基 因 工 程 的 应 用

第六章 基因工程的应用基因工程药物 转基因动物

转基因植物基因诊断 基因治疗

一、基因工程药物

基因工程激素类药物基因工程细胞因子类药物 基因工程抗体 基因工程受体 基因工程疫苗

基因工程被用于大量生产过去难以得到或 几乎不可能得到的蛋白质-肽类药物。生长激素释放抑制激素： 50万头羊的下丘脑→5mg 9L工程菌发酵液→5mg

胰岛素：100磅牛胰→1g 20L工程菌发酵液→1g

干扰素：300L人血→1mg 250ml工程菌发酵液→1mg

基因工程药物的发展经历了三个阶段：细菌基因工程 ------- 原核细胞

细胞基因工程 ------- 真核细胞 转基因动物 ------个体

转基因动物代表了当今时代药物生产的最新 成就，也是最复杂、最有前景的生物表达系统。

(一)基因工程激素类药物激素(Hormone):由人和动物某些细胞合成和分泌、

能调节机体生理活动的特殊物质。多肽蛋白类激素

激素

甾醇类激素 脂肪酸类激素

基因工程激素：通过基因工程方法，合成的多肽 蛋白类激素。

1)胰岛素(Insulin)胰岛素是最早从猪、牛等家畜

的胰脏中分离出来的多肽蛋白类激素，是治疗糖尿病的特效药。肥胖是糖尿病的诱因之一

胰岛素的合成胰脏胰岛 细胞合成

前胰岛素原N

切除信号肽

胰岛素原C肽 信号肽酶

切除C肽

成熟胰岛素C

信号肽

B肽

A肽

C肽 A肽

S S

CS S S S B肽

NS S S S N 高尔基体内的特异性肽酶 C S S C

N

1982 Lilly公司获美国FDA许可，将重组人胰岛素

推向市场---第一个上市的基因工程药物

2006 辉瑞公司的胰岛素吸入剂(Exubera)获准上市---第一个非注射给药的胰岛素剂型

基因工程法生产胰岛素的战略：A链和B链分别表达法

A链和B链同时表达法人胰岛素原表达法 分泌型表达法

人胰岛素原表达法：基因工程菌的构建战略：Ptac Met -Gal Ampr Met B peptide C peptide A peptide ori N M N CNBr C M C 分离纯化 转化

人胰岛素原cDNA

重组人胰岛素原

表达产物的后处理：R S S N S S

C peptide R C A peptide S B peptide S

胰蛋白酶S S

羧肽酶B

N S S N S S

C R C

2)生长激素(Growth hormone, GH)动物脑垂体前叶分泌的一种能促进生长的 蛋白类激素，用于治疗垂体性侏儒症。

1944年1956年 1969年

从牛脑垂体中分离出GH;从人脑垂体中分离出GH; 确定了hGH的氨基酸序列；

80年代初 确定了hGH的cDNA序列； 1985年 Genentech公司的hGH(Protropin)获美国 FDA批准上市； 1987年 Abdel-Meguid通过X射线晶体衍射，确定 了猪GH的空间结构。

第一代 rhGH :在 E.coli 中表达， N 端比天然蛋 白多1个甲硫氨酸。

第二代 rhGH :以分泌蛋白形式表达，信号肽 在分泌过程中被自动切除，序列

与天然蛋白完 全一致。