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基因工程药物研究与应用新进展

郭小周

生物技术药物(biotech drugs)或称生物药物(biopharmaceutics)是集生物学、医学、药学的先进技术为一体,以组合化学、药学基因(功能抗原学、生物信息学等高技术为依托,以分子遗传学、分子生物、生物物理等基础学科的突破为后盾形成的产业。现在,世界生物制药技术的产业化已进入投资收获期,生物技术药品已应用和渗透到医药、保健食品和日化产品等各个领域,尤其在新药研究、开发、生产和改造传统制药工业中得到日益广泛的应用,生物制药产业已成为最活跃、进展最快的产业之一。

摘要:自20 世纪70 年代基因工程诞生以来,以DNA重组技术为核心的现代生物技术一直是人们研究的热点,本文主要介绍了基因药物的定义、获得途径、一些前沿技术以及基因药物的应用与发展前景。

关键词:生物技术药物基因工程药物基因发展前景

1. 引言

近年来1953年Waston和Crick发现遗传物质DNA的双螺旋结构,给整个生物学乃至整个人类社会带来了一场革命。此后,一系列有关遗传信息即基因研究的成果很快的向应用和开发拓展。1972年,美国斯坦福大学P.Berg博士研究小组使用EcorRⅠ,第一次在体外获得了包括SV40 DNA和λ噬菌体DNA的重组DNA分子。1973年,S.Cohen 等将两中分别编码卡那霉素和四环素的抗性基因相连,构建出重组的DNA分子,然后转化大肠杆菌,获得了既抗卡那霉素又抗四环素的转化子菌落,这是第一次成功的基因克隆实验,标志着基因工程的诞生。1977年Boyer首次获得生长激素抑制因子的克隆,1982年第一个基因工程重组产品——人胰岛素被批准应用,进入市场。迄今为止,已有50多种基因工程药物上市,近千种处于研发状态。基因工程药物已经形成一个巨大的高新技术产业,产生了不可估量的社会效益和经济效益,由于基因药物的出现,可以大大改善人类的生命质量,对于一些重大疾病的治疗将会有新的突破。

2 基因工程

2.1 基因

基因是脱氧核糖核酸(DNA)分子上的一个特定片段。不同基因的遗传信息,存在于各自片段上的碱基排列顺序之中。基因通过转录出的信使使核糖核酸(mRNA),知道合成特定的蛋白质,使基因得以表达。

2.2 基因工程

基因工程是利用重组DNA技术,在体外对生物的基因进行改造和重新组合,然后导入受体细胞内进行无性繁殖,使重组基因在受体细胞内表达,产生出需要的基因产物。

3 基因药物

基因工程药物又称生物技术药物,是根据人们的愿望设计的基因,在体外剪切组合,并和载体DNA 连接,然后将载体导入靶细胞(微生物、哺乳动物细胞或人体组织靶细胞) ,使目的基因在靶细胞中得到表达,最后将表达的目的蛋白质纯化及做成制剂,从而成为蛋白类药或疫苗。

基因工程药物的本质是蛋白质,生产基因工程药物的方法是:将目的基因连接在载体上,然后将导入靶细胞(微生物、哺乳动物细胞或人体组织靶细胞),使目的基因在靶细胞中的到表达,最后将表达的目的蛋白质提纯做成制剂,从而成为蛋白类药或疫苗。若目的基因直接在人体组织靶细胞表达,就称为基因治疗。

利用基因工程技术生产药品的优点在于:大量生产过去难以获得的生理活性物质和多肽;挖掘更多的生理活性物质和多肽;改造内源生理活性物质;可获得新型化合物,扩大药物筛选来源。

4 基因药物获得途径

4.1 转基因植物

利用转基因植物生产基因工程疫苗,是将抗原基因导入植物,让其在植物中表达,人或动物摄入该植物或其中的抗原蛋白质,以产生对某抗原的免疫应答。转基因植物生产疫苗的研究主要集中在烟草、马铃薯、蕃茄、香蕉等植物。

转基因植物生产疫苗有两种方法: 一是建立整合抗原基因的稳定表达植株。用农杆菌T-DNA 载体或微粒子轰击法将抗原基因导入植物细胞, 并整合到植物基因组, 建立稳定表达的植株, 并可通过无性或有性繁殖生产大量的转基因植物, 也可通过杂交获得产生多种抗原的多价复合疫苗。二是建立瞬时表达的植株,如用烟草花叶病毒、豇豆花

叶病毒作表达载体转染植物细胞,瞬时表达产量较高。

4.2 转基因动物

利用转基因动物乳腺作为生物反应器, 生产基因工程人类蛋白质药物, 其成本较微生物发酵、动物细胞培养生产基因工程药物大大降低, 故近年不少研究者从事转基因动物乳腺生物反应器生产基因工程药物的研究。动物乳腺生物反应器(Mammary gland bioreactor)属于转基因动物范畴,是利用转基因动物的乳腺组织生产基因工程人类药用蛋白。

在国外,首批转基因动物乳腺表达产品是抗凝血酶Ⅲ(AT-III) 、抗胰蛋白酶(AAT ) 、葡萄糖苷酶、蛋白C、乳转铁蛋白以及第八因子(F-Ⅷ) 等,其表达水平分别为6g/L、35g/L、10g/L、1g/L、3.5g/L和3g/L,受体动物分别为山羊、绵羊、家兔、猪、奶牛和猪,这些都是血源产品。随着此项研究的不断深入,乳腺表达产品从小分子肽到大分子蛋白质,从分泌型蛋白到内膜蛋白、多聚蛋白和二价抗体多种蛋白质。乳腺生物反应器生产基因工程药物的基本原理是应用重组DNA 技术和转基因技术,将目的基因转移到尚处于原核阶段(或1~2 细胞的受精卵) 的动物胚胎中,经胚胎移植,得到转基因乳腺表达的个体,在泌乳期药用蛋白质基因表达, 从动物乳汁可获得基因工程药物。

4.3 发酵培养

利用微生物发酵、动物细胞培养是目前工业化生产基因工程药物的最主要方法。许多活性多肽和蛋白质具有治疗和预防疾病的作用,但在组织细胞内产量极微,采用常规方法很难获得足够量以供临床应用。基因工程则突破了这一局限性,可大量生产这类多肽和蛋白质,迄今已成功地生产出胰岛素、干扰素、生长激素、生长激素释放抑制因子等百余种产品,其中许多已成为临床治疗的有力武器,并创造了显著的经济效益。

4.4 基因治疗

基因治疗就是从遗传物质本身,即基因入手,不必产生或纯化基因的最终产物,而是将基因,通常是通过一个载体直接导入人体,再利用人体自身就具有的基因复制、转录与翻译功能来产生这些产物,达到补充正常基因产物或对抗异常基因的目的。将基因导入哺乳类动物细胞的方法有两种,一类是理化方法,一类是病毒介导的DNA转移。基因治疗主要应用于:

(一)肿瘤的基因治疗

肿瘤的研究方法绝大部分是在DNA、RNA和蛋白质水平进行的,基因芯片凭借高效、高通量、高敏感性等特点,研究肿瘤细胞基因在发生发展过程中的不同表达形态,对肿瘤的诊断和治疗具有十分重要的意义。在诊断过程中主要用于基因突变检测,寻找新的肿瘤相关基因和检测基因多态性。此外,基因芯片技术的重复性和再现性也较好。基因毒素治疗系通过外源性酶将细胞内的非毒性药物前体转变为毒性药物从而杀死肿瘤细胞的方法,又称为基因药物前体激活治疗(GPAT)。植物、真菌、细菌和病毒等常利用它们独特的代谢途径以适应其生命周期和生活环境。这些代谢途径是哺乳类生物细胞没有的,在被感染的哺乳类生物细胞中,这种特征性作用于药物前体的酶被选择性代谢而激活,从而导致细胞被破坏、死亡。而此药物前体本身对非感染的哺乳类生物细胞无毒。向哺乳类生物细胞转移编码这些酶的基因,足以改变药物前体对酶的敏感性。(二)遗传性疾病基因治疗

(三)感染性疾病的治疗

如艾滋病的治疗。基因治疗学探索各种疾病的发病机理,以分离出新的靶基因供筛选使用。在基因诊断和基因治疗中,揭示疾病发生机理的最关键前提条件是要找到特定疾病的相关基因, “人类基因组计划”(Human Genomic Project ,HGP)给最终找到各种疾病相关基因带来了曙光。

5 基因药物的前沿技术

基因药物的直接体内基因治疗发展迅速,新型基因药物不断产生。现着重介绍对效果比较肯定关于基因药物的几项前沿技术,基因疫苗、反义RNA 药物、三链DNA 药物这三种新型基因药物技术的基本方法。

5.1 基因疫苗

5.1.1基因疫苗的免疫方法

基因疫苗的免疫方法即基因疫苗的给药途径,目前使用的方法有以下几种: (1)裸DNA 直接注射:将裸质粒DNA 直接注射到机体的肌肉、皮内、皮下、粘膜、静脉内。这种方法简单易行。

(2)脂质体包裹DNA 直接注射:包裹DNA 的脂质体能与组织细胞发生膜融合,而将DNA 摄入,减少了核酸酶对DNA 的破坏。注射途径同裸DNA直接注射。

(3)金包被DNA 基因枪轰击法:将质粒DNA 包被在金微粒子表面,用基因枪使包

被DNA 的金微粒子高速穿入组织细胞。

(4)繁殖缺陷细菌携带质粒DNA 法:选择一种容易进入某组织器官的细菌,将其繁殖基因去掉,然后用质粒DNA 转化细菌,当这些细菌进入某组织器官后,由于不能繁殖,则自身裂解而释放出质粒DNA。

5.2 反义RNA

反义RNA 指与mRNA 互补后,能抑制与疾病发生直接相关基因的表达的RNA。它封闭基因表达,具有特异性强、操作简单的特点,可用来治疗由基因突变或过度表达导致的疾病和严重感染性疾病,。

反义RNA 治疗的基本方法有:

(1)反义寡核苷酸:体外合成十至几十个核苷酸的反义寡核苷酸或反义硫代磷酸酯寡核苷酸序列,用脂质体等将反义寡核苷酸导入体内靶细胞,然后反义寡核苷酸与相应mRNA特异性结合,从而阻断mRNA 的翻译。

(2)反义RNA表达载体:合成或PCR 扩增获取反义RNA 的DNA ,将它克隆到表达载体,然后将表达载体用脂质体导入靶细胞, 该DNA 转录反义RNA ,反义RNA 即与相应的mRNA 特异性结合,同样阻断某基因的翻译。反义RNA目前主要用于恶性肿瘤、病毒感染性疾病等。有报导,用反义封闭胰腺癌、肺癌的癌基因,对癌细胞具有明显的抑制作用。

5.3 三链DNA

脱氧寡核苷酸能与双螺旋双链DNA 专一性序列结合,形成三链DNA ,来阻止基因转录或DNA 复制,此脱氧寡核苷酸被称为三链DNA 形成脱氧寡核苷酸( TFO) 。为了与作用在mRNA 翻译水平的反义RNA 的反义技术相区别,将三链DNA 技术称之为反基因技术。

5.3.1基本方法与机理

设计合成15~40个碱基的脱氧寡核苷酸, 这些序列具有较短而兼并性较高的特点, 与双链DNA结合,通常结合在蛋白识别位点处,形成三链DNA ,干扰DNA与蛋白质的结合, 如转录激活因子, 从而阻止基因的转录与复制。

6 基因药物的现状和应用及部分基因药物

生物技术的开发迅猛异常、日新月异。生物技术的核心是基因工程, 基因工程技术

最成功的是用于生物治疗的新型药物的研制。已有近50 种基因工程药物投入市场, 产生了巨大的社会效益和经济效益。生物技术用于疾病的预防和疑难病症的治疗已经成为现实。基因药物主要为以下几个系列]:

一、干扰素系列(IFN) IFN是一类具有广谱抗病毒活性的蛋白质,仅在同种细胞上可发挥作用。根据其来源、理化及生物学性质的不同,可分为IFN-α、IFN-β、IFN-γ3种干扰素。干扰素具有很强的生物活性,主要表现在:

(一)抗病毒作用目前慢性丙型肝炎的治疗以IFN-α为首选。

(二)抗肿瘤作用(三)免疫调节作用。

二、白介素系列白细胞介素是非常重要的细胞因子家族,现在得到承认的成员已达15个;它们在免疫细胞的成熟、活化、增殖和免疫调节等一系列过程中均发挥重要作用,此外它们还参与机体的多种生理及病理反应。

三、集落刺激因子类药物(CSF)一些细胞因子可刺激不同的造血干细胞在半固体培养基中形成细胞集落,这些因子被命名为集落刺激因子,根据其作用对象,进一步命名分为粒细胞-CSF,巨噬细胞-CSF,粒细胞和巨噬细胞-CSF及多集落刺激因子。

四、其他基因工程药物

(1)促进红细胞生成素促红细胞生成素(Epo)是一种调节红细胞生成的体液因子,自从成功地克隆人类Epo基因后,其产物重组人促红细胞生成素被成功用于治疗肾性贫血及肿瘤等疾病伴发的贫血。最近的研究认为Epo是一种由缺氧诱导因子(Hypoxia-inducible factor,HIF)家庭诱导产生的多功能细胞因子超家庭成员,对于多种器官都有保护作用。有报导,Epo能通过降低肾IRI时MDA、IL-6水平,增加SOD水平从而发挥保护作用,而最新研究还表明Epo有促进血管生成的作用。

(2)人生长激素人类的生长激素(Growth hormone,GH)是一条单链、非糖化、191个氨基酸组

成的亲水性球蛋白,分子量21700Da,等电点pI为4.9. 人生长激素具有促生长、促进蛋白质合成、对脂肪、糖、能量代谢有影响。

(3)人表皮生长因子皮肤细胞表达10种以上的生长因子,它们以自分泌和旁分泌的方式对细胞自身和邻近细胞进行多种调节。

(4)重组链激酶对心脑血管疾病有一定的疗效。

(5)肿瘤坏死因子研究表明,巨噬细胞是产生TNF的主要来源。当肝、脾等网状内皮系统受到刺激后,借助于脂多糖的帮助,TNF基因开始转录,产生并释放TNF。同时

B淋巴细胞也产生一种与TNF类似的淋巴毒素,并与TNF享有共同受体。为了便于区分二者,将巨噬细胞产生的毒素称为TNF—α,淋巴细胞产生的毒素称为TNF-β。TNF-α是迄今为止发现的抗肿瘤作用最强的细胞因子,它能特异性地直接杀伤肿瘤细胞,而对正常细胞无不良影响,能抑制肿瘤细胞的增殖并促使其溶解,还可激活机体的抗肿瘤免疫反应。但是由于TNF-α能被肾快速排泄和各种蛋白酶分解作用,在体内很不稳定,半衰期很短(15~30min),而杀伤肿瘤细胞需要12~36 h。若希望通过静脉给药获得明显的抗肿瘤效果,则必须频繁大剂量注射,进而导致严重的不良反应。目前国内外学者对其的制剂研究主要集中在高分子化学修饰和药物载体传递系统两方面.无论采取何种手段,其最终目的有二:一是减少RES的摄取,延长药物血中半衰期;二是提高药物的靶向性,降低不良反应。

7 基因药物的发展前景

与传统制药相比,生物制药有便于大规模生产、利润高、生产工艺简单、人力投入少、无污染、生产周期短等优点,因此,随着人类基因组计划的实施和科技水平的进一步发展,基因药物在医药市场的比例也将会日益提升,也将越来越影响人类的生活。

基因药物同时具有高投入、高收益、高风险、长周期的特征。Frost&Sullivan公司的一份最新报告指出,2004年,全球生物制药市场的收入为450亿美元。到2011年,其有望达到982亿美元。据预测,全球第一个用转基因植物生产的生物药物可望于2005~2006年上市。随着公众认知度的提高和相关法规的逐步完善,用转基因植物生产生物药物的市场将飞速增长,到2011年,单美国市场就将达到22亿美元。2002年底到2003年5月间一场突如其来的SARS疫情,再加上2005年度禽流感病毒传播,席卷了亚洲及加拿大等地。在紧张而又严肃的应对这场疫情的过程中,生物制药又成为医药行业人士关注的焦点。

我国生物制品需求巨大,过去的几年我国企业一直能保持年均15%以上增幅,并且近年来销售的增长速度有加快的趋势。据统计,2005年国内生物制品销售收入总额为157.4亿元人民币,销售利润总额为38.7亿元人民币。预计到2006年生物技术工业总产值将达400亿到500亿元,到2015年总产值可达1100亿到1300亿元。我国的生物制药业将进入一个快速发展的阶段,生物医药工业将成为医药产业增长最快的部分。目前,我国许多省市已将生物制药作为本地的支柱产业重点扶持。一大批生物医药科技园相继在各地高新技术开发区建成。面对入世带给我国生物制药业的挑战和机遇,专家们预测,

在未来若干年,我国的生物制药业将以超过全球平均增长速度步入高速发展轨道,前景十分广阔。

参考文献:

[1] 张天民,基因工程药物浅释[J].山东肉类科技,1997,1.

[2] 李拥军,基因工程药物及其产业化发展[J].生产力研究,2003,3:185.

[3] 阚劲松,吴克,基因工程制药研究进展[J].合肥联合大学学报,2000,10(4):108. [4] 唐冬生,夏家辉,新型基因工程药物[J].生命科学研究,1999,3(2):93.

[4] 袁建民等,动物乳腺生物反应器研究进展,中国农学通报,2006.22(2):20.

[5] 韩玉刚,李建凡,动物生物反应器的现状和进展[J].国外畜牧科技,2002,29(1):30-33

[6] 张忠诚,动物乳腺生物反应器的原理及研究进展,中国奶牛,2006,4:29.

[7] 孔秀英,孙秀杰,基因治疗,生物学杂志[J].2005,7(2):63.

[8] 陈诗书,人类基因治疗研究的新进展,生物工程进展[J].1994,14(1):30.

[9] 张明徽,基因治疗的现状与展望,世界科学[J].1995,10:20-21.

[10] 罗登,基因治疗新时期,生物工程进展,1994,14(4):28-29. [22] 胡蝶,廖静.基因芯片技术在肿瘤研究中的应用[J].首都医科大学学报,2004,25(1):1 29.

[11] 陆祖宏,何农跃,孙啸.基因芯片技术在基因药物研究和开发中的应用[J].中国药科大学学报.2001,32(2):81.

基因工程药物发展进程

基因工程药物发展进程 药剂3班张楠 07106330 学习了药学分子生物学后,我对基因工程药物产生了浓厚的兴趣,通过生物化学和分子生物学的学习以及课下翻阅相关资料,让我对基因工程药物有了新的认识: 1 基因工程药物 基因工程药物是先确定对某种疾病有预防和治疗作用的蛋白质,然后将控制该蛋白质合成过程的基因取出来,经过一系列基因操作,最后将该基因放入可以大量生产的受体细胞中去,这些受体细胞包括细菌、酵母菌、动物或动物细胞、植物或植物细胞,在受体细胞不断繁殖过程中,大规模生产具有预防和治疗这些疾病的蛋白质,即基因疫苗或药物。在医学和兽医学中应用正逐步推广。 以乙型病毒性肝炎(以下简称乙肝)疫苗为例,像其他蛋白质一样,乙肝表面抗原(HBSAg)的产生也受DNA调控。利用基因剪切技术,用一种"基因剪刀"将调控HBSAg的那段DNA剪裁下来,装到一个表达载体中,所谓表达载体,是因为它可以把这段DNA的功能发挥出来;再把这种表达载体转移到受体细胞内,如大肠杆菌或酵母菌等;最后再通过这些大肠杆菌或酵母菌的快速繁殖,生产出大量我们所需要的HBSAg(乙肝疫苗)。 目前有很多基因工程对人类的贡献典例。长期以来,医学工作者在防治乙肝方面做了大量工作,但曾一度陷于困境。乙肝病毒(HBV)主要由两部分组成,内部为DNA,外部有一层外壳蛋白质,称为HBSAg。把一定量的HBSAg注射入人体,就使机体产生对HBV抗衡的抗体。机体依靠这种抗体,可以清除入侵机体内的HBV。过去,乙肝疫苗的来源,主要是从HBV 携带者的血液中分离出来的HBSAg,这种血液是不安全的,可能混有其他病原体[其他型的肝炎病毒,特别是艾滋病病毒(HIV)]的污染。此外,血液来源也是极有限的,使乙肝疫苗的供应犹如杯水车薪,远不能满足全国的需要。基因工程疫苗解决了这一难题。与上述的血源乙肝疫苗相比,基因工程生产的乙肝疫苗,取材方便,利用的是资源丰富的大肠杆菌或酵母菌,它们有极强的繁殖能力,并借助于高科技手段,可以大规模生产出质量好、纯度高、免疫原性好、价格便宜的药物。在小孩出生后,按计划实施新生儿到六个月龄内先后注射三次乙肝疫苗的免疫程序,就可获得终身免疫,免受乙型肝炎之害。正是基于1996年我国已有能力生产大量的基因工程乙肝疫苗,我国才有信心遏制这一威胁人类健康最严重、流行最广泛的病种。这是基因工程药物对人类的贡献典例之一。 基因工程药物另一个重要应用就是干扰素的生产。当人或动物受到某种病毒感染时,体内会产生一种物质,它会阻止或干扰人体再次受到病毒感染,故人们把此种物质称为干扰素(Interfero,简称IFN),是1957年英国科学家多萨克斯(Lossaacs)和林德曼(Lindenmann)在研究流感病毒干扰现象时发现的。干扰素具有广谱抗病毒的效能,是一种治疗乙肝的有效药物,国际上批准治疗丙型病毒性肝炎的药物只有它。但是,通常情况下人体内干扰素基因处于"睡眠"状态,因而血中一般测不到干扰素。只有在发生病毒感染或受到干扰素诱导物的诱导时,人体内的干扰素基因才会"苏醒",开始产生干扰素,但其数量微乎其微。即使经过诱导,从人血中提取1mg干扰素,需要人血8000ml,其成本高得惊人。据计算:要获取1磅(453g)纯干扰素,其成本高达200亿美元。使大多数病人没有使用干扰素的能力。1980

论克隆技术的利与弊

论克隆技术的利与弊 湘潭大学化工学院环境科学与工程 LYL 摘要:自从克隆羊多利诞生以来,有关克隆技术的伦理学争论就一直喋喋不休。本文分析了克隆技术的发展过程,论述了克隆技术在科学技术中的应用前景,并对其所引出的伦理、道德等问题进行了探讨。 关键词:克隆,多利,伦理. 前言 1997年2月27日,著名的《自然》杂志发表了苏格兰罗斯林研究所威尔莫特(Ian Wilmut)等人撰写的实验研究论文,作者声明采用动物体细胞核移植技术(也即人们常说的克隆技术)成功产生出一例小羊羔,后来被命名为“多利”。许多人赞誉这是一项划时代的科学成果。例如,中国科学院院士邹承鲁先生曾经指出,“克隆羊”的出生是生物工程技术发展史中的一个里程碑[1]。同时,一石激起千层浪,宗教人士、法律专家、哲学家、社会学家等对克隆技术派生出的治疗性克隆和生殖性克隆产生强烈反响,并引发伦理问题的广泛争议。 1克隆技术的发展 1952年,科学家用青蛙进行克隆实验。从此以后,动物克隆的试验结果不断涌现。1970年克隆青蛙实验取得突破,青蛙卵发育成了蝌蚪。1984年第一只胚胎克隆羊诞生。1997年2月24日,英国罗斯林研究所的科学家用取自一只6岁成年羊的乳腺细胞培育成功一只克隆羊。1998年7月,日本科学家利用成年动物体细胞克隆的两头牛犊诞生。2000年1月,美国科学家宣布克隆猴成功。2000年3月14日,曾参与克隆小羊“多利”的英国PPL公司宣布,他们成功培育出5头克隆猪。随着一系列克隆技术突破的完成,克隆人从技术上来讲已成为可能。有的科学家认为,从技术上说克隆人并不比克隆其它哺乳动物更困难。克隆人即将出世的消息也不断传来。意大利著名的“克隆狂”安蒂诺里曾宣布,克隆胎儿将于2003年1月问世。2003年第一期《发现》杂志也把2002年“命名”为“克隆年”,理由是克隆技术在当时已经进入了克隆人的阶段。该杂志断言:“虽然世界不想要克隆人,但克隆

超导的研究现状及其发展前景

题目:超导的研究现状及其发展前景 作者单位:陕西师范大学物理学与信息技术学院物理学一班 作者姓名:杜瑞,程琳,党晓菲,闫甜,王福琼,刘洁,刘园,郭丽丽 学号:40606043,40606042,40606044,40606045,40606046,40606047,40606048,40606049 指导教师:郭芳侠 交论文时间:20007-11-28

超导的研究现状及其发展前景 (陕西师范大学物理学一班第七组 710062) 摘要:本文简单介绍了一些与超导相关的概念,超导材料,超导的简史,超导的研究现状及对超导应用的前景展望。 关键字:超导,超导体,超导现象,超导材料,临界参量,研究现状,前景 Superconductivity research present situation and prospects for development (Shaanxi normal university physics one class Seventh group 710062) Abstract: This article simply introduced some and the superconductivity correlation concept, the superconductivity material, the superconductivity brief history, the superconductivity research present situation and to the superconductivity application prospect forecast.

克隆技术的最新发展

Germany embryologists pointed out for the first time, and then was born dolly, then what the pig sheep cow came, Use the way monkey cloning embryos split researchers recently announced that they in biotechnology fields have achieved a landmark progress. Scientists use the cloning of embryos split ways, created a monkey. Rather, it is a rhesus monkeys, named "TaiTeLa", it is the first time scientists have been cloned way to foster primates. Now the technology have been developed to human cloning is not a problem, but it is the condemnation of the factors against, so it YuKeLong application on organs necrosis, for the benefit of mankind. 德国胚胎学家首次提出的,然后就诞生了克隆羊多莉,接着的什么猪羊牛的都来了, 运用分裂胚胎的方式克隆猴子科研人员最近宣布,他们在生物工艺学领域取得了一项有里程碑意义的进展。科学家们利用分裂胚胎的克隆方式,培育出了一只猴子。确切地说,这是一只恒河猴,名叫“泰特拉”,它是科学家首次以克隆方式培育出的灵长目动物。 现在的技术已经发展到克隆人是不成问题的,但这会受到社会的谴责的因素的反对,所以就把它应用于克隆坏死的器官上,为人类造福。 Cloning technology, has experienced three periods: the first period is microbial cloning, which is a bacteria soon copies of tens of thousands of and it exactly the same bacteria, and become a bacteria group; The second period is biological cloning technology, such as by using the genetic gene-DNA cloned; The third period is animal cloning, namely the a cells cloned into an animal. Cloned sheep "duoli" by a head of s omatic cells and to which cloning, the use of animal cloning technology is. 克隆技术,已经经历了三个发展时期:第一个时期是微生物克隆,即用一个细菌很快复制出成千上万个和它一模一样的细菌,而变成一个细菌群;第二个时期是生物技术克隆,比如用遗传基因――DNA克隆;第三个时期是动物克隆,即由一个细胞克隆成一个动物。克隆绵羊“多利”由一头母羊的体细胞克隆而来,使用的便是动物克隆技术。 As the new century advanced science, cloning technology from its birth of the moment attracts many the world's attention. As the world's largest developing country, China has been dedicated to the frontier science research. 作为新世纪的尖端科学,克隆技术从它诞生的那一刻起就吸引了众多世人的目光。作为世界最大的发展中国家,中国一直在致力于前沿科学的研究。 Science has always been a double-edged sword. But, a scientific and technological progress is not really good for people, the key lies in how to treat and apply it to humans, and not for the temporary unreasonable of it. 科学从来都是一把双刃剑。但是,某项科技进步是否真正有益于人类,关键在于人类如何对待和应用它,而不能因为暂时不合情理就因噎废食。 Cloning, is Clone of transliteration, meaning asexual reproduction, cloning technology which asexual reproduction technology. Recently reported the roslin institute of British trials are successful dolly, is for the first time use somatic cells cloned successfully, it in the biological engineering in history has turned a new page. 克隆,是Clone的译音,意为无性繁殖,克隆技术即无性繁殖技术。前不久报道的英国罗斯林研究所试验成功的克隆羊多利,是首次利用体细胞克隆成功的,它在生物工程史上揭开了新的一页。 At present, cloning, gene engineering research is improved by leaps and bounds of forward development, the establishment of the gene concept and the theory, opened the humans to understand life and control the window of the life. Genetic research has become the current scientific research of one of the most decisive field, become the impetus biological pharmaceutical industry, food and the development of the engine. As is known to all, the development of the 20 th century genetics worldwide attention, because the genetics of development, the social function of science and social science to the restriction of the more concern, from the test tube babies to cloning technology to the human genome map the affects all the hearts of men. 21 century is the century of biological technology revolution, the cloning technology application will promote genetics, cell developmental biology, produce scientific disciplines such as research, and to the whole world of scientific progress and improve the quality of life, the life of mankind will have

浅谈克隆技术的应用以及发展前景

浅谈克隆技术的应用及其发展前景[摘要]:“克隆”是英文单词“Clone”的音译,其本身的含义是无性繁殖。本文主要介绍了克隆技术的概念、应用以及发展前景。 [关键词]:克隆技术、应用、发展、前景 克隆是英文“clone”的音译,是利用生物技术与无性生殖产生与原个体有完全相同基因组之后代的过程,科学家把人工遗传操作动物繁殖的过程叫克隆,这门生物技术叫克隆技术,含义是无性繁殖。克隆技术在现代生物学中被称为“生物放大技术”。 作为新世纪的尖端科学,克隆技术从它诞生的那一刻起就吸引了众多世人的目光。目前,克隆技术、基因工程研究正突飞猛进向前发展,基因概念及其理论的建立,打开了人类了解生命并控制生命的窗口。基因研究已成为当前科学研究中最有决定性的领域之一,成为推动生物、食品和制药产业发展的引擎。众所周知,20世纪遗传学的发展举世瞩目,由于遗传学的发展,科学的社会功能以及社会对科学的制约更受关注,从试管婴儿到克隆技术再到人类基因图谱的绘制无不牵动着世人的心。21世纪是生物技术革命的世纪,克隆技术的应用将促进遗传学,细胞发育生物学,产科学等学科的研究进展,有利于整个世界的科学进步和生活质量的提高,对人类的生活将会产生深远的影响。 一、克隆技术简介 克隆技术,是由同一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系,该细胞系中每个细胞的基因彼此相同。 克隆通常是一种人工诱导的无性生殖方式或者自然的无性生殖方式(如植物)。一个克隆就是一个多细胞生物在遗传上与另外一个生物完全一样。克隆可以是自然克隆,例如由无性生殖或是由于偶然的原因产生两个遗传上完全一样的个体(就像同卵双生一样)。但是我们通常所说的克隆是指通过有意识的设计来产生的完全一样的复制。 我们可将其研究或操作的对象分为基因克隆、细胞克隆和个体克隆三大类。 基因克隆是指在分子(DNA)水平上开展研究工作以获得大量的相同基因及其表达产物;细胞克隆则是在细胞水平上开展研究工作以获得大量相同的细胞;个体克隆则是经过一系列的操作产生一个或多个与亲代完全相同的个体,这种克隆所用的生物材料可能是一个细胞,也可能是一个组织。可以看出,基因克隆、细胞克隆和个体克隆是在三个不同的层次上开展的研究工作,以原有的基因或细胞或生物个体作为模板,复制出多个与原来模板完全相同的

超导材料的未来应用前景

超导材料——当代科学的明珠 超导材料的未来应用前景 超导是超导电性的简称。是一种材料,如某种金属、合金或化合物在温度下降至某一临界温度时,其电阻完全消失,这种现象称为超导电性,具有这种现象的材料称为超导材料。超导体的另外一个特征是:当电阻消失时,磁感应线将不能通过超导体,这种现象称为抗磁性。 超导材料的用途非常广阔,大致可分为三类:大电流应用(强电应用)、电子学应用(弱电应用)和抗磁性应用。大电流应用即超导发电、输电和储能;电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等;抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。 超导体的巨大前景 ●超导材料不可思议 那么,为什么世界各国对“超导”技术的研究与开发如此重视呢?这主要是因为超导材料具有极其优越的物理特性:一是零电阻效应,二是约瑟夫逊效应,三是迈斯纳效应。超导体这些突出特性的重大意义,不亚于半导体的发现。甚至有专家预言,超导体的应用将导致一场新技术革命,特别是在军事领域的应用,将引起一系列巨大变革。 ●军事应用前景广阔 超导体在军事领域的应用将十分广泛。采用超导体材料,可使许多重要的军用装备,如C4I系统、聚能武器、舰艇、飞机、坦克、装甲车辆、导弹等武器的性能得到大幅度的改善。 超导飞机设计制造大功率、小体积的发动机,对提高飞机的作战性能至关重要。目前,飞机所采用的均是磁流体发电,但利用普通磁体,很难使磁场强度高于15高斯,而如果利用超导磁体就能产生数万至几十万高斯的磁场,从而大大提高磁体发电的输出功率。所以,超导技术的突破,为大容量、小型化磁流体发电机的研制成功提供了条件,这种超导发电机正在加速走向实用化。目前,有些国家已在研制几百至一千兆瓦的体积小、重量轻的超导发电机,预计机载大功率超导发电机将成为超导技术在军事上率先得到应用的重点项目。 超导舰船20世纪70年代以来,美、苏、英、日等国积极开展超导技术在海军舰船方面应用的研究,并不断取得成效。美国试制了7500马力的超导驱动系统;英国研制了650马力的超导电磁力推进装置;日本制成了世界上第一艘超导船。超导舰船由于取消了传统的螺旋桨推动部件,因而具有结构简单、维修方便、推力大、航速高、无震动、无噪声、无污染、造价低等诸多优点。潜艇应用超导推进系统后,能有效地消除噪音、降低红外辐射,从而不易被敌方发现,大大提高了舰船的快速机动能力和突防能力。

浅谈生物克隆技术及其未来应用问题与前景

浅谈生物克隆技术及其未来应用问题与前景 肖婷2012333500202 浙江理工大学经管学院工商管理专业 指导老师:解纯刚浙江理工大学生科学院 【摘要】:随着生命科学时代的到来,基因研究已经取得了巨大的进展,克隆技术特别是人的克隆技术作为基因研究的重要组成部分,愈来愈引起社会各界的广泛关注。克隆技术作为人类的创造性活动,有其产生和存在的合理性,在诸多领域蕴藏巨大的应用潜力与巨大应用价值和广阔的发展前景。但克隆技术目前仍存在一些问题,如克隆技术对社会伦理和人类健康的影响。人类克隆技术的进步为人类带来的利益是巨大的,因而它的发展是难以阻止的。应对人类克隆技术带来的巨大挑战。 【关键词】:克隆技术;利弊;社会影响;应用前景 一、克隆是什么? 克隆是英文Clone一词的音译,意为无性繁殖系,即通过无性繁殖(如细胞丝分裂)可连续传代并形成的群体,常用于细胞水平的描述。克隆的定义是指独立细胞繁殖系,指后代完全由一个细胞复制,具有完全相同的物遗传质。 一个细菌经过20分钟左右就可一分为二;一根葡萄枝切成十段就可能变成十株葡萄;仙人掌切成几块,每块落地就生根;一株草莓依靠它沿地“爬走”的匍匐茎,一年内就能长出数百株草莓苗。凡此种种,都是生物靠自身的一分为二或自身的一小部分的扩大来繁衍后代,这就是无性繁殖。时至今日,“克隆”的含义已不仅仅是“无性繁殖”,凡来自一个祖先,经过无性繁殖出的一群个体,也叫“克隆”。 自然界的许多动物,在正常情况下都是依靠父方产生的雄性细胞(精子)与母方产生的雌性细胞(卵子)融合(受精)成受精卵(合子),再由受精卵经过一系列细胞分裂长成胚胎,最终形成新的个体。这种依靠父母双方提供性细胞、并经两性细胞融合产生后代的繁殖方法就叫做有性繁殖,但是,如果我们用外科手术将一个胚胎分割成两块,四块、八块……最后通过特殊的方法使一个胚胎长成两个、四个,八个……生物体,这些生物体就是克隆个体,而这些个体就叫做无性繁殖系。 二、克隆技术是什么? 克隆技术是利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因组织后代的过程。科学家把人工遗传操作动物繁殖的过程叫克隆,这门生物技术叫克隆技术,含义是无性繁殖。

超导技术及其发展历程

超导技术 超导技术的主体是超导材料。简而言之,超导材料就是没有电阻、或电阻极小的导电材料。超导材料最独特的性能是电能在输送过程中几乎不会损失。 1911年荷兰物理学家Onnes发现汞(水银)在4.2k附近电阻突然下降为零,他把这种零电阻现象称为超导电性。 海克·卡末林·昂内斯 海克·卡末林·昂内斯(Heike Onnes,1853年9月21日-1926年2月21日),荷兰物理学家,超导现象的发现者,低温物理学的奠基人。1853年出生于荷兰的格罗宁根,1894年创建了莱顿大学低温物理实验室,建立了大型液化气工厂,1904年液化了氧气,两年后又液化了氢气,并在1908年7月10日首次液化了氦气,以-269 °C(4K)刷新了人造低温的新纪录。1911年由于对物质在低温状态下性质的研究以及液化氦气,昂内斯被授予诺贝尔物理学奖。1923年,昂内斯退休,1926年在莱顿逝世。为纪念他,莱顿大学物理实验室1932年被命名为“卡末林·昂内斯实验室”。 汞的电阻突然消失时的温度称为转变温度或临界温度,常用Tc表示。在一定温度下具有超导电性的物体称为超导体。金属汞是超导体。进一步研究发现元素周期表中共有26种金属具有超导电性,它们的转变温度Tc列于表5-6。从表中可以看到,单个金属的超导转变温度都很低,没有应用价值。因此,人们逐渐转向研究金属合金的超导电性。表5-7列出一些超导合金的转变温度,其中Nb3Ge 的转变温度为23.2K,这在70年代算是最高转变温度超导体了。当超导体显示导材料都是在极低温下才能进入超导态,假如没有低温技术发展作为后盾,就发现不了超导电性,无法设想超导材料。这里又一次看到材料发展与科学技术互相促进的关系。低温超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态,因此在应用上受到很大的限制。 人们迫切希望找到高温超导体,在徘徊了几十年后,终于在1986年有了突破。(1)瑞士Bednorz和Müller发现他们研制的La-Ba-CuO混合金属氧化物具有超导电性,转变温度为35K。这是超导材料研究上的一次重大突破,打开了混合金

基因工程药物发展的历史及启示

基因工程药物发展的历史及启示 吴岚晓1,郭坤元1,秦 煜2 (11第一军医大学珠江医院血液科,广东广州510282;21第一军医大学南方医院创伤骨科,广东广州510282) 摘要:基因工程诞生20余年,运用于医药行业,研制和开发基因工程药物,已取得长足进展。迄今为止,已有近100 个基因工程新药上市,并有数百种正在研制和开发中。可以预计,基因工程药物的发展具有无比强大的生命力。 就基因工程药物发展史进行概述,会从中得到许多启示。 关键词:基因工程;药物;科学;技术 中图分类号:R-02 文献标识码:A 文章编号:1002-0772(2002)12-0011-03 Developing History and the E nlightenment of G enetic E ngineering Drug W U L an-xiao,GUO Kun-yuan,QIN Y u (1.Depart ment of Hem atology,Zhujiang Hospital,First Military Medical U niversity,Guangz hou510282,China;2. N anf ang Hospital,First Military U niversity,Guangz hou510282,China) Abstract:G enetic engineering has made remarkable development in the area of drug production and research since it ap2 peared twenty years ago.More than100new geneitc engineering drugs have been used in clinic,and more drug-projects are undergoing.It can be predicted that genetic engineering drug will make more and more influence in people’s life.A perspective view about genetic engineering drug developing history was made in this article and some philosophic opinions inspired from it were discussed. K ey Words:genetic engineering;drug;science;technology 1 基因工程原理和技术 基因工程是在分子水平上人工改造生物遗传性,创造世间新的生物物种技术,亦称DNA重组或分子克隆,包括基因和载体的制备、切割和连接,重组DNA的转移、表达及产物分离等。基因的制备方法有,多聚酶链反应、互补文库、基因组文库、染色体DNA的酶切分离、酶合成法和化学合成法等,迄今为止,已制备人胰岛素、人尿激酶、人生长激素、人α-干扰素及生长因子等多种药物的基因。载体是能将外源性目的基因运输至宿主细胞的小分子DNA,目前大抵有细菌质粒、嗜菌体DNA及病毒DNA构建人工载体,如pBR322、Charon系列、Cos2 mid、反转录病毒、腺病毒及其相关病毒的DNA,此外,尚有酵母人工染色体DNA,及哺乳动物人工染色体DNA等。载体和含目的基因的DNA分别经限制性内切酶切割后,两者混合通过连接酶连接构成重组DNA,经转化、转导、转染、激光打孔、微注射或基因枪等技术,可转移至宿主内,获得基因工程细胞,后者经培养和表达,即可产生相应的基因工程药物。近年来还发现不用载体也不重组,将编码完整的DNA片段或mRNA直接注射内实现完全表达,表明非重组DNA和mRNA可被细胞直接吸收和表达,既简化了基因操作程序,也修正了基因工程基本概念,又促进了基因工程药物的发展,同时还为基因治疗提供了新理论和新途径。 2 基因工程药物发展的历史 应用基因工程技术,研制和开发的药物称为基因工程药物。它是通过重组DNA技术将治疗疾病的蛋白质、肽类激素、酶、核酸和其他药物基因转移至宿主细胞进行繁殖和表达,最终获得相应药物。包括蛋白质类生物大分子、初级代谢产物,如苯丙氨酸及丝氨酸等以及次生代谢产物抗生素等。自20世纪70年代初基因工程药物诞生以来,基因工程药物发展十分迅速。 ? 1 1 ? 医学与哲学2002年12月第23卷第12期总第259期

克隆技术的发展与应用前景

克隆技术的发展及应用前景 克隆通常是一种人工诱导的无性生殖方式或者自然的无性生殖方式(如植物)。一个克隆就是一个多细胞生物在遗传上与另外一种生物完全一样。克隆可以是自然克隆,例如由无性生殖或是由于偶然的原因产生两个遗传上完全一样的个体(就像同卵双生一样)。但是通常所说的克隆是指通过有意识的设计来产生的完全一样的复制。克隆技术在现代生物学中被称为“生物放大技术”,它已经历了三个发展时期:第一个时期是微生物克隆,即用一个细菌很快复制出成千上万个和它一模一样的细菌,而变成一个细菌群;第二个时期是生物技术克隆,比如用遗传基因――DNA克隆;第三个时期是动物克隆,即由一个细胞克隆成一个动物。克隆绵羊“多利”由一头母羊的体细胞克隆而来,使用的便是动物克隆技术。 目前,克隆技术发展十分迅速。各国政府有关人士、民间对克隆技术的评价褒贬不一。克隆技术已展示出广阔的应用前景,包括以下四个方面: (1)培育优良畜种和生产实验动物; (2)生产转基因动物; (3)生产人胚胎干细胞用于细胞和组织替代疗法; (4)复制濒危的动物物种,保存和传播动物物种资源。 在不久的将来,克隆技术技术将可以用来治疗糖尿病、中风、癌症、爱滋病、心脏病以及诸如帕金森综合症等精神疾病,并极大改变现有的器官移植理论和治疗手段,给人类带来福音。 克隆技术会给人类带来极大的好处,例如,英国PPL公司已培育出羊奶中含有治疗肺气肿的a-1抗胰蛋白酶的母羊。这种羊奶的售价是6千美元一升。一只母羊就好比一座制药厂,用什么办法能最有效、最方便地使这种羊扩大繁殖呢?最好的办法就是“克隆”。同样,荷兰PHP公司培育出能分泌人乳铁蛋白的牛,以色列LAS公司育成了能生产血清白蛋白的羊,这些高附加值的牲畜如何有效地繁殖?答案当然还是“克隆”。母马配公驴可以得到杂种优势特别强的动物——骡,骡不能繁殖后代,那么,优良的骡如何扩大繁殖?最好的办法也是“克隆”,我国的大熊猫是国宝,但自然交配成功率低,因此已濒临绝种。如何挽救这类珍稀动物?“克隆”为人类提供了切实可行的途径。具体应用有以下几个方面: 转基因动物研究 转基因动物研究是动物生物工程领域中最诱人和最有发展前景的课题之一,转基因动物可作为医用器官移植的供体、作为生物反应器,以及用于家畜遗传改良、创建疾病实验模型等。但转基因动物的实际应用并不多,除单一基因修饰的转基因小鼠医学模型较早得到应用外,转基因动物乳腺生物反应器生产药物蛋白的研究时间较长,已进行了10多年,但在全世界范围内仅有2例药品进入3期临床试验,5~6个药品进入2期临床试验;而其农艺性状发生改良、可资畜牧生产应用的转基因家畜品系至今没有诞生。转基因动物制作效率低、定点整合困难所导致的成本过高和调控失灵,以及转基因动物有性繁殖后代遗传性状出现分离、难以保持始祖的优良胜状,是制约当今转基因动物实用化进程的主要原因。 体细胞克隆 体细胞克隆的成功为转基因动物生产掀起一场新的革命,动物体细胞克隆技术为迅速放大转基因动物所产生的种质创新效果提供了技术可能。采用简便的体细胞转染技术实施目标基因的转移,可以避免家畜生殖细胞来源困难和低效率。同时,采用转基因体细胞系,可以在实验室条件下进行转基因整合预检和性别预选。在核移植前,先把目的外源基因和

超导材料及其应用现状与发展前景培训讲学

超导材料及其应用现状与发展前景

超导材料及其应用现状与发展前景 作者:肖立业刘向宏王秋良马衍伟古宏伟 来源:《中国工业和信息化》2018年第08期 超导体不仅在临界温度下具有零电阻特性,而且在一定的条件下具有常规导体完全不具备的电磁特性,因而在电气与电子工程领域具有广泛的应用价值。我国在超导材料及其应用领域总体上处于国际先进行列,基本掌握了各种实用化超导材料的制备技术,在多个应用方面也取得了良好的发展。我国超导材料及其应用领域将不断探索更高临界温度的超导体,提升超导材料及其应用技术的发展水平。 1911年,荷兰莱登实验室的卡麦林·昂尼斯在测量低温下金属的电导率时发现,当温度下降到4.2K时,汞的电阻完全消失(如图1所示),他把具有这种现象的导体称为超导体。经过近50年的研究,科学家們陆续发现,超导体不仅在一定温度(也称为临界温度,简称Tc)之下具有零电阻特性,而且在一定的条件下具有高密度载流能力、完全抗磁性(迈斯纳效应)、约瑟夫森效应等常规导体完全不具备的电磁特性,因而在电气与电子工程领域具有广泛的应用价值(见表1)。根据应用的具体需求,工程师们可以将超导体制备成各种超导材料,如超导线材、超导带材、超导薄膜、复合超导体等。 经历了100多年的研究,人们已经发现了多达数万种超导体。按照超导体的临界温度,可以将超导体分为低温超导体和高温超导体,临界温度低于25K~30K超导体为低温超导体,临界温度高于25K~30K超导体为高温超导体。目前,基于低温超导材料的应用装置一般工作在液氦温度(4.2K及以下),基于高温超导材料的应用装置一般工作在液氢温度(约20K)至液氮温度(约77K)之间。探索出更高临界温度乃至室温的超导体是人类不断追求的梦想。 超导材料的发展现状与前景 尽管人们已经发现了数万种超导体,但真正具有实用价值的超导体并不多。目前得到应用的低温超导体主要包括NbTi、Nb3Sn、Nb3Al等,具有实用价值的高温超导体主要包括铋系(BSCCO,Tc约90K-110K,也称为第一代高温超导材料,主要包括BSCCO-2212和BSCCO-2223两种,也简称Bi-2212或Bi-2223)、钇系(Tc约90K,YBCO或ReBCO,也称为第二代高温超导材料)。进入21世纪以来,MgB2(Tc为39K)和铁基超导体(Tc最高为55K)相继被发现,成为两种新的具有实际应用潜力的超导体。 低温超导材料发展现状与前景 超导材料主要包括NbTi、Nb3Sn、Nb3Al等。自上世纪60年代以来,其制备技术与工艺已经相当成熟,并推动了如加速器磁体、核聚变工程用超导磁体、核磁共振(MRI和NMR)磁体、通用超导磁体等的发展,并由此形成了具有一定规模的超导产业。目前,美国、欧盟和日本等国家和地区已经有一大批的企业可以生产各种面向不同应用需求的低温超导材料。2006年,我国加入了国际热核聚变实验堆(ITER)计划,从而使我国低温超导材料的发展迎来了前所未有的机遇。作为国内极少的低温超导线材产业化公司,西部超导材料科技有限公司承担了174吨NbTi超导线和35吨Nb3Sn超导线的生产任务,通过自主开发,掌握了成套技术和工艺,并于2017年全部交付预订的产品,得到了国际同行的高度评价,总体上达到了国际先进水平。ITER项目极大推动了我国低温超导材料的发展,也为我国自主开发MRI、加速器和核聚变磁体提供了超导材料供应的保障。

基因工程药物

基因工程药物 周长征 第一部分概述 一、基因工程药物 (一)基因工程药物的概念 基因工程药物是以基因组学研究中发现的功能性基因或基因的产物为起始材料,通过生物学、分子生物学或生物化学、生物工程等相应技术制成的、并以相应分析技术控制中间产物和成品质量的生物活性物质产品,临床上可用于某些疾病的诊断和治疗。基因药物类型广泛,包括重组蛋白质药物、人源化单克隆抗体、基因治疗药物、重组蛋白质疫苗、核酸药物等10多种类型。 生产基因工程药物的基本方法是:将目的基因用DNA重组的方法连接在载体上,然后将载体导入靶细胞(微生物、哺乳动物细胞或人体组织靶细胞),使目的基因在靶细胞中得到表达,最后将表达的目的蛋白质提纯及做成制剂,从而成为蛋白类药物或疫苗。若目的基因直接在人体组织靶细胞内表达,就称为基因治疗。 例如,乙肝表面抗原(HBSAg)的产生也受DNA 调控。利用基因剪切技术,用一种“基因剪刀”将调控HBSAg的那段DNA剪裁下来,装到一个表达载体中(所谓表达载体,是因为它可以把这段DNA的功能发挥出来)再把这种表达载体转移到受体细胞内,如大肠杆菌或酵母菌等;最后再通过这些大肠杆菌或酵母菌的快速繁殖,生产出大量我们所需要的HBSAg(乙肝疫苗)。把一定量的HBSAg注射入人体,就使机体产生对HBV抗衡的抗体。机体依靠这种抗体,可以清除入侵机体内的HBV。过去,乙肝疫苗的来源,主要是从HBV 携带者的血液中分离出来的HBSAg,这种血液是不安全的,可能混有其他病原体的污染。此外,血液来源也是极有限的,使乙肝疫苗的供应犹如杯水车薪,远不能满足全国的需要。基因工程疫苗解决了这一难题。 干扰素具有广谱抗病毒的效能,是一种治疗乙肝的有效药物,国际上批准唯一一种治疗丙型病毒性肝炎的药物。通常情况下人体内干扰素基因处于休眠状态,血中一般检测不到。只有在发生病毒感染或受到干扰素诱导物的诱导时,人体内的干扰素基因才会产生干扰素,但其数量微乎其微。即使经过诱导,从人血中提取1mg 干扰素,需要人血8000ml,其成本高得惊人。获取1磅(453g)纯干扰素,其成本高达200亿美元。1980年后,采用基因工程进行生产,其基本原理及操作流程与乙肝疫苗十分类似。现在要获取1磅纯干扰素,其成本不到1亿美元。 (二)基因工程药物的发展 1973年,Cohen等人首次将带有Tet r基因和链霉素抗性基因(Str r)的两种大肠杆菌质粒成功地进行了重组,获得了可以复制并只有双亲质粒遗传信息的重组质粒,拉开了基因工程研究的序幕。1974年他们对具有Amp r和红霉素抗性基因(Emp r)的金黄色葡萄球菌质粒

克隆技术带来的伦理反思

克隆技术带来的伦理反思 许芳,长安大学,科学技术哲学,2011111078 【摘要】现代科学技术的快速发展,给人类带来了福祉的同时,也引发了科学技术与伦理道德的两难问题。科学技术是一把双刃剑,既有对人类有利的一面,也有其可能产生不利的一面。当科技改变生活,人类的命运也就开始逐渐被自己所掌握。生物科学技术的每一次飞跃,必然随之而来众多的非议,因为即使是一小步,都是在迈向那片禁区的一大步。单纯的科学,却很有可能带来不单纯的后果。克隆技术就是如此,它可能给人类带来巨大的利益,也可能给人类带来严重的后果。已经在动植物领域运用的克隆技术,是否适应于人类,尤其是生殖性克隆,对人类的生育方式、婚姻方式等方面的影响,也对伦理道德产生了全面冲击。解决这一问题不仅需要立法,更需要完备的道德体系,要做到既尊重科学技术,又要尊重人。 【关键词】克隆技术伦理道德尊重 一、克隆技术的概述 克隆是指生物体通过细胞进行的无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群,简称为“无性繁殖”。该术语很快得到学术界的认同并加以广泛使用。随着一系列克隆技术突破性的完成,克隆人也从技术上来讲已成为可能。这给我们带来了前所未有的伦理大思考,观念大考验。 克隆开始进入普通大众的视野,应当是由威尔姆特博士创造出“多利”这一轰动性的新闻传遍全球所引起的。克隆是人类在生物科学领域取得的一项重大技术突破,反映了细胞核分化技术、细胞培养和控制技术的进步。科学家把人工遗传操作动物繁殖的过程叫克隆,这门生物技术叫克隆技术。克隆的基本过程是先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中,利用微电流刺激等使两者融合为一体,然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎,再将发育到一定程度的胚胎植入动物子宫中使其怀孕,以产下与提供细胞者基因相同的动物,简单的说就是人工诱导的无性生殖方式。 二、克隆技术的发展 1952年,第一次进行动物克隆,罗伯特.布瑞格和托马斯.金对小蝌蚪的细胞核进行无性繁殖。1970年英国科学家约翰.戈德和同事经过培养的成年青蛙表皮细胞核克隆成功成年青蛙。1978年 7月 25日世界上首例经体外受精—胚胎移植形成的试管婴儿 Louise Brown 诞生。1993年人类胚胎克隆成功。1997年,英国胚胎学家威尔穆特和他的同事用母羊乳腺细胞克隆成功了第一只克隆羊“多利”,开创了成年哺乳动物克隆的先河。2000年6月22日,世界首批体细胞克隆山羊在中国西北农林科技大学诞生。2002年11月25日,美国科学家宣称首次成功克隆出可供医用的人类胚胎。2007年的 12月,韩国宣布成功地克隆了可以发荧光的小鼠,中国宣布克隆成功了兔。 三、克隆的负面影响

超导材料未来应用的前景

超导材料的未来应用前景 超导是超导电性的简称。是一种材料,如某种金属、合金或化合物在温度下降至某一临界温度时,其电阻完全消失,这种现象称为超导电性,具有这种现象的材料称为超导材料。超导体的另外一个特征是:当电阻消失时,磁感应线将不能通过超导体,这种现象称为抗磁性。 超导材料的用途非常广阔,大致可分为三类:大电流应用(强电应用)、电子学应用(弱电应用)和抗磁性应用。大电流应用即超导发电、输电和储能;电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等;抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。 超导体的巨大前景 ●超导材料不可思议 那么,为什么世界各国对“超导”技术的研究与开发如此重视呢?这主要是因为超导材料具有极其优越的物理特性:一是零电阻效应,二是约瑟夫逊效应,三是迈斯纳效应。超导体这些突出特性的重大意义,不亚于半导体的发现。甚至有专家预言,超导体的应用将导致一场新技术革命,特别是在军事领域的应用,将引起一系列巨大变革。 ●军事应用前景广阔 超导体在军事领域的应用将十分广泛。采用超导体材料,可使许多重要的军用装备,如C4I系统、聚能武器、舰艇、飞机、坦克、装甲车辆、导弹等武器的性能得到大幅度的改善。 超导飞机设计制造大功率、小体积的发动机,对提高飞机的作战性能至关重要。目前,飞机所采用的均是磁流体发电,但利用普通磁体,很难使磁场强度高于15高斯,而如果利用超导磁体就能产生数万至几十万高斯的磁场,从而大大提高磁体发电的输出功率。所以,超导技术的突破,为大容量、小型化磁流体发电机的研制成功提供了条件,这种超导发电机正在加速走向实用化。目前,有些国家已在研制几百至一千兆瓦的体积小、重量轻的超导发电机,预计机载大功率超导发电机将成为超导技术在军事上率先得到应用的重点项目。 超导舰船20世纪70年代以来,美、苏、英、日等国积极开展超导技术在海军舰船方面应用的研究,并不断取得成效。美国试制了7500马力的超导驱动系统;英国研制了650马力的超导电磁力推进装置;日本制成了世界上第一艘超导船。超导舰船由于取消了传统的螺旋桨推动部件,因而具有结构简单、维修方便、推力大、航速高、无震动、无噪声、无污染、造价低等诸多优点。潜艇应用超导推进系统后,能有效地消除噪音、降低红外辐射,从而不易被敌方发现,大大提高了舰船的快速机动能力和突防能力。 超导聚能武器聚能武器是把能量汇聚成极细的能束,沿着精确的方向,以接近或等于光速的速度发射出去,对目标进行杀伤。但目前在研制这些武器上几乎都遇到了能源问题。即如何在瞬间向聚能武器提供大量的能源,如激光武器,特别是大功率的战略激光武器耗能巨大,它要求在瞬间提供数十亿至数百亿焦耳的能量,而目前的储能装置储存的能量却非常有限,且体大笨重。而超导技术的发展,

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