基因工程在生物制藥領域的應用探討

鐘晴虹

摘 要：隨著基因工程技術的進步和發(fā)展，其在生物制藥領域發(fā)揮著重要的作用。從基因操作技術入手，詳細闡述了大分子分離技術、PCR技術、基因芯片技術和外源基因的導入技術等，并詳細分析和研究了一些具體的基因生物藥物。

關鍵詞：基因工程；生物制藥；操作技術；表達載體

中圖分類號：R915 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.02.150

基因工程在生物制藥領域的主要應用是基因工程制藥。基因工程制藥是指人們按照一定的醫(yī)學目標，將特定的外源基因導入宿主的基因組成，由宿主產生特定蛋白藥物的一種制藥方式。

1 基因操作技術

1.1 基因大分子分離技術

基因大分子分離技術實際上是指基因組DNA和質粒（plasmid DNA）的分離。基因組DNA分離的方法主要有PCR擴增技術、Southern雜交等。其中，基因文庫是建立在DNA重組基礎上的，它不同于基因克隆和基因庫，主要是指將某種重組的DNA序列在某宿主體內進行克隆增值。質粒分離的方法主要包括酸酚法、質粒DNA釋放法和去污裂解法等。質粒通常被用作基因工程中的表達載體或克隆載體。

1.2 PCR技術

PCR技術是一種在細胞外模擬DNA復制過程的核酸擴增技術。PCR技術可以分為定量PCR技術和定性PCR技術。定量PCR技術是以實時PCR為代表，其基本原理是將熒光標記分子引入PCR反應體系中，以此實現對反應過程中每一時刻的熒光信號積累的實時檢測，并計算PCR的產物量，或借助標準曲線法實現對初始模板量的計算。PCR技術分為反轉錄PCR、反向PCR、錨定PCR和多重PCR。反轉錄PCR（RT-PCR）是一種利用極少量的mRNA來構建龐大數量的cDNA文庫的方法。

1.3 基因芯片技術

基因芯片實際上是生物芯片中的一種。該技術主要包括樣品的制備、核酸方陣的構建和雜交、雜交圖譜的檢測和讀出。根據用途的不同，又可以將基因芯片技術分為診斷芯片技術、測序芯片技術和表達譜芯片技術。其中，表達譜芯片技術作為一種應用最廣泛的技術，它不僅可以用于藥物的研究和篩選，還可以應用于分析基因的供能和探討疾病的發(fā)生機制等方面。就該技術的具體應用而言，它主要包括以下兩方面：①確定藥靶基因。將正常的人體細胞與病變或異常的細胞作對比，并找出其中的差異，從而確定藥靶基因。②實時監(jiān)測藥物治療前后的基因狀態(tài)。

檢測基因表達有三方面的作用：①通過監(jiān)測基因用藥前后的基因表達狀況，可以了解藥物作用的機理及其對細胞的影響。②可以實現對藥物毒理的研究。③有助于藥物篩選。

1.4 外源基因導入技術

外源基因導入技術是將合成的新型基因導入宿主細胞中，然后通過基因在宿主體內的表達，由宿主產出有關的蛋白質藥物。根據宿主細胞類型的不同，可以將基因的表達分為真核細胞表達系統和原核細胞表達系統。外源基因在宿主細胞內表達時，通常會將一個目的蛋白的基因與一個報告蛋白的基因相互融合，即形成融合蛋白，從而用于蛋白的純化和檢測。常用的報告蛋白有硫氧還蛋白、谷胱甘肽S-轉移酶和β-半乳糖苷酶等。

2 基因工程藥物

2.1 抗生素類

傳統的抗生素類藥物是通過微生物發(fā)酵或化學合成手段實現的，其生產效率低，成本較高，不適合大規(guī)模生產。利用基因技術可以實現對生產抗生素類藥物菌種的基因改造，使生產菌種的活性增強，生產產品的目的性增強、表達水平提高，從而在降低生產水平的前提下大量生產抗生素類藥物。例如，我國王以光利用基因工程（基因重組技術）改造了螺旋霉素產生菌，大大提高了丙酰螺旋霉素的產量。

2.2 活性多肽類

活性多肽類在人體內的含量比較低，但是，其卻在人體代謝過程中發(fā)揮著重要的調節(jié)作用，比如激素等。這些物質同樣可以作為醫(yī)學藥物來治療有關物質失衡（過多或過少）所造成的各類疾病。這類物質通常產于各類動物的臟器，成本較高，生產也比較復雜，無法大批量生產。但是，基因工程的誕生為其實施提供了一定的可能性，通過基因重組技術可以使某些微生物產生特定的活性多肽類物質。例如，可以將胰島基因導入大腸桿菌中，由大腸桿菌生產胰島素；也可以將生長基因導入酵母菌中，量化生產生長基因，將生長素用于臨床治療。

除了上述兩種基因工程藥物之外，還有細胞免疫調節(jié)因子、疫苗和基因治療產品等多種基因工程藥物。這些藥物都極大地彌補了制藥領域的不足，給人們的健康帶來了巨大的幫助。

3 結束語

綜上所述，基因工程在生物制藥領域發(fā)揮著至關重要的作用。它不僅可以為臨床疾病的治療提供大批量的生物藥物，還可以有效地診斷和預防當下一些棘手的疾病，比如艾滋病、遺傳病和癌癥等。因此，為了促進我國生物制藥領域的進一步發(fā)展，有關方面的研究人員要不斷學習基因工程方面的知識，并要將其切實應用到生物制藥中。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕