基因工程药物的研究进展（现状）

基因工程药物的研究现状

李晨雨

（上海交通大学安泰经济与管理学院F0812003班）

摘要：在基因工程越来越受到人们关注的今天，基因工程在药物研究方面的成就越来越大的改善着人类的生活质量。本文主要介绍了基因工程和基因工程药物的定义、种类、生产步骤以及质量控制还有基因工程药物的发展前景。 关键词：基因工程；基因工程药物；应用前景；

The Research Status of Genetic Medicine

Li Chen-yu

(Antai College of Economics and Management)

Abstract: Nowadays, human pay more and more attention to Genetic Engineering, and the achievements of Genetic Engineering in developing medicine are changing the world. The article mainly introduce the definition of Genetic Engineering and Genetic Engineering medicine, the category, production, and quality domination of Genetic Engineering medicine and its future. Keywords:Genetic Engineering; Genetic Engineering medicine; Future of Genetic Engineering medicine;

引言：

1953年Waston和Crick发现遗传物质DNA的双螺旋结构，给整个生物学乃至整个人

类社会带来了一场革命。此后，一系列有关遗传信息即基因研究的成果很快的向应用和开发拓展。1972年，美国斯坦福大学P.Berg博士研究小组使用EcorRⅠ,第一次在体外获得了包括SV40 DNA和λ噬菌体DNA的重组DNA分子。1973年，S.Cohen等将两中分别编码卡那霉素和四环素的抗性基因相连，构建出重组的DNA分子，然后转化大肠杆菌，获得了既抗卡那霉素又抗四环素的转化子菌落，这是第一次成功的基因克隆实验，标志着基因工程的诞生。1977年Boyer首次获得生长激素抑制因子的克隆，1982年第一个基因工程重组产品——人胰岛素被批准应用，进入市场。迄今为止，已有50多种基因工程药物上市，近千种处于研发状态。基因工程药物已经形成一个巨大的高新技术产业，产生了不可估量的社会效益和经济效益，由于基因药物的出现，可以大大改善人类的生命质量，对于一些重大疾病的治疗将会有新的突破。

1.基因工程

1.1基因

基因是脱氧核糖核酸（DNA）分子上的一个特定片段。不同基因的遗传信息，存在于

各自片段上的碱基排列顺序之中。基因通过转录出的信使使核糖核酸（mRNA），知道合成特定的蛋白质，使基因得以表达。

1.2基因工程

基因工程[1]是利用重组ＤＮＡ技术，在体外对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出需要的基因产物。

1.3基因工程大事年表

1860至1870年 奥地利学者孟德尔根据豌豆杂交实验提出遗传因子概念，并总结出孟德尔遗传定律。

1909年 丹麦植物学家和遗传学家约翰逊首次提出“基因”这一名词，用以表达孟德尔的遗传因子概念。

1944年 3位美国科学家分离出细菌的DNA（脱氧核糖核酸），并发现DNA是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年 科学家成功分离出第一个基因。

1980年 科学家首次培育出世界第一个转基因动物转基因小鼠。 1983年 科学家首次培育出世界第一个转基因植物转基因烟草。 1988年 K.Mullis发明了PCR技术。

1990年10月 被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的国际人类基因组计划启动。 1998年 一批科学家在美国罗克威尔组建塞莱拉遗传公司，与国际人类基因组计划展开竞争。

1998年12月 一种小线虫完整基因组序列的测定工作宣告完成，这是科学家第一次绘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，负责测定人类基因组全部序列的1%。中国是继美、英、日、德、法之后第6个国际人类基因组计划参与国，也是参与这一计划的惟一发展中国家。

1999年12月1日 国际人类基因组计划联合研究小组宣布，完整破译出人体第22对染色体的遗传密码，这是人类首次成功地完成人体染色体完整基因序列的测定。 2000年4月6日 美国塞莱拉公司宣布破译出一名实验者的完整遗传密码，但遭到不少科学家的质疑。

2000年4月底 中国科学家按照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图。

2000年5月8日 德、日等国科学家宣布，已基本完成了人体第21对染色体的测序工作。 2000年6月26日 科学家公布人类基因组工作草图，标志着人类在解读自身“生命之书”的路上迈出了重要一步。

2000年12月14日 美英等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图谱，这是人类首次全部破译出一种植物的基因序列。

2001年2月12日 中、美、日、德、法、英6国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果

2.基因工程药物

近十几年来，在利用生物技术制取新药方面取得了惊人的成就，已有不少药物应用于

临床。例如人胰岛素、人生长激素、干扰素、乙肝疫苗、人促红细胞生成素（Epo）、GM－集落刺激因子（GM－CSF）、组织溶纤酶原激活素、白细胞介素－2及白介素－11等。正在研究的有降钙素基因相关因子、肿瘤坏死因子、表皮生长因子等140多种。 2.1基因工程药物

基因工程药物又称生物技术药物,是根据人们的愿望设计的基因,在体外剪切组合,并和载体DNA 连接,然后将载体导入靶细胞(微生物、哺乳动物细胞或人体组织靶细胞) ,使目的基因在靶细胞中得到表达,最后将表达的目的蛋白质纯化及做成制剂,从而成为蛋白类药或疫苗[2]。

基因工程药物的本质是蛋白质，生产基因工程药物的方法[3]是：将目的基因连接在载体上，然后将导入靶细胞（微生物、哺乳动物细胞或人体组织靶细胞），使目的基因在靶细胞中的到表达，最后将表达的目的蛋白质提纯做成制剂，从而成为蛋白类药或疫苗。若目的基因直接在人体组织靶细胞表达，就称为基因治疗。

利用基因工程技术生产药品的优点在于：大量生产过去难以获得的生理活性物质和多肽；挖掘更多的生理活性物质和多肽；改造内源生理活性物质；可获得新型化合物，扩大药物筛选来源。

2.2基因工程药物种类 1、干扰素系列(IFN)

IFN是一类具有广谱抗病毒活性的蛋白质，仅在同种细胞上可发挥作用。根据其来源、理化及生物学性质的不同，可分为IFN-α、IFN-β、IFN-γ 3种干扰素。干扰素具有很强

的生物活性，主要表现在，（一）抗病毒作用 目前慢性丙型肝炎的治疗以IFN-α为首选 。（二）抗肿瘤作用（三）免疫调节作用。 2、白介素系列

白细胞介素是非常重要的细胞因子家族，现在得到承认的成员已达15个；它们在免

疫细胞的成熟、活化、增殖和免疫调节等一系列过程中均发挥重要作用，此外它们还参与机体的多种生理及病理反应。

3、集落刺激因子类药物（CSF）

一些细胞因子可刺激不同的造血干细胞在半固培养基中形成细胞集落，这些银子被命

名为集落刺激因子，根据其作用对象，进一步命名分为粒细胞-CSF，巨噬细胞-CSF，粒细胞和巨噬细胞-CSF及多集落刺激因子。

4、其他基因工程药物

组红细胞生长素（Epo）、人生长激素（GH）、人表皮生长因子、重组链激酶、肿瘤坏死因子。

2.3基因工程药物的生产步骤

1、提取目的基因，有两条途径：一是从供体细胞的DNA中直接分离；二是人工合成。 2、目的基因与运载体结合。质粒是最常用的运载体，所以这一步也叫重组质粒。 3、将目的基因导入受体细胞。目的基因到入受体细胞后就可以随着受体细胞的繁殖而复制，由于细菌的繁殖速度非常快，在很短的时间内就能获得大量的目的基因。 4目的基因的检测和表达。在完成上述步骤后在全部受体细胞中真正能够摄入重组DNA分子的受体细胞是很少的。因此，必须对受体细胞进行检测。重组的DNA分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出特定的性状才能说明目的基因完成了表达过程。

2.4基因工程药物的质量控制

1 原材料

主要是对目的基因、表达载体及宿主细胞（如细菌、酵母、哺乳细胞和昆虫细胞）的

检查，以及使用它们时制订严格要求，否则就无从保证产品质量的安全性和一致性，并可能产生不希望产生的遗传诱导的变化。

2 培养过程

无论是发酵还是细胞生产，关键是保证基因的稳定性、一致性和不被污染。主要控制的有生产用细胞库、有限代次的生产、连续培养过程。 3 纯化工艺过程

要求能保证去除微量DNA、糖类、残余宿主蛋白质、纯化过程带入的有害化学物质、

致热原，或者将这类杂质减少至允许量。 4 最终产品

主要表现在生物学效价测定、蛋白质纯度检查、蛋白质的比活性、蛋白质的性质鉴定

几个方面。

5 杂质检测

蛋白类，由于降解、聚合或者错误折叠而造成的目的蛋白变构体在体内往往会导致抗体的产生；非蛋白类，主要有细菌、病毒、热原质和DNA几种类型，往往在极低的水平就可

以产生严重的危害作用。 6 安全性试验

其中的无菌试验、热原试验、安全性和毒性试验按我国新颁布的《中国生物制品规程》

进行。

3.基因工程药物的发展前景

与传统制药相比，生物制药有便于大规模生产、利润高、生产工艺简单、人力投入少、

无污染、生产周期短等优点，因此，随着人类基因组计划的实施和科技水平的进一步发展，基因药物在医药市场的比例也将会日益提升，也将越来越影响人类的生活。

基因药物同时具有高投入、高收益、高风险、长周期的特征。 Frost&Sullivan公司的一份最新报告指出，2004年，全球生物制药市场的收入为450亿美元。到2011年，其有望达到982亿美元。据预测，全球第一个用转基因植物生产的生

物药物可望于2005～2006年上市。随着公众认知度的提高和相关法规的逐步完善，用转基因植物生产生物药物的市场将飞速增长，到2011年，单美国市场就将达到22亿美元。

2002年底到2003年5月间一场突如其来的SARS疫情，再加上2005年度禽流感病毒传播，以及2008年末开始的猪流感，席卷了几乎整个世界。在紧张而又严肃的应对这场疫

情的过程中，生物制药又成为医药行业人士关注的焦点。

我国生物制品需求巨大，过去的几年我国企业一直能保持年均15％以上增幅，并且

近年来销售的增长速度有加快的趋势。据统计，2005年国内生物制品销售收入总额为157．4亿元人民币，销售利润总额为38.7亿元人民币。预计到2006年生物技术工业总产值将达400亿到500亿元，到2015年总产值可达1100亿到1300亿元。 我国的生物制药业将进入一个快速发展的阶段,生物医药工业将成为医药产业增长最快的部分。目前,我国许多省市已将生物制药作为本地的支柱产业重点扶持。一大批生物医药科技园相继在各地高新技术开发区建成。面对入世带给我国生物制药业的挑战和机遇,专家们预测,在未来若干年,我国的生物制药业将以超过全球平均增长速度步入高速发展轨道,前景十分广阔。

[1] 张天民,基因工程药物浅释[J].山东肉类科技,1997,1．

[2] 李拥军,基因工程药物及其产业化发展[J].生产力研究,2003,3：185.

[3] 阚劲松,吴克,基因工程制药研究进展[J].合肥联合大学学报，2000,10(4):108.