转基因微生物研发现状

2013-06-26 | 作者: | 标签: 转基因微生物

 
图自newscientist.com

随着社会的发展和科学的进步,微生物在工业、农业、医药、环境、能源等领域中所发挥的作用愈来愈受到关注。与微生物相关的生物肥料、生物医药和饲料添加剂等微生物制剂的研究与应用对防治有害生物、提高土壤肥力、增加作物产量、增强饲料营养价值、消除化学污染、保护和改善农业生态环境以及保护人类的身体健康等方面具有无法取代的独特作用。然而,天然野生型菌株和利用常规技术选育的微生物菌剂也存在不足,如产品持效期短、见效慢、作用对象比较单一、易受自然环境影响、竞争存活能力有限等。生物技术,特别是重组DNA技术出现以后,给微生物改造带来了很大生机。微生物重组DNA技术首先在大肠杆菌中成功,随后扩展到其他微生物,主要的微生物宿主包括大肠杆菌、枯草芽抱菌、面包酵母、毕赤酵母、多形汉逊酵母菌和黑曲霉等。经过生物技术改造以后,利用微生物可以产生多种新型发酵产品,例如人和动物体内的微量活性物质如人胰岛素、人生长激素、凝乳酶等均可以由转基因微生物进行批量生产。

进入20世纪90年代,微生物基因工程技术成为一个发展最为迅速的领域,在工业领域、医药领域和能源领域得到了广泛的应用。因此,采用以重组DNA技术为核心的现代生物技术对微生物进行遗传改良,构建高效工程菌,具有重要的科学意义和实际应用价值。以澳大利亚为例,据不完全统计到目前批准商品化的转基因微生物制剂已经涉及4种微生物约33种产品。

到2008年9月份欧盟有108例转基因微生物获得环境释放,占释放转基因生物的4.45%。到2011年为止,美国经过农业部批准环境释放的微生物遗传工程体涉及近32种微生物约126例左右,其中商品化微生物遗传工程体有7例。例如BioTechnica公司利用基因重组开发了具有高固氮能力的固氮细菌苜蓿根瘤菌Rhizobium,可在牧草紫花苜蓿田里使用。中国重组微生物研究开发虽然起步较晚,但在“863”计划等资助下近年也取得了良好的进展,其应用主要集中在食品、农业和医药转基因微生物上,如生物疫苗、抗生素和饲料用微生物都进入商品化阶段。

在转基因微生物研发的历程中,有几个标志性的事件,具体为:

1977年美国科学家Itakura K等在大肠杆菌中成功的表达了化学合成的生长激素释放抑制因子基因并生产出生长激素释放抑制因子。

1982 年, 重组人胰岛素经美国FDA 批准作为第一例基因工程药物上市。

1984年美国环境保护局开始正式受理作为生物农药应用的遗传重组微生物的田间试验申请。

1989年瑞士第一例批准转基因微生物商业化生产牛凝乳酶用来生产奶酪。

1991年世界第一例商品化生产的植物病害生物防治基因工程细菌菌剂在美国和澳大利亚获准登记。

1995年第一例商品化生产的重组根瘤菌种衣剂在美国上市。

2000年中国第一例获准商品化生产的基因工程产品——固氮粪产碱菌转ntrC-nifA基因工程菌AC1541在中国辽宁省进行商品化生产。

从本质上讲,遗传重组微生物与自然发生的或常规技术选育的微生物菌株并无差异,通过基因工程所转移的目的基因的结构和功能通常都是已知的,对于遗传重组微生物的基因型和表现型从理论上应能具有更精确的预见性,因而在实际应用中应该比常规选育的菌株更为安全可靠。

转基因微生物及其产品在进行生产前,人们必须对其对人类和动物健康的风险进行有效的评估。尤其是产品中涉及到活体转基因微生物,需要提供更多的信息。在对自克隆微生物进行风险评估时需采取个案处理,但相近的或相同的品种的基因进行自克隆时,历史和相应的品种的使用情况必须加以考虑。从总的生产实践来看,目前所使用的转基因微生物生产的产品无论在农业、食品工业领域还是在医药、能源等领域都是安全的。

资料来源:

农业部农业转基因生物安全管理办公室等,《转基因30年实践》,中国农业科学技术出版社,2012
 

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