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气功修炼
2015年诺贝尔化学奖,聊聊基因工程那些事
时间:2015年10月09日信息来源:互联网点击: 加入收藏 】【 字体:

(本文节选自《知识就是力量》杂志2015年9月刊《基因工程——跨越生物种的遗传物质“拼接术”》一文,作者:陈章良)

  开篇语

  诺奖委员会7日宣布,瑞典的托马斯-林达尔,美国的保罗-莫德里奇以及土耳其的阿奇兹-桑卡被授予2015年诺贝尔奖,以表彰他们在DNA修复的细胞机制方面的研究,这让人们注意到基因工程这一前沿科技。知力君非常荣幸邀请到了中国科协副主席、书记处书记陈章良,聊一聊基因工程在生活领域的最新应用成果和发展前景。(注:陈章良是我国著名的生物学家之一,也是我国很早的一批转基因科学家。他在分子生物学和农业基因工程等领域都取得了丰硕的科研成果,是我国首位因此获得联合国教科文组织青年科学家奖的人。

  1. 基因工程的概念的提出

  基因工程是20世纪70年代酝酿出的一项新技术。它也被很多人称为生物工程,有些地方(如我国台湾)还称作生命技术。人类发现,通过基因工程我们几乎能跨越物种,实现任一生物基因的改良或转移工作。基因工程自诞生以来,短短的几十年间,已广泛应用于医药、农业、工业、环境等领域,展示出了强大的生命力和广阔的应用前景,它能够使人类未来的生活更加美好。

  2015年诺贝尔化学奖,聊聊基因工程那些事

  当年,美国有一批科学家率先开始了生物体内基因的拼接工作,并提出了基因工程的概念。它是指人类通过一种像手术刀似的生物酶,将一个生物体内控制遗传性状的某一段基因准确地剪下来,再拼插到另外一个生物体内的DNA中,使得这种生物体有新的遗传性状,这一过程就叫基因工程。整个过程像一个系统工程,但我们肉眼却无法看到酶在工作,虽然它确实能发生。这一发现令人十分激动,人类终于可以切割、拼接DNA了。试想,人类可以拼制出一个新的生物体,这是一件多么神奇又令人惊讶的事啊!

  2. 医学上基因工程应用捷足先登

  基因工程最早的商业应用领域是医学。人类最先研究成功的有重大商业价值的是基因工程胰岛素。众所周知,糖尿病患者要定期注射胰岛素。人类最早的胰岛素是从猪、狗等动物胰脏中提取的,过程比较麻烦且研制的药物也很贵。可能很多人会想问,为什么要从动物体内提取胰岛素,能不能用人类自己的胰岛素呢?后来这一设想通过基因工程的方法实现了。

  2015年诺贝尔化学奖,聊聊基因工程那些事

  基因工程胰岛素疫苗

  科学家将人的胰岛素基因克隆出来,拼到某种细菌或酵母里。它会不断地繁殖生成更多带有人胰岛素基因的新生物体,再从这些新生物体中将人的胰岛素蛋白质提取出来,制成能注射的胰岛素,这个试验成功后便得到了广泛应用。基因工程胰岛素的诞生,为全世界的糖尿病患者带来了福音。人类终于能用上更安全、更便宜的胰岛素了。

  此外,基因工程也被用于生产疫苗,这类疫苗目前已在医学上被广泛使用。基因工程生产的疫苗不是来源于整个病毒,只是病毒中的某一段蛋白质。但是,人的免疫系统会把这段蛋白质当成病毒一样来处理,会迅速启动免疫系统攻击它,产生对抗此病毒的抗体。目前国内的乙型肝炎疫苗,基本上都是用基因工程的方法生产的,国内有好几家工厂在生产。我们今后也会针对更多的病毒,生产出更多的基因工程疫苗。

  3. 基因抗癌药物成新“救星”

  近几年,基因工程制药业发展得很快,尤其是抗癌的新导向药物。现在国际上广泛使用的此类药物已经超过了20多种,可治疗肝癌、肺癌、直肠癌、乳腺癌等,还有最近才有的治疗皮肤癌的药物。科学家们都在集中精力,研制这些基因工程的抗癌药物。

  2015年诺贝尔化学奖,聊聊基因工程那些事

  科学家在做基因测序

  比如基因工程治疗肺癌的药,终于有了一个巨大的突破。这种导向药物注射到肺癌患者体内后,能在肺部识别出肺癌细胞并杀死它,但不会伤害其他正常的细胞。我们称之为基因工程导向药物,它能够像导弹一样专门识别癌细胞,然后再攻击它们。肺癌患者用这种药物替代传统的化疗方式,就能避免掉头发、呕吐、免疫系统损坏、身体机能衰弱等问题。

  目前,世界上有不少于40种的抗癌症的导向药物正处于临床试验阶段。我们惊喜地发现:人类终于慢慢接近全新的抗癌领域了,即只消灭癌细胞,不损害正常的人体细胞。相信在未来的医药领域,这类基因工程的抗癌药物,将成为全球癌症患者的新“救星”。

  我曾走访了北京、天津、上海、苏州、无锡、广州、深圳等城市,发现有一大批科学家正夜以继日地做着抗体药物试验。他们在为研制基因工程导向药物而努力。因为癌细胞有不同的类型,每种癌细胞都需要有针对性的抗体来识别它。所以,科学家们只能一个一个地去寻找,一个一个地去攻克。

  人类的伟大之处在于,在面对疾病时,学会了制药对抗疾病。SARS出现后,我们研制出了SARS疫苗;凶猛的埃博拉病毒也得到了有效控制。我相信有了基因工程后,有朝一日我们也能研制出抗艾滋病的疫苗。

  基因工程在医药方面得到了有效应用。这个领域,谁先研制出某一药用基因,谁就拥有这个专利,就可以生产这一类医用药物,就能创造出巨大的社会财富。人类的全部基因测序工作已完毕,未来的基因工程制药领域,将会发展得特别快,成为一个重要的高科技领域。

  4. 工业领域的基因工程

  现在有个新词叫“生物质能源”,它是一种绿色的新能源。它目前也和基因工程联手了,这也是基因工程在工业领域应用的新表现。

  所谓基因工程的“生物质能源”就是把一些生物质,如稻草秸秆、玉米秸秆、木薯、甘蔗等,与高效的基因工程细菌一起发酵后制作出燃料乙醇等生物能源。我们知道酒精燃烧后很干净,它是一种绿色能源。巴西是世界上的甘蔗产量大国,那里大部分汽车正使用着甘蔗生产的燃料乙醇,省掉了大量石油能源。

  基因工程在工业发酵酒精上的应用成效显著,近几年这一领域也发展得越来越快。人们将更合适的基因重组到细菌里,使细菌的发酵效率越来越高,目前这类细菌的菌种是越来越好了。

  广西的北海市,就建了一个现代化的工厂,专门生产木薯燃料乙醇。它是中粮集团投资建设的。广西目前能生产几十万吨木薯燃料乙醇,这些乙醇在当地的汽车里使用着,也为当地节省了很多汽油。当然,除了酒精以外,我们还生产乙醚、丁醇等工业产品。基因工程在工业上还可以生产一系列的小化工产品,这些产品都具有高附加值,能创造出巨大的社会财富。人类到底能在这条路上走多远,目前还不清楚,这也是极具探索价值的领域。

  5. 基因工程助力于“环保”

  2015年诺贝尔化学奖,聊聊基因工程那些事

  培育基因工程菌种

  目前,在环保领域,基因工程主要应用于城市垃圾清理、城市污水处理方面。城市的餐厨剩余物加入基因工程菌后能更高效地分解这些有机物,处理效果非常好。城市的污水处理中,会有一个大大的处理污水的池子,池中加入一些基因工程的微生物后,它们能更高效地分解污水,净化水质。

  基因工程在未来环保领域的应用,最终会到什么程度?肯定是会生产出更耐高温、更高效的细菌菌种。因为发酵温度越高,细菌分解城市垃圾和污水的效率就更高,所以这还是值得通过基因工程去研究开拓的,帮助我们进一步提升环保的效率。


(作者:admin编辑:admin)

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