《轉(zhuǎn)基因生物反應(yīng)器》PPT課件

《《轉(zhuǎn)基因生物反應(yīng)器》PPT課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《轉(zhuǎn)基因生物反應(yīng)器》PPT課件（32頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第12章 轉(zhuǎn)基因生物反應(yīng)器,,12.1轉(zhuǎn)基因生物反應(yīng)器,一、轉(zhuǎn)基因生物反應(yīng)器（Transgenic bioreactor）：將外源基因轉(zhuǎn)入細(xì)胞或動植物，利用細(xì)胞增殖或者動植物代謝制備外源基因的表達(dá)產(chǎn)物的技術(shù)。,,轉(zhuǎn)基因微生物生物反應(yīng)器：由于微生物結(jié)構(gòu)簡單、繁殖迅速、容易培養(yǎng)而成為轉(zhuǎn)基因?qū)ο螅饕捎眠z傳背景清楚的大腸桿菌和酵母表達(dá)系統(tǒng)，通過高密度發(fā)酵培養(yǎng)、分離純化獲得所需要的目的產(chǎn)物，生產(chǎn)的藥物屬于第一代基因工程藥物。 轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞生物反應(yīng)器：將外源基因轉(zhuǎn)入植物細(xì)胞，表達(dá)制備相關(guān)產(chǎn)品。由于植物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)限制，目前利用轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞大規(guī)模生產(chǎn)基因工程產(chǎn)品有一定難度。 轉(zhuǎn)基因動物細(xì)胞生物

2、反應(yīng)器：將外源基因轉(zhuǎn)入動物細(xì)胞，表達(dá)制備相關(guān)產(chǎn)品。利用轉(zhuǎn)基因動物細(xì)胞生產(chǎn)蛋白類藥物、疫苗、細(xì)胞因子等產(chǎn)品已經(jīng)成為生物制藥的熱點。 轉(zhuǎn)基因動植物生物反應(yīng)器：將外源基因轉(zhuǎn)入動植物個體，表達(dá)制備相關(guān)產(chǎn)品。轉(zhuǎn)基因動植物技術(shù)不僅限于轉(zhuǎn)基因技術(shù)，而且還涉及植物組織培養(yǎng)、動物胚胎工程等技術(shù)，因此過程復(fù)雜。,12.2 轉(zhuǎn)基因動物細(xì)胞生物反應(yīng)器,大多數(shù)哺乳動物蛋白翻譯后的修飾，例如：糖基化、磷酸化和乙?；龋潜３稚飳W(xué)活性、穩(wěn)定性及抗原性的前提,例子：tPA,第一個哺乳動物細(xì)胞表達(dá)生產(chǎn)的醫(yī)用蛋白,是溶血栓藥物組織型纖維酶原激活劑（Tissue plasminogenactivator，tPA）。,促紅細(xì)胞生成

3、素,人體中的促紅細(xì)胞生成素是由腎臟和肝臟分泌的一種激素樣物質(zhì)，為分子量67萬的糖蛋白。 藥用價值：能夠促進(jìn)紅細(xì)胞生成。服用紅細(xì)胞生成素可以使患腎病貧血的病人增加血流比溶度（即增加血液中紅細(xì)胞百分比）。 中國倉鼠卵巢（CHO）細(xì)胞表達(dá)制備促紅細(xì)胞生成素（erythropoietin,EPO）,12.3轉(zhuǎn)基因動物 (P259),一、概念與發(fā)展歷史 轉(zhuǎn)基因動物：是指在基因組內(nèi)穩(wěn)定地整合以實驗方法導(dǎo)入的外源基因，并且可以穩(wěn)定地遺傳給后代的遺傳工程動物。,發(fā)展歷史: 1974年，Jaenish等應(yīng)用顯微注射法，在世界上首次獲得AV40DNA轉(zhuǎn)基因小鼠 1980年，Gordon等人育成帶有人胸苷激酶的轉(zhuǎn)基

4、因小鼠,,1983年，Palmiter等人將大鼠的生長激素基因?qū)胄∈笫芫阎?,獲得“碩鼠”隨后的十幾年時間里，轉(zhuǎn)基因的兔、綿羊、豬、牛、山羊、魚、雞陸續(xù)育成。,你看到過這樣漂亮的老鼠？,二、轉(zhuǎn)基因動物的制備,(一)原理方法 1、基本原理 轉(zhuǎn)基因動物培育的基本原理是借助分子生物學(xué)和胚胎工程的技術(shù)，將外源目的基因在體外擴(kuò)增和加工，再導(dǎo)入動物的早期胚胎細(xì)胞/受精卵/卵細(xì)胞中，使其整合到染色體上，當(dāng)胚胎被移植到代孕動物的輸卵管或子宮中后，發(fā)育成攜帶有外源基因的轉(zhuǎn)基因動物。,2、轉(zhuǎn)基因動物的技術(shù)（方法）,培育轉(zhuǎn)基因動物的關(guān)鍵技術(shù)包括：外源目的基因的制備，外源目的基因的有效導(dǎo)入，胚胎培養(yǎng)與移植，外源目

5、的基因表達(dá)的檢測等。 核心技術(shù)是如何成功地把目的基因轉(zhuǎn)入,,1）目的基因的制備(分為二步) 第一步：目的基因的獲得 第二步：目的基因的克隆,2）目的基因的導(dǎo)入(核心技術(shù)),,（1）原核期胚胎基因顯微注射法：通過顯微操作儀將外源基因直接注入受精卵 基本步驟 目的基因的制備與純化 卵供體動物和假孕動物的準(zhǔn)備 超排卵、受精與取卵 基因顯微注射:將純化的目的基因注射到受精卵的雄性原核內(nèi) 受精卵移植 目的基因的表達(dá)整合鑒定和檢測,,特點：用顯微注射方法制備轉(zhuǎn)基因動物，操作技術(shù)性很強，即使是受過嚴(yán)格訓(xùn)練的專業(yè)人員，發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物的受精卵也只占注射卵的5%； 導(dǎo)致基因組的重排、易位、缺失等。,,（2）胚胎

6、干細(xì)胞移植法：將正確整合的轉(zhuǎn)基因ES細(xì)胞培養(yǎng)后進(jìn)行核移植或注射到處于胚泡期的供體胚胎，將胚胎移植到代母的子宮內(nèi)。 特點：轉(zhuǎn)基因的效率高 可能得到嵌合體,,（4）精子載體導(dǎo)入法： 這一方法的獨特步驟包括： 外源目的基因?qū)刖樱嚎赏ㄟ^DNA與精子共育法、電穿孔導(dǎo)入法、脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染法等方法實現(xiàn)。 被導(dǎo)入外源目的基因的精子與卵子受精。方法有人工授精、壺腹部手術(shù)授精、體外授精等，最終獲得轉(zhuǎn)基因動物。 特點：經(jīng)濟(jì)、方便、轉(zhuǎn)染率高,,（4）反轉(zhuǎn)錄病毒感染法：將含目的基因的反轉(zhuǎn)錄病毒載體人為感染早期胚胎細(xì)胞實現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因動物。 特點：基因轉(zhuǎn)移效率、感染率、整合率明顯高于其他基因轉(zhuǎn)移方法。 但不能完全

7、杜絕反轉(zhuǎn)錄病毒在轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)的商品中的污染。,,（5）卵母細(xì)胞顯微注射法 基本方法：將帶有外源目的基因的反轉(zhuǎn)錄病毒通過顯微注射技術(shù)注入卵母細(xì)胞的卵周腔，通過體外受精，胚胎移植獲得轉(zhuǎn)基因動物。 優(yōu)點（262） 適合制備大型轉(zhuǎn)基因動物 對卵的機(jī)械損傷小 提高外源基因與核染色體接觸的機(jī)會 提高外源基因的整合率,,（6）轉(zhuǎn)基因克隆動物 方法：外源目的基因?qū)肽苓M(jìn)行體外培養(yǎng)的動物細(xì)胞，再以這些細(xì)胞作為核供體，利用克隆動物技術(shù)獲得轉(zhuǎn)基因動物。 優(yōu)點（262） 獲得轉(zhuǎn)基因動物的效率高 通過鑒別核供體核型預(yù)知轉(zhuǎn)基因動物性別 所需動物數(shù)量大為減少 實現(xiàn)大片段基因轉(zhuǎn)移,,思考題： 在上述的六種

8、轉(zhuǎn)基因方法中哪些可能得到嵌合體動物？,（二）轉(zhuǎn)基因動物鑒定技術(shù),用PCR、Southern bolt(DNA印跡)、熒光原位雜交等方法在染色體及基因水平上進(jìn)行整合鑒定 用RT-PCR、Northern blot(RNA印跡)和Western blot（蛋白質(zhì)印跡）等方法在轉(zhuǎn)錄及蛋白質(zhì)水平上進(jìn)行表達(dá)檢測。,三、轉(zhuǎn)基因動物技術(shù)的意義,1、研究基因的結(jié)構(gòu)和功能及其表達(dá)與調(diào)控 2、轉(zhuǎn)基因動物模型與基因治療 3、優(yōu)良動物的育種：通過轉(zhuǎn)基因可獲得生長快速、品質(zhì)良好、抗病力強、產(chǎn)量高的動物品種。 4、在醫(yī)藥領(lǐng)域：通過相應(yīng)轉(zhuǎn)入目的基因的動物獲得所需的藥物 5、在異種器官移植中，通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)以期獲得人類所需的

9、不被免疫排斥的器官。,轉(zhuǎn)基因動物反應(yīng)器,生物反應(yīng)器：P263265 優(yōu)點：易養(yǎng)殖、通過乳腺和血液制備活性物質(zhì)簡單易行 不足：制備轉(zhuǎn)基因動物成本高 易產(chǎn)生一些倫理問題,,,中國工程院院士、上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所所長曾溢滔院士透露，轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物具有成本低、周期短、效益好的三大優(yōu)勢，“生產(chǎn)1克藥物蛋白，用傳統(tǒng)工藝的生產(chǎn)成本大約要4萬元，而利用轉(zhuǎn)基因動物卻只需4元。”他還指出，有專家預(yù)測，10年后全球轉(zhuǎn)基因藥物的銷售額將超過2500億美元；到2020年，全世界90%以上的藥物都將通過轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)。 曾溢滔院士預(yù)測稱，目前一種新藥從它的研制開發(fā)、通過藥審、直到上市，約需1015年。如果利用轉(zhuǎn)

10、基因動物-乳腺生物反應(yīng)器，新藥生產(chǎn)的周期為5年左右。 據(jù)悉，曾溢滔院士在1998年研制出轉(zhuǎn)基因羊、1999年研制出轉(zhuǎn)基因牛，這兩項成果，震驚了世界，并連續(xù)兩年獲得兩院院士評選的十大科技進(jìn)展。,12.4 轉(zhuǎn)基因植物生物反應(yīng)器,1.轉(zhuǎn)基因植物（transgenic plant）：指將外源基因轉(zhuǎn)入到植物的細(xì)胞或組織獲得了新的遺傳性狀的植物。 2.植物生物反應(yīng)器：是指通過基因工程途徑，以常見的農(nóng)作物作為“化學(xué)工廠”，通過大規(guī)模種植生產(chǎn)具有高經(jīng)濟(jì)附加值的醫(yī)用蛋白、工農(nóng)業(yè)用酶、特殊碳水化合物、生物可降解塑料、脂類及其它一些次生代謝產(chǎn)物等生物制劑的方法。,,3.研究進(jìn)展最快的是生產(chǎn)各種疫苗用的抗原蛋白。 1

11、992年，美國人C.J.Arntzen和H.S.Mason率先提出了用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)疫苗的新思路。 此后，國內(nèi)外相繼在煙草、馬鈴薯、番茄、苜蓿和萵苣中表達(dá)了乙肝表面抗原、大腸桿菌熱敏毒素B亞基、霍亂毒素B亞基、諾瓦克病毒殼蛋白和狂犬病毒G蛋白等抗原，并利用在植物中表達(dá)的抗原進(jìn)行了動物和人體的免疫實驗，為利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)疫苗奠定了良好基礎(chǔ)。 已有幾十種藥用蛋白質(zhì)或多肽在植物中得到成功表達(dá),,4.培育方法例子：西紅柿疫苗,,優(yōu)點：,生物活性好：能進(jìn)行有效的翻譯后加工，是能夠大規(guī)模也是最經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)蛋白質(zhì)的生產(chǎn)系統(tǒng)。 構(gòu)建容易：植物細(xì)胞易再生植株，生長周期短，易于快速篩選出轉(zhuǎn)基因陽性植株。不僅比構(gòu)建動物生物反應(yīng)器節(jié)省時間，而且技術(shù)更成熟，成功率更高。 成本低：外源基因可以通過種子遺傳給下一代，擴(kuò)大種植大面積提高產(chǎn)量。 使用安全：表達(dá)系統(tǒng)中的非目的成分對動物無害，不存在其他動物病原體污染的可能，對人畜安全。,,不足：需進(jìn)行安全性評價 受季節(jié)和環(huán)境影響 需專門的分離設(shè)備與技術(shù),