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本科生课程论文课程名称：制药工程专业导论论文题目：生物制药——基因工程疫苗学生姓名：陆明颖学生学号：201311931218专业班级：制药工程1132班指导教师：李先文职称教授完成时间：2014年4月19日生物制药——基因工程疫苗前言：经过16学时的学习，我们大致了解了自己的专业范围，制药工程是一个化学，药学（中药学）和工程学交叉的工科类专业。制药工程专业是培养具备较扎实的制药工程、生物工程、化学工程等方面基础知识，能在医药、农药、精细化工和生物化工等部门从事医药产品的生产、科技开发、应用研究和经营管理等方面富有创新精神和实践能力的复合型高级工程技术人才。本专业基本学制4年，实行学分制的学习可调整为3至6年，授予工学学士学。摘要：疫苗在动物疫病的防控中起着巨大作用,但传统疫苗（灭活苗、弱毒苗）已不能跟上当前畜牧业发展的的步伐。基因工程疫苗作为分子生物技术发展的新兴产物克服了传统疫苗的生产成本高、免疫途径局限、安全性较低等缺点,成为动物疫苗发展的新方向。文章概述了几种常用基因工程疫苗的特点及研究进展,为进一步研究提供文献参考。一．简介生物技术（biotechnology)是指以现代生命科学为基础，结合其他基础学科的原理，采用先进的工程技术，按照预先设计改造生物体或加工生物原料，为达到某种目的或为人类生产所需产品的一门新新学科。主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程和生物化学工程。生物技术的研究对象从细胞、亚细胞水平扩展到分子水平，从而使生命现象、生命行为、疾病成因等从分子角度研究有了突破性的进展，产生出了更新换代的生物药物新产品。据有关资料报道，世界人口预测2025年将达到80亿，2050年将达到100亿人口，为确保这么多人口的用药问题，必须依靠生物技术生产高效的新药物。由于现代生物技术的迅猛发展，科学家预言：“21世纪将是生物技术大发展的世纪。”尤其其中的基因工程技术值得好好探索研究，生产更有用的新药物，造福人类。基因工程（geneengineering),又称重组DNA技术（DNArecombination),是指将一种或多种供体的基因（外源基因）与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体)内，使之按照人们的意愿遗传并表达出新的性状。其包括：目的基因的获取、DNA重组体的构建、构建工程菌、分离纯化与质量控制。基因工程疫苗属于基因工程，基因工程疫苗是将病原的保护性抗原编码的基因片段克隆入表达载体,用以转染细胞或真核细胞微生物及原核细胞微生物后得到的产物.或者将病原的毒力相关基因删除掉,使成为不带毒力相关基因的基因缺失苗。如把编码乙型肝炎表面抗原的基因插入酵母菌基因组，制成DNA重组乙型肝炎疫苗；把乙肝表面抗原、流感病毒血凝素、单纯疱疹病毒基因插入牛痘苗基因组中制成的多价疫苗等。二．基因工程步骤1.目的基因的获取获取目的基因是实施基因工程的第一步。如植物的抗病（抗病毒抗细菌）基因,种子的贮藏蛋白的基因，以及人的胰岛素基因干扰素基因等，都是目的基因.要从浩瀚的“基因海洋”中获得特定的目的基因，是十分不易的。其中主要有两条途径：一条是从供体细胞的DNA中直接分离基因；另一条是人工合成基因。直接分离基因最常用的方法是“鸟枪法”，又叫“散弹射击法”。鸟枪法的具体做法是：用限制酶将供体细胞中的DNA切成许多片段，将这些片段分别载入运载体，然后通过运载体分别转入不同的受体细胞，让供体细胞提供的DNA（即外源DNA）的所有片段分别在各个受体细胞中大量复制（在遗传学中叫做扩增，如使用PCR技术），从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把带有目的基因的DNA片段分离出来。如许多抗虫抗病毒的基因都可以用上述方法获得。2.目的基因与运载体结合基因表达载体的构建（即目的基因与运载体结合）是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。将目的基因与运载体结合的过程，实际上是不同来源的DNA重新组合的过程。如果以质粒作为运载体，首先要用一定的限制酶切割质粒，使质粒出现一个缺口，露出黏性末端。然后用同一种限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端（部分限制性内切酶可切割出平末端，拥有相同效果）。将切下的目的基因的片段插入质粒的切口处，首先碱基互补配对结合，两个黏性末端吻合在一起，碱基之间形成氢键，再加入适量DNA连接酶，催化两条DNA链之间形成磷酸二酯键，从而将相邻的脱氧核糖核酸连接起来，形成一个重组DNA分子。如人的胰岛素基因就是通过这种方法与大肠杆菌中的质粒DNA分子结合，形成重组DNA分子（也叫重组质粒）。3.将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞是实施基因工程的第三步。目的基因的片段与运载体在生物体外连接形成重组DNA分子后，下一步是将重组DNA分子引入受体细胞中进行扩增。基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌，枯草杆菌，土壤农杆菌，酵母菌和动植物细胞等。用人工方法使体外重组的DNA分子转移到受体细胞，主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。例如，如果运载体是质粒，受体细胞是细菌，一般是将细菌用氯化钙处理，以增大细菌细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。目的基因导入受体细胞后，就可以随着受体细胞的繁殖而复制，由于细菌的繁殖速度非常快，在很短的时间内就能够获得大量的目的基因。4.目的基因的检测和表达目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测与鉴定才能知道。这是基因工程的第四步工作。以上步骤完成后，在全部的受体细胞中，真正能够摄入重组DNA分子的受体细胞是很少的。因此，必须通过一定的手段对受体细胞中是否导入了目的基因进行检测。检测的方法有很多种，例如，大肠杆菌的某种质粒具有青霉素抗性基因，当这种质粒与外源DNA组合在一起形成重组质粒，并被转入受体细胞后，就可以根据受体细胞是否具有青霉素抗性来判断受体细胞是否获得了目的基因。重组DNA分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。三．基因工程疫苗的生产疫苗，是指为了预防、控制传染病的发生、流行，用于人体预防接种的疫苗类预防性生物制品。预防接种用的生物制品包括疫苗、菌苗和类毒素。其中，由细菌制成的为菌苗；由病毒、立克次体、螺旋体制成的为疫苗，有时也统称为疫苗。世界上已知的疫苗有很多，其中众多疫苗是通过基因工程生产，用基因工程生产的疫苗纯度高、价廉，生产过程比现在应用的经典技术快，疫苗安全可靠，且可进行大规模生产。这种用基因工程方法制备生产的疫苗称为基因工程疫苗。例如，百日咳基因工程疫苗、狂犬病基因工程灭活疫苗、肠道病毒71型基因工程疫苗、产肠毒素大肠杆菌基因工程疫苗、轮状病基因工程疫苗、AsiaⅠ型口蹄疫病毒(FMDV)的感染表位重组蛋白疫苗、弓形虫基因工程疫苗、肠出血性大肠杆菌基因工程疫苗等等基因工程疫苗的生产步骤与一般的基因工程步骤相同，都包括了：目的基因的获取、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和表达，其中都是以目的基因的获取为核心，利用相应的工具进行转基因操作，按照人们的意愿改变基因，产生事先设计好的有用基因。例如，乙型病毒性肝炎是由乙肝病毒（HBV）引起的、以肝脏炎性病变为主，并可引起多器官损害的一种疾病。乙肝广泛流行于世界各国，主要侵犯儿童及青壮年，少数患者可转化为肝硬化或肝癌。因此，它已成为严重威胁人类健康的世界性疾病，也是我国当前流行最为广泛、危害性最严重的一种疾病。为了防治乙肝，医药工作者发现了乙肝疫苗，并通过基因工程大批量生产了乙肝疫苗，在乙肝病毒防治中做出了巨大贡献。乙肝基因工程疫苗系用基因工程技术将乙型肝炎表面抗原基因片段重组到中国仓鼠卵巢细胞(CHO)内，通过对细胞培养增殖，增殖分泌乙肝表面抗原，于培养液中，经纯化加佐剂氢氧化铝后制成。疫苗外观有轻微乳白色沉淀。四．基因工程疫苗存在的问题基因工程涉及到基因问题，尤其是基因重组的危险重中之重，防止出现新的病毒种。基因工程疫苗是按照人们的意愿生产事先设计好的所需要的疫苗，要防治不法分子利用基因工程这一特点生产有害疫苗。此外，基因工程技术现在还不成熟，有很多的负面效应，比如它可能会造成基因泛滥。破坏原有的生态系统平衡，带来不必要的麻烦。进行基因工程操作时要确保在无菌的情况下操作，否则会有污染，影响疫苗的作用，甚至危害人的生命安全。但基因工程疫苗也有好的一方面，它对人体没有太大的危害，对环境的污染很小，可以用绿色的方法来改良物品的性状，把生物界中有益的物质高产高效的流向人类。五．基因工程疫苗的发展和前景疫苗是预防传染性疾病流行及最大限度降低其危害性的最有力武器，它是20世纪人类最重要的发明之一[1]。疫苗的抗病作用不同于药物，药物的作用具有短期性和一次性等特点，而且多在人或动物经历疾病之痛的过程中使用。与此相反，疫苗多在疾病发生之前使用（有些疫苗也可在疾病发生过程中使用，如狂犬病疫苗）。更重要的是，疫苗的作用效果具有“记忆性”，使用一次或几次后就可以达到几个月、几年，甚至终生的免疫性保护效果。此外，疫苗可使整个接种的人和动物在短期内获得对一种或几种疾病的抵抗力，是预防和控制传染病大规模流行的最有效手段，同时疫苗所带来的经济效益也明显大于药物。参考文献：1.马建岗《基因工程学原理》2.楼士林《基因工程》3.郭江峰、于威《基因工程》4.吴建平《简明基因工程与应用》5.宋思扬《生物技术概论》6.李德山《基因工程制药》7.吴乃虎《基因工程原理》（第二版）8.顾健人、曹雪涛《基因治疗》9.李育阳《基因表达技术》10.王丽编《基因工程原理与技术》11.尹继刚《基因工程疫苗及发展前景》12.姜杨《基因工程HBsAg(CHO)纯化工艺的改进》13.孙秋艳《禽用基因工程疫苗的特点及其存在的问题》