轉(zhuǎn)基因技術(shù)綜述轉(zhuǎn)基因技術(shù)綜述轉(zhuǎn)基因技術(shù)綜述xxx公司轉(zhuǎn)基因技術(shù)綜述文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計，管理制度動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究進(jìn)展及其應(yīng)用前景孫鳳俊張佳誼韓廣文（北京奶牛中心北京延慶102100）摘要：轉(zhuǎn)基因技術(shù)作為生命科學(xué)的前沿技術(shù)之一，已經(jīng)逐漸走入了人們的生活。轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以認(rèn)為是在一定程度上通過科學(xué)技術(shù)手段讓其他生物、植物朝著對人類有利方向發(fā)展的技術(shù)。本文介紹了轉(zhuǎn)基因技術(shù)及其應(yīng)用研究現(xiàn)狀，并預(yù)測了未來發(fā)展前景，闡述了該技術(shù)的利弊關(guān)系，指出只有通過正確的引導(dǎo)和規(guī)范管理，才能很好地利用該技術(shù)，使它為人類服務(wù)。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)基因應(yīng)用利弊關(guān)系1.引言轉(zhuǎn)基因技術(shù)是生命科學(xué)前沿的重要領(lǐng)域之一。自從人類耕種作物以來，我們的祖先就從未停止過作物的遺傳改良。過去的幾千年里農(nóng)作物改良的方式主要是對自然突變產(chǎn)生的優(yōu)良基因和重組體的選擇和利用，通過隨機(jī)和自然的方式來積累優(yōu)良基因。遺傳學(xué)創(chuàng)立后近百年的動植物育種則是采用人工雜交的方法，進(jìn)行優(yōu)良基因的重組和外源基因的導(dǎo)入而實現(xiàn)遺傳改良。因此，可以認(rèn)為轉(zhuǎn)基因技術(shù)是與傳統(tǒng)技術(shù)一脈相承的，其本質(zhì)都是通過獲得優(yōu)良基因進(jìn)行遺傳改良。但在基因轉(zhuǎn)移的范圍和效率上，轉(zhuǎn)基因技術(shù)與傳統(tǒng)育種技術(shù)有兩點重要區(qū)別，第一，傳統(tǒng)技術(shù)一般只能在生物種內(nèi)個體間實現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移，而轉(zhuǎn)基因技術(shù)所轉(zhuǎn)移的基因則不受生物體間親緣關(guān)系的限制；第二，傳統(tǒng)的雜交和選擇技術(shù)一般是在生物個體水平上進(jìn)行，操作對象是整個基因組，所轉(zhuǎn)移的是大量的基因，不可能準(zhǔn)確地對某個基因進(jìn)行操作和選擇，對后代的表現(xiàn)預(yù)見性較差。而轉(zhuǎn)基因技術(shù)所操作和轉(zhuǎn)移的一般是經(jīng)過明確定義的基因，功能清楚，后代表現(xiàn)可準(zhǔn)確預(yù)期。因此，轉(zhuǎn)基因技術(shù)是對傳統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展和補充。將兩者緊密結(jié)合，可相得益彰，大大地提高動植物品種改良的效率。2.動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)概況轉(zhuǎn)基因技術(shù)是指用人工分離和修飾過的外源基因?qū)肷矬w的基因組中，從而使生物體的遺傳性狀發(fā)生改變的技術(shù)，可分為轉(zhuǎn)基因動物與轉(zhuǎn)基因植物兩大分支。人們常說的“遺

傳工程”、“基因工程”、“遺傳轉(zhuǎn)化”均為轉(zhuǎn)基因的同義詞。資助項目：北京市奶牛良種選育與繁育體系建設(shè)項目編號：D0作者簡介：孫鳳俊，男，1958年10月出生，遼寧省岫巖縣人。北京奶牛中心科研中心研究員，主要從事奶牛繁殖技術(shù)研究。 轉(zhuǎn)基因動物是指用實驗導(dǎo)入的方法將外源基因在染色體基因內(nèi)穩(wěn)定整合并能穩(wěn)定表達(dá)的一類動物。1974年，Jaenisch應(yīng)用顯微注射法，在世界上首次成功地獲得了SV40DNA轉(zhuǎn)基因小鼠。其后，Costantini將兔-珠蛋白基因注入小鼠的受精卵，使受精卵發(fā)育成小鼠，表達(dá)出了兔卜珠蛋白；Palmiter等把大鼠的生長激素基因?qū)诵∈笫芫褍?nèi)，獲得“超級”小鼠；Church獲得了首例轉(zhuǎn)基因牛。到目前為止，人們已經(jīng)成功地獲得了轉(zhuǎn)基因鼠、雞、山羊、豬、綿羊、牛、蛙以及多種轉(zhuǎn)基因魚[1]。主要的轉(zhuǎn)基因動物技術(shù)包括有：原核顯微注射法原核顯微注射法又稱DNA顯微注射法，即通過顯微操作儀將外源基因直接用注射器注入受精卵，利用外源基因整合到DNA中，發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物。其創(chuàng)始人是Jaenisch和Mintz等。這種方法的特點是外源基因的導(dǎo)入整合效率較高，不需要載體，直接轉(zhuǎn)移目的基因，目的基因的長度可達(dá)100Kb。它可以直接獲得純系，實驗周期短。但需要貴重精密儀器，技術(shù)操作較難，并且外源基因的整合位點和整合的拷貝數(shù)都無法控制，易造成宿主動物基因組的插入突變，引起相應(yīng)的性狀改變，重則致死。原核顯微注射法效率很低，且成本高。顯微注射效率不足1%，移植數(shù)千枚胚胎，僅可以獲得幾個轉(zhuǎn)基因后代。原核顯微注射法的第二個缺陷是變異高的轉(zhuǎn)基因副本隨機(jī)整合，導(dǎo)致表達(dá)的可變性。整合需要在轉(zhuǎn)基因片段上帶有強(qiáng)制性，隨機(jī)整合可能導(dǎo)致有害突變。盡管原核顯微注射法存在這些不足，然而，應(yīng)用該法已經(jīng)成功地應(yīng)用于生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因牛[3]，山羊[4]，綿羊[4]，豬[5]，對人類醫(yī)療目的，進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)具有很高的價值。逆轉(zhuǎn)錄病毒載體法指將目的基因重組到逆轉(zhuǎn)錄病毒載體上，制成高濃度的病毒顆粒，人為感染著床前或著床后的胚胎，也可以直接將胚胎與能釋放逆轉(zhuǎn)錄病毒的單層培養(yǎng)細(xì)胞共孵育以達(dá)到感染的目的，通過病毒將外源目的基因插入整合到宿主基因組DNA中去。這種逆轉(zhuǎn)錄病毒被用重組DNA技術(shù)修飾后作為基因載體在應(yīng)用中優(yōu)于微注射法之處為：無需要重排，可在整合點整合轉(zhuǎn)移基因的單個拷貝；將胚胎置于高濃度病毒容器中，或者與被感染的細(xì)胞體外共同培養(yǎng)，或微注射雞胚盤里，整合有逆轉(zhuǎn)錄病毒的DNA的胚胎率高。缺點是：需要生產(chǎn)帶有轉(zhuǎn)基因的逆轉(zhuǎn)錄病毒；插入逆轉(zhuǎn)錄病毒的基因有一定的大小限度；所得轉(zhuǎn)基因家畜的嵌合性很高，而需要廣泛的雜交，以建立轉(zhuǎn)基因系；轉(zhuǎn)基因的表達(dá)問題尚未解決。胚胎干細(xì)胞介導(dǎo)法該法是將基因?qū)肱咛ジ杉?xì)胞；然后將轉(zhuǎn)基因的胚胎干細(xì)胞注射于動物囊胚后可參與宿主的胚胎構(gòu)成，形成嵌合體，直至達(dá)到種系嵌合。其優(yōu)點是：在將胚胎干細(xì)胞植入胚胎前，可以在體外選擇一個特殊的基因型，用外源DNA轉(zhuǎn)入以后，胚胎干細(xì)胞可以被克隆，繼而可以篩選含有整合外源DNA的細(xì)胞用于細(xì)胞融合，由此可以得到很多遺傳上相同的轉(zhuǎn)基因動物。缺點就是許多嵌合體轉(zhuǎn)基因動物生殖細(xì)胞內(nèi)不含有轉(zhuǎn)基因。目前，胚胎干細(xì)胞介導(dǎo)法在小鼠上應(yīng)用比較成熟，在大動物上應(yīng)用較晚。3.動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)展二十余年前已經(jīng)證實生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因家畜是可行的[2]。但生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因家畜的方法具有許多局限性，阻礙其在科研和商業(yè)化上的應(yīng)用。盡管如此，轉(zhuǎn)基因技術(shù)仍然取得了重要進(jìn)展，目前已經(jīng)建立了許多行之有效的DNA轉(zhuǎn)移體系，而且效率得到很大提高，從而降低轉(zhuǎn)基因動物的生產(chǎn)成本。現(xiàn)在已有在染色體組內(nèi)特殊位點轉(zhuǎn)移目的外來基因的方法[6–10]。美國科學(xué)家在最新一期《自然生物技術(shù)》雜志上報告說，他們培育的轉(zhuǎn)基因奶牛能有效抵抗由金黃色葡萄球菌感染引發(fā)的牛乳腺炎，研究人員向轉(zhuǎn)基因奶牛和普通奶牛的乳腺中注射含有金黃色葡萄球菌的溶液。結(jié)果，轉(zhuǎn)基因奶牛的乳腺感染面積平均為14%，而普通奶牛的乳腺感染面積平均為71%，體內(nèi)產(chǎn)生“溶葡萄球菌”最多的轉(zhuǎn)基因奶牛的乳腺則沒有任何感染跡象。不過，研究人員指出，這種轉(zhuǎn)基因奶牛只能抵抗由金黃色葡萄球菌感染導(dǎo)致的牛乳腺炎，對其他細(xì)菌引發(fā)的牛乳腺炎不一定有抵抗力。另外，盡管基因改良是一種非常不錯的技術(shù)，但它不能取代其他預(yù)防牛乳腺炎的措施。新西蘭培育的轉(zhuǎn)基因奶牛：由此培育而成的轉(zhuǎn)基因奶牛所產(chǎn)的奶中β酪蛋白含量提高了20%,K酪蛋白的含量也增加了一倍,這兩種酪蛋白也正是干酪和酸奶制品的主要成分。比如說,有些轉(zhuǎn)基因奶牛可以成為生產(chǎn)醫(yī)用蛋白質(zhì)或某些藥物制品的經(jīng)濟(jì)有效的“工廠”,...我國應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因奶牛取得了重大進(jìn)展。在山東科龍畜牧產(chǎn)業(yè)有限公司與中國農(nóng)業(yè)大學(xué)合作建立的轉(zhuǎn)基因動物基地，獲得兩頭轉(zhuǎn)有人乳鐵蛋白基因的克隆牛。專家說，這兩頭克隆牛長大后，所產(chǎn)牛奶含有人奶的成分，具有極高的營養(yǎng)價值。北京奶牛中心與中國農(nóng)業(yè)大學(xué)合作，開展了轉(zhuǎn)基因牛胚胎移植試驗并獲得成功。研究人員利用中國農(nóng)業(yè)大學(xué)國家重點實驗室培育的轉(zhuǎn)基因母牛作為供體，通過注射促卵泡激素藥物進(jìn)行超數(shù)排卵處理，并在母牛發(fā)情后利用優(yōu)秀種公牛冷凍精液配種，生產(chǎn)體內(nèi)胚胎，將獲得的胚胎移植給奶牛中心良種場荷斯坦青年母牛受體子宮內(nèi)。應(yīng)用超數(shù)排卵技術(shù)生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因牛胚胎，供體是轉(zhuǎn)基因母牛，而配種使用的冷凍精液來自于非轉(zhuǎn)基因種公牛，因此，生產(chǎn)的奶牛胚胎應(yīng)有50%攜帶轉(zhuǎn)基因。2006年至2010年，累計移植轉(zhuǎn)基因牛胚胎108枚，移植妊娠率高達(dá)%。產(chǎn)犢牛24頭，其中公牛17頭，母牛7頭；成活17頭（6頭母牛，11頭公牛），死亡7頭（1頭母牛，6頭公牛）；經(jīng)中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研究人員采用PCR檢測21頭（包括4頭死亡，17頭成活的），攜帶轉(zhuǎn)基因的犢牛8頭（1頭公牛犢出生死亡，7頭成活），7頭成活犢牛中，6頭公牛犢，已轉(zhuǎn)入公牛站，另1頭母牛犢，）。陰性的13頭（死亡的3頭）。該試驗研究的成功，為今后快速擴(kuò)繁轉(zhuǎn)基因奶牛和實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)基因牛所產(chǎn)牛奶含有豐富的高附加值營養(yǎng)成分，尤其對老年人和兒童具有重要營養(yǎng)保健作用，應(yīng)用前景廣闊。4.轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展展望當(dāng)前條件下，轉(zhuǎn)基因技術(shù)還存在許多不足，還處于不斷的發(fā)展與完善之中，表現(xiàn)在：轉(zhuǎn)基因表達(dá)水平低，許多轉(zhuǎn)基因的表達(dá)強(qiáng)烈地位受著其宿主染色體上整合位點的影響，往往出現(xiàn)異位表達(dá)和個體發(fā)育不適宜階段表達(dá)，影響轉(zhuǎn)基因表達(dá)能力或基因表達(dá)的組織特異性，從而使大部分轉(zhuǎn)基因表達(dá)水平極低，極少部分基因表達(dá)水平過高；難以控制轉(zhuǎn)基因在宿主基因組中的行為，轉(zhuǎn)基因隨機(jī)整合于動物的基因組中，可能會引起宿生細(xì)胞染色體的插入突變，還會造成插入位點的基因片段丟失，插入位點周圍序列的倍增及基因的轉(zhuǎn)移，也可能激活正常狀態(tài)下處于關(guān)閉狀態(tài)的基因；不了解哪些基因控制多數(shù)生理過程，不了解基因表達(dá)的發(fā)育控制和組織特異性控制的機(jī)制；制作轉(zhuǎn)基因動物的效率低，這是目前幾乎所有從事轉(zhuǎn)基因動物研究的實驗室都面臨的問題，也是制約著這項技術(shù)廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。相信只要通過科學(xué)家的進(jìn)一步研究和各國對轉(zhuǎn)基因技術(shù)的規(guī)范管理，保證轉(zhuǎn)基因技術(shù)的研究和開發(fā)的健康而有序，制定相關(guān)的法律、法規(guī)，健全轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的管理，如對轉(zhuǎn)基因作物進(jìn)行監(jiān)管，對轉(zhuǎn)基因食品進(jìn)行標(biāo)識等，應(yīng)該更深入的了解轉(zhuǎn)基因技術(shù)其中的奧秘，只有更了解它才能利用好它，讓我們的生活更加美好和諧，使公眾對轉(zhuǎn)基因技術(shù)有一個較為科學(xué)的認(rèn)識，主動地接受轉(zhuǎn)基因食品，使轉(zhuǎn)基因技術(shù)貼近民眾，造福于人類。參考文獻(xiàn)[1]郭黠，謝輝，何承偉．轉(zhuǎn)基因動物研究進(jìn)展[J]．醫(yī)學(xué)綜述，2006（5）[2]HammerRE,PurselVG,RexroadJrCE,WallRJ,BoltDJ,PalmiterRD,etal.Productionoftransgenicrabbits,sheepandpigsbymicroinjection.Nature1985;315:680–3.[3]KrimpenfortP,RademakersA,EyestoneW,vanderSchansA,vandenBroekS,KooimanP,etal.Generationoftransgenicdairycattleusinginvitroembryoproduction.Bio/Technology1991;9:844–7.[4]WrightG,CarverA,CottomD,ReevesD,ScottA,SimonsP,etal.Highlevelexpressionofactivehumana-1antitrypsininthemilkoftransgenicsheep.Bio/Technology1991;9:830–4.[5]VelanderWH,JohnsonJL,PageRL,RussellCG,SubramanianA,WilkinsTD,etal.HighlevelexpressionofaheterologousinthemilkoftransgenicswineusingthehumancDNAencodingproteinC.ProcNatlAcadSciUSA1992;83:12003–7.[6]McCreathKJ,HowcroftJ,CampbellKH,ColmanA,SchniekeAE,KindAJ.Productionofgene-targetedsheepbynucleartransferfromculturedsomaticcells.Nature2000;405:1066–9.[7]DenningC,BurlS,AinslieA,BrackenJ,DinnyesA,FletcherJ,etal.Deletionofthea-(1,3)galactosyltransferase(GGTA1)geneandtheprionprotein(PrP)geneinsheep.NatBiotechnol2001;19:559–Robletal./Theriogenology67(2007)127–133131[8]LaiL,Kolber-SimondsD,ParkKW,CheongHT,GreensteinJL,ImGS,etal.Productionofa-1,3-galactosyltransferaseknockoutpigsbynucleartransfercloning.Science2002;295:1089–92.[9]DaiY,VaughtTD,BooneJ,ChenSH,PhelpsCJ,BallS,etdisruptionofthea-1,3