生物反应器在生物工程装备制造业的产业化方面具有极其重要的意义。在分析了生物反应器产业的产品特点后,对我国生物反应器产业的现状和今后发展作了讨论。对以代谢流分析为核心的生物反应器、带pH测量与补料控制的摇床、动物细胞大规模培养生物反应器研制、生物反应器中试系统设计、大型生物反应器设计与制造技术研究等几个重要开发内容进行深入讨论,最后对细胞过程的系统生物学研究与生物反应器作了展望。
启动子是基因表达调控的重要顺式元件,也是基因工程表达载体的一个重要组成部分。启动子的克隆对于构建基因工程载体,表达目的蛋白有着重要的意义。启动子克隆的方法很多,从常用的利用启动子探针型载体筛选启动子到PCR方法的应用,此后相继问世的一些基于PCR法的克隆启动子技术,像I-PCR、P-PCR、SSP-PCR、YADE、TAIL-PCR等,为克隆启动子提供了更可靠,更合理的方法。对这几种方法进行了简要综述,比较了不同方法的优缺点,并展望了今后的研究前景。
植物异黄酮是一类具有增强植物抗病、诱导根瘤形成以及预防激素相关肿瘤发生、缓解女性更年期综合症的活性次生代谢产物,其合成关键酶是异黄酮合酶(IFS)。介绍了IFS的催化机理、基因克隆与表达调控的研究进展,讨论了开展IFS代谢工程研究对提高植物抗病虫害能力和改善农作物营养保健功效的意义。
表达了基因重组抗CD20嵌合抗体并对其生物学活性进行了初步鉴定。设计合成轻、重链可变区序列;提取血液RNA,通过RT-PCR得到人κ、IgG1的轻、重链恒定区序列。运用重叠延伸PCR,连接可变区与恒定区,将轻、重链基因连接至pIRES双表达载体。将质粒以阳离子脂质体转染CHO细胞,ELISA挑选阳性克隆,共获得7株表达较高的克隆,表达量约为2mg/L。扩大培养阳性克隆anti-CD20-1B3,收获上清,以蛋白A进行亲和层析纯化表达蛋白。SDS-PAGE检测表明纯化纯度达到95％,蛋白相对分子量与理论值吻合。以CD20+细胞Raji、Daudi、Ramous检测,表明该抗体能与CD20抗原特异性结合,体外杀伤试验说明抗体能够杀伤CD20+淋巴瘤细胞。
展示于噬茵体表面的肽库适于用抗体筛选其特异性结合表达肽。scFv-C193是一个抗KGla细胞表面分子的单链抗体,其抗原仍不清楚,为了筛选并鉴定其识别分子,用8cFv-C193筛选了1个展示于T7噬茵体表面的人胎肝cDNA片段库。经4轮生物吸附后分离单个阳性噬斑,并对其表达产物做电泳分析及斑点杂交。结果鉴别出1个scFv-C193结合肽,scFv-C193+克隆噬菌体DNA插入片段的PCR扩增和序列分析结果表明它是1个43bpDNA片段表达产物。BLAST分析EST人类基因数据库,发现它97％相同于CD34+造血干/祖细胞mRNA的1-43bp,提示scFv-C193识别片段存在于人类造血干／祖细胞基因中,单克隆单链抗体scFv-C193可能用于研究这些人类基因的性质。
骨形态发生蛋白-2是骨科研究领域的重要生物蛋白。用重组人骨形态发生蛋白-2(rhBMP2)与BSA连接成复合物作为免疫原,免疫家兔制备出多克隆抗血清。分别用免疫沉淀法和Sepharose4B-BSA反向免疫亲和吸附法去除抗血清中载体BSA抗体。用盐析法和蛋白层析法纯化出抗rhBMP2抗体。研究发现,家兔产生高效价抗体的最佳时间为14-16周,从rhBMP2抗体的特异性、相对纯度及回收率综合分析,免疫沉淀法去除BSA抗体优于反相亲和吸附法。
蛋白转导多肽本身或携带生物大分子能以一种不明机制的方式高效地穿过真核细胞质膜并且几乎没有组织选择性。这为生物药物研究、基因治疗等领域带来了新的希望。最近有研究表明:来源于HIV-1的TAT蛋白的蛋白转导结构域多肽可以显著地提高重组腺病毒感染细胞和实验动物的效率。在对。HeLa且和Vero-E62种具有不同病毒易感性的细胞进行重组腺病毒感染实验时发现TAT多肽可以明显地提高重组腺病毒对HeLa细胞的感染及在细胞中外源报道基因的表达,但是对Vero-E6细胞却没有效果,表明TAT多肽增强重组腺病毒的感染与靶细胞类型有关,而并不像转导现象那样没有组织差异。这为蛋白转导技术在病毒载体中的应用提供了参考,但其中涉及的蛋白转导的机制有待进一步实验研究。
研究了hAChE基因在毕赤酵母中的表达。设计并合成引物Pb1和P2,以18周龄引产胎儿大脑组织mRNA为模板,经AMV逆转录和高保真PCR,扩增出序列正确的hAChE成熟肽完整基因约1．8kb,经鉴定获得正确构建的分泌型酵母表达栽体pHIL-S1(hAChE),BglⅡ线性化后回收的酵母表达单位经电穿孔法转化入毕赤酵母GS115中,经MD／MM营养表型筛选、提取酵母基因组进行PCR鉴定和含3-酰基吲哚培养基进行表达产物的显色反应,初步筛选出分泌表达有hAChE活性的P．patstoris菌22株。依据hAChE酶活性与3-酰基吲哚显色深浅成正比,在平皿和微量反应板上快捷地筛选出高效表达菌pHIL-S1(AChE)(Ⅰ)-7株,SDS-PAGE分析和Western印迹试验表明,产物分子量约为65kDa,经甲醇诱导摇瓶培养,发酵上清原液rhAChE相对酶活性高达4．0mU／ml,表达量占分泌蛋白总量的23．6％。
以重组质粒pUC-BMP2为模板PCR扩增人BMP-2成熟肽编码序列,将该序列克隆入pGEM-T载体进行DNA序列分析后亚克隆入分泌型毕赤酵母表达载体pPIC9K中。重组质粒oPIC9K-BMP2经BelⅡ酶切后回收线性化片段,聚乙二醇法转染毕赤酵母茵株GS115。PCR筛选整合有人BMP-2基因的酵母细胞重组子,以甲醇进行诱导表达,于酵母细胞培养基中可检测到rhBMP-2。体外培养条件下,所得rhBMP-2可增加2T3小鼠成骨细胞内碱性磷酸酶活性;体内实验．rhBMP-2冻干粉可于小鼠骨四头肌肌袋中诱导软骨细胞群产生。
目的分析与转录调节相关的人类21号染色体(HC21)基因在小鼠植入前胚胎发育过程中的表达模式,初步阐明这些基因与早期胚胎发育的关系,发现这些基因作为分子诊断标记物的可行性。方法应用植入前胚胎的GlobalRT-PCR方法,对BACH1、RUNX1、SIM-2、ERG、KIAA0136、GCFC、SON、PKNOX1、HSF2BP和NRIP1小鼠同源基因在植入前发育阶段的表达模式进行研究。结果RUNX1、ERG和SON在整个植入前发育过程中都未见表达。其他基因的表达呈现出阶段特异性表达的特点:BACH1几乎在整个发育过程中都有表达,但是存在着胚胎个体之间的差异,不适于作为分子标记物;SIM-2只在1和2细胞期表达;Kiaa0136在2、4细胞期以外的各个阶段均表达;除了1-和2-细胞期,GCFC在其它阶段普遍表达;PKNOX1只在1、8细胞以及桑椹期表达;而HSF2BP和NRIP1的表达仅见于成熟的卵母细胞和1细胞期胚胎。结论与转录相关的小鼠HC21同源基因大部分参与了早期胚胎发育的转录调节,这些基因的阶段特异性表达说明他们参与了早期胚胎发育的不同转录调节环节,对这些基因的深入研究是认识唐氏综合症发生的分子机制和发现早期分子诊断标记的基础。
利用高密度寡核苷酸芯片技术对大鼠胚胎胰腺发育中晚期(E12．5,E18．5,E15．5)调节内外分泌部细胞发育分化及功能代谢的基因的表达趋势进行研究。并用RT-PCR进行验证。用获得的基因信息对:NCBI等公共数据库进行检索,结果发现对细胞的分化、增殖和凋亡起调节作用的BTG2基因在大鼠胚胎胰腺E12．5、E15．5、E18．5天及成年、新生大鼠胰腺中均有表达,且E18．5天的表达量高于其他时期5倍多。推测BTG2可能在大鼠胚胎胰腺内外分泌细胞分化发育的不同阶段起到了促进作用,并参与胚胎胰腺发育晚期的功能代谢完善过程。
为了筛选得到较理想的核酸疫苗,用pVAX1真核表达载体,以猪白介素18基因、猪2型圆环病毒内蒙株的衣壳蛋白和与复制相关蛋白基因为目的基因,构建了4个重组质粒,分别是pVAX1-ORF2、pVAX1-UL18ORF2、pVAX1-ORF2ORF1和pVAX1-IL18ORF2ORF1。用它们免疫6-8周龄Balb/c小鼠,进小鼠后一周首免,每隔19d免1次,共免3次;每10d采血1次,三免后10d杀鼠取脾。用ELISA方法检测小鼠血清抗体效价,流式细胞仪检测脾T淋巴细胞亚类CD4+、CD8+数量。统计学分析发现:4个核酸疫苗实验免疫组均是从最后一次采集的小鼠血清中,获得最高的抗体效价,与对照组PBS和空载体pVAX1相比都能产生一定的体液免疫反应,且以pVAx1-IL18ORF2ORF1核酸疫苗免疫小鼠产生的血清抗体效价最高;脾T淋巴细胞亚类数量测定发现,免疫实验组的CD4+与CD8+的T细胞亚类总数显著高于对照组(P<0．05),并以pVAX-1-IL18ORF2ORF1数值较高。结论是核酸疫苗pVAX1-IL18ORF2ORF1既能较好地刺激细胞免疫又能产生一定的体液免疫反应,相对较好,将作为候选核酸疫苗进行下一步本体动物免疫实验研究。
利用差异显示PCR方法分离了63个草甘膦诱导后在大豆和棉花中差异表达的片段,测序分析结果表明属于33个草甘膦诱导的大豆和棉花EST序列。通过在GenBank中进一步比时研究发现:约85％的EST序列与水杨酸、冷、创伤、氧化等非生物胁迫诱导后表达库中的EST序列有高达95％以上的同源性,由此可推测这些基因参与了植物对非生物胁迫的反应过程。草甘膦诱导后高表达EST、序列的获得将有利于进一步分离相关非生物胁迫诱导表达基因及启动子,研究其转录调控的机理,有望建立草甘膦诱导系统。从而解决组成型表达造成外源基因在植物体所有发育阶段和所有组织部位表达,造成植物体能量浪费。
透明质酸是链球菌荚膜的主要组成部分,有着重要的生理功能。UDP-葡萄糖脱氢酶(HasB)是透明质酸合成中的一个关键酶,而C类链球菌的UDP-葡萄糖脱氢酶编码基因(hasB)尚未被克隆。通过hasB基因的上下游序列设计引物从兽疫链球茵的基因组中克隆出一段序列,测序结果显示其包含一个由1206个碱基组成的开放阅读框,所编码的蛋白序列同化脓链球菌和乳链球菌的UDP-葡萄糖脱氢酶蛋白序列分别有63．1％和70．6％的相似性。将这段基因置于T7启动子下,并在大肠杆菌中进行表达,能够得到一个约47kDa的蛋白,酶活测定显示其具有UDP-葡萄糖脱氢酶活性。这些结果表明所克隆的基因是兽疫链球菌的UDP-葡萄糖脱氢酶编码基因。
γ-亚麻酸(GLA)是人体和动物饮食中具有营养作用的重要的多烯不饱和脂肪酸,在大多数油料作物种子中不含有GLA,而含有其前体物亚油酸。△6-脂肪酸脱氢酶可将亚油酸转化为γ-亚麻酸,为了能够在传统的油料作物大豆中产生GLA,将从深黄被孢霉中克隆的△6-脂肪酸脱氢酶基因,与植物表达载体pBIl21连接,构建了重组质粒pBIM16,采用农杆菌介导的大豆子叶节转化系统,成功地将该基因导入到栽培大豆吉林47品种中,获得一批转基因植株。经PCR检测和Southern杂交分析,证明外源基因已导入并整合到大豆的基因组中。通过气相色谱(GC)对大豆种子进行脂肪酸成分分析,结果表明,产生了GLA,其含量最高可达36．585％。将高GLA的转基因大豆油口服给药,结果表明,其对小鼠S180肉瘤、肝癌H22和Ehrlich癌实体型的抑瘤率分别为32．63％、31．91％和34．34％。其肿瘤抑制率均>30％,与对照组比较有显著差异(p<0．01),表现初步的抗肿瘤作用。
五步蛇蛇毒冻干粉经过SephadexG-75分子筛层析,使纤溶酶和类凝血酶初步分离;DEAE阴离子交换层析对2种酶进一步分离纯化,分别得到了纤溶酶和类凝血酶。2种酶在HPLC图谱上均呈单一峰,在SDS-PAGE图谱上均为单一条带,纤溶酶分子量大约为24．1kDa,类凝血酶分子量大约为14．4kDa,与以往报道相符。酶的总活力回收率大大提高,纤溶酶的活力回收率达23．9％,类凝血酶的活力回收率达34．5％。实现了对蛇毒的综合利用,为进一步开发利用蛇毒探索了一条有效的途径。
转基因植物近年来得到迅猛发展,影响日渐扩大。对近几年,尤其是2004年的全球转基因作物种植状况、未来的发展潜力及问题进行了较为系统的介绍和分析,结合我国的情况,对我国发展转基因作物的重点提出了相应的建议,认为应该重点发展优质、高产、抗逆转基因新品种。
