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摘要近年来,生物学和分子生物学研究领域的成就促进了转基因
动物生物反应器的蓬勃发展。用转基因动物生物反应器生产药用蛋白
是生物技术领域里的又一次革命,它以一个全新生产珍贵药用蛋白的
模式区别于传统药物的生产。本文着重介绍转基因动物生物反应器的
基因构建以及转基因动物组织特异性表达的最新进展。
以合理的费用获取大量在人体内原本稀少的血浆蛋白在不久前还
只是幻想。然而,近年来生物学和分子生物学取得的显著进展终于使
这种幻想成为现实。其中,将外源DVA用显微技术注入生殖细胞的
原核,将重组DVA转入小鼠胚胎细胞和将DVA整合入宿主染色体和
种系传递等重要发现,使用转基因(Tg)动物生产药用蛋白成为可能。
此外,生物学技术的发展,如对卵细胞的获得、操作以及再植入和重
组DNA等技术进步都为转基因动物生物反应器的成功提供了保证。
转基因动物生物反应器生产药用蛋白一般有两种技术路线。第一
种是将目的基因在同源组织中表达蛋白质;第二种是将目的基因构建
成杂合基因,转入动物胚胎,通过转基因动物的分泌器官收集并提纯
药用蛋白。转基因动物分泌的蛋白经过后加工酷如人体天然蛋白的结
构,也有完全相似的生物活性。
可编辑
同源组织中表达蛋白质
目前,在同源组织中表达蛋白质最典型的例子是在动物的红细胞
中表达人的血红蛋白。在人的血红蛋白基因编码序列里启动子有2个
CACCC盒,而对应的猪的启动子里只有一个,另一个靠近它的是
CGCCC盒。Sharma等[1]将猪的β-启动子与人的β编码基因融合,并将
人的β-基因座调控区(β-LCR)和α、ε基因与融合基因的β基因连接在
一起构成载体,转入猪胚胎细胞,从转基因猪分泌乳汁中得到的重组
人血红蛋白含量高达32g/L。
在转基因动物的分泌器官中生产蛋白
转基因动物表达重组蛋白多以乳腺、唾液腺和膀胱为靶位。在这
些表达器官中,通过构建合适的载体,选择适当的启动子和调控序列
可产生比正常水平高得多的重组蛋白。不过,生产系统应尽可能与循
环系统隔离,以减少表达产物对宿主动物的影响。
可编辑
乳腺生物反应器
将所需目的基因构建入载体,加上适当的调控序列,转入动物胚
胎细胞,使转基因动物分泌的乳汁中含有所需要药用蛋白。从融合基
因转入胚胎细胞到收集蛋白质有一个过程,包括胚胎植入、分娩和转
基因动物的生长。转基因动物从出生到第一次泌乳,猪、羊、牛各需
12、14、16个月;并且只有雌性动物泌乳且不连续,一般可持续2、6、
10个月。牛、羊等大型家畜能对药用蛋白进行正确的后加工,使之具
有较高的生物活性,同时产奶量大,易于大规模生产,因而成为乳腺
生物反应器理想的动物类型。
抗凝血酶Ⅲ第一个进入临床试验的转基因蛋白产物是抗凝血酶
Ⅲ,将半乳糖β-酪蛋白的启动子和含抗凝血酶Ⅲ基因序列相连,转入
绵羊胚胎细胞,在转基因绵羊的乳液中得到有生物活性的蛋白产量可
达7g/L[2]。目前该蛋白正用于冠状动脉旁路手术患者的二期临床验
证。
β-乳球蛋白在实验过程中人们发现牛的β-乳球蛋白(BLG)基因
可编辑
并能在乳腺中特异性表达。Hyttinen等[3]将含有5'端2.8kb
和3'端1.9kb的牛BLG基因片段构建成载体,转入小鼠胚胎细胞,
可在转基因小鼠的乳腺中特异表达高水平的BLG,此外,还发现CpG
位点的甲基化程度与BLG的表达量有关,甲基化少的转基因小鼠乳液
中BLG分泌量较大,可达1~2mg/ml,而其他转基因小鼠分泌量小于
0.1mg/ml。
红细胞生成素(EPO)目前国内外均采用CHO细胞表达生产人
EPO,成本比较昂贵,而用转基因动物生产的EPO,可能是一条理想
的途径。将EPOdNA分别以HindⅢ和BamHI酶切,1%琼脂糖凝胶
电泳回收5.4kb的HinⅢ/BamHI片段,插入pGEM-7zf(+)载体,再将
867bp的BLG启动子插入EPO基因之前EcoR、ClaI位点,构建表达
载体pGEM-3zf(+)β-LG-EPO。通过显微注射
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