现代生物技术导论

《现代生物技术导论》论文----第二轮选修课学院XXXXX学生姓名XXX学生学号XXXXXXXXX专业班级XXXXXXXXX 21世纪生命科学与生物技术，作为“对全社会最为重要并可能改变未来工业和经济格局的技术”，一直吸引着人们的眼球。生命科学的新发现、不断出现的新生物技术无不展示着其在改善人类医疗卫生、农业、人口和食品状况方面的显著地位。然而，现代生物技术因涉及生物安全性、对生态环境和对人类伦理道德等方面的问题而倍受争议。     　　1生物技术发展现状　　生物技术（Biotechnology）是以生命科学为基础，利用生物（或生物组织、细胞及其他组成部分）的特性和功能，设计、构建具有预期性能的新物质或新品系，以及与工程原理相结合进行社会生产或社会服务的综合性技术领域。它是20世纪70年代初在分子生物学和细胞生物学基础上结合现代工程学的方法和原理而发展起来的一门综合性科学技术[1]。　　以基因工程、蛋白质工程、细胞工程为基础的现代生物技术是21世纪科技创新的前沿，代表了高新技术发展的方向。尤其是1990年启动的，由美、英、德、日、法、中六国参与的人类基因组计划(humangenomeproject,HGP)的顺利实施则把生命科学推向当代科学研究的顶峰。生物技术的发展对化学、数学、物理、材料、信息工程等学科提出了许多新问题、新思路和新挑战，促使这些学科不断开拓新的研究领域。　　生物技术产业的发展对于改善人们的生活环境、提高人们的生活质量具有重要意义，特别是对于我国这样一个人口众多、人均资源少的国家，发展生物技术产业更具有重要的战略意义。　　2生物技术对人类健康的积极促进作用　　生物技术自诞生之日起就一直为人类健康水平的提高起着不可或缺的作用。主要体现在以下5个方面:　　2.1疾病预防、诊断及治疗　　医药生物技术是生物技术领域中最活跃、产业发展最迅速、效益最显著的领域。投资比例及产品市场均占生物技术领域的首位。生物技术在医药领域的应用涉及到新药开发、新诊断技术、预防措施及新的治疗技术，如单克隆抗体、基因诊断、荧光检测、基因芯片等。这些技术可以快速、灵敏、简单地诊断疾病。常用的疾病诊断方法有酶联免疫吸附检测法和DNA诊断技术。　　单克隆抗体可以用于疾病治疗，也可用于疾病诊断。如用于肿瘤治疗的生物导弹，是将治疗肿瘤的药物与抗肿瘤细胞的抗体连接在一起，利用抗体与抗原的亲和性，使药物集中于肿瘤部位以杀死肿瘤细胞，减少药物对正常细胞的毒副作用[1]。单克隆抗体更多地是用于疾病的诊断和治疗效果的评价。再有，基因芯片技术可用于包括遗传性疾病、传染性疾病及肿瘤等疾病的诊断、DNA序列分析、药物筛选、基因表达水平的测定等领域。这些都为改善人类健康和提高生命质量起到一定的促进作用[2]。　　2.2生物制药 　　生物制药改变了传统制药的原料、工艺和生产方式，制造出有特殊疗效的药物，帮助医学战胜了许多威胁人类健康和生命的顽症。抗生素是人类最熟悉、应用最广泛的生物技术药物。目前上市的基因工程蛋白质药物主要用于治疗癌症、艾滋病、细菌感染、代谢病、血液病、糖尿病等[3]。利用基因工程生产的重组疫苗可以达到安全、高效的目的，如病毒性肝炎疫苗、霍乱、痢疾、血吸虫疫苗等[4]。　　2.3HGP对人类疾病基因研究的贡献　　人类疾病相关的基因是人类基因组中结构和功能完整性至关重要的信息，HGP在利用基因进行疾病诊断方面发挥着重大作用。过去人们要花很长时间来寻找到底是哪一种基因引发疾病，有了基因图谱，这一过程将大大缩短。基因图谱将有助于科学家找到治病的新药[5]。了解基因对蛋白质的作用，科学家可以设计基因药物，利用基因释放的命令来修复或制造蛋白，使蛋白按要求控制人体细胞或器官的正常运作，达到治病的目的。　　2.4转基因动植物　　通过基因工程来提高食物的营养水平，可为改善全球人类营养状况做出贡献。转基因动物和转基因农作物的出现为人类提供了新型、高质、健康的食品。其中，以转基因植物发展尤为迅速。据统计，在美国，转基因食品高达4000多种，已成为人们日常生活的普通商品。　　2.5生物技术在环保方面的应用现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用，而且也随着日益突出的环境问题在环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理，有毒有害物质的无害化处理等也方面发挥着重要的作用。如，利用生物技术处理垃圾废弃物，即通过降解破坏污染物的分子结构，而降解产物及副产物大都可被生物重新利用，这样便有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度[1]。此外，还可利用发酵工程技术处理污染物质。3十大生物技术将改善人类健康加拿大多伦多大学联合生物伦理中心日前进行的一项研究指出，十大生物技术会在未来5～10年内改善全球的医疗状况。这十大生物技术可以分成三类：第一类是基于基因组学和蛋白质学的新诊断技术，第二类是基因工程改造过的新预防疫苗和其他疾病预防手段，第三类是基于基因组学和蛋白质学的新药物和治疗手段。 在这项研究中，加拿大学者采用了“德尔斐法”，他们对39位全球顶尖的生物学家进行了为时半年、总共三轮的调查采访，其中有28名科学家完成了全部三轮调查，最后这十大生物技术就是由他们筛选出的。科学家们在这项研究中的结论和世界卫生组织的乐观预言相符。那么，这十大生物技术到底是什么呢？值得我们一看。◆分子诊断术诊断是治疗的基础，分子诊断术建立在聚合酶链反应、单克隆抗体和重组抗原等技术的基础上，能够更早地发现感染和其他疾病状况，目前分子诊断术成本不菲，但科学家预测未来相关技术的价格会大大下跌，更适合发展中国家。◆重组疫苗重组疫苗是以生物工程手段设计的疫苗，目前已有部分类型投入使用，生物工程可以使设计者更精确地控制疫苗的特性，使疫苗更安全、更有效。重组疫苗也是人类最终制服艾滋病的希望所在，因为它可借助新的方式生产和储存，其成本可能比传统疫苗更低廉。◆新的疫苗和药物服用方式大多数疫苗和许多药物目前要注射使用，而不安全的注射是每年数十万艾滋病、乙肝和丙肝病例的罪魁祸首，新的服用方式将使疫苗和药物的使用更安全、更易于管理，也由于人员训练、药物保存等费用的减少，降低了疫苗和药物的成本。◆环境的生物复原“环境病”是发展中国家居民的一大“杀手”，而有机污染物和铅、汞、镉等重金属污染又是其中之最，治理好这些环境污染必将大大改善发展中国家的居民健康状况，生物复原依靠微生物和植物来降解、吸收这些污染，相对技术难度和成本都较低，值得推广。◆病原体基因组测序通过对人类病原体的基因组测序，可以更好地了解致病机理和有效治疗方法。通过对病原体基因序列的研究，可以找到对药物和疫苗有关键作用的新蛋白质。因此，科学家们建议优先研究病原体基因组测序。 ◆女性专用的性传播疾病防治手段性传播疾病的危害正在急剧增加，艾滋病还只是其中一端，据统计全球每年有3.33亿人染上艾滋病以外的性传播疾病，其中妇女是最大的受害者。女性专用的性传播疾病防治手段建立在重组疫苗、单克隆抗体等生物技术的基础上，如果得到推广，有望大大改善全球妇女的健康状况。◆生物信息学生物信息学是生命科学和信息技术的“联姻”，它以计算机分析大量的生物信息数据，比如DNA、RNA和蛋白质的排序等，从中得到有价值的信息用于疾病防治。有了生物信息学，发展中国家可以利用全球公开的原始数据，而不必在获取这些数据上消耗资金和人才，因此生物信息学将推动发展中国家医疗水平的进步。◆基因改造过的富营养作物发展中国家1／5的居民患有营养不良，这极大地削弱了他们对疾病的抵抗力，大米、土豆等低营养作物的广泛种植对此有很大的影响。通过基因工程来提高主食的营养水平将为改善全球营养状况作出贡献。但科学家警告，对基因改造作物的安全性应该严格评估。◆重组药物发展中国家在进步过程中面临的健康问题是，旧有的传染病威胁尚未消除的时候，常见于发达国家的非传染性疾病(如心脏病等“富贵病”)开始冒头，这些非传染性疾病是发展中国家60％死亡者的病因。以基因重组技术为基础的重组药物是指在生物中插入基因，使生物产生具有治疗作用的药用蛋白质，这种“生物制药厂”将增强发展中国家对付非传染性疾病的能力。◆组合化学这是发现和研制药物的新手段。近年来，基因组学和分子生物学的突破，使人们能更精确地在基因上定位药物的“标靶”，而依靠高度自动化的组合化学手段，科学家可以不断地试验不同的药物分子及其变体是否对这些“标靶”有效，这种交互性的过程将使新药物研发效率提高、周期缩短。　4生物技术给人类带来的困扰　　4.1生物技术的安全性问题生物安全狭义来讲，是指现代生物技术的研究、开发、应用以及转基因生物的跨国越境转移可能对生物多样性、生态环境和人类健康产生潜在的不利影响。广义是指与生物有关的各种因素对社会、经济、人类健康及生态环境所产生的危害或潜在风险。　　4.1.1基因污染：是一种非常特殊又危险的环境污染。大致有三种情形：污染传统作物而改变其消费性质；污染自然界的基因库；影响自然界的生态平衡。 　4.1.2转基因食品的安全性：目前尚无定论。其风险目前已引起广泛关注。转基因生物作为食品进入人体，很可能出现某些毒理作用和过敏反应；转基因生物使用的抗生素标记基因可能使人体对很多抗生素产生抗性；转入食品中的生长激素类基因可能对人体生长发育产生重大影响，有些影响需要经过长时间才能表现和监测出来[6,7]；转基因微生物可能与其他生物交换遗传物质，产生新的有害生物或增强有害生物的危害性，以致引起疾病的流行[6]。　　4.1.3基因治疗的不确定性：　　1）目前的技术不能保证将基因引入生殖细胞对后代不造成伤害并且有效，而一旦造成伤害将遗传下去且不可逆转；　　2）有治疗价值的基因尚为数不多，多基因控制的遗传病机理尚不明了；　　3）为了使基因进入细胞内，基因常与腺病毒或逆转录病毒整合在一起，但病毒对机体的潜在风险没有得到解决。　　4.1.4异种移植的危险性：免疫排斥与跨物种感染是异种移植的两大主要问题。　　41.5生物武器的恐慌：生物战剂是在军事行动中用以杀伤人畜和破坏农作物的致病微生物、毒素和其他生物活性物质的统称。目前，传统的生物武器发展到了“基因武器”的新阶段。　　4.2生物技术的伦理问题　　生物医学技术的进步使人们不但能更有效地诊断、治疗和预防疾病，而且有可能操纵基因、精子或卵子、受精卵、胚胎、以至人脑和人的行为。这种放大了的力量可以被正确使用，也可能被滥用，对此如何进行有效控制？这种力量的影响可能涉及几代人。若这一代人的利益与子孙后代的利益发生冲突时怎么办？1997年2月，“克隆羊”的问世在全世界引起了强烈反响，那么下一步会不会有“克隆人”？HGP的完成之后，“基因歧视”使一些携带不正常基因的人在婚姻、就业、升学等受到不公正待遇[8]。现代辅助生殖技术（ArtificialReproductionTechnology,ART）的产生及发展，使传统婚姻家庭理念遭到前所未有的冲击与破坏，一个孩子可能有五个父母[9]，到底谁是孩子的合法父母？胚胎成为商品，那么人是不是也是商品？生物技术在许多方面都给伦理学出了难题，而伦理的模糊、混乱和颠倒极易导致心理和感情上的扭曲。     　　5结语　　生物技术既可造福于人类，也可能引起伦理道德等社会问题，甚至给人类带来灾难性的影响，尤其是对危害性认识不足或被人类滥用时，其潜在危险难以预料。因此人类必须正视这些问题，加强政策导向、完善相关法律制度，对生物技术产业的发展健康加以引导，使其为提高人类健康水平、延长寿命、开发新能源、环境保护方面继续做出贡献。