转基因动物：超级生化工程师（上）

【美国《科学美国人》月刊１月号文章】题：作为药品制造厂的转基因牲畜（作者威廉·Ｈ·韦兰德亨利库夫·卢邦威廉·Ｎ·德罗班）原文提要生物学家把关键的人类基因引入哺乳动物，使产奶家畜在它们的奶中产生有治疗效果的蛋白质。人类需要转基因生物
我们的试验母猪ＧＥＮＩＥ在它的周岁生日时已成为７只小猪仔的母亲，它正在安祥地给健康的小宝宝喂奶，它的奶为这些后代提供生存和成长所需的许多营养物质。但是，跟其它猪不一样的是，ＧＥＮＩＥ的奶还含有某些重病人急需的物质——人类Ｃ蛋白。获得病人所需的这种血液蛋白的传统方法是对大量所献人血进行加工处理或者在不锈钢反应罐中培养大量的细胞。可是，ＧＥＮＩＥ不需要明显的帮助就能生产大量的Ｃ蛋白。它是世界上第一头在奶中分泌人类蛋白的猪。
ＧＥＮＩＥ能用这种方式制造有治疗效果的药物，是１０年前构想出来的一项研究计划的结果。我们和在提供这种血液蛋白方面有专长的美国红十字会的科学家们合作，开始考虑改变动物奶的组成成分，使之包含某些急需的物质。在理论上，这种方法能够产生任何所需数量的各种有治疗效果的血液蛋白——这种血液蛋白通常都供应不足。
对这种药物的需求是多方面的。例如，血友病患者可能缺少几种不同的血凝剂中的一种，特别是称作第八因子和第九因子的血液蛋白。某些有先天缺陷的人需要增加Ｃ蛋白（它起控制凝固的作用），以补充身体里储存的不足，施行关节置换手术的病人也能从补充这种蛋白中获益。需要有治疗效果的血液蛋白的另一个重要例子跟中风或心脏病发作的病人有关，这些病人常常需要马上用一种叫组织蛋白溶酶激活质的蛋白进行治疗，这是一种能溶化血栓的物质。有些患某种气肿病的病人输入一种叫甲种抗胰蛋白酶的蛋白，呼吸就能畅通些。
所有这些蛋白在所献血液中含量都很少，因此目前很难得到这些蛋白，由于这些蛋白制造成本太高，作为药物使用几乎不大可能或者受到很大限制。例如，用提纯的第八因子治疗，一般要使病人每年花费几万美元。另外，提炼这些蛋白的设备也很昂贵，一套设备就需要投资２５００万美元。
可是，开发诸如ＧＥＮＩＥ这样的“转基因”动物所需费用就低得多。这种转基因动物大大简化了这些程序，并能大量生产人类蛋白。因此，用转基因动物代替常规的提炼设备能取得很大的经济效益。而且，转基因动物生产的血液蛋白也没有感染各种病毒的危险。转基因老鼠
早在１９８０年，耶鲁大学的乔恩
·戈登和他的同事就已经断定，老鼠的受精卵能把外来遗传物质（ＤＮＡ）并入其染色体——基因物质的蜂窝状储藏室。随后不久，俄亥俄大学的托马斯·瓦格纳及其同事表示，从兔子身上取下来的一个基因（为一种特别蛋白指定遗传密码的ＤＮＡ片断）能在老鼠身上起作用。研究人员利用显微级的玻璃管把兔子ＤＮＡ的某一片断注入老鼠的单细胞胚胎，发现兔子的ＤＮＡ常常能并入老鼠的染色体，也许是因为老鼠细胞把兔子的ＤＮＡ当作一段需要修复的ＤＮＡ了。
然后，研究人员又把注入兔子ＤＮＡ片断的胚胎放进代孕母鼠的子宫里，发现它生下的一些小老鼠的所有组织细胞中都含有兔子基因。这些转基因老鼠又把这种外来基因按遗传法则的正常方式传给后代。这种外来基因在其新宿主体内发挥正常功能，这些转基因老鼠在血液中制造兔子的血红蛋白。
转基因动物研究的另一个里程碑是在１９８７年越过的。国家肾脏和消化疾病研究所的洛塔尔·亨宁豪斯和苏格兰爱丁堡研究站动物生物学研究所的约翰·克拉克和他们的同事找到了激活老鼠乳腺里外来基因的方法。用这种方法造出的外来蛋白分子会直接分泌进转基因老鼠的奶中，而奶中的蛋白分子是很容易收集的。
亨宁豪斯的老鼠生产的所需要的人类蛋白浓度很低，令人失望。但克拉克的老鼠生产的每升奶能提取２３克羊乳蛋白（Ｂ乳球蛋白），跟老鼠自己的乳蛋白数量大致相当。但Ｂ乳球蛋白不是所短缺的人类蛋白，而且这些小老鼠也不是提供足够数量奶的合适载体。因此，克拉克和他的同事又把含有人类基因的ＤＮＡ注入羊胚胎。他们进一步用带第九因子遗传密码的基因以及羊身上通常促使生产Ｂ乳蛋白的ＤＮＡ片断作试验。两年后，克拉克的转基因羊在奶中分泌出第九因子，但含量仅达到能够测出来的水平。
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