刘淑颖

（天津诺禾致源生物信息科技有限公司，天津 301700）

DNA分子双螺旋结构的发现标志着生物基因工程研究开始朝着分子结构方向进展。近年来随着生物技术的不断创新和发展，生物基因工程领域获得了不错的发展成绩，不仅给人们生活带来了深远的影响，还为医药领域开拓了新的发展方向。生物基因工程能够利用预先设定好的重组DNA序列，通过一系列的特殊反应，实现改变细胞功能、获取预想产物的目的。在医药领域，将生物基因工程与各种疫苗、药物研究以及临床诊断治疗相结合，已经取得了不错的发展成绩。

1 生物基因工程概述

生物基因工程又被称为基因拼接技术或者DNA重组技术，其主要特点是通过人工转移的方式，将一种生物的基因转移到另外一个受体细胞中，并使该转移基因在受体细胞中表达，从而获得全新的具有生物活性的产物[1]。操作生物基因主要依赖于限制性核酸内切酶、运载体、DNA连接酶这3大工具。限制性内切酶是一种生物酶，能够在DNA的特定位置点切断DNA长链，也可以水解目标DNA分子骨架上的磷酸二酯键，准确地切下所需DNA片段。运载体能够将DNA片段运输到宿主内部的目标位置，经大量复制后表达，从而达到研究目的。DNA连接酶是一种核酸酶，能够连接DNA的3'-羟基末端与另一DNA片段的5’-磷酸基末端，在两者之间形成磷酸二酯键。生物基因工程技术不但为遗传物质的研究提供了重要的技术支撑，还为医药研究的良好发展提供了新鲜动力与活力。

1.1 生物基因工程的发展现状

目前，生物基因工程已经成功进入细菌界、植物界、动物界的研究领域，并且取得了不错的发展成绩。在细菌界，运用生物基因工程研究得到的工程菌可以提取胰岛素，其在糖尿病治疗方面取得了不错的效果。在植物界，通过生物基因工程改变植物结构，可以增强植物的抗病虫害能力[2]。对于农作物而言，增强其抗病虫害能力，有助于提升产量的同时减少农药的使用，从而降低农作物上农药的残留量，降低对人体健康造成的危害。在动物界，将能够实现特定表达的特定基因，通过转基因技术转入动物体内，可以使其成功表达出新的特征，可用于识别动物发育过程中的基因(包括内源基因)及其活动，也可测出与动物发育相关的未知基因的表达特性。此外，克隆动物也是动物界基因工程中重要的成功典例。随着时代的不断发展，现阶段生物基因工程已经成为生命科学研究中不可或缺的重要组成成分。

1.2 生物基因工程的独特优势

生物基因工程的独特优势主要表现在跨物种性和无限扩增两个方面。跨物种性不仅打破了不同物种之间存在的界限，还成功地实现了原核与真核生物之间、植物与动物之间遗传信息的相互转移或重组。在农牧发展领域中，通过生物基因工程能够降低农药残留给人类造成的危害，提高牲畜的培养品质，提高农牧民的经济收益，促进农牧业的稳定、健康发展。无限扩增是指导入宿主细胞中的外源DNA能够在宿主特定的细胞内进行无限扩增。例如，在医药研发过程中，将工业化药物生产与生物基因工程相结合，能够高效率地提取干扰素、疫苗等药物产品[3]。

2 生物基因工程在医药领域的应用

微生物具有结构简单、迅速繁殖的特性，在其繁殖发展中应用生物基因工程技术能取得显著的效果。20世纪八九十年代，生物基因工程就已经应用到微生物药用蛋白质的研发生产过程中。例如，对治疗依赖性糖尿病有显著作用的胰岛素，对治疗急性胰腺炎、肢端肥大疾病有效的人脑激素以及有助于分娩的松弛素等。动物基因工程不仅培育出能够生产具有人源性蛋白质药物的动物，还可以从某些动物的胰腺中获得有助于治疗疾病的目标产物，从而推进了医药行业的发展，提高了医疗治愈水平。

2.1 微生物基因工程中的胰岛素

胰岛素属于多肽类和蛋白质类激素，其最大的疗效是能够合成肌糖原与肝糖原，加快体内糖类物质的氧化与分解，并阻碍非糖物质转化为糖类，使人体内的血糖含量下降，从而维持血糖平衡，对治疗依赖性糖尿病具有非常好的功效[4]。先天性糖尿病及后天因不良饮食习惯导致的糖尿病，会造成患者体内缺少调控血糖的激素，使得血糖含量不均衡，进而出现精神萎靡等症状。运用微生物基因工程制造出来的胰岛素，能够有效缓解并治疗这种病症。

2.2 植物基因工程中的药用重组蛋白

植物细胞具有全能性，在特定环境下，植物组织或者细胞能够生长出完整的植株。所以，可以将药物基因组合到植物细胞内，通过分别培养，得到具有药物基因的植株。植物独特的稳定遗传特性为医药领域的发展提供了充足而良好的条件。目前，借助植物基因工程制造的药物有：纯化的血清蛋白、白介素、干扰素与脑啡呔等。

2.3 动物基因工程中制造的抗凝血酶

缺乏抗凝血酶会引起静脉血栓，属于常染色体显性遗传病。借助动物基因工程生产抗凝血酶的主要原理是：用山羊作为生产药物的生物反应器，通过动物基因工程技术将人体抗凝血基因转移拼接到赡养乳腺组织内部的特异性表达载体内部，然后将获得的重组DNA分子通过显微注射技术注射到山羊的受精卵中，出生的小山羊就会具备这种特定的基因，并在山羊乳汁内含有人抗凝血蛋白，可用于制作抗凝血酶药物。

3 生物基因工程在药物领域应用的优缺点

3.1 优点

由于微生物体积较小、结构较简单、繁殖速度快，微生物转基因工程具有生产迅速、产量高、效率快、投入成本低等诸多优点。科学、合理地应用微生物基因工程，有助于促进药物工业化生产的稳定、健康、持续发展，对于提高药物工业经济发展具有十分重要的意义。植物细胞具有全能型特点，通过植物基因工程生产疫苗时，对生产环境并没有特殊的要求，整个生产过程简单方便[5]；其所表达的产物大都没有较大的毒性，是一种较为安全的药物生产机制。动物基因工程的遗传特性相对稳定，可以借助这项技术大量获取目标药物。

3.2 缺点

生物基因工程在造福人类的同时，也逐渐暴露出以下3个缺点。第一，成本较高；第二，在药物制作与生产过程中，存在一些不安全的因素；第三，对环境、设备、技术等要求较高，一旦不满足生产条件，后果不堪设想。

4 结语

生物基因工程在药物方面的应用十分广泛，为医学界提供了很多治疗疾病的有效药物。在生物基因工程发展过程中，虽然会遇到一定的曲折与困难，但只要经过不断的实践与验证，就一定能披荆斩棘，为人类及世界作出更大贡献。