1.3.3　基因工程在医药领域的应用

如果说麻醉外科术是一次医学革命，那么基因治疗则为医学带来了又一次大革命。目前临床上已鉴定出2000多种遗传病，其中相当一部分在不久以前还是不治之症，如血友病、先天性免疫缺陷综合征等。随着医学和分子遗传学研究的不断深入，人们逐渐认识到，遗传病其实属于基因突变综合征（分子病）中的一类。从更广泛的含义上讲，目前一些严重威胁人类健康的心脑血管病、糖尿病、癌症、过度肥胖综合征、阿尔茨海默病等，均属分子病范畴。分子病的治疗方法主要有两种：一是定期向患者体内输入病变基因的原始产物，以对抗由病变基因造成的危害；二是利用基因转移技术更换病变基因，达到标本兼治的目的。目前上述两大领域均取得了突破性的进展。

基因治疗实施的前提是对人类病变基因的精确认识，因而揭示人体2万～3万个基因的全部奥秘具有极大的诱惑力。这些价值连城的人类遗传信息资源的开发利用，成为21世纪人们关注的热点之一。截至2016年，全球共进行了2300多例基因治疗。基因治疗被认为是征服肿瘤、心血管疾病、糖尿病尤其是遗传性疾病最有希望的手段之一。1990年美国医学家第一次成功应用基因疗法，他们用mini基因（ADA cDNA）和逆转录病毒双拷贝载体（DC）治疗腺苷脱氨酶缺乏症取得疗效。现在已有试验将正常基因连接到温和病毒DNA载体上构建重组DNA，把体外包装后的完整病毒颗粒转导骨髓细胞，这样构建的基因工程细胞可用于某些酶缺陷遗传病的试验治疗。而基因治疗在黑色素瘤、镰刀状细胞贫血、囊性纤维性变、血友病等的治疗中也有不错的效果。随着CRISPR-Cas9等基因组编辑技术的建立与发展，基因工程也迈入基因组工程时代。

基因工程技术在疾病诊断方面也发挥着日益重要的角色。基因诊断是将重组DNA技术作为工具，直接从DNA水平监测人类遗传性疾病的基因缺陷，因而比传统的诊断手段更加可靠。在基因诊断技术中，基因探针检测具有准确而灵敏度高的特点，它是利用DNA碱基互补的原理，用已知的带有标记的DNA通过核酸杂交的方法检测未知的基因。基因探针技术在诊断遗传性疾病方面发展迅速，对60多种遗传性疾病已可进行产前诊断；有关基因探针还可直接用于分析遗传性疾病的基因缺陷，如用α-珠蛋白基因探针检测镰刀状细胞贫血，也有的可用于间接分析与DNA多态紧密连锁的遗传性疾病，如用β-珠蛋白基因探针检测地中海贫血症和用苯丙氨酸转移酶基因探针检测苯丙酮尿症等。经过多年的实践和完善，基因探针技术在传染病、流行病、肿瘤及遗传性疾病的诊断应用中已取得重要成果。如已用白血病细胞中分离的某些癌基因制备基因探针用于检测白血病。

1982年在美国诞生了世界上第一种基因工程药物——重组人胰岛素。此后，基因工程药物成为世界各国政府和企业投资研究开发的热点领域。现已研制出的基因工程药物主要是两类：基因重组多肽和蛋白质类药物，如干扰素、人生长激素、白细胞介素-2、肿瘤坏死因子、人表皮生长因子；酶类基因工程药物，包括尿激酶原、链激酶、天冬酰胺酶、超氧化物歧化酶等。开发成功的500多种药品已广泛应用于治疗癌症、肝炎、发育不良、糖尿病、囊性纤维性变和一些遗传病，并形成一个独立的新型高科技产业。

我国在这方面的研究虽然起步较晚，但经过30多年的发展，也开发出了多种基因工程药物，并已产业化。代表性的产品如我国被批准的第一种国内生产的基因工程药物重组人干扰素α-lb，它是人脐血白细胞经NDV-F病毒诱生后，提取其mRNA，逆转录成cDNA，构建质粒pBV867，转化到大肠杆菌N6405株中进行表达。到目前为止，我国已有20多种基因工程药物被批准上市，包括γ-干扰素、重组人白细胞介素-2和新型白细胞介素-2、重组人粒细胞集落刺激因子（G-CSF）和粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）、重组人促红细胞生成素（EPO）等。

基因工程疫苗则是指利用基因工程技术培养的细菌、酵母或动物细胞中扩增病原体的保护性抗原基因制成的疫苗。基因工程疫苗只含有病原体的部分抗原成分，因而与传统的灭活疫苗和减毒疫苗相比安全性更高，副作用更小，能降低成本。如DNA重组乙肝（乙型肝炎）疫苗是利用基因工程技术分离出有效的抗原成分，通过酵母菌发酵生产而成，产品不受动物和血源的影响。在兽医临床中，猪狂犬病疫苗和预防仔猪腹泻的致病性大肠杆菌菌毛疫苗已经投产。2020年1月24日，中国疾病预防控制中心已成功分离中国首株新型冠状病毒毒种。国家病原微生物资源库公布了新型冠状病毒核酸检测引物和探针序列等重要信息，这些都为疫苗的开发奠定了基础。2020年8月，我国陈薇团队等研发的“一种以人复制缺陷腺病毒为载体的重组新型冠状病毒疫苗”被授予专利权。