现代生物技术在医学领域的应用

【摘 要】：生物技术作为世界新技术革命的主角之一，与新材料， 信息技术（包括微电子、计算机）一起成为新产业革命的三大支柱。随着生命科学领域研究的飞速发展，现代生物技术产业迅速崛起，对人们的生产和生活方式产生了巨大的影响，并在许多领域里发挥着重要的作用。本文主要对现代生物技术的分支工程：基因工程，细胞工程，酶工程，发酵工程进行了简述，并阐述了现代生物技术在医学领域的应用。

【关键词】：现代生物技术；医学；应用

【中图分类号】R714 【文献标识码】A 【文章编号】1005-0019（2019）05--01

21世纪是生物生命世纪，生物技术将成为21世纪高技术革命的核心内容。生物技术是指以生命科学为基础，将生物体系与工程学技术相结合，按照预期的设计，定向地在不同水平上改造生物遗传性状或者加工生物原料， 从而得到对人类有用的新产品（或达到某种目的）的一门综合性科学技术。

生物技术包括传统生物技术和现代生物技术，传统生物技术主要是通过微生物的自然发酵生产产品，如酿造啤酒，发酵面包和酿醋等，已有上千年的历史。而现代生物技术，1953年，Watson，Creck提出DNA双螺旋结构，开创了现代生物技术时代，才渐渐随着20世纪70年代基因重组技术的出现，逐渐发展和成熟起来，从而形成了以基因工程为核心，包括以细胞工程，发酵工程及酶工程为技术基础的现代生物技术领域，随着生命科学的发展与进步，以及与其它学科的不断渗透，蛋白质工程，代谢工程，抗体工程，基因治疗，细胞治疗等分支技术也相应出现[1]。

从现代生物技术出现以来，世界各国都看到它以巨大的活力改变着人类社会传统的生产方式和产业结构，迅速向经济，社会等各个领域渗透和扩散，推动社会生产力飞速发展。现今，现代生物技术已在人们生活中发挥着巨大的作用，占据着不可替代的位置，而医学领域是生物技术最先涉及的领域，这也是它实际应用中发挥最大功能，取得成效最明显的领域。随着生物技术的不断发展，生物技术将会在各个领域发挥越来越重要的作用。而本文主要论述了现代生物技术四大技术工程和它在医学领域中的应用。

一 现代生物技术的分支技术

1.1 基因工程

基因工程，又称DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，将不同来源的基因在体外进行切割、拼接，并与载体（质粒，噬菌体，病毒）DNA连接即是重组，然后将重组DNA导入某种宿主细胞或个体，从而改变它们的遗传特性， 使新的遗传信息按照人们的意愿在新的宿主细胞或个体中稳定遗传并大量表达，以获得基因产物（如多肽、蛋白质）。基因工程是生物技术的核心和基础技术，重组蛋白质等生物药物的制备，蛋白质的分子改造，抗体人源化等都离不开基因工程技术。

现今基因工程的应用主要集中于医药领域，包括新型疫苗的生产，重组干扰素，人胰岛素及人生长激素等，以及基因诊断和基因治疗等。

1.2 酶工程

酶能在生物体内上可以催化上千种化学反应，这种生物催化剂使生化反应能在常温常压下进行，且催化效率非常高，这种独特性使得对它的研究和应用都将有不可估量的前景。酶工程是利用酶，细胞器或细胞所具有的特异催化功能，或对酶结构进行修饰改造，并借助于生物反应器及工艺优化过程，有效地发挥酶的催化特性把对应的原料高效地转化为人类所需产品的技术，包括酶的分离纯化技术、酶化学修饰技术、细胞固定化技术和酶反应器设计等。

1.3 细胞工程

细胞工程，是以细胞为基础单位，应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，在体外条件下研究基因导入，染色体导入，细胞核移植，细胞融合，细胞大规模培养等技术，使细胞的某些生物学特性能够按照人们的意愿发生改变，从而达到优化生物品种，创造新品种，获得具有优良性状的工程细胞，进而进行以药用代谢产物生产为目的的综合科学技术。

细胞培养不受季节，地理位置等限制，因此可以用于大量生产有效药用成分。这项技术对于稀有药物成分的生产具有很重要的意义。

1.4 发酵工程

发酵工程，又称微生物工程，微生物具有生长速度快，生长条件简单等特点，传统的发酵工程是利用微生物的生长和基础代谢活动来大量生产人们所需要的产品的过程，发酵工程主要是以传统发酵为核心，在整个生物产业中仍是不可缺少组成部分。酒类、调味品、抗生素等都可以通过发酵得到生产，利用微生物自身的生理机能特点进行细菌冶金、生物净化等也属于发酵工程[2]。

随着科学的进步与发展，现代发酵工程，将DNA重组技术，细胞融合技术、酶工程技术、过程工程优化与放大技术等新技术与传统发酵工程相融合，这使得传统发酵的技术水平得到了很大的提升，拓展了传统发酵的产品范围和应用领域，如：基因工程药物、细胞工程药物、疫苗等[2]。

二 现代生物技术的医学应用

2.1 药物制造

现代生物技术的发展对药物制造領域产生了不小的冲击，可以通过分子生物学技术对抗生素，氨基酸及维生素生物合成基因进行探究，通过基因工程技术提高产量，可以通过组合生物合成技术开发新型天然产物。

其中基因工程的发展为药物制造领域开启了新的篇章，通过基因工程人类可以按照自己的意愿改变生物特性，得到自己想要的产品。目前使用最广泛的生物技术药物有胰岛素、干扰素、白介素、生长激素、表皮生长因子等，脊髓灰质炎疫苗、流感疫苗等疫苗；促红细胞生成素、人血清蛋白等蛋白质类；蛋白酶、凝血酶等酶类。它们对临床上许多疾病如糖尿病、肿瘤、血液病、类风湿病及各种遗传病和传染病等起着重要的治疗和预防作用[3]。

2.2 疫苗生产

传统疫苗的生产，主要是通过病原体的大量繁殖灭活或者对病原体在体外反复传代，减弱其毒性得到，这使得疫苗在医学上的使用具有较大的风险和局限性。而现今，利用生物技术，将与免疫原相关的基因克隆到真核质粒表达载体上，随后将重组质粒注射入体内，从而激活体内免疫系统，产生抗体，从而达到对疾病的预防和治疗，这种疫苗的生产，在生产过程中并不涉及到病原体，这样会大大降低使用疫苗的副作用和潜在风险，因此相对于传统疫苗，比较安全，制作过程简单，便于运输，而且对于一些顽固性病毒，也打开了新的突破口，因此受到医学领域的关注，并且有着非常广阔的发展前景[4]。

通过基因工程生产的乙肝疫苗、狂犬病疫苗、血吸虫疫苗等及各种抗病毒在临床上广泛应用，这大大提高了人类对于这些疾病的抵抗力。其中乙肝、狂犬病等一直让人们束手无策，无法解决，而基因工程的应用，人们迅速研制出了乙肝、狂犬病疫苗，这大大降低了人类感染此类病毒的几率和死亡率。

2.3 疾病的诊断

快速准确地对患者的疾病作出判断，对于疾病后续的治疗和控制非常重要，随着生物技术的不断发展，与不同学科的相互交叉融合，生物技术在医学诊断方面渐渐露出锋芒。现今可以通过分子诊断技术，即通过分子生物学方法如PCR技术对患者遗传物质进行检测从而做出诊断，应用于如遗传性疾病的诊断，产前诊断及亲子鉴定等，具有操作简单，花费时间短，结果准确的优点，对于一些遗传病可以达到早期防止的作用。目前常用的分子诊断技术包括聚合酶链反应（PCR），核酸分子杂交，生物芯片技术及核酸序列分析法等[5]。

2.4 疾病的治疗

随着生物技术的不断发展，其在临床治疗上也渐渐发挥出巨大的作用。现今主要包括干细胞治疗，基因治疗等。干细胞治疗，是通过生物技术培育出干细胞，主要应用于治疗白血病和遗传性血液病，以及一些肿瘤疾病。基因治疗，是从基因水平上对疾病基因进行修复，替代或纠正，因此主要应用于遗传性疾病的治疗。基因治疗通过生物技术将正常的基因直接导入患者体内，使其在体内可以正常表达，从而恢复机体的正常功能达到治疗疾病的目的。如，1990年医生将转基因T淋巴细胞注射到人体骨髓组织中治疗重症联合免疫缺陷病。相信随着现代生物技术的不断发展，基因治疗在临床上的应用将会越来越广泛，将会对打破许多医学治疗瓶颈[6]。

由此，本文对现代生物技术主要分支基因工程，细胞工程，酶工程及发酵工程进行了阐述，并简单地对现代生物技术在医学领域的应用进行了论述。现代生物技术从其诞生以来，虽然时间不长，但其在医药领域，农业领域及工业领域展现出的巨大的发展潜力令人惊叹。近年来，随着社会的不断进步和发展，各个学科领域都在不断努力前进，不断向前探索。现代生物技术作为一个综合性学科，随着学科间的不断渗透、交流，现代生物技术将会日渐完善、综合，应用将会更加广泛而精准，这将会对人类未来的生活产生颠覆性的影响。相信，未来生物技术的发展将大大推动医学领域的发展，将会打破现今许多疑难杂症难以治愈的局面，这将是人类未来的福音。

参考文献

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臧學丽. 实用发酵工程技术[M]. 北京：中国医药科技出版社，2017.

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张莹. 基因工程技术在药学领域中的应用分析[J]. 临床医药文献电子杂志，2016，3（17）：3531～3532.

陈博华. 现代生物技术在医学中的应用[J]. 现代养生（下半月版），2017（12）：249～250.

瞿籍. 生物技术在医学中的应用[J]. 科学中国人，2017（6X）.

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