生命科学与医学

生命科学与医学车辆10-2邱凡101024220中文摘要：揭示了生命科学与医学的密切联系，重点在基因制药方面陈述了此学科对医学的贡献，介绍了基因制药的起源，目前的研究现状，国内外研究进度和现状以及目前国内基因制药产业存在的问题。除了基因制药，生命科学与医学还有很多方面的联系，文中也介绍了疾病预防检测与转基因动植物的内容，通过对这些的讨论，向人们揭示生命科学对我们生活的巨大作用，证明它与医学密不可分的联系。正文：生命科学旨在研究研究生命现象、生命活动的本质、特征和发生、发展规律，以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系，伴随着研究的深入，人类对于生物界的人士也越来越清晰，使我们可以有效地控制生命活动，能动地改造生物界，造福人类生命科学与人类生存、人民健康、经济建设和社会发展有着密切关系，生命科学也成为人们关注焦点。20世纪50年代，遗传物质DNA双螺旋结构的发现，开创了从分子水平研究生命活动的新纪元。此后，遗传信息由DNA通过RNA传向蛋白质这一“中心法则”的确立以及遗传密码的破译，为基因工程的诞生提供了理论基础。蛋白质的人工合成，使人们认清了生命现象并不神秘。这些重大的研究成果，阐明了核酸和蛋白质是生命的最基本物质，生命活动是在酶的催化作用下进行的。绝大部分的酶的化学本质是蛋白质。蛋白质是一切生命活动调节控制的主要承担者。从而揭示了蛋白质、酶、核酸等生物大分子的结构、功能和相互关系，为研究生命现象的本质和活动规律奠定了理论基础。自从这一关键理论的出现，预示着人类将进入一个新的时代，我们终于可以按照我们自己的需求，尝试着去创造出自然界中没有的蛋白质。通过基因工程，我们开始了许多的研究，攻克了难关，为医学的发展做出了巨大的贡献。自DNA重组技术于1972年诞生以来，作为现代生物技术核心的基因工程技术得到飞速的发展，基因工程药物就成为各国政府和企业投资研究开发的热点领域，大量的基因工程药品连续问世，年产值达数十亿美元。目前，世界各国都将基因工程及其逐渐加速的产业化进程视为国民经济的新增长点，展开了激烈的市场竞争。到1999年底为止，全球至少已有近3000家生物工程公司在从事生物药品与基因产品研究与开发。据不完全统计，在欧美诸国，已经上市的基因工程药品接近一百种，大约还有超过300种以上的药物处于临床试验阶段，约2000种在研究开发中，形成了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。用基因工程细菌等表达人类一些重要基因片段，可产生具生理活性的肽类和蛋白质类药物。这一技术可以大量廉价生产以前不敢想象的医药产品。如应用传统的技术方法提取生长激素抑制素（Somatostatin）一毫克需要用十万只羊的下丘脑，所要耗费的资金大约等于经由人造卫星从月球上搬回一公斤石头。而用基因工程方法生产这一激素只需十公升大肠杆菌培养液，其价格大约为每毫克0.3美元。这就是基因工程这一高技术的诱人之处，有着难以估量的社会效益和经济效益。随着人类基因组计划研究的深入及完成，至下世纪初将会出现基因工程药物开发的又一热潮。在新药研究开发中日益广泛使用的各种酶、受体筛选模型所需的靶酶和受体往往来自动物体内，因而数量有限而不利于采用机器人进行大量筛选。应用基因重组技术将一些靶酶的活性中心或受体的配体、亚基等在微生物中大量表达可以解决这一难题。据报道，最近β-肾上腺受体，5-HT受体和毒蕈碱M[,1]受体等已在大肠杆菌或酵母菌中表达成功，并已证实这些受体的功能与来自哺乳动物组织的受体完全相同。应用基因工程技术改良菌种，产生新的微生物药物应用基因工程技术改造产生新的杂合抗生素，为微生物药物提供了一个新的来源。第一次报道是英国Hopwood等于1985年应用基因重组技术获得新杂合抗生素mederrhodinA和双氢榴紫红素利用转基因动、植物生产蛋白质类药物现代重组DNA技术特别是基因显微注射技术的发展，奠定了转基因动、植物发展的基础。转基因动、植物将发展成为生物药品的“新一代药厂”，具有光明的前景和广阔的市场。如人体蛋白AAT的国际市场价格为10万美元1克，而转基因羊的羊奶中的含量就可达20/升。基因工程抗体是新兴分支学科—抗体工程的研究对象。它通过原核生物细胞或昆虫细胞表达抗体的小分子有效部位进行大规模廉价生产，可用作导向药物的载体。基因药物在国内目前的应用现状。我国生物技术产业，特别是生物制药产业规模与美国相比差距很大。1996年我国生物技术销售额为120亿元，美国为100亿美元，相差7倍。1996年我国基因工程药物和疫苗销售额为2.2亿元，同期美国为75亿美元。1998年我国基因工程药物和疫苗销售额为7.17亿元，还不到1亿美元，而1996年美国Amgen公司的两个主要产品Neupogen（G—CSF）和Epogen（红细胞生成素）销售额均达到10亿美元。从上市品种看，1998年我国有15种基因工程药物和疫苗获准上市，美国上市的生物药物（主要是基因工程药物）共53种。我国基因工程药物上市时间较美国同品种上市时间晚5～10年。可以看出，虽然我国的研究比较成功，但是我们国内的基因制药产业还需要进一步的努力，追赶上先进国家。在这一行业，其实还是存在着很多问题的。（1）同种产品生产厂家过多，造成市场恶性竞争，严重影响产业的健康发展过多厂家生产同一种基因工程药品势必造成市场过度竞争，使各生产企业的利润下降，同时还导致现有生产能力开工不足，成本增加，使企业不能获得合理利润，无法步入良性发展的轨道，甚至迫使有些企业严重亏损和破产。这种重复生产的现象与我国新药研究开发的指导思想不无关系。以往我国新药的研究开发是以引进开发为主，我国研制上市的和在研的新药绝大部分是仿制国外的，创新药物很少。已批准的15种基因工程药物和疫苗中，只有干扰素a1b拥有我国自主知识产权。在研的生物新药中，绝大多数是国外进入二、三期临床后我国开始跟踪研制的。由此不难看出，我国新药研究开发缺乏创新和低水平重复是导致医药产业重复生产的源头。（2）融资渠道单一、产业发展资金不足基因工程制药产业是典型的高技术产业，具有高投入、高风险、高收益的特点。目前，我国基因工程制药企业投资大多在2000万元至1亿元。资金来源除股东投入的股本金外，主要是靠银行贷款，融资渠道狭窄。由于银行十分注意资金的安全性和流动性，高技术投资的风险使银行对之贷款慎之又慎。同时，我国基因工程制药企业尚处于成长期，银行贷款要求资产抵押的限制使得这些企业融资能力明显不足，很难从一般融资渠道获得企业发展所需的资金。发展资金严重不足成为基因工程制药产业发展的巨大障碍因素。（3）医药市场竞争无序，行业不正之风严重随着我国从计划经济向市场经济转轨，医药市场出现了新的变化，药品购销各个环节利润分配极不合理。按国家现行价格规定，药品批发价是出厂价的115％，零售价为批发价的120％。但是，基因工程药物实际营销中，医院一般以国家批发价的70％～85％进药，从而获得零售价的30％～50％的利润，而生产企业的利润只有5％～15％。这种利润不合理分配导致众多制药企业亏损。再加上同种基因工程药品由多家生产，迫使生产企业纷纷采取高定价、高让利的促销手段，使药品市场竞争进一步恶化。企业迫于市场压力，主要精力都用在市场竞争上，无力顾及技术创新。过多的市场投入和让利，使正常生产经营都十分困难，更谈不上如何发展了。医药市场恶性竞争非但未能使消费者受益，反而使得国家、制药企业和广大消费者的利益受到极大的损害。另据调查，绝大多数进口基因工程药品的销售价格都大大高于同种国产药品销售价格，而且更为不合理的是，一半以上的进口基因工程药品在我国的售价高于原产国售价。（4）企业管理相对滞后，技术兼经营型人才匮乏我国基因工程制药产业起步较晚，但是起点相对较高。许多企业的关键性生产设备都是从国外进口。然而，在经营管理上与国外相比还有很大的差距。现代企业制度的特点之一是所有权与经营权分离，企业的所有者对经营者进行监督，经营者通过自主经营使企业的资产保值增值。我国大多数基因工程制药企业，虽然在形式上是有限责任公司或股份有限公司，但是企业的经营者一般由企业的所有者出任或委派。企业这种所有权与经营权不分的状况，既不利于企业的长远发展，也不利于企业经营阶层即企业家阶层的形成。基因工程制药企业是典型的技术密集型高技术企业，企业要在激烈的竞争中求得生存和发展就必须拥有一批高素质的技术和经营管理人才，尤其是要有懂技术又善经营管理的复合型人才。如何培育和造就一批这种复合型人才已成为我国生物制药产业亟待解决的问题。生命科学除了在基因制药方面对医学做出了很大贡献。比如基因来自父母，几乎一生不变，但由于基因的缺陷，对一些人来说天生就容易患上某些疾病，也就是说人体内一些基因型的存在会增加患某种疾病的风险，这种基因就叫疾病易感基因。只要知道了人体内有哪些疾病的易感基因，就可以推断出人们容易患上哪一方面的疾病。然而，我们如何才能知道自己有哪些疾病的易感基因呢？这就需要进行基因的检测通过基因检测，可向人们提供个性化健康指导服务、个性化用药指导服务和个性化体检指导服务。就可以在疾病发生之前的几年、甚至几十年进行准确的预防，而不是盲目的保健；人们可以通过调整膳食营养、改变生活方式、增加体检频度、接受早期诊治等多种方法，有效地规避疾病发生的环境因素。基因检测不仅能提前告诉我们有多高的患病风险，而且还可能明确地指导我们正确地用药，避免药物对我们的伤害。将会改变传统被动医疗中的乱用药、无效用药和有害用药以及盲目保健的局面。除了提前预防检测疾病，生物技术在农业、畜牧业和食品工业中的应用也引人注目。1994年5月18日，美国联邦食品和药物管理局正式批准应用基因工程培育的西红柿上市销售。加州基因公司投资2000万美无，耗时8年培育成功的这种转基因西红柿，不易腐烂，耐贮存和运输，可以在充分成熟后再进行采摘，所以味道特别鲜美。日本培育成功的转基因西红柿也已在筑波市种植。抗病虫害马铃薯已在墨西哥培育成功，去年开始，墨西哥政府已向农民供应这种转基因马铃薯种苗，这样，每年约可避免60%～10%的损失。不怕除草剂的转基因棉花、专供织牛仔布的蓝色棉花、具有杀虫能力的转基因烟草均已培育成功。最近我国科学家利用低能离子束技术培育出世界首例转基因水稻，利用基因重组技术培育出花期长，能改变花色的牵牛花，表明我国植物基因工程已缩小了与世界水平的差距。在动物基因工程方面也硕果累累。进入90年代以来，转基因动物－牛、羊、猪、鸡等相继培育成功。欧洲莱夫德生物工程公司不久前培育了一头带人类基因的奶牛，它的雌性后代能产含有铁乳酸的奶，这种牛奶像人的母乳那样，能促进儿童吸收铁元素。1992年，英国爱丁堡医药蛋白公司，培养出一种叫“特蕾西”的转基因绵羊，这种羊的奶中含有一种能控制人体组织生长的蛋白酶。这种蛋白酶只存在于人体，无法用化学方法合成和进行工业化生产。所以，“特蕾西”羊的培育成功，引起医药界的极大兴趣，德国拜尔化学公司不惜重金买下了这种羊的使用权。英国爱丁堡罗斯林生理和遗传研究所培育出一种转基因公鸡，它的雌性后代所产的蛋中含有能治疗血友病所必须的凝血因子和治疗肺气肿病的一种人体蛋白质。今年1月，以色列科学家也培育成功一头名为“吉蒂”的山羊，“吉蒂”身上带有人类的血清蛋白基因。“吉蒂”的雌性后代所产的每一升牛奶中可以提取10克白蛋白，血清蛋白是人体血浆中的一种主要成分，它可以用来治疗休克，烧伤和补充血液损失。英国剑桥大学的科学家培育出能为人体提供心、肺、肾的转基因猪，这种猪的器官移植到人体可大大降低受体排斥的危险性。当前，世界各国均增加对生物技术研究的投入，大力发展生物技术产业，开发生产生物技术产品。近20年来，美国成立的生物技术公司已达1000多家。我国已将生物工程技术列入“863”高科技发展计划。可见，生命科学与医学有着密不可分的关系，它为医学的发展和人类的进步做出了不可磨灭的贡献，并且，在以后的日子中，他将继续它的辉煌。参考文献：《生命科学》---（美）丹尼尔等著，万学，姜允珍等译《微生物学通报》《分子生物学绪论》《基因工程学原理》----马建