乳腺生物反应器_膜生物反应器原理_一次性生物反应器(9)

为什么要用动物乳腺作为反应器生产高价值的蛋白质产品呢？这是因为动物乳房是一种高度分化的专门化腺体，合成蛋白质的能力非常强，尤其是一些经过长期的遗传改良，专门产奶的乳用动物品种，蛋白质合成能力更是惊人。一头优质奶牛，一年可产奶10 000 kg。即便是一只奶山羊，一年也可产奶2 000 kg。

动物乳腺生物反应器归纳起来有四大优点：①产量高，且易收获目标产品，可以随乳汁分泌而排出动物体外；②目标产品的质量好。动物乳腺组织不仅具有按遗传信息流向合成蛋白质的能力，而且具备一整套对蛋白进行修饰和加工的能力，如糖基化、羧化、磷酸化以及分子组装等，而微生物和植物系统都不具备这种全面的蛋白质后加工能力；③产品成本低；④从奶牛中提取产品，操作比较简单。

正因为利用动物乳腺生物反应器生产高附加值的产品有上述优点，目前利用动物乳腺生物反应器生产医用蛋白质已成为一种风险投资产业，受到科学家、商界和医药界的高度重视。目前瞄准的目标医药产品有：①血液蛋白质，如表1-2所示，这些血液蛋白质有巨大的经济效益，其中利用奶牛生产的凝血酶Ⅲ已通过第临床实验，即将投放市场。②第二代医用蛋白质，主要有抗体、降钙素、人的生长激素、胰岛素等药物蛋白，乳白蛋白、乳铁蛋白等营养蛋白，疫苗，组织修复物等。③生产“人源化牛奶”，即用成人的乳蛋白基因替代牛的乳蛋白基因，使牛奶变成像人奶的一种基因工程奶。

一些医用蛋白质的需求情况

第8因子第9因子C蛋白凝血酶Ⅲ抗胰蛋白酶血纤蛋白原白蛋白

市场需求量304 g4 kg10 kg21 kg5 t150 kg315 t

单价（美元/g）290万4万1万7 0005001 0003.50

总价值（亿美元）8.821.601.00 1.502.501.5011.20

动物乳腺生物反应器的做法与转基因动物的操作是相同的，只是为了将目标产品在乳汁中形成，需要使用乳腺组织中特异表达的启动子，即在目标产品蛋白质编码框的前面加上乳腺组织中特异表达的启动子等，构建成表达载体后通过注射导入受精卵中，再将其送入母体动物内，发育成动物个体，这个转基因动物就会在奶中产生所需要的目标产品。中国科学院遗传与发育生物学研究所

该实验室主要研究方向哺乳动物基因调控与转基因学。

课题组长劳为德研究员……

该实验室是国内第一批从事乳腺生物反应器研究的团体。从“七五”开始，至今已先后获得了转基因鼠、转基因兔、转基因羊、转基因牛等多种转基因动物，并对乙肝表面抗原、干扰素、、乳铁蛋白等多种功能基因做了转基因乳腺特异表达研究；我们分离了牛的αs1-酪蛋白、大鼠的乳清酸蛋白、人的乳清白蛋白、山羊的β酪蛋白、猪的乳清酸蛋白等多种乳蛋白基因及其调控序列，通过转基因途径研究了其指导外源基因在乳腺中特异表达的功能性；研究了MAR、LCR等染色质活性结构区间对基因表达的影响；利用转基因胎儿成纤维细胞做为供核成功克隆了转基因山羊；同时还形成了验证基因构件功能性的一套瞬时表达检测系统。经过十几年的长期实践，我们已经在转基因动物领域形成了一整套的相关技术和理论认识。目前我们致力于将转基因技术与动物克隆相结合以提高转基因动物的整合率，并解决转基因高表达动物的扩繁问题；通过体细胞同源重组基因敲入技术结合动物体细胞克隆技术实现外源基因的定点整合，克服传统转基因过程中的随机整合和特异表达调控基因调控表达效率的不稳定性问题，以期在大动物的遗传改造，具有新经济效益的新品种育成上建立一套行之有效的技术系统。

目 标

通过转基因技术与体细胞克隆技术相结合的战略路线，利用同源重组技术优化动物乳腺生物反应器的生产，即通过确定的外源基因同源取代的细胞系进行核移植，最后获得转基因定点整合的克隆动物，创造具有巨大经济效益的农用大动物新品种，建成转基因动物生产的成熟技术和示范基地，为进一步改造大型动物的基因组做好技术储备，并为形成规模产业打下基础。