第三章基因工程制藥基因工程的基礎(chǔ)知識

第一節(jié)基因的概念與特性

一、基因的概念:

DNA分子中含有特定遺傳信息的一段核苷酸序列，是遺傳物質(zhì)的最小功能單位。早期認(rèn)為遺傳物質(zhì)是蛋白質(zhì)，1944年Avery從肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗證明是DNA。二、基因的一般特性：①基因可自我復(fù)制②基因決定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)③基因可突變。基因按功能分為：①結(jié)構(gòu)基因②調(diào)控基因三、DNA的結(jié)構(gòu)與性能⒈DNA的結(jié)構(gòu)：四種核苷酸（A、T、C、G）連接。DNA二級結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)。⒉DNA的性質(zhì)與功能①吸收光譜260②電場中泳動③變性、復(fù)性、雜交

二、基因表達(dá)

⒈轉(zhuǎn)錄：在RNA聚合酶的催化下以DNA為模板合成mRNA的過程。

轉(zhuǎn)錄后加工：剪切：除去內(nèi)含子加帽：5’加m7Gppp

加尾：3’加poly（A）

二、翻譯：以mRNA為模板，tRNA作為運(yùn)載工具，將活化的氨基酸在核糖體上合成蛋白質(zhì)的過程。

⒈

分為三個階段：①起始②延長③終止⒉翻譯后的肽鏈加工肽鏈切斷①羥基化②糖基化③磷酸化④乙酰化第一節(jié)概述20世紀(jì)70年代基因工程誕生最先應(yīng)用在醫(yī)藥科學(xué)領(lǐng)域。

1982年第一個基因工程產(chǎn)品--人胰島素在美國問世。

優(yōu)點(diǎn):大量生產(chǎn)、應(yīng)用臨床、深入研究、擴(kuò)大應(yīng)用、改造不足、擴(kuò)大了藥物篩選來源。基因工程藥物基因工程藥物和制劑很珍貴，用傳統(tǒng)方法很難生產(chǎn)，由于材料來源困難或制造技術(shù)問題而無法大量生產(chǎn)，但用基因工程可以得以解決。主要是醫(yī)用活性蛋白和多肽類：（1）免疫性蛋白，如各種抗原和單克隆抗體（2）細(xì)胞因子，如各種干擾素、白細(xì)胞介素、表皮生長因子、凝血因子等（3）激素，如胰島素、生長激素、心鈉素等（4）酶類，如尿激酶、鏈激酶、葡激酶、超氧化物歧化酶等利用奔基因蜘工程格技術(shù)乖生產(chǎn)肚藥品陽的優(yōu)銹點(diǎn)（1）：①大量爛生產(chǎn)臥過去腎難以終獲得槳的生防理活拜性蛋白禁和多圍肽(如胰貧島素綱、干曾擾素滾、細(xì)斷胞因那子等)，為策臨床薦使用違提供像有效睜的保城障；②可略以提掙供足夠覽數(shù)量壺的生總理活江性物竿質(zhì)，以辰便對踢其生絡(luò)理、慰生化逮和結(jié)采構(gòu)進(jìn)增行深射入的蠶研究廁，從讓而擴(kuò)丈大這其些物戒質(zhì)的槐應(yīng)用王范圍柴；③可遍以發(fā)現(xiàn)嫩、挖律掘更歷多的支內(nèi)源冊性生邁理活及性物應(yīng)質(zhì)；利用回基因搞工程書技術(shù)汁生產(chǎn)石藥品醒的優(yōu)希點(diǎn)（2）：④內(nèi)源思生理腿活性誤物質(zhì)師在作甚為藥枯物使必用時存在襯的不使足之處異，可嘗以通過球基因目工程駕和蛋津白質(zhì)豈工程壺進(jìn)行粉改造憤和去佳除。如白細(xì)瞇胞介嚇?biāo)?2的第12貿(mào)5位半沈胱氨脅酸是游芹離的總，有賤可能商引起—S—S—鍵的非錯配齡而導(dǎo)酒致活販性下制降，犁如將此旺半胱稼氨酸懇改為填絲氨葛酸或患丙氨燒酸，白叫細(xì)胞眨介素-2的活性以及熱穩(wěn)賭定性均有謠提高。⑤利墻用基喪因工霉程技號術(shù)可獲得禮新型易化合鋪物，擴(kuò)大唯藥物仰篩選凱來源。國際晝上已轟進(jìn)入梅臨床晌試驗強(qiáng)的抗腫隆瘤重組薦導(dǎo)向材毒素基因圖工程抗腫雷瘤藥翁物目前綢進(jìn)入煎臨床牽試驗然的基文因組砍重組抗血競管生成適藥物轉(zhuǎn)基戰(zhàn)因養(yǎng)士殖動竭物的乳肝汁產(chǎn)臉生的芝人生拔物醫(yī)粥藥轉(zhuǎn)基幟因植錢物生產(chǎn)鐵的藥窗物蛋話白部分垃基因狗工程艙藥物晃簡介源：1、人該胰島凳素(I洗ns仔uI威in祥)胰島陳素是卷多肽珠激素吉的一鐮種，廉具有戀多種汁生理問功能題，在蛋維持槐血糖典恒定仙，增其加糖陵原、眾脂肪鍵、某聲些氨篩基酸昂和蛋塞白質(zhì)拳的合潮成、懂調(diào)節(jié)梯與控賴制細(xì)或胞內(nèi)宮多種眨代謝括途徑室等方膊面都醬有重厚要作負(fù)用。胰島臭素用鳥于臨糾床糖限尿病飾的醫(yī)吩治已求有近70年的鍋歷史粥，長腐期以肚來，其來霧源僅脊僅是乏從動抬物的衛(wèi)胰臟職中提綱取，而擠動物陣胰島傾素與襖人胰責(zé)島素躺在氨單基酸墾組成陳上存暢有一虹定的由差異燦，長宣期注貸射人佩體時剃會產(chǎn)貼生自身貞免疫口反應(yīng)，影苗響治薪療效召果。齡自80年代鉤初開悄始，擴(kuò)人們掛已開寄始用紐奉基因回工程掩技術(shù)喪大量啄生產(chǎn)歉人胰幅島素粘。人胰喂島素晌的基觸因工投程生遺產(chǎn)一假般采鈴用兩種潔方式：一是引分別誦在大游腸桿右菌中攝合成A鏈和B鏈，梅再在齡體外姻用化旺學(xué)方閘法連善接兩風(fēng)條肽鞏鏈組巧成胰健島素勺。美國EI震i槳Li駕ll坦y公司狂采用避該法每生產(chǎn)儀的重戰(zhàn)組人加胰島孔素Hu脅mu括li貴n最早女獲準(zhǔn)卵商品滾化；另一切種方蓄法是胞用分曲泌型研載體叨表達(dá)婚胰島闊素原社，如丹疾麥No鳳vo焦N訓(xùn)or污di耀sk公司哄用重虎組酵吹母分喇泌產(chǎn)烘生胰使島素犁原，鋼再用縫酶法組轉(zhuǎn)化烘為人燭胰島雷素。對胰僻島素仗的改科造No廈vo壺N類or噸di橫sk研究睛所的Br孩an呈ge等應(yīng)賤用蛋婆白質(zhì)渴工程鋒技術(shù)賣在胰吼島素豎分子嬸中取代只一個患氨基衰酸殘稅基，防設(shè)止單抬體二閥聚化待，由肌此合臭成的殘新型凈胰島傍素在畏藥物謀濃度幼下基晶本上業(yè)保持浴單體談，注嗽射后甩吸收呈速度蔬比正點(diǎn)常胰炊島素快2-變3倍；另妖有報粱道將寧胰島售素B鏈第10位的Hi建s變?yōu)锳s蒙p獲得裳高活且力胰仗島素B1疊0A績sp，其受荒體結(jié)譯合能藏力和蛋離體褲生物答活力茶分別帽為豬蜻胰島并素的26類2％和23蹈5％。2．人借生長皂激素(H廳um河an硬g辣ro那wt爺h董h(huán)o做rm劇on抬e，hG誰H)人生暮長激虜素是燥人的篩垂體授腺前掙葉嗜茅酸細(xì)幸胞分影泌的評一種滾非糖深基化境多肽臣激素書。它閣有多種股生物摔功能反，主吳要是尚刺激銜身體育生長。最侄近發(fā)苗現(xiàn)hG茫H對一刷些細(xì)賓胞的尚增殖情和分?jǐn)n化以蓮及DN瘡A合成器有直愛接效楊應(yīng)。hG智H的主晌要用梅途是閣治療誅儒節(jié)癥，臨頃床試莫驗認(rèn)祖為hG瞧H對慢租性腎功保能衰擦竭和Tu而rn慌er綜合翠癥也有琴很好族療效兄。美國臭的Ge惱ne纏nt然ec旱h公司采用枯草賊芽泡負(fù)桿菌系統(tǒng)奧表達(dá)hG熔H，產(chǎn)揀量達(dá)1.疤5g盡/L，于19多85年10月批悲準(zhǔn)上憑市，些商品改名稱責(zé)為Pr義pt嫂ro吐pi蘇n(狼hG透H)。19辟94年3月又嬸有新虹產(chǎn)品Nu掉ty唱op召in被批日準(zhǔn)上扒市。英國Ce耍ll昏t割ec隆k公司用哺叉乳動嫂物細(xì)四胞生械產(chǎn)的hG蠢H，比蓋從垂薄體中董提純蜘的天眨然hG才H多一邪個蛋刺氨酸，其治療丙效果仰更為扭顯著。我脊國用E.洪co駐li和哺萬乳動盈物細(xì)諸胞表津達(dá)hG辭H，19霜95年開奮始進(jìn)艦行臨詢床試魯驗．遠(yuǎn)做完磨臨床紗試驗蓬后有家兩家撥公司雙進(jìn)行尤工業(yè)列化生任產(chǎn)。3、干側(cè)擾素(I斬nt療er螺fe奇ro重n，IF煤N)干擾局素是疾一類助在同趣種細(xì)狡胞上護(hù)具有恥廣譜薪抗病才毒活運(yùn)性的漸蛋白烈質(zhì)，艷其活酷性的幟發(fā)揮中又受慈細(xì)胞不基因坑組的漆調(diào)節(jié)閣和控霞制，櫻涉及RN謎A和蛋惕白質(zhì)怨的合掙成。干擾嘴素是宏一種遼類似講多肽怎激素藥的細(xì)怕胞功寒能調(diào)荒節(jié)物葵質(zhì)，座是一閑種細(xì)罰胞素需。其籠定義君包括餅如以釀下含鍋義：(1巡壽)干擾采素必條須是填一種蛋白浪質(zhì)；(2先)在一暮般生判理狀臉態(tài)下妄，細(xì)胞攪的干愧擾素活基因霸呈靜胃止?fàn)罡蛻B(tài)，只惜有在晉特定擠誘生傘劑作龜用下只進(jìn)行沾轉(zhuǎn)錄蓄并轉(zhuǎn)吵譯出星具有放種屬時特異爽性的扣干擾五素；(3敢)干擾語素本培身不模能直菌接滅耀活病直毒，而押是細(xì)醫(yī)胞在掏干擾啞素作逆用后產(chǎn)生交出多山種抗過病毒雄蛋白。從末而阻癢斷病殿毒的肉繁殖勝；(4澇)干擾俗素必脹須具若有廣譜泄抗病愈毒活攔性。根據(jù)美抗原柄特異尤性和鴉分子價結(jié)構(gòu)年的不趁同，擺干擾蝦素可吸分為α、β、γ三型燭。干叮擾素帆的基球本特閘性包雪括種液屬特終異性傾、作漢用“蠢廣譜吃性和嬸選擇墻性”拼、相鴨對無捷害性歷和特朽殊穩(wěn)居定性懸等。澤干擾沾素的生物卻功能賊活性可歸箭納為獄：(1脾)抗細(xì)綠胞內(nèi)綁侵害兩微生誕物活著性，(2炭)抗細(xì)退胞分慈裂活吊性，(3剪)調(diào)節(jié)阿免疫海功能屑活性悠。干擾禽素在睜臨床比上主久要用構(gòu)于治療惡性漂腫瘤和病毒君性疾懷病。我國倉衛(wèi)生摘部已憐批準(zhǔn)陷生產(chǎn)孩的干央擾素墊品種額有：IF斜Nα1b、IF宰Nα2a、IF匠Nα2b和IF良Nr四種別。4．白叛細(xì)胞淹介素(I委nt顛er限le幟uk揮in陰,招IL瓶)白細(xì)組胞介啄素是僚由白亦細(xì)胞蔽或其毒他體環(huán)細(xì)胞寫產(chǎn)生陽的又修在白憤細(xì)胞導(dǎo)間起釣調(diào)節(jié)提作用梁和介葵導(dǎo)作待用的本因子，是一喪類重割要的敬免疫腹調(diào)節(jié)村劑。目歉前已霜發(fā)現(xiàn)千的白橋細(xì)胞宵介素討已達(dá)15種之嚴(yán)多，踩它們叛的生賞物學(xué)膠功能轉(zhuǎn)十分駐廣泛離．主要勝功能收有：(1霸)激活灶并刺們激T、B淋巴漁細(xì)胞疑的增之殖和鐮分化趁；(2升)刺激詠巨噬丸細(xì)胞診和粒克細(xì)胞關(guān)的活晶性；(3舉)作為邁各種嫌細(xì)胞刮的絲釋裂原戶；(4句)其他材功能(抗腫發(fā)瘤作緞用、翁誘導(dǎo)準(zhǔn)發(fā)熱據(jù)、作簡為佐籠劑等)。白細(xì)技胞介臘素在杠臨床背上主蘇要用扎于治療怖惡性韻腫瘤俘和病莊毒性踏疾病(如乙燙型肝油炎、爐艾滋嚼病等)。隨著塊分子博生物夾學(xué)的百進(jìn)展命，各使種白滅細(xì)胞暑介素小的基秒因也俊相繼乳克隆圣成功翼，并制冬成基摔因工駝程白很細(xì)胞矮介素未純品奔，其域中有擋幾種次已投伙放市雄場。同雪內(nèi)IL棕-2已批身準(zhǔn)生疲產(chǎn)，IL巨-3、IL牢-4和IL亞-6等其束他白謹(jǐn)細(xì)胞達(dá)介素爪也正帳在研肢制中戀。應(yīng)翠用蛋抵白質(zhì)粘工程沖技術(shù)畝在IL達(dá)-2中12堆5位Cy擊s分別瓶由Se室r或Al辱a取代錢，制筒成生物遼活性具、熱社穩(wěn)定南性和蜂復(fù)性米效果都比終原IL概-2強(qiáng)的茂新型IL廢-2沾(1常25油Se鏟r-板IL電-2和12扒5A持la幟-I撕L-旬2)，現(xiàn)籮己獲惜準(zhǔn)臨鈔床應(yīng)懸用。5.集落灰刺激戒因子(C撒ol加on歷y–st舅im揮uL朝at肆in右g抗fa只ct泥or霉,透C應(yīng)SF遼)集落養(yǎng)刺激譯因子(C扶SF立)是一叨類能爸參與辯造血除調(diào)節(jié)植過程由的糖盼蛋白衣分子幕，故植又稱造血韻刺激徹因子或造血乏生長語因子。CS洞F的功傅能可藏概括灘為：刺激底造血惕細(xì)胞曲增殖眨、維桑系細(xì)網(wǎng)胞存濃活、億分化佩定型嶄、刺脫激終格末細(xì)歉胞的辣功能松活性艙等。近年斜來的技研究袖表明薦，CS接F還參慈與對成夸熟細(xì)逐胞的濟(jì)功能窩調(diào)節(jié)，并例在宿主方抗感肆染免愚疫中起著億重要天作用飯。現(xiàn)在躍已知壺的集邪落刺額激因懷子(C巧SF洗)主要旋有4種：(1援)粒細(xì)雀胞集倉落刺半激因糕子(G券-C康SF舟)；(2幻玉)巨噬抹細(xì)胞耕集落墓刺激晃因子(M送-C狀SF逢)；(3真)粒細(xì)掉胞—巨噬棉細(xì)胞以集落燙刺激紹因子GM戰(zhàn)-C廁3F庸)；(4狗)多能蜘集落竄刺激中因子(M膠ul鉗ti疑-C跪SF，即IL君-3搏)。上裂述4種CS斑F在注蘿入人味體后畏均有促使救各類燒白細(xì)揪胞增青殖和牽成熟慌、增段加血拼小板蘆和紅約細(xì)胞插數(shù)量的作網(wǎng)用，溫因此CS疾F在臨同床上酸多用便作癌例化療去的輔醒佐藥供物，卡如化渠療后掠產(chǎn)生次的中錫性白細(xì)梢胞減域少癥，也釣用于骨髓遼移植握促進(jìn)固生血餃作用，還你可用晃于治茶療白血廢病、粒細(xì)似胞缺你乏癥膝、再銜生障欠礙貧食血等多方種疾辛病。6．腫析瘤壞彎死因撥子(T狀um持or應(yīng)n宴ec跑ro遭si烏s羅fa丹ct蘇or，TN再F)腫瘤煌壞死藍(lán)因子引這一論名稱尚是因參最初侮發(fā)現(xiàn)段時觀旦察到辛它的場抗腫料瘤活醒性而鞠命名錄的。嚼隨著混人們莖對TN數(shù)F的深廉入研絹究，掠該名軟稱已收不再產(chǎn)能反帶映其利全部蔽的生踢物活蚊性。TN騎F除具困有抗腫君瘤活電性外．扣對多降種正常掘細(xì)胞還具盾有廣程泛的免疫死生物奇學(xué)活忙性，如炎癥括活性豆，促寬凝血葬活性立，促氏進(jìn)細(xì)灶胞因珠子分傍泌，蛙免疫雪調(diào)節(jié)存作用膚，抗牙病毒資、細(xì)迅菌和齊真菌裝作用湖，熱朽原質(zhì)跪作用候以及漫參與菊骨質(zhì)贈重吸分收等。目前TN踏F經(jīng)鑒放定有3種1)主要搏由激季活巨索噬細(xì)怠胞產(chǎn)株生的TN喬F-α；(2櫻)主要斷由激送活淋資巴細(xì)洗胞產(chǎn)夏生的IN節(jié)F-β，又紅名淋滋巴細(xì)刃胞毒先素(L盒T)；(3定)由NK細(xì)胞促產(chǎn)生窯的細(xì)算胞毒蕩因子TN君F-γ。(NK細(xì)胞是天背然免欣疫系罰統(tǒng)的師主要帆效應(yīng)跌細(xì)胞懲，具村有廣盡泛的抖生物座學(xué)功扎能，手位于晌機(jī)體褲抵抗饞腫瘤珠和病此毒感俱染的齡第一厭道防做線。NK細(xì)胞升作為情天然寶免疫貝的主帥要效舉應(yīng)細(xì)她胞，嘴在感伴染性則疾病騰的防鐮治、郊腫瘤燒的生數(shù)物治羅療以牲及骨充髓移襯植中禁發(fā)揮谷了不針可替曠代的適作用沉。皮術(shù)膚黏肝膜組劉織是幕機(jī)體里的重酸要免珠疫器舞官之盲一，肯是阻霉擋病去原微際生物紗入侵關(guān)的天勇然屏膠障，筍而NK細(xì)胞亭是這桌一屏令障的別主要汁效應(yīng)黨細(xì)胞備之一桂。)19考84年基可因重謹(jǐn)組TN夸F獲得愧成功尖后，19紫85年即害獲美膽國FD頂A批準(zhǔn)咬用于枯臨床螺，在音治療璃某些憤感性潔腫瘤糖上收欲到較誘好的法效果紐奉。此清外，TN梅F在臨戚床診御斷上贊也有拖一定串意義敘。但熊天然TN修F有一溉定毒累副反倦應(yīng)。捏國內(nèi)19友89年首饅次報拉道組嚼建高張表達(dá)艱人TN兩F工程替菌株。并漏通過彼鑒定壇，重盟在研耽究TN籠F的衍粘生物推，以提高俊比活憤性和擁減少盾毒副化作用鳴。目前諒，用洞蛋白資質(zhì)工捕程技疾術(shù)研類制TN傷F突變俯體主盤要有圓：(1渣)將原讓型TN涉F分子磁中第80、90和92位的Il衛(wèi)e、Ly鋒s和As紹n分別缺被Se羞r、Hi莫s和Va叨l置換扁，經(jīng)E.性c組ol篇i表達(dá)匠產(chǎn)生rh梢TN植FαD3a產(chǎn)物孔，毒性比原團(tuán)型TN及F低11倍左右繼；(2趕)將TN多F—αN末端煉的第2位Ar劈燕g換成Ly上s，在嶺及E.抓c珠ol歲i中表仙達(dá)TN谷F—K2產(chǎn)物必，對王某些構(gòu)人腫門瘤細(xì)折胞株廉表現(xiàn)部出比TN踐P—α高出幾十森倍到秩幾百凡倍的徹抑制造活性，且毒性餡稍低；(3未)在TN舍F分子攏的末銹端缺7個氨功基酸錦，8、9、10和C端15芽7位氨漲基酸焦分別駝被Ar想g—Ly市s—Ar另g和Ph蒸e取代啟，在E.今c省ol屑i中表軟達(dá)TN度F科m蒜ut豈an溉t門p餡ro諸te挎in產(chǎn)物凡，生物科活性比天韻然的狼提高10倍，紅可降音低用聰藥量檔，減低垂其毒勇副作泰用，且糾產(chǎn)物曾以可肝溶形好式存我在，檢易于選純化滲。7．心爐鈉素(A煩tr碎ia更l描na必tr駕iu遍rc占ti殊c噴fa慢ct餡or思A溜NF或AN包P)心鈉蹄素是無心房千利鈉估因子伯。由拍于其常化學(xué)禽結(jié)構(gòu)層屬于呼一種掩多肽裳，故茂又稱專心房悟肽(A境NP愁)。心鈉狹素具有釋較強(qiáng)殲的利前鈉、瓶利尿逃、擴(kuò)詢張血那管和米降低畏血壓閃的作走用。在老調(diào)節(jié)訪體液憂容量崇和濃還度、屋控制煤血壓白、維兼持體伶液平避衡方通面起標(biāo)著重愈要作瞧用、融可作攏為降奔血壓售藥和銜利尿但藥，牲用于稍治療命充血平性心鄉(xiāng)豐臟衰眉竭、賀高血布壓、簽?zāi)I功賢能衰周竭、咐水腫成和氣石喘等臂疾病湯。人的社心鈉編素基音因(化學(xué)高合成)已先肅后在大腸璃桿菌、酵母糊菌和哺乳宇動物菊細(xì)胞中得誓到表聾達(dá)。19敲86年．Vl該as爺uk蘋Is等已峰將化桶學(xué)合訂成的短人心磚鈉素24肽(1花28蘭-1報51稼)基因慢成功臭地在酵母她細(xì)胞中獲杰得表魂達(dá)。撈而且給表達(dá)應(yīng)產(chǎn)物醫(yī)可分姿泌到勉培養(yǎng)殿液中劑。我蝴國也坡已成藏功地店將人α心鈉摔素基瞇因克半隆到酵母分泌慨性表秤達(dá)載就體中撈，并扇獲得必高效劃表達(dá)倒，95％以上鎖的產(chǎn)盞物被炭分泌芹到培蒸養(yǎng)液虹中。8．重打組乙榆肝疫塑苗重組油乙肝窩疫苗殖是以被基因志工程門技術(shù)痰研制端的第2代乙劉型肝次炎（HB）疫肌苗，管已獲副得了晚突破哀性和辜實(shí)用案性進(jìn)欠展，路是基滋因工坦程疫燃苗中編最成鎖功的勇例子常。目體前，滋乙肝焦病毒(H四BV棟)基因餡在真銹核細(xì)品胞中藥表達(dá)蔽已出條現(xiàn)了4條途己徑：(1套)將HB坊V的S、S2或S1基因重組幅質(zhì)粒侄轉(zhuǎn)化酵母，用英重組被酵母謝生產(chǎn)HB疫苗“如深箱圳康追泰生源物制快