國內外基因工程的發展現狀及展望國內外基因工程的發展現狀及展望摘要：從20世紀70年代初發展起來的基因工程技術，經過30多年來的進步與發展，已成為生物技術的核心內容。許多科學家預言，生物學將成為21世紀最重要的學科，基因工程及相關領域的產業將成為21世紀的主導產業之一?；蚬こ萄芯亢蛻梅秶婕稗r業、工業、醫藥、能源、環保等許多領域。本文主要介紹了現階段國內外基因工程的發展狀況及未來的展望。關鍵詞：基因工程國內外發展展望一．基因工程的成果1.工程在農業生產中的應用農業領域是目前轉基因技術應用最為廣泛的領域之一。農作物生物技術的目的是提高作物產量，改善品質，增強作物抗逆性、抗病蟲害的能力。基因工程在這些領域已取得了令人矚目的成就。由于植物病毒分子毒(TMV)的外殼蛋白基因導入煙草中，在轉基因植株上明顯延遲發病時間或減輕病害的癥狀，通過導入植物病毒外殼蛋白來提高植物抗病毒的能力，已用多種植物病毒進行了試驗。在利用基因工程手段增強植物對細菌和真菌病的抗性方面，也已取得很大進展。植物對逆境的抗性一直是植物生物學家關心的問題。由于植物生理學家、遺傳學家和分子生物學家協同作戰，耐澇、耐鹽堿、耐旱和耐冷的轉基因作物新品種(系)也已獲得成功。植物的抗寒性對其生長發育尤為重要?？茖W家發現極地的魚體內有一些特殊蛋白可以抑制冰晶的增長，從而免受低溫的凍害并正常地生活在寒冷的極地中。將這種抗凍蛋白基因從魚基因組中分離出來，導入植物體可獲得轉基因植物，目前這種基因已被轉入番茄和黃瓜中。隨著生活水平的提高，人們越來越關注口味、口感、營養成分、欣賞價而且越來越多的基因工程植物進入了商品化生產領域，近工程改良作物品質也取得了不少進展，如美國國際植物研究所的科學家們從大豆中獲取蛋白質合成基因，成功地導入到馬鈴薯中，培育出高蛋白馬鈴薯品種，其蛋白質含量接近大豆，大大提高了營養價值，得到了農場主及消費者的普遍歡迎。在花色、花香、花姿等性狀的改良上也作1.1.基因工程在國外農業中的應用現狀從20世紀80年代每個科學家獲得第一株轉基因植物到現在的十幾年時間內，農業生物技術的發展日新月異，大量的轉基因植物進入了大田試驗，有不少轉基因作物被批準進入商品化生產。農業生物技術的研究主要集中在美國、加拿大和歐洲的一些發達國家以及南美和亞洲的一些國家。從1987年到1999年1月，美國共批準4779項基因工程作物進入大田試驗。從基因工程作物大田試驗的種類來看，試驗次數最多的是抗除草劑的基因作物，其次是抗病蟲害的農作物；從作物品種來看，已經進入大規模測試的農作物有玉米、土豆、番茄、大豆、棉花、瓜類，水稻、小麥等已進入中型規模的大田試驗。至1999年，轉基因玉米、番茄、土豆、棉花、大豆等均已批準進入市場。據統計，全球消費的農產品中，大豆的60%、棉花的40%、玉米的30%都是經過基因工程改造過。目前，在國外推動基因工程在農業中應用的主導力量并不是政府，而是公司。由于基因技術的巨大潛力和誘人的盈利前景，使一些有遠見的大公司紛紛投入巨資從事這一領域的研究與開發，并在一定程度上形成了由少數大公司對這一領域的技術成果壟斷的局面。著名的大公司有：美國的孟山都、制藥業巨頭諾華公司和英國與瑞典合資的阿斯特拉-捷利康公司。1.2、基因工程在我國農業中的應用現狀都將基因工程在農業中的應用作為重點支持項目，我國有100多個實驗室在從事這項研究工作。其中最有影響的是“北京大學蛋白質工程及植物基因工程國家重點實驗室”和“中國農業科學院生物技術中心”總體來說，我國農業基因工程研究的進展是非常迅速的，1997年共有55項轉基因申請，經批準環境釋放31項，中間試驗10項，商品化生產4項；1998年，申請數達到68項，批準環境釋放10項，中間試驗39項，商品化生產2項。但基因工程在我國農業中的應用還局限在經濟作物，如番茄、煙草等方面，大田作物只有水稻和棉花取得了突破，其中抗蟲棉花從商業價值來看，最有前景的是大田作物的轉基因技術，特別是水稻、小麥等糧食作物的轉基因技術。因為吃飯問題始終是人類必須面臨的問題，我們必須增加糧食作物的單位面積產量，才能在地球有限的耕地上生產出更多的糧食，以便滿足人口的不斷增長的需要。根據世界糧幅度的增長，但人均糧食占有量卻從1985年的415公斤降到360公斤。世界糧食庫存量同消費量的比例降到14%，已低于世界糧農組織確定的保證世界糧食安全最低水平的17%-18%。對于我國這樣一個人多地少的國家來說，糧食安全更加重要。全世界每年糧食貿易總量只有2億噸左右，假如我國糧食欠收1/3左右話，我們必須全部買下這些糧食。這將是多么恐懼的事情！因此，我國政府歷來十分重視糧食生產。在所有的糧食作物中，水稻的產量占40%左右，是最重要的糧食品種。2.基因工程在醫學上的發展目前，以基因工程藥物為主導的基因工程應用產業已成為全球發展最快的產業之一，發展前景非常廣闊?；蚬こ趟幬镏饕毎蜃印⒖贵w、疫苗、激素和寡核甘酸藥物等。它們對預防人類的腫瘤、心血管疾病、遺傳病、糖尿病、包括艾滋病在內的各種傳染病、類風濕疾病等有重要作用。在很多領域特別是疑難病癥上，基因工程工程藥物起到了傳統化學藥物難以達到的作用。我們最為熟悉的干擾素(IFN)就是一類利用基因工程技術研制成的多功能細胞因子，在臨床上已用于治療白血病、乙肝、丙肝、多發性硬化癥和類風濕關節炎等多種疾病。目前，應用基因工程研制的艾滋病疫苗已完成中試，并進入臨床驗證階段；專門用于治療腫瘤的“腫瘤基因導彈”也將在不久完成研制，它可德國三國科學家及中外六家研究機構參與研制的專門用于治療乙肝、慢遷肝、慢活肝、丙肝、肝硬化的體細胞基因生物注射劑，最終解決了從剪切、分離到吞食肝細胞內肝炎病毒，修復、促進肝細胞再生的全過程。經4年臨床試驗已在全國面向肝炎患者。此項基因學研究成果在國際治肝領域中，是繼干擾素等藥物之后的一項具有革命性轉變的重大醫學成果。2.1、基因工程制藥2.1.1國外基因工程制藥的近況美國是現代生物技術的發源地,又是應用現代生物技術研制新型藥物的第一個國家,多數基因工程藥物都首創于美國,目前美國在這方面研究開發居世界領先水平。根據美國制藥協會(PHRMA)統計,1982至1998年底的16年時間里,美國基因工程藥物開發速度非?？?已有53種基因工程藥物獲得FDA批準上市,已使全球6000多萬病人受益。除已上市的藥物國治療性基因工程藥物銷售額為70155億美元,占美國藥品市場銷售額的915%,2000年達到140億美元,2006年達到256億美元,平均年增長率為13%。美國現已有約1300多家與藥物相關的生物技術公司(占全世界生物技術公司的三分之二),其中大部分為小型公司,形成規模化的只整個生物技術產品銷售額的4516%。據日本通產省估計,到2001年,日本基因工程藥品的總市場將達到3兆億日元。歐洲在發展生物藥品方面也進展較快,英、德、法、俄等國在開發和研制生物藥品方面成績斐然,在生物技術的某些領域甚至趕上并超過美國?，F有約1000多家生物技術公司,1999年研發總投入為18億美元,總收入2918美元。特別是德國,其生物技術水平僅次于美、日,居世界第三位。德國70年代中期就成立了國家生物技術中心,目前有生物技術公司300術醫藥產品視為強勁的經濟增長點,據Ward-M報告歐洲生物技術市場資本總額與美國相近,而且投資額幾乎成倍增長。2.2基因工程抗病毒疫苗為人類抵御病毒侵襲提供了用武之地?；蚬こ桃倚透窝滓呙纭⒖袢∫呙?、流行性出血熱病毒疫苗、輪狀病毒疫苗等應用于臨床，提高了人類對各種病毒病的抵御能力。2.3、基因工程治療疾病基因治療有兩種途徑，一是體細胞的基因治療，二是生殖細胞的基因治療。體細胞的基因治療是將正常的遺傳基因導入受精的卵細胞內，讓這種遺傳物質進入受精卵的基因組內，并隨著受精卵分裂，分配到每一個子細胞中去，最終糾正未來個體的遺傳缺陷。而生殖細胞的基因治療是將人類設計的“目的基因”導入患有遺傳病病人的生殖細胞內，此法操作技術異常復雜，又涉及倫理，緩行之理充足，故尚無人涉足。2.4基因工程診病運用基因手段診病，從基因中尋找病根，旨在根治遺傳性疾病和為癌癥、艾滋病、白癡病之類的“不治之癥”尋找新的診斷渠道。目前，聚合酶鏈反應的基因診斷技術是在基因水平上對人體疾病進行診斷的最新技術。此外，用在法醫上，特別是鑒定犯罪，只要在犯罪現場采到一滴血、一根毛發或者微量的唾液、精斑或者單個精子，都可為擒獲犯罪提供線索。3.基因工程應用于環保方面工業發展以及其它人為因素造成的環境污染已遠遠超出了自然界微生物的凈化能力，已成為人們十分關注的問題?；蚬こ碳夹g可提高微生物凈化環境的能力。美國利用DNA重組技術把降解芳烴、萜烴、多環芳烴、脂肪烴的4種菌體基因鏈接，轉移到某一菌體中構建出可同時降解4種有機物的“超級細菌”，用之清除石油污染，在數小時內可將水上浮油中的2/3烴類降解完，而天然菌株需1年之久。也有人把Bt蛋白基因、球形芽孢桿菌、且表達成功。它能釘死蚊蟲與害蟲，而對人畜無害，不污染環境。現已開發出的基因工程菌有凈化農藥的DDT的細菌、降解水中的染料、環境中有機氯苯類和氯酚類、多氯聯苯的工程菌、降解土壤中的TNT炸藥的工程菌及用于吸附無機有毒化合物(鉛、汞、鎘等)的基因工程菌及植物等。90年代后期問世的DNA改組技術可以創新基因，并賦予表達產物以新的功能，創造出全新的微生物，如可將降解某一污染物的不同細菌的基因通過PCR技術全部克隆出來，再利用基因重組技術在體外加工重組，最后導入合適的載體，就有可能產生一種或幾種具有非凡降解能力的超級菌株，從而大大地提高降解效率。二．基因工程發展前景及展望由于基因工程運用DNA分子重組技術，能夠按照人們預先的設計創造出許多新的遺傳結合體，具有新奇遺傳性狀的新型產物，增強了人們改具有革命性的推動作用，對人口素質、環境保護等作出具大貢獻。所以，各國政府及一些大公司都十分重視基因工程技術的研究與開發應用，搶奪這一高科技制高點。其應用前景十分廣闊。我國基因工程技術尚落后于發達國家，更應當加速發展，切不可坐失良機。但是，任何科學技術都是一把“雙刃劍”，在給人類帶來利益的同時，也會給人類帶來一定的災難。比如基因藥物，它不僅能根治遺傳性疾病、惡性腫瘤、心腦血管疾病等，甚至人的智力、體魄、性格、外表等亦可隨意加以改造；還有，盡管目前的轉基因動植物還未發現對人類有什么危害，但不要實踐慢慢地檢驗。轉基因生物和常規繁殖生長的品種一樣，是在原有品種的基礎上對其部分性狀進行修飾或增加新性狀，或消除原來的不利性狀，但常規育種是通過自然選擇，而且是近緣雜交，適者生存下來，不適者被淘汰掉。而轉基因生物遠遠超出了近緣的范圍，人們對可能出現的新組合、新性狀會不會影響人類國內外基因工程的發展現狀及展望國內外基因工程的發展現狀及展望。我國基因工程藥物發展方面的問題有以下幾點：1、同種產品生產廠家過多，造成市場惡性競爭，嚴重影響有以下幾點：1、同種產品生產廠家過多，造成市場惡性競爭，嚴重影響產業的健康發展；2、融資渠道單一、產業發展資金不足；3、醫藥市場競爭無序，行業不正之風盛行；4、企業管理相對滯后，技術兼經營型人才匱乏。醫藥生物技術在生物技術中一直是最活躍占比重最大的領域?；蚬こ碳夹g不僅是藥物的生產手段,也是醫藥學的有力研究手段。進入21世紀時,基因工程可能成為發現新藥的主要科學推動力。但就目前來看,基因工程畢竟是一項十分復雜的系統工程,其中的“上游工程”固然十分重要,如實驗室中合適載體宿主系統的建立、目的基因的DNA序列測定、DNA片段的化學合成、工程菌的構建及高效表達等,但從使實驗室成果產業化、商品化的角度看,“下游工程”就顯得更為重要,如工程菌大規模發酵最佳參數的確立、新型生物反應器的研制、高效分離介質及裝置的開發、分離純化的優化控制、高純度產品的制備技術、生物傳感器等一系列儀器儀表的設計制造、電子計算機的優化控制等。因此,我們必須花大力氣加強“下游工程”的研究和開發,加快“上游工程”的產品化、工業化和商品化的進程。基因工程藥物具有特異性強、毒性小、作用機理清楚、活性高等特點,但仍存在半衰期短、易影響體內環境穩定狀態、穩定性差、不宜口服等缺點。為了克服這些缺點,需研究更合適的表達載體,對有效成分進行修飾和改構,提高藥物分子的穩定性,研究靶向、緩釋等藥物劑型,限制作用部位與作用濃度以減輕副作用,改進生產及純化方法,研究藥物配伍療法等。更重要的是發揮基因工程的研究作用,促進合理藥物設三．結論展望21世紀，將是基因工程迅速發展和日臻完善的世紀，也是基因工程產生巨大效益的世紀。基因工程技術使藥品開發發生了根本性的轉變。傳統的藥品開發方式是在大量的化學合成物質和微生物代謝產物中