第十七章細(xì)胞工程（cellengineering）第一節(jié)概述第二節(jié)動(dòng)物細(xì)胞工程涉及的主要技術(shù)第三節(jié)動(dòng)物細(xì)胞工程的應(yīng)

內(nèi)容第一節(jié)概述

是在細(xì)胞水平上，采用細(xì)胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、遺傳學(xué)及分子生物學(xué)等學(xué)科的理論與方法，按照人們的需要和設(shè)計(jì)對(duì)細(xì)胞的遺傳性狀進(jìn)行人為修飾，以獲得具有產(chǎn)業(yè)化價(jià)值或其他利用價(jià)值的細(xì)胞或細(xì)胞相關(guān)產(chǎn)品的綜合技術(shù)體系，也稱細(xì)胞技術(shù)。細(xì)胞工程是現(xiàn)代生物技術(shù)（biotechnology）的基本組成部分之一。

一、細(xì)胞工程（cellengineering）

是指應(yīng)用生命科學(xué)和工程學(xué)的基本原理及其相關(guān)技術(shù)，對(duì)微生物、動(dòng)物或植物等有機(jī)體進(jìn)行人工操作或改造，以實(shí)現(xiàn)人類某些特殊需求的綜合性技術(shù)體系。又稱生物工程（bioengineering）。二、生物技術(shù)（biotechnology）舊石器時(shí)代，神農(nóng)氏傳授種植谷物的方法。新石器時(shí)代，利用谷物造酒，世界上最早的發(fā)酵技術(shù)。周代后期，豆腐、醬油和醋的制作技術(shù)，沿用至今。公元10世紀(jì)，開始使用預(yù)防天花的活疫苗，并在人群中廣泛接種，以后通過(guò)絲綢之路傳至歐洲。三、生物技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史—中國(guó)三、生物技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史—西方公元前6000年前，蘇美尼爾人和巴比倫人已開始制作啤酒。公元前4000年前，埃及人開始制作面包。1860年，巴斯德單一霉菌純粹培養(yǎng)技術(shù)。1878年，啤酒酵母單一培養(yǎng)技術(shù)。1881年，細(xì)菌的純粹培養(yǎng)技術(shù)。1929年，青霉素發(fā)現(xiàn)。1946年，用細(xì)菌生產(chǎn)出氨基酸。1952年，用微生物轉(zhuǎn)化荷爾蒙獲得成功。1953年，沃森和克里克提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。1972年，美國(guó)斯坦福大學(xué)構(gòu)建了第一個(gè)重組DNA分子。1977年，在美國(guó)舊金山建立了世界上第一家遺傳工程公司。傳統(tǒng)生物技術(shù)（traditionalbiotechnology）：舊時(shí)期的制造醬、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食物的傳統(tǒng)工藝?，F(xiàn)代生物技術(shù)（modernbiotechnology）：上世紀(jì)新出現(xiàn)的各種生物技術(shù)。四、生物技術(shù)分類基因技術(shù)—基因工程細(xì)胞技術(shù)—細(xì)胞工程基因酶技術(shù)—酶工程發(fā)酵技術(shù)—發(fā)酵工程蛋白質(zhì)技術(shù)—蛋白質(zhì)工程五、現(xiàn)代生物技術(shù)的五大體系六、現(xiàn)代生物技術(shù)的安全性與倫理問(wèn)題轉(zhuǎn)基因是否會(huì)破壞重要生長(zhǎng)基因或激活癌基因？生物武器？環(huán)境危害？克隆人問(wèn)題？基因診斷是否會(huì)侵犯人類隱私權(quán)？宗教問(wèn)題？動(dòng)物保護(hù)問(wèn)題？重要生物技術(shù)的壟斷？……第二節(jié)動(dòng)物細(xì)胞工程涉及的主要技術(shù)

細(xì)胞工程

微生物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程所涉及的研究領(lǐng)域

生產(chǎn)醫(yī)用蛋白生產(chǎn)基因工程動(dòng)物核移植與動(dòng)物克隆組織工程細(xì)胞治療一、大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)（large-scalecellculture）

是在人工條件下（設(shè)定pH、溫度、氧溶等），高密度大規(guī)模的在生物反應(yīng)器（bioreactor）中培養(yǎng)細(xì)胞用于生產(chǎn)生物產(chǎn)品的技術(shù)，它是細(xì)胞工程的重要組成部分。（一）大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)的原則1、增加培養(yǎng)容積2、增大細(xì)胞的附著面積3、抑制細(xì)胞凋亡4、無(wú)血清培養(yǎng)

首要考慮因素培養(yǎng)的容積越大，細(xì)胞的產(chǎn)量就越高是提高懸浮生長(zhǎng)細(xì)胞產(chǎn)量的最重要因素1、增加培養(yǎng)容積

提高細(xì)胞產(chǎn)量的另一個(gè)重要因素培養(yǎng)容器中添加細(xì)胞附著生長(zhǎng)的支持物常用的支持物主要有：微載體（microcarrier）中空纖維（hollowfiber）微膠囊（microcapsule）

2、增大細(xì)胞的附著面積高分子微細(xì)實(shí)心顆粒，100～300μm集單層培養(yǎng)和懸浮培養(yǎng)的特點(diǎn)于一體增大細(xì)胞附著面積十分明顯（1）微載體（microcarrier）HEK292cellsonmicrocarriersinfectedwithAdenoviruswithGFPmarkerGlassBallSpinnerSystem

CellsonmicrocarrierGCStechnologyenableslifescienceresearcherstomimicinvivomorphologyinaninvitroenvironment

半透膜性兩端開口的中空纖維，直徑約200μm

細(xì)胞附著于外表面，內(nèi)部有培養(yǎng)液通過(guò)利于分泌型表達(dá)蛋白的純化，不易放大培養(yǎng)

（2）中空纖維（hollowfiber）Cross-sectionthroughhollowfiberculturesystemshowingextracapillaryspaceHollowFiberCellCultureSystem

半透性膜所圍成的囊，直徑200μm左右細(xì)胞生長(zhǎng)在囊的內(nèi)壁細(xì)胞密度大(108/ml),產(chǎn)物濃度高,分離純化相對(duì)簡(jiǎn)單需研究人員自行制備（3）微膠囊（microcapsule）FluorescencemicroscopyimageofFITC-peroxidesloadedpolypeptidemicrocapsulesAscanningelectronmicroscopeimageofafracturedmicrocapsule,oncefilledwithhealingagent3、抑制細(xì)胞凋亡

培養(yǎng)的后期，維持細(xì)胞的高活力是關(guān)鍵細(xì)胞凋亡是大規(guī)模培養(yǎng)時(shí)細(xì)胞死亡的主要原因細(xì)胞靜止（cellrest）技術(shù)可以有效降低營(yíng)養(yǎng)成分消耗和代謝毒物產(chǎn)生，對(duì)提高培養(yǎng)細(xì)胞表達(dá)目的蛋白的產(chǎn)率是一種有效的手段4、無(wú)血清培養(yǎng)血清培養(yǎng)基與無(wú)血清培養(yǎng)基的比較血清培養(yǎng)基無(wú)血清培養(yǎng)基質(zhì)量穩(wěn)定性存在批次的差異有明確的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，避免了批次差異培養(yǎng)基成分影響細(xì)胞生長(zhǎng)的因子多、復(fù)雜程度高、不明確因素多成分明確，培養(yǎng)基可針對(duì)不同的細(xì)胞株進(jìn)行成分優(yōu)化，以達(dá)到最佳培養(yǎng)效果與產(chǎn)品純化的關(guān)系血清中蛋白含量>45g/l，成分復(fù)雜，且易被病毒或支原體污染，不利于下游純化工作，產(chǎn)業(yè)化成本高下游產(chǎn)品純化容易，產(chǎn)品回收率高，不存在病原體污染問(wèn)題，易于產(chǎn)業(yè)化實(shí)用性適用細(xì)胞譜系較寬適用細(xì)胞譜系窄。對(duì)某于具體的某種細(xì)胞的培養(yǎng)，通常摸索其培養(yǎng)條件。由于培養(yǎng)基的黏度小，其細(xì)胞在培養(yǎng)過(guò)程中易受機(jī)械損傷（二）大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)1.懸浮培養(yǎng)系統(tǒng)2.氣流驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)系統(tǒng)3.微載體培養(yǎng)系統(tǒng)4.灌注培養(yǎng)系統(tǒng)1.懸浮培養(yǎng)系統(tǒng)（suspensionculturesystem）

細(xì)胞產(chǎn)量是最高的僅適合于懸浮生長(zhǎng)細(xì)胞

旋轉(zhuǎn)細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)（RotaryCellCultureSystem,RCCS）2.氣流驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)系統(tǒng)（airliftculturesystem）被成功培養(yǎng)的細(xì)胞有：HeLa、BHK21、人類原始淋巴細(xì)胞以及植物細(xì)胞等凡適合于在攪拌懸浮培養(yǎng)體系中生長(zhǎng)的細(xì)胞都可以在本培養(yǎng)體系中生長(zhǎng)，如用于制備單克隆抗體的雜交瘤細(xì)胞不需要發(fā)動(dòng)機(jī)和攪拌裝置3.微載體培養(yǎng)系統(tǒng)（microcarrierculturesystem）微載體與攪拌懸浮培養(yǎng)相結(jié)合的一種培養(yǎng)體系適于貼壁生長(zhǎng)細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)微載體培養(yǎng)技術(shù)復(fù)雜

4.灌注培養(yǎng)系統(tǒng)（perfusionculturesystem）可使細(xì)胞始終處于一個(gè)較好的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)和生存環(huán)境可以在“舊”培養(yǎng)基中連續(xù)收集培養(yǎng)細(xì)胞所分泌的某些產(chǎn)物可以根據(jù)特殊的要求，通過(guò)改變培養(yǎng)液的組成實(shí)現(xiàn)對(duì)于細(xì)胞狀態(tài)的人為調(diào)控

ABCDABCD（三）影響細(xì)胞生長(zhǎng)的因素1.量化評(píng)估大規(guī)模培養(yǎng)細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)需求2.探索大規(guī)模培養(yǎng)細(xì)胞合適的生存環(huán)境3.鑒定細(xì)胞的健康狀況二、核移植（nucleartransfer）

是指利用顯微注射裝置，將一個(gè)細(xì)胞的核植入于另一個(gè)已經(jīng)去核的細(xì)胞中，以得到重組細(xì)胞的技術(shù)。通常所說(shuō)的核移植，則是指將一個(gè)二倍體的細(xì)胞核植入于另一個(gè)已經(jīng)去核的細(xì)胞（受精卵或處于MⅡ期的卵母細(xì)胞）中，以得到重組細(xì)胞，并使其在一定環(huán)境中生長(zhǎng)發(fā)育，最后獲得新的個(gè)體的綜合技術(shù)體系。

去/取核（A/B）新核/移入（C/D）（一）核移植技術(shù)的基本技術(shù)流程1．受體細(xì)胞的選擇早期多采用受精卵（合子）細(xì)胞作為受體細(xì)胞，后發(fā)現(xiàn)處于MII期的卵母細(xì)胞更適合作受體細(xì)胞。受精卵及處于MII期卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)，可使所植入的細(xì)胞核基因組的發(fā)生重編程（reprogramming），以致處于不同分化程度的供核細(xì)胞得以去分化、恢復(fù)到全能性狀態(tài)。由此獲得的重構(gòu)卵，進(jìn)入到正常的發(fā)育程序，從而獲得遺傳背景完全源于供核細(xì)胞的動(dòng)物個(gè)體。2．供核細(xì)胞的選擇供體細(xì)胞主要有兩大類：早期采用胚胎細(xì)胞作為供核細(xì)胞。現(xiàn)已知，未分化的原始生殖細(xì)胞（PGCs）與胚胎干細(xì)胞（ES細(xì)胞）、胎兒體細(xì)胞、成年體細(xì)胞甚至是高度分化的神經(jīng)細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等均可作為供核細(xì)胞的來(lái)源。對(duì)不同供核細(xì)胞來(lái)源的克隆研究結(jié)果表明，克隆效率一般隨其供核細(xì)胞分化程度的提高而下降。3．去核細(xì)胞核移植能否成功的關(guān)鍵與前提。目前的去核方法主要有以下幾種：（1）紫外線照射去核（2）盲吸法去核（3）蔗糖高滲處理去核法（4）透明帶打孔去核法（5）超速離心法

4．重構(gòu)胚的組建

通常做法：采用顯微操作，直接將供核細(xì)胞移植到已去核的MII期卵母細(xì)胞（或受精卵）的透明帶下，然后通過(guò)細(xì)胞融合（電融合或仙臺(tái)病毒介導(dǎo)），使供核細(xì)胞與受體細(xì)胞發(fā)生融合，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)的重組。存在問(wèn)題：供核細(xì)胞質(zhì)參與重構(gòu)胚，這有可能導(dǎo)致克隆動(dòng)物組織細(xì)胞中線粒體的多樣性。另一種做法：以顯微針抽吸供核細(xì)胞，分離出其細(xì)胞，然后將核直接注入已去核的受體細(xì)胞中，直接構(gòu)成重組胚，該法主要被用于克隆小鼠的制作。5．重構(gòu)胚的激活正常受精過(guò)程中，會(huì)發(fā)生一系列的精子激活卵母細(xì)胞的事件。因而，在重構(gòu)胚組合成功后，也必須要模擬體內(nèi)的自然受精過(guò)程，對(duì)重構(gòu)胚施以激活。激活通常采用化學(xué)激活與電激活方法。激活處理后的重構(gòu)胚，繼續(xù)培養(yǎng)后，能夠卵裂的，表明重構(gòu)胚已激活。否則，則激活失敗。6．重構(gòu)胚的培養(yǎng)與移植重構(gòu)胚激活后，需經(jīng)一定時(shí)間的體外培養(yǎng)，或放入中間受體動(dòng)物（家兔、山羊等）的輸卵管內(nèi)孵育培養(yǎng)數(shù)日，待獲得發(fā)育的重構(gòu)胚（囊胚或桑椹胚）后，方可將之移植至受體的子宮里，經(jīng)妊娠、分娩獲得克隆個(gè)體。（二）核移植技術(shù)可使用不同的供核細(xì)胞胚胎細(xì)胞核移植：細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)全能性容易成體細(xì)胞核移植：細(xì)胞分化程度高，恢復(fù)全能性不容易1938年，Spemann，兩棲類動(dòng)物細(xì)胞核移植。1952年，Briggs和King，青蛙細(xì)胞核移植。1963年，童第周，金魚等魚類核移植成功。1981年，Illmensee和Hoppe，哺乳動(dòng)物克隆試驗(yàn)。1983年，Solter和McGrath，小鼠胚胎細(xì)胞和內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞為供核細(xì)胞獲得克隆后代。1984年，Willadsen，世界上第一只以未分化的胚胎細(xì)胞為供核細(xì)胞的核移植綿羊。1995年7月，Wilmut等，已分化的胚胎細(xì)胞作為供核細(xì)胞，克隆了Megan和Morag。1．胚胎細(xì)胞核移植

克隆羊Megan和Morag1962年，Gorden，紫外線照射方法，非洲爪蟾的未受精的卵細(xì)胞的核失活，同種爪蟾的小腸上皮細(xì)胞的核植入其中，結(jié)果約1％的重組卵發(fā)育為成熟的爪蟾。這一成功，標(biāo)志著由體細(xì)胞核培育動(dòng)物的技術(shù)體系在兩棲類獲得了成功。1997年2月23日，Wilmut等，乳腺細(xì)胞作為供核細(xì)胞，成功地培育了克隆羊“多莉”（Dolly）。1997年7月，Wilmut等，以培養(yǎng)的皮膚成纖維細(xì)胞為供核細(xì)胞，成功地培育了克隆羊“Polly”。2．成體細(xì)胞核移植這一成果的重要生物學(xué)意義：它證明了一個(gè)已完全分化的動(dòng)物體細(xì)胞仍然保持著胚胎細(xì)胞的全部遺傳信息，并且經(jīng)此技術(shù)處理后，體細(xì)胞恢復(fù)了失去的全能性形成完整個(gè)體。它的成功提示我們可以按照人的意志去改選、生產(chǎn)物種。多利羊的誕生及生長(zhǎng)表明，利用克隆技術(shù)復(fù)制哺乳類動(dòng)物的最后技術(shù)障礙已被突破，在理論上已成為可能。DollyasalambwithhersurrogatemotherDolly,firstmammalclonedfromanadultcellDolly,asanadultCatcloneDonor Surrogatemotherwithclone(Cc)Outof87implantsonlyCcsurvivedtobirthCcasanadultEpigenetics/biotech/day1.htmlPigletsclonescreatedbyPLLTherapeuticsin2000Thepigletscarryasilencedcopyofalpha1,3galactosyltransferase,orGT,anenzymeinvolvedinorganrejectionInordertoguaranteecompatibilityasecondGTgenemustalsobesilenced（三）人類治療性克隆

humantherapeuticcloning三、基因轉(zhuǎn)移技術(shù)GeneTransfection

基因移轉(zhuǎn)是實(shí)現(xiàn)細(xì)胞表型定向改造的基本技術(shù)之一。目前已被有效使用的方法有很多，分為物理法、化學(xué)法和生物法三大類。1.電穿孔法利用脈沖電場(chǎng)提高細(xì)胞膜的通透性，在細(xì)胞膜上形成納米大小的微孔，使外源DNA轉(zhuǎn)移到細(xì)胞中。該方法簡(jiǎn)單，廣泛運(yùn)用于培養(yǎng)細(xì)胞的基因轉(zhuǎn)移，基因轉(zhuǎn)移效率最高可達(dá)10-3。（一）物理和化學(xué)轉(zhuǎn)化法2.顯微注射法顯微注射法主要用于制備轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。該方法轉(zhuǎn)入的基因隨機(jī)整合在染色體DNA上，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因動(dòng)物基因組的重排、易位、缺失或點(diǎn)突變，但這種方法應(yīng)用范圍廣，轉(zhuǎn)基因長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)百kb。顯微操作系統(tǒng)顯微注射3.脂質(zhì)體包埋法將待轉(zhuǎn)化的DNA溶液與天然或人工合成的磷脂混合，后者在表面活性劑存在的條件下形成包埋水相DNA的脂質(zhì)體結(jié)構(gòu)。當(dāng)這種脂質(zhì)體懸浮液加入到細(xì)胞培養(yǎng)皿中，便會(huì)與受體細(xì)胞膜發(fā)生融合，DNA片段隨即進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核內(nèi)。該方法基因轉(zhuǎn)移效率很高，據(jù)報(bào)道最高時(shí)，100%離體細(xì)胞可以瞬時(shí)表達(dá)外源基因。轉(zhuǎn)染復(fù)合物形成過(guò)程示意圖脂質(zhì)體膜融合4.磷酸鈣轉(zhuǎn)染法

受二價(jià)金屬離子能促進(jìn)細(xì)菌細(xì)胞吸收外源DNA的啟發(fā)，人們發(fā)展了簡(jiǎn)便有效的磷酸鈣共沉淀轉(zhuǎn)化方法。此法將待轉(zhuǎn)化的DNA溶解在磷酸緩沖液中，然后加入CaCl2溶液混勻，此時(shí)DNA與磷酸鈣共沉淀形成大顆粒；將此顆粒懸浮液滴入細(xì)胞培養(yǎng)皿中，37℃下保溫4～16h；除去DNA懸浮液，加入新鮮培養(yǎng)基．繼續(xù)培養(yǎng)7天即可進(jìn)行轉(zhuǎn)化株的篩選。在上述過(guò)程中，DNA顆粒也是通過(guò)胞飲作用進(jìn)入受體細(xì)胞的。5.DEAE-葡聚糖法

最早的動(dòng)物細(xì)胞轉(zhuǎn)化方法是將外源DNA片段與DEAE-葡聚糖等高分子碳水化合物混合，此時(shí)DNA鏈上帶負(fù)電荷的磷酸骨架便吸附在DEAE的正電荷基團(tuán)上，形成含DNA的大顆粒。后者黏附于受體細(xì)胞表面，并通過(guò)其胞飲作用進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。但這種方法對(duì)許多細(xì)胞類型的轉(zhuǎn)化率極低。

通過(guò)病毒感染的方式將外源基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞內(nèi)是一種常用的基因轉(zhuǎn)導(dǎo)方法。根據(jù)動(dòng)物受體細(xì)胞類型的不同，可選擇使用具有不同宿主范圍和不同感染途徑的病毒基因組作為轉(zhuǎn)化載體。目前常用的病毒載體包括：DNA病毒載體（腺病毒載體、腺相關(guān)病毒載體、牛痘病毒載體）、反轉(zhuǎn)錄病毒載體和慢病毒載體等。用作基因轉(zhuǎn)導(dǎo)的病毒載體都是缺陷型的病毒，感染細(xì)胞后僅能將基因組轉(zhuǎn)入細(xì)胞，無(wú)法產(chǎn)生包裝的病毒顆粒。（二）生物轉(zhuǎn)化法

腺病毒科為線型雙鏈DNA病毒，無(wú)包膜，呈二十面體，共有93個(gè)成員，分兩個(gè)屬：哺乳動(dòng)物腺病毒屬和禽腺病毒屬。目前已鑒定的人腺病毒有6個(gè)亞屬．其中常用來(lái)構(gòu)建載體的腺病毒主要是C亞屬的2型（Ad2）和5型病毒（Ad5）。腺病毒感染人體細(xì)胞是裂解型的，不會(huì)致癌，但對(duì)嚙齒目動(dòng)物細(xì)胞來(lái)說(shuō)，絕大多數(shù)的腺病毒成員均能致癌。腺病毒基因組DNA全長(zhǎng)36kb，其包裝上限為原基因組的105％，即37.8kb。

腺病毒作為轉(zhuǎn)化載體的特點(diǎn)是：基因組重排率低，安全性好，不整合染色體，不導(dǎo)致腫瘤發(fā)生；宿主范圍廣，對(duì)受體細(xì)胞是否處于分裂周期要求不嚴(yán)格；外源基因在載體上容易高效表達(dá)。病毒載體也具有一些缺點(diǎn)，如所有的病毒載體都會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生一定程度的免疫反應(yīng)，都或多或少的存在一定的安全隱患，轉(zhuǎn)導(dǎo)能力有限，以及不適合于大規(guī)模生產(chǎn)等。

第三節(jié)動(dòng)物細(xì)胞工程的應(yīng)用一、生產(chǎn)醫(yī)用蛋白

單克隆抗體的生產(chǎn)

B淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù)

復(fù)雜的人體蛋白的生產(chǎn)

真核細(xì)胞表達(dá)體系（CHO細(xì)胞）組織型纖溶酶原激活劑（tPA）凝血因子Ⅷ

促紅細(xì)胞生成素1975年GKohler和CMilstein建立了B淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù)制備單克隆抗體。B淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù)將淋巴細(xì)胞產(chǎn)生單一抗體的能力和骨髓瘤無(wú)限增生的能力巧妙地結(jié)合起來(lái)，并可進(jìn)一步篩選獲得專一性的抗體。單克隆抗體的最主要的優(yōu)點(diǎn)在于它的專一性、均質(zhì)性、靈敏性以及無(wú)限量制備的可能性。（一）單克隆抗體的生產(chǎn)單克隆抗體的生產(chǎn)單抗在生物工程技術(shù)中占有很重要的地位，其用途包括以下幾方面：①作為體外診斷試劑；②作為體內(nèi)診斷試劑；③作為導(dǎo)向藥物的載體。導(dǎo)向藥物是指對(duì)病變部位具有特異選擇性的藥物，將來(lái)抗癌藥物、抗生素等的導(dǎo)向制劑將普遍取代目前的常規(guī)藥。④作為治療藥物用于治療的單克隆抗體必須具有專一性高、穩(wěn)定性好、親合力強(qiáng)、分泌量大、針對(duì)非脫落抗原在靶細(xì)胞上的分布密度高等特點(diǎn)，但這是很難獲得的。此外，近來(lái)也有報(bào)道用單克隆抗體檢測(cè)工業(yè)生產(chǎn)及各種焊縫管道中的早期腐蝕；作為某些化學(xué)工業(yè)的催化劑等。由于微生物缺乏蛋白翻譯后的加工修飾系統(tǒng)，故許多人體蛋白必須用真核動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)。第一個(gè)由重組哺乳動(dòng)物細(xì)胞規(guī)?；a(chǎn)的醫(yī)用蛋白是“組織型纖溶酶原激活劑”（tPA）的溶血栓藥物。另一個(gè)由哺乳動(dòng)物細(xì)胞生產(chǎn)的人重組蛋白是凝血因子VIII。人凝血因子VIII是一種需要修飾才有活性的蛋白質(zhì)，故必須采用重組哺乳動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行生產(chǎn)。此外，生物活性嚴(yán)格依賴于糖基化修飾的人促紅細(xì)胞生成素（EPO）也必須用動(dòng)物細(xì)胞生產(chǎn)，用于治療因腫瘤化療或腎臟疾病所致的紅細(xì)胞減少癥。（二）獲得復(fù)雜人體蛋白二、生產(chǎn)基因工程動(dòng)物

基因工程動(dòng)物（genetically

engineeredanimal）是通過(guò)遺傳工程的手段對(duì)小鼠基因組的結(jié)構(gòu)或組成進(jìn)行人為的修飾或改造，并通過(guò)相應(yīng)的動(dòng)物育種技術(shù)，最終獲得修飾改造后的基因組在世代間得以傳遞和表現(xiàn)的工程化動(dòng)物。

人們可以在動(dòng)物基因組中引入特定的外源基因，使外源基因與動(dòng)物本身的基因組整合，培育出可將外源基因穩(wěn)定的遺傳給下一代的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物（transgenicanimal），也可以在動(dòng)物基因組的特定位點(diǎn)引入所設(shè)計(jì)的基因突變，導(dǎo)致基因失活或替換，培育出基因剔除動(dòng)物（geneknock-outanimal）或基因重組動(dòng)物（geneknock-inanimal）。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物（transgenicanimal）正常動(dòng)物基因組引入病毒基因組模擬病毒性疾病的發(fā)病過(guò)程，進(jìn)行藥物有害型和有效性評(píng)價(jià)引入藥用蛋白基因生產(chǎn)藥用蛋白引入靶DNA研究目的基因的功能超級(jí)小鼠（supermouse）表達(dá)綠色瑩光蛋白（GFP）基因的轉(zhuǎn)基因小鼠組織特異性表達(dá)報(bào)告基因LacZ的轉(zhuǎn)基因小鼠TransgenicPig:XenotransplantationRosengardAM,etal.Tissueexpressionofhumancomplementinhibitor,decay-acceleratingfactor,intransgenicpigs.Apotentialapproachforpreventingxenograftrejection.Transplantation.199515;59(9):1325-33.BrandlU,etal.TransgenicAnimalsinExperimentalXenotransplantationModels:OrthotopicHeartTransplantationinthePig-to-BaboonModel.TransplantProc.2007;39(2):577-8.Transgenicpigsexpressingcomplementinhibitor,humandecay-acceleratingfactor（hDAF,衰變加速因子）將外源DNA注射入受精卵的雄原核內(nèi)Micromanipulatorsystemfortransgene

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生物反應(yīng)器是指利用轉(zhuǎn)基因活體動(dòng)物的某種能夠高效表達(dá)外源蛋白的器官或組織來(lái)進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)活性功能蛋白的技術(shù)，這些蛋白一般是藥用蛋白或營(yíng)養(yǎng)保健蛋白。用于表達(dá)的生物反應(yīng)器包括動(dòng)物血液、泌尿系統(tǒng)、精囊腺、乳腺等，還包括禽蛋和昆蟲（例如家蠶）個(gè)體等。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生物反應(yīng)器

（transgenicanimalbioreactors）

乳腺生物反應(yīng)器(mammaryglandbioreactor)，或稱動(dòng)物個(gè)體乳腺表達(dá)系統(tǒng)，即用于在乳腺中生產(chǎn)生物活性物質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。將某種具有重要價(jià)值的生物活性蛋白的基因?qū)雱?dòng)物的受精卵中培養(yǎng)出轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，使外源基因在動(dòng)物的乳腺中高效表達(dá)并分泌到乳汁中，再?gòu)娜橹刑崛∧康幕虍a(chǎn)物。AtransgenicindustryforfutureTransgenicsheep

Tracy,atransgenicsheep,1999.

WrightG,CarverA,CottomD,etal.Highlevelexpressionofactivehumanalpha-1-antitrypsininthemilkoftransgenicsheep.Biotechnology(N.Y.)1991;9:830-4.www.beep.ac.uk/content/456.0.htmlAATandTransgenicsheephttp://www.scienceandsociety.co.uk/pr/632030877/Science_&_Society_Picture_Library_10319243.jpgGMsheepgrowbigger,producemoremilkandwool

Agroupoftransgenicsheep,geneticallymodifiedwithanextracopyofsheepgrowthhormonegene,inafield.WebsterandPeterTransgenicGoat'sMilkKicksUpImmunity

transgenicgoatscansuccessfullyproducemilkcontainingtheenzymeLysozyme,andthatthismilkexhibitsanantibacterialeffectwhenfedtoyounggoatsandpigs./media/inline/0007602B-78B7-14D2-B8B783414B7F0000_1.gifAugust04,2006

TransgenicChickenHatchingtheGoldenEgg:ANewWaytoMakeDrugs”inScienceVol.300,730,2May,2003.

FirstTransgenicPigsPhoto:Leanerporkchopsfromageneticallyengineeredpig.BeltsvilleAreaphoto

/history/photos/1980_1.htmlBaconThat'sGoodForYou?ResearchersCreatePigsThatProduceHeart-healthyOmega-3FattyAcids

Ofthesepigletlittermatesphotographedthreeweeksafterbirth,theoneinthemiddleandoneontherighthavetheomega-3fattyacidgene.(Photocredit:UniversityofMissouri-Columbia)

http:///releases/2006/03/060327084435.htm(Nat.Biotechnol.24,435–436,2006)去除特定的內(nèi)源基因基因剔除（Knockout）動(dòng)物正常動(dòng)物基因組研究相應(yīng)的功能喪失定時(shí)定點(diǎn)去除特定的內(nèi)源基因建立特定基因缺陷型小鼠品系，作為醫(yī)藥研究的動(dòng)物模型組成型基因剔除小鼠誘導(dǎo)型基因剔除小鼠Knockout小鼠建立過(guò)程ImpairedNociceptionandPainSensationinMiceLackingtheCapsaicinReceptorCaterinaetal.

Science14April2000:

Vol.288.no.5464,pp.306-313

基因重組（Knock-in)動(dòng)物Myf5+/+Myf5-/-MygKi/Myg5美國(guó)麻省理工學(xué)院Jaenisch實(shí)驗(yàn)室（用肌細(xì)胞生成素基因（MygKi）替代Myf5基因）三、組織工程（tissueengineering）是指應(yīng)用工程學(xué)和生物學(xué)的原理和方法來(lái)研究正?；虿±頎顩r下哺乳動(dòng)物組織的結(jié)構(gòu)、功能和生長(zhǎng)的機(jī)理，進(jìn)而開發(fā)能夠修復(fù)、維持或改善損傷組織的人工生物替