基因工程在食品、医药及疫苗中的应用

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1、基因工程在食品、医药及疫苗中的应用2009级生物技术本科02班 学号:200908110224姓名:徐静摘要:综述基因工程技术在食品、医药及疫苗中的应用，同时对转基因食品及其安全性问 题进行了总结归纳，最后对基因工程技术在食品、医药及疫苗中的发展前景进行展望。关键词：基因工程转基因食品医药疫苗目前,经基因工程改造的产品已在农业、医药、环保等领域占据了重要的地位，特别是在 食品工业中越来越显示了它的优越性和发展前景。基因工程技术在食品领域中的作用目前涉 及到对食品资源的改造、对食品品质的改造、新产品的开发、食品添加剂的生产以及食 品卫生检测等方面。基因工程问世30多年来，无论是基础理论研究领域，

2、还是在生产实际应 用方面，都取得了惊人的成绩，给国民经济的发展和人类社会的进步带来了深刻而广泛的影 响，同时为食品工业开拓了广阔的发展空间。1基因工程在食品工业中的应用改善食品原料品质。基因工程应用于植物食品原料的生产上，可进行品种改良，新品种开 发与原料增产，如选育抗病植物、耐除草剂植物、抗昆虫或抗病毒植物、耐盐或耐旱植物。 除增加产量外，还应用于改良农作物品种特性方面，例如，豆类植物中蛋氨酸的含量普遍较 低,但赖氨酸的含量很高；而谷类作物中的两者含量正好相反，通过基因工程技术，可将谷 类植物基因导入豆类植物，开发蛋氨酸含量高的转基因大豆。维生素A ( VA )缺乏在发展 中国家是一种常见的

3、营养缺乏症，通过基因改造的黄金米(golden rice)，可以产生VA的 前体物质胡萝卜素，为防治VA缺乏症提供了解决办法，但其使用的有效性和安全性一直 以来未作深入研究。Stein等结合健康和营养以及社会经济政策等因素，通过对黄金米进行 的以试验为依据的研究表明黄金米有望极大地减少VA缺乏症的发生。此外，通过外源生长 激素在受体鱼中的表达，可使转基因鱼的肌肉蛋白含量和饲料转换效率明显提高，生长速度 加快。生长激素转基因猪也取得了相似的效果，且减少了脂肪，增加了瘦肉率。在不影响奶 质量的前提下，美国康乃尔大学利用基因工程技术研究了一种牛生长激素(bovine some totropin ,B

4、ST )，将它注射到乳牛体内，便可提高乳牛的产奶量。花生过敏源是一种严重的 食品过敏源,也是最常见的可能威胁到生命的致敏反应。尽管普遍的引发过敏反应的阈值范 围在1个花生仁左右，但痕量(0 1- 10 mg )也可能触发对花生的过敏反应。研究认为A ra h1、Arah 2和Ara h3是花生中3种很重要的蛋白质过敏源。Dodo等研究发现，通过RNA 干涉技术可以使花生中A ra h 2的表达受到抑制，从而生产出低致敏源的花生。2基因工程制药基因工程制药发展生物工程(bioengineering )主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程 和发酵工程等5个部分。现代生物技术的核心是基因工

5、程，人工进行基因切割、重组、转 移和表达的技术。基因工程诞生于70年代。自1978年成功地用大肠杆菌生产生长激素释 放抑制因子以来，人胰岛素、人生长激素、胸腺素、干扰素、尿激酶、乙肝病毒疫菌和肿瘤 坏死因子等数十种基因工程产品相继问世；1982年开始进入商品市场，在疾病防治中获得 广泛应用，并已取得或正在取得巨大的效果和收益。基因工程药物制药的主要方法。基因工 程技术是利用体外重组技术或PCR技术,切割、加工修饰获得目的基因，将重组对象的目的 基因插入载体,拼接后转入新的宿主细胞，构建成工程菌(或细胞)，实现遗传物质的重新 组合，并使目的基因在工程菌内进行复制和表达的技术。目的基因的获得方法。

6、主要有逆转 录法和化学合成法。逆转录法：逆转录法就是先分离纯化目的基因的mRNA，在反转录成 cDNA,然后进行cDNA的克隆表达。化学合成法：较小的蛋白质或多肽的编码基因可以用化学合成法合成。必须知道目的基因的核苷酸顺序或目的蛋白质的氨基酸顺序。用化学法合 成目的基因DNA不同部位的两条链的寡核苷酸短片段，再退火成为两端形成粘性末端的 DNA双链片段,然后将这些双链片段按正确的次序进行退火使连接成较长的DNA片段，再 用连接酶连接成完整的基因。3各种基因工程疫苗简介目前利用基因工程技术已经使用和正在研制开发的新型疫苗主要有基因工程亚单位疫苗、 基因工程活载体疫苗、核酸疫苗、合成肽疫苗、转基因

7、植物可食疫苗等，这些疫苗统称为 基因工程疫苗。3.1核酸疫苗核酸疫苗(Nucleic vaccine)又名基因疫苗(Gene vaccine)或 DNA 疫苗(DNA vaccine), 是一种或多种抗原编码基因克隆到真核表达载体上，将构建的重组质粒直接注入到体内而激 活机体免疫系统，因此也有人称之为DNA免疫。它所合成的抗原蛋白类似于亚单位疫苗，区 别只在于核酸疫苗的抗原蛋白是在免疫对象体内产生，并能引起体液和细胞免疫反应。核酸 疫苗是近几年来新兴的一种疫苗，它以其独特的优点吸引着人们：(1)抗原合成和递呈过程与 病原的自然感染相似，通过MHC I类和II类分子直接递呈免疫系统。特别是特异性

8、CD8 +淋 巴细胞(CTL)的免疫反应，这是灭活疫苗和亚单位疫苗不能比拟的；(2)免疫原的单一性，只有 编码所需抗原基因导入细胞得到表达，载体本身没有抗原性。(3)易于构建和制备，稳定性好, 成本低廉，适于规模化生产。但其潜在的危险性是:(1)被注射的、可由宿主吸收的DNA有可 能被整合到宿主的染色体中，引起插入突变。(2)外源抗原的长期表达可能导致不利的免疫 病理反应;(3)使用编码细胞因子或协同刺激分子的基因可能具有额外的危害;(4)有可能形 成针对注射DNA的抗体和出现不利的自身免疫紊乱；(5)所表达的抗原可能产生意外的生物 活性。解决这些安全问题是研究核酸疫苗的焦点。3.2合成肽疫苗

9、合成肽疫苗 (Synthetical peptide vaccine)也称表位疫苗(Epitope vaccine),是用化学合成法人工合成类似于抗原决定簇的小肽(约20-40个氨基酸)。合成肽 疫苗分子是由多个B细胞抗原表位和T细胞抗原表位共同组成的，大多需与一个载体骨架分 子相耦联。合成肽疫苗的研究最早始于口蹄疫病毒(FMDV)合成肽疫苗，主要集中在FMDV的 单独B细胞抗原表位或与T细胞抗原表位结合而制备的合成肽疫苗研究。分析合成肽疫苗免 疫效果不佳的原因主要有：(1)疫苗缺乏足够的免疫原性,很难如蛋白质抗原那样诱导集体的 多种免疫反应；(2)B细胞和T细胞抗原表位很难发挥协同作用；(3

10、)缺乏足够多的B细胞抗原 表位的刺激。针对提高合成肽疫苗的免疫原性，进行了许多研究，如独特型肽疫苗、热休克 蛋白一肽复合体疫苗等。一般来说单独的抗原决定簇的免疫原性较弱,所以通常要与载体偶 联，或以融合蛋白的形式进行免疫,还可以与细胞因子一起作用，以提高免疫原性。4展望21世纪是生物技术蓬勃发展的时代，转基因食品的兴起是生物技术革命的必然结果， 尽管目前对转基因食品的争论较多，但其好处也显而易见。随着转基因技术研究的不断深入, 生产符合人类需要的基因工程食品已经越来越明朗化和可操作化。相信随着对转基因食品的 检测技术的不断进步，安全卫生监管措施及转基因食品安全性评估体系的不断健全和完善， 将为

11、转基因食品的商业化提供更为强大的理论支持和法律保障从而生产出更丰富、更有利 健康、更富有营养的食品,并带动食品工业发生革命性的变化。理想的疫苗必须安全、有 效，同时还应具备价廉、易于推广等优点,基因工程疫苗技术是一项新兴的具有应用前景的 生物技术，具有许多传统疫苗无法比拟的优点。研制疫苗的首要原则就是要获得巨大的经济 效益和社会效益,多联或多价疫苗能降低生产成本、简化免疫程序，并且多联苗还可克服不 同病毒弱毒苗间产生的干扰现象,因此将是基因工程疫苗的主要发展方向。1 祁贤,汤奋扬,李亮等.新甲型H1N1(2009)流感病毒的早期分子特征J.微生物学 报,2010.2 陈尔曼，周道，杜淑军.口蹄疫疫苗研究进展J.畜牧兽医科技信息,2010.3 罗中捷，周卓晟，郝春慧等.环境胁迫因子对大肠杆菌的影响J.中国卫生检验杂 志，2010.4 张国强，刘志刚等，哺乳动物细胞高效表达系统研究进展生物技术通迅，2005,16( 1) :56 59.5 张小霞 外源蛋白表达系统类型的研究进展J国外医学卫生学分册，2004, 31( 4): 203 207.6 杨萍，高伟.转基因食品及其安全性.农业与技术，2005, 25( 2) : 139 141 .7 孙建全，张倩，马建军，等.基因工程技术在食品工业中的应用.山东农业科学， 2008( 2 ): 106 108 .