（第二军医大学）

七十年代初，加州大学旧金山分校的分子生物学家赫伯特 · 博耶与斯坦利 · 科恩等利用重组DNA技术从哺乳动物基因组中切割了一个基因。将它插入大肠杆菌获得成功。这一突破意味着生物技术时代的到来。现代生物科学的迅速发展。使人们得以在分子、亚细胞、细胞、组织和个体等不同层次水平上揭示生物结构和功能的关系。现代生物技术包括了生物控制改造技术和生物模拟技术二大部分，目前已经在制药、医疗、食品、化工、农业、畜牧、环保等许多领域得到发展。生物技术能帮助人们更好地了解生物、了解环境、了解人类自己，从而提供更好的社会服务。形成巨大的生产力。现代生物技术已成为新技术革命的主要内容。发展现代生物技术，是关系到国家竞争力的战略性任务。为了让大家能对此有更多的了解，我刊拟组织若干次特稿文章，从生物技术与新药、生物技术与环保等方面介绍这方面的最新动向及国内专家的建议，本期先推出“生物技术新药”特稿。希望能引起读者的关注。

——编者

“21世纪是生命科学的世纪”，这一观点在很大程度上是由于生物高技术的迅速发展和推广应用后极大地推动了生命科学研究的结果。目前各国政府都非常重视生物高技术的研究与开发，因为都意识到生物高技术蕴藏着巨大的经济效益和社会效益，将在21世纪的科学技术和社会经济发展中起着主导作用。80年代末，人们曾预测至本世纪末，世界生物高技术产品的销售额约在100亿美元左右。然而，进入90年代后，生物高技术产品的高速发展以及销售大大超出人们几年前的预测。仅91年和92年这两年的美国市场已超过40亿美元，92年0本的生物高技术产品的销售额已超过4000亿日元。据此，世界权威机构和专家重新预测到2000年世界生物高技术产品的市场规模将超过500亿美元以上。由此可见，加速发展生物高技术研究和产业化是非常迫切的，对于未来社会经济的发展有着重要意义。

生物高技术是由多门基础性学科包括分子生物学、细胞生物学、遗传学、免疫学、微生物学、生物化学以及物理学、化学等不断发展和交叉渗透后所形成的一个特殊的具有显著应用性的研究领域，主要包括基因工程、细胞工程，微生物发酵工程、蛋白质工程、酶工程等内容。生物高技术对于医药、农牧渔业、环保、能源、化工等的研究与开发均有很大的推动作用并具有广阔的应用前景，尤其是生物高技术在医药领域的学术研究、产品开发、疾病防治等方面已取得了举世瞩目的进展。

一、生物高技术与医药产业

自从1973年美国学者完成了第一个基因工程实验，1975年英国学者发明了能产生单克隆抗体的杂交瘤技术，以此两种技术为基础而发展起来的医学生物高技术大大改变了传统的医药工业，特别是1982年人胰岛素作为第一个基因工程产品问世以来，美国的食品和药物管理局（FDA）已正式批准多种基因工程医药产品上市，使得生物制药业已成为生物高技术领域中开展得最为活跃、进展最快、产值最大的产业。目前国际市场销售最好的基因工程产品有两种，一是可以治疗肾性贫血的红细胞生成素（EPO），二是可用于骨髓移植、肿瘤患者放疗化疗后能显著提高白细胞数量和功能的集落刺激因子（CSF）。另外市场销售比较好的基因工程产品有生长激素、胰岛素、干扰素、白细胞介素、肿瘤坏死因子、单克隆抗体等，但曾经辉煌一时的血栓溶解剂TPA近年来的市场前景并不乐观。

传统的生物制药生产工艺多是从生物体的器官、组织、细胞、血液、尿液中提取，由于受资源和技术上的限制，很难大量制备，故无法满足大规模的市场需求，且费用昂贵。现在，人们可以利用生物高技术（特别是基因工程技术）将一些体内微量存在的、用以往传统方法难以制备的生物活性物质，通过“工程菌”或“工程细胞”大规模、高效率地生产出来，并使生产成本大大降低。例如，用“工程菌”生产基因工程型干扰素时，每升菌液可含2.5×10⁸单位干扰素，相当于从1200升人血中的制备量，可使治疗一个肝炎患者的费用从原来的2~3万美元降至200~300美元。为了提高生产效率、扩大生产规模，人们发展了多种基因表达载体系统，除了大肠杆菌外，人们还可通过酵母、哺乳动物细胞等将目的产物进行高效表达，甚至于用转基因动物（如转基因羊、转基因猪）作为宿主来大规模生产基因工程产品。

从另外一种角度来看，生物高技术除了大大提高了生物制药生产规模外，也大大振动了生物医学的发展例如，通过生物高技术研究手段（基因分析、免疫测定等〉，人们对于某些疑难病症的发病机理有了更深入的认识对于以往难以治疗或根本无法治疗的某些疾病，人们采用生物高技术产品或手段进行了尝试性治疗，并取得了一定疗效。特别值得一提的是，随着近年来基因治疗这一生物高技术的发展和应用，目前的人类疾病治疗方式将被历史性改变，基因治疗作为一种具有潜在商业价值的新型“给药”模式，也必将对整个生物制药业产生巨大影响。

通俗地讲，基因治疗是一种将外源遗传物质（目的基因）通过一定方式和途径转移入机体而治疗疾病的方法。其适应症已从以往的先天性的遗传性疾病扩大至后天性的肿瘤、心血管疾病、传染性疾病等。对于遗传性疾病的基因治疗比较容易理解，目前人们已经在临床上对严重复合型免疫缺陷症（SCID）、血友病B、家族性高胆固醇血症、囊性纤维变性等数种遗传性疾病进行了基因治疗并取得了一定疗效。对于晚期肿瘤患者的基因治疗更是方兴未艾，美国FDA正式批准的基因治疗临床试用项目中，绝大多数是关于肿瘤基因治疗的项目，涉及到黑色素瘤、脑胶质瘤、白血病、神经母细胞瘤、淋巴瘤、肾细胞癌、乳腺癌、肺癌、结肠癌、卵巢癌的治疗。此外，人们对于传染性疾病如艾滋病、肝炎的基因治疗也进行了大胆和有效的尝试。由上可见，目前基因治疗的适用症均是严重危害人类健康的几大类疾病，一旦基因治疗技术日益完善和成熟并成为肿瘤等疾病治疗的常规方法后，基因治疗的应用前景十分广阔，市场前景也就非常乐观。意识到这一点后·国外已有多家基因治疗公司相继成立，专门从事基因治疗技术和应用的研究与开发。例如Somatix治疗公司利用自己专有的一套高效基因表达载体（MFG逆转录病毒载体），研制了集落刺激因子基因修饰的肿瘤疫苗，进行肿瘤的基因治疗。Vical公司也是一家在基因治疗技术方面颇有建树的公司·一方面利用脂质体包裹的基因进行瘤体内直接注射，以治疗晚期肿瘤，另一方面非常引人注目的技术是该公司学者发现的以裸露DNA为基础建立的外源基因直接运送系统，他们发现肌肉注射裸露DNA常可使肌细胞表达所注射的基因，该技术被认为是疫苗业的一场历史性革命，因为人们通过肌肉注射可编码疫苗蛋白的裸露DNA（可作为商品供应）之后，所表达的疫苗蛋白在体内能有效地诱导机体产生免疫应答，起到疫苗保护作用，从而不必注射死或减毒活疫苗或重组疫苗亚单位等，使疫苗接种方法更加简便。国际著名的默克公司很快意识到该新型技术有着很大市场价值，便与Vical公司签署了包括乙型肝炎、丙型肝炎、疱疹、HIV感染、流感、乳头状瘤、结核病这7种病的DNA疫苗的研究开发协议。随后，法国巴斯德研究所也意识到该基因技术的应用价值，并投资5000万美元与Vical公司签定了关于巨细胞病毒、呼吸道合胞病毒、莱姆病、幽门螺旋杆菌、疟疾这5种疾病的裸露DNA疫苗的研究开发协议。

二、生物高技术与农牧渔业

这也是生物高技术具有广阔应用前景的领域，将有助于人们提高粮食和副食品的产量和质量。随着世界人口的迅速增长和人类生活水平的提高，对粮食产量和优质副食品的需求大大增加，而耕地面积不可能再大量增加（甚至面临逐渐减少的危险），只有通过改良农作物品种、提高单产等才能满足上述要求。例如，在农作物育种方面，人们通过抗性基因转移这一生物高技术方法可培养出抗盐、抗旱、抗高温、抗寒、抗病虫害、抗除草剂的优良农作物品种，目前人们已培养出能抗病虫害且产量提高的水稻、玉米品种，特别是“创造”出的“转基因番茄”已经美国FDA正式批准，作为一种新型食品已进入美国人家庭。由于生物高技术可培养出新品种动物，可用于家畜疾病的诊断和防治，故对于畜牧业、养禽业、渔业的发展也有很大的实际意义。例如，通过生物高技术可培养出产奶量提高数倍的奶牛品种、生长快和抗逆性强的转基因鱼类、细毛和抗病的转基因羊等。此外，兽用疫苗（如通过大肠杆菌生产的口蹄疫苗、幼畜腹泻疫苗、狂犬病毒疫苗等）的应用也有利于保护养殖业的顺利发展。

三、生物高技术与环境保护

环境污染已成为危害人类健康的一大问题，生物高技术在减少环境污染对人类危害方面上有两种主要用途。一是通过构建“超级菌”，清除环境污染，例如1992年美国在处理墨西哥湾原油污染时，曾应用过一种能降解多种原油组分的“超级菌”，使环境污染大大减少。应用“超级菌”除了可以处理工业废水、城市污水等以外，甚至可以变害为利。例如可以利用污水生产沼气，使污水“资源化”。另一方面，通过培养新型抗病虫害农作物品种和发展“生物农药”即微生物类杀虫剂，可以替代或大大减少以往所用的化学杀虫剂的用量，从而减少化学杀虫剂对土壤、大气等环境的污染。虽然此方面进展远不如生物制药领域那么迅速和受人瞩目，但随着人类文明的进一步发展，此方面将受到越来越多的重视。

四、生物高技术与其它

生物高技术的应用范围很广，对于能源工业来讲，除了可以节能外，还可利用微生物发酵等开发新能源。对于化学工业来讲，除了可提供大量廉价的原料和产品，还可优化（如通过高效酶促反应）生产工艺，使生产效率大大提高。

由上可见，随着生物高技术不断发展、完善和推广应用，其将越来越广泛地影响着人类生活的诸多方面，相信以上所述内容仅仅是开始，生物高技术对科学研究和社会经济等发展所具有的未来影响是巨大的，甚至是难以预测的。