我国的微生物资源是极其丰富的,特殊环境条件下的有用微生物类型研究得不多,对它的开发利用还处于萌发状态,而这些微生物处于特殊的生态环境中有着特殊的生物学意义和经济意义。国外做了大量的研究工作,我国已把它列入国家长远规划之中作为需要开展研究的课题之一,即“新型微生物资源的开发”。在规划中特别强调“要特别注意新型的特殊环境下的有用微生物的开发”,这就说明了我国对这一领域引起了注意和重视。中国科学院微生物研究所等单位承担了相关的研究课题。为了配合这一领域的研究,现将国外有关这方面一些情况作些介绍,以促进这项研究的开发。
病毒是一类比细菌小得多的不具细胞结构形态的、营专性寄生的生命体。一般来说是极其有害的,它不仅是农业、林业和畜牧业的重要天敌之一,也是威胁人类生命安全最危险的“敌人”。尤其是某些潜伏性慢病毒危害最大,如库鲁病、痒疹病等致病因子潜在性地冲击中枢神经系统,一般潜伏期较长,不显示任何病症。
梯恩梯(α-TNT)和黑素金(RDX)是两种主要的多硝基炸药,广泛应用于军事工业,在其制造和装弹过程中排出大量废水、污染环境、危害水生生物、动植物及人体健康。国外早在40年代即已开始研究生化处理TNT废水,但结果并不理想,认为此种废水有高毒性妨碍生化处理。直至70年代以来,国内外对于微生物转化、降解这类炸药及其废水生化处理的问题都进行了不少研究,并取得若干新的进展。
蛋白质是人类必需的营养品,也是畜禽饲用的必需食料,富含蛋白质的微生物蕴藏着巨大的潜在资源,是人类需要研究、开发的对象,它在代用粮食方面起着极重要的作用,可以说,它是发展食用蛋白的新方向,世界各国都在密切注视蛋白质工程的发展。微生物蛋白或单细胞蛋白(SCP)是微生物生命活动的代谢产物,实现这种菌体蛋白的工业化生产,有其独特的优点。
序言提起防治环境污染,相传早在古希腊时期就有应用大型砂石滤池以净化水源的说法。及至到了第一次工业革命时期,由于生产力水平低,城市人口也不像现今这么密集,人们对城市生活废水,工业三废(废渣、废水、废气)等还未引起足够的重视,仅仅满足干把它们一古脑儿地朝江、河、湖、海或土壤里一放了事。即便在这种情况下,自然界仍保持着和谐的生态平衡,动植物依靠着地球上这些复杂程度不等的碳素分子获
固定化细胞技术是生物工程技术的一个重要方面,该技术一般有几种方法即包埋法、交联法和载体结合法(如共价结合、离子结合、物理吸附),国内科研工作者已用国产卡拉胶制备固定化细胞生产葡萄糖、L-丙氨酸等多种产品,上海工业微生物研究所用海藻酸钙凝胶包埋酵母细胞快速发酵生产啤酒的实验成功。
近些年来,酸雨的危害日益引起国际上的关注,我国把酸雨的成因、危害及其防治等方面的问题列入国家重点科研项目,据文献报道,酸雨不仅对农牧业、森林业带来灾难,而且对人类的安全造成威胁,这是当今世界“天然祸害”之一,有人认为这是生物圈的一大病症。随着工业化的大发展,酸雨形成及其危害日益严重,它不但损害自然环境、农作物、森林、水生物以及耐旱的地衣等等,也给人们尤其是老人和儿童的健康带来严重危害,据统计,欧洲一些国家每年因酸雨致死的老人和儿童好几千人,如联邦德国每年达2000—4000人,英国最多的一年可达5000人。这是人们非常关切的一个问题,应引起各有关部门的密切注视。
(一) 绪言自从1973年重组DNA技术的发现和1975年杂交瘤技术的成功,世界上许多国家已认识到它们对未来工业发展的重要性,因此他们希望在短时间内尽快地学习和掌握许多新的技术,日本当然也不例外。
一、前言近年来,随着具有巨大影响的遗传工程技术的应用,人们对人类血浆旦白的研究重新出现表示了很大的兴趣。DNA重组技术确实为现代医学展示了诱人的前景。运用从构建合适的生产菌株中得到的血浆衍生物能够显著地改变患有血浆旦白遗传性或后天性缺陷的病人的临床效果。目前这些物质部分或全部地从库存血浆纯化而来,由于缺少特殊的无病原体血浆,使用这些被强化的血浆组份的置换疗法就显得很困难了。事实上,许多报告指出,将血浆组份输给缺陷型患者,可能会导致肝炎病毒的传播和获得性免疫缺陷综合症。
美国食品及药物管理局批准了一种叫做白血病治疗素(Leukenon)的药物进行临床试验。临床试验结果表明,此药对急性淋巴细胞自血病(Acute Lymphoblastic Leukemia)有好的治疗作用。
艾滋病(AIDS,后天性免疫缺乏综合症)第二代诊断试剂由Centocor和systems公司研制成功。与第一代诊剂不同之处是,第二代诊剂采用了基因重组技术。 通常认为艾滋病系由HTLV-Ⅲ病毒引起的。
A蛋白(Protein A)原来是从致命性金黄色葡萄球菌的细胞外壳提取的。由于细菌的致病性,A蛋白的生产过程很不安全。最近,Repligen公司成功地用大肠杆菌表达了A蛋白的基因,并在该基因上接加了一个启动子,使产量提高。
Cetus在医药方面正在进行β干扰素和白细胞间质素-2突变蛋白质的临床试验;正在开发用于治疗的单克隆抗体,有治疗乳癌的附有蓖麻蛋白甲链(ricin,A-chain)的单克隆抗体和治疗细菌感染的单克隆抗体。
在医药方面,Genentech已将胰岛素基因工程制品投入市场;人生长激素及α干扰素正在等待食品及药物管理局批准;γ干扰素及血纤蛋白溶酶激活剂(tissue plasminogen activator)正在进行第二期临床试验。
日本出光石化公司根据工业技术院化学研究所的专利实施合同,已正式出售用被孢霉(Mortierelia)发酵生产的含γ亚麻酸的油脂,供食品、化妆品用。含8％γ亚麻酸的油脂每公斤批发价为1万8千日元。作食品用的这种油脂产品已完成安全性试验。因所用原料是葡萄糖,厚生省也认为这是“天然油脂”,已被批准作化妆品用,计划批发给化妆品厂商。
日本兴人公司用生物反应器生产肝脏药物谷胱甘肽已得到厚生省的批准。这是首次被批准的采用日本本国技术研制的基因重组药物,它是通过自身克隆化大肠杆菌固定在生物反应器中进行生产的。今后将按工业化目标建厂。
美国国立卫生研究所(NIH)的Camille L.和Jerry M.K.鉴定了百日咳毒素基因的克隆和碱基序列。这一结果向开发安全的百日咳疫苗迈进了重要的一步。详文请参考“Science”第232卷1258—1259页。百日咳毒素是由百日咳病原菌百日咳博德特氏菌(Bordatclla pcrtussis)产生的。给儿童注射百日咳疫苗之所以常有副作用,推测其原因就是此毒素引起的。
EPO是控制红细胞分化、增殖的造血激素,主要由肾产生。肾功能失调病人因EPO产量减少而引起肾性贫血。今后有可能用EPO代替现行的输血法治疗这种疾病。
日本油脂公司筑波研究所研制成适用于脂肪酶反应的生物反应器。这是一种利用分散板的反应器。用它进行酶反应的效率与膜反应器相同,而且设备更易放大。该公司打算把它应用于已投产的不饱和脂肪酸等产品以及在附加价值高的油脂类物质的制造中,以实现工业化。在实验室规模上已证明它的性能良好,现正以直径7cm×1cm的反应器行试验。预料工业上的反应器规模是直径1m×高6—7m。
日本工业技术院化学技术研究所天然有机化学部长田中秀明等将鸡溶菌酶的分泌信号肽的合成基因与编码人溶菌酶的化学合成基因相连结的质粒导入酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中,使其有效地分泌产生人溶菌酶获得成功。
美国政府解决了生物工程工业化准则的问题,并将其命名为“生物工程规则的统一构想”在6月26日联邦公报上发表了。以后,在60天内又收集了各方面的意见,特别是收集了各阶层对制订统一构想的白宫生物工程协调委员会(BSCC)的意见,以及对“属间生物”和“病原体”等术语定义的反应。这样的定义是“为了给审查对象的生物类型附加的,对于生物工程规则是重要的”。被记载到统一构想之中。
Pramod Gula和Don Durzan关于兰柏氏松体细胞多胚繁殖的这篇论文,描述了在大量裸子植物组织培养中体细胞多胚繁殖方面为数不多的成功之一。该研究组悬浮培养成熟种子中的胚,这些种子已经保存了大约五年。
农林水产省和日本种苗协会根据1983年度实行的“利用组织培养有效生产种苗技术”的5年计划,确定了本年度研究的新课题和参加研究的企业,此项计划已于9月1日发表。新着手研究的课题是“利用愈伤组织细胞培养的诱发变异及选择技术的开发”从5年计划的第一年度起每年开设一个新课题,今年是最后的一个即第4课题。
生物传感器的世界性研制,在很大程度上要归功于东京技术学院德苅部博士和守一寿术博士十年来的研究。德苅部博士及其小组与星湖电子工业公术合作,已经建造了一种能使用连接于抗体的石英振荡器,以置放病原体于血液中的传感器。如果将传感器顶部放入含适当病原体的溶液,则促使免疫反应产生,使得痕量反应产物固定在装置上。传感器重量变轻,而且振荡频率改变。这种变化反映着所存在病原体的浓度。理论上,所研制的传感器可用来检测任何种类的病原体,乃至特殊的抗体。传感器有希望比使用昂贵放射性技术和荧光技术进行的普通实验要便宜些。
乙型肝炎病毒(Dane颗粒)的直径为42nm,由三部分组成。 一、外壳:厚7nm,由奴层脂质组成,嵌入50～60个亚简位,有些含有HBsAg,有些同时含有前基因产物。 二、核心:为二十面体的对称结构,直径为27nm。 三、HBV DNA(乙型肝炎脱氧核糖核酸)含有小的环状DNA分子。在感染的肝细胞内能够检出游离的或整合的病毒DNA。 HBV的外壳和核心分别在感染细胞核内和胞浆内合成,然后在胞浆内装配成Dane颗粒。
过去20年间,固定化酶作为食品原料,药品和精细化学品的商业生产的方法已从实验室转至工业部门。
