浅议基因工程及其发展与应用

傅思博

摘 要：基因工程是生物科学技术的一大进步，近年来发展迅速，在医疗健康、食品、环境保护等方面取得了一个又一个的成就，为人类健康福祉提供了巨大的帮助，具有十分广阔的前景。作为一名高中生，在收集整理了相关资料的基础上，对基因工程的发展与应用进行了简单的探析。

关键词：基因；基因工程；转基因技术；发展与应用

一.基因工程的基本涵义

基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术，它是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译、表达。也就是说，它是将一种生物体的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体内，使之按照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或新性状。基因工程是在分子生物学和分子遗传学综合发展的基础上诞生的一门崭新的生物技术科学。

二.基因工程的发展与应用

目前，基因工程和转基因技术逐渐被人类所关注，并广泛应用于医药、工业、农业、环保、能源、新材料等领域。

2.1基因治疗

所谓基因治疗是指用基因工程的技术方法，将正常的基因转入病患者的细胞中，以取代病变基因，从而表达所缺乏的产物，或者通过关閉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用于治疗。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。科学家们正在研究的是胎儿基因疗法。如果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。

但基因治疗技术尚未成熟，其关键问题在于：①如何选择有效的治疗基因；②如何构建安全载体，病毒载体效率较高，但却有潜在的危险性；③如何定向导入靶细胞，并获得高表达。

2.2 基因工程药物

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，如基因工程胰岛素、人生长激素、基因工程干扰素、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。

基因工程在制药业中具有广阔的发展前景，中国的基因制药行业已经初具规模，但与世界发达国家存在差距，主要表现在具有自主知识产权的产品较少，产业规模小、经济效益低。目前，我国基因制药产业面临着历史性的机遇，主要表现在政府支持、资源丰富、基因信息公开、国际交流增加等方面。提高自主开发能力、保护基因资源是当前亟待解决的问题，同时，应加强对基因制药领域技术壁垒的研究与准备。[1]

3.3育种和转基因

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。

人们还可以利用基因技术生产转基因食品。人们吃的所有食物都来自于其他生物体，几乎所有食物中都含有不计其数的带有异源基因的DNA，这些DNA分子在消化道类会被降解为单个的脱氧核糖核苷酸，才能被人体吸收用于自身遗传物质的构建。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。”[2]

4.4 环境保护

ISAAA在年度报告中分析了转基因作物对环境的影响。报告指出，2011年全球转基因作物的种植节约了相当于47300公斤的杀虫剂，高产的转基因作物节省了相当于1.09亿公顷的耕地，同时其效果相当于减少了约230亿公斤的温室气体排放量。通常，种植转基因作物不需要大面积野外田间耕作。较少的田间作业也必然降低燃料消耗和随之产生的二氧化碳排放。所以，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效杀灭的话，那每年就可以节省几十亿了。

总之，基因工程的发展和应用前景十分广阔，对人类未来来说是一项具有重大意义的科学技术，目前也取得了很多实质性的进展，相信在越来越多的科学家努力和各国重视之下，基因工程会很快迎来突飞猛进的发展。

参考文献：

[1] 《基因工程中国基因工程制药业发展》，医学教育网， 2012.10.22；

[2] 张启发大力发展转基因作物，华中农业大学学报，2010.01.001