母乳喂养周,不如谈谈“乳腺生物反应器”吧

支持母乳喂养!爱婴,爱母!

从明天开始的一周(8.1-8.7),就是世界母乳喂养周了, 这个活动设立的主旨是希望全社会积极鼓励和支持母乳喂养,拓宽母乳喂养的内涵,创造一种爱婴、爱母的社会氛围。

当然,从广义上来说,所有哺乳动物的幼儿期,都是靠“母乳”长大的,比如牛、狗、老鼠,以及你想到的所有的哺乳动物。靠着这个神奇的功能,哺乳动物的幼崽才能度过最脆弱的婴儿期,完成生命的繁衍和传承。

而这一功能,被科学家们盯上之后,又会被“玩”出什么花样呢?事情要从20世纪80年代初说起……






 

乳腺生物反应器的研究





1980年,Gordon等将重组DNA用显微注射法导入小鼠受精卵原核,首次获得了整合有外源基因的小鼠。

1982年,Palmiter等将大鼠生长激素基因显微注射到小鼠受精卵中,首次获得了体重为正常小鼠2 倍以上的“超级小鼠”并提出了从转基因动物中提取药物蛋白的设想。

此后几年的许多研究奠定了转基因动物技术体系的基础,但真正的乳腺生物反应器研究则始于1987 年Gordon 等的工作,他们将组织型纤溶酶原激活剂(tPA)与小鼠乳清酸蛋白(WAP)基因的启动子构成重组基因,成功地培育出了37只在乳汁中能表达tPA 的转基因小鼠,同年,世界上第一只能从乳汁中分泌α1-抗胰蛋白酶(AAT)的转基因绵羊在英国罗斯林研究所诞生。从此,开始了乳腺生物反应器的实用性研究。




 

从小鼠到大型动物






1987年,Simons等将带MT启动子的β-乳球蛋白-凝血因子IX(BLG-FIX)、BLG-AAT 等重组DNA片段注射到绵羊受精卵中,获得了在乳汁中有外源基因表达的转基因后代。Wilmut等将羊乳球蛋白基因片段与F-IX和AAT-cDNA 融合质粒注入小鼠及绵羊受精卵中,获得乳汁中含F-IX 和AAT 的转基因小鼠及绵羊。Wright等将绵羊BLG基因调控区与人AAT基因相连,获得了 4 只转基因绵羊。Velander 等利用WAP 基因启动子与人蛋白质C(hPC)cDNA 重组基因获得的转基因猪,重组hPC的表达量(1g/L)比人血中hPC 浓度还高200倍。Ebert等用β-CA基因的启动子引导tPA在山羊乳汁中得到表达(1-3g/L)。1997年,Wilmut等首创体细胞克隆技术并成功构建了表达人F-IX的转基因克隆绵羊。2000年,英国PPL 公司将人类AAT 基因定点整合到胎儿成纤维细胞的前胶原基因座,用转基因细胞生产的转基因打靶绵羊;2001年,他们又利用基因打靶技术生产出了AAT、3-GT 和朊病毒双剔除的克隆绵羊。



上述研究可以看出,乳腺生物反应器研究从模式动物——小鼠的转基因开始,逐步建立起了大动物乳腺生物反应器制备的技术平台。




 

我国的乳腺生物反应器研究





生化工程国家重点实验室奠基人




我国的施履吉院士在20世纪80年代初就提出了乳腺生物反应器的构想并获得了表达乙肝病毒表面抗原的转基因兔



“不是我”



1996 年10 月,复旦大学遗传所和上海医学遗传所合作成功地获得了表达有活性的F-IX蛋白的转基因小鼠和5只转基因绵羊,真正开始了我国的乳腺反应器构建工作。

1998年,上海医学遗传研究所构建成以牛酪蛋白基因启动子驱动F-IX基因表达的表达载体,显微注射到山羊受精卵的雄原核,成功制备了5头转基因羊。上海医学遗传研究所于1999年2月,得到一头带有人血清白蛋白基因的转基因牛。

2000年,中国农大和北京兴源生物科技中心合作,将改造的人AAT 基因显微注射到山羊受精卵原核中,获得了3只带有人AAT 的转基因山羊。

2001年起青岛森淼公司与多家研究单位合作,启动“利用崂山奶山羊乳腺生物反应器制备药用蛋白项目”,形成了奶山羊乳腺生物反应器的开发平台,具备了开发多种药用蛋白乳腺生物反应器的能力。并在2007年联合中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点试验室对蛋白的分离纯化工艺进行攻关,成功的获得抗凝血酶III蛋白纯品。并通过对所获得的抗凝血酶III纯化蛋白采用液质联用技术进行了结构分析确证,鉴定结果表明:从羊奶中纯化得到的抗凝血酶III蛋白结构与人体血液中抗凝血酶III蛋白一致。




 

乳腺生物反应器的优势





动物乳腺生物反应器是基于转基因技术平台,使外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺,利用动物乳腺天然、高效合成并分泌蛋白的能力,在动物的乳汁中生产一些具有重要价值产品的转基因动物的总称。

 

乳腺生物反应器生产的外源蛋白种类广泛,从小分子肽到大分子复杂蛋白质,从生物活性酶到抗体、病毒抗原蛋白均可有效生产。


利用动物乳腺生物反应器生产重组蛋白的优点有

(1)生物活性高,无污染。动物乳腺有完整的蛋白质翻译后修饰系统,包括糖基化、磷酸化、羧基化等,从而保证了产品的高生物活性。


(2)易分离提纯,成本低廉;现有的一些人药物蛋白之所以昂贵,除了原料难以收集外,另一原因是分离提纯极为困难成本极高。而动物乳腺生物反应器的产物直接经乳汁分泌出体外,只需用常规方法除去酪蛋白沉淀乳清,再经层析即可得到重组蛋白,已经建立起完整的分离纯化生产程序。


(3)产量高。外源基因在动物乳腺中的表达量可以达到每升几克到几十克,小群转基因大家畜的产量即可满足全世界市场的需求。动物乳腺生物反应器已经成为生物技术领域最具开发应用前景的尖端方向。
















 
 
 

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