基因技术的核心

一、基因技术的核心——基因工程

基因工程又称为基因重组工程，就是采用类似工程设计的方法，将某一个(或几个)特定基因经过人工有目的地改造、修饰后，通过表达载体导入另一种属生物细胞中，使其产生人们所预期的、有生化活性的蛋白质的整个工艺过程。形象地说即对基因进行“剪”、“粘”、“载”、“住”等四步简单的处理。

基因工程是改造生命、复制生命的基础，但绝不是像许多人想像的那么深奥。科学家利用“剪刀”、“粘胶”、“运载工具”、“宿主”来完成改造基因并使其表达工作。首先利用限制性内切酶将载体DNA剪切开(一般在细菌基因改造时经常使用的是一种称为“质粒”的小型DNA环)，再利用限制酶将目的基因从其他生物的基因组中切割出来(要注意的是，两次使用的限制酶往往是同一种酶，或者两种不同的酶却可以切割出互补的“尾巴”即黏性末端)，然后使用连接酶将目的基因与载体DNA相连接成一条完整的DNA链，最后将它送入宿主细胞内得以繁殖。把带有目的基因植入受体细胞中的方法目前有以下几种:第一种是转形法，即使用一些能把外源基因密集聚合在细菌或细胞表面的盐类溶液，让细胞们快速而且欣然接受所有的DNA。第二种是原生质融合法，即利用电压穿孔或温和化学溶解处理，让欲改造的细胞及携带有外源基因的细胞表面，产生一些暂时性的孔疏现象，然后再让它们紧密地依偎在一起，相互交换遗传物质，便达到改造目的。第三种是基因枪法，即把外源基因涂覆在微细金属粒子上，而后利用高压气体推动，将金属粒子打进动植物细胞核内。第四种是病毒载体或反转录病毒法，即利用病毒具有感染力，将病毒的毒性削弱到某种程度，或是剪除致病的基因，留下具有感染力的基因，就可以利用病毒的感染力，把其所携带的外源基因送入细胞内。第五种是显微注射法，即直接使用一支非常纤细的玻璃针头，把装载有外源基因的液体注入到细胞核内。第六种是精子载运法，即先将精子与外源基因放在一起，让外源基因混入精子，使其产生融合(转形作用)，再将转形的精子在体外与卵子结合，待育成胚胎后，送入子宫孕育。有时单单应用前述某一种方法，成功率往往不大理想，这时可以考虑组合以上数种方法，联合变化使用。事实上，把基因送入目标细胞的技术，不断有各种新创意方法或辅助仪器设备出现，而这些都是为了更快速、更精准地改造生命。

与基因技术相关联的还有转基因技术。

1.转基因动物

转基因动物就是用实验的方法(通常采用显微注射技术)将人们所需要的目的基因导入动物的受精卵里，若外源基因与动物本身的基因(染色体)整合在一起，外源基因就能随细胞的分裂而增殖，在体内得到表达，并能稳定地遗传给后代。1982年世界上第一只转基因动物——“巨鼠”的产生，就是把大白鼠的生长激素导入到一借腹怀孕的母鼠体内，生下一个比正常小鼠体格大一倍的“巨鼠”。

转基因动物可以用来生产基因药物，最理想的表达场所是乳腺。因为乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响到转基因动物本身的生理代谢反应。从转基因动物的乳汁中获取的目的基因产物产量高，易提纯，具有稳定的生物活性。20世纪90年代中期，国际上成立了数十家转基因动物公司，转基因牛、绵羊和猪的成功实例有十多种，生产出贵重的药用蛋白如α₁抗胰蛋白酶、人红细胞生成素(EPO)、人凝血因子Ⅸ、蛋白质C、tPA等。我国于1996年10月在上海奉辛动物实验场成功研制出5头有目的基因整合的转基因羊(3头公羊，2头母羊)，其中一头母羊已于1997年9月产下小羊羔进入泌乳期，其乳汁中有活性的人凝血因子Ⅸ的表达是治疗血友病的珍贵药物。

2.转基因与克隆

自从克隆绵羊“多利”诞生以后，在全球范围引起很大震动。究竟转基因动物与克隆动物有何不同？这是一个人们普遍关心的问题。

英国罗斯林研究所研制成功的克隆绵羊是把体细胞的细胞核移植进一个去掉细胞核的卵细胞中，组装成一个类似受精卵的细胞，这个组装的细胞发育成小羊“多利”。它是无性繁殖的产物，成为克隆。它的价值在于它的理论意义:突破了有性生殖的框架，证明高等动物也可以由无性生殖来繁衍。而转基因羊的研制是将外源基因(如有药用价值的人类基因)通过显微注射等方法导入到受精卵的原核中，然后受精卵移植到受体母羊体内，让其发育成小羊。出生的小羊如带有所注射的外源基因(即整合了外源基因)，就有可能表达这种外源基因的产物。转基因羊的意义在于它的以下应用价值:可以用来大量廉价地生产珍贵的药物，为遗传病患者造福。转基因羊可以通过两个途径大量繁殖:一是有性繁殖。这即转基因羊与普通羊交配，后代中有一半是转基因羊。二是核移植，也就是克隆，所有后代都是转基因羊。这样一来我们就可以从转基因羊身上(乳腺里)源源不断地得到人类所需要的目的基因产物。

利用转基因动物的技术，我们既可以加快作物和家畜品种的改良速度，提高米、麦、肉、奶、蛋等食物的品质，又可以生产珍贵的药用蛋白，为遗传病患者造福。可以说，基因动物技术对人们千百年来追求的丰衣足食、益寿延年两大目标都将作出巨大贡献。