我们通过反向病毒DNA载体,将大鼠的生长激素基因引入培养的小鼠成纤维细跑中,并用病毒诱发受体细胞产生集落的能力作为显性的选择标记。几个考贝的大鼠生长激素DNA整合到小鼠的细胞中。这些转化的小鼠细胞表达了大鼠生长激素特异性mRNA,并分泌成熟的大鼠生长激素。在大鼠细胞中,糖皮质激素调控该基因的表达。我们证明,可以通过克隆转移依靠激素调控的基因,从而证明,这种调控似乎是该基因或其RNA产物的一种内在特性。
编码人生长激素的DNA通过用化学合成的DNA与酶促制备的CDNA连接而建立。这一“杂化物”基因在乳糖操纵子控制下在大肠杆菌中表达,产生的肽在大小和免疫学性质上具有成熟的人的生长激素的特性。 人生长激素(HGH)是垂体前叶合成的具有191个氨基酸的蛋白质。垂体机能减退 的侏儒因HGH缺陷而身材矮小,在儿童期使用人生长激素可以治疗这一缺陷症。另外,HGH在治疗各种创伤疾病如骨折、皮肤烧伤、溃疡等被证实是有效的。由于生长激素具种属专一性,人的尸体成为HGH的唯一来源。 生长激素mRNA的初级翻译产物是一个蛋白前体,含有与生长激素N末端相接的一段信号肽。这种信号或“前”序列是分泌蛋白的特征。对于大鼠生长激素(RGH),已经鉴定了由RGH mRNA制备的CDNA序列中前序列的26个氨基酸残基。由人生长激素cDNA序列获得的信息,我们设计并建立了一个细菌质粒,它可以在微生物细胞中指导合成大量的成熟HGH。
将大鼠生长激素结构基因与小鼠金属巯基组氨酸三甲内盐—Ⅰ基因启动子相融合,用此DNA片段显微注射入小鼠受精卵的原核中。由这些受精卵发育成的21只小鼠中,有7只具有融合基因,其中有6只比它们的同胎小鼠长得要显著地大。这些基因转移小鼠中,有几只在其肝脏中有很高水平的融合mRNA,在其血清中则有很高水平的生长激素。这个工作对于研究生长激素的生物学效应;作为一个加速动物生长的途径;作为巨大发育的模型;作为矫正遗传疾病的工具以及作为生产有价值的基因产物的方法,都具有潜在的意义。
用垂体的Poly(A)mRNA制备的cDNA含有牛和猪生长激素(bGH,pGH)编码序列,并在细菌中克隆。由各自cDNA的核苷酸序列而得知的肽激素的一级结构大约有90％的同源性。为了组建能在细菌中高效产生成熟的动物生长激素的表达质粒,利用合成DNA的方法来修饰克隆的cDNA。
把小鼠的金属巯基组氨酸三甲内盐基因的启动基因或调节区段接到编码人的生长激素的结构基因上,用显微注射法,把融接的基因导入小鼠受精卵中,有23只小鼠(70％)被稳定地掺入了融接的基因,在它们的血清中人的生长激素浓度很高,长得比其对照小鼠大得多,人生长激素的合成可被正常诱导金属巯基组氨酸三甲内盐基因表达的镉或锌进一步诱导,在能表达人生长激素的转基因的小鼠的血清中,胰岛素样的生长因子的浓度也随着增加,从它们的垂体的组织学研究表明,正常合成生长激素的细胞的机能已经失调,融接的基因可在所有鉴定过的组织中表达,然而人生长激素信使RNA对内源的金属巯基-1信使RNA的比率随不同的组织和不同的动物而变化,这说明外源基因的表达受整合的位置和所处的组织环境所影响。
我们已经建造了带有两个不同的人生长激素(hGH)基因的SV40重组体。用这些重组体感染的猴肾细胞能合成、加工并分泌人生长激素。有着与克隆的人生长激素互补DNA(eDNA)同样编码序列的基因1,共产物从几个标准来看,与垂体hGH没有什么区别。预定编码一个变异蛋白质的基因2,其产物比垂体hGH的免疫反应活性要小,但能有效地与hGH细胞表面受体结合。这些结果表明,基因2有可能表达而产生我们以前未辨别的hGH形式。这些结果显示了在真核细胞中,用基因转移的方法产生成熟的激素是可能的。这些结果也证明了SV40—猴细胞系统可以用于生产和鉴定动物细胞分泌的蛋白质。
遗传工程一般是指将外源基因与DNA载体结合,形成重组DNA,然后引入到受体细胞,使外源基因复制并产生相应基因产物的技术,亦称为基因工程或重组DNA技术。也有人把细胞融合和染色体工程包括在遗传工程的范畴之内。 五十年代和六十年代分子遗传学的蓬勃发展,使人们搞清了基因的本质以及遗传信息复制和传递的机制,再加上七十年代初限制性内切酶的发现,基因分离技术的进展和细胞转化方法的建立,使遗传工程这门定向改造生物的新技术应运而生。1973年,Cohen等使大肠杆菌的抗四环素质粒和抗链霉素质粒在试管中重组,并在大肠杆菌中表达,进行了第一项遗传工程实验。
真核细胞中基因控制的研究在过去五年中已经成熟,进而成为一个实验生物学中最活跃而丰产的领域。早期关于真核基因控制的结论之所以推迟得出是,因为真核细胞中mRNA的产生并非是一种转录RNA的简单形式。特别是在脊椎动物细胞中,mRNA的转录单位较之最终的mRNA产物更长些。
为单细胞蛋白生产的来自蔗糖蜜酒精的釜馏物,用于作为单细胞蛋白来源的Candida和Paecilomyes菌株的生长。本文描述了用Candida utilis菌株所进行的小型和大型的试验结果,以及细胞材料中有关化学成份、氨基酸概况、维生素含量和生理价值的数据。
同许多具有商业潜力的生物工学技术一样,DNA探针已被发展成为分子生物学基础研究的工具。科学家设计了简单的、可重现的、用纯化的生物酶合成探针的方法,起初用放射性标记,稍后改用非同位素示踪物。但用这些技术只能生产较少量的探针,几毫克/100毫升。Enzo公司的D.Engelhart指出,大多数DNA探针分析只用10~(-7)克;用100毫升反应所产的探针,足可作1万次分析。他说,公司计划用生物合成技术来生产第一代产品,该公司正在研究其它大规模生产用的技术。
1983年9月7日至13日在西班牙的马德里举行了关于成立遗传工程和生物技术国际中心(ICGEB)的部长级全权会议。会议分两部分举行:第一部分是一个高级会议,以解决悬而未决的问题,第二部分是部长级全权会议,通过和签署成立ICGEB的章程。 第一部分会议于1983年9月7日至12日举行,它向第二部分会议提交了一分报告。第二部分会议,即部长级的全权会议于1983年9月12日至13日举行。
关于达成一项国际协议以便保存为培育高产作物品种所需的基因资源和保证这些育种材料的分配不受限制性措施的努力,在去年11年的FAO会议上曾经面临严重的考验。提交给与会代表们的有一分成立国际基因库的建议和关于植物资源的国际协定的草案要点。这两项都是在1981年上次会议的决议中要求提出的。
1975年英国有两位免疫学家Kohler和Milstein,找到了一种性能惊人的人称“生物导弹”的杂交瘤细胞,它的发现成为医疗领域里发生的一场真正革命。这样的一些细胞能产生精制度很高的抗体,叫做单克隆抗体,它能识别即定的分子,然后就固定其上。在某种意义上说,这是一些非常专异的反应剂,能从一些血型,海拉(HLA)细胞组织相容性系统,血清组分、细菌、病毒,寄生菌等作终结诊断。其应用范围更加迅速地扩展开来,例如农业、生物化学、有机化学等领域都有用途。
基因重组技术最有希望的页献之一是生产新的更有效的疫苗。在本期“生物工程”,疫苗发展中心(CVD,巴尔的摩马里兰大学医学院)的J.Kaper和其同事叙述了这一设想及作为口服活霍乱疫苗的弱化霍乱弧菌的创制。弧菌引起的腹泻在许多发展中国家是婴儿死亡的重要原因,尽管努力试验了多年还没有可供使用的理想疫苗。
马萨诸塞州列克星敦市的合作研究公司,最近发表了为进行已知人遗传病胎儿期诊断的人的全基因图谱法计划。 为此,在5年期间共投资研究经费4500万美元,其中伊里诺斯州埃文斯顿市的美国医院供给公司投资20％。在诊断方法的试验阶段,该公司签订了诊断试验销售合同。
一些贬低者可能会说日本的某些公司正是为了公共的关系才参加干扰素的尝试。但是许多象协合(Kyowa) Hakko那样的公司都在真心实意地干,它们的目标是在以后三、四年内通过在大肠杆菌中表达来大规模地商业生产β和Υ干扰素。在这个领域里,最先进的公司之一协合Hakko公司现在正从发酵和净化这一给人印象深刻的经历中受益——并且在山口县扩增300多英亩的生产设备将要生产更多的干扰素投放市场。
遗传工程将使一种廉价且安全的抗乙型肝炎疫苗很快投入使用。 荷兰的一个工作组与共同合作的爱丁堡大学Kenneth Murray教授发表文章报导他们新的重组DNA疫苗有效地保护了黑猩猩免于乙型肝炎的感染。
