Berkel 等利用牛的αS1酪蛋白啟動子與人乳鐵蛋白基因組的6.2kb 片段構建轉基因載體,通過顯微注射獲得轉基因牛,ELISA 結果分析表明,轉基因牛奶中人乳鐵蛋白的含量為300~2800μg/ml。其他目前已經能夠從高等轉基因動物乳腺反應器中生產的蛋白有抗凝血酶Ⅲ、長效組織纖溶酶原激活劑(tPA)、α抗胰蛋白酶、凝血因子Ⅸ、乳鐵蛋白等產品。但是用轉基因動物進行藥物生產還存在一些問題,如在轉基因動物體內過量表達外源蛋白對動物造成的傷害,致使轉基因動物在很多生理方麵存在缺陷,這些問題需要進一步解決。
11.6.3生產可用於人體器官移植的動物器官
每年由於可供移植的人體器官不足,成千上萬的病人因得不到移植器官而死去。因此,異源器官移植是解決世界範圍內普遍存在的器官短缺的有效途徑。排斥反應是器官移植的最大障礙,而利用轉基因動物可以解決這一難題。如供體豬組織的血管內皮細胞表麵存在糖類表麵抗原,可與人類血清中的相應抗體結合,已知這種抗原是由α1,3半乳糖轉移酶催化合成的,用基因敲除的方法降低該酶的活性或使該酶失活,從而解決異種器官排斥反應問題。此外還可以通過核移植技術建立病人的胚胎幹細胞係,並在體外培養使其發育成為各種組織、器官,之後再移植給病人,這從根本上解決了排異反應,為生產可供人類移植用的器官開辟了一條很有希望的途徑。
目前對器官供體動物研究較多的是豬。作為人類器官移植的供體,豬在解剖、組織及生理等方麵與人類最為相近,其器官與人的器官大小相仿,並且容易飼養。
11.6.4基因動物在培養家畜新品種方麵的應用
利用轉基因技術可以加快動物改良進程。“超級小鼠”的成功使人們找到了一條加速經濟動物生長的新技術途徑。而且利用轉基因技術有可能在較短的時間內培育出具有各種優良性狀的家畜品種,培育出對某種疾病具有抵抗能力的轉基因動物等。
11.6.5展望
雖然轉基因動物還存在如對基因轉移的過程和原理還不清楚、外源基因整合率低、轉基因動物成活率低及轉基因動物的安全性等問題,但轉基因動物已經影響到工業、農業、醫學及其他許多領域,特別是在醫藥生產和供人類移植所用器官的生產等方麵,其經濟效益和社會效益將是難以估量的。轉基因動物生產將會成為生物工程技術領域最活躍、最具有實際應用價值的內容之一。因此,實現轉基因技術實用化、商業化、轉基因動物的產業化,是當代生物科學工作者的努力目標。
本章小結
轉基因動物是指借助基因工程技術將外源基因導入受體動物染色體內,使之具有新的穩定遺傳性狀的動物。生產轉基因動物的基因轉移技術主要有以下幾種:原核顯微注射法、體細胞核移植技術、反轉錄病毒載體感染法、精子載體導入法和胚胎幹細胞移植法等。上述分別通過直接或間接地將外源基因導入配子、合子和早期發育的胚胎細胞中,再利用胚胎繁殖技術獲得轉基因動物。
外源基因整合到受體動物基因組過程中,存在著拷貝數低、基因表達效率低、不表達,以及嵌合體等問題。因而有必要選擇適當的檢測方法,確認目的基因整合到受體動物中。
檢測技術有PCR技術、Southern印跡雜交技術、Northern 印跡法、實時熒光定量PCR、基因芯片技術、Western 印跡和酶聯免疫法、活體動物體內成像技術等。
外源DNA的整合有隨機重組、同源重組和逆轉錄病毒整合等幾種方式。啟動子、內含子、增強子及插入整合的位點是決定表達的主要因素,此外還受到細胞反式調控因子、整合拷貝數、載體序列以及機體狀態等因素的影響。
從轉基因動物的乳汁獲取目的基因產物不但產量高、易提純,而且表達的蛋白質經過充分的修飾加工,具有穩定的生物活性,因此轉基因動物乳腺反應器是最理想的表達場所。
思考題
1.通過舉例,詳細闡述轉基因動物乳腺生物反應器的製備過程。
2.簡述目前生產轉基因動物的關鍵技術中存在的問題及其發展趨勢。
3.試解釋基因打靶,並結合目前的研究現狀,綜述在轉基因動物的製備中提高外源目的基因的整合效率和表達水平的方法。
(王為民)