生物技术专业发展趋势及设想

孟和宝力高

在当今世界现代生物技术已被视为一种高新技术，特别是进入21世纪后，生物技术与信息技术更成为领先技术，有人因此把21世纪称为“生命科学的世纪”。军队科研机构是全军科学技术研究的主力军，在国家和军队的科技事业中发挥着重要作用。尤其是生物医药类科技成果，在保障部队战斗力和维护人民生命健康中发挥着重要的作用。现结合文献，对生物技术专业的发展趋势概述如下。

1 国内外生物技术专业发展现状和趋势

现代生物技术是以重组DNA技术和细胞融合技术为基础，利用生物体(或者生物组织、细胞及其组分)的特性和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，以及与工程原理相结合进行加工生产，为社会提供商品和服务的一个综合性技术体系。其内容包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。现代生物技术的诞生以20世纪70年代初DNA重组技术和淋巴细胞杂交瘤技术的发明和应用为标志，迄今已走过了40年的发展历程。实践证明在解决人类面临的粮食、健康、环境和能源等重大问题方面开辟了无限广阔的前景，受到了各国政府和企业界的广泛关注。

1.1 基因治疗 基因治疗是利用分子生物学方法将目的基因导入患者体内，使之表达目的基因产物，从而使疾病得到治疗，是现代医学和分子生物学相结合而诞生的新技术。基因治疗作为疾病治疗的新手段，已有一些成功的应用。

1.1.1 急性淋巴细胞白血病的基因治疗:CAMPATH-1H是一种作用靶点为CD52的人源化的IgG1K型的单抗，主要是通过抗体依赖的细胞毒作用及补体固定作用导致细胞溶解，而达到定向杀伤表达CD52的细胞作用。其对常规治疗产生耐受的T幼淋巴细胞白血病的总有效率达76%，完全缓解的患者达60%，对移植物抗宿主反应(GVHD)也有较好的治疗效果［1］。

1.1.2 基因治疗在口腔再生医学中的应用:Park等［2］进行的体外实验结果显示，腺病毒组的转染效率是脂质体组的2倍。Zhao等［3］用腺病毒介导的BMP-2转染骨髓基质细胞，结合磷酸三钙支架材料可以修复下颌骨的缺损，获得矿化密度较高的新生骨。Jiang等［4］将腺病毒介导的bFGF基因修饰的骨髓基质干细胞移植入兔下颌骨牵张成骨区域，可以有效地促进更多的新骨形成。Edward等［5］将逆转录病毒介导的Shh修饰的3种细胞(牙龈纤维细胞、间充质干细胞、脂肪来源细胞)复合I型胶原植入兔的颅骨缺损处，6周后骨组织缺损区域几乎完全修复，且没有任何不良反应。

1.1.3 冠心病的基因治疗:VEGF是血管内皮细胞特异性的肝素结合生长因子，能够刺激血管内皮细胞的有丝分裂和血管的发生，提高单层内皮的通透性，在体内诱导血管新生。VEGF基因治疗是20世纪90年代以来研究最有进展的治疗方法，在动物体内和人体内进行了一系列的研究和应用，表明其具有增加血管通透性、促进血管生成、扩张冠状动脉、降低心输出量和每搏输出量等作用［6-7］，目前已经明确其可应用于治疗冠心病，将来可能广泛应用于临床。

1.2 干细胞、细胞治疗技术

1.2.1 干细胞治疗技术:干细胞是指动物在发育过程中体内所保留的部分未分化的细胞。根据其分化潜能分为3类:1类是全能干细胞，它具有形成完整个体的分化潜能。第2类是多能干细胞，它具有分化出多种细胞组织的潜能，但却失去了发育成完整个体的能力。第3类称为专能干细胞，只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化。鉴于干细胞在未来的巨大应用前景，世界各国，尤其是发达国家都开展了相关探索研究，并取得了一些成就。我国研究人员利用间充质干细胞治疗慢性重症乙肝，获得满意疗效［8］。利用神经干细胞移植治疗神经退行性疾病［9］、缺血性脑损伤疾病［10］、脑创伤［11］、遗传代谢性疾病［12］均已取得重要实验成果，表明神经干细胞对中枢神经系统的多种疾病都有潜在治疗价值。造血干细胞移植治疗糖尿病足、股骨头坏死、肝硬化等疾病均获得了较好的效果。

1.2.2 细胞治疗技术:细胞治疗是细胞研究转化应用于临床的典型案例，是人自体、同种异体或异种的功能细胞经体外操作后回输或植入人体的治疗方法，既可作为一种独立的疗法，也可与常规手术、化疗等联合应用。作为再生医学的一个重要组成部分，细胞治疗在遗传病、癌症、组织损伤、糖尿病等的治疗中展示出越来越高的应用价值，特别是在严重肝脏疾病的治疗方面，已经取得了一定的进展和突破，促进和加快了相关研究向更高水平迈进［13-14］。我国细胞治疗技术起步早、起点高，有前期研究经验，正处于快速发展时期。国内临床上开展了自体DC、DC-CIK细胞移植治疗糖尿病、肝硬化、帕金森病、肾衰竭、肿瘤疾病，均获得了较好的治疗效果。

1.3 酶工程 酶工程是将酶或者微生物细胞、动植物细胞、细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术，其应用主要集中于食品工业、轻工业以及医药工业。近几十年来，随着酶工程技术的不断突破，其应用越来越广泛。酶除了用作常规治疗外，还可作为医学工程的某些组成部分而发挥医疗作用。如在体外循环装置中，利用酶清除血液废物、防止血栓形成，应用体内酶控药物释放系统模仿生物器官或腺体的自动调节功能，缓慢、恒定地释放药物，使之在体内的水平保持稳定。另外，酶作为临床体外检测试剂，可以快速、灵敏、准确地测定体内某些代谢产物，也是酶在医疗领域一个重要的应用。我国学者利用酶工程技术提取中药有效成分，能显著提高提取率［15］。

1.4 蛋白质工程 蛋白质工程是以蛋白质的结构及其功能为基础，通过基因修饰和基因合成对现存蛋白质加以改造，组建成新型蛋白质的现代生物技术。这种新型蛋白质必须更符合人类的需要。因此，有学者称，蛋白质工程是第2代基因工程。其基本实施目标是运用基因工程的DNA重组技术，将克隆后的基因编码加以改造，或者人工组装成新的基因，再将上述基因通过载体引入挑选的宿主系统内进行表达，从而产生符合人类设计需要的“突变型”蛋白质分子。这种蛋白质分子只有表达了人类需要的性状，才算是实现了蛋白质工程的目标。

许多蛋白质工程的目标是设法提高蛋白质的稳定性。在酶反应器中可延长酶的半衰期或增强其热稳定性，也可以延长治疗用蛋白质的贮存寿命或增强重要氨基酸抗氧化失活的能力。在这个领域已取得了一些重要研究成果。用蛋白质工程来改造特殊蛋白质为制造特效抗癌药物开辟了新途径。如人的β-干扰素和白介素-2是两种具有抗癌作用的蛋白质。但在它们的分子结构中，有一个不成对的基因，是游离的，因而很不稳定，会使蛋白质失去活性。通过蛋白质工程修饰这种不稳定的结构就可以提高这两种抗癌物质的生物活性。美国的Cetus公司已成功将此用于临床试验并取得了良好的效果。具有抗癌作用的蛋白质工程产品免疫球蛋白是一种高效抗癌药物，具有对准目标杀死特定癌细胞而不伤害正常细胞的特效，被称为征服癌症的“生物导弹”。澳大利亚医学科学研究所发现了激发基因开始或停止产生癌细胞的蛋白质，其在癌细胞生长过程中对癌基因起着开通或关闭的作用。这个发现对于通过蛋白质工程研制鉴别与控制多种类型的血液癌、固体癌的蛋白质有重要的作用，并为诊治癌症提供了新的方法。目前，应用蛋白质工程研究开发抗癌及抗艾滋病等重大疑难病症的治疗等方面均取得了重大进展。

1.5 抗体工程 自从1984年第一个基因工程抗体人－鼠嵌合抗体诞生以来，新型基因工程抗体不断出现。用于构建基因工程抗体的抗体基因最初来源于杂交瘤细胞，必须经过动物免疫、细胞融合及克隆筛选这样一个长期、复杂的工艺流程，且不能制备针对稀有抗原的抗体和人源性抗体，无法改善抗体的亲和力，这些缺点限制了它的应用。组合化学方法应用到抗体工程领域的抗体库技术使人们找到了解决这些问题的办法。采用噬菌体抗体库技术筛选抗体不必进行动物免疫，易于制备稀有抗原的抗体、筛选全人源性抗体和高亲和力抗体。噬菌体抗体库技术是生命科学研究的突破性进展之一，同时也将抗体工程的研究推向了高潮。近年来，用合成的、天然的及免疫的噬菌体抗体库经完整细胞筛选(包括细胞悬液、贴壁单层细胞)获得了多种针对细胞表面肿瘤相关抗原的ScFv抗体，为肿瘤的诊断及治疗展开了光明前景［16-17］。

1.6 生物技术药物 生物技术药物因其疗效好、不良反应小、应用广泛而备受关注，成为新药研究开发的新宠，也是最活跃和发展最迅速的领域。从1982年美国Lilly公司第一个基因工程产品人胰岛素上市至今，已有140多种生物技术药物上市，而且尚有500多种生物技术药物处于临床试验或申报阶段。据全球权威医药市场咨询调研公司IMS最新的统计表明，2004年基因重组生物技术药物的年销售额已经突破400亿美元。就在传统制药业的增长速度减缓之时，生物技术制药却在加速发展，全球生物技术药物销售额增长率连续6年保持在15%～33%，生物技术制药已成为制药业乃至整个国民经济增长的一个新亮点。

2 军队生物技术领域新成就

我军在国内较早地开展了基因工程疫苗和基因工程药物研究，已完成包括乙肝、丙肝系列诊断试剂、IL-2、EPO、EGF、霍乱疫苗等多种疫苗和药物的研究，先后获得了10个生物制品新药证书，自主研发的抗疟特效药“复方蒿甲醚”被世界卫生组织列为疟疾治疗的首选药物［18］。在所获的新药证书中，乙肝、丙肝系列诊断试剂、IL-2、EPO、霍乱疫苗等多个基因工程产品的生产已产业化，取得了较好的经济效益和社会效益。

3 军队生物技术专业发展思考

3.1 树立正确的科技成果转化意识 要抓好科技成果转化，首先要充分认识到科研成果转化的重要意义。尤其是随着科研单位体制改革以及新形势的发展，必须要对现有的形势做出判断。科研单位要生存，必须要有开发研究，必须要加强科技成果转化。科技人员则要强化科研以战场和市场为导向的观念，在科研选题方面要围绕战场和市场的需求，及时开发生物医药的新产品，促进科研成果转化，解决社会和部队的实际问题。

3.2 重视并加强中试研究和中试基地建设 中试是生物医药新药研制的重要环节，是确定新药工业化生产工艺的过程。作为制定药品规模化生产工艺和产品标准的过程之一的中试研究，是保证生物医药质量稳定的重要步骤。只有在取得了可靠的中试结果以后，新的产品才能批量生产，才能吸引企业的注意，获取其支持，加大转化率。长期以来，由于种种原因，军队科研机构生物医药产品的中试条件建设未能引起足够的重视，许多成果无法投入中试和推广应用，以至于在成果转化开发中半途而废，极大地阻碍了高科技成果的转化。最近几年来，军队相关部门对此已开始重视，投资建立相关的中试生产基地，使科研和产业密切结合。

3.3 重视并加强科技成果转化队伍的建设 科研发展需要优秀的人才，科技成果的转化也需要一个强有力的管理部门和一支精干的队伍。为此，科研单位应尽快建立专门的科技成果转化中心，培养一支精通政策法规、熟悉生物医药领域、了解部队和地方需求、具备良好组织攻关能力的队伍，提供市场需求信息，为科研人员争取项目和参与技术研发，在项目选题和管理中，做好应用前景调查分析，掌握市场动向，适应市场需求，加强课题的全面论证，确保科研成果的水平和质量。要整合各方面的力量，以技术创新为立足点，研制出能满足社会需要和战争需求并拥有自主知识产权的新型药物和生物制品;同时提供单位成熟的技术信息，融合社会资本，为成果转化提供全方位服务。

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