、昆虫和植物种子中发现了一些小分子抗菌肽。它们的分子量不到4000,只有30多个氨基酸。它们具有强大的杀灭病原微生物的生命力,能杀灭细菌、病菌、真菌等病原微生物,有可能成为新一代“超级抗生素”。除了用它来开发新的抗生素,这种小分子肽还可以用于农业,培育抗病作物的新品种。
第六,加快培育农作物新品种
科学家在利用基因工程技术改良作物方面取得了巨大进展,一场新的绿色革命即将到来。这场新的绿色革命的一个显著特征是生物技术、农业、食品和医药行业将融合在一起。
上世纪五六十年代,由于杂交品种的普及,化肥使用量的增加,灌溉面积的扩大,农作物产量翻了一番,也就是大家所说的“绿色革命”。然而,一些研究人员认为,这些方法很难进一步大幅提高作物产量。
基因技术的突破使科学家能够以传统育种专家无法想象的方式改良作物。比如基因技术可以让作物自己释放农药,可以在旱地或者盐碱地种植作物,或者生产出更有营养的食物。科学家们仍在开发可以生产疫苗的作物和可以预防疾病的食品。基因技术也大大缩短了开发新作物品种的时间。用传统的育种方法,培育一个新的植物品种需要七八年的时间。基因工程技术使研究人员能够将任何基因注入植物,培育出一种全新的农作物品种,时间缩短了一半。
虽然第一批基因工程作物品种五年前才进入市场,但今年美国种植的玉米、大豆和棉花中,有一半将使用基因工程培育的种子。预计未来5年,美国转基因农产品和食品的市场规模将从今年的40亿美元扩大到200亿美元,20年后达到750亿美元。一些专家预测,“到下世纪初,很可能美国的每一种食物都会含有一点基因工程。”
尽管很多人,尤其是欧洲国家的消费者对转基因农产品心存疑虑,但专家指出,通过基因工程改良农作物势在必行。这主要是因为全球人口的压力越来越大。专家估计,未来40年,全球人口将比现在增加一半,因此粮食产量需要增加75%。此外,人口老龄化给医疗系统带来越来越大的压力,因此有必要开发能够增强人体健康的食品。
加速培育新的作物品种也是第三世界发展中国家发展生物技术的共同目标。我国农业生物技术的研究和应用已经广泛开展,并取得了显著的效益。
第七,分子进化工程的研究
分子进化工程是继蛋白质工程之后的第三代基因工程。它通过对试管中以核酸为主的多分子系统施加选择压力,模拟自然界中生物的进化,从而达到创造新基因、新蛋白质的目的。
这需要三个步骤,即扩增、突变和选择。扩增是为了获得提取的遗传信息DNA片段的大量拷贝;突变是在基因层面施加压力,使DNA片段上的碱基发生突变,为选择和进化提供原材料;选择是在表型水平上通过适者生存和淘汰不适合者来固定变异。这三个过程紧密相连,缺一不可。
现在,科学家利用这种方法,在试管中通过定向进化获得了能够抑制凝血酶活性的DNA分子。这种DNA具有抗凝血作用,有可能替代溶解血栓的蛋白质药物治疗心肌梗死、脑血栓等疾病。
中国基因研究的成就
旨在破译人类基因组全部遗传信息的科学研究,是目前国际生物医学界攻克的前沿课题之一。据介绍,这项研究中最受关注的是克隆、分离和鉴定人类疾病相关基因和具有重要生物学功能的基因,从而获得相关疾病基因治疗的可能性和生物制品的生产权。
人类基因组计划是国家“863”高技术计划的重要组成部分。在医学上,人类基因与人类疾病有关。一旦明确了基因与疾病的具体关系,人们就可以针对疾病制造基因药物,这将对人类的健康长寿产生巨大的影响。据介绍,人类基因样本总数约65438+万,已发现并测序的约8000个。
近年来,中国非常重视人类基因组研究。在国家自然科学基金、“863计划”和地方政府的支持下,在北京和上海建立了科研条件先进的国家基因研究中心。同时,科技人员紧跟世界新技术发展,在基因工程研究关键技术和成果产业化方面取得突破性进展。中国的人类基因组研究已经走在世界前列,一些基因工程药物已经开始进入应用阶段。目前,我国在蛋白质基因突变研究、血液病基因治疗、食管癌研究、分子进化理论、白血病相关基因的结构研究等基础研究方面,部分成果达到国际领先水平,部分形成了自己的技术体系。乙肝疫苗、重组干扰素α、重组人促红细胞生成素、转基因动物药物生产商等十几个基因工程药物都已进入产业化阶段。
基因技术:困境与双重特性,基因作物引起舆论争议也就不足为奇了。然而,在属于发达世界的大西洋两岸,转基因技术的待遇却大相径庭,这是一个耐人寻味的现象。当美国40%的农田种植转基因作物,大部分消费者泰然自若地购买转基因食品时,为什么这样的食品在欧洲会遭遇一波又一波的喊叫声?从直接的社会背景来看,目前欧洲“转基因恐惧症”的流行是可以理解的。从1986英国发现疯牛病,到今年比利时发现污染鸡致癌二恶英,法国发现可口可乐致儿童溶血,欧洲人对食品安全相当紧张,转基因食品可能危害人体健康的假设像条件反射一样令人望而生畏。
同时,在环境和生态保护问题上,欧洲一直采取比美国更敏感甚至激进的态度,这也是转基因食品在欧美处境不同的另一个原因。一方面,欧洲国家的媒体环保意识越来越强,经常对可能危及环境和生态的问题穷追不舍甚至夸大其词,这在很大程度上影响了公众对转基因等问题的态度。另一方面,作为代表的“绿党”近年来在欧洲政坛崛起,在政府和议会中的权力不断扩大,对决策过程的影响力越来越大。
然而,欧洲人对转基因技术采取如此排斥的态度,似乎有一个隐藏但重要的深层次原因。其实欧美在转基因问题上是有价值观差异的,也是经济利益之争。与一般商品不同,转基因技术具有独特的垄断性。在技术上,美国“生命科学”公司一般通过生物工程使其产品具有自我保护功能。最突出的是“终结者基因”,它能让种子自毁,不能像传统农作物种子那样重新播种。另一种技术是,种子必须经过某种只有种子公司掌握的“化学催化”,才能发育成长。法律上,转基因作物种子一般通过专门的租赁制度提供,消费者不得自行保管和补种。美国是耗资巨大的基因工程研究的最大投资者,从事转基因技术开发的美国公司熟悉利用知识产权和专利保护法寻求巨额回报。目前,美国被认为已经控制了相当大的转基因产品市场份额,进而可以操纵市场价格。所以抵制转基因技术,其实就是抵制美国在这个领域的垄断。
生物技术在许多领域发挥着越来越重要的作用:转基因产品在农业领域无处不在,转基因作物开始在美国农业中占据重要地位;生物技术在医学领域取得了显著的进步。一些基因工程药物已经取代了常规药物,医学界在几个方面受益于基因研究。克隆技术的进步为拯救濒危物种和探索许多人类疾病的治疗方法提供了前所未有的机会。目前,研究人员正准备将生物技术推向更具挑战性的领域。但最近,越来越多的人开始关注警惕遗传学家行为的声音。
今天,人们可以在所谓的DNA切片的帮助下同时研究数百种基因矩阵。基因的研究已经达到了如此高的发展水平。几年后,随着人类遗传物质分析的结束,人们开始集中一切手段系统地研究人类遗传物质其他部分的优缺点。然而,生物学的发展也有其消极的一面:它很容易为种族主义提供新的遗传基础。对新遗传学持批评态度的人总是喜欢描绘一幅可怕的画面:没完没了的试验、操纵和克隆、无情的士兵、拥有完美基因的工厂工人...遗传密码使基因研究人员能够深入人们的内心,并为他们提供操纵生活的工具。但是,他们能否让遗传学向好的方向发展,完全无法预料。
基因工程大事记
1860年至1870年,奥地利学者孟德尔根据豌豆杂交实验提出了遗传因子的概念,总结了孟德尔的遗传规律。
1909年,丹麦植物学家、遗传学家约翰逊首次提出“基因”一词,表达孟德尔的遗传因素概念。
1944年,三位美国科学家分离出细菌DNA(脱氧核糖核酸),发现DNA是一种携带生命遗传物质的分子。
1953年,美国人沃森和英国人克里克通过实验提出了DNA分子的双螺旋模型。
1969科学家成功分离出首个基因。
1990 10被称为生命科学“阿波罗登月计划”的国际人类基因组计划启动。
从65438到0998,一群科学家在美国罗克韦尔成立了赛莱拉基因公司,与国际人类基因组计划竞争。
1998 12一种小型线虫的完整基因组序列测定完成,这是科学家首次绘制出多细胞动物的基因组图谱。
1999年9月中国获准加入人类基因组计划,负责确定人类基因组总序列的1%。中国是继美、英、日、德、法之后第六个参与国际人类基因组计划的国家,也是唯一参与这一计划的发展中国家。
1999 65438+2月1日,国际人类基因组计划联合研究团队宣布,人类第22条染色体的遗传密码已被完全解码,这是人类首次成功完成人类染色体完整基因序列的测定。
2000年4月6日,Celera公司宣布破译了一名实验者的完整遗传密码,但遭到了众多科学家的质疑。
2000年4月底,我国科学家根据国际人类基因组计划的部署,完成了1%人类基因组的工作框架。
2000年5月8日,德国和日本科学家宣布,染色体21的测序已基本完成。
2000年6月26日,科学家公布了人类基因组工作草案,这标志着人类向解读自己的“生命之书”迈出了重要一步。
2000年6月5438+2月65438+4月,美国和英国的科学家宣布绘制出了拟南芥基因组的完整图谱,这是人类第一次完全破译了一种植物的基因序列。
2001 2月12中、美、日、德、法、英科学家联合发表人类基因组图谱及初步分析结果。
科学家首次公布了人类基因组的“基因信息”草案。
基因研究国家正在争夺基因时代的全球地图
让我们来看看新世纪到来之际,世界各国对基因科学的研究情况。
英国:早在80年代中期,英国就有了第一家生物技术企业,在欧洲国家中是最早的。今天,它拥有560家生物技术公司,在欧洲70家上市的生物技术公司中,英国占了一半。
德国:认识到生物技术将是保持德国未来经济竞争力的关键,德国政府于1993年通过立法,简化生物技术企业的审批手续,并拨款150万德国马克成立了三个生物技术研究中心。此外,政府还计划在未来五年内花费6543.8+0.2亿马克用于人类基因组计划的研究。1999年,德国科研人员申请的生物技术专利占欧洲的14%。
法国:在过去的10年里,法国政府用于生物技术的资金增加了10倍。最典型的项目就是1998在巴黎附近建立的所谓“基因谷”科技园,这里聚集了法国最有前途的新兴生物技术公司。另外20个法国城市也准备模仿“基因谷”建立自己的生物技术园。
西班牙:Mar制药公司是这个国家生物技术企业的代表,专门从海洋生物中寻找抗癌物质。其中ET-743是最有价值的一种,是从加勒比海和地中海的海底喷出物中提取的红色抗癌药。ET-743计划于2002年在欧洲注册生产,将用于治疗骨癌、皮肤癌、卵巢癌、乳腺癌等常见癌症。
印度:印度政府资助全国50多个研究中心收集人类基因组数据。由于独特的“种姓制度”和一些偏远部落的通婚习俗,印度人口的基因库是世界上最完整的,是科学家寻找遗传疾病病理和治疗方法的非常有价值的数据库。然而,印度的私营生物技术企业仍处于起步阶段。
日本:日本政府计划明年将生物技术研究经费增加23%。一家私人企业还建立了龙基因中心,这将是亚洲最大的基因组研究机构。
新加坡:新加坡宣布了一项6000万美元的基因技术研究项目,研究疾病如何对亚洲人和白人产生不同的影响。该计划侧重于分析基因差异以及什么样的治疗方法对亚洲人有效,从而最终获得识别和治疗疾病的新知识;并成立高科技公司来制造由这项研究衍生的药物和医疗产品。
中国:参与人类基因组计划,测定了1%的序列,为21世纪的中国生物产业带来了光明。这个“1%项目”使中国进入了生物产业的国际先进行列,也使中国自然共享了人类基因组计划的所有成果、资源和技术。