乳腺生物反应器

动物乳腺生物反应器的原理及进展摘要：动物乳腺生物反应器技术是转基因技术的应用，于上世纪80年代提出，其目的是利用动物乳腺产生目的蛋白。

利用该技术生产的蛋白具有低成本，高活性，易提取纯化的优点。

虽然该技术尚处于发展时期，但具有广阔的应用前景和巨大地商业潜力，是许多公司大力发展的对象。

关键词：动物乳腺生物反应器、原理、进展、优点动物乳腺生物反应器（mammary gland reactor）是指利用动物乳腺特异性启动子调控元件指导外源基因在乳腺中特异性表达，并能从转基因动物乳汁中获取重组蛋白的一种生物反应器。

1生物反应器(bioreactor) 经历了3 个发展阶段：细菌基因工程、细胞基因工程、转基因动物生物反应器。

细菌基因工程产物往往不具备生物活性,必须经过糖基化、羟基化等一系列修饰加工后, 才能成为有效的药物,而细胞基因工程又因为哺乳动物细胞的培养条件要求相当苛刻,成本太高,限制了规模生产。

动物生物反应器具有产品质量高,容易提纯的特点，弥补了其它各类基因表达系统的缺陷。

它是在转基因技术体系基础上发展起来的。

7自从上世纪80年代出现以来，已经取得了许多突破，现己成为生物技术研究的热点。

并向商业化阶段转变，显示了广阔的应用前景。

并且利用转基因动物乳腺生物反应器生产饮用奶，以期望获得既能满足蛋白质需要，又能增加抵抗力的品质全面的奶，为人类服务。

21、动物乳腺生物反应器的原理乳腺生物反应器的原理是应用重组DNA 技术和转基因技术，将目的基因转移到尚处于原核阶段的动物胚胎中，经胚胎移植得到转基因乳腺表达的个体。

1 外源基因在乳腺特异性表达需要乳蛋白基因的一个启动子和调控区，即需要一个引导泌乳期乳蛋白基因表达的序列，这样才能将外源基因置于乳腺特异性调节序列控制之下，使其在乳腺中表达再通过回收奶获得具有生物活性的目的蛋白。

它是一个专门化的分泌腺体，可以生产出具完全生物活性的药用重组蛋白质，其纯化简单，生产投资及成本相对较少，而且对环境不具污染性，也被称为“分子农场”。

动物乳腺生物反应器动物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。

动物乳腺生物反应器发展简史转基因动物的研究始于20世纪80年代初。

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。

乳腺⽣物反应器技术与前景乳腺⽣物反应器技术与前景前⾔：暑期讲座班上听了唐克轩教授对于⽣物反应器的介绍后，本⼈对乳腺反应器有了很⼤兴趣。

于是假期整理了关于乳腺反应器的相关资料，作为学习报告。

摘要:报告分析了乳腺⽣物反应器的发展背景、研究概况；从定义、原理、建⽴乳腺反应器的基本⽅法⽅⾯详细的讲解了相关知识；从现在应⽤的相关⽣物⼯程技术⼊⼿，分析了各种⽅法的可借鉴优点以及存在的不⾜，并且提出了可以解决的办法；展望将来乳腺⽣物反应器的科研前景。

关键词：乳腺⽣物反应器；⽣物⼯程；转基因技术1国际国内背景1.1 ⽣物⼯程发展在新技术⾰命的影响下，传统的化学药物模式正在为⽣理药学模式逐步替代，预⽰着医药⼯业体系的划时代变⾰。

在⽣物⼯程药物的⽣产中，基因⼯程技术的运⽤显⽰出了其⽆与伦⽐的优越性：基因⼯程技术能明显提⾼⽣化药物的⽣产效率；基因⼯程提供了⼤规模制取传统技术难以制备的⼈体内活性物质的技术；基因⼯程药物对过去难以治疗的⼀些病症有特殊效果。

基因⼯程药物⼀般毒副作⽤较⼩。

1.2 乳腺⽣物反应器的研究概况1980年Gordon ⽤显微注射法将外源胸苷激酶基因转⼊⼩⿏基因组,⾸开转基因⼩⿏之先河。

1982年,Ｐalmiter 等成功地获得了转⼈⽣长激素的“硕⿏”轰动了整个⽣命科学领域。

1987年Ｇordon 将⼈组织纤溶酶原激活剂(t-PA)cDNA与⼩⿏乳清酸蛋⽩(WAP)基因启动区构建融合表达结构,⾸建乳腺⽣物反应器⼩⿏模型。

1991年Wright等在⽺的乳腺中表达了⼈抗胰蛋⽩酶基因，且其含量⾼达35g/L。

此后，转基因动物乳腺⽣物反应器的研究进⼀步深⼊，相继获得了多种珍贵蛋⽩，⼈α1-抗胰蛋⽩酶、⼈尿激酶、⼈凝⾎因⼦Ⅸ等诸多重要蛋⽩在转基因动物中业已获得有效表达,显⽰出乳腺⽣物反应器美好的应有前景。

2 乳腺⽣物反应器2.1 乳腺⽣物反应器定义及特点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。

乳腺生物反应器的原理和概念
乳腺生物反应器是一种用于研究乳腺组织生物学活性的实验装置。

其原理是将乳腺组织或细胞培养于三维支架中，提供适宜的环境条件，以模拟体内乳腺组织的微环境，使其能够维持其生物反应，进而进行生物学研究。

具体而言，乳腺生物反应器的原理包括以下几个方面：
1. 支架结构：乳腺组织被培养于三维支架中，该支架可以提供细胞附着和生长的支持，并且能够模拟组织的结构和力学环境。

2. 细胞培养条件：为了维持乳腺组织的生物反应，需要提供适宜的培养条件，包括培养基、营养物质、氧气和二氧化碳浓度等。

3. 生理刺激：乳腺组织生物反应器可以提供一定的生理刺激，例如适当的流动剪切力、机械压力、电刺激等，以模拟体内的生理环境，促进乳腺组织的生物学功能。

通过乳腺生物反应器，可以实现对乳腺组织生物学的研究和探索。

例如，可以研究乳腺组织在不同环境条件下的生长、分化、迁移、转化等生物学过程，进而深入了解乳腺组织的发育和疾病发生机制。

此外，乳腺生物反应器还可以用于药物筛选和新药研发，以提高乳腺癌的治疗效果和优化乳腺重建技术。

总之，乳腺生物反应器作为一种模拟体内乳腺组织生物学环境
的实验装置，可以为乳腺组织相关研究提供可靠的平台，并在生理和病理状态下模拟和研究乳腺组织的生物学反应。

浅谈哺乳动物乳腺生物反应器的研究现状及应用哺乳动物乳腺生物反应器（Mammary gland bio-reactor）是一种利用乳腺细胞进行蛋白质表达和生产的生物技术工具。

它将乳腺细胞和基因工程技术结合，通过基因转导方式将感兴趣的蛋白质基因导入乳腺细胞中，使其能够分泌出具有特定功能的蛋白质产品。

乳腺生物反应器的研究和应用具有广阔的潜力，可应用于药物生产、疫苗研发、疾病治疗等众多方面。

目前，乳腺生物反应器的研究已经取得了一定的进展。

研究人员对乳腺细胞的特性和分泌机制进行了深入研究，揭示了其与蛋白质表达之间的关系。

同时，运用基因工程技术和生物反应器工程技术，研究人员成功地将外源基因导入乳腺细胞中，并使其分泌出目标蛋白质。

例如，在动物模型中，乳腺生物反应器被用于生产抗体、生长因子、抗凝血因子等重要蛋白质，为医学研究和临床治疗提供了重要的支持。

乳腺生物反应器的应用也越来越广泛。

首先，它在医药领域具有广阔的应用前景。

通过乳腺细胞的分泌功能，可以生产大规模、高效率、高质量的蛋白质产品。

这些蛋白质产品可以用于药物研发和治疗，例如生产抗体药物、疫苗、某些基因治疗药物等。

其次，乳腺生物反应器在动物营养和畜牧养殖领域也具有应用潜力。

通过调控乳腺细胞的代谢和分泌功能，可以提高乳制品的质量和产量，改善养殖动物的生产性能。

此外，乳腺生物反应器还可以应用于环境保护和生物制造领域，例如通过乳腺细胞的分泌功能生产清洁能源和高附加值的化学品等。

尽管乳腺生物反应器的研究和应用前景广阔，但仍存在一些问题和挑战。

首先，乳腺生物反应器的研究仍处于起步阶段，对于乳腺细胞的分泌机制和调控机制尚不完全了解。

其次，乳腺生物反应器的生产成本相对较高，限制了其在工业化生产中的应用。

此外，乳腺生物反应器的生产效率和产量仍有待提高，以满足大规模应用的需求。

因此，需要进一步深入研究乳腺细胞的生物学特性，开发新的工程技术和改进现有的生物反应器系统，以推动乳腺生物反应器的研究和应用。

乳腺生物反应器
概述
乳腺生物反应器是一种模拟人体乳腺组织结构和功能的体外培养系统，用于研
究乳腺相关疾病和开发药物。

乳腺生物反应器通常由细胞培养室、培养基循环系统、气体控制系统和监测设备等部分组成，能够提供稳定的培养环境和连续的营养供应，以满足乳腺组织的生长和分化需求。

技术原理
乳腺生物反应器的原理是将乳腺细胞种植在支架或载体上，通过培养基的循环
流动和气体控制系统的调节，模拟人体乳腺组织的微环境，促进细胞的增殖和分化。

同时，监测设备能够实时监测细胞的生长状态和代谢产物，为后续实验和研究提供数据支持。

应用领域
乳腺生物反应器在乳腺疾病研究、药物筛选和生物医学领域有着广泛的应用。

通过模拟乳腺组织的生长和发育过程，可以更好地理解乳腺疾病的发病机制，寻找新的治疗方法。

同时，乳腺生物反应器还可以用于评估药物的毒性和有效性，加速药物的研发过程。

挑战与展望
尽管乳腺生物反应器在疾病研究和药物开发中具有重要意义，但其模拟效果仍
有待提高，特别是对于乳腺组织的复杂结构和功能。

未来的发展方向包括优化生物反应器的设计和控制系统，提高其模拟人体乳腺组织的能力，同时结合生物成像技术和生物信息学手段，实现对乳腺组织的全面解析和监控，为乳腺疾病的诊断和治疗提供更有效的手段。

结论
乳腺生物反应器是一种重要的研究工具，可以模拟人体乳腺组织的生长和发育
过程，为乳腺疾病研究和药物开发提供支持。

随着技术的不断进步和应用的扩展，乳腺生物反应器将在未来发挥更大的作用，为乳腺领域的科研和临床带来新的突破和机遇。

动物乳腺生物反应器研究进展摘要介绍了动物乳腺生物反应器的概念,综述了动物乳腺生物反应器及其载体的发展现状,以为动物乳腺生物反应器进一步研究提供借鉴。

关键词动物乳腺生物反应器;表达载体;发展现状1动物乳腺生物反应器的概念动物乳腺生物反应器(Mammary gland bioreactor)属于转基因动物范畴,其原理是通过转基因技术,将乳腺组织特异性启动子驱动的外源基因,在动物乳腺组织高效表达,通过乳汁分泌到体外,该方式不会对动物自身机体造成损害,通过回收乳汁就可以提取有重要价值的生物活性蛋白。

通常情况下,这种外源蛋白的特异性表达方式更安全、可靠。

2动物乳腺生物反应器表达载体的发展外源基因在动物乳腺中高效表达有2个前提:一是选用的调控元件要能指导目的基因在乳腺中高效、特异性表达,并且表达产物能分泌到乳汁中;二是整合到动物染色体基因组中的表达载体要处于开放和活跃转录状态,而这2个前提都归结于表达载体的成功构建[1]。

2.1基于普通质粒的表达载体哺乳动物的染色体是由许多独立、分散的区域组成,区域内含有单个或多个转录单元,包括调控基因表达的所有控制元件。

乳蛋白基因以独立区域的形式存在于染色体上。

对乳蛋白区域进行调控的一些重要控制元件可分为三类:①调控基因转录的元件,包括启动子、增强子和激素应答元件。

乳蛋白的启动子和增强子在大多数情况下位于转录起始位点数百个碱基处的5’侧翼区,有时可远至10kb。

乳蛋白激素应答区的表达受催乳素、胰岛素、糖皮质激素及细胞间质的诱导。

②具有使染色体变构和开放功能的元件,有位点控制区和核基质黏附区,主要用于对抗位点效应。

位点控制区位于5’远端,是大区域的DNaseI高敏区。

位点控制区包括多个DNaseI高敏区,各个高敏区与其反式因子结合成一个单元,然后对启动子复合物起作用。

因此,一般认为位点控制区具有增强子和绝缘子的双重功效[2]。

核基质黏附区也起到绝缘子的作用,并且还具有转录增强活性,多数位于区域的两端,可以把区域拴在核基质上。

动物乳腺生物反应器的研究概况摘要：转基因动物乳腺生物反应器是利用动物乳腺特异性启动子调控元件指导外源基因在乳腺中特异性表达，并从转基因动物乳汁中获取重组蛋白。

近年来，生物学和分子生物学研究领域的成就促进了该技术的蓬勃发展。

本文简要概述了转基因动物乳腺生物反应器的基本概念、原理、特点及应用，并重点阐述了其研究现状及前景，从而探讨其存在的问题。

关键词：转基因动物；乳腺生物反应器；进展Abstract：Mammary gland bioreactor of transgenic animals is a useful biological technology, which expresses foreign genes under the direction of special promoters of the mammary gland as regulating components in the mammary gland and produces functional pharmaceutical proteins in milk．In recent years，achievements of biology and molecular biology accelerate the development of this technology. This paper briefly reviews the basic concepts, principle, chara- cteristics and applications of the mammary gland bior- eactor of transgenic animals，especially summarizing its current research status and bright future，meanwhile discusses the problems existed．Key words:transgenic animals；mammary gland bioreactor；progress前言21世纪是生命科学突飞猛进的时代，生命科学在人类生活中占有极为重要的位置。