《生物化學(xué)與分子生物學(xué)》 三、轉(zhuǎn)基因動物和植物

克隆的基因不僅導(dǎo)入細菌和培養(yǎng)的細胞，而且能轉(zhuǎn)入動植物體內(nèi)、改變其遺傳特性。轉(zhuǎn)基因動物（transgenic animals）就是指在其基因組內(nèi)穩(wěn)定地整合有外源基因、并能遺傳給后代的動物。1979年Mintz等將SV40病毒NDA導(dǎo)入小鼠早期胚胎的囊胚腔，第一次得到載有人工導(dǎo)入外源基因的嵌合體小鼠（chimeicmorse）。1982年P(guān)almiter等將克隆的生長激素基因用顯微注射（microinjection）的方法直接導(dǎo)入小鼠受精卵細胞核內(nèi)，所得轉(zhuǎn)基因的小鼠的肝、肌、心等組織都能產(chǎn)生生長激素，小鼠比原個體大幾倍，稱為“巨鼠”，使人們意識到轉(zhuǎn)基因技術(shù)的巨大潛力及其在遺傳育種方面的劃時代意義，除受精卵外，從胚胎中分離的多潛能干細胞（ES細胞,embryonic stem cells）也能接受外源基因發(fā)育成個體，外源基因的導(dǎo)入還可以采取逆轉(zhuǎn)錄病毒載體感染等方法。目前已經(jīng)得到的轉(zhuǎn)基因動物除鼠外還有轉(zhuǎn)基因兔、羊、豬等。

利用轉(zhuǎn)基因動物可以建立人類疾病的動物模型，為對人類疾病病因研究，以及測試新治療方法提供了有力手段。例如用導(dǎo)入各種癌基因、致瘤病毒基因或其調(diào)控序列等的轉(zhuǎn)基因小鼠，可以觀察腫瘤發(fā)生的歷程和影響因素；導(dǎo)入相關(guān)突變基因的轉(zhuǎn)基因動物可以造出糖尿病、鐮刀形細胞貧血、白內(nèi)障等疾病模型；用肝炎病毒基因的轉(zhuǎn)基因動物可以研究肝炎病毒基因在肝炎病中的作用，利用導(dǎo)入各種細胞因子基因、免疫功能基因、以及特定核酸序列的轉(zhuǎn)基因動物可以從整體研究細胞因子、免疫調(diào)控、基因表達調(diào)控等問題。

近年來轉(zhuǎn)基因動物技術(shù)又有新的發(fā)展。ES細胞導(dǎo)入與目的基因同源的序列，則在體內(nèi)可以經(jīng)同源重組使用的基因發(fā)生突變，這樣成長起來的動物有目的基因的缺陷，這種技術(shù)稱為基因打靶（gene targetting）。用基因打靶可以在整體水平上研究基因的功能，并能制造出遺傳缺陷的疾病模型。

用轉(zhuǎn)基因動物還能獲得治療人類疾病的重要的蛋白質(zhì)。例如導(dǎo)入了凝血因子Ⅸ基因的轉(zhuǎn)基因綿羊分泌的乳汁中含有豐富的凝血因子Ⅸ，能在效地用于血友病的治療。

轉(zhuǎn)基因技術(shù)在遺傳育種上闖出了新路。成功獲得“巨鼠”，激起了人們的創(chuàng)造優(yōu)良品持家畜的熱情。我國水生生物研究所將生長激素基因轉(zhuǎn)入魚受精卵，得到的轉(zhuǎn)基因魚生長顯著加快、個體增大；轉(zhuǎn)基因豬也正在研制中。

轉(zhuǎn)基因植物在育種上也獲得成績。1994年比普遍西紅柿保鮮時間更長的轉(zhuǎn)基因西紅柿投放市場，1996年轉(zhuǎn)基因玉米、轉(zhuǎn)基因大豆相繼投入商品生產(chǎn)。美國最早研制得抗蟲棉花，我國科學(xué)家將自己發(fā)展的蛋白酶抑制劑基因轉(zhuǎn)入棉花獲得抗棉鈴蟲的棉樺株。到1996年全世界已有250萬公頃土地種植轉(zhuǎn)基因植物。與按傳統(tǒng)孟德爾遺傳規(guī)律育種比較，轉(zhuǎn)基因技術(shù)顯出其優(yōu)越和更大的潛力，提高光合作用、擴大固氮能力、提高營養(yǎng)價值、抗蟲、抗病、抗旱等轉(zhuǎn)基因植物都在研究中。將人的基因轉(zhuǎn)入植物還可能獲得醫(yī)學(xué)上的治療用途的藥物，例如將人抗體基因轉(zhuǎn)入煙草，從煙葉中就能提取得人的抗體蛋白。