许多⼈谈“转”⾊变,认为“外来”的就是危险的。其实,转基因并不可怕,科学家并不是随意给动物引⼊外源基因,⽽是赋予其特定的⽤途,使其造福⼈类。转基因动物是指基因组中整合有外源基因的动物。每个⽣物个体都有⼀套⾃⼰的基因组,不是⾃⼰的那就是外源了。那么,外源基因是怎么整合到动物体内的呢?显微注射是很常⽤的⼀个⽅法。
操作者利⽤极细的玻璃微量注射针,将外源基因⽚段直接注射到受精卵、原核期胚胎或培养的细胞中,通过基因重组等过程使外源基因嵌⼊到宿主的染⾊体内。除此之外,精⼦载体法、逆转录病毒介导法和转基因克隆技术也是会⽤到的⽅法。
转基因动物在⽣物领域可以⽤来研究基因功能;在医疗领域可为研究疾病的发病机理、治疗途径及药物鉴定提供理想模型,也可以借此获得异体移植器官、⽣产珍贵药⽤蛋⽩等;在育种领域可按照⼈类的意愿改良动物的遗传品质,还可改良家畜⽣⻓特性,提⾼饲料利⽤率和产量。因此,转基因动物有着⼴泛的应⽤前景,转基因动物研究蕴含着巨⼤的价值。
亨廷顿舞蹈病(HD)的症状表现为肢体的舞蹈样动作。1872年,英国外科医⽣乔治·亨廷顿⾸次描述了该病的临床及遗传特点。这是⼀种迟发性神经退⾏性遗传病,具有年龄依赖性和选择性神经元变性的特征,发病年龄⼀般为30~50岁,发病后15~20年死亡。该病主要侵害基底节和⼤脑⽪质,具有⾼度的区域选择性。基底节运动通路受损引发运动过度;⼤脑⽪层受损导致患者认知功能障碍,晚期HD患者多现痴呆。
2018年3⽉,中国科学家李晓江、赖良学等在《细胞》杂志上发表了建⽴亨廷顿舞蹈病基因敲⼊猪模型的论⽂,该模型为世界⾸例。不少神经性遗传疾病在⾼等动物间有着相似的神经病理学机制,也凸显了⽤更接近⼈类的⼤型哺乳动物作为疾病研究模型的必要性。在猪研究模型出现之前,科学家已成功研制出该疾病的⼩⿏模型并⼴泛应⽤于对HD的研究之中。
但后来的研究发现,HD⼩⿏模型的病理表现明显不同于⼈类,毕竟啮⻮类动物还是和⼤体形哺乳动物有着很⼤的差别。与⼩型哺乳动物相⽐,猪在遗传、解剖和⽣理上更接近⼈类。此外,在考虑研制⼤型⼈类疾病动物模型效率⽅⾯,猪繁殖快、产仔数多,这些也⽐⾮⼈灵⻓类动物要更有优势。
通过HD猪模型,科学家⾸次证明了HD患者的症状可在⼤型哺乳动物模型中重现,为深⼊研究该疾病的发病机制、探索有效治疗⽅法打下了很好的基础。
因此,转基因“⼆师兄”可以为医疗事业做出很⼤的贡献呢!⽬前,科学家们已经成功建⽴了⼩⿏、兔、猪、⼭⽺、绵⽺、奶⽜等多种转基因动物的⽣物反应器。⽣物反应器降低了医⽤蛋⽩的⽣产成本,挽救了很多⼈的⽣命。全球已有⼗多家公司在开展动物乳腺⽣物反应器的产业化开发。
2006年,美国GTC公司利⽤转基因⼭⽺⽣产的重组⼈抗凝⾎酶Ⅲ药物在欧洲批准上市,成为世界⾸例成功上市的以转基因⼿段⽣产的药物,开启了转基因动物制药的新纪元。
抗凝⾎酶Ⅲ在⼈体中主要由肝脏合成,存在于⾎浆中,是凝⾎酶的抑制剂,维持抗凝⾎平衡。患上抗凝⾎酶缺乏症的⼈,是静脉⾎栓栓塞的⾼危⼈群。有调查显示,约85%的抗凝⾎酶缺乏症患者,50岁之前⾄少发⽣⼀次⾎栓性疾病,也有相当⼀部分⼈患上⾎友病。
抗凝⾎酶缺乏症的患者治疗时多要使⽤抗凝⾎酶浓缩剂,通常利⽤正常的⼈⾎浆制备,这需要成千上万的志愿者献⾎,同时还可能出现病原微⽣物感染。从⼈⾎液中提取的抗凝⾎酶既供不应求,⼜有安全隐患的问题,因此转基因⼭⽺⽣产的重组⼈抗凝⾎酶Ⅲ就应运⽽⽣了。科学家将⼈抗凝⾎酶Ⅲ与⼭⽺乳腺特异表达的基因进⾏整合,然后利⽤前⾯我们提到的显微注射的⽅法将其转⼊⼭⽺的受精卵中。
整合有⼈抗凝⾎酶Ⅲ基因的受精卵,由代孕⺟⽺孕育出⽣,待⻓成成年个体,其分泌的乳汁中就含有重组⼈抗凝⾎酶Ⅲ了,后续再经过多重加⼯⼯艺就能⽣产成药物了。值得注意的是,这些⼭⽺都是经过严格体检并通过美国农业部健康认证的。
⻓期以来,转基因安全问题⼀直是⼈们关注的热点问题。应该说对这⼀问题理性的关注,推动了转基因产品安全性的提⾼,对这⼀新兴技术的实⽤化起到很有益的作⽤。
但也应看到,有些⼈对转基因的态度是⾮理性的,尤其是对转基因技术和产品未做深⼊了解,仅凭主观判断就持否定态度,这⼀认识状况对转基因技术的合理利⽤形成了很⼤障碍。谈“转”先别怕,只要对转基因安全问题持科学严谨的态度,在技术⼿段上采取必要的防范措施,转基因技术和产品是可以造福⼈类的。