生物反应器课件.ppt

鸡输卵管生物反应器 优点：鸡具有世代周期短、低成本、繁殖力高、卵中天然存在着蛋白酶抑制剂和良好的无菌环境； 鸡的蛋清是一种相对简单的混合物，单个鸡蛋卵清蛋白含量约为3.6 g，仅包括约11 种主要的蛋白，因此利于纯化； 与哺乳动物相比，一些鸡蛋白的糖基化方式比哺乳动物更近似人类。 鸡输卵管生物反应器 蛋清的一半蛋白来自两个卵清蛋白等位基因，其特异表达于输卵管膨大部的管腺细胞。 现状： 研究还处于初级阶段。 乳腺生物反应器 通过转基因技术 将乳腺组织特异性启动子驱动的外源基因 在动物乳腺组织高效表达 通过乳汁分泌到体外 该方式不会对动物自身机体造成损害通过回收乳汁就可以提取有重要价值的生物活性蛋白。 转基因动物乳腺特异性表达的启动子 乳球蛋白( BLG) 基因启动子； 酪蛋白基因调控序列， 常用牛 αS1-酪蛋白基因和羊β -酪蛋白基因的调控序列； 乳清酸蛋白( WAP) 基因启动子； 乳清白蛋白基因启动子。 乳腺生物反应器产业化 重组人抗凝血酶Ⅲ ( ATryn)已经被美国FDA批准上市； 仅用几十只转基因山羊就能生产出全世界一年需求的抗凝血酶 III( ATryn) ，每年市值7 亿美元； 5种药进入临床Ⅲ期试验； 37 种进入Ⅱ期临床研究阶段。 乳腺生物反应器面临的问题 生产周期长、基因整合效率不高； 转基因动物死亡率较高； 常出现不育导致转基因动物续代难。 莱茵衣藻生物反应器 真核单细胞、结构简单、 因序列已经完全测得, 序列结构比较清楚, 利于遗传操作; 培养条件简单, 可以大规模培养, 易于工业化生产; 核转化与叶绿体转化方法成熟; 衣藻作为真核生物, 可以对真核蛋白质进行准确的翻译后加工修饰( 如: 正确的折叠等) ; 衣藻本身不带有对人体有害的生物, 如病毒、细菌等, 这就使得其表达的产物不会含有毒素等有害物物质, 从而减少纯化步骤, 大大降低成本。 植物生物反应器 以植物悬浮细胞培养或整株植物为加工场所大量生产具有重要功能或药用价值的蛋白、人或动物的疫苗 抗体、重要的氨基酸等； 相关植物生物反应器产品可通过种子、果实或块茎表达，便于贮藏 运输和利用。 利用植物生物反应器制备抗体 抗肿瘤抗体； 肿瘤疫苗； 其它抗肿瘤药物。 缺点： 重组蛋白表达量低； 重组蛋白的免疫原性不够强； * 生物反应器（Bioreactor） 生物反应器的概念 用微生物、植物、动物、人细胞或者专一性酶， 通过生物方法将原料转化为特定产品的容器称为生物反应器( Bioreactor) 。 胃就是人体内部加工食物的一个复杂生物反应器。食物在胃里经过各种酶的消化，变成我们能吸收的营养成分。 生物反应器 生物反应器 光生物反应器（ Physcomitrella patens） 生物反应器的概念 能够产生生物活性物质的生物体，也称为生物反应器。 生物反应器包括以下几种: 细菌生物反应器； 酵母生物反应器； 细胞生物反应器； 藻类基因工程； 转基因动物生物反应器。 发酵罐 细菌生物反应器 细菌作为反应器，是最早使用的转基因生产技术。目前，细菌仍然作为一种廉价高效的表达重组外源蛋白的宿主在广泛使用。 大肠杆菌表达目的基因遗传背景比较清楚， 易于控制。另外，大肠杆菌容易培养，可以获得高产量的目的蛋白。 缺点：蛋白质高级结构不正确、无翻译后加工、无修饰等限制。 表达载体 Novagen公司的PET系列载体。 异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（简称IPTG）是经常被用来作为乳糖操纵子的诱导物。 乳糖操纵子的应用 乳糖操纵子的应用 最早应用基因工程生产人的蛋白质的方法是在细菌中表达人的胰岛素(1982)。 胰岛素是一种控制糖代谢的蛋白质激素。缺乏糖尿病，注射胰岛素。 现已在细菌中生产10多种 药品，例如表皮生长因子、人生长激素、干扰素、乙型肝炎工程疫苗等。 　　 不同目的选择不同的菌株 DH5α; JM109; TOP10; BL21(DE3)…… 酵母生物反应器 单细胞低等真核生物、遗传背景清晰、培养条件普通、生长繁殖速度迅速、表达量高； 用于表达基因工程产品时，可以大规模生产， 有效降低了生产成本； 我国目前肝疫苗主要还是以酵母作为反应器来生产的； 酵母表达外源基因具有一定的翻译后加工能力， 收获的外源白质具有一定程度上的折叠加工和糖基化修饰， 性质较原核表达的蛋白质更加稳定。 酵母生物反应器的缺点 在酵母表达系统中部分外源基因不能表达； 内部降解和多聚体形成； 蛋白质高级结构不正确、翻译后加工、修饰等不正确限制。 3种酵母表达系统 酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)表达系统：酿酒酵母难于高密度培养，分泌效率低，几乎不分泌分子量大于30 kD的外源蛋白质，