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生物制药技术论文范文两篇
摘要现代生物制药技术是一项与制药产业结合极为密切的高新技术,下面是我精心推荐的生物制药技术论文范文,希望你能有所感触!
生物制药技术论文范文篇一生物制药技术探析
【中图分类号】R473.6【文献标识码】A【文章编号】1672-3783(2011)04-0344-02
【摘要】现代生物制药技术是一项与制药产业结合极为密切的高新技术,不断为医药行业提供新产品、新剂型,为制药界开创一条崭新之路,正在改变生物制药业的面貌,为解决人类医药难题提供最有希望的途径。文章分析了几项生物制药技术,并对生物制药的展望进行了分析。
【主题词生物制药技术
一生物制药技术简介
1基因工程技术:激素和许多活性因子是调节人体生理代谢与机能的重要物质,其活性强,临床疗效明显,但这些物质自然界甚为稀少,从人体及动物中提取难度大,来源有限,无法满足临床需要,而现代生物制药技术却为临床提供了这类廉价、高效的药品。胰岛素是治疗糖尿病的激素类药物,一般从动物中提取,其资源缺乏,价格昂贵,利用基因工程手段将人或动物胰岛素合成基因分离后移植到微生物细胞中,并实现基因表达,这样用基因工程手段得到基因重组微生物被称为基因工程菌,利用基因工程菌在200L发酵灌中产生10克胰岛素相当于450千克胰脏中提取的产量。人生长激素(简称HGH)是脑下垂体前叶分泌的由191种氨基酸组成蛋白质类激素,分子量为22000D。以前,人生长激素只能从人脑垂体前叶中分离纯化,应用深受限制,而目前利用基因工程技术动物细胞工艺可得到,并且与人生长激素相同,临床用于治疗垂体前叶HGH分泌障碍引起的侏儒症,促进烧伤及骨折等创伤性组织的恢复,也用于改善老年性肾萎缩的症状及治疗胃溃疡。
2酶及细胞固定化技术:微生物转化及酶催化工艺早已在制药工业中广泛应用。酶与固定化技术结合弥补酶的不足,在制药界取得显著发展,如用大肠杆菌酞化酶生产6一APA、犁头霉素生产氢化可的松、乳酸菌转化蔗糖制备右旋糖醉等。原西德BeohringerNannhein公司在青霉素酞化酶固定化方面取得了很大的进展,他们用聚丙酞胺凝胶包埋法制成微型小球状固定化酶已投人生产,其表面活性为100一150U/g,1kg固定化酶可生产500kg6一APA,能连续反应300次,他们用第二代工程菌的固定化酶转化率达到85%一90%,反应次数达900次,有人用固定化后活力可维持100天以上,固定化细胞、特别微生物细胞在抗生素、激素、氨基酸等药物的合成中得到广泛的研究和应用。用固定化酶的膜反应器分离布洛芬可得到许多有光学活性的化合物,体外试验证明其S一异构体比R一异构体活性高100倍。近年采用多种固定化系统组成的人工肾可在体内反复返转具有显著临床效果。
3细胞工程及单克隆抗体:植物细胞工程培养技术为开辟药物新资源、使微生物原料生产工业化、保护自然界生态平衡具有重要意义。中医临床应用之中,中草药数千种,其中89%来源地植物,初始靠手集野生资源,最后鉴于野生资源有限,及不断开发利用,难以满足需要,许多名贵药材如天麻、人参、当归、黄茂等均采用植物细胞,大规模培养技术,其所含有效成份较天然植物含量高。如培养的人参细胞中Ginselagoside含量较天然植物高5.7倍。培养的烟草细胞C。QIO含量较天然植物高16.30倍等等。由此可知,植物细胞工程将为人类创造一代新型中药制剂造福人类。动物细胞培养技术主要以植物的微生物难以生产出蛋白质类药品,并实现工业化、商品化。英国韦尔科母公司采用8立方米培养罐培养生产a一干扰素为工业化动物细胞培养典型实例,被称为"超大规模"动物细胞培养获得成功。1975年英国科学家通过淋巴细胞与骨髓细胞融合产生的杂交瘤,经体外培养、分离可得到一些无性繁殖细胞株,它们能分泌免疫学均一抗体。这种抗体为单克隆抗体,单克隆抗体一经间世显示巨大生命力,由于单克隆抗体目前在医药领域具有特异性强、操作方便等特点,因此现在已有越来越多的单克隆抗体代替传统的抗血清用于临床诊断。1981年美国批准第一个单克隆抗体诊断试剂后,1983一1984年又批准了37种,1985年美国FDA认可就有55种,到1987年底,美国已批准单克隆诊断试剂在上百种以上,它主要用于艾滋病、肿瘤性疾病、乙型肝炎及细菌性感染等疾病的诊断,临床疗效显著。由于单克隆抗体对相应抗原结合,具有高度专一性,因此有人试用肿瘤抗原的抗体作为抗肿瘤药物的携带者,将药物导人肿瘤细胞,从而使肿瘤药物有选择性杀伤肿瘤细胞而不伤害正常细胞,这种由单克隆抗体和抗癌药物组成的导向药物为"生物导弹"。
二生物技术应用展望
1加大研发投入,建立高效研发产品线。国内大多数生物医药中小企业缺乏完善的自主研发体系,新产品研发效率低下。这与国内生物医药业研发投入严重不足有关。目前,国内生物医药企业大多数研发投入占销售收入不足10%,甚至低于2%,远低于国外同类企业的研发投入。没有足够的研发投入往往造成后续产品开发乏力。国内生物医药企业需要加大研发投入,建立或完善从上游构建、小试、中试放大、临床研究到最终生产的高效通用技术平台,为企业发展提供源源不断的新产品。国内少数企业,如沈阳三生,每年的研发投入占销售收入的10%,该公司陆续开发出了干扰素、IL-2、EPO、重组人血小板生成素等一系列产品,经营业绩良好。
2哺乳动物细胞表达药物开发是国内生物医药的重大发展机会。全球销售领先品种大部分都采用哺乳动物细胞培养的技术平台,目前,特别是单克隆抗体药物已经成为了生物医药的重要发展方向。在国内,大多数销售领先的主要品种不能实现国产化,往往不是由于专利限制,而是国内基本未能掌握该技术平台。预期在未来数年内,能真正解决哺乳动物细胞高效表达及大规模培养技术这一重大技术平台的国内企业,将会获得丰厚的利润回报。
3选择合适的产业化项目。医药产品开发风险大,即使产品开发成功,一般每10个新药中大约只有3个能获得超过其开发费用的收入,而另外7个新药的收入还不足以补偿其研发费用。与其它化学药一样,大多数生物医药产品盈利能力低下,甚至亏损。因此,在生物医药研发立项前,必须对其进行科学、市场等方面的全面论证,以减少项目研发及市场销售失败风险。
生物医药产业是发展前景巨大的一个产业,随着"人类基因组"等生物医学的发展,越来越多的生物基因药物将被研发和投入生产,生物医药产业将蓬勃发展。
参考文献
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动物生物技术论文
动物生物技术是以大量的实验为基础,涉及的实验动物、生化试剂、仪器设备种类繁多,是一门非常强调实验技术和技能的学科,我整理了动物生物技术论文,有兴趣的亲可以来阅读一下!
动物生物技术论文篇一
动物生物技术实验室的安全监控和管理
摘要实验室作为高校教学科研的重要组成部分,其安全管理具有举足轻重的作用。目前,动物生物技术实验室在实验过程中需运用大量的生物组织、化学试剂、仪器设备等。生物组织的安全操作、化学试剂的合理归放以及仪器设备的正确操作和管理是科研顺利进行的基础条件。高校应加强安全教育,采取积极的防范措施,保证高校实验室的正常高效运转。
关键词动物生物技术实验室;安全管理;仪器设备
中图分类号:G482文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2015)16-0166-03
随着科学技术的迅速发展,越来越多的高校纷纷设立动物生物技术实验室进行这方面的研究工作。动物生物技术是以大量的实验为基础,涉及的实验动物、生化试剂、仪器设备种类繁多,是一门非常强调实验技术和技能的学科,旨在培养具备生物学、医学、公共卫生学、环境保护和野生动物保护、基因工程、人类疾病模型和医药工业等基础理论知识和实践能力,能在动物生物科学领域前沿承担创新研究和管理的高级科学技术人才。
目前,大部分实验室都缺乏专业技术人员的管理、维护。实验室的使用、人员流动和内部管理产生许多新情况,其安全问题已经迫切地摆在人们面前。因此,如果希望实验室安全、顺利、高效地为教学和科研提供服务,就要求重视实验室的安全管理,进而预防事故的发生。
1动物生物技术实验室现状
自2009年新版《实验室生物安全通用要求》(GB19489―2008)开始实施,国家检验检疫局和标准化管理委员会对生物技术类实验室的安全设施、安全管理体系做出统一的执行方案[1]。虽然国家把高校实验室的安全管理一直视为重点,人们的环保意识和安全意识也在不断增强,但免不了还有很多问题存在。例如:实验室的规章制度不能有效执行;师生的安全意识薄弱,管理混乱,不规范操作仪器,对化学有毒有害药品不合理归置;对实验动物质量检测、生物安全控制不重视,病原微生物检测实验室的设施条件未达到国家颁布的生物安全实验室标准;实验中产生的废弃物未进行无害化处理便与生活垃圾混放或倾倒入下水道,实验后的动物组织、尸体随意扔入垃圾桶;等等。这都为实验室的安全和人员的安全埋下了隐患。
基于此,本文提出一些关于动物生物技术实验室的安全管理措施来和大家共同探讨。
2动物生物技术实验室安全管理的改进措施
加强人才队伍建设实验室的安全监控离不开人的作用,提高专业技术人员的基本素质是做好实验室管理工作的基础。这要求实验技术人员不但要有扎实的理论基础、过硬的实验技能、良好的品德修养、较强的管理能力,还要能熟练掌握仪器设备的安全操作,解决实验中出现的种种问题[2]。
要达到以上要求,可通过如下途径:
1)认真学习实验室生物安全手册以及实验室安全管理的各项规章制度;
2)定期组织专业技术人员技能、仪器设备的安全规范操作、有毒有害试剂的管理等方面的培训;
3)定期举办实验室紧急状况的处理和应急程序的演练,如洗眼装置的正确使用、伤口的正确处理、水电安全的应急措施、紧急逃生能力等;
4)学校要对实验室加强监督与考核,以严格认真的科学态度对实验室进行计划管理、技术管理和经济管理,只有这样才能实现实验室的科学化和规范化[3]。
加强生物安全意识动物生物技术实验室是一类与动物(小鼠、大鼠、豚鼠、兔、鸡、犬、羊、牛等)、动物组织(细胞、血液、皮毛、排泄物、组织器官等)密切接触的实验室。这些动物、动物组织可能携带一些已知或未知的病原体,通过各种方式(空气、器械污染、操作不慎等)对实验技术人员和环境造成污染。据报道,在过去几十年里,时有发生实验室相关感染的调查报告,例如:2004年4月中国疾病预防控制中心病毒所实验室由SARS冠状病毒引起实验人员的感染[1];2011年3月,黑龙江省东北农业大学的27名学生及1名教师因使用4只未检疫山羊进行实验而感染布鲁氏菌病。为此,提出以下安全控制措施。
1)实验动物的来源确定及实验前观察。动物生物技术实验室所采购的动物,其来源一定要遵循国家的规定。所选动物必须是由符合《实验动物管理条件》《医学实验动物管理实施细则》的规定并取得动物检疫合格证明的实验室提供[4]。在实验前,要观察、了解参加实验的动物,掌握其生活习性与饲养要求;在预实验中,要对动物组织、器官等生理解剖部位、动物对各种处理因素的反应情况作初步评估,以便预防正式实验过程中,动物在生理、精神状态等方面可能出现的问题,确保实验过程的顺利进行。
2)实验过程中的安全操作。首先要进行外观检查,包括:毛色光泽是否清洁贴身,行动是否异常,头脸有无肿大,背有无穹起,四肢、尾和皮肤有无缺损,动物有无喘息、鼻分泌物增多、肛门不洁等现象。外观异常是某些疾病发病前出现的临床症状,是疾病诊断的前期信号。如鼠的唇部、四肢、尾部出现水肿和小疱,则有可能是得鼠痘病毒感染所致;小鼠出现斜颈、眼鼻分泌物增多,有可能是肺支原体感染所致。
其次,在实验过程中要有防护措施,根据GB19489―2004《实验室生物安全通用要求》,动物生物技术实验室应当具备生物安全防护二级水平[5]。具体要求如下:
①实验室制定生物安全手册及规章制度,限制非实验人员进入;
②远离公共区域,与外界进行有效隔离;
③硬件设施包括二级生物安全橱、个人防护设备、工作台(耐热、耐酸碱、耐有机溶剂消毒剂腐蚀)、通风系统、洗手池、眼部冲洗装置、防蚊纱窗;
④实验结束后,实验人员用消毒水泡手,工作服、手术器械要进行高温灭菌,离开后开启紫外灯。
3)动物尸体及组织的合理清除。动物尸体作为一种废弃物,要进行无害化处理。必须按照兽医卫生的要求和程序,严格动物尸体的收集、运输和无害化处理。在运输过程中,车厢需做到无泄漏、密封严格,小型动物需装入密封塑料袋中。常用的的无害化处理方式包括以下几种。①深埋法处理:在远离居民区、水源、泄洪区、草原和交通要道,挖深度不少于2米、能容纳动物尸体侧卧的坑,坑底铺2~5厘米厚的生石灰,将尸体放入使之侧卧,再铺上2~5厘米厚的生石灰,用土覆盖土层厚度不少于1.5米,并与周围持平。
②焚烧法处理:这也是处理尸体最彻底的方法,一般用焚尸炉即可。
③发酵法处理:将尸体抛入专门的尸体坑内,用生物热的方法将尸体发酵分解,堆尸体的坑封闭待尸体完全分解就可挖出作肥料[6]。
加强设备的统筹管理、化学试剂正确存放
1)对设备的管理。
一是明确职责:实验室管理人员对仪器的保管、使用及维护进行管理。
二是对仪器进行分类标识,标明每台仪器的编号、名称、使用部门、保管人等,同时在仪器醒目位置标明“合格”“准用”(仪器设备某些功能已丧失,但检测工作所需要的功能正常且经检定/校准合格者)“停用”标识[7]。
三是资源充分利用:将闲置设备为多个实验室共用,避免资源浪费。
2)药品的管理。
一是完善实验室管理制度。设立专职人员负责制,实验危险品入库前,必须进行检查登记,切实做到“四无一保”(无被盗、无事故、无丢失、无违章、保安全)和“五双”(双人保管、双人收发、双人领用、双把门锁、双本账目)[8-9]。
校内相关部门定期或不定期检查危险化学药品的登记记录(领、用、剩、废、耗),核对账物,检查个体防护设备及实验室安全设备状况。
二是对药品进行集中存放和统一管理。根据药品的种类、性质,设置相应的通风、防爆、泄压、防火、防雷、报警、灭火、防晒、调湿、消除静电等安全设施,将药品存放在条件完备的专用仓库中。对实验危险品,特别是爆炸物品、剧毒物品,应严格遵守分类专库保存,精确计量和记载,严加保管,不得转送、转让给其他单位和个人,或用于食品、药品或其他非实验室使用。储存实验危险品的仓库内严禁吸烟和使用明火,并根据消防条例配备消防力量、消防设施以及通讯、报警等必要装置。
三是定期对实验室管理人员进行培训。进一步了解危险化学品的种类、性质、储存、使用管理规定,防护设备的正确使用以及必要的应急措施等,以便有效地防止事故的发生。
加强废弃物的清理措施实验中产生的废弃物如卤素有机物、一般有机物、无机物废液要分别回收,不可混放,更不能作为生活垃圾随意倾倒,除了玻璃仪器的洗刷废水。且要注意剧毒废液应单独回收。集中回收后,可先对回收的废弃物做一些初步处理,处理时注意可能产生的发热、有毒气体、喷溅及爆炸等危险。对于危险性较小、普通实验室就可处理的废弃物可自行完成。如易挥发的有机试剂用量较小时,可使其在通风环境下向空气中自然稀释挥发;废酸、碱液,可加入相应试剂中和至pH值呈中性,再和大量水稀释后排入下水道;乙醇及醋酸之类有机溶剂,能被细菌作用而易于分解,经用大量水稀释后,即可排放;不富集重金属且不溶于水的此类溶剂,如乙醚可采用燃烧法进行处理(燃烧时装入铁制或瓷制容器,选择室外安全地方,点燃时取一长棒,站在上风方向点燃,监视至烧完为止)。其有害物质浓度不得超过国家和环保部门规定的排放标准。对于剧毒废液和过期实验危险品要定期联系专业的处理厂进行销毁,并做好处置记录。
实验室危险化学品管理是一种风险管理,认真研究探索适应新时期高校实验室危险化学品管理的措施非常必要,以切实保证学校实验教学及科研工作顺利进行[10-11]。
3结束语
实验教学和实验室建设是高等学校教学和科研活动的重要载体,是培养学生较强的动手能力和创新能力的基地,是培养高科技人才的摇篮。必须本着预防为主、安全第一的原则,使学生树立安全意识和环保意识,自觉维护自身安全和环境安全。同时加强工作人员的业务培训,有效地排除可能发生的各种危险因素,保障实验室的安全、高效运行。
参考文献
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动物生物技术论文篇二
生物技术专业动物生物技术课程建设与改革
摘要动物生物技术是生物技术专业的一门专业必修课,针对该课程特点,从教学思想与目标、师资队伍、教材、课程内容、教学方法以及考核方法等6个方面探索该课程建设和改革思路,旨在提高该课程的教学质量,满足新时期人才培养的需求。
关键词动物生物技术;课程建设;教学改革
中图分类号G642;G420文献标识码A文章编号1007-5739(2013)01-0326-02
21世纪是生命科学的世纪。生物技术是人类科学技术发展历史中最悠久、对人类社会具有重大贡献的学科之一。随着分子生物学前沿学科的不断进步,生物技术也得到了突飞猛进的发展。动物生物技术是一门现代生物科学理论和技术相结合的综合性学科,主要涉及动物基因工程、动物细胞工程、动物胚胎工程等几大领域,在诸多行业都得到了广泛的应用,如农业、食品业、医学行业等[1]。生物技术这门学科在各大高校中都占有很重要的地位,可见该门学科的重要性,因此学好生物技术这门学科对今后的就业至关重要。笔者在介绍生物技术的概念的基础上,总结了动物生物技术课程的建设与改革措施,以期为学生的就业打下坚实的基础[1]。
1生物技术的概念
生物技术是指在现代生命科学的基础上,利用各种先进的技术手段和其他类科学的原理和技术来对生物体或生物原料等进行加工或改造等,目的是生产出人类所需的产品。先进的工程技术包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和蛋白质工程等新技术。对生物体的改造是指按照人类的需要,改造或加工生物包括植物、动物、微生物等,使其能够生产出对人类有利的产品[1-2]。
2教学现状与分析
内蒙古农业大学生命科学学院生物技术专业自1996年开始招生,2006年成为内蒙古自治区品牌专业,经过了16年的专业建设,首先于2003级生物技术专业学生中开设36学时的动物胚胎工程课程(专业选修课),随着现代生物技术的迅猛发展,36学时的理论讲授明显不足,于2005级学生中更改教学大纲,内容上增加了动物组织、细胞的培养技术、基因工程技术等,理论教学增加到54学时,并增加18学时实验教学,课程性质首次转为专业必修课,并创新性地更名为动物生物技术,当时整个生物领域还未出现命名为动物生物技术的课程,直到2009年5月1日,科学出版社出版了普通高等教育十一五规划教材《动物生物技术》,至此这一新课程有了正式出版的教材可参考。笔者调查了部分农林院校生物技术专业开设的主干课程,主要有11门(动物学,植物学,微生物学,生物化学,遗传学,细胞生物学,分子生物学,基因工程,细胞工程,发酵工程和酶工程),在调查的农林院校中(安徽农业大学,西北农林科技大学,山东农业大学,湖南农业大学,吉林农业大学,东北林业大学,青岛农业大学,江西农业大学,福建农业大学,华中农业大学,华南农业大学,云南农业大学),都开设《细胞工程》课程,目前只有内蒙古农业大学生命科学学院生物技术专业开设与《细胞工程》相近课程《动物生物技术》和《植物生物技术》课程。
3动物生物技术课程建设与改革
3.1教学思想与目标改革
落实科学发展观,逐步树立“以学生为中心”、“一切为了学生”的意识。教师要改变传统的教学观念[3],正确处理传授知识与提高学生学习能力之间的关系,使学生在学习一些课程基础知识的情况下,掌握一种主动学习课程相关知识的能力,成为富有知识和具有学习知识能力的复合型人才。
3.2师资队伍建设
组建教学团队,将教学内容分为不同的教学模块,打破传统的一人一课的教学模式,每一模块由具有相应专业背景的教师承担,业务上要精益求精,力争紧跟各教学内容的学科前沿。定期开展教学研讨,督导组专家听课、评课,同时不定期开展自评和互评及学生评教,以促进整体教学水平的提高。
3.3教材建设与改革
根据调研,笔者选用了科学出版社出版的普通高等教育十一五规划教材――蒋思文教授主编的《动物生物技术》作为教材,该书比较全面系统地介绍了动物生物技术的概况、基本原理、技术方法和最新发展。同时,由于课时的限制,在教学过程中,不可能做到面面俱到,且课程知识更新速度较快,一些最新热点在教材中没有体现的,自行编写部分讲义,以文本形式拷贝给学生,并推荐其阅读中外文的优秀参考书。
3.4课程内容改革
动物生物技术属于多学科交叉课程,也是各国科研工作者研究的热点领域,大量的研究成果层出不穷,也在不断地更新和充实着这一新兴学科的知识。无论是教师的教,还是学生的学都具有一定的难度,这就要求在授课内容的选择上,既要注意授课内容的完整性,又要保证实用性和先进性,同时做好与其他课程交叉内容的增、减和衔接。在课程内容上,首先介绍绪论,动物胚胎工程技术概述,体外受精,胚胎移植,性别控制,胚胎分割,嵌合体;其次,介绍分子生物学及基因工程基础;最后重点介绍细胞核移植技术、干细胞技术、转基因技术、动物生物反应器、动物细胞培养技术,动物细胞融合技术,杂交瘤技术和单克隆抗体技术。通过精心的安排,使学生能在有限的时间内,全面系统地了解动物生物技术课程体系的基本内容。
3.5教学方法改革
3.5.1利用重大科研成果,激发学生学习的兴趣,提高其学习的主动性。如美国科学家马里奥?卡佩基、奥利弗?史密斯和英国科学家马丁?埃文斯,利用“基因靶向”技术让小鼠体内的特定基因失去活性,培养出研究价值极高的“基因敲除”小鼠,为人类遗传病研究提供了药物试验的动物模型。有了这些动物模型后,人类就能更有效地找到治疗各种遗传病的新疗法,彻底攻克遗传病就为时不远了,这一成果使得他们一起获得2007年诺贝尔生理学或医学奖。罗伯特?杰弗里?爱德华兹爵士,英国生理学家,生殖医学的先驱者,因创建了“体外受精技术”,被授予2010年诺贝尔生理学或医学奖。一门课程的讲授,不但要使学生掌握和了解课程相关的一些基础知识,更重要的是要教会学生如何通过有效途径尽可能的获取更多的、更丰富的相关知识,特别是对于像动物生物技术这样一门新兴的学科领域,许多知识都处于动态更新和完善的过程中[1]。3.5.2跟踪学科科研动态,开拓学生视野,培养创新思维。本科生的课堂教学过程不仅仅是传授书本知识,更重要的是启发学生的开拓性思维能力和创新意识,培养和提高其发现问题、分析问题和解决问题的能力[3-5]。因此,在应用范围广、知识更新快的动物生物技术教学过程中,介绍学科研究的新动态和新进展,有意识地拓宽学生视野,打开学生思路,培养学生创新性思维是十分必要的。例如诱导多能干细胞(Inducedpluripotentstemcell,IPScell),由日本的2位科学家于2006年发表于世界顶级杂志《Cell》上。通俗地讲,就是通过某种方法,把高度分化的成体细胞去分化,使之成为多能干细胞,重新获得分化成多种细胞的能力。IPS技术是干细胞研究领域的一项重大突破,它回避了历来已久的伦理争议,解决了干细胞移植医学上的免疫排斥问题,使干细胞向临床应用又迈进了一大步,该成果的研究者获得了2012年的诺贝尔生理学或医学奖。随着IPS技术的不断发展以及技术水平的不断更新,它在生命科学基础研究和医学领域的优势也已日趋明显[6]。
3.5.3创新教学形式,提高教学效果。在课堂教学过程中,要认真倾听学生意见,像朋友一样对待学生,拉进教师与学生的距离,让学生感受课堂文化,使其融入其中,积极思考,成为课堂的主体。同时可适当增加专题讨论会,通过学生准备ppt演讲等形式,一改以往整节课教师讲、学生记,缺乏沟通的模式,使学生处于主动学习的状态[7]。
3.5.4优化多媒体教学,引入现代信息技术。利用有限的课时,着重讲授课程的重点、难点、关键点、知识点间的联系,引导学生自觉地去思考,对于容易掌握的部分课程内容可安排学生自学。利用计算机和Internet等手段,从国外引进和下载原版图书和动感图像,进行多媒体教学,可以有效提高教学组织效率,充实教学内容。不仅可以多层次、多角度地向学生提供丰富多彩的教学信息,还可以提供更加生动形象的人机交互界面,充分调动学生学习的积极性[8]。例如,细胞融合,精卵受精,细胞核移植等内容。在多媒体教学中,坚持适度运用原则和有机结合原则,留出足够的时间给学生理解、思考,且结合使用板书、实物等各种教学媒体,取长补短,将教学内容化繁为简,增强教学的生动性和创造性,使学生喜欢学习[2]。
3.6考核方法改革
首先,改变以往的考核方法,将重视课本上的知识转变成重视实践、将重视成绩转变成重视课堂教学,今后不以单一的考试成绩为总成绩,而要加上一定比例的实践考核成绩,让教师、学生都能重视实践;其次,增减考核方式的多样性,以平时成绩、实验成绩、期中成绩和期末考试等作为综合考查学生学习成绩的考核体系,即20%平时成绩、20%实验成绩、20%期中成绩和40%期末成绩[9]。
4结语
随着科学技术的快速发展,动物生物技术方面的研究也会更加深入,因此各个高校要建设好动物生物技术专业已迫在眉睫。课程组立足于内蒙古农业大学生命科学学院自身特色,通过分析生物工程、生物技术、制药工程3个专业之间的内在联系,准确把握动物生物技术课程的教学地位,注重该门课程特点,围绕课程内容,加强教学建设,创新教学形式及考核体系,逐步完善优化动物生物技术多媒体教学,提高教学质量,达到人才培养的目的和要求[10]。
5参考文献
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生物技术工程 论文
基因工程制药------浅谈
摘要:主要介绍基因工程的概念、基因工程技术开发药物的一般过程及基因工程药物,同时探讨了今后利用基因工程技术进行药物开发、研究的发展方向。
正文:
1基因工程概述
所谓的基因工程是指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其它载体分子,构成遗传物质的新组合,并使之参入到原先没有这类分子的寄主细胞内,而能持续稳定地繁殖。
基因工程的第一个重要特征是跨越天然物种屏障的能力,即把来自任何一种生物的基因放置在与其毫无亲缘关系的新寄主生物细胞中去的能力。这表明人们有可能按照主观愿望创造出自然界中不存在的新物种。第二个特征是,它强调了一种确定的DNA小片段在新寄主细胞中进行扩增的事实.才能制备到大是纯化的DNA片断,从而拓宽了分子生物学的领域,使之在生物制药领域有巨大的应用。
基因工程自从20世纪70年代初期问世以来,无论是在基础理论研究领域,还是在生产实际应用方面.都已经取得了惊人的成绩。基因组核苷酸全序列的测定与分析,是基因工程技术促进基础生物学研究的一个出色范例。2001年2月12日,由6国的科学家共同参与的国际人类基因组公布了人类基因组图谱及初步分析结果,这结果为人们提供了约3000多个基因可用来制药,将推进基因制药产业的快速发展。由于基因克隆技术的发展,已使得基因工程技术在工业生产尤其是制药生产中发挥了重要作用。以前人们利用微生物自身生产有用的产品,如利用青霉菌生产青霉素、利用链霉菌生产链霉素等。但是从这些生物体中分离纯化这些药物,不仅成本昂贵,而且技术上也相当困难。如今将编码这些药物的基因克隆并转移到合适的生物体内进行有效的表达,就可以方便地提取到大量的有用药物。
2基因工程技术开发药物的一般过程
利用基因工程技术开发一个药物,一般要经过以下几个步骤:①目的基因片断的获得:可以通过化学合成的方法来合成已知核苷酸序列的DNA片段;也可以通过从生物组织细胞中提取分离得到,对于真核生物则需要建立cDNA文库。②将获得的目的基因片断扩增后与适当的载体连接后,再导入适当的表达系统。③在适宜的培养条件下,使目的基因在表达系统中大量表达目的药物。④将目的药物提取、分离、纯化,然后制成相应的制剂。
以上方法大部分是以微生物或组织细胞作为表达系统.通过微生物发酵或组织细胞培养来进行药物生产。近年来,通过转基因动物来进行药物生产的"生物药厂"成为目前转基因动物研究的最活跃的领域,也是基因工程制药中最富有诱人前景的行业。转基因动物制药具有生产成本低、投资周期短、表达量高、与天然产物完全一致、容易分离纯化等优势,尤其是适合于一些用量大、结构复杂的血液因子,如人血红蛋白(Hb)、人血白蛋白(HSA)、蛋白C(ProteinC)等。英国的爱丁堡制药公司通过转基因羊生产α1-抗胰蛋白酶(α1-AAT)用于治疗肺气肿,每升羊奶中产16gAAT,占奶蛋白含量的30%,估计每只泌乳期母羊可产70gAAT。另外,转基因植物制药比转基因动物制药更为安全,因为后者有可能污染人类的病原体。目前,已经开发出许多转基因植物药物,例如脑啡肽、α-干扰素和人血清蛋白,以及两种最昂贵的药物即葡萄糖脑苷脂酶和粒细胞-巨噬细胞群集落因子等。
3基因工程药物
基因工程药物自20世纪70年代末期以来,有了飞跃的发展。1978年首次通过大肠杆菌生产由人工合成基因表达的人脑激素和人胰岛素,1980年美国联邦最高法院裁定微生物基因工程可以获得专利.1982年第一个由基因工程菌生产的药物--胰岛素.在美国和英国获准使用以来,各种基因工程药物犹如雨后春笋,得到了蓬勃发展。我国的医药技术的研发和产业化也取得了长足的进展。
(1)抗生素类传统的抗生素生产,主要利用化学合成或微生物发酵来获得,其生产过程中菌种的表达水平比较低,生产成本比较高,而且在使用过程中容易产生耐药菌群。而利用基因工程技术可以对生产菌种进行基因改造,得到表达水平高、产品目的性强的菌株,如大肠杆菌生产青霉素酞胺酶。德国一个科研小组对生产半合成青霉素的材料6APA.用基因工程来增强大肠杆菌的青霉素酰胺酶活性。将大肠杆菌的基因PBR322的质粒克隆化所形成的菌株,其酶活力比原株提高50倍.从而提高6APA生产能力。我国王以光利用基因重组技术对螺旋霉素产生菌进行改造,增强了丙酰基转移酶的基因在螺旋霉素产生菌中的表达,并提高了丙酰螺旋霉素的产量。
(2)活性多肽类在人体中存在一系列含量较低,但生理活性很高,而且在人体代谢过程中起着重要的调节作用的活性多肽类物质如激素等,这些物质在临床上可以作为药物来治疗相应的因此类物质失衡而造成的疾病。此类药物的制剂多来源于各种动物的脏器,生产方法复杂,成本高,个别产品还必须从动物的尸体中进行提取,无法进行大规模工业化生产,自基因工程技术问世以来,通过基因重组技术,可以由微生动进行生产,这是基因工程技术的最大成就之一,以下是这类药物中比较典型的两个。
胰岛素:Genentech公司在1978年,由Goeddel等学者应用基因重组技术开发出使用大肠杆菌生产人胰岛素。随着基因工程技术的不断发展,生产胰岛素的工艺和技术也不断得到完善,在临床上已经完全取代了由动物脏器提取得到的产品。目前,我国新疆转基因羊已能够成功表达人胰岛素原,为胰岛素的生产开发了新途径。
生长素:人类生长素临床用于治疗侏儒症和肌肉萎缩症.传统制造方法是由人脑下垂体抽提精制而得,其原料来源困难,产量受到极大限制。全世界侏儒症患者中仅有1%可以得到治疗,原因是生长素价格极其昂贵,达每克5000美元。1979年Genentech公司由Goeddel等学者应用基因重组技术首先开发出使用大肠杆菌生产人生长素.近年来还开发了以酵母菌来生产生长素,其产量可达到1.4×106~4.7×106分子/细胞。目前,我国基因工程人生长素已研制成功,并投入市场和用于临床使用。
除上述药物外,运用基因工程技术生产的这类药物还有神经生长因子(PDGH)、人基底成纤维细胞生长因子、绒毛膜促性腺激素等。
(3)细胞免疫调节因子基因工程技术用于细胞免疫调节因子的产品较多,临床广泛应用于抗肿瘤和免疫调节等。近年来,由于基因重组和细胞融合两大技术的进步,加上高压液相层析技术、氨基酸序列分拆装置以及蛋白质的精制和解析技术的改进,使一些调节细胞免疫活性物质的研究和开发得到快速发展,如干扰素(INF)、白介素(IL)、集落刺激因子(CSF)和肿瘤坏死因子(TNF)等。
干扰素是其中研究较为广泛,技术比较成熟,产业化较早的一个产品。第一代干扰素是从血液中进行提取而得到。据芬兰的KCanted报道,处理23000L血液,所得纯度1%以下的干扰素不足100mg.所以产量很低。而且由于血源质量不能保证,可能造成血源性传染病的传播。第二代干扰素是采用基因工程技术进行生产的,其生产水平可达250000分子/细胞,每升可含2.5亿单位,成本显著下降,产品纯度很高,含量可达90%以上。目前,已经商品化的基因工程干扰素有α、β、γ三种,而且生产技术也在不断完善。俄罗斯科学家构建了以假单胞菌为载体的表达系统来生产基因工程干扰素.与传统的大肠杆菌表达系统相比其培养周期短,细胞易于破碎便于提取。随着基因重组技术的不断发展,一些研究人员对干扰素基因进行改造,构建靶向干扰素基因及表达载体。夏小兵等利用限制性内切酶分别从含有抗乙型肝炎S抗原(HbSAg)人源单链抗体与人干扰素α质粒中切出目的基因,连接到pET22b质粒中,构建成单链抗体靶向干扰素表达载体,在大肠杆菌中表达成功。
(4)疫苗传统的疫苗是病源微生物的减毒或灭活物质,但这些疫苗都不理想,有可能发生回复突变,恢复毒性;或者因为灭活不适当引起疾病流行。利用基因工程技术生产的新型疫苗,可以克服传统疫苗价格昂贵、安全性能差等缺点,能为目前尚无有效疫苗的某些特殊疾病如艾滋病,提供有效的治疗手段。
第一个商品化的基因工程疫苗是抗人乙型肝炎病毒(HBV)的疫苗。我国大约有10%的人口受到HBV的侵害,HBV的感染通常还与特殊的肝癌(HCC)有着密切的关系,每年全世界死于HCC的病人有30万左右。HBV具有高度的寄主专一性,只能感染人类和黑猩猩,这意味着只能从肝炎患者身上才能获得有限数量的病毒,供做疫苗使用,而且从患者血液中提取制备的疫苗,还有传染艾滋病的可能。利用基因工程技术生产的抗HBV疫苗克服了传统疫苗的缺点,质量和安全性高,用量极少,一般剂量为10mg以下,接种3次,为普通药品用量的千分之一。1982年PValenzuela等人将S基因(HBV表面抗原基因)的一个片段克隆在一种载体上,结果在酵母中合成出来HBV表面抗原(HbsAg)颗粒,其产量达25μg/L,酵母表达系统现在已经能够大规模生产供给人类使用的重组肝炎疫苗。
大约20年前,人们发现"裸露"DNA注入体内能够诱发免疫反应,科学家们进行了大量研究,开发出了新型的核酸疫苗。所谓核酸疫苗,是指将编码某种抗原蛋白的外源基因(DNA或RNA)直接转移到动物体内,通过宿主表达系统合成抗原蛋白,诱导宿主对该抗原蛋白产生免疫应答,以达到预防和治疗疾病的目的。现已开发出多种核酸疫苗,例如:流感核酸疫苗、艾滋病疫苗、狂犬病疫苗、结核病疫苗和乙型肝炎疫苗和戊肝疫苗等。
(5)基因治疗制品基因治疗在1990年开始进行实验,1993年美国FDA给人类基因治疗下的定义为:"基于对活性细胞遗传物质的改变而进行的医学治疗,这种改变可以在活体外进行,然后应用于人体,或者直接在人体内进行"。因此,基因治疗存在两种方式,即间接体内法和体内法。间接体内法主要是通过在体外进行基因转移,筛选可表达外源基因的细胞,然后再转移到体内;体内法则是直接在体内改变与修复遗传物质。随着分子生物学、基因重组技术的发展,有关目的基因的获得方法已趋成熟,但是,目的基因的转移传递系统、目的基因的表达调控以及疗效和安全性还需进一步研究证实。目前,基因转移系统主要是两类:一类是由病毒介导的基因转移系统,主要包括逆转录病毒(Rt)、腺病毒(Ad)、疱疹病毒(HSV)和腺病毒相关病毒(AAV)载体等。Nnldini等开发出一种基于HIV的重组Rt载体,不需要辅助细胞,能广泛感染各种非分裂细胞,同时保留了能整合在宿主染色体上的特点。世界上第一例基因治疗所采用的载体即是Rt载体,治疗腺苷酸脱羧酶缺乏所致的严重联合免疫缺乏症(ADA-SCID)。另外一类是非病毒介导的基因转移系统,包括脂质体、分子偶联载体、基因枪和裸DNA等。
另外,反义核苷酸技术也应用于基因治疗,尤其在抗乙肝病毒的基因治疗方面,包括反义DNA、反义RNA和核酶RNA等。2001年,Robaczewska等首次通过静脉给予反义DNA,选择性抑制北京鸭HBV在鸭肝脏中的复制和表达,证明了反义DNA在动物实验中的有效性。美国Viagene公司研究出一种被称为"艾滋病毒免疫制剂",该药为一种鼠逆病毒与核心蛋白编码的基因序列和HIV表面抗原RNA结合产物,在小鼠和灵长类动物试验中确定该药能诱导出强的HIV-特异性杀伤细胞。
4结束语
基因工程技术使药品开发发生了根本性的转变。传统的药品开发方式是在大量的化学合成物质和微生物代谢产物中进行随机筛选,得到其中的有效成分作为新的药物。采用基因工程技术开发新药,是通过对致病机理的研究,找到那些可用于治疗目的的有效成分以及其编码基因,经过基因重组将其转入适当的载体,大量表达其有效成分作为治疗药物。同时,基因工程技术给药品生产技术带来了革命性变化。过去一些生产困难的产品,如激素、酶、抗体等一些生物活性物质,通过基因工程手段可以高质量、高收率地付诸生产,同时生产成本也大幅度降低,提高了患者的用药水平和生活质量。
基因工程技术在传统医药不能有效治疗的一些疾病,如癌症、艾滋病、遗传病等的诊断、治疗和预防等方面提供了有效的新手段,并取得了一些重大的突破。如发现了致癌基因,可使癌症的早期诊断和治疗药物的开发成为可能。随着分子生物学和基因重组技术的发展,我们相信这些严重危害人类生命的疾病,在不久的将来会得到有效的预防和治疗。
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