黄芪活性产物代谢调控的基因工程关键技术研究获重大突破

黄芪活性产物代谢调控的基因工程关键技术研究获重大突破

市场对中药材的需求量与日俱增，但是许多野生中药材受生长周期所限，供不应求；大量的无序采挖，又会影响生态环境。由中国工程院院士、上海中医药大学教授胡之璧领衔完成的“黄芪活性产物代谢调控的基因工程关键技术研究”项目，首次将现代生物技术成功应用于传统中药，在改良中药材品质、实现中药资源的可持续利用方面取得重大突破。该项目近日获2007年度国家科技进步二等奖。

黄芪，是中医临床最常用的大宗药材之一。现代药理学研究发现，黄芪多糖、黄芪甲苷等主要生物活性成分，具有抗心肌缺血、缺氧、病毒性心肌炎的作用，以黄芪主要成分为原料的新药开发成为热点。黄芪主要生长在西北干旱地区，由于市场需求量不断增加，其野生资源受到极大威胁。它又是一种重要固沙植物，如无序采挖，可能成为沙尘暴肆虐的原因之一。其实，不仅是黄芪，许多野生中药资源在可持续利用方面都陷于这样的“困境”。人工栽培是“解困”的一条途径，但药用植物需3－5年生长时间，难以满足市场的迫切需求；而且引种栽培代数越多，中药材质量退化就越厉害。

胡之璧带领的科研团队，探索运用基因工程技术，对中药活性成分进行代谢调控研究。他们选用黄芪作为模式药材，因为大部分中药像黄芪一样，以根入药。在黄芪身上找到“突破口”，不仅具有重要理论意义，而且对其它根类药材的可持续利用也具有示范作用。

技术难点之一，是定向生产中药材中的“宝贝”——目标活性产物。科研人员在黄芪无数个基因中，找到调节其活性成分的两个基因，克隆后构建到载体上，然后由载体把两个基因导入黄芪培养物上，生成黄芪毛状根。他们应用基因工程手段，创建了黄芪代谢相关内源基因的扩增技术，调控黄芪活性成分生物合成，大幅度提高了黄芪中有效成分。由此，胡之璧带领的科研团队开创了中药基因工程这一研究新领域。

黄芪毛状根培养，如何从实验室“摇瓶”过渡到产业化的生物反应器培养？毛状根培养生物反应器是当今国内外研究的热点之一。胡之璧带领科研人员另辟蹊径，将透明颤菌血红蛋白基因引入黄芪毛状根，使这种生物在低氧条件下也能“茁壮”生长，不影响其活性成分的代谢水平。该技术属国际首创，创建了黄芪毛状根30升大规模培养体系，为其工业化规模生产提供了技术指导和示范。

专家点评

中国科学院院士陈凯先：该科研项目建立的药材基因克隆、载体构建、表达、毛状根规模培养等技术方法具有普适性，为中药资源的可持续利用提供了创新思路和方法，也为提高我国中药现代化研究水平作出了显著贡献。

谁能帮忙介绍一下基因工程的成果和前景

基因工程的技术与前景因工程的技术与前景
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。通俗地说，可以人为的对遗传物质进行设计，改造等人们想进行的工作。克隆生物，改造生物，诊断治疗疾病等等。。一般来说，基因工程是指在基因水平上的遗传工程，它是用人为方法将所需要的某一供体生物的遗传物质--DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源遗传物质在其中"安家落户"，进行正常复制和表达，从而获得新物种的一种崭新的育种技术。这个定义表明，基因工程具有以下几个重要特征：首先，外源核酸分子在不同的寄主生物中进行繁殖，能够跨越天然物种屏障，把来自任何一种生物的基因放置到新的生物中，而这种生物可以与原来生物毫无亲缘关系，这种能力是基因工程的第一个重要特征。第二个特征是，一种确定的DNA小片段在新的寄主细胞中进行扩增，这样实现很少量DNA样
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。通俗地说，可以人为的对遗传物质进行设计，改造等人们想进行的工作。克隆生物，改造生物，诊断治疗疾病等等。。一般来说，基因工程是指在基因水平上的遗传工程，它是用人为方法将所需要的某一供体生物的遗传物质--DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源遗传物质在其中"安家落户"，进行正常复制和表达，从而获得新物种的一种崭新的育种技术。这个定义表明，基因工程具有以下几个重要特征：首先，外源核酸分子在不同的寄主生物中进行繁殖，能够跨越天然物种屏障，把来自任何一种生物的基因放置到新的生物中，而这种生物可以与原来生物毫无亲缘关系，这种能力是基因工程的第一个重要特征。第二个特征是，一种确定的DNA小片段在新的寄主细胞中进行扩增，这样实现很少量DNA样品"拷贝"出大量的DNA，而且是大量没有污染任何其它DNA序列的、绝对纯净的DNA分子群体。
基因工程自20世纪70年代兴起之后，经过二十多年的发展历程，取得了惊人的成绩，特别是近十年来，基因工程的发展更是突飞猛进。基因转移、基因扩增等技术的应用不仅使生命科学的研究发生了前所未有的变化，而且在实际应用领域——医药卫生、农牧业、食品工业、环境保护等方面也展示出美好的应用前景。
基因工程与医药卫生
目前，基因工程在医药卫生领域的应用非常广泛，主要包括以下两个方面。
1.生产基因工程药品如胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等。基因工程药品是制药工业上的重大突破。
2.用于基因诊断与基因治疗 基因工程技术还可以直接用于基因的诊断和治疗。。目前用基因诊断方法已经能够检测出肠道病毒、单纯疱疹病毒等许多种病毒。
基因治疗是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。，如恶性肿瘤、艾滋病、心血管疾病，以及糖尿病等，也都可以被人类征服。
基因工程与农牧业、食品工业
基因工程在农牧业生产上的应用主要是培育高产、优质或具有特殊用途的动植物新品种。基因工程在农业方面的应用主要表现在两个方面。首先，是通过基因工程技术获得高产、稳产和具有优良品质的农作物。例如，用基因工程的方法可以改善粮食作物的蛋白质含量。其次，是用基因工程的方法培育出具有各种抗逆性的作物新品种。自然界中细菌的种类是非常多的，在细菌身上几乎可以找到植物所需要的各种抗性，如抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等。如果将这些抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。
基因工程在畜牧养殖业上的应用也具有广阔的前景，科学家将某些特定基因与病毒DNA构成重组DNA，然后通过感染或显微注射技术①将重组DNA转移到动物受精卵中。由这种受精 卵发育成的动物可以获得人们所需要的各种优良品质，如具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛等。
基因工程还可以为人类开辟新的食物来源。
基因工程与环境保护
基因工程的方法可以用于环境监测基因工程还可以用于被污染环境的净化。造成环境污染的农药，并试图通过基因工程的方法回收和利用工业废物。凡此种种，都是一些可望取得成功和发展前景十分光明的研究课题。
（1）在工业上，由于用微生物进行发酵生产要比在大田中进行农牧业生产具有许多优越性，因而它已成为农牧业发展的一个远景方向。而要实现这一目标，基因工程将是最有效的手段。例如，有人设想并正在试验将抗生素生产菌放线菌或霉菌的有关遗传基因转移至发酵时间更短、更易于培养的细菌细胞中；将动物或人产胰岛素的遗传基因转移至酵母或细菌的细胞中；将家蚕产丝蛋白的基因引入细菌细胞中；把人或动物产抗体、干扰素、激素或白细胞介素（interleukin）等的基因转移至细菌细胞中；把不同病毒的表面抗原基因转移到细菌细胞中以生产各种疫苗；用基因工程手段提高各种氨基酸发酵菌的产量；构建分解纤维素或木质素以生产重要代谢产物的工程菌；以及用基因重组技术培育工业和医用酶制剂等高产菌的工作等。
这类工作如获成功，其经济效益将是十分显著的。例如，目前用100000克胰脏只能提取3～4g胰岛素，而用“工程菌”进行发酵生产，则只要用几升发酵液就可取得同样数量的产品。1978年，美国有两个实验室合作，使E．coli产生大白鼠胰岛素的研究已获成功。接着，又报道了通过基因工程使E．coli合成人胰岛素实验成功的消息。他们在实验室中曾将人胰岛素A、B两链的人工合成基因分别组合到E．coli的不同质粒上，然后再转移至菌体内。这种重组质粒可在E．coli细胞内进行正常的复制和表达，从而使带有A、B链基因的“工程菌”菌株分别产生人胰岛素的A、B链，然后再用人为的方法，在体外通过二硫键使这两条链连接成有活性的人胰岛素。另外，在1977年，国外已利用基因工程技术，使E．coli生产出一种名为生长激素释放因子“SRIH”的动物激素（一种十四肽，能抑制其他激素的释放和治疗糖尿病等），它原来要从羊的脑下垂体中提取，宰50万头羊也只能提取5mg的产品，而现在只要用10L发酵液就可获得同样的产量。
近年来，应用遗传工程获得这类产品的例子正与日俱增，尤其是多肽类物质，如脑啡肽（大脑中的镇痛物质）、卵清蛋白（即“OV”，389肽）、干扰素（用于治疗病毒性感染）、胸腺素α-1（有免疫援助因子的作用，可治疗癌症）、乙型肝炎疫苗和口蹄疫病毒疫苗等。我国学者也急起直追，在脑啡肽、α-干扰素、γ-干扰素、人生长激素、乙型肝炎疫苗、含乙肝表面抗原基因的牛痘病毒株以及青霉素酰化酶等的基因工程研究中，取得了一系列令人鼓舞的成果。
（2）基因工程在农业上的应用基因工程在农业上应用的领域也十分广阔。有人估计，到本世纪末，每年上市的植物基因工程产品的价值，相当于医药产品的十倍。几个主要的应用领域包括：①将固氮菌的固氮基因转移到生长在重要作物的根际微生物或致瘤微生物中去，或是干脆将它引入到这类作物的细胞中，以获得能独立固氮的新型作物品种。根据估算，利用前一方法，其研究经费仅及通过常规方法发展氮肥工业以达到同样效果的二百分之一至二千分之一；而后一途径则更省事，其成本还不到上述的二千分之一；②将木质素分解酶的基因或纤维素分解酶的基因重组到酵母菌内，使酵母菌能充分利用稻草、木屑等地球上贮量极大并可永续利用的廉价原料来直接生产酒精，并可望为人类开辟一个取之不尽的新能源和化工原料来源；③改良和培育农作物和家畜、家禽新品种，包括提高光合作用效率以及各种抗性基因工程（植物的抗盐、抗旱、抗病基因以及鱼的抗冻蛋白基因）等。
析程序（case－by－case procedure）进行评价分析。
世界各国对转基因生物及其产品管理的出发点，基本上都是在保障人类健康。农业生产和环境安全的同时，促进其发展，使之为人类创造最大的利益。主要分为三大类：①松型的管理模式。以美国和加拿大为代表，其管理原则是转基因生物及其产品与非转基因生物及其产品没有本质的区别。美国是世界上最大的转基因作物生产和出口国。其管理生物技术和转基因食安全性的机构是食品和药物管理局(FDA)、美国农业部（USDA）和环境保护局（EPA）。FDA和USDA价结果表明，美国销售使用标签。FDA认为，科学评价结果，美国销售的所有含有生物技术成分的食品与普通食品一样安全，公众应该继续树立对转基食品的信心。②严厉型的管理模式。欧盟国家的管理原则是假定转基因生物及其产品有潜在的危险，所有与其有关的活动都要进行严格的管理，并针对基因工程技术制定新的法规。1997年5月15日，欧洲议会过了《新食品规程》的决议，规定欧盟成员国上市的转基因产品必须要有GMO标签，包括所有转基因食品或含有转基因成分的食品。标签内容应包括：GMO的来源；致敏性；伦理学考虑；不同于传统食品的成分、营养价值、效果等。1998年9月11日，欧盟增补了标签指南，规定来转豆类和玉米的食品（目前不包括食品添加剂，如大豆卵磷脂）必须有标签；如果食品的原料及在加工过程中没有添加转基因成分，则标示非转基因食品。2000年1月11日，欧盟在其《官方公报》上发布50／2000号法规，对某些不严厉的管理模式。除上述国家以外，世界上多数国家的管理法规和办法处于正在逐步建立的过程中即不宽松也不严厉。
对于转基因技术的发展，我国政府一方面采取措施,鼓励、支持、推动国际国内的研究开发，反对借口生物安全限制生物技术的发展或构筑贸易壁垒；另一方面，对生物安全问题的广泛性。潜在性、长期性、严重性予以高度重视，坚决反对单纯追求商业利益、局部利益的行为，同时充分考虑伦理、宗教等诸多社会经济因素，以对全人类和子孙后代长远利益负责的态度做好生物安全管理工作。1992年卫生部颁布了《新资源食品卫生管理办法》。规定转基因食品生产审批缺席和标识方法。1993年原国家科委颁布了《基因工程安全管理办法》，要求对转基因生物进行安全性评价，制定安全控制方法和措施。1996年农业部颁布了《农业生物基因工程安全管理实施办法》，从保护我国农业遗传资源、农业生物工程产业和农业生产安全的角度，对转基因作物的实验研究。中间研究、环境释放或商品化进行管理。为此，农业部成立了农业生物基因工程安全管理办公室和农业总农业生物基因工程安全委员会，从1997年起，受理在中国境内从事基因工程研究、中间研究、环境释放或商品化进行管理。为此，农业部成立了农业生物基因工程安全委员会，从1997年起,受理在中国境内从事基因工程研究、试验、环境释放和品化生产的转基因植物、动物、微生物的安全评价与审批，对转基因生物及其产品的商品化生产进行了严格的安全评价。至2001年，农业部已经受理了10批共700多项农业转基因生物安评价申请。
转基因食品长期效果的安全性
转基因作物大面积种植已有10a，食用转基因食品的人群超过10亿，至今没有转基因食品的不安全的实例。转基因食品的安全性的长期效应由此可见一斑。因此，对待转基因食品安全性长期效应问题，应该有一个科学的态度，应坚持安全性的实质等同原则。现在我国已培育出了一批转基因农作物品种，有些已经做了多年的田间实验，产业化条件已经成熟，应该进一步不失时机地推进产业化，以满足我国人民日益增长的消费需求。
结论
（1）利用转基因技术能生产出更有营养，更宜贮存和能促进健康的食品，对工业化国家和发展中国家的消费都有好处。对缓解或解除粮食危机具有重要意义。应有计划的一致行动，研究转基因技术可能对环境及人类带来的正、负面影响，并且要将这种影响与目前使用的常规农业技术所产生的影响相比较来评估，即以“实质等同”的原则来进行评估。
（2）对动、植物进行负责任的遗传修饰或使用转基因技术在实质上既不新也不会有危害性。传统的遗传育种与转基因技术相比缺乏灵活性和精确性，并因此而缺乏可预期性，其风险绝不比转基因技术低。
（3）夸大转基因食品的潜在危险性，缺乏研究依据的推测，可能会使消费者对食品安全产生认识混乱，从而在根本上阻碍转基因技术的发展。
（4）转基因技术和转基因食品客观存在的风险性有可能成为一些该技术发展滞后的国家设置粮食贸易上的技术壁垒。
（5）积极发展转基因技术及食品产业，同时对技术和产品进行严格的监管。安全发展的转基因技术无疑正在并将继续领导一场新的生物及农业科技的产业革命。人类也将因此而衣食无忧。
2转基因食品的安全性
转基因食品安全性的提出1998 年,英国阿伯丁罗特研究所普庇泰教授的研究报道,幼鼠食用转基因土豆后, 会使内脏和免疫系统受损,这是对转基因食品提出了最早的, 所谓科学证据的质疑[4 ] 。虽然1999 年5 月英国皇家学会宣布此项研究没有任何有力的证据,但它还是在全世界范围内引发了对转基因食品安全性的讨论。
外源基因的食用安全性长期食用的历史证明, 食品中的DNA 及其降解产物对人体无毒害作用。任何基因都由4 种碱基组成,目前转基因食品中所使用的外源基因, 不管其来源如何,其组成与普通DNA 并无差异。此外,外源基因在转基因食品中的含量很小,例如通过食用转基因番茄而被摄入人体内的外源基因的数量不超过3. 3 ×10 - 4～10 ×10 - 4μg/ d , 可见通过食用转基因食品而摄入体内的外源基因的数量与消化道中持续存在的来源于其他食品中的DNA 数量相比是微不足道的。因此,转基因食品中的外源基因本身不会对人体产生直接毒害作用。
外源基因水平转移的可能性转基因食品被食用后, 其中绝大部分DNA 早已被降解,并在肠胃中失活。那剩下的极少部分是否会水平转移呢? 例如转基因食品作物中含有抗生素抗性标志基因,它能否通过转基因食品传递给人畜肠道的微生物,并在其中表达, 影响人畜口服抗生素的药效呢? 这种可能性很小, 除非在特例中需加以考虑。因为DNA 转移并整合进入受体细胞是一个非常复杂的过程,要求DNA 必须与细胞结合且受体细胞必须呈感受态。消化系统中也没有DNA 转至微生物的机制,所以转基因食品中的新基因或活的转基因微生物将标志基因传递给人或家畜的肠道微生物,危害人或家畜的健康的可能性很小。
外源蛋白质的食用安全性外源蛋白质的安全性需考虑到其直接毒性、过敏性、因蛋白的催化功能而产生的副作用。引起食品过敏症的大多数转基因食品中都引入一种或几种蛋白质,它们在加工、烹调和食用过程中相对稳定,这些异种蛋白有可能引起食品过敏,特别是对儿童和过敏体质的成人。有报道,对巴西坚果过敏的人食用转入巴西坚果基因的大豆后发生过敏。目前被批准商业化生产的转基因食品中的外源基因都必须通过相关的试验,分析基因表达蛋白的化学组成、含量、每天摄入量以及在消化道的稳定性。例如转基因延熟番茄FLAVRSAVRTM 中外源基因编码产生的外源蛋白质经与有关的毒性蛋白质进行同源性比较, 未发现与已知的毒性蛋白质具有同源性[5 ] 。由于外源基因含量很低,其编码的蛋白质数量也很小,只占番茄果实中总蛋白质含量的0. 08 %, 因此人体每天摄入的外源蛋白质的数量不超过25～74μg/ kg·d 。用该外源蛋白质进行小白鼠急性毒性试验的结果表明,饲喂量达500mg/ kg 体重时,未产生不利影响。所以从外源蛋白质的毒性方面看,食用转基因番茄FLAVRSAVRTM 不会产生安全性问题。此外,体外模拟试验证明, FLAVRSAVRTM 中外源蛋白质的稳定性较差,在模拟胃的条件下(pH1. 2 的胃蛋白酶溶液,37 ℃) ,该蛋白在10s 内即被降解,目前亦无证据说明该蛋白降解产生的多肽比其他蛋白降解后的多肽毒性大[6 ] 。
转基因食品的其他安全性问题转基因食品生产的每一个环节都有可能对食品的安全性产生影响, 基因多效性是最难控制的。另外,转基因技术能否对人类所处的生态环境、食物链等形成间接的影响也确实应该引起人们的注意。有报道,Bt 玉米分泌转基因表达的毒素至土壤, 其与土壤中颗粒结合并可在土壤中残留几个月[7 ] 。另外,由于种植耐除草剂的转基植物后, 提高了农药的使用量,长久可出现耐受性强的杂草株[8 ] 。从营养成分的基因改良角度考虑,转基因食品的氨基酸、碳水化合物、脂肪以及其它微量成分的种类及构成高分子物质的排列顺序有所变化,天然毒素的含量也可能发生变化,因此必须对转基因食品与常规食品的关键成分进行实质等同性鉴定,来判定其是否可以安全食用。

基因工程最近有什么进展？

基因工程此案如今的应用
一:在生产领域,人们可以利用基因技术,生产转基因食品.例如,科学家可以把某种肉猪体内控制肉的生长的基因植入鸡体内,从而让鸡也获得快速增肥的能力.但是,转基因因为有高科技含量, 怕吃了转基因食品中的外源基因后会改变人的遗传性状，比如吃了转基因猪肉会变得好动，喝了转基因牛奶后易患恋乳症等等。华中农业大学的张启发院士认为：“转基因技术为作物改良提供了新手段，同时也带来了潜在的风险。基因技术本身能够进行精确的分析和评估，从而有效地规避风险。对转基因技术的风险评估应以传统技术为参照。科学规范的管理可为转基因技术的利用提供安全保障。生命科学基础知识的科普和公众教育十分重要。”
二:军事上的应用.生物武器已经使用了很长的时间.细菌,毒气都令人为之色变.但是,现在传说中的基因武器却更加令人胆寒。
三: 环境保护上,也可以应用基因武器.我们可以针对一些破坏生态平衡的动植物,研制出专门的基因药物,既能高效的杀死它们,又不会对其他生物造成影响.还能节省成本.例如一直危害我国淡水区域的水葫芦,如果有一种基因产品能够高校杀灭的话,那每年就可以节省几十亿了.
科学是一把双刃剑.基因工程也不例外.我们要发挥基因工程中能造福人类的部分,抑止它的害处.
四，医疗方面
随着人类对基因研究的不断深入，发现许多疾病是由于基因结构与功能发生改变所引起的。科学家将不仅能发现有缺陷的基因，而且还能掌握如何进行对基因诊断、修复、治疗和预防，这是生物技术发展的前沿。这项成果将给人类的健康和生活带来不可估量的利益。所谓基因治疗是指用基因工程的技术方法，将正常的基因转如病患者的细胞中，以取代病变基因，从而表达所缺乏的产物，或者通过关闭或降低异常表达的基因等途径，达到治疗某些遗传病的目的。目前，已发现的遗传病有6500多种，其中由单基因缺陷引起的就有约3000多种。因此，遗传病是基因治疗的主要对象。 第一例基因治疗是美国在1990年进行的。当时，两个4岁和9岁的小女孩由于体内腺苷脱氨酶缺乏而患了严重的联合免疫缺陷症。科学家对她们进行了基因治疗并取得了成功。这一开创性的工作标志着基因治疗已经从实验研究过渡到临床实验。1991年，我国首例B型血友病的基因治疗临床实验也获得了成功。
基因治疗的最新进展是即将用基因枪技术于基因治疗。其方法是将特定的DNA用改进的基因枪技术导入小鼠的肌肉、肝脏、脾、肠道和皮肤获得成功的表达。这一成功预示着人们未来可能利用基因枪传送药物到人体内的特定部位，以取代传统的接种疫苗，并用基因枪技术来治疗遗传病。
目前，科学家们正在研究的是胎儿基因疗法。如果现在的实验疗效得到进一步确证的话，就有可能将胎儿基因疗法扩大到其它遗传病，以防止出生患遗传病症的新生儿，从而从根本上提高后代的健康水平。
五，基因工程药物研究
基因工程药物，是重组DNA的表达产物。广义的说，凡是在药物生产过程中涉及用基因工程的，都可以成为基因工程药物。在这方面的研究具有十分诱人的前景。
基因工程药物研究的开发重点是从蛋白质类药物，如胰岛素、人生长激素、促红细胞生成素等的分子蛋白质，转移到寻找较小分子蛋白质药物。这是因为蛋白质的分子一般都比较大，不容易穿过细胞膜，因而影响其药理作用的发挥，而小分子药物在这方面就具有明显的优越性。另一方面对疾病的治疗思路也开阔了，从单纯的用药发展到用基因工程技术或基因本身作为治疗手段。
现在，还有一个需要引起大家注意的问题，就是许多过去被征服的传染病，由于细菌产生了耐药性，又卷土重来。其中最值得引起注意的是结核病。据世界卫生组织报道，现已出现全球肺结核病危机。本来即将被消灭的结核病又死灰复燃，而且出现了多种耐药结核病。据统计，全世界现有17.22亿人感染了结核病菌，每年有900万新结核病人，约300万人死于结核病，相当于每10秒钟就有一人死于结核病。科学家还指出，在今后的一段时间里，会有数以百计的感染细菌性疾病的人将无药可治，同时病毒性疾病日益曾多，防不胜防。不过与此同时，科学家们也探索了对付的办法，他们在人体、昆虫和植物种子中找到一些小分子的抗微生物多肽，它们的分子量小于4000，仅有30多个氨基酸，具有强烈的广普杀伤病原微生物的活力，对细菌、病菌、真菌等病原微生物能产生较强的杀伤作用，有可能成为新一代的“超级抗生素”。除了用它来开发新的抗生素外，这类小分子多肽还可以在农业上用于培育抗病作物的新品种。
六，加快农作物新品种的培育
科学家们在利用基因工程技术改良农作物方面已取得重大进展，一场新的绿色革命近在眼前。这场新的绿色革命的一个显著特点就是生物技术、农业、食品和医药行业将融合到一起。
本世纪五、六十年代，由于杂交品种推广、化肥使用量增加以及灌溉面积的扩大，农作物产量成倍提高，这就是大家所说的“绿色革命”。但一些研究人员认为，这些方法目前已很难再使农作物产量有进一步的大幅度提高。
基因技术的突破使科学家们得以用传统育种专家难以想象的方式改良农作物。例如，基因技术可以使农作物自己释放出杀虫剂，可以使农作物种植在旱地或盐碱地上，或者生产出营养更丰富的食品。科学家们还在开发可以生产出能够防病的疫苗和食品的农作物。 基因技术也使开发农作物新品种的时间大为缩短。利用传统的育种方法，需要七、八年时间才能培育出一个新的植物品种，基因工程技术使研究人员可以将任何一种基因注入到一种植物中，从而培育出一种全新的农作物品种，时间则缩短一半。
虽然第一批基因工程农作物品种5年前才开始上市，但今年美国种植的玉米、大豆和棉花中的一半将使用利用基因工程培育的种子。据估计，今后5年内，美国基因工程农产品和食品的市场规模将从今年的40亿美元扩大到200亿美元，20年后达到750亿美元。有的专家预计，“到下世纪初，很可能美国的每一种食品中都含有一点基因工程的成分。”
尽管还有不少人、特别是欧洲国家消费者对转基因农产品心存疑虑，但是专家们指出，利用基因工程改良农作物已势在必行。这首先是由于全球人口的压力不断增加。专家们估计，今后40年内，全球的人口将比目前增加一半，为此，粮食产量需增加75％。另外，人口的老龄化对医疗系统的压力不断增加，开发可以增强人体健康的食品十分必要。
加快农作物新品种的培育也是第三世界发展中国家发展生物技术的一个共同目标，我国的农业生物技术的研究与应用已经广泛开展，并已取得显著效益。
七，分子进化工程的研究
分子进化工程是继蛋白质工程之后的第三代基因工程。它通过在试管里对以核酸为主的多分子体系施以选择的压力，模拟自然中生物进化历程，以达到创造新基因、新蛋白质的目的。
这需要三个步骤，即扩增、突变、和选择。扩增是使所提取的遗传信息DNA片段分子获得大量的拷贝；突变是在基因水平上施加压力，使DNA片段上的碱基发生变异，这种变异为选择和进化提供原料；选择是在表型水平上通过适者生存，不适者淘汰的方式固定变异。这三个过程紧密相连缺一不可。
现在，科学家已应用此方法，通过试管里的定向进化，获得了能抑制凝血酶活性的DNA分子，这类DNA具有抗凝血作用，它有可能代替溶解血栓的蛋白质药物，来治疗心肌梗塞、脑血栓等疾病。
我国基因研究的成果
以破译人类基因组全部遗传信息为目的的科学研究，是当前国际生物医学界攻克的前沿课题之一。据介绍，这项研究中最受关注的是对人类疾病相关基因和具有重要生物学功能基因的克隆分离和鉴定，以此获得对相关疾病进行基因治疗的可能性和生产生物制品的权利。
人类基因项目是国家“863”高科技计划的重要组成部分。在医学上，人类基因与人类的疾病有相关性，一旦弄清某基因与某疾病的具体关系，人们就可以制造出该疾病的基因药物，对人类健康长寿产生巨大影响。据介绍，人类基因样本总数约10万条，现已找到并完成测序的约有8000条。
近些年我国对人类基因组研究十分关注，在国家自然科学基金、“863计划”以及地方政府等多渠道的经费资助下，已在北京、上海两地建立了具备先进科研条件的国家级基因研究中心。同时，科技人员紧跟世界新技术的发展，在基因工程研究的关键技术和成果产业化方面均有突破性的进展。我国人类基因组研究已走在世界先进行列，某些基因工程药物也开始进入应用阶段。目前，我国在蛋白基因的突变研究、血液病的基因治疗、食管癌研究、分子进化理论、白血病相关基因的结构研究等项目的基础性研究上，有的成果已处于国际领先水平，有的已形成了自己的技术体系。而乙肝疫苗、重组α型干扰素、重组人红细胞生成素，以及转基因动物的药物生产器等十多个基因工程药物，均已进入了产业化阶段。
基因技术：进退两难的境地和两面性的特征，基因作物在舆论界引发争议不足为怪。但在同属发达世界的大西洋两岸，转基因技术的待遇迥然不同却是一种耐人寻味的现象。当美国40％的农田种植了经过基因改良的作物、消费者大都泰然自若地购买转基因食品时，此类食品在欧洲何以遭遇一浪高过一浪的喊打之声？从直接社会背景看，目前欧洲流行“转基因恐惧症”情有可原。从1986年英国发现疯牛病，到今年比利时污染鸡查出致癌的二恶英和可口可乐在法国导致儿童溶血症，欧洲人对食品安全颇有些风声鹤唳，关于转基因食品可能危害人类健康的假设如条件反射一般让他们闻而生畏。
同时，欧洲较之美国在环境和生态保护问题上一贯采取更为敏感乃至激进的态度，这是转基因食品在欧美处境殊异的另一缘故。一方面，欧洲各国媒介的环保意识日益强烈，往往对可能危害环境和生态的问题穷追不舍甚至进行夸张的报道，这在很大程度上左右着公众对诸如转基因问题的态度。另一方面，以“绿党”为代表的“环保主义势力”近年来在欧洲政坛崛起，在政府和议会中的势力不断扩大，对决策过程施加着越来越大的影响。
但是，欧洲人对转基因技术之所以采取如此排斥的态度，似乎还有一个较为隐蔽却很重要的深层原因。实际上，在转基因问题上欧美之间既有价值观念之差，更是经济利益之争。与一般商品不同，转基因技术具有一种独特的垄断性。在技术上，美国的“生命科学”公司一般都通过生物工程使其产品具有自我保护功能。其中最突出的是“终止基因”，它可以使种子自我毁灭而不能象传统作物种子那样被再种植。另一种技术是使种子必须经过只为种子公司所掌握的某种“化学催化”方能发育和生长。在法律上，转基因作物种子一般是通过一种特殊的租赁制度提供的，消费者不得自行保留和再种植。美国是耗资巨大的基因工程研究最大的投资者，而从事转基因技术开发的美国公司都熟谙利用知识产权和专利保护法寻求巨额回报之道。美国目前被认为已控制了相当大份额的转基因产品市场，进而可以操纵市场价格。因此，抵制转基因技术实际上也就是抵制美国在这一领域的垄断。
生物技术在许多领域正在发挥越来越重要的作用：遗传工程产品在农业领域无孔不入，遗传工程作物开始在美国农业中占有重要位置；生物技术在医学领域取得显著进展，已有一些遗传工程药物取代了常规药物，医学界在几方面从基因研究中获利；克隆技术的进展为拯救濒危物种及探索多种人类疾病的治疗方法提供了前所未有的机会。目前研究人员正准备将生物技术推进到更富挑战性的领域。但近来警惕遗传学家的行为的声音越来越受到重视。
今天，人们借助于所谓的DNA切片已能同时研究上百个遗传基质。基因的研究达到了这样一个发展高度，几年后，随着对人类遗传物质分析的结束，人们开始集中所有的手段对人的其他部分遗传物质的优缺点进行有系统地研究。但是，生物学的发展也有其消极的一面：它容易为种族主义提供新的遗传学方面的依据对新的遗传学持批评态度的人总喜欢描绘出一幅可怕的景象：没完没了的测试、操纵和克隆、毫无感情的士兵、基因很完美的工厂工人……遗传密码使基因研究人员能深入到人们的内心深处，并给他们提供了操纵生命的工具。然而他们是否能使遗传学朝好的研究方向发展还完全不能预料。
基因工程大事记
1860至1870年 奥地利学者孟德尔根据豌豆杂交实验提出遗传因子概念，并总结出孟德尔遗传定律。
1909年 丹麦植物学家和遗传学家约翰逊首次提出“基因”这一名词，用以表达孟德尔的遗传因子概念。
1944年 3位美国科学家分离出细菌的DNA（脱氧核糖核酸），并发现DNA是携带生命遗传物质的分子。
1953年 美国人沃森和英国人克里克通过实验提出了DNA分子的双螺旋模型。
1969年 科学家成功分离出第一个基因。
1990年10月 被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的国际人类基因组计划启动。
1998年 一批科学家在美国罗克威尔组建塞莱拉遗传公司，与国际人类基因组计划展开竞争。
1998年12月 一种小线虫完整基因组序列的测定工作宣告完成，这是科学家第一次绘出多细胞动物的基因组图谱。
1999年9月 中国获准加入人类基因组计划，负责测定人类基因组全部序列的1%。中国是继美、英、日、德、法之后第6个国际人类基因组计划参与国，也是参与这一计划的惟一发展中国家。
1999年12月1日 国际人类基因组计划联合研究小组宣布，完整破译出人体第22对染色体的遗传密码，这是人类首次成功地完成人体染色体完整基因序列的测定。
2000年4月6日 美国塞莱拉公司宣布破译出一名实验者的完整遗传密码，但遭到不少科学家的质疑。
2000年4月底 中国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了1%人类基因组的工作框架图。
2000年5月8日 德、日等国科学家宣布，已基本完成了人体第21对染色体的测序工作。
2000年6月26日 科学家公布人类基因组工作草图，标志着人类在解读自身“生命之书”的路上迈出了重要一步。
2000年12月14日 美英等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图谱，这是人类首次全部破译出一种植物的基因序列。
2001年2月12日 中、美、日、德、法、英6国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。
科学家首次公布人类基因组草图“基因信息”。
基因研究 各国争先恐后 基因时代的全球版图
让我们看一下在新世纪到来时，世界各国的基因科学研究状况。
英国：早在20世纪80年代中期，英国就有了第一家生物科技企业，是欧洲国家中发展最早的。如今它已拥有560家生物技术公司，欧洲70家上市的生物技术公司中，英国占了一半。
德国：德国政府认识到，生物科技将是保持德国未来经济竞争力的关键，于是在1993年通过立法，简化生物技术企业的审批手续，并且拨款1.5亿马克，成立了3个生物技术研究中心。此外，政府还计划在未来5年中斥资12亿马克，用于人类基因组计划的研究。1999年德国研究人员申请的生物技术专利已经占到了欧洲的14%。
法国：法国政府在过去10年中用于生物技术的资金已经增加了10倍，其中最典型的项目就是1998年在巴黎附近成立的号称“基因谷”的科技园区，这里聚集着法国最有潜力的新兴生物技术公司。另外20个法国城市也准备仿照“基因谷”建立自已的生物科技园区。
西班牙：马尔制药公司是该国生物科技企业的代表，该公司专门从海洋生物中寻找抗癌物质。其中最具开发价值的是ET-743，这是一种从加勒比海和地中海的海底喷出物中提取的红色抗癌药物。ET-743计划于2002年在欧洲注册生产，将用于治疗骨癌、皮肤癌、卵巢癌、乳腺癌等多种常见癌症。
印度：印度政府资助全国50多家研究中心来收集人类基因组数据。由于独特的“种姓制度”和一些偏僻部落的内部通婚习俗，印度人口的基因库是全世界保存得最完整的，这对于科学家寻找遗传疾病的病理和治疗方法来说是个非常宝贵的资料库。但印度的私营生物技术企业还处于起步阶段。
日本：日本政府已经计划将明年用于生物技术研究的经费增加23%。一家私营企业还成立了“龙基因中心”，它将是亚洲最大的基因组研究机构。
新加坡：新加坡宣布了一项耗资6000万美元的基因技术研究项目，研究疾病如何对亚洲人和白种人产生不同影响。该计划重点分析基因差异以及什么样的治疗方法对亚洲人管用，以最终获得用于确定和治疗疾病的新知识；并设立高技术公司来制造这一研究所衍生出的药物和医疗产品。
中国：参与了人类基因组计划，测定了1%的序列，这为21世纪的中国生物产业带来了光明。这“1%项目”使中国走进生物产业的国际先进行列，也使中国理所当然地分享人类基因组计划的全部成果、资源与技术。

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