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生物技术的安全性

时间:2023-08-15 17:23:55

开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇生物技术的安全性,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

生物技术的安全性

第1篇

1. 开拓学生的视野,为进一步学习现代生物学奠定基础

现代生物技术内容的学习将涉及到许多现代生物科学的理论研究成果,特是与生物技术发展有关的理论基础,这些原理的学习,不仅可以丰富学生的生物学知识,还可以让学生了解现代生物技术的研究热点、发展趋势与应用前景,开拓学生视野,为进一步学习现代生物学奠定基础。

2. 增强科技意识,激发热爱生物科学的感情

生命科学本身就与医学、农学、环境科学有着不可分割的联系,它既是应用科学的基础,也能从应用学科中获取基础研究的源头活水,为理论研究提出重大的研究课题。生物科学要为人类造福转化生产力,必然与技术相结合,才能在生产上发挥巨大作用。通过此内容的学习,学生将进一步认识到科学与技术的关系,了解研究生物科学的重大意义,激发探索生命奥秘和热爱生物科学的情感。

3. 提高对科技进步与社会发展关系的认识

生物技术革命是20世纪末科技领域的重大事件,是蒸汽机和电能应用以来世界近代史上的又一个里程碑,也是世界新技术革命的重要组成部分。现代生物技术已经成为人类认识和改造自然界,克服自身所面临的人口膨胀、粮食短缺、环境污染、疾病危害、能源和资源匮乏、生态平衡破坏及生物物种消亡等一系列重大问题的可靠手段和工具。加强生物技术的发展,有利于解决粮食等涉及国家经济安全的重大问题;有利于改善广大群众的健康状况,提高生活质量;有利于促进那些高污染、高耗能的传统产业改造和产业升级;有利于带动有效需求,产生新的经济增长点。发展生物技术将是21世纪我国实施可持续发展战略的重要手段,必将带动和促进国民经济的快速发展。

二、高中生物课程中的现代生物技术内容和特点

现代生物技术的内容包括基因工程、克隆技术、胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题四部分。其中每一部分都有其具体内容标准,如基因工程部分的内容为简述基因工程的诞生和基因工程的原理和技术、举例说明基因工程的应用和简述蛋白质工程;克隆技术部分包括简述植物的组织培养和动物的细胞培养与体细胞克隆、举例说出细胞融合与单克隆抗体;胚胎工程的内容有简述动物胚胎发育的基本过程和胚胎工程的理论基础、举例说出胚胎工程的应用和胚胎干细胞的移植等;生物技术的安全性和伦理问题部分安排的内容包括关注基因生物的安全性问题、举例说出生物武器对人类的威胁、讨论生物技术中的伦理问题等。这些内容是以专题的形式呈现,各专题之间无内在联系,但专题的排序按从微观到宏观安排。由于基因工程是现代技术的核心内容,所以《生物课程标准》首先介绍基因工程的原理及其应用,先从基因水平介绍生物工程,然后再从细胞水平和组织水平介绍体细胞克隆技术和胚胎移植,讲述细胞工程和胚胎工程的原理、方法和应用前景,最后讨论生物技术的安全性和伦理问题。

三、 高中生物课程中现代生物技术内容的教学建议

1.以专题和讨论为主要教学形式

根据2003课标,现代生物技术的内容分别以专题的形式呈现,比如基因工程、基因工程的诞生、基因工程的原理和技术、基因工程的应用及蛋白质工程就作为一个专题。这个专题在内容上不仅相连,而且循序渐进,符合学生从易到难的学习过程,所以,在教学过程中,也应该采取专题的教学形式进行教学。当然,在专题讲座过程中要注意启发式教学,激发学生积极思考,善于动脑,主动探索有关问题,注意提高他们的判断性思维的能力。其次还可以以学生讨论的教学形式进行教学,选好内容后,找出一个主题让学生进行讨论。在讨论之前,教师布置课前要预习的课文和要查阅的资料,指出讨论的大体框架和思路,并准备好在教学中需要的教具、资料卡片等;在讨论过程中,教师要适当的引导,使学生的讨论不脱离主题,往解决问题的方向发展;讨论结束后,进行讨论总结,总结出专题的主要内容。

2.不断更新教学内容

在新的世纪里,现代生物技术的发展飞速,各个领域的进展迅速,所以,在进行现代生物技术教育教学时,教师要不断更新教学内容,补充新的研究成果和进展,并增设新的专题。在教学中要积极引导和组织学生查阅有关资料,可以通过互联网或者学术期刊进行查阅,如中国学术期刊网、万方数据库、报纸摘要、文献期刊等,了解现代生物技术的研究现状和最新成果。还可以让学生练习撰写专题综述报告,就某个专题,对其产生、发展、应用和研究现状等进行概括论述,并织开展口头交流、辩论等活动。

3.充分利用课程资源

3.1 充分利用现代教育技术

随着现代教育技术的发展,现代教育技术手段多种多样,现代生物技术的教育可以用多媒体的教学手段,市场上有一些教学光碟和多媒体软件,我们可以有选择的直接采用或稍加修改后再用。也可以录制电视短片,把现代生物技术的操作过程录制下来,播放给学生看,而且教师还可以根据教学要求,利用计算机,自己动手制作一些动画,把专题内容形象的展现出来,以便于学生更好的理解。

3.2 选择利用网络资源

信息技术与生物课程的有机整合,为生物教学在时间、空间、内容和形式上的拓展与开放创造了良好的条件,丰富的网络资源提供了大量的生物教学资源。一方面教师可以根据教学目的,在互联网上搜索、整理、综合有关课题的知识和素材,精心设计、制作教学课件,如下载一些教学视频资料,给学生以直观的感受,或制作专题网站供学生使用;另一方面教师为学生提供适当的参考信息,如网址、搜索引擎、相关关键词等,让学生自己去互联网搜索素材。例如,在基因工程专题的教学中,教师可以给学生一些相关网站、主页或网址,让学生去互联网上搜索有关转基因生物、基因药物和人类组基因计划等方面的素材,以更好的理解专题的内容,并丰富学生的知识。

第2篇

关键词:现代生物技术废水生物处理生物修复水处理剂

引言

随着工业的高速发展,水环境污染问题越来越严重地威胁着人类的生存环境,制约着社会和经济的进一步发展。因此,水污染控制成为全世界共同关注的问题。目前的水处理技术中,生物处理法已成为世界各国控制水污染的主要手段,尤其是现代生物技术将成为水污染控制领域重点开发和应用的技术手段,主要应用于废水处理、生物修复以及微生物水处理剂等方面。

1现代生物技术的内容与特点

现代生物技术是指以DNA技术为先导,包括微生物工程、细胞工程、酶工程、基因工程、蛋白质工程和生物修复技术在内的一系列生物高新技术的统称[1,2]。其中每个方面都有其特定的理论基础和不同的应用领域,但它们之间又相互补充和衔接,形成一个完整的体系。

生物技术的特点大致有[3]:①以生物为对象,不依赖地球上的有限资源,而是着眼于再生资源的利用;②在常温、常压下进行,过程简单,可连续化操作,并可节约能源,减少环境污染;③开辟了生产高纯度、优质、安全可靠的生物制品的新途径;④可解决常规技术和传统方法不能解决的问题;⑤可定向地按人们的需要创造新物种、新品种和其他有经济价值的生命类型。

2现代生物技术在废水处理中的应用

废水生物处理是利用微生物的生命活动过程对废水中的污染物进行转移和转化,从而使废水得到净化的处理方法。废水生物处理技术发展迅速,好氧法、厌氧生物法以及生物发酵法已趋于成熟,所以,这里只介绍固定化等新兴技术。

2.1固定化微生物技术固定化微生物技术是生物工程领域中的一项新技术。进入80年代后国内外开始应用这种具有独特优点的新技术来处理工业废水和分解难生物降解的有机物质,一些具有特异性的优势菌种不断得到改造或创造,将这些高效专性菌如脱色菌、脱氮、脱磷菌假单胞菌等进行固定化后,菌体密度提高,大大提高了处理效率,尤其是对难降解有毒物质有明显优势。王增长等人利用新研制的聚集—交联固定化细胞技术,将筛选的高效优势脱色菌种固定在活性污泥上,投加于“厌氧—好氧—生物滤池”工艺流程中,处理印染废水,结果表明:出水色度极低,处理后的水可回用[4]。

2.2生物强化处理技术为了提高废水处理的效果,而向废水中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种,以去除某一种或某一类有害物质。主要强化方法有:①高浓度活性污泥法,以高污泥浓度和长泥龄来促进对难分解物质的处理,加快反应速度。日本用该法处理难分解的聚乙烯醇和粪便污水取得显著效果[5]。②生物—铁法,是在普通活性污泥中加入无机盐,多用铁盐(氢氧化铁或氧化铁粉),形成生物铁絮凝体活性污泥,具有高浓度活性污泥法的特点,主要用来提高除磷效果。③生物—活性炭法,综合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力,使二者产生协同增效作用。在该系统中,每g活性炭去除1~3gCOD,分解废水毒性能力明显增强,同时提高脱氮水平。

2.3生物反应器技术生物反应器技术,是现代生物技术发展的一个主要方向。现代化的新型生物膜反应器,其共同特点是反应器内装有比表面大的载体,有利于微生物附着生长形成生物膜,供气或供给的其他反应条件优越,污染物具有充分的时间与微生物接触,有利于增强微生物的分解代谢能力。目前,2000m3的反应器已经问世。虽然其处理能力较低,造价较高,但其管理方便,运行费用低,所以欧美地区约有7%的污水处理厂采用该技术[6]。

3生物修复技术

生物修复技术[7]是利用生物,特别是微生物将土壤、地下水或海洋中污染物现场降解为CO2和H2O或转化为无害物质的工程技术系统。这项技术正被用于清除地下水、废水中的污染物。金属虽然不能被生物降解,但微生物可将其转移或降低其毒性。为了加快去除污染物的进程,常常采用许多强化措施,使自然生态系统维持原状的前提下,使受污染的环境得以修复。研究表明,生物修复与传统的物化法相比具有以下优点:①经济,仅为物化法30%-50%;②对环境影响小,不产生二次污染,遗留问题少;③最大限度地降低污染物的浓度;④修复时间较短,就地修复,操作方便。

生物修复中主要涉及两大问题,即有效性和安全性评价。为提高有效性今后将应用分子微生物学分离、鉴别、制造更高效降解和聚集有害有毒化合物的微生物。为提高生物修复的安全性评价水平,需发展鉴定微生物的分子生物技术,以确定微生物在环境中的去留和基因[8]。

4微生物水处理剂

微生物水处理剂主要集中在以下几个方面:①微生态制剂。微生态制剂是一种由优势互补的微生物菌群、繁殖促进剂和活化剂配制而成的活性微生物制剂,已经在保健领域发挥重要作用。用于环境净化的微生态制剂由于其应用范围广、使用安全、无副作用,为区域环境保护提供了新的重要手段。欧美近年来加快了这方面的研究开发,已有采用微生态制剂原位修复水体的成功实例[9]。②生物吸附剂。生物吸附剂是废水生物处理的一个新的发展方向,主要有两大类:一类是高比表面积和高吸附率的生物体吸附水中的污染物;另一类是集生物吸附和生物降解能力为一体净化废水中的污染物的生物吸附剂。目前生物吸附剂的固定化技术使生物与离子交换树脂一样能解吸回收金属和重复利用。③微生物絮凝剂。微生物絮凝剂是利用生物技术,通过微生物发酵,抽提精制而得到的一种具有生物分解性和安全性的新型、高效、无毒的廉价的水处理剂,这些是无机或有机合成高分子絮凝剂所不具备的。其特点是降解性能好,成本低,无二次污染等。目前,已筛选出19种具有絮凝能力的微生物,其中,霉菌8种,细菌5种,放线菌5种,酵母菌1种[10]。随着生物技术的发展,微生物水处理剂的开发与应用具有良好的前景。

现代生物技术在水污染控制领域已显示出独特的魅力和应用前景。但笔者认为,今后应从四个方面进行深入研究:①分离、筛选和培养高效降解菌,利用微生物共代谢作用、多菌种协同作用降解难降解污染物;②构建高效反应器,优化运行条件,探索新技术新方法;③开发高效、无毒、廉价、可大批量生产的微生物水处理剂;④着力实践和推广生物修复示范工程,为生态环境建设提供有力的技术支持。

参考文献:

[1]李亚一.生物技术[M].北京:中国科学技术出版社.1994.1.

[2]王凯军.发达国家环境生物技术研究规划简介[J].给水排水.1996.22(9):7-9.

第3篇

[关键词] 生物技术药物药物分析理论实践

21世纪是生物生命世纪,生物技术将成为21世纪高技术革命的核心内容,而生物技术应用最广泛的领域是医药领域,其中尤以医药生物技术分支发展最快。生物技术在制药领域中发挥着越来越重要的作用,成为制药工业的一个独立体系[1]。《中国药典》(2000年版)首次载入了基因工程产品。在此大背景下如何培养全面高素质的药学人才这一问题被摆在了我们面前[2]。

一、生物技术药物分析的特点

生物技术药物是指采用DNA重组技术或其他新生物技术生产的治疗药物,特点是绝大多数为生物大分子性内源物质,临床使用剂量小,治疗的针对性强,治疗的生理生化机制合理,疗效可靠,毒副作用小。这类药物在生产过程中具有特殊性:(1)提取纯化工艺复杂、(2)稳定性差、(3)易变质腐败、(4)注射用药要求;因此生物技术药物在质量控制方面就必须提出更高的要求,需要理化检验指标同时还需要生物活性指标的检验。

生物技术药物质量控制的基础,一是药物质量控制常用的生物化学方法,这些方法有免疫分析法、电泳分析法和酶分析法等。二是生物药物质量控制中常用的生物化学方法,如多肽、蛋白质、酶类生物药物的生物化学分析方法。无论通过那一种方法进行质量分析,学生必须扎实的掌握生物技术药物分析的理论知识以及实际操作技术。

例如,为了保证生物技术药物的安全性,使用体外方法代替动物实验进行药物生物活性的测定;用灵敏度更高的灭活病毒验证方法等等。以上质量控制方法对分析人员的理论及实际操作都有很高的要求。为了进一步提升药品的可控性和有效性,在纯度及杂质分析方面,目前国际上经常采用的纯度分析方法包括了SDS-PAGE、等电聚焦等,还需要应用DNA分子鉴定、薄层-生物自显影技术对生物技术药物中的杂质所带来的免疫反应或过敏反应进行控制。

因此对生物技术药物进行质量分析,可以说除了需要具备高的药物分析理论素养以外,还需要掌握一些较为先进的仪器设备的原理及使用方法。如液相色谱-质谱联用技术、核磁共振技术、双相电泳技术、蛋白质的二硫键分析等。

二、加强理论教学内容

在药物分析的理论教学中应当将基础理论与发展前沿相结合,教学形式多样化。生物技术的理论与实践研究发展十分迅速,每一项新的研究都与药学有着十分密切的关系,将这些新的研究成果及时介绍给学生是十分必要的。可以采用以下两种方法,一是教师在课堂上及时给学生补充,如“PCR技术与未来药学研究的关系”,及时向学生介绍;二是给学生布置一些课外小课题,如“干扰素质量控制方法建立的目的”、“EPO的体内分析方法”等,让学生自己查阅资料,在教师的组织参与下举办课外的“分组讨论”进行交流;也可以请同学在课堂上进行汇报,教师进行指导。

此外由于生物技术的不断快速发展,在有限的时间内,尽可能让学生学习更多的知识并非易事。尤其是对于大多数制药工程专业学生来说,由于缺乏在制药企业实践接触的机会,在学习生物技术制药课程各章节内容时,显得较为抽象,而且直接书面讲授,枯燥、乏味,学生很容易对操作基本原理一知半解,理解不深刻,教学方法不灵活。并且许多尖端技术难以在实验中体现,因此需要通过理论的教学予以补充。除了在课堂中强化原理的理解,还应该辅助其他的教学手段,如动画演示、视频观摩、以及一些简单的软件模拟实验操作,以便加深印象。在授课时,采用教师自制的丰富的多媒体教学课件,结合网络课程中的虚拟实验室或动画演示实验,能够直观地展现各类生物药物分析仪器的工作原理、工作过程,在教学过程中形成理论知识与形象感受交叉互动,利于学生理解抽象的课程内容,从而使课堂气氛活跃,达到了非常满意的教学效果,在未来的实际应用中能够尽快独立工作。

三、改进实践教学内容

实践教学是学校实现培养人才目标的重要方面,它对提高学生的综合素质,培养学生的动手操作能力和动脑思考能力,使学生成为一个复合型人才具有特殊作用。实践教学能为创新教育提供良好的平台,在提高学生的综合素质方面,它起着理论课所不可替代的作用。除讲清基本理论外,应该适时地组织学生参观生物技术高新企业,了解生物药品的生产过程,对一些生物制药企业和生物药物市场进行调查研究。在实习过程中引导学生重点观察生物技术药物生产工艺及质量控制单元操作设备,使学生对此有了较深的感性认识,为后续的理论学习打下良好基础,以配合理论教学,提高教学效果。在保证学生掌握基本实验技能的前提下,适当加入一些综合性、开放性、创新性实验。尊重学生在实验教学中的主体地位,允许学生按照教学要求自行设计实验方案,充分发挥学生在实验教学中的想象力和创造力。如在生物药物的分离纯化实验中,鼓励学生自主设计分离路线,进行相关物质的纯化,大大提高学生分析问题和解决问题的能力。

为了加强学生对生物技术药物质量控制方法的体会,因此除在课程中,复习巩固生物化学中对于蛋白质、核酸、多糖、酶等药物的分析实验的基础验证性实验,在课外还可以成立“生物技术药物分析兴趣小组”对学生自己感兴趣的药物设计质量控制方法并在教师的指导下进行验证。

上述实验内容安排的特点是:①改变了传统的验证性实验,单独验证蛋白质性质(各种颜色反应)、酶的性质等,取而代之的是从蛋白质的分离纯化、鉴定及多肽的合成等一系列完整的性质、结构、功能实验;②实验内容重组调整后,综合性实验则重点介绍药学研究中常用的生物化学方法,如酶类药物的动力学分析方法,对体内药物代谢酶的分析,生物药物筛选中采用的生物化学方法等;③实验方法上,采用先与基础生物学实验,后与分子生物学实验相连接的手段,从而在实验内容和方法上力求将所学课程连贯起来,培养学生综合思维的能力。

由于生物技术的快速发展,生物技术药物已经越来越多的应用于临床,但是这一类药物的质量控制方法还存在很多的不足,造成临床使用的安全隐患。因此加强药物分析课程中生物技术方向的教学内容对培养能够适应新型药物发展的实用性人才,保证生物技术药物的安全性和有效性具有非常重要的实践意义。

参考文献

第4篇

关键词:生物技术;食品检验;检测应用;过程方法

现代社会,科学技术突飞猛进,食品处理与加工技术不断创新,食品安全检测检验面临着新形势与新任务,必须采取行之有效的技术方法准确掌握食品安全状况,杜绝食品问题,以免对人民群众的身体健康造成不良影响,保障经济社会持续健康稳定发展。本文就此展开探讨。

1现代生物技术的起源及其重要性

生物技术涵盖了生物学、化学、信息科学等多学科知识,重点在于探究发现生物的遗传与变异。生物技术有助于研发更高品质、更具应用价值的生物类产品,满足人类经济社会快速发展下的物质需求。生物技术最早起源于经典遗传学,早期科学家在特定试验条件下,发现了遗传物质的分离与结合。之后,经过几代科研人员的共同努力,逐渐认识了“基因”,使现代生物技术的实践应用成为可能。有观点认为,生物技术将成为现代生物学与化学的重点研究与发展方向[1]。当前,食品安全问题备受社会关注,农药残留与添加剂超标等问题频频发生。因此,应用生物技术强化食品检验具有深刻的现实意义[1]。

2食品检验中常用的生物检测技术

2.1生物酶技术

生物酶技术是食品检验工作常用的现代技术方法之一,具有显著的免疫分析技术特征,检测效率高,数据准确率高,可真实反映食品安全现状。在实际操作中,生物酶技术通过提取食品检验样品,对其中含有的化学成分进行精准分析与识别,极大程度上降低检验误差。

2.2分子生物技术

分子生物技术在食品检验中的应用重点在于检验病原微生物,有效研判食品中的微生物与寄生虫含量,进而对食品的污染程度做出判断。同时,在分子生物技术的支持下,可精准掌握部分微生物的基因变化状况,分析基因序列特点。随着食品检验要求的不断提高,分子生物技术的应用深度持续提高[2]。

2.3生物传感器技术

生物传感器技术主要依托于特定仪器设备,检测分析食品中所包含的抗原、抗体及其他大分子物质的含量,通过特定仪器设备将食品中待测目标物相关信息转换成为可直观识别的信息,进而完成对待测目标物的检测。应用生物传感技术进行检测,可掌握食品中致病菌的类型与含量,蛋白质与糖分的品质等。

2.4生物芯片

生物芯片技术主要利用生物芯片检测仪器,获取生物分子信号,获知食品分子状况,进而得出相应的检验结果。生物芯片技术检测效率较高,可在短时间内完成更多检测任务,检验数据可信度高,是当前和未来一段时间内最为可靠的检验技术之一[3]。

3食品检验中现代生物技术的应用

3.1检验有害微生物

众所周知,当前食品种类呈出多样化发展趋势,各类新型食品纷纷问世,对食品安全检验提出了挑战与考验。加之食品从生产到出厂流通再到批发零售,最终流向消费终端进入消费者手中,流程环节较多,可能受到的污染较多,容易滋生致病菌与有害微生物,带有致病菌与有害微生物的食品一旦被食用,将严重影响人们的身体健康。因此,在食品检验中,必须强化现代生物技术的运用,有效检验食品中的有害微生物,并出具相应的检验检测数据报告,只有满足要求才能进入市场流通。

3.2检验残留农药

长期以来,国家高度重视食品农药残留,相继制定了一系列减少与控制农药残留的方针政策,取得了令人瞩目的成就。但是农药是使农作物正常生长的重要物质,对于提高作物产量与品质,减少病虫害的发生具有关键作用。通过现代生物技术检验食品残留农药,依旧是生物技术应用中的一项重大课题。当前,我国已经制定了符合我国国情的农药残留检测标准,通过生物酶技术与传感技术的有效运用,准确检测农药残留指标,杜绝农药残留超标的食品流向市场,确保食品安全[4]。

3.3检验转基因食品

在现代基因技术的支持下,转基因食品开始进入人们的日常生活。转基因技术利用基因遗传原理,对食品原材料的基因片段进行改造,然后将其加工成食品。转基因食品的安全性至今仍存在较大争议,但大部分人对转基因食品持谨慎态度,部分质量低劣的转基因产品,对人体造成的伤害是不可逆转的。因此,必须通过现代生物技术对转基因食品进行专项检验,准确识别转基因食品的安全系数,有效掌握转基因食品构成,并在食品包装上做出明确标识,全面体现转基因食品特征,保障食品市场健康有序。

4现代生物技术在食品检验中的应用趋势

4.1高效化

在科学技术不断发展和进步的时代背景下,食品检验技术会呈现出新的发展趋势,现代生物技术也会表现出明显的高效化特征。高效化集中表现为操作流程更加简单,食品检测时间缩短,能在短时间内完成检测任务,并准确获取相关数据资料,提高食品检测效率。

4.2多样化

随着人们对食品质量要求的提高,在食品检测中,现代生物技术呈现出多样化特征,能够用于食品检测的现代生物技术种类越来越多。在具体检测过程中,单一的现代生物技术,已无法满足食品检测需要,而是需要应用多种多样的检测技术。因此,有必要综合应用多种检测技术,对食品进行详细、全面的多样化检测,以准确把握食品安全状况,保障食品安全与可靠[5]。

第5篇

[关键词]制药专业;研究进展;新技术

中图分类号:TQ460.6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)24-0103-01

一、生物技术制药现状

1.1 非基因工程生化物

此类药物有脑蛋白水解物注射液、玻璃酸钠、分子肝素钙、分子肝素钠、促肝细胞生长素、蚓激酶、甘糖酯等共97种。

1.2 先导化合物

以天然产物为先导化合物,通过组合化学技术合成大量结构相关的物质,建立有序变化的化合物库,供药物筛选和药效关系研究用。

1.3 生化制药中先进分离分析技术的运用

多种层析(如亲和层析、高效液相层析)、超速离心等技术的运用,可成功地制得高纯度的生化药物。如尿激酶、胰岛素、重组人胰岛素、激肽释放酶、辅酶A、肝素钠等都是通过这种技术使药效得到较大的提高。

1.4 应用生物技术、化学合成、结构后修饰研究开发新药

应用上述技术系统综合研制开发的新药,主要有以下各类药物:1)多糖类,如玻璃酸钠、香菇多糖、低分子肝素等;2)酶及酶抑制剂类,如门冬酚胺酶、葡激酶、人胰蛋白酶抑制剂、胶原酶、降纤酶等;3)多肽类,如人降钙素、鲑鱼降钙素等;4)细胞因子类,如白介素-6、肿瘤坏死因子、神经生长因子、血小板生成素等;5)结购笮奘卫啵缧奘蚊哦影访浮⑿奘纬趸锲缁傅取?1.5 应用生物技术改造传统制药工艺

微生物发酵是制药工业生产微生物药品的重要手段。微生物转化是利用微生物产生的特异酶完成特定的生化反应,使有机物转变成工业产品。

二、生物制药研究新进展

2.1 计算机辅助药物设计技术发展

计算机技术的发展和向药物化学学科的渗透,促进了药物设计的发展。计算机辅助药物设计利用了计算机快速、全方位的逻辑推理功能、图形显示控制功能,并将量子化学、分子力学、药物化学、生物化学和信息科学结合起来,研究受体生物分子与药物结合部位的结构与性质、药物与受体复合物的构型和立体化学特征、药物与受体结合的模式和选择性、特异性、、药物分子的活性基团和药效构象关系等,从药物机理出发,改进现有生物活性物质的结构,快速发现并优化先导化合物,使其尽早进入临床前研究,减少传统的新药研究的盲目性,缩短新药研制的时间。

2.2 组合化学与高通量筛选技术发展

组合化学是近20年发展起来的一种合成大量化合物的新方法,它是建立在高效平行的合成之上,在同一个反应器内使用相同条件同时制备出多种化合物,建立各类化合物库的策略。组合化学通常采用操作、分离简便的固相化学合成。液相化学合成技术也在快速发展和完善中。

2.3 药物手性合成技术发展

化学合成技术在新药发现过程中发挥着十分重要的作用。近年来由于有机化学学科新理论、新反应、新技术不断发现,使得合成反应具有化学选择性成为现实,并促进了药物合成技术的快速发展,其中手性合成技术使新药研制的领域不断扩大。

三、药物生物技术发展

生物技术药物是指利用DNA重组技术或单克隆抗体技术或其它生物技术研制的蛋白质、抗体或核酸类药物,它是目前生物技术研究最为活跃的领域,给生命科学的研究和生物制药工业带来了革命性变化。

3.1 重组DNA技术

重组DNA技术又称基因工程,是将染色体分离、纯化的DNA或人工合成的DNA结合,构成重组DNA,再转化导入宿主细胞内进行无性繁殖,筛选出能表达的蛋白质活性细胞,加以纯化、扩增成为克隆,并表达产生出人类需要的产物。药物学家利用重组DNA技术大量生产生物技术药物,如多肽、蛋白质类、酶类药物和疫苗,并定向改造生物基因结构、构建高产菌株、改造传统制药工艺。4.2抗体技术

3.2 抗体技术

以杂瘤技术为基础的单克隆抗体技术,为得到稳定的抗体提供可能,单克隆抗体是由一个杂交瘤细胞及其子代产生的抗体或是由单个B淋巴细胞分泌的、针对单一抗原决定簇的均质单一抗体,它具有单一、特异与纯化的特性。单克隆抗体它主要用于免疫诊断,定向给药及配制家庭检测试剂盒及体内微量成分和药物的测定,在治疗上有很大的治疗前景。有些单克隆抗体已被用作治疗疾病的药物,用酵母表达抗体的可变区,生产人源化的单克隆抗体作为治疗药物的方案正在实现中。

生物技术的发展不仅推动了药物制造工艺的改进,而且极大地促进了人们对疾病的发生和治疗机制的认识,从而为新药的筛选与发现确定了更多更新的治疗作用的靶物质。些发现使治疗药物对疾病的治疗具有全新的作用机制。重组DNA技术和治疗靶的结构细节研究,为新药发现提供了更多的高效途径。1983年第一个生物技术药物人胰岛素上市以来,到2000年国际上已有116种生物技术药物上市,还有2600多种的生物技术药物处在早期临床试验或处于实验室早期观察阶段。2000年生物技术药物销售额已经超过300亿美元,约占同期药品市场销售额的10%。可见生物技术药物已成为新药开发的生力军。

四、药物不良反应与用药安全技术发展

医药科学的迅速发展新药层出不穷,用药复杂性越来越高,用药引起的社会问题也越来越多,应避免不合理使用药物,防止不良反应的发生,处方药一定不要不合理使用。合理使用药物不仅可以减少、降低药物的不良反应,还能避免药品乃至医药资源的浪费。

不合理用药不仅导致机体不良反应和药源性疾病大量增加,同时也影响治疗技术的提高,严重阻碍现代卫生事业的发展。合理用药是医师、药师、护师、病人、药物和环境相互作用的结果,任何一方有关人员不合理用药都会影响其他人员的努力造成前功尽弃。迄今为止,人类还不能达到研制出的药物完全有益无害,因此,只有加强对药物使用权限、过程和结果的监管,力求应用得当,趋利避害,才是合理用药的意义所在。

4.1 安全性

安全性是合理用药的首要条件,药物性损害现已成为主要致死疾病之一,仅次于心脏病、癌症、慢性阻塞性肺病、脑卒中。药物性损害已对人类健康构成威胁,成为一个全球问题,引起人们的广泛关注。药物的安全性日益重要,药物的安全性不是药物的毒副作用最小,或者是无不良反应,这类绝对概念,而是强调让用药者承受最小的治疗风险,获得最大的治疗效果。

4.2 有效性

人们使用药物就是通过药物的作用达到预定的目的。不同药物由于不同的场合其有效性的外在表现明显不同,对于医学用途的药物治疗要求的有效性在程度上也有很大差别,判断药物的有效性指标有多种,临床常见的有治愈率、显效率、好转率、无效率等。预防用药有疾病发生率、降低死亡率等。

4.3 经济性

经济地使用药物强调以尽可能低的治疗成本获得较高的治疗效果,并不是尽量少用药或者用廉价药品,应当是单位使用用药效果所投入的成本应尽可能低。

4.4 适当性

适当性强调因人而异的个体化用药原则,有些药物还应精心设计适当的初始剂量和维持剂量,密切观察病人的用药反应,及时调整剂量、给药途径,确定双方都可以接受的现实条件下,可以达到的用药目标。即根据用药对象,选择适当的药品,在适当的时间以适当的剂量和用药途径,达到适当的治疗目标。

参考文献

[1] 马志英.新理论新方法影响下的制药新技术发展.卫生职业教育.2005.

第6篇

转基因作物种植具有产量优势严格意义上的转基因技术,就是将某些生物的基因转移到其他物种中,使其出现原物种不具有的性状或产物。自从转基因生物技术产生以来,特别是1996年转基因作物种植合法地产业化以来,转基因生物技术和应用在反对声中不断地发展。根据国际农业生物技术应用服务组织的资料,从1996年到2012年,全球转基因作物种植面积由170万公顷增加到1.7亿公顷。其中,美国转基因作物种植面积所占比重超过40%,是世界上最大的转基因作物种植国家。但是,发展中国家转基因作物种植面积发展更加迅猛,到2012年首次超过发达国家,占全球种植总面积的52%。

近年来,全球转基因作物种植面积年均增长速度达到两位数,与转基因作物种植的明显优势分不开。转基因作物种植,如通过种植抗病虫害作物,不仅可以节约投入,特别是减少现代农业中杀虫剂等化学品和能源投入,还能够提高农产品产量和质量,为全球粮食安全、可持续发展和气候变化作出贡献。根据国际农业生物技术应用服务组织的资料,从1996年到2011年,转基因作物种植增加了982亿美元的农产品产量,节省了4.73亿公斤的杀虫剂,节约了1.1亿公顷的土地,仅2011年就减少了231亿公斤的二氧化碳排放。

应用推广存在潜在危害风险

社会上经常出现对食用转基因食品安全性的担忧。食用转基因食品后是否会产生过敏反应而出现身体不适?长期食用转基因食品是否会激活某些细胞过快生长而产生肿瘤?是否会改变人体组织功能而导致人类繁育能力下降或者导致人类变异?

尽管社会上仍不断出现食用转基因食品危害人体健康担忧,但是,迄今为止世界上仍然未出现任何一例得到严格的科学理论和证据证明的转基因食品对人类产生实质危害。

人们除了对食用转基因食品的安全性存疑外,还对种植转基因作物的生态安全性产生担忧。种植转基因作物,是否会通过基因漂移等途径带来其他植物杂草化,或者出现超级杂草和超级害虫,破坏生物多样性?

转基因植物可能会与近缘物种间产生基因漂移,形成?超级杂草,繁殖能力强,抗除草剂,在世界广泛蔓延,危害农业生产。据说,20世纪90年代末,美国农民广泛种植抗除草剂草甘膦的转基因棉花。到2004年,棉花地里出现了能够抗除草剂的苋菜,与棉花争夺水分、阳光和土壤养分。自然中还可能出现种植转基因作物的农机具或者运输工具等带有转基因成分,混入到非转基因农作物中,带来转基因农作物漂移的风险。

在现实生活中,转基因作物种植可能会破坏生态系统是得到证明的。美国大规模种植玉米的田地里,看不到任何鸟类。抗虫转基因作物的种植,可以消灭虫害,但也可能带来食物链的断裂,冲击自然生态系统。由于转基因作物的明显优势,农民往往会倾向于专门种植转基因作物,这样可能导致其他品种的灭绝,破坏生物多样性。

客观地说,转基因技术应用推广的危害风险是存在的。

建立风险评估才能更好服务人类

转基因作物及其食品生产经营是否需要监管?政府在风险评价、风险认知和风险交流等方面是否有必要承担责任?是否赋予消费者对转基因食品的知情选择权?这涉及转基因食品如何进行标签管理。

要让转基因技术应用推广更好地服务人类,必须高度重视各类风险。要有能够代表公众权益的政府或者组织对影响食品安全的各种危害进行评估,准确描述风险特征,要让公众知情,并提出和实施风险管理措施,尊重消费者的选择。

要让转基因技术应用推广更好地服务人类,必须采取慎重的态度。目前转基因食品的风险评价遵从实质等同性原则,认为转基因食品营养物质与传统的没有区别就算作是安全的。转基因大豆榨油,成品油脂中不含转基因成分就是安全的。实质等同原则评估食品安全风险能否做到万无一失?目前,乐观地说,人类开发和合法生产转基因食品,在现有科学知识和技术条件下无法证明不会对人体带来危害。

第7篇

1.1转基因食品的安全问题

转基因食品安全性问题最早由英国的普庇泰教授提出。他在研究中提到,幼鼠在食用转基因土豆后其免疫系统受到破坏,这一结论引起科学界的极大关注,英国皇家学会也对此进行了审查。虽然皇家学会宣布这项研究证据不足并充满漏洞,但由此引发了对转基因食品安全性的热烈探讨。转基因技术作为一种新型生物技术,很可能由于谬用或生物意外而造成难以估量的灾难。有研究表明,有的新型遗传基因链很难成功转移至靶细胞,而外源基因转移到靶生物DNA链的错误部位、或者转移后抑制了正常功能的基因、或激活了正常情况下失活的基因等意外,都可能出现突变,使得转基因食品可能会出现毒性、致癌性、抗生素抗性等,而这些改变所产生的影响超出了目前科学的预测能力。虽然目前没有发生过由于食用转基因食品而出现重大伤亡事故,但转基因食品用于人们消费仍须要谨慎。

1.2国外监管现状

受科技发展水平的限制,目前难以准确预测外源基因在受体生物遗传中将如何表达,因此各国采取一系列措施对该项生物技术从实验研究到商品化生产进行全程安全性评价和监控管理,已建立起一系列转基因生物安全管理程序和规范。联合国粮农组织以及世界卫生组织规定,研制出的新食物应根据“实质等同性”原则来进行安全评价。美国食品和药物管理局(FAD)于1992年颁布了食品安全和管理指南,对通过现代生物技术生产的食品和食物进行管理;并在1997年公布了转基因食品咨询程序指南,要求开发商提交基于实验数据的安全性和营养性的评估报告,与未经转基因化的同类产品在成分、特性以及营养成分、毒性方面进行比较后,组织企业与专家讨论实验数据和信息,以支持评估报告的结论。另外,FDA强调管理方针必须有足够的灵活性,以便允许随技术革新做出必要的修改。欧盟委员会认为,对于新生物技术食品需要执行更严格的审批程序,并对其评估、监管做出严格的法律规定。“欧盟议会和委员会新食品和食物成分管理条例”规定新食品和食物不能误导消费者,更不应给消费者带来危险。同时为保障消费者的知情权,欧盟要求新生物食品必须贴有标签。加拿大食品管理局制定的《新食品管理条例》和《新食品安全评价准则》要求生产商在销售和广告前应就新食品的研制和生产过程、使用及估计食用量等方面提交书面报告。此外,对于提出申请的生物技术食品进行评估,在批准前要提供详细的监测报告,包括对环境长期影响的风险评估。法国政府早在1997年就规定,禁止除玉米以外的其他转基因农产品的种植,并要求从美国进口的农产品必须明确标志是否为转基因产品。英国政府虽然支持生物科技的发展,但对转基因食品明确立法规定,在开展新生物技术食品之前,必须对其是否对环境、其他植物有害进行评估。

1.3国内监管现状

我国政府同样十分重视转基因食物和食品的安全监管,相继出台了许多管理办法。1990年国家卫生部出台《新资源食品卫生管理方法》,对新资源食品的定义及其管理范围做出明确规定。1995年《中华人民共和国食品卫生法》对食品卫生安全管理进行规范。1993年科技部制定《基因工程安全管理办法》,2000年出台《中国国家生物安全框架》,2001年国务院《农业转基因生物安全管理条例》,对转基因食品的生产许可制度、安全评价制度以及经营许可制度、进出口贸易等方面做了规定。2002年,农业部对《农业转基因生物标示办法》这一规章进行细化,《农业转基因生物安全评价管理办法》,对转基因食品及农作物实行安全评价标志申报、审批制度;同年7月,卫生部出台《转基因食品卫生管理条例》,规定要标注含有基因修饰有机体或产物的食品产品,并按照新资源食品对转基因食品进行管理。2003年我国“绿宝牌大豆色拉油”明确标示其加工原料为转基因大豆。2009年实施的新《食品安全法》明确规定转基因食品的安全管理优先适用于其他的相关法律,并强调转基因食品应以品种管理为主。另外,为推进我国新技术生物食品的规范化管理,我国加入了《联合国卡塔赫纳生物安全议定书》。总的来说,我国对转基因生物持审慎态度,积极引导以确保转基因技术的平稳发展和应用。

2我国转基因食品管理存在的问题

由于转基因食品具有特殊性,其安全性问题的管理相对于一般食品更为复杂。目前我国对转基因食品的管理较为合理谨慎,也正在完善相应的法规标准,但仍存在一些问题。一是缺乏转基因食品安全性的统一标准;二是对转基因食品的安全监测分析及评估缺乏完整系统的检验技术,目前监测技术远不能满足新产品研发及增长的需要;三是转基因食品标示制度落实不到位,消费者的知情权得不到保证。

3转基因食品管理的对策

首先,完善转基因食品安全管理机构体系,建立长久的评估和生物监测预警系统。机构完善且分工协作的有机管理机构,是统一规范转基因食品安全管理的有效方法之一。其次,加大对转基因食品安全监测的基础性研究工作。目前我国转基因食品安全监测技术较弱,应加大研究力度,加大科技人员培养投入,研究出更为高效经济的监测和评估技术。最后,建立规范的转基因产品标志体系。因为转基因食品存在不确定性,部分消费者对转基因食品持否定态度,因此有必要让消费者清楚了解转基因食品的制作过程、性能等准确真实的信息,供消费者自主选择,确保消费者知情权的实现。

4结语

第8篇

[关键词]环境;生物技术;应用

中图分类号:S188 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)02-0356-01

前言:当前,许多传统的环保工艺处理技术已不能适应现在环保工作的需求,迫切需要一种新的环保治理方式。而现代生物技术以其众多的优点,正越来越多地被应用到了环境保护处理过程当中,其在废水、废气、固体废弃物等环境污染处理、环境监测与评价等方面具有非常显著的效果。

一、现代生物技术概述

生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度,这样既做到一劳永逸,不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。利用发酵工程技术处理污染物质,最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质,如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等,经常是一步到位,避免污染物的多次转移而造成重复污染,因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段。生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程,而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质,其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的,所以大多数生物治理技术可以就地实施,而且不影响其他作业的正常进行,与经常需要高温高压的化工过程比较,反应条件大大简化,具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。

所以,当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理,有毒有害物质的无害化处理等各个方面。

二、生物技术在环境保护中的重要应用

1、生物技术在水处理中的应用

生物技术在改善水体质量,治理水源污染方面有很重要的作用。首先,在水体质量改善方面,生物技术应用最为广泛。污水中含有许多的有毒物质,成分十分复杂,其中包括重金属、有机磷、酚类、氰化物、有机酸、醛及蛋白质等等。利用微生物自身的新陈代谢等生命活动,能够将水体中的部分有毒有害物质很好的去除,从而使得水体中的有害物质转化为无毒物质,使水体得到净化。固定化酶技术就是应用最为广泛的一种污水处理技术,主要是通过武力吸附法或者化学键合法使水溶性酶和固态不溶性载体相结合,从而将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,从而有效的对污水中的有机污染物进行处理。除此之外,生物膜处理法、活性污泥法、稳定塘法、人工湿地处理系统工程以及土地处理系统法等都是常见的水污染控制与治理的生物技术。

2、空气的生物净化

应用生物技术来处理废气和净化空气是控制大气污染的一项新技术,代表了大气处理净化处理技术的未来发展方向。废气的生物处理是利用微生物新陈代谢过程中需要营养物质这一特点,把废气中的有害物质转化成无害的物质。微生物对各类污染物均有较强、较快的适应性,并可将其作为代谢底物降解、转化。同常规的有机废气处理技术相比,生物技术具有效果好、投资及运行费用低、安全性好、无二次污染、易于管理等优点,尤其在处理低浓度(小于3mgPL)、生物降解性好的有机废气时更显其优越性。

生物洗涤法分洗涤式活性污泥脱臭法和曝气式活性污泥脱臭法两种工艺。洗涤式活性污泥脱臭法的主要原理是将恶臭物质和含悬浮泥浆的混合液充分接触,使之在吸收器内从臭气中去除掉,洗涤液再送到反应器中,通过悬浮生长的微生物的代谢活动降解溶解的恶臭物质。这种方法可以处理大气量的臭气, 同时操作条件易于控制,占地面积较小,压力损失也较小, 实际中有较大的适用范围。这种方法设备费用大、操作复杂而且需投加营养物质,因而其应用受到了一定限制。曝气式活性污泥脱臭法是将恶臭物质以曝气形式分散到含活性污泥的混和液中,通过悬浮生长的微生物降解恶臭物质,现已应用于粪便处理场和污水处理场的恶臭气处理。

3、固体废物生物处理技术

3.1 微生物转化污泥堆肥系统

这一技术是将有机固体废物和能够将其有效分解的微生物群以一定比例共同堆积在一起,在适宜条件下,经过一段时间的堆腐,微生物自我繁殖并将有机物分解,达到固体有机废物净化的目的。且整个过程对环境污染极小,分解过程稳定。

3.2 微生物氧消化

微生物厌氧消化是通过控制微生物处于缺氧的生存环境,将环境内的有机废物分解成CO2和CH4的净化方法。该种有机物处理方法具有能源消耗低、剩余产物少和可回收再利用的优点,已成为未来有机废物净化处理的研究方向。现阶段国内外在该技术上的研究还处于探索阶段,实际操作过程中具有工艺、技术和设备等一系列的问题有待解决。因此,为了提高生物能源的利用效率,提高固体有机废物的处理效率,相关研究人员还应努力钻研,将这一技术更好的发展。

4、生物技术在环境监测与评价中的应用

随着生物技术的不断发展,生物技术如今已经被广泛应用于环境监测与环境评价中。当前国内外关于生物技术在环境监测方面的应用实例主要有:生物酶技术、金标免疫速测技术、PCR技术、生物发光检测技术、生物芯片技术和生物传感器等,其中生物芯片技术和生物传感器应用最为广泛。尤其是以生物传感器为核心的环境生物监测技术,可在线在位迅速地提供环境质量参数,成为环境质量预报和报警中的重要组成部分。 生物监测和生物评价不仅是环境质量现状监测和评价的一种手段,在环境质量的评价中,生物评价也是不可忽视的。

5、污染土壤的生物修复

生物修复技术是80年代以来出现和发展的清除和治理环境污染的生物工程技术,其主要利用生物特有的分解有毒有害物质的能力,去除污染环境如土壤中的污染物,达到清除环境污染的目的。实践结果表明生物修复技术是可行的、有效的和优越的,此后该技术被不断扩大应用于环境中其他污染类型的治理。生物修复是采用诸如提高通气效率、补充营养,投加优良菌种、改善环境条件等办法来提高微生物的代谢作用和降解活性水平,以促进对污染物的降解速度,从而达到治理污染环境的目的。

三、结语

综上,实际工作中应构建一个有利于生物技术在环保中应用的良好环境,大力推进生物技术在环境保护中的应用,通过广泛应用现代生物技术、适当减少动力能源消耗、提高现代生物技术的整体水平,通过生物高技术的发展带动整个环保科技的发展,解决我国目前和未来面临的严峻的环境保护问题。

参考文献

第9篇

【论文摘要】:21世纪是生物科技迅猛发展的时代,生物技术为农业、渔业、林业以及食品工业的可持续发展提供了强有力的手段。近几年来,转基因植物推出的品种之多、推广面积之大、发展速度之快,远超出人们的预测。在研究与开发转基因产品的同时,理智、客观、安全地运用转基因技术,加强其安全性防范的长期应用研究。

植物转基因技术将为农业生产带来一场新的革命,它将为农作物的持续增产和解决全球人炸所造成的粮食危机做出巨大贡献。但也有人对这一技术持怀疑态度,认为目前人类还不能对它的潜在危险性做出正确的评价。因此,在大规模应用前有必要对转基因植物的安全性进行更深入的研究和分析。

1植物转基因技术的研究意义

转基因植物是指利用重组DNA技术将克隆的优良目的基因导入植物细胞或组织,并在其中进行表达,从而使植物获得新的性状。这一技术克服了植物有性杂交的限制,基因交流的范围无限扩大,可将从细菌、病毒、动物、人类、远缘植物甚至人工合成的基因导入植物。转基因作物可提高农作物产量,减少除草剂、杀虫剂等农药的使用量,并节省大量劳动力,因而给人类带来了巨大的经济和社会效益。根据农业生物技术应用国际服务组织(ISAAA)的年度报告,2006年,全球转基因作物的种植面积猛增了1200万公顷,首次突破了1亿公顷大关。转基因植物产生至今仅20年时间,但其研究和应用得到了非常迅猛的发展。

2对转基因植物安全性评价的必要性

从理论上说,转基因技术和常规杂交育种都是通过优良基因重组获得新品种的,但常规育种的安全性并未受到人们的质疑。其主要理由是常规育种是模拟自然现象进行的,基因重组和交流的范围很有限,仅限于种内或近缘种间。并且,在长期的育种实践中并未发现什么灾难性的结果。而转基因技术则不同,它可以把任何生物甚至人工合成的基因转入植物。因为这种事件在自然界是不可能发生的,所以人们无法预测将基因转入一个新的遗传背景中会产生什么样的作用,故而对其后果存在着疑虑。而消除这一疑虑的有效途径就是进行转基因植物的安全性评价。也就是说要经过合理的试验设计和严密科学的试验程序,积累足够的数据。人们根据这些数据可以判断转基因植物的田间释放或大规模商品化生产是否安全。对试验证明安全的转基因植物可以正式用于农业生产,而对存在安全隐患的则要加以限制,避免危及人类生存以及破坏生态环境。只有这样,我们才能扬长避短,充分发挥转基因技术在农业生产上的巨大应用潜力。

3转基因植物安全性评价的主要内容

目前,国际市场上的转基因食品按照要求必须进行了严格审查,证明它们对人类健康无副作用。检验不仅在生产国进行,而且联合国粮农组织和世界卫生组织联合委员会负责监管。对转基因植物的安全性评价主要集中在两个方面,一个是环境安全性,另一个是食品安全性。

3.1转基因植物的环境安全性

环境安全性评价要回答的核心问题是转基因植物释放到田间去是否会将基因转移到野生植物中,或是否会破坏自然生态环境,打破原有生物种群的动态平衡。

⑴对野生生物的影响:转基因植物种植推广后,释放到自然环境中的机会多。因其具有野生植物缺少的多种抗性,将会迅速成为新的优势种群,从而影响生态平衡。虽然利用"终止因子技术",以及"化学催化"技术可以限制转基因植物的扩散,但因此项技术对农业的持续发展等诸多方面影响而受到多方面的关注。

⑵对自然生物类群的影响:出现高抗药性有害生物。"病毒重组"或"异源包装"是否会产生新的农作物病原物,自然界存在着植物病毒的重组现象,包括DNA病毒和RNA病毒。转外壳蛋白(CP)基因的抗病毒植物,当有其它病毒侵染时,入侵病毒的核酸有可能被转基因植物表达的外壳蛋白质包装,从而改变病毒的寄主范围,使病毒病防治更加困难。担心作物中转入抗虫或抗病基因后,会加大对某一种害虫或病原体的选择压,使害虫或病原体加速突变产生抗性,给防治增加麻烦。

3.2转基因植物的食品安全性

食品安全性也是转基因植物安全性评价的一个重要方面。如果转基因植物生产的产品与传统产品具有实质等同性,则可以认为是安全的。若转基因植物生产的产品与传统产品不存在实质等同性,则应进行严格的安全性评价。在进行实质等同性评价时,一般需要考虑以下一些主要方面。

⑴有毒物质:必须确保转入外源基因或基因产物对人畜无毒。如转Bt杀虫基因玉米除含有Bt杀虫蛋白外,与传统玉米在营养物质含量等方面具有实质等同性。要评价它作为饲料或食品的安全性,则应集中研究Bt蛋白对人畜的安全性。

⑵过敏源:在自然条件下存在着许多过敏源。在基因工程中如果将控制过敏源形成的基因转入新的植物中,则会对过敏人群造成不利的影响。所以,转入过敏源基因的植物不能批准商品化。另外还要考虑营养物质和抗营养因子的含量等。

4总结

植物基因工程食品在解决全球饥饿问题和保障农业的可持续发展方面发挥着举足轻重的作用,并可通过转基因能源植物为缓解世界能源危机作出巨大贡献,尽管与之相伴的转基因植物安全性问题与公众态度、贸易中的技术壁垒及伦理、宗教等复杂因素交织为一个科技含量很高的政治、经济问题,成为了国际、国内普遍关注的焦点和热点,但转基因植物辉煌的发展前景是不容置疑的。在研究与开发转基因产品的同时,理智、客观、安全地运用转基因技术,加强其安全性防范的长期应用研究。建立起一整套完善的、既符合国际标准又与我国国情相适应的检测体系,确保转基因产品进出口的安全性,让植物转基因生物技术成为21世纪解决健康、环境、资源等重大社会与经济问题的有效手段。

参考文献:

[1]陈君石主译,转基因食品:基础知认及安全性,人民卫生出版社,2003.8

[2]闫新甫,转基因植物(生命科学专论),科学出版社,2006.3

[3]吴爱忠,基因转移,上海教育出版社,2004.9

第10篇

1转基因生物技术在农业中的发展状况

自1983年世界上第一例转基因烟草问世后,1986年首批转基因作物被批准进行田间试验,1988年美国成功推出了世界上第一个商业化种植的转基因大豆作物,标志着转基因技术商业化的伊始。在诸多争论中,转基因技术在作物种植中的应用仍迅猛发展,成为应用较快的农业新技术[4]。国家农业生物技术应用服务组织(ISAAA)统计数据指出,1996年批准种植转基因作物的国家有6个,2003年批准种植转基因作物的国家增加到18个,到2008年增加到25个,包括15个发展中国家和10个发达国家[5]。2008年的强势增长为将来全球转基因作物的增长提供了非常广阔和稳定的基础。预计到2015年,即商业化的第2个10年的最后一年,将有40个以上的国家批准种植转基因作物。同时ISAAA对全球转基因作物的种植面积进行了统计,2008年全球转基因作物种植面积为1.25亿hm2,是1996年的67倍,占全球作物种植总面积的8%。其中,转基因大豆种植面积6580万hm2,高于2007年的5860万hm2,占全球转基因作物种植总面积的53%,名列第1;其次是转基因玉米,种植面积3730万hm2,高于2007年的3520万hm2,占全球转基因作物种植总面积的90%;转基因棉花种植面积1550万hm2,高于2007年的1500万hm2,占全球转基因作物种植总面积的12%;转基因油菜种植面积590万hm2,高于2007年的550万hm2,占全球转基因作物种植总面积的5%。我国是全球最早开发和应用转基因作物的国家之一。商业化种植的转基因农作物主要是转基因棉花,还有小面积的转基因马铃薯和南瓜[6]。2007年我国转基因农作物种植总面积为380万hm2,占世界转基因农作物种植总面积的3.3%,居世界第6位。其中,转基因棉花种植面积已达350万hm2,占全国棉花种植总面积的90%。转基因玉米方面,中国农业科学院生物技术研究所范云六院士的科研团队研究的转基因植酸酶玉米获得转基因作物安全证书[7],标志着中国转基因玉米从此正式跨入产业化阶段,该研究所此前已将专利转让给中国奥瑞金公司。转植酸酶基因玉米可实现以环保、节能的农业生产方式生产“绿色磷”的梦想,具有巨大的产业优势和应用前景;在转基因水稻方面[8],首次获得转基因生物安全证书的是华中农业大学张启发院士课题组的Bt抗虫转基因水稻华恢1号和汕优63,为水稻转基因的发展打开了先河。

2转基因作物的利与弊

2.1转基因作物的优势

目前转基因作物为社会、经济和农业的可持续发展作出了巨大的贡献,概括为如下几个方面。

2.1.1提高产量和农民收益。从社会需求来讲,虽然杂交育种极大地缓解了全球的粮食问题,但世界人口增长十分迅速,粮食需求与供应的矛盾仍然日益突出。以我国为例,据推算,到2030年我国人口将达到16亿,而全国年需粮食将达到7200亿~8000亿kg[9]。按目前的增长速度,届时我国粮食的需求和生产能力之间将存在着1700亿~2000亿kg的巨大缺口[9],我国将面临着粮食安全的严峻挑战。美国农业资源管理局(ARMS)的调查报告显示,绝大多数转基因农作物种植户的目的是希望通过控制病虫害来提高产量[10];此外报告还指出,实际上种植转基因抗虫玉米比传统玉米增产9%,而且还减少了大量的人力、物力投入,有助于解决世界范围内的粮食问题。另外,对我国转基因棉花种植情况进行了调查[11],结果表明,种植转基因抗虫棉在一定程度上增加了棉农家庭收入,其净产值和家庭经营及生活消费支出有较大的相关关系。

2.1.2改善品质,满足多元化需求。利用转基因技术提高农作物品质方面的研究也取得了很大进展,现已成功开发出油酸含量由原来的25%增加到85%的转基因大豆新品系;硬脂酸含量由原来的2%提高到40%的转基因油菜种子及含油量提高25%的“超油1号”“超油2号”油菜品种[12];以及富含铁、锌和VA,能防止贫血病和预防VA缺乏的水稻新品种等一批特优作物品种[13]。另外,目前按人们多元化的需求,通过利用一些有利基因,增加食物的品种和可口性。

2.1.3增强农作物抗逆性。抗虫、抗病毒、抗除草剂是目前主要的转基因农作物发展的方向,相关的分子机制研究在不断深入和完善。例如,沈法富等将抗盐碱罗布麻DNA导入鲁棉6号,育成了2个耐盐碱品系,产量也有较大幅度的提高[14]。目前,国内的转基因水稻研究趋势主要是抗病虫害,并取得了一定的成果[15],如中国农业科学院生物研究所林敏博士研究团队分离了一批具有自主知识产权的高抗草甘膦EPSP合酶基因和N-乙酰转移酶基因,已获得抗草甘膦转基因油菜、玉米、小麦和棉花。郭三堆研究员主持研发的抗虫棉技术与基因专利;黄大昉教授研究团队分离克隆了众多的Bt抗虫新基因,并成功转化到主要作物上。2.1.4减少对生态环境的影响。种植抗病虫害、抗除草剂的转基因农作物可以显著减少作物生长过程中农药的使用量,从而降低农业生产对环境的污染。据ISAAA报告,1996~2006年因种植转基因抗虫棉累计少使用杀虫剂有效成分约30万t,使全球农药对环境的破坏性影响降低了15.5%,2007年减少使用杀虫剂14万t[16]。此外,据了解,全球农业用水占淡水总量的70%,而到2050年人口将增加50%,达到92亿,这明显不能实现可持续发展[17]。在全球淡水资源日益紧张的情况下,预计未来具有抗干旱特性的转基因作物将对全球农业生产系统,特别是对干旱严重的发展中国家,具有更大的意义。

2.2转基因作物的潜在危险

2.2.1基因环境污染问题。①转基因作物通过基因漂移使得同种或近源野生种获得某种抗性而成为更加难以防除的“超级杂草”;②转基因作物会通过基因漂移,使得外来基因在农家种或野生种中固定,由于其具有竞争优势,会导致原品种的遗传多样性减小甚至丧失;③转基因作物本身可能“杂草化”。抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆的转基因植物,由于其在生存竞争性,如生长势、越冬性、耐受性、种子产量等方面强于野生植物,将会迅速地成为新的优势种群,进而可能演变成农田杂草[18],尤其是对本身就具有很强的杂草特性的作物,如甘蔗、苜蓿、大麦、水稻、马铃薯、小麦等,由于具备了比原亲本植物更强的生存能力而有更多的机会变为杂草[19],如此情况下,将会造成不可估量的农业损失和生态灾难[20],如加拿大农田的“转基因油菜超级杂草”。

2.2.2粮食危机问题。从国家粮食安全角度看也是一个非常重要的问题,据绿色和平国际组织统计,目前我国颁发转基因作物安全证书的3个品种涉及的基因:Bt、CpTI和CpTI/Bt,均涉及多个国外公司和研究机构所拥有的专利。一旦商业化种植,这些拥有专利的国外公司很可能利用专利获取高额利润,甚至控制我国的农业。转基因大豆占据我国大豆市场的例子足以说明这个问题。另外,阿根廷的惨痛教训也值得深思和警醒。在南美大陆,阿根廷农业资源丰富,那里的传统农业曾是成功的典范。但是孟山都开始引进转基因大豆,最初阶段,为了吸引农户选用自己的品种,孟山都并不收取技术使用费,随后阿根廷成为了转基因大豆的“试验场”,阿根廷大豆市场被控制之后,孟山都开始向农民收取专利费用,尽管农户强烈抗议,阿根廷政府也意识到了转基因大豆动摇了其粮食安全但已无力回天。

2.2.3后续安全隐患问题。2009年11月,国家农业部的农业转基因生物安全委员会颁布了2个转基因水稻、1个转基因玉米的安全证书,此次颁发的转基因安全证书,简单来讲是中国的转基因技术向主要粮食作物进军,这在世界上是走在前端的,但是转基因作物的安全隐患一直是人们争议的热点之一。诸如:转基因作物使作物的抗虫性增强,试想昆虫都无法下口的水稻,对人体有没有危害?转基因作物里面到底转入了什么样的基因,对人体免疫系统有无危害,人们有权知道,国际上除了美国之外,像欧盟、日本、韩国都强烈反对转基因作物,美国虽然大规模种植了转基因大豆和玉米,但是其中大部分用于出口和做动物饲料,用做生物燃料等,是不是可以理解为转基因作物的安全性并不能保障?这样的强烈质疑比比皆是,对主要粮食进行转基因,人们对其安全性不无担忧。尽管支持转基因作物的主要学者谈到获批的转基因水稻产品早在1999年就已经开始进行安全性评价,前后共有10多t的转基因水稻投入到动物试验中,除了研发单位外,还委托了国家疾控中心等专业第三方,进行了全方位的严格审查,但是10年的试验期限真的能保证转基因的安全性吗?答案是不确定的,这个不确定令人想起了太多的历史教训。一个广为人知的案例,即越战期间的“橙剂”除草剂案。越战期间,越共部队以丛林为掩护,与美军抗战,美国为了减少美军的伤亡人数,向南越丛林喷洒了7571万L的橙剂和其他有毒除草剂。如今战争已远去,但是这次喷洒的除草剂,不仅使480万越南人深受其害,而且也使参与喷洒除草剂的美国退伍军人深受糖尿病、非霍奇金淋巴瘤和癌症等疾病的折磨,使他们的孩子备受出生缺陷和白血病等疾病的缠绕。据俄罗斯越俄热带中心公布的分析结果,橙剂对人的健康危害是长久的,时间上不止是10年,可能长达100年以上。因此,表面上看来安全有效的产品,很可能存在安全隐患,在多年以后可能会出现一些意想不到的危害。

2.2.4生物多样性保持问题。尽管转基因作物能够增加作物的生产力,可以提高土地利用率,从而少用农药,少用农田,避免砍伐森林,有助于保护生物多样性;但现实世界复杂得多,特别是存在因为管理问题,会造成转基因作物对其他作物的挤占,而且转基因品种大多由大公司运营,很容易形成少部分品种的垄断,威胁其他品种的生存,如墨西哥的“玉米基因污染事件”。

3转基因作物的发展前景

虽然人们对转基因作物的安全性仍心存疑虑,但同时潜在的优势使其种植面积逐步扩大,并产生了巨大的经济和社会效益。特别是随着世界人口的剧增,人均耕地面积的减少,自然资源的匮乏,农业土壤盐碱化,生态环境的恶化,利用转基因技术将能更加高效、快捷地培育出符合人们意愿的农作物品种,从而确保农业的可持续发展和粮食安全。

3.1种植农户开始接受转基因作物

从全球转基因作物种植面积的逐年大幅度扩增上来看,农户极高的种植率反映出转基因作物推广良好,并为发展中国家和发达国家的大型和小型农户带来重要的经济、环境、健康和社会利益[17]。另外,据了解,接近100%的重复种植率,这反映出农户对产品的满意度,产品能够带来明显的利润,包括更方便灵活的作物管理、更低的生产成本、更高的生产率和更高的单位面积净利润、健康和社会利益、通过减少使用常规农药而使环境更加干净清洁,这无疑对农业的可持续发展作出了重要贡献。

3.2复合型转基因作物是未来的需求趋势

从农户对转基因作物用种类型需求来看,复合性状是一个非常重要的特点,也是未来的发展趋势[18],并且符合农户和消费者的多样化需求。据了解,很多国家,尤其是菲律宾、南非、哥伦比亚、阿根廷等发展中国家,希望将来能够推广复合性状作物。未来的复合性状产品将包括抗虫、耐除草剂和耐干旱性,加上营养改良性状,如增强型维他命原A金米。

3.3应加强农业科技创新能力,保障农业可持续发展

中国开放的转基因大豆领域,出现了几乎整个大豆产业被国外公司把持的事实,对我国有着十分深刻的教训。所以一旦在水稻、玉米、小麦等主要粮食作物上也重蹈覆辙,失去市场将是非常可怕的事情。黄大昉表示,是因为近年来我国对转基因大豆科研和生产缺乏扶持,特别是对转基因大豆发展的忽视,导致我国大豆技术水平和生产能力严重滑坡,无法适应国内对食用油和饲料产品迅速增长的需求。转基因大豆的教训表明,唯有发展和掌握转基因核心技术,提高农业科技创新能力,推动农业产业结构的升级,才能保障我国农业持续稳定的增长。

3.4加强转基因安全管理体系

复旦大学教授、国际生物安全研究学会主席卢宝荣指出,我国已经建立完善的转基因食品评价和管理体系[21]。任何一种转基因产品进行商品化,都必须进行严格的申报、审批,得到相关证实才能进行商品化。另外,上海交通大学教授、国家农业转基因生物标准化委员会委员张大兵指出,我国的转基因食品检测技术已经达到国际先进水平,与欧盟等地区的技术非常接近,转基因食品检测的时间也很快,这些说明我国的转基因食品安全有相对严格的保障,但由于转基因食品涉及面较广,安全管理体系仍应加强并提高其相应的要求标准。

第11篇

坐公交学成语

出师不利:搬家后,第一次坐公交车上班,挤了一个小时愣没上去。

笨鸟先飞:次日早晨4点半起床,顾不得洗脸就出发了。

操之过急:到了车站,发现第一班车是5点半的,又苦等了1小时。

独树一帜:上了车,发现除了自己以外,只有司机和售票员。

徒劳无功:到了办公楼前,发现大门紧闭,仔细回忆,才想起来今天是星期日,不上班。

(上海毛志君供稿)

醉酒的证据

律师质问交通警察:“一个人跪在马路中间就能证明他喝醉酒了吗?”

“当然不能,先生”,交通警察回答,“可是这位先生跪在马路中间,是要把涂在马路中央的那条白线卷起来。”

是亲爹

小王看到一条租房信息,便按照联系电话拨了过去。接电话的老者说:“是我儿子要出租房子,但他不在家。”随后,老者详细介绍了房子的情况和租价。小王听后问道:“您是季付还是月付?”话音刚落,那老者勃然大怒道:“什么继父岳父?我是他亲爹!”

智力冲关

画中男子

某人在看一幅肖像画。有人问他:“你在看谁的像?”他回答说:“我没有兄弟姐妹,而这男子的儿子是我父亲的儿子。”这人在看谁的画像?假如观画人回答:“我没有兄弟姐妹。而这男子的父亲是我父亲的儿子。”那么画中人又是谁?

趣味谜语 (猜医学名词)

八戒吞吃人参果

二郎路过火焰山

(答案在本期找)

言论

科学家不能完全预知对生物进行转基因改造有可能导致何种突变……转基因食品对于人体是否有伤害,需要非常长的时间来考察,至少需要两代人才能得出结论。如果转基因抗病虫的水稻要人体作实验,我将第一个报名。

――“杂交水稻之父”袁隆平认为转基因食品不能全否,也不能全肯定,它们中有的不存在安全问题,但有的还要对其安全性作进一步的深入研究

全球70%的大豆、46%的棉花、24%的玉米、20%的油菜均是转基因产品。目前有关转基因产品的争议主要围绕其安全性,即其是否对人的健康、对生态环境平衡产生负面影响。目前尚没有明确的证据证明转基因食品是不安全的。

――中国农业科学院生物技术研究所研究员、博士生导师黄大教授描述转基因食品现状

第一,美国水稻很少,对水稻转基因技术的需要没有我们迫切。第二,我国在生物技术,特别是水稻转基因技术方面,一点也不比美国落后,可以说与日本站在同一起跑线上。第三,美国80%以上的玉米都是转基因玉米,大豆基本上是100%,很多食品里的蛋白添加都采用大豆,美国人不吃吃什么?

――华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室教授林拥军辟谣“美国生产的转基因食品自己不吃给别人吃”

第12篇

The necessity for biotechnology major of medical college for set up pharmacogenomics

LI Meng1 DUAN Ran2 JIANGXinju2 GUO Yanhai1 LU Zifan1 YUAN Yuan3

1.School of Pharmacy, the Fourth Military Medical University, Shaanxi Province, Xi'an 710032, China; 2.The brigade of undergraduates, the Fourth Military Medical University, Shaanxi Province, Xi'an 710032, China; 3.Deparment of Vasculocardiology, Xijing Hospital affiliated to the Fourth Military Medical University, Shaanxi Province, Xi'an 710032, China

[Abstract] Pharmacogenomics is a new discipline which intend to go deep and extend of genomics in the field of pharmacy. Pharmacogenomics can not only helps people better understand the causes of different individuals differences in drug reactions, but also directs the development and clinical use of new drugs. With the introduction of the concept of "precision medicine" and the arrival of the era of "personalized medicine", pharmacogenomics is becoming more and more concerned and is gradually enter clinical application. On the other hand, biotechnology has been widely used in diagnosis, pharmaceutical and other fields in recent years, medical and pharmaceutical colleges and universities have set up biotechnology major, with a view to training pharmaceutical professionals for laboratory, pharmacy and new drug development. However, most biotechnology majors currently have very few pharmacogenomics, which is very bad for cultivating talents in the era of "individualized medicine". Based on the research content and practical application of pharmacogenomics, this paper analyzes the necessity of pharmacogenomics in the specialty of biotechnology in medical and pharmaceutical colleges, which provide information for improving the curriculum system of biotechnology.

[Key words] Pharmacogenomics; Medical biotechnology; Curriculum; Individualized medicine

?物基因组学是一门新兴学科,它旨在帮助人们更好地认识不同个体对同一药物反应差异的原因,从而指导临床用药和新药研发。随着“精准医疗”概念的提出和“个体化医疗”时代的到来,药物基因组学越来越引发关注,并且逐渐走入临床应用。近年来生物技术尤其是生物诊断、生物制药等相关生物技术在医药领域广泛应用,我国医学和药学院校纷纷开设生物技术专业,以期为医院检验科,药剂科及新药研发领域培养专业生物技术人才。然而,大多数医学及药学院校的生物技术专业目前并未开设药物基因组学课程,这对于面向“个体化医疗”时代的人才培养是一个较大的缺憾。本文首先介绍了药物基因组学的概念和发展概况,然后从就业方向出发,阐述了医学和药学院校生物技术专业开设药物基因组学的必要性。

1 药物基因组学

药物基因组学(Pharmacogenomics)是功能基因组学在药学临床实践与药物研究中的具体应用。药物基因组学主要通过对个体基因多态性的检测,发现不同人种以及相同人种的不同个体,在药物识别靶点以及药物吸收、代谢、毒性反应等方面的差别,进而指导个体化与合理化用药[1]。药物基因组学还借助全基因组测序分析,发现有价值的基因多态性与疾病的关联,实现对多病因复杂疾病的遗传易感预测[2-3]。此外,药物基因组学还能够结合特定疾病发现重要突变基因与蛋白,为新药研发提供有效靶点;药物基因组学也可以在药物临床实验中,根据患者的基因多态性和药物反应状况,提供有效患者分类,提高药物研发成功率[4-5]。简言之,药物基因组学主要解决以下几个问题:为什么不同人群或个体对同一种药物的反应有差异?能否在基因组水平上预测这些差异,进而指导临床有效和安全用药,并为新药研发提供有效受众人群?另外,个体基因多态性的检测能否和如何实现对多种疾病风险的预测?

2 药物基因组学的发展历程

药物基因组学的诞生归功于遗传药理学和基因组学的发展,它的发展历程可分成两个主要阶段。第一阶段主要是基于遗传学表型分析的药物遗传学或遗传药理学研究,第二阶段则是基于分子生物学的飞跃发展和人类基因组测序的完成,人们利用多种测序方法开展个体遗传多态性标志序列的检测,并通过这些标志物指导临床合理用药,推进新药靶点研究。

2.1 遗传药理学阶段

1898年,英国内科医生Archibald Garrod致力于尿色素成分的研究,他发现个别患者服用某种镇静催眠药后可导致卟啉病和尿黑酸症,并且发现这种异常药物反应在具有血缘关系的亲属身上发病率明显增高。1913年,英国生物学家Bateson W证实Garrod发现的药物反应为隐性遗传,并首次对这一遗传药理学现象作出描述[6-7]。上世纪50年代,英国医生Alving发现伯氨喹治疗疟疾在白人中安全有效,却有高达10%的黑人服用相同剂量的伯氨喹后出现急性溶血危象。1956年,Carson等证实造成这种现象的原因是体内葡萄糖-6-磷酸-脱氢酶(G6PD)缺乏,全球约4亿人至少携带135个G6PD基因突变位点中的一个,面临伯氨喹药物性溶血风险。1957年,Kalow和Genest发现常染色体隐性遗传引起某些患者对于麻醉辅助药物琥珀酰胆碱反应异常,维持几分钟肌肉麻痹的药量可以在个别人中引发呼吸暂停。这些对临床药物反应事件的研究形成了遗传药理学的基本内容:查明药物代谢酶、转运体和受体等相关突变对药物疗效和毒性的影响[8]。

2.2 个体遗传标志物阶段

上世纪80年代,分子生物学以及多种PCR,高通量基因芯片测序技术飞速发展,使得药物基因组学可以从基因水平寻找影响药物安全性和有效性的生物遗传标记。在这个阶段,药物基因组学真正开始走向临床,并且随着精准医学(Precision Medicine)时代的到来而引发广泛关注。2004年人类基因组计划又破译了全部基因序列,发现98%以上的非编码序列中存在大量的单核苷酸多态性(SNP),SNP可以作为遗传标志用于研究基因型与药物反应关系,成为药物基因组学的主要研究内容之一[9-10]。

人类基因组计划的目的是通过解读人类基因,认识生命奥秘与疾病发生的病理机制,从而把基因组的研究成果与发现更好地应用到人类医疗和健康服务领域。而药物基因组学是基因组计划里距离为人类健康服务目标最近的领域,也正因为如此,这门学科的研究更受到商业资本的垂青,也进一步加速了这门学科的发展步伐。

3 药物基因组学对精准医学新时代的意义

精准医学是随着基因组测序技术快速进步以及生物信息与大数据科学的交叉应用而发展起来的新型医学概念与医疗模式。其本质是通过基因组、蛋白质组等组学技术和医学前沿技术,对于大样本人群与特定疾病类型进行生物标志物的分析与鉴定、验证与应用,从而精确寻找到疾病的原因和治疗的靶点,并对一种疾病不同状态和过程进行精确分类,最终实现对于疾病和特定患者进行个性化精准治疗的目的,提高疾病诊治与预防的效益[6]。

药物基因组学恰恰是实现精准医学和个体化医疗的基础学科。2007年,美国FDA批准了第一个遗传分子的检测,该检测根据CYP2C9和VKORC1基因多态性预测抗凝药华法林的敏感性[11-12],预示药物基因组学由实验室研究走向实际应用。迄今为止,美国FDA要求70余种药物需要进行遗传标志物检测,以确保安全用药[13]。美国FDA还颁布了《行业指南草案:药物基因组学数据报送》,要求新药申报时需提供遗传药理学数据。2012年,我国SFDA也效仿要求新药申报需提供遗传药理数据。除了药物安全性筛查之外,药物基因组学在药物有效性筛查方面也大量应用于临床。例如,治疗非小细胞肺癌的吉非替尼和埃罗替尼,只有在EGFR基因19和21号外显子突?患者中具有显著疗效;EGFR基因20号外显子T790M突变为二次突变,是继发性耐药的主要机制之一。无突变者和20号外显子T790M突变者不推荐使用这两种药物,该突变的检测目前已经在各大医院逐渐开始普及[14-15]。通过以上应用实例可以看出药物基因组学的研究对于精准医学的发展必不可少,药物基因组学的发展将为推动个体化医疗提供有效的基础理论支撑。

4 生物技术专业的发展应用和课程设置

现代生物技术是综合基因工程、分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、免疫学、化学、物理学及计算机科学等多学科的技术体系,可用于研究生命活动的规律和提品为社会服务。当今强国都把生物技术作为战略发展重点。我国制定的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》也把生物技术作为科技发展的五个战略重点之一[16-17]。而生物技术在医药产业方面的应用最为广泛,以基因工程、细胞工程等为基础的生物技术使得生物医药成为最活跃、进展最快的高新技术产业之一。目前,60%以上的生物技术成果集中于医药工业,据有关专家预测,2020年全球生物技术药品及相关医疗服务销售额将占同期世界药品市场总销售额的15%以上。此外,以生物技术为基础的基因诊断等也是未来医药领域发展的重中之重[18]。

为了适应生物技术飞速发展,国内很多综合院校尤其是医学或者药学院校纷纷开设了生物技术专业。以陕西省为例,第四军医大学、西安交通大学医学院、西安医学院、陕西中医药大学、西北农林科技大学等均开设了生物技术专业。这些院校生物技术专业开设的专业基础课一般包括:生物化学、微生物学、细胞生物学等;开设的专业必修课一般包括:细胞工程、基因工程、发酵工程等。开设的实践课程根据院校类型差异较大,例如医学院主要开展的是细胞分子生物学基础实验、基因工程药物制备等;农林院校主要开展的是生物分离技术、仪器分析技术等。这些课程基本能够从理论到实践形成系统的课程体系,给予生物技术的本科生一个总体概念[19]。

然而,经过调查我们发现大部分院校生物技术专业目前没有设置药物基因组学课程。以陕西省为例,目前只有第四军医大学生物技术专业开设了药物基因组学。如果我们反观一下生物技术专业尤其是医学院校生物技术专业学生的就业方向,就会发现开设药物基因组学非常必要。

5 生物技术专业学习药物基因组学的必要性

一般说来,医学或药学院校的生物技术专业学生毕业后会选择进入医院检验科,药剂科或者生物制药研发企业工作,或者考研进入高等院校生物制药等相关专业继续深造。下面我们就以上几种可能的就业方向来简单阐述一下学习或了解药物基因组学对生物技术专业学生的必要性。

5.1 医院检验科或药剂科

个体化医疗为基础的精准医学时代的到来促使多种药物的使用需要对患者进行某些特定基因的检测以确保安全性或有效性。美国FDA要求300多种药物在使用说明中明确基因检测标志。我国SFDA在2015年也颁布了《药物代谢酶和药物作用靶点基因检测技术指南》(试行),明确要求了某些药物的使用需进行基因检测。因此,了解药物基因组学的概念,掌握一些药物基因组学的检测方法,对于即将进入医院检验科或药剂科工作的生物技术专业毕业生来说是必需的,这是适应迅速发展的个体化医疗方式的必备理论基础。

5.2 药物研发企业

学习药物基因组学对于进入药企的学生来说,更为重要。这些重要性主要来源于药物基因组学对新药研发的指导意义:①药物的代谢性质不良,或者在不同遗传背景的人群之间差异过大是导致药物毒副作用的重要原因。及早淘汰代谢性质不良的药物,避免其进入临床,是节省新药开发成本的重要手段。药物基因组学可以指导人们筛选出不被具有明显基因多态性的药物代谢酶代谢及转运体转运的药物,即所谓的“硬药”进行持续开发,可使上市后药物更加安全,亦可能避免新药上市后被撤出市场的命运。②传统的新药临床试验对受试者的遗传背景不加区分,其缺陷在于纳入了大量具有不同遗传背景的受试者,这些特异亚群中产生的疗效差和毒性大的数据极大影响了药物的安全性和有效性评价结果。药物基因组学的全基因组候选基因筛选技术(GWAS)可从大样本临床研究中发现影响药物毒性的候选基因,从而区分特质人群,指导临床试验,避免药物被错误淘汰。这项技术也可实现上市后药物的安全性再评价。③2005年起,美国FDA颁布了面向药厂的“药物基因组学资料呈递”指南。该指南旨在敦促药厂在提交新药申请时必需或自愿提供该药物的药物基因组学资料,其目的是推进更有效的新型“个体化用药”进程,最终达到视“每个人的遗传学状况”而用药,使患者在获得最大药物疗效的同时,只面临最小的药物不良反应危险。我国SFDA目前也已效仿,要求新药申报材料报送时增加药物基因组学资料。因此,进入药企工作对于将承担新药研发工作的毕业生学习药物基因组学能更好的适应新时代的新药研发规则,加速药品研发进程[20]。

5.3 高等院校生物制药相关专业

继续深造的毕业生一般会选择生物制药相关专业学习,药物基因组学是制药学中一个必须了解的?n程,而且作为一个新兴学科,药物基因组学的发展空间巨大,转化研究也尚处于早期阶段。因此,毕业生选择药物基因组学作为科研方向具有广阔的前景,即便不选择药物基因组学作为研究方向,了解GWAS、细胞毒理的候选基因筛选技术基于siRNA和转基因动物模型的候选基因筛选技术对于药物研究也意义重大。

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