现代动物繁殖研究的新进展与展望

转基因动物研究是动物生物工程领域中最诱人和最有发展前景的课题之一，转基因动物可作为医用器官移植供体和生物反应器，还可用于家畜遗传改良和创建疾病实验模型等。目前转基因动物实际应用并不多，除单一基因修饰的转基因小鼠模型较早得到应用外，转基因动物乳腺生物反应器生产药物蛋白的研究时间较长，已进行了10多年，但目前在全世界范围内仅有2例药品进入3期临床试验，5～6个药品进入2期临床试验；而其农艺性状发生改良、可资畜牧生产应用的转基因家畜品系至今没有诞生。转基因动物制作效率低、定点整合困难所导致的成本过高和调控失灵，以及转基因动物有性繁殖后代遗传性状出现分离、难以保持始祖的优良性状，是当今制约转基因动物实用化进程的主要原因。目前人们对转基因生物反应器的前景普遍持乐观态度，然而仍需解决许多问题才有可能将其应用于商业生产： 目前转基因动物的研究存在理论基础薄弱、技术不完善等问题，使得转入的基因在受体动物基因组中存在着随机整合、调节失控、遗传不稳定和表达率不高等问题，为确保转入的基因能得到高效表达并完全整合，关键是基因构建和位点整合； 转基因表达产物的分离与纯化也存在问题，可能会出现要纯化的产物含量低的现象，还要确保去除引起人类变态反应的非人类蛋白； 还存在的问题是，转基因表达产物的结构和生物活性是否与人体蛋白相似。转基因产品必须与人体产生的蛋白高度相似，以免人体对它产生免疫反应。尽管转基因生物反应器目前存在着这样或那样的问题，但该研究提供给人们的机遇是无限的。人们可以利用它来生产药物蛋白、血液替代器和“代用器官”，有人建议用共整合技术进行转基因家畜的生产，即用同一动物生产几种转基因产品。目前利用动物生物反应器生产药用蛋白的市场潜力巨大。据美国红十字会和美国遗传学会预测，至2005年，美国转基因动物生物反应器生产的药物年销售额可达350亿美元；至2010年，在所有基因工程药物中，转基因生物反应器生产的份额将高达95%。动物乳腺生物反应器作为生产贵重药用蛋白的理想工具，不但可以改变乳汁中内源性蛋白，降低脂肪，而且还可以改变哺乳动物乳汁的组成成分，使其性质更接近人乳，提高奶液的应用价值。尽管利用动物乳腺生物反应器生产目的蛋白遇到许多困难，但这种新型药物生产技术的美好前景吸引着众多研究者和投资者，它已成为生物领域发展的重要方向。转基因动物乳腺生物反应器生产的人抗凝血酶III和人抗α-胰蛋白酶已进行III期临床试验。随着基础研究的深入，转基因动物乳腺生物反应器将按照人们的意愿生产贵重的药用蛋白，形成全新的生物医药产业。

体细胞克隆的成功为转基因动物生产掀起一场新的革命，动物体细胞克隆技术为迅速放大转基因动物所产生的种质创新效果提供了技术可能。采用简便的体细胞转染技术实施目标基因的转移，可以避免家畜生殖细胞来源困难和低效率。同时，采用转基因体细胞系，可以在实验室条件下进行转基因整合预检和性别预选。在核移植前，先把目的外源基因和标记基因的融合基因导入培养的体细胞中，再通过标记基因的表现来筛选转基因阳性细胞及其克隆，然后把此阳性细胞的核移植到去核卵母细胞中，最后生产出的动物在理论上应是100％的阳性转基因动物。

转基因技术和克隆技术的成功使乳腺生物反应器成为本世纪研究的热点。乳腺生物反应器作为一种高效廉价的蛋白生产系统，不仅能够生产出结构复杂、多重修饰的蛋白质，而且由于哺乳动物的乳房是一个相对独立的系统，在乳腺表达目的基因产物过程中，产物随乳汁分泌排出体外，因此即使用来生产功能很强的激素类蛋白质也不会影响动物本身的健康。乳腺生物反应器成功的关键在于使用合适的乳汁蛋白调控元件，构建合理有效的乳腺组织特异性表达载体。因此，用以验证表达载体构建合理性和有效性的快速检测系统的建立对于这一研究领域具有重要意义。制备乳腺生物反应器的关键是要选择合适的调控成分，在这种成分的控制下，外源基因能特异性地在乳腺细胞中表达，表达产物能随乳汁分泌出，而且表达效率要高；只有如此才会具有巨大的开发价值和经济价值。

目前看来，以食草为主的反刍动物无疑是进行转基因生物反应器研究的理想动物，尤其是乳用型动物。从产奶量及生物维持成本角度来看，绵羊和山羊是最合适的动物；从组织专一性表达潜力来看，以奶山羊为最好，对奶山羊进行基因构建科研投资较低，前景乐观。

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