基因工程藥物必特霉素獲我國專利

近日，記者從中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)藥生物技術(shù)研究所獲悉，由該所微生物代謝工程室主任王以光研究員主持研究的必特霉素及其基因工程高產(chǎn)菌株獲我國專利。該專利發(fā)明涉及必特霉素基因工程菌株在維持異源基因整合狀態(tài)下，通過誘變、自然分離等手段提高整合型菌株發(fā)酵產(chǎn)生必特霉素的能力，獲得的高產(chǎn)菌株比質(zhì)粒型菌株發(fā)酵效價有較大的提高，從而為工業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

據(jù)介紹，必特霉素對革蘭氏陽性球菌有較強的抗菌活性，尤其對肺炎支原體的抗菌活性強，對紅霉素耐藥菌、流感嗜血桿菌、淋球菌、弓形體、軍團菌、脆弱擬桿菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌和多形桿菌有一定的抗菌活性。必特霉素在體內(nèi)有較高的親脂性，口服吸收快，組織滲透性強，分布廣泛，體內(nèi)維持時間長，有較好的抗生素后效應(yīng)，與同類藥物沒有完全交叉耐藥性，將主要用于治療革蘭氏陽性菌感染性疾病，尤其是上呼吸道感染及泌尿系統(tǒng)的感染等。

據(jù)王以光研究員介紹，基因工程藥物必特霉素的研制曾得到國家“863”計劃的支持，現(xiàn)又為國家“863”計劃2004年第三批新立項項目。該藥屬國內(nèi)外首創(chuàng)的基因工程抗生素，系利用基因克隆技術(shù)使螺旋霉素結(jié)構(gòu)中碳霉糖的4"位羥基進行異戊?；@得的以異戊酰螺旋霉素為主要成分的新型抗生素。由于必特霉素是基因工程菌發(fā)酵的直接產(chǎn)物，無需進行化學(xué)半合成加工，因而生產(chǎn)過程環(huán)境污染少。

目前，該藥處于Ⅱ期臨床試驗階段。

利用基因工程技術(shù)進行藥物的研制與開發(fā)時，目的基因的鑒定方法有哪些？其原理是什么？

目的序列與載體DNA正確連接的效率、重組導(dǎo)入細胞的效率都不是百分之百的，因而最后生長繁殖出來的細胞并不同都帶有目的序列。一般一個載體只攜帶某一段外源DNA，一個細胞只接受一個重組DNA分子。最后培養(yǎng)出來的細胞群中只有一部分、甚至只有很小一部分是含有目的序列的重組體（recombinant）。將目的重組體篩選出來就等于獲得了目的序列的克隆，所以篩選(dcreening)是基因克隆的重要步驟。在構(gòu)建載體，選擇宿主細胞、設(shè)計分子克隆方案時都必須仔細考慮篩選的問題。以下就常用技術(shù)的基本原理加以介紹。

一、根據(jù)重組載體的標志作篩選

最常見的載體攜帶的標志是抗藥性標志，如抗氨芐青霉素（anpr）、抗四環(huán)素(terr)、抗卡那霉素(kanr)等。當(dāng)培養(yǎng)基中含有抗生素時，只有攜帶相應(yīng)抗藥性基因載體的細胞才能生存繁殖，這就把凡未能接受載體DNA的細胞全部篩除掉了。如果外源目的序列是插入在載體的抗藥性基因中間使這抗藥性基因失活，這個抗藥性標志就會消失。例如質(zhì)粒pBR322含有anpr、和terr兩個抗藥基因，若將目的序列插入terr基因序列中，轉(zhuǎn)化大腸桿菌，讓細菌放在含氨芐青霉素或四環(huán)素培養(yǎng)基中，凡未接受質(zhì)粒DNA的細胞都不能生長；凡在含氨芐青霉素和四環(huán)素中都能生長的細菌是含有質(zhì)粒pBR322的，但其pBR322未插入目的序列，凡在氨芐青霉素中能生長、而在四環(huán)素中不能生長的細菌就很可能是含有目的序列的重組質(zhì)粒。

載體含有l(wèi)acZ’的藍白篩選法，近年更被廣泛應(yīng)用。例如將目的序列插入前面述及的質(zhì)粒pUC19的多克隆位點，轉(zhuǎn)化大腸桿菌，放入含氨芐青霉素、IPTG、X-gal的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，凡能生長并呈白色的菌落，其細菌中就很可能含有插入目的序列的重組質(zhì)粒，這樣就很容易獲得目的序列的克隆。

根據(jù)重組載體的標志來篩選，可以篩選去大量的非目的重組體，但還只是粗篩，例如細菌可能發(fā)生變異而引起抗藥性的改變，卻并不代表目的序列的插入，所以需要做進一步細致的篩選。

二、核酸雜交法

利用標記的核酸做探針與轉(zhuǎn)化細胞的DNA進行分子雜交，可以直接篩選和鑒定目的序列克隆。常用的方法是將轉(zhuǎn)化后生長的菌落復(fù)印到硝酸纖維膜上，用堿裂菌，菌落釋放的DNA就吸附在膜上，再與標記的核酸探針溫育雜交，核酸探針就結(jié)合在含有目的序列的菌落DNA上而不被洗脫。核酸探針可以用放射性核素標記，結(jié)合了放射性核酸探針的菌落集團可用放射性自顯影（auroradiography）法指示出來，核酸探針也可以用非放射性物質(zhì)標記，通常是經(jīng)顏色呈現(xiàn)指示位置，這樣就可以將含有目的序列的菌落挑選出來。

三、PCR法

PCR技術(shù)的出現(xiàn)給克隆的篩選增加了一個新手段。如果已知目的序列的長度和兩端的序列，則可以設(shè)計合成一對引物，以轉(zhuǎn)化細胞所得的DNA為模板進行擴增，若能得到預(yù)期長度的PCR產(chǎn)物，則該轉(zhuǎn)化細胞就可能含有目的的序列。

四、免疫學(xué)方

利用特定抗體與目的基因表達產(chǎn)物特異性結(jié)合的作用進行篩選。此法不是直接篩選目的基因，而是通過與基因表達產(chǎn)物的反應(yīng)指示含有目的基因的轉(zhuǎn)化細胞，因而要求實驗設(shè)計要使目的基因進入受體細胞后能夠表達出其編碼產(chǎn)物?？贵w可用特定的酶常用過氧化物酶、堿性磷酸酶等標記，結(jié)合酶標抗體處，酶可催化特定的底物分解而呈現(xiàn)顏色，從而指示出含有目的的基因的細胞集落位置。免疫學(xué)方法特異性強、靈敏度高，適用于從大量轉(zhuǎn)化細胞集合體中篩選很少幾個含目的基因的細胞克隆。

五、DNA限制性內(nèi)切酶圖譜分析

這是在上述篩選后的進一步分析。目的序列插入載體會使載體DNA限制性酶圖譜（restriction map）發(fā)生變化，例如一個長600bp的目的序列利用它兩端的EooR I和SalI切后的粘末端連接插入pUC19的多克隆點，則重組質(zhì)粒就增大為3.3kb，用Eoor I和SalI雙酶切后會出現(xiàn)600bp和-2.7kb兩個DNA片段，提取轉(zhuǎn)化細菌的質(zhì)粒DNA作酶切后做電泳觀察其酶切圖譜，就能分析得結(jié)果；如插入的目的序列中有其它限制性內(nèi)切酶位點，也能在酶切電泳圖譜上觀察到。這就可以進一步鑒定重組體是不是所要的目的克隆。

六、核苷酸序列測定

所得到的目的序列或基因的克隆，都要用其核酸序列測定來最后鑒定。已知序列的核酸克隆要經(jīng)序列測定確證所獲得的克隆準確無誤；未知序列的核酸克隆要測定序列才能確知其結(jié)構(gòu)、推測其功能，用進一步的研究。因此核酸序列測定是分子克隆中必不可少的鑒定步驟。核酸序列測定的原理和方法在實驗教材中有詳細的敘述。

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