生物技術(shù)專業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及設(shè)想

孟和寶力高

在當(dāng)今世界現(xiàn)代生物技術(shù)已被視為一種高新技術(shù)，特別是進(jìn)入21世紀(jì)后，生物技術(shù)與信息技術(shù)更成為領(lǐng)先技術(shù)，有人因此把21世紀(jì)稱為“生命科學(xué)的世紀(jì)”。軍隊(duì)科研機(jī)構(gòu)是全軍科學(xué)技術(shù)研究的主力軍，在國(guó)家和軍隊(duì)的科技事業(yè)中發(fā)揮著重要作用。尤其是生物醫(yī)藥類科技成果，在保障部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力和維護(hù)人民生命健康中發(fā)揮著重要的作用?，F(xiàn)結(jié)合文獻(xiàn)，對(duì)生物技術(shù)專業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)概述如下。

1 國(guó)內(nèi)外生物技術(shù)專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)

現(xiàn)代生物技術(shù)是以重組DNA技術(shù)和細(xì)胞融合技術(shù)為基礎(chǔ)，利用生物體(或者生物組織、細(xì)胞及其組分)的特性和功能，設(shè)計(jì)構(gòu)建具有預(yù)期性狀的新物種或新品系，以及與工程原理相結(jié)合進(jìn)行加工生產(chǎn)，為社會(huì)提供商品和服務(wù)的一個(gè)綜合性技術(shù)體系。其內(nèi)容包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和蛋白質(zhì)工程?，F(xiàn)代生物技術(shù)的誕生以20世紀(jì)70年代初DNA重組技術(shù)和淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用為標(biāo)志，迄今已走過了40年的發(fā)展歷程。實(shí)踐證明在解決人類面臨的糧食、健康、環(huán)境和能源等重大問題方面開辟了無(wú)限廣闊的前景，受到了各國(guó)政府和企業(yè)界的廣泛關(guān)注。

1.1 基因治療 基因治療是利用分子生物學(xué)方法將目的基因?qū)牖颊唧w內(nèi)，使之表達(dá)目的基因產(chǎn)物，從而使疾病得到治療，是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和分子生物學(xué)相結(jié)合而誕生的新技術(shù)。基因治療作為疾病治療的新手段，已有一些成功的應(yīng)用。

1.1.1 急性淋巴細(xì)胞白血病的基因治療:CAMPATH-1H是一種作用靶點(diǎn)為CD52的人源化的IgG1K型的單抗，主要是通過抗體依賴的細(xì)胞毒作用及補(bǔ)體固定作用導(dǎo)致細(xì)胞溶解，而達(dá)到定向殺傷表達(dá)CD52的細(xì)胞作用。其對(duì)常規(guī)治療產(chǎn)生耐受的T幼淋巴細(xì)胞白血病的總有效率達(dá)76%，完全緩解的患者達(dá)60%，對(duì)移植物抗宿主反應(yīng)(GVHD)也有較好的治療效果［1］。

1.1.2 基因治療在口腔再生醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用:Park等［2］進(jìn)行的體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，腺病毒組的轉(zhuǎn)染效率是脂質(zhì)體組的2倍。Zhao等［3］用腺病毒介導(dǎo)的BMP-2轉(zhuǎn)染骨髓基質(zhì)細(xì)胞，結(jié)合磷酸三鈣支架材料可以修復(fù)下頜骨的缺損，獲得礦化密度較高的新生骨。Jiang等［4］將腺病毒介導(dǎo)的bFGF基因修飾的骨髓基質(zhì)干細(xì)胞移植入兔下頜骨牽張成骨區(qū)域，可以有效地促進(jìn)更多的新骨形成。Edward等［5］將逆轉(zhuǎn)錄病毒介導(dǎo)的Shh修飾的3種細(xì)胞(牙齦纖維細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞、脂肪來源細(xì)胞)復(fù)合I型膠原植入兔的顱骨缺損處，6周后骨組織缺損區(qū)域幾乎完全修復(fù)，且沒有任何不良反應(yīng)。

1.1.3 冠心病的基因治療:VEGF是血管內(nèi)皮細(xì)胞特異性的肝素結(jié)合生長(zhǎng)因子，能夠刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞的有絲分裂和血管的發(fā)生，提高單層內(nèi)皮的通透性，在體內(nèi)誘導(dǎo)血管新生。VEGF基因治療是20世紀(jì)90年代以來研究最有進(jìn)展的治療方法，在動(dòng)物體內(nèi)和人體內(nèi)進(jìn)行了一系列的研究和應(yīng)用，表明其具有增加血管通透性、促進(jìn)血管生成、擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈、降低心輸出量和每搏輸出量等作用［6-7］，目前已經(jīng)明確其可應(yīng)用于治療冠心病，將來可能廣泛應(yīng)用于臨床。

1.2 干細(xì)胞、細(xì)胞治療技術(shù)

1.2.1 干細(xì)胞治療技術(shù):干細(xì)胞是指動(dòng)物在發(fā)育過程中體內(nèi)所保留的部分未分化的細(xì)胞。根據(jù)其分化潛能分為3類:1類是全能干細(xì)胞，它具有形成完整個(gè)體的分化潛能。第2類是多能干細(xì)胞，它具有分化出多種細(xì)胞組織的潛能，但卻失去了發(fā)育成完整個(gè)體的能力。第3類稱為專能干細(xì)胞，只能向一種類型或密切相關(guān)的兩種類型的細(xì)胞分化。鑒于干細(xì)胞在未來的巨大應(yīng)用前景，世界各國(guó)，尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家都開展了相關(guān)探索研究，并取得了一些成就。我國(guó)研究人員利用間充質(zhì)干細(xì)胞治療慢性重癥乙肝，獲得滿意療效［8］。利用神經(jīng)干細(xì)胞移植治療神經(jīng)退行性疾?。?］、缺血性腦損傷疾?。?0］、腦創(chuàng)傷［11］、遺傳代謝性疾病［12］均已取得重要實(shí)驗(yàn)成果，表明神經(jīng)干細(xì)胞對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的多種疾病都有潛在治療價(jià)值。造血干細(xì)胞移植治療糖尿病足、股骨頭壞死、肝硬化等疾病均獲得了較好的效果。

1.2.2 細(xì)胞治療技術(shù):細(xì)胞治療是細(xì)胞研究轉(zhuǎn)化應(yīng)用于臨床的典型案例，是人自體、同種異體或異種的功能細(xì)胞經(jīng)體外操作后回輸或植入人體的治療方法，既可作為一種獨(dú)立的療法，也可與常規(guī)手術(shù)、化療等聯(lián)合應(yīng)用。作為再生醫(yī)學(xué)的一個(gè)重要組成部分，細(xì)胞治療在遺傳病、癌癥、組織損傷、糖尿病等的治療中展示出越來越高的應(yīng)用價(jià)值，特別是在嚴(yán)重肝臟疾病的治療方面，已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展和突破，促進(jìn)和加快了相關(guān)研究向更高水平邁進(jìn)［13-14］。我國(guó)細(xì)胞治療技術(shù)起步早、起點(diǎn)高，有前期研究經(jīng)驗(yàn)，正處于快速發(fā)展時(shí)期。國(guó)內(nèi)臨床上開展了自體DC、DC-CIK細(xì)胞移植治療糖尿病、肝硬化、帕金森病、腎衰竭、腫瘤疾病，均獲得了較好的治療效果。

1.3 酶工程 酶工程是將酶或者微生物細(xì)胞、動(dòng)植物細(xì)胞、細(xì)胞器等在一定的生物反應(yīng)裝置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段將相應(yīng)的原料轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)并應(yīng)用于社會(huì)生活的一門科學(xué)技術(shù)，其應(yīng)用主要集中于食品工業(yè)、輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)。近幾十年來，隨著酶工程技術(shù)的不斷突破，其應(yīng)用越來越廣泛。酶除了用作常規(guī)治療外，還可作為醫(yī)學(xué)工程的某些組成部分而發(fā)揮醫(yī)療作用。如在體外循環(huán)裝置中，利用酶清除血液廢物、防止血栓形成，應(yīng)用體內(nèi)酶控藥物釋放系統(tǒng)模仿生物器官或腺體的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，緩慢、恒定地釋放藥物，使之在體內(nèi)的水平保持穩(wěn)定。另外，酶作為臨床體外檢測(cè)試劑，可以快速、靈敏、準(zhǔn)確地測(cè)定體內(nèi)某些代謝產(chǎn)物，也是酶在醫(yī)療領(lǐng)域一個(gè)重要的應(yīng)用。我國(guó)學(xué)者利用酶工程技術(shù)提取中藥有效成分，能顯著提高提取率［15］。

1.4 蛋白質(zhì)工程 蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其功能為基礎(chǔ)，通過基因修飾和基因合成對(duì)現(xiàn)存蛋白質(zhì)加以改造，組建成新型蛋白質(zhì)的現(xiàn)代生物技術(shù)。這種新型蛋白質(zhì)必須更符合人類的需要。因此，有學(xué)者稱，蛋白質(zhì)工程是第2代基因工程。其基本實(shí)施目標(biāo)是運(yùn)用基因工程的DNA重組技術(shù)，將克隆后的基因編碼加以改造，或者人工組裝成新的基因，再將上述基因通過載體引入挑選的宿主系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行表達(dá)，從而產(chǎn)生符合人類設(shè)計(jì)需要的“突變型”蛋白質(zhì)分子。這種蛋白質(zhì)分子只有表達(dá)了人類需要的性狀，才算是實(shí)現(xiàn)了蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)。

許多蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是設(shè)法提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。在酶反應(yīng)器中可延長(zhǎng)酶的半衰期或增強(qiáng)其熱穩(wěn)定性，也可以延長(zhǎng)治療用蛋白質(zhì)的貯存壽命或增強(qiáng)重要氨基酸抗氧化失活的能力。在這個(gè)領(lǐng)域已取得了一些重要研究成果。用蛋白質(zhì)工程來改造特殊蛋白質(zhì)為制造特效抗癌藥物開辟了新途徑。如人的β-干擾素和白介素-2是兩種具有抗癌作用的蛋白質(zhì)。但在它們的分子結(jié)構(gòu)中，有一個(gè)不成對(duì)的基因，是游離的，因而很不穩(wěn)定，會(huì)使蛋白質(zhì)失去活性。通過蛋白質(zhì)工程修飾這種不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)就可以提高這兩種抗癌物質(zhì)的生物活性。美國(guó)的Cetus公司已成功將此用于臨床試驗(yàn)并取得了良好的效果。具有抗癌作用的蛋白質(zhì)工程產(chǎn)品免疫球蛋白是一種高效抗癌藥物，具有對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)殺死特定癌細(xì)胞而不傷害正常細(xì)胞的特效，被稱為征服癌癥的“生物導(dǎo)彈”。澳大利亞醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所發(fā)現(xiàn)了激發(fā)基因開始或停止產(chǎn)生癌細(xì)胞的蛋白質(zhì)，其在癌細(xì)胞生長(zhǎng)過程中對(duì)癌基因起著開通或關(guān)閉的作用。這個(gè)發(fā)現(xiàn)對(duì)于通過蛋白質(zhì)工程研制鑒別與控制多種類型的血液癌、固體癌的蛋白質(zhì)有重要的作用，并為診治癌癥提供了新的方法。目前，應(yīng)用蛋白質(zhì)工程研究開發(fā)抗癌及抗艾滋病等重大疑難病癥的治療等方面均取得了重大進(jìn)展。

1.5 抗體工程 自從1984年第一個(gè)基因工程抗體人－鼠嵌合抗體誕生以來，新型基因工程抗體不斷出現(xiàn)。用于構(gòu)建基因工程抗體的抗體基因最初來源于雜交瘤細(xì)胞，必須經(jīng)過動(dòng)物免疫、細(xì)胞融合及克隆篩選這樣一個(gè)長(zhǎng)期、復(fù)雜的工藝流程，且不能制備針對(duì)稀有抗原的抗體和人源性抗體，無(wú)法改善抗體的親和力，這些缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用。組合化學(xué)方法應(yīng)用到抗體工程領(lǐng)域的抗體庫(kù)技術(shù)使人們找到了解決這些問題的辦法。采用噬菌體抗體庫(kù)技術(shù)篩選抗體不必進(jìn)行動(dòng)物免疫，易于制備稀有抗原的抗體、篩選全人源性抗體和高親和力抗體。噬菌體抗體庫(kù)技術(shù)是生命科學(xué)研究的突破性進(jìn)展之一，同時(shí)也將抗體工程的研究推向了高潮。近年來，用合成的、天然的及免疫的噬菌體抗體庫(kù)經(jīng)完整細(xì)胞篩選(包括細(xì)胞懸液、貼壁單層細(xì)胞)獲得了多種針對(duì)細(xì)胞表面腫瘤相關(guān)抗原的ScFv抗體，為腫瘤的診斷及治療展開了光明前景［16-17］。

1.6 生物技術(shù)藥物 生物技術(shù)藥物因其療效好、不良反應(yīng)小、應(yīng)用廣泛而備受關(guān)注，成為新藥研究開發(fā)的新寵，也是最活躍和發(fā)展最迅速的領(lǐng)域。從1982年美國(guó)Lilly公司第一個(gè)基因工程產(chǎn)品人胰島素上市至今，已有140多種生物技術(shù)藥物上市，而且尚有500多種生物技術(shù)藥物處于臨床試驗(yàn)或申報(bào)階段。據(jù)全球權(quán)威醫(yī)藥市場(chǎng)咨詢調(diào)研公司IMS最新的統(tǒng)計(jì)表明，2004年基因重組生物技術(shù)藥物的年銷售額已經(jīng)突破400億美元。就在傳統(tǒng)制藥業(yè)的增長(zhǎng)速度減緩之時(shí)，生物技術(shù)制藥卻在加速發(fā)展，全球生物技術(shù)藥物銷售額增長(zhǎng)率連續(xù)6年保持在15%～33%，生物技術(shù)制藥已成為制藥業(yè)乃至整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的一個(gè)新亮點(diǎn)。

2 軍隊(duì)生物技術(shù)領(lǐng)域新成就

我軍在國(guó)內(nèi)較早地開展了基因工程疫苗和基因工程藥物研究，已完成包括乙肝、丙肝系列診斷試劑、IL-2、EPO、EGF、霍亂疫苗等多種疫苗和藥物的研究，先后獲得了10個(gè)生物制品新藥證書，自主研發(fā)的抗瘧特效藥“復(fù)方蒿甲醚”被世界衛(wèi)生組織列為瘧疾治療的首選藥物［18］。在所獲的新藥證書中，乙肝、丙肝系列診斷試劑、IL-2、EPO、霍亂疫苗等多個(gè)基因工程產(chǎn)品的生產(chǎn)已產(chǎn)業(yè)化，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3 軍隊(duì)生物技術(shù)專業(yè)發(fā)展思考

3.1 樹立正確的科技成果轉(zhuǎn)化意識(shí) 要抓好科技成果轉(zhuǎn)化，首先要充分認(rèn)識(shí)到科研成果轉(zhuǎn)化的重要意義。尤其是隨著科研單位體制改革以及新形勢(shì)的發(fā)展，必須要對(duì)現(xiàn)有的形勢(shì)做出判斷?？蒲袉挝灰?，必須要有開發(fā)研究，必須要加強(qiáng)科技成果轉(zhuǎn)化?？萍既藛T則要強(qiáng)化科研以戰(zhàn)場(chǎng)和市場(chǎng)為導(dǎo)向的觀念，在科研選題方面要圍繞戰(zhàn)場(chǎng)和市場(chǎng)的需求，及時(shí)開發(fā)生物醫(yī)藥的新產(chǎn)品，促進(jìn)科研成果轉(zhuǎn)化，解決社會(huì)和部隊(duì)的實(shí)際問題。

3.2 重視并加強(qiáng)中試研究和中試基地建設(shè) 中試是生物醫(yī)藥新藥研制的重要環(huán)節(jié)，是確定新藥工業(yè)化生產(chǎn)工藝的過程。作為制定藥品規(guī)?；a(chǎn)工藝和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的過程之一的中試研究，是保證生物醫(yī)藥質(zhì)量穩(wěn)定的重要步驟。只有在取得了可靠的中試結(jié)果以后，新的產(chǎn)品才能批量生產(chǎn)，才能吸引企業(yè)的注意，獲取其支持，加大轉(zhuǎn)化率。長(zhǎng)期以來，由于種種原因，軍隊(duì)科研機(jī)構(gòu)生物醫(yī)藥產(chǎn)品的中試條件建設(shè)未能引起足夠的重視，許多成果無(wú)法投入中試和推廣應(yīng)用，以至于在成果轉(zhuǎn)化開發(fā)中半途而廢，極大地阻礙了高科技成果的轉(zhuǎn)化。最近幾年來，軍隊(duì)相關(guān)部門對(duì)此已開始重視，投資建立相關(guān)的中試生產(chǎn)基地，使科研和產(chǎn)業(yè)密切結(jié)合。

3.3 重視并加強(qiáng)科技成果轉(zhuǎn)化隊(duì)伍的建設(shè) 科研發(fā)展需要優(yōu)秀的人才，科技成果的轉(zhuǎn)化也需要一個(gè)強(qiáng)有力的管理部門和一支精干的隊(duì)伍。為此，科研單位應(yīng)盡快建立專門的科技成果轉(zhuǎn)化中心，培養(yǎng)一支精通政策法規(guī)、熟悉生物醫(yī)藥領(lǐng)域、了解部隊(duì)和地方需求、具備良好組織攻關(guān)能力的隊(duì)伍，提供市場(chǎng)需求信息，為科研人員爭(zhēng)取項(xiàng)目和參與技術(shù)研發(fā)，在項(xiàng)目選題和管理中，做好應(yīng)用前景調(diào)查分析，掌握市場(chǎng)動(dòng)向，適應(yīng)市場(chǎng)需求，加強(qiáng)課題的全面論證，確?？蒲谐晒乃胶唾|(zhì)量。要整合各方面的力量，以技術(shù)創(chuàng)新為立足點(diǎn)，研制出能滿足社會(huì)需要和戰(zhàn)爭(zhēng)需求并擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型藥物和生物制品;同時(shí)提供單位成熟的技術(shù)信息，融合社會(huì)資本，為成果轉(zhuǎn)化提供全方位服務(wù)。

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