当前,工业发达富国的高消耗,第三世界国家的人口高增长,引起能源紧张、森林锐减、耕地毁坏、草场萎缩、海洋过捞、粮食欠缺、环境污染、气候变化、天灾增多,使50亿人口居住的一个小小的星球,承受了很大的压力,造成所谓能源、资源、农业(粮食)、人口和环境五大危机,缓解这些危机,在很大程度上有赖于生物技术来解决,因之许多工业发达国家在高技术竞争中,都把生物技术放在特别重视的地位。
生物技术是当代高技术领域的重要前沿 高技术的发展序列是:以信息技术为先导,以新材料技术为基础,以新能源技术为支柱,沿微尺度领域向生物技术开拓,沿宏尺度领域向海洋和空间技术扩展。当代6大高技术涉及一个广阔的科技前沿带,生物技术是这个前沿带中最具有发展远景的重要前沿。
生物技术正在世界范围内蓬勃发展。它给人类解决当今所面临的食物、能源、资源以及环境和健康等重大问题带来了希望。 生物技术对我国国民经济的发展将产生多大的影响,我们应该采取哪些措施使其尽快发挥作用,这是人们所关心的问题。
由细菌、病毒、寄生虫等病原体引起的传染病,至今仍占非洲、南美及东南亚许多发展中国家人、畜发病率和死亡率的第一位,造成很大的威胁和损失,而病毒引起的传染病就其发病率及所造成的损失在所有传染病中又占第一位,病毒所致传染病目前尚无特效药可治。接种疫苗是预防传染病的最有效和最经济的方法之一。
(一) 人们把生物技术称为一门新兴的技术学科,但是,实际上,它的理论和方法大多是从别的学科移植来的;它拥有了一大批操纵生物系统的技术,而且不断有新技术涌现,令人刮目相看。大批别的领域的研究者正在兴致勃勃地投身到这个新兴领域中,使它的研究者群日益庞大。
在运用人工选择与自然选择培育新物种方面,就其实质而言,人是被动的,要靠自然的恩赐。七十年代以来,生物工程对生物的改造和利用,是从“培育加工”技术向“创造性”技术的过渡,按照人类的设计创造生物新类型,从而产生巨大的社会效益与经济效益。
随着生物学的高度发展而诞生的生物工程,已成为当今世界高技术竞争的重要焦点之一。近十年来,由于在生物工程的基础研究、应用研究和开发研究方面取得了一系列重大的突破,形成了一个效率高、见效快的重要产业——生物工程产业,世界上生物工程公司正象雨后春笋一样涌现出来。人们认为,当人类社会进入21世纪的时候,生物工程的影响将会波及人类社会的各个领域。因此富有远见的预言家推测,21世纪将是“生物学的世纪”。
美国马萨诸塞理工学院附属生物技术工艺工程中心王所长(Daniel I.C.Wang)在美国微生物学会生物工程讨论会上报道,把附着性的培养哺乳动物细胞附着在玻璃纤维上可提高干扰素(IFN)的产量。 王氏纤维玻璃床的培养罐的产量每小时由基因重组的中国田鼠卵巢细胞产生7万I.U.(国际单位)的IFN。
荷兰Unilever公司进行了产醇氧化酶的酵母多形汉逊酵母(Hansenula Poyforma的应用开发,用它代替大肠杆菌供重组蛋白克隆用的宿主。该公司的生物科学研究所Theo Verripe主任研究员为首的小组用多形汉逊酵母先进行了食品工业用重组蛋白的克隆。
广岛大学药学院神田博史副教授和太田胃散公司通过组织培养法批量生产高价的香料—蕃红花获得成功。现在实验处于培养瓶阶段。今后对此项技术改进,达到缩短增殖周期和栽培品种水平,在1—2年后希望获得实际应用的成果。太田胃散是专门生产肠胃药的厂家。该公司在生物工程领域取得此项成果尚属首次。
1987年5月在蒙特利尔市的生物工程研究所(BRI)建成开所。该所比原计划推迟了10个月,预算超支300万美元,政府投资花了8100万美元。3个月后工作走上正规后,研究预算将由现在的170万美元增至3000万美元。全所人员225名,其中科学家180名,还将增加180名客座研究员。
日本东洋曹达工业公司已明确可供应洗涤剂用酶碱性蛋白酶样品。大阪市立大学皆用基教授于1987年6月6日在京都召开的纤维制品消费科学会议上报告说,洗涤剂中配有蛋白和脂肪酶这两种酶能提高洗涤剂的洗净效果。其中就有东洋曹达的碱性蛋白酶产品“Toyozyme NP”。 “Toyozyme NP”是纯度很高的粗酶,活性约60万单位/克,比昭和电工公司的蛋白酶“API-21”约高6倍。
为用基因操作制造鲑生长激素,所用宿主由大肠杆菌的实用化研究,已在日本协和发酵公司开始。该公司从美国菲利普(Phillips)石油公司引进了甲醇同化酵母菌巴斯德毕赤酵母(Pichia Pastoris)的基因操作技术和高浓度培养技术,并着手共同研究。 这次的引进表明,用大肠杆菌工业生产具有活性的鲑生长激素(SGH)看来是困难的。SGH是疏水性高、难溶于水的蛋白,用大肠杆菌制造的重组SGH也难于提纯。
日本三井东压与美国霍普市的贝克曼研究所共同开发血栓溶剂TPA(组织血纤维蛋白溶酶原激活剂),已开始它的第Ⅰ期临床试验。日本对TPA的临床试验始于1985年,先后已有旭化成等6家公司的研究小组进行试验。 三井东压公司的TPA,其特征是利用从正常细胞中提取的cDNA。
Cetus公司决定使用开发成功的蓖麻蛋白-单克隆抗体复合物,对20名不治之症的乳癌患者进行导弹疗法,将在Fox Chase癌中心实施。 一种对细胞毒力最强的蓖麻蛋白由两个肽链组成。B链具有与细胞结合的作用;A链起抑制核蛋白体的作用,可杀死细胞。
继Maxam——Gilbert的化学分解法和Sanger的双脱氧法,最近人们又把荧光物质引入DNA链,进行DNA的顺序测定。其优点是:利用荧光物质代替了放射性同位素,分析结果自动化;灵敏度和神确度都很高。其基本步骤如下:首先制备5′—氨基—5′脱氧胸苷引物,然后用四种发射光谱不同的荧光试剂分别标记引物,它们是异硫氰基荧光素(FITC),氟化NBD(4—Nitrobenzo—2—oxa—1—diazole),异硫氰基四甲基诺丹明?。
5月12日和21日,位于北海道日高的北海道大学的实验农场里,借英国纯种马系的杂种马之腹连生了2头道产子(北海道产的马),道产子的冷冻受精卵移植初次取得成功。看来冷冻受精卵有可能保存道产子的基因资源。在北海道,目前虽然约有1000头的道产子,但在产业上并无价值,可以预料头数将逐渐减少。
生化工业公司和天野制药公司分别向通产省提出把基因重组芽孢杆菌属(Bacillus)的菌用于酶的工业生产的计划书,符合所使用的设备,装置及其运转管理方法等“重组DNA工业化指南”,于5月27日得到了通产省的认可。 根据这次制造计划的认可,工业用酶的重组生产在日本将转向工业化。通产省还认可了在出售产品样品时也符合“重组DNA工业化指南”所规定的安全性标准。
遗传工程在农业方面的应用逐渐受到重视,最近取得的一个进展是转移基因到类谷中,表达了对昆虫抗性;另一个进展是植物次生代谢的基因操作。本期刊载两篇论文,详细报导了这两方面的重要成果,并闸述了目前迅速发展的状况。 蒙山都公司的David Fischhoff和他的同事们介绍了一种细菌杀虫基因在作物中得到表达:苏云金芽孢杆菌(Bacilla thuringiensis var、kurstaki)基因在西红柿中表达后产生毒素;
圣地亚哥的免疫学家和分子生物学家发现抗体具有高度的特异性和对结合因子的选择性,这一发现还显示了抗体如纯化蛋白和肿瘤细胞毒素分子的多样性。目前,化学家们正在定义抗体这-新的功能——作为催化剂。生产具有催化功能的抗体分子的技术目前还非常不成熟,但据说它已成为重要的科学突破点,面临着进一步的探索。 为了有效地设计酶样催化剂,首先要了解酶催化反应的准确特点。
