1、基因工程华中师范大学陈明清参考书：基因工程原理，吴乃虎编著，科学出版社 基因工程，彭银祥，李勃，陈红星，华中科技大学出版社。基因工程概论，张惠展编著，华东理工大学出版社。基因工程原理，徐晋麟，陈淳，徐沁主编，科学出版社。分子克隆实验指南，J.Sambtook,EF Frish,T Maniatis,金冬雁，黎孟枫等译，科学出版社。基因工程，楼士林等编著，科学出版社第一章第一章 导导 论论第二章第二章 基因操作的工具酶基因操作的工具酶第三章第三章 基因克隆的载体基因克隆的载体第四章第四章 基因克隆的策略基因克隆的策略第五章第五章 克隆基因的表达克隆基因的表达第六章第六章 基因工程的基本技术基因工
2、程的基本技术第一章第一章 导导 论论第一节第一节 基因工程的诞生基因工程的诞生第二节第二节 基因工程的研究内容基因工程的研究内容第三节第三节 基因工程的成就和前景展望基因工程的成就和前景展望细胞的发现细胞的发现1859年物种起源年物种起源进化论的提出进化论的提出Mendel G.J.(1822-1884).1856-1864豌豆杂交实验。豌豆杂交实验。Mendel Mendel 和遗传规律的研究和遗传规律的研究1900年年Mendel遗传规律被遗传规律被重新发现重新发现遗传学的元年遗传学的元年1866年发表论文，提出分离年发表论文，提出分离规律和独立分配规律规律和独立分配规律1909年年Yoh
3、annsen W.L.(1859-1927)发表了发表了“纯系学纯系学说说”首先提出了首先提出了“基因基因”的概念，的概念，代替了代替了Mendel“遗传因子遗传因子”的的 概念。概念。基因概念的提出基因概念的提出1910年以后，年以后，Morgan T.H.等提出了基因的连锁遗等提出了基因的连锁遗传规律，染色体遗传理论发展为传规律，染色体遗传理论发展为细胞遗传学细胞遗传学连锁遗传规律的提出连锁遗传规律的提出1941年，年，Beadle G.W.等证明了基因通过酶起作用，等证明了基因通过酶起作用，提出了提出了“一个基因一个酶一个基因一个酶”的假说的假说一个基因一个酶一个基因一个酶一般认为一般认
4、为1973年是基因工程诞生的元年年是基因工程诞生的元年上世纪上世纪40年代年代70年代初年代初分子生物学领域分子生物学领域理论上的三大发现理论上的三大发现和技术上的三大发明和技术上的三大发明 对于基因工程的诞生起到了决定性的作用对于基因工程的诞生起到了决定性的作用。第一节第一节 基因工程的诞生基因工程的诞生1944年，年，Avery O.T.利用肺炎双球菌转化实验利用肺炎双球菌转化实验1、DNA是遗传物质被证实是遗传物质被证实40年代，证实年代，证实DNA是遗传物质是遗传物质 早在上世纪早在上世纪20年代，已经知道染色年代，已经知道染色体由体由DNA和组蛋白构成，但组成蛋白和组蛋白构成，但组成
5、蛋白的的氨基酸有氨基酸有20种种，而组成，而组成DNA的的核苷核苷酸只有酸只有4种种，什么是遗传物质？，什么是遗传物质？1928年，英国微生物学家年，英国微生物学家F.Griffith著名的肺炎双球菌感染小白鼠著名的肺炎双球菌感染小白鼠实验。实验。（1）S型：注射小白鼠，死亡。型：注射小白鼠，死亡。（2）S型，型，65 加热：注射小白加热：注射小白鼠，活。鼠，活。（3）R型：注射小白鼠，活。型：注射小白鼠，活。（4）65 加热加热S型型+R型：注射小型：注射小白鼠，死亡。死鼠体内得到了白鼠，死亡。死鼠体内得到了S型菌。型菌。40年代，年代，DNA是遗传物质被证实是遗传物质被证实1944年，美国
6、洛克菲勒研究所的年，美国洛克菲勒研究所的Oswald Avery等公等公开发表了改进的肺炎双球菌实验结果。开发表了改进的肺炎双球菌实验结果。（1）S型菌无细胞提取物及其型菌无细胞提取物及其纯化的纯化的DNA都可都可使使R型菌转变成型菌转变成S型菌；型菌；（2）经）经DNase 处理的处理的S型菌无细胞提取物失去型菌无细胞提取物失去了转化作用。了转化作用。（3）经）经胰蛋白酶胰蛋白酶处理的处理的S型菌无细胞提取物仍型菌无细胞提取物仍有转化作用。有转化作用。不仅证实了不仅证实了DNA是遗传物质，而且证明了是遗传物质，而且证明了DNA可以将一个细菌的性状转给另一个细菌，他的工作可以将一个细菌的性状转
7、给另一个细菌，他的工作被称为是被称为是现代生物科学的革命性开端现代生物科学的革命性开端。Watson 和和Crick2、DNA双螺旋模型的提出双螺旋模型的提出50年代，年代，DNA的双螺旋模型的提出的双螺旋模型的提出和和DNA复制机理的阐明复制机理的阐明 DNA是遗传物质已被证实，但是是遗传物质已被证实，但是DNA是怎样携带并传递是怎样携带并传递遗传信息的？在细胞增殖过程中，遗传信息的？在细胞增殖过程中，DNA是怎样复制的？因此，是怎样复制的？因此，对于对于DNA结构的研究成为了当时生物学家研究的热点。结构的研究成为了当时生物学家研究的热点。1953年，年，Francis Crick和和Jam
8、es Watson搜集了力所能及搜集了力所能及的资料，提出了的资料，提出了DNA的双螺旋模型。的双螺旋模型。随后，随后，DNA的的半保留复半保留复制制和和半不连续半不连续复制机理也被阐明，为基因工程的诞生奠定了复制机理也被阐明，为基因工程的诞生奠定了坚实的理论基础。坚实的理论基础。分子遗传学的诞生分子遗传学的诞生Nireberg等为代表的等为代表的一批科学家一批科学家3、“中心法则中心法则”的提出的提出60年代，确定了遗传信息的传递方式年代，确定了遗传信息的传递方式（中心法则）（中心法则）既然，既然，DNA是遗传信息的载体，那么它是如何传递遗传信息的呢？是遗传信息的载体，那么它是如何传递遗传信
9、息的呢？遗传信息又是如何控制生物的表型性状的呢？遗传信息又是如何控制生物的表型性状的呢？以以Nireberg等为代表的一批科学家等为代表的一批科学家经过艰苦的努力，确定了遗传信息以密经过艰苦的努力，确定了遗传信息以密码方式传递，每三个核苷酸组成一个密码子，代表一个氨基酸，到码方式传递，每三个核苷酸组成一个密码子，代表一个氨基酸，到1966年，年，全部破译了全部破译了64个密码子，个密码子，并提出了遗传信息传递的并提出了遗传信息传递的“中心法则中心法则”。原核生物的基因调控操纵子模型原核生物的基因调控操纵子模型1961年，年，Jacques Monod和和 Fancois Jacob提出了原核基
10、因调控的提出了原核基因调控的操纵子模型操纵子模型（operon model）。）。一般认为一般认为1973年是基因工程诞生的元年年是基因工程诞生的元年上世纪上世纪40年代年代70年代初年代初分子生物学领域分子生物学领域理论上的三大发现和理论上的三大发现和技术上的三大发明技术上的三大发明 对于基因工程的诞生起到了决定性的作用对于基因工程的诞生起到了决定性的作用。第一节第一节 基因工程的诞生基因工程的诞生Smith等分离并纯化了限制性核酸内切酶等分离并纯化了限制性核酸内切酶Hind II，1972年，年，Boyer等相继发现了等相继发现了coR I 一类重要的限制性内切酶。一类重要的限制性内切酶。
11、1、工具酶的发现和应用、工具酶的发现和应用1967年，世界上又五个实验室几乎同时发现年，世界上又五个实验室几乎同时发现DNA连接酶，特别是连接酶，特别是1970年年Khorana等发现的等发现的T4 DNA连接酶具有更高的连接活性。连接酶具有更高的连接活性。1、工具酶的发现和应用、工具酶的发现和应用1970年，年，Baltimore等和等和Temin等各自发现了反转录酶，完等各自发现了反转录酶，完善了中心法则，使真核基因的制备成为了可能。善了中心法则，使真核基因的制备成为了可能。2、反转录酶的发现和应用、反转录酶的发现和应用1972年，美国年，美国Stanford大学的大学的P.Berg 等首
12、次成功地实现了等首次成功地实现了DNA的体外重组；的体外重组；3、载体的发现及其应用、载体的发现及其应用1973年，年，Stanford大学的大学的Cohen等成功地利用体外重组实等成功地利用体外重组实现了细菌间性状的转移。现了细菌间性状的转移。这一年被定为基因工程诞生的元年。这一年被定为基因工程诞生的元年。3、载体的发现及其应用、载体的发现及其应用CohenCohen等的重组实验示意图等的重组实验示意图TcrNerEco RIEco RI连接酶连接酶TcrNer双抗重组菌落双抗重组菌落基因工程发展史上首次实现了重组基因工程发展史上首次实现了重组DNA的细菌转化的细菌转化第一节第一节 基因工程
13、的诞生基因工程的诞生一般认为，一般认为，1973年是基因工程诞生的元年。年是基因工程诞生的元年。上世纪上世纪40年代年代70年代初年代初分子生物学领域分子生物学领域理论上的三大发现理论上的三大发现和和技术上的三大发明技术上的三大发明 对于基因工程的诞生起到了决定性的作用对于基因工程的诞生起到了决定性的作用。第一章第一章 导导 论论第一节第一节 基因工程的诞生基因工程的诞生第二节第二节 基因工程的研究内容基因工程的研究内容第三节第三节 基因工程的成就和前景展望基因工程的成就和前景展望生物工程生物工程 biological engineering遗传工程遗传工程 genetic engineeri
14、ng基因工程基因工程 gene engineering分子克隆分子克隆 molecular cloning基因克隆基因克隆 gene cloning基因操作基因操作 gene manipulation重组重组DNA技术技术recombinant DNA technique 克隆（克隆（cloneclone）有性杂交有性杂交诱变育种诱变育种体细胞融合体细胞融合酶工程酶工程农业工程农业工程发酵工程发酵工程细胞工程细胞工程与基因工程相关的几个概念与基因工程相关的几个概念什么是克隆（什么是克隆（Clone）作为名词使用时，是指某一个体（或细胞、分子等）通过无性繁殖作为名词使用时，是指某一个体（或细胞、
15、分子等）通过无性繁殖的方式产生的具有相同遗传背景的后代（或子细胞、分子等）组成的集的方式产生的具有相同遗传背景的后代（或子细胞、分子等）组成的集体（或群体）；作为动词使用时，指产生上述集体或群体的工程。体（或群体）；作为动词使用时，指产生上述集体或群体的工程。所以，植物的无性繁殖（如马铃薯的生产）、细菌的无性繁殖以及所以，植物的无性繁殖（如马铃薯的生产）、细菌的无性繁殖以及重组重组DNA分子通过工程菌的繁殖等过程都是一个克隆的过程。分子通过工程菌的繁殖等过程都是一个克隆的过程。那么，克隆动物是怎么回事呢？那么，克隆动物是怎么回事呢？基因工程的概念基因工程的概念 一般来说，基因工程是在体外将目的
16、一般来说，基因工程是在体外将目的DNA（来源可以是动植物和微（来源可以是动植物和微生物）和某一载体（生物）和某一载体（DNA）系统进行重组，再将重组的）系统进行重组，再将重组的DNA导入宿主细导入宿主细胞内，最后实现目的基因稳定复制和表达的过程。胞内，最后实现目的基因稳定复制和表达的过程。基因工程研究的基本步骤基因工程研究的基本步骤1 1、从生物体中分离得到目的基因（或、从生物体中分离得到目的基因（或DNADNA片段）片段）2 2、在体外，将目的基因插入能自我复制的载体中得到、在体外，将目的基因插入能自我复制的载体中得到 重组重组DNADNA分子。分子。3 3、将重组、将重组DNADNA分子导
17、入受体细胞中，并进行繁殖。分子导入受体细胞中，并进行繁殖。4 4、选择得到含有重组、选择得到含有重组DNADNA分子的细胞克隆，并进行大量分子的细胞克隆，并进行大量 繁殖，从而使得目的基因得到扩增。繁殖，从而使得目的基因得到扩增。5 5、进一步对获得的目的基因进行研究和利用。比如，、进一步对获得的目的基因进行研究和利用。比如，序列分析、表达载体构建、原核表达以及转基因研究序列分析、表达载体构建、原核表达以及转基因研究 和利用等。和利用等。基因工程的基本流程基因工程的基本流程基因分基因分离酶切离酶切载体酶切载体酶切基因和载基因和载体连接体连接导入细菌导入细菌重组质粒繁殖重组质粒繁殖重组克隆的选择
18、重组克隆的选择序列分析和基序列分析和基因表达等研究因表达等研究导入导入植物植物细胞细胞 基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容基础研究:basic research 克隆载体研究:cloning vector受体系统的研究:host cell system 目的基因的研究:target gene 生物基因组学的研究:genomic research 应用研究:application第一章第一章 导导 论论第一节第一节 基因工程的诞生基因工程的诞生第二节第二节 基因工程的研究内容基因工程的研究内容第三节第三节 基因工程的成就和前景展望基因工程的成就和前景展望基因工程的兴起基因工程的兴起19
19、77年，激素抑制素的发酵生产成功年，激素抑制素的发酵生产成功。Itakara等，化学合成的激素抑制素等，化学合成的激素抑制素基因和大肠杆菌基因和大肠杆菌-半乳糖（苷）激酶基因插入到半乳糖（苷）激酶基因插入到PBR322中得到重组质粒，并通中得到重组质粒，并通过大肠杆菌生产出含有激素抑制素的嵌合型蛋白，经溴化氰处理后释放出了有过大肠杆菌生产出含有激素抑制素的嵌合型蛋白，经溴化氰处理后释放出了有生物活性的激素抑制素。生物活性的激素抑制素。首次实现了真核基因的原核表达。用价值几美元的首次实现了真核基因的原核表达。用价值几美元的9升升培养液生产出培养液生产出50毫克的生物活性物质，这相当于毫克的生物活
20、性物质，这相当于50万头羊脑的提取量。万头羊脑的提取量。1978年，年，Goeddel等，等，人胰岛素人胰岛素的发酵生产成功。的发酵生产成功。1979年，年，Goeddel等，又在大肠杆菌中成功表达了等，又在大肠杆菌中成功表达了人生长激素人生长激素基因。基因。1980年，年，Nagata等，等，遗传工程菌生产遗传工程菌生产干扰素干扰素获得成功。获得成功。1981年，年，用遗传工程菌生产的生物制剂包括动物用遗传工程菌生产的生物制剂包括动物口蹄疫口蹄疫疫苗、疫苗、乙型肝乙型肝炎炎 病毒表面抗原及核心抗原、病毒表面抗原及核心抗原、牛生长激素牛生长激素等。等。1982年，年，重组重组DNA技术生产的药
21、物技术生产的药物-人胰岛素进入商品化生产人胰岛素进入商品化生产。1983年，年，基因工程生产基因工程生产狂犬病疫苗狂犬病疫苗取得突破型进展。取得突破型进展。利用转基因猪器官进行猪利用转基因猪器官进行猪灵长类异种移植灵长类异种移植1997年，动物基因工程产品销售额约年，动物基因工程产品销售额约1.8亿亿$转基因小鼠转基因小鼠人类秃顶人类秃顶Nature Biotechnology,1999,17(1):9转基因家蚕转基因家蚕防弹衣防弹衣Nature Biotechnology,1999,17（5）：）：41283 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97
22、 98 99 00 01 02FirsttransgenicplantDelay-ripening tomatoCommercialized in the USFirst field testsHerbicide resistant,insect resistant plants commercializedGM maize approved by EU First Bt corn plants Rotting resistant tomato approved by FDA植物基因工程的发展迅速植物基因工程的发展迅速制造带有抗生素抗性基因或有产生病毒能力制造带有抗生素抗性基因或有产生病毒能力
23、的基因的新型微生物有可能在人类或其它生的基因的新型微生物有可能在人类或其它生物体内传播。物体内传播。1.对环境的影响对环境的影响2.新型病毒的出现新型病毒的出现重新组合一种在自然见尚未发现的的生物性重新组合一种在自然见尚未发现的的生物性状有可能给现有的生态环境带来不良影响。状有可能给现有的生态环境带来不良影响。将肿瘤病毒或其它动物病毒的将肿瘤病毒或其它动物病毒的DNA引入引入细菌有可能扩大癌症的发生范围。细菌有可能扩大癌症的发生范围。4.人造生物扩散人造生物扩散新组成的重组新组成的重组DNA生物体的意外扩散可能生物体的意外扩散可能会出现不同程度的潜在危险。会出现不同程度的潜在危险。1.公众的担
24、忧公众的担忧1973年美国的公众第一次公开表示担年美国的公众第一次公开表示担心应用重组心应用重组DNA技术可能会培养出具技术可能会培养出具有潜在危险性的新型微生物，从而给有潜在危险性的新型微生物，从而给人类带来难以预料的后果。人类带来难以预料的后果。1974年美国国立卫生研究院（年美国国立卫生研究院（NIH）考虑）考虑到重组到重组DNA的潜在危险，提请的潜在危险，提请Paul Berg博博士组成一个重组士组成一个重组DNA咨询委员会。咨询委员会。这个由这个由1111名分子生物学和重组名分子生物学和重组DNADNA权威学者组成的委权威学者组成的委员会在同年员会在同年7 7月发表公开信（月发表公开
25、信（science,158,303)science,158,303)，要，要求在没有弄清楚重组求在没有弄清楚重组DNADNA所涉及的危险性范围和程度，所涉及的危险性范围和程度，以及在采取必要的防护措施之前，暂停两类试验（以及在采取必要的防护措施之前，暂停两类试验（带带抗生素抗性和肿瘤病毒及动物病毒抗生素抗性和肿瘤病毒及动物病毒）。）。1976年年6月月23日，日，NIH正式公布了正式公布了“重组重组DNA研究的安全准则研究的安全准则”。规定了规定了安全防护（物理防护和生物防护）安全防护（物理防护和生物防护）标准标准以及以及禁止禁止若干类型的实验。若干类型的实验。1979年、年、1981年、年、
26、1989年年NIH又做了多又做了多次修改，放宽了许多限制。次修改，放宽了许多限制。分分4级：级：P1P4级。级。（1）实验室的物理安全）实验室的物理安全一般装备良好的普通微生物实验室。一般装备良好的普通微生物实验室。P1级实验室级实验室 P2 级实验室级实验室在在P1级实验室的基础上还装备有级实验室的基础上还装备有负负压压的安全操作柜。的安全操作柜。全负压全负压的实验室，同时装备安全操作柜。的实验室，同时装备安全操作柜。P4级实验室级实验室专用的实验大楼专用的实验大楼，周围与其它建筑物应，周围与其它建筑物应有隔离带。有隔离带。具有最高安全防护措施。具有最高安全防护措施。在自然环境中在自然环境中
27、无法无法存活。存活。分分3 级（大肠杆菌）：级（大肠杆菌）：EK1EK3级。级。EK1级的大肠杆菌级的大肠杆菌在自然环境中在自然环境中一般一般都要死亡。都要死亡。EK2-EK3级大肠杆菌级大肠杆菌第一个第一个“安全安全”菌株是菌株是K12（1976年），很不实用，已淘汰。年），很不实用，已淘汰。应该是失去了应该是失去了自我迁移自我迁移的能力。的能力。不会自动从不会自动从“安全安全”的菌株转移到的菌株转移到“不安全不安全”的菌株中。的菌株中。（容易构建）。如（容易构建）。如pMB9，pBR322等。等。一、基因工程在农业生产中的应用一、基因工程在农业生产中的应用1.提高植物的光合作用效率提高植物
28、的光合作用效率改变与光合作用有关的酶的结构和组改变与光合作用有关的酶的结构和组成（如二磷酸核酮糖羧化酶）。成（如二磷酸核酮糖羧化酶）。（1）提高）提高CO2的固定率的固定率改变光能交换系统的分子的基因结构。改变光能交换系统的分子的基因结构。使非固氮植物转变为固氮植物或能与根使非固氮植物转变为固氮植物或能与根瘤菌共生固氮。瘤菌共生固氮。是农业生物技术的主要内容。是农业生物技术的主要内容。是将克隆到的特殊基因导入受体植物，是将克隆到的特殊基因导入受体植物，使之增加一些使之增加一些优质性状优质性状（高产、稳定、（高产、稳定、优质、抗虫、抗病等）。优质、抗虫、抗病等）。转基因作物特性转基因作物特性批准
29、项数批准项数所占比例所占比例抗除草剂抗除草剂129729.6%抗虫抗虫104623.8%产品质量高产品质量高88620.2%抗病毒抗病毒4369.9%农学性状好农学性状好2114.8%抗真菌抗真菌2084.7%其它其它3036.9%转基因植物转基因植物特性特性申请单位申请单位获批准数获批准数马铃薯马铃薯抗病毒抗病毒中科院中科院4抗病抗病中国农科院中国农科院1抗逆抗逆北京大学北京大学1高营养品质高营养品质北京大学北京大学1水稻水稻抗虫抗虫中科院中科院1抗病毒抗病毒北京大学北京大学2抗病抗病农科院农科院2抗除草剂抗除草剂水稻所水稻所1棉花棉花抗虫抗虫中科院中科院 农科院农科院 美国孟山都公司美国孟
30、山都公司9玉米玉米抗虫抗虫美国孟山都公司等美国孟山都公司等3大豆大豆抗除草剂抗除草剂农科院农科院1小麦小麦抗除草剂抗除草剂北京农林科学院北京农林科学院1高营养品质高营养品质北京农林科学院北京农林科学院1番茄番茄抗病抗病北京大学北京大学1耐储存耐储存中科院中科院 华中农大华中农大3 甜椒甜椒抗病抗病北京大学北京大学1辣椒辣椒抗病毒抗病毒中科院中科院1烟草烟草抗病毒抗病毒北京大学北京大学2抗虫抗虫中科院中科院 北京大学北京大学2番木瓜番木瓜抗病毒抗病毒中国热带作物中国热带作物1广藿香广藿香抗病抗病农业科学学院农业科学学院1矮牵牛矮牵牛改变花色改变花色北京大学北京大学1杨树杨树抗虫抗虫中科院中科院1
31、微生物微生物提高固氮效率提高固氮效率中科院中科院 农科院农科院 华中农大华中农大 广东微生物所广东微生物所6将外源基因导入动物细胞，并在基因组内将外源基因导入动物细胞，并在基因组内稳定整合，遗传给后代。稳定整合，遗传给后代。使动物成为使动物成为生物反应器生物反应器生产有用的活性蛋生产有用的活性蛋白等。白等。在乳汁中分泌人组织纤溶酶源激活物在乳汁中分泌人组织纤溶酶源激活物（TPA）和尿激酶的转基因小鼠；）和尿激酶的转基因小鼠；分泌分泌a1抗胰蛋白酶的转基因山羊等。抗胰蛋白酶的转基因山羊等。克隆各种参与纤维素降解的酶的基因，导入克隆各种参与纤维素降解的酶的基因，导入酿酒酵母，就可能利用廉价的纤维素
32、来生产酿酒酵母，就可能利用廉价的纤维素来生产葡萄糖，发酵成酒。葡萄糖，发酵成酒。用外源基因改造酿酒酵母，产生优质的啤用外源基因改造酿酒酵母，产生优质的啤酒。或用酿酒酵母生产蛋白质等。酒。或用酿酒酵母生产蛋白质等。1.纤维素的开发利用纤维素的开发利用2.酿酒工业酿酒工业1976年，年，27岁的风险投资人岁的风险投资人Robert Swanson与与University of California的教授的教授Herb Boyer共饮了几杯啤酒，讨论了基因共饮了几杯啤酒，讨论了基因工程技术的商业前景。讨论结束时，他们工程技术的商业前景。讨论结束时，他们决定建立一个公司，并取名为决定建立一个公司，并取
33、名为Genentech（Genetic Engineering Technology）。）。第一个基因工程公司在学术界和商业界第一个基因工程公司在学术界和商业界的满腹怀疑中诞生了！的满腹怀疑中诞生了！1976Genentech创立创立1977首次在微生物里生产了人蛋白生长激素抑制素首次在微生物里生产了人蛋白生长激素抑制素1978克隆了人胰岛素基因克隆了人胰岛素基因1979克隆了人生长激素素基因克隆了人生长激素素基因1980公司上市，募集公司上市，募集$35million1982第一个基因重组药（人胰岛素）上市（转让给第一个基因重组药（人胰岛素）上市（转让给Lilly公司）公司）1984第一个第
34、一个VIII因子，转让给因子，转让给Cutter Biological1985第一个自己生产的产品（人生长激素）第一个自己生产的产品（人生长激素）1987生产组织纤溶酶原激活剂（生产组织纤溶酶原激活剂（TPA）1990生产生产interferon 1 1990与瑞士与瑞士Roche医药公司合并（医药公司合并（$2.1billion）制造新型疫苗（如制造新型疫苗（如HIV、乙肝、丙肝、霍、乙肝、丙肝、霍乱、痢疾、乱、痢疾、SARS）2.用微生物生产药物用微生物生产药物3.技术设计高效高特异性的生物制剂技术设计高效高特异性的生物制剂4.研制疫苗研制疫苗1.用转基因植物或动物生产药物用转基因植物或动
35、物生产药物大肠杆菌或酵母菌生产激素（如胰岛素）、大肠杆菌或酵母菌生产激素（如胰岛素）、干扰素等干扰素等应用定点突变技术设计蛋白质或酶的结构，应用定点突变技术设计蛋白质或酶的结构，制造出高效高特异性的生物制剂制造出高效高特异性的生物制剂中文名称中文名称商品名称商品名称英文名缩写英文名缩写开发公司开发公司胰岛素胰岛素Humulin Novolin HumalogInsulin lispoinsulinLilly Novo Nordisk Lilly人生长激素人生长激素Protropin Humatrope NutropinAQrhuGHGenentech Lilly Genentech干扰素干扰素
36、IntronA ReferonA Avonix Betaseron Actimmune Alferon-NrhuIFNa2b rhuIFNa2a rhuIFN rhuIFN 1b rhuIFN 1b rhuIFNa3Schering Roche Biogen Chiron Genentech Interferon Science白细胞介素白细胞介素2ProleukinrhuIL2Chiron粒细胞集落刺粒细胞集落刺激因子激因子NeupogenrhuG-CSFAmgen粒细胞巨噬细胞粒细胞巨噬细胞集落刺激因子集落刺激因子LeukinerhuGM-GSFImmunex红细胞生成素红细胞生成素Epo
37、gen ProcritrhuEPO Amgen Ortho组织溶纤原激组织溶纤原激活剂活剂ActivaserhuTPAGenentech生长激素生长激素SerostinsomatotropinSerono促生长素促生长素Nutropin Saizen Genotropin Norditropin Bio-TropinsomatopinGenentech Serono Pharma/Upjohn Novo Nordisk Biotech General抗血友病因子抗血友病因子VIIIKogenate RecombinateFactor VIIIBayer Baxter葡萄脑苷脂酶葡萄脑苷脂酶Ce
38、rezymeglucocerebrosidaseGenzyml脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸酶酶PulmozymedomaseGenentech乙型肝炎疫苗乙型肝炎疫苗RecombivaxHB Engerix B ComraxHepatitis B vaccineMerck Smith Kline Merck甲型肝炎疫苗甲型肝炎疫苗HavrixHepatitis B vaccineSmith Kline体内用体内用单克隆单克隆抗体抗体Reopro Ortho OKT-3 Onco Scint CR/OV Onco Scint OC103 Onco Scint CR103 ProstascintMAB
39、,blood clots MAB,Kidney sup MAB,diag injectCentocor Ortho Biotech Cytogen Cytogen Cytogen Cytogen鼠单克鼠单克隆抗体隆抗体PanorexMurine MABGlaxo Welcome1药品名缩写药品名缩写开发生产公司开发生产公司批准时间批准时间 适应症适应症rhuINFa1b(外用）外用）rhuINFa1b rhuINFa2a长春生研所长春生研所 上海生研所上海生研所 深圳兴科深圳兴科 长春生研所长春生研所 长生药业长生药业 三生药业三生药业1989试试 1996正正 1996正正 1996正正 1
40、997正正 1997正正病毒性角膜炎病毒性角膜炎 HBV,HCV HBV,HCV 尖锐湿疣，疱疹等尖锐湿疣，疱疹等 HBV,HCV HBV,HCVrhuIFNa2b新大洲药业新大洲药业 里亚哈尔里亚哈尔 华立达华立达 安科安科 华新华新1997正正 1996正正 1997正正 1997试试1997试试HBV,HCV HBV,HCV HBV,HCV HBV,HCV HBV,HCVrhuINF 上海生研所上海生研所 克隆克隆 丽珠生物工程丽珠生物工程1994试试 1995试试 1995试试类风湿类风湿 类风湿类风湿 类风湿类风湿rhuIL2长春生研所长春生研所 长春药业长春药业 四环制药四环制药
41、华新华新 三生药业三生药业 深圳兴科深圳兴科 中华合通中华合通 金丝利金丝利 康利制药康利制药1997正正 1997正正 1997正正 1997正正 1997正正 1997正正 1995试试 1995试试 1995试试癌辅助治疗癌辅助治疗 癌辅助治疗癌辅助治疗 癌辅助治疗癌辅助治疗 癌辅助治疗癌辅助治疗 癌辅助治疗癌辅助治疗 癌辅助治疗癌辅助治疗 癌辅助治疗癌辅助治疗 癌辅助治疗癌辅助治疗 癌辅助治疗癌辅助治疗rhuG-CSF九源九源1997试试化疗生白血病化疗生白血病rhuGM-CSF特宝特宝1997试试化疗生白血病化疗生白血病rSK医大实业医大实业1996试试心梗溶栓心梗溶栓rhuEPO华
42、欣华欣 永铭维沃永铭维沃1997试试 1997试试再生障碍性贫血再生障碍性贫血 再生障碍性贫血再生障碍性贫血bFGF（外用）（外用）珠海东大珠海东大1996试试创伤，烧伤创伤，烧伤6.法医鉴定法医鉴定7.基因治疗基因治疗将正常的外源基因导入靶细胞中以弥将正常的外源基因导入靶细胞中以弥补靶细胞所缺失或突变的基因、或抑补靶细胞所缺失或突变的基因、或抑制异常表达的基因。制异常表达的基因。基因病、肿瘤、心血管病、糖尿病等。基因病、肿瘤、心血管病、糖尿病等。（仍在探索阶段）（仍在探索阶段）医药医药药物基药物基因组学因组学人工设计人工设计克隆克隆P450s疾病的动疾病的动物模型物模型治疗性治疗性小分子小分
43、子植物植物微生物微生物诊断用诊断用蛋白蛋白治疗性蛋白治疗性蛋白微生物微生物动物动物疫苗疫苗植物植物微生物微生物治疗性治疗性核酸核酸基因治疗基因治疗基因修复基因修复反义药物反义药物DNA疫苗疫苗诊断性诊断性核酸核酸遗传病遗传病传染病传染病用带有重组质粒的用带有重组质粒的“超级菌超级菌”分解油（烷烃分解油（烷烃类）、有机农药污染。类）、有机农药污染。1.检测水污染检测水污染2.生物降解生物降解用重组细菌或转基因鱼等检测水污染用重组细菌或转基因鱼等检测水污染生物技术的发展在某种程度上是由商品经济生物技术的发展在某种程度上是由商品经济 的发展所推动的。的发展所推动的。Genentech公司公司1980
44、年上市后年上市后20分钟内由分钟内由35$涨到涨到89$/股。股。一、商业投资支持现代生物技术研究一、商业投资支持现代生物技术研究1980-1983年，美国成立了年，美国成立了200多家生物技术多家生物技术公司。公司。1985年年400多家，多家，1300多家。多家。现在现在几几乎每个大跨国公司（化学和制药）都投巨资。乎每个大跨国公司（化学和制药）都投巨资。1.技术密集型技术密集型（1）产品来源于实验室）产品来源于实验室Boyer教授是教授是Genentech的副总裁。的副总裁。（2）科学家往往就是公司的领导人）科学家往往就是公司的领导人1994年仅美国的总销售额年仅美国的总销售额40多亿美元
45、。多亿美元。1992年日本年日本4000亿日元。亿日元。20世纪末世纪末6000亿美元。亿美元。2.市场扩张迅速市场扩张迅速美国美国1993年年40多亿美元。多亿美元。日本日本1997年年5000多亿日元。多亿日元。80年代初，加拿大联邦政府出资参与建立的年代初，加拿大联邦政府出资参与建立的Allelix生物技术公司，注册资本高达一亿美生物技术公司，注册资本高达一亿美元！元！4.风险太高风险太高前期的资金投入是极其巨大的，非一般前期的资金投入是极其巨大的，非一般企业所能承受。企业所能承受。我国在我国在“七五七五”和和“八五八五”计划的计划的1010年间，年间，仅就仅就“基因重组人生长激素基因重
46、组人生长激素”一个项目的一个项目的研发就先后投入了近研发就先后投入了近1.51.5亿元人民币的经亿元人民币的经费。这仅仅是一个仿制型的二类新药，而费。这仅仅是一个仿制型的二类新药，而且又仅仅是制药工艺的研发。长达且又仅仅是制药工艺的研发。长达1010余年余年的研发过程，巨额资金的投入，最终也并的研发过程，巨额资金的投入，最终也并未获得高质量的未获得高质量的“国产二类新药国产二类新药”。全世界只有不超过全世界只有不超过100家生物技术公司有家生物技术公司有自自己的产品己的产品。其中真正盈利的公司很少。其中真正盈利的公司很少。制药，动物胚胎移植技术，转基因动植物，制药，动物胚胎移植技术，转基因动植
47、物，农作物新品种等。农作物新品种等。已取得的成果中已取得的成果中60%是医学领域的。是医学领域的。7.医学生物技术产业进展最快医学生物技术产业进展最快6.研究专一、产品专一研究专一、产品专一8.专门为基因工程实验提供研发试剂的公司专门为基因工程实验提供研发试剂的公司我国基因工程部分研究进展我国基因工程部分研究进展l 转基因抗病虫植物转基因抗病虫植物 我国科学家将抗虫基因导入棉花，获得我国科学家将抗虫基因导入棉花，获得了抗虫植株，对棉蛉虫的抗虫效果十分显著，现正进行田间了抗虫植株，对棉蛉虫的抗虫效果十分显著，现正进行田间加代繁殖。抗黄矮病、赤霉病、白粉病转基因小麦和抗青枯加代繁殖。抗黄矮病、赤霉
48、病、白粉病转基因小麦和抗青枯病马铃薯也已研究成功，开始田间加代繁殖。病马铃薯也已研究成功，开始田间加代繁殖。l 基因工程疫苗基因工程疫苗 乙型肝炎是危害我国人民健康的严重疾病，乙型肝炎是危害我国人民健康的严重疾病，我国乙肝病毒携带者我国乙肝病毒携带者1亿亿 1千万人，其中千万人，其中40左右的慢性肝左右的慢性肝炎可能发展成为肝硬化和原发肝癌。以往乙肝疫苗是从人血炎可能发展成为肝硬化和原发肝癌。以往乙肝疫苗是从人血清中提取，基因工程乙肝疫苗的研制成功，不仅有巨大的经清中提取，基因工程乙肝疫苗的研制成功，不仅有巨大的经济效益，而且有巨大的社会效益。基因工程乙肝疫苗是我国济效益，而且有巨大的社会效益
49、。基因工程乙肝疫苗是我国正式批准投放市场的第一种高技术疫苗，在正式批准投放市场的第一种高技术疫苗，在20多项指标上达多项指标上达到国际先进水平，获国家科技进步一等奖。继乙肝疫苗之后，到国际先进水平，获国家科技进步一等奖。继乙肝疫苗之后，我国又研制成功了痢疾、霍乱等数种基因工程疫苗，并经国我国又研制成功了痢疾、霍乱等数种基因工程疫苗，并经国家批准进入临床试验。家批准进入临床试验。l 基因工程药物基因工程药物 干扰素干扰素是一种广谱的抗病毒和抗肿瘤高技是一种广谱的抗病毒和抗肿瘤高技术药物，对防治病毒性肝炎和恶性肿瘤有重要的作用。现术药物，对防治病毒性肝炎和恶性肿瘤有重要的作用。现已有了已有了3个品
50、种的基因工程干扰素获得国家新药证书，开始个品种的基因工程干扰素获得国家新药证书，开始大批量生产。除此之外，我大批量生产。除此之外，我 国还研制成功了肝癌导向药物国还研制成功了肝癌导向药物（生物炸弹）、系列恶性肿瘤辅助治疗药物等十余种基因（生物炸弹）、系列恶性肿瘤辅助治疗药物等十余种基因工程药物，有些已获试生产文号或进入中试开发阶段。工程药物，有些已获试生产文号或进入中试开发阶段。l 动物克隆和转基因研究动物克隆和转基因研究 16日，日，“神舟神舟”五号成功着陆的同五号成功着陆的同一天，包括两头转基因体细胞克隆牛在内的一天，包括两头转基因体细胞克隆牛在内的10头体细胞克头体细胞克隆牛隆牛现身山东
