世紀(jì)末的大洋彼岸，一只名叫“多利”的克隆羊的出現(xiàn)，引起了世界的廣泛關(guān)注，其重視程度不亞于原子彈的問世。人類就要邁入下個世紀(jì)時，12月24日，三只名為“連連”、“田田”和“云云”的轉(zhuǎn)基因羊，憨態(tài)可掬地亮相于中國北京順義三高科技農(nóng)業(yè)試驗示范區(qū)。同樣，在我國生物工程、醫(yī)藥等科技界引起了強烈反響。這是中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授李寧等采用顯微注射法將外源人mAAT（修正的人抗胰蛋白酶）基因?qū)肷窖蛟似谔ヅ邇?nèi)，經(jīng)過兩年努力，于今年6月獲得4只人基因轉(zhuǎn)基因羊（其中一只母羊在出生后三天死亡）。經(jīng)過聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）和DNA雜交（ southern）兩種分子生物學(xué)技術(shù)鑒定，證明轉(zhuǎn)基因成功。轉(zhuǎn)基因羊是北京興綠原生物科技中心實施的“羊乳房生物反應(yīng)器”項目。兩年來，在北京市科技委員會、國家生物工程開發(fā)中心、北京順義區(qū)政府與中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的合作下，獲取山羊卵 1036枚，移植受體母羊近百只。此次轉(zhuǎn)基因?qū)嶒灣晒β蕿?3．79％。轉(zhuǎn)基因羊的誕生，標(biāo)志著我國轉(zhuǎn)基因技術(shù)步入了新的階段，為利用動物乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)生物藥品探索出又一個新的途徑。
■何為轉(zhuǎn)基因羊
最簡單的理解就是用體外受精技術(shù)，從羊的卵巢里取得卵細(xì)胞，體外孵育成熟后，放入精子進行體外受精；然后選取受精卵發(fā)育過程中的最佳時機，借助顯微技術(shù)注射入目的基因（如人凝血因子Ⅸ基因）；再將這個已經(jīng)含有目的基因（專業(yè)提法稱“有目的基因整合”）的胚胎移植入母羊的子宮“借腹生育”。這樣得到的子羊由于具有目的基因稱其為轉(zhuǎn)基因羊。轉(zhuǎn)基因羊研究說來簡單，但研究成功卻絕非易事：且不說選用的精子、卵子要精心遴選；也不說家畜受精卵的雄原核并不像實驗小動物那樣清晰可見；顯微注射的命中率低；就連注射的外源基因的整合率也不高；移植胚胎的受孕率也極低。因此，目前國際上轉(zhuǎn)基因家畜的成功率只有千分之三，真正達(dá)到較高經(jīng)濟效益的更只有千分之一的比例，轉(zhuǎn)基因羊的誕生可謂艱難。
■在動物身上建藥廠
為何要搞轉(zhuǎn)基因羊？說得“平民化”一點，從某種意義上說，就是在動物身上建藥廠，轉(zhuǎn)基因動物是生物醫(yī)藥的一場革命。用乳腺表達(dá)人類所需蛋白基因的羊、牛等產(chǎn)乳量高的動物就相當(dāng)于一座大型的藥物工廠。
我們做細(xì)菌基因工程需要很大的車間發(fā)酵。做細(xì)胞工程藥物也需要很多的昂貴設(shè)備來培養(yǎng)細(xì)胞。而若用轉(zhuǎn)基因動物，就只需要飼養(yǎng)活的羊、牛等動物即可，這種 “藥物工廠”顯然具有投資少、效益高、無公害等優(yōu)點。從轉(zhuǎn)基因動物的乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物的優(yōu)越性更表現(xiàn)在其成本低、效益高、周期短幾個方面。如采用哺乳動物的細(xì)胞培養(yǎng)的辦法來生產(chǎn)藥物蛋白，其成本相當(dāng)昂貴；而用轉(zhuǎn)基因羊、牛等來生產(chǎn)，每克蛋白成本只需0．02―0．5美元；其二是周期短，如研制一種新藥，一般需要20―30年，即使科技再發(fā)展，也很難低于10―15年，而若用轉(zhuǎn)基因動物來生產(chǎn)藥物，其周期就短得多。例如轉(zhuǎn)基因羊，從目的基因的受精卵顯微注射，到轉(zhuǎn)基因羊的出生、成熟、泌乳，理論上是18月，牛也只需2―3年，周期大大縮短；三是效益高。據(jù)美國的資料統(tǒng)計，過去，凝血因子Ⅷ都是靠獻(xiàn)血的血源來提供、提取的，全美國這方面病人一年所需要的凝血因子Ⅷ約為120克左右。
按傳統(tǒng)方法，這120克凝血因子Ⅷ需要120萬升血漿提取，以每人獻(xiàn)血200毫升計，就需要600個獻(xiàn)血員提供血漿才能滿足。而若用轉(zhuǎn)基因牛來生產(chǎn)，一頭牛每年的產(chǎn)奶量是1萬公斤，如每公斤乳汁中表達(dá)10毫克凝血因子Ⅷ的話，那么，只需要1．2頭這種牛即能滿足需要，這就是為什么稱轉(zhuǎn)基因動物（乳腺生物反應(yīng)器）是生物醫(yī)藥的一場革命，足以帶動整個國民經(jīng)濟的發(fā)展，其意義也就不言而喻了。
再以白蛋白為例，美國一年需要10萬克，需從200萬升血漿中提取，而若用轉(zhuǎn)基因牛來生產(chǎn)，以每公斤乳汁表達(dá)2克白蛋白計算，只需要5000頭牛即可解決。此外，從人血中提取白蛋白等血清蛋白質(zhì)可能產(chǎn)生的病毒感染之虞，如肝炎、艾滋病等，也可因此而得以避免。轉(zhuǎn)基因羊等轉(zhuǎn)基因動物的用途可謂太大啦！
■轉(zhuǎn)基因技術(shù)在國外
培育轉(zhuǎn)基因動物的設(shè)想始于本世紀(jì)70年代。二十多年來，世界上已有許多國家在此領(lǐng)域取得了巨大成績。
美國已成功地替換了老鼠體內(nèi)的一種異常基因，這種基因是一種常見的遺傳性血液疾病的致病根源。此舉告訴人們基因治療不再是夢。英國已經(jīng)能夠鎖定一些特定的基因，進而改變蚊子的基因結(jié)構(gòu)，使之無法傳播瘧疾。在日本，科學(xué)家把外來基因植入老鼠精子中去，成功地培育出了具有外來基因性狀的幼鼠，并應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)和克隆技術(shù)使一只雌性山羊妊娠成功。還應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育出一種能夠分解農(nóng)藥中毒性物質(zhì)的紅薯，它可以大大降低農(nóng)藥殘留物對食用者的危害。
在俄羅斯，已有50多種添加了轉(zhuǎn)基因原料成份的食品獲得銷售證書。加拿大已培育出了精液中含有人生長激素蛋白的轉(zhuǎn)基因鼠，向世人表明用雄性動物生產(chǎn)藥物蛋白也可行。德國發(fā)現(xiàn)基因可能通過食物鏈在不同物種之間轉(zhuǎn)移。在法國，研究人員試驗將轉(zhuǎn)基因白毛兔置于紫外光線的照射下，結(jié)果兔子的白毛、胡須和眼睛都能變成美麗的熒光綠色。
■ 轉(zhuǎn)基因技術(shù)展望
科學(xué)技術(shù)日新月異，轉(zhuǎn)基因技術(shù)更是備受重視。人類的許多疾病，都直接或間接與基因損傷有關(guān)，轉(zhuǎn)基因等現(xiàn)代生物科技的發(fā)展，能使人類生命延續(xù)的美夢成真。我國此次轉(zhuǎn)基因羊注入的是mAAT基因。之所以選擇此基因，主要是因為慢性肺氣腫發(fā)病率很高，因此應(yīng)用價值較大。不久以后，雌性轉(zhuǎn)基因羊產(chǎn)下的羊奶將成為治療肺氣腫等肺部疾病的特效藥，有肺病的人便可以吃此轉(zhuǎn)基因羊奶中提取的藥品甚至直接喝此羊奶就能治病了。技術(shù)一旦獲得了突破，科學(xué)家就可以選擇其他動物，也可以選擇注入其他基因，出現(xiàn)能治療糖尿病的轉(zhuǎn)基因牛、治療心臟病的轉(zhuǎn)基因狗、治療高血壓的轉(zhuǎn)基因兔等。到那時，現(xiàn)在還難以治愈的疾病，都會迎刃而解！
同時，轉(zhuǎn)基因技術(shù)同樣能在解決人類食物上大有作為。科學(xué)家們一致認(rèn)為，基因改良農(nóng)作物對于解決世界性的饑荒問題具有至關(guān)重要的作用。甚至預(yù)測，到 2025年時，人工飼養(yǎng)的轉(zhuǎn)基因魚將彌補世界漁業(yè)產(chǎn)量的不足，滿足全球人類的食用需要。
會有那么一天，轉(zhuǎn)基因羊奶6000美元1磅，轉(zhuǎn)基因奶牛每年產(chǎn)奶價值數(shù)十億美元，將不是天方夜譚，而是活生生的事實。
■何為轉(zhuǎn)基因羊
最簡單的理解就是用體外受精技術(shù)，從羊的卵巢里取得卵細(xì)胞，體外孵育成熟后，放入精子進行體外受精；然后選取受精卵發(fā)育過程中的最佳時機，借助顯微技術(shù)注射入目的基因（如人凝血因子Ⅸ基因）；再將這個已經(jīng)含有目的基因（專業(yè)提法稱“有目的基因整合”）的胚胎移植入母羊的子宮“借腹生育”。這樣得到的子羊由于具有目的基因稱其為轉(zhuǎn)基因羊。轉(zhuǎn)基因羊研究說來簡單，但研究成功卻絕非易事：且不說選用的精子、卵子要精心遴選；也不說家畜受精卵的雄原核并不像實驗小動物那樣清晰可見；顯微注射的命中率低；就連注射的外源基因的整合率也不高；移植胚胎的受孕率也極低。因此，目前國際上轉(zhuǎn)基因家畜的成功率只有千分之三，真正達(dá)到較高經(jīng)濟效益的更只有千分之一的比例，轉(zhuǎn)基因羊的誕生可謂艱難。
■在動物身上建藥廠
為何要搞轉(zhuǎn)基因羊？說得“平民化”一點，從某種意義上說，就是在動物身上建藥廠，轉(zhuǎn)基因動物是生物醫(yī)藥的一場革命。用乳腺表達(dá)人類所需蛋白基因的羊、牛等產(chǎn)乳量高的動物就相當(dāng)于一座大型的藥物工廠。
我們做細(xì)菌基因工程需要很大的車間發(fā)酵。做細(xì)胞工程藥物也需要很多的昂貴設(shè)備來培養(yǎng)細(xì)胞。而若用轉(zhuǎn)基因動物，就只需要飼養(yǎng)活的羊、牛等動物即可，這種 “藥物工廠”顯然具有投資少、效益高、無公害等優(yōu)點。從轉(zhuǎn)基因動物的乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物的優(yōu)越性更表現(xiàn)在其成本低、效益高、周期短幾個方面。如采用哺乳動物的細(xì)胞培養(yǎng)的辦法來生產(chǎn)藥物蛋白，其成本相當(dāng)昂貴；而用轉(zhuǎn)基因羊、牛等來生產(chǎn)，每克蛋白成本只需0．02―0．5美元；其二是周期短，如研制一種新藥，一般需要20―30年，即使科技再發(fā)展，也很難低于10―15年，而若用轉(zhuǎn)基因動物來生產(chǎn)藥物，其周期就短得多。例如轉(zhuǎn)基因羊，從目的基因的受精卵顯微注射，到轉(zhuǎn)基因羊的出生、成熟、泌乳，理論上是18月，牛也只需2―3年，周期大大縮短；三是效益高。據(jù)美國的資料統(tǒng)計，過去，凝血因子Ⅷ都是靠獻(xiàn)血的血源來提供、提取的，全美國這方面病人一年所需要的凝血因子Ⅷ約為120克左右。
按傳統(tǒng)方法，這120克凝血因子Ⅷ需要120萬升血漿提取，以每人獻(xiàn)血200毫升計，就需要600個獻(xiàn)血員提供血漿才能滿足。而若用轉(zhuǎn)基因牛來生產(chǎn)，一頭牛每年的產(chǎn)奶量是1萬公斤，如每公斤乳汁中表達(dá)10毫克凝血因子Ⅷ的話，那么，只需要1．2頭這種牛即能滿足需要，這就是為什么稱轉(zhuǎn)基因動物（乳腺生物反應(yīng)器）是生物醫(yī)藥的一場革命，足以帶動整個國民經(jīng)濟的發(fā)展，其意義也就不言而喻了。
再以白蛋白為例，美國一年需要10萬克，需從200萬升血漿中提取，而若用轉(zhuǎn)基因牛來生產(chǎn)，以每公斤乳汁表達(dá)2克白蛋白計算，只需要5000頭牛即可解決。此外，從人血中提取白蛋白等血清蛋白質(zhì)可能產(chǎn)生的病毒感染之虞，如肝炎、艾滋病等，也可因此而得以避免。轉(zhuǎn)基因羊等轉(zhuǎn)基因動物的用途可謂太大啦！
■轉(zhuǎn)基因技術(shù)在國外
培育轉(zhuǎn)基因動物的設(shè)想始于本世紀(jì)70年代。二十多年來，世界上已有許多國家在此領(lǐng)域取得了巨大成績。
美國已成功地替換了老鼠體內(nèi)的一種異常基因，這種基因是一種常見的遺傳性血液疾病的致病根源。此舉告訴人們基因治療不再是夢。英國已經(jīng)能夠鎖定一些特定的基因，進而改變蚊子的基因結(jié)構(gòu)，使之無法傳播瘧疾。在日本，科學(xué)家把外來基因植入老鼠精子中去，成功地培育出了具有外來基因性狀的幼鼠，并應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)和克隆技術(shù)使一只雌性山羊妊娠成功。還應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育出一種能夠分解農(nóng)藥中毒性物質(zhì)的紅薯，它可以大大降低農(nóng)藥殘留物對食用者的危害。
在俄羅斯，已有50多種添加了轉(zhuǎn)基因原料成份的食品獲得銷售證書。加拿大已培育出了精液中含有人生長激素蛋白的轉(zhuǎn)基因鼠，向世人表明用雄性動物生產(chǎn)藥物蛋白也可行。德國發(fā)現(xiàn)基因可能通過食物鏈在不同物種之間轉(zhuǎn)移。在法國，研究人員試驗將轉(zhuǎn)基因白毛兔置于紫外光線的照射下，結(jié)果兔子的白毛、胡須和眼睛都能變成美麗的熒光綠色。
■ 轉(zhuǎn)基因技術(shù)展望
科學(xué)技術(shù)日新月異，轉(zhuǎn)基因技術(shù)更是備受重視。人類的許多疾病，都直接或間接與基因損傷有關(guān)，轉(zhuǎn)基因等現(xiàn)代生物科技的發(fā)展，能使人類生命延續(xù)的美夢成真。我國此次轉(zhuǎn)基因羊注入的是mAAT基因。之所以選擇此基因，主要是因為慢性肺氣腫發(fā)病率很高，因此應(yīng)用價值較大。不久以后，雌性轉(zhuǎn)基因羊產(chǎn)下的羊奶將成為治療肺氣腫等肺部疾病的特效藥，有肺病的人便可以吃此轉(zhuǎn)基因羊奶中提取的藥品甚至直接喝此羊奶就能治病了。技術(shù)一旦獲得了突破，科學(xué)家就可以選擇其他動物，也可以選擇注入其他基因，出現(xiàn)能治療糖尿病的轉(zhuǎn)基因牛、治療心臟病的轉(zhuǎn)基因狗、治療高血壓的轉(zhuǎn)基因兔等。到那時，現(xiàn)在還難以治愈的疾病，都會迎刃而解！
同時，轉(zhuǎn)基因技術(shù)同樣能在解決人類食物上大有作為。科學(xué)家們一致認(rèn)為，基因改良農(nóng)作物對于解決世界性的饑荒問題具有至關(guān)重要的作用。甚至預(yù)測，到 2025年時，人工飼養(yǎng)的轉(zhuǎn)基因魚將彌補世界漁業(yè)產(chǎn)量的不足，滿足全球人類的食用需要。
會有那么一天，轉(zhuǎn)基因羊奶6000美元1磅，轉(zhuǎn)基因奶牛每年產(chǎn)奶價值數(shù)十億美元，將不是天方夜譚，而是活生生的事實。
