信息技术的发展改变了人类的生活方式,而基因工程的突破将帮助人类延年益寿。目前,一些国家人口的平均寿命已突破80岁,中国也突破了70岁。有科学家预言,随着癌症、心脑血管疾病等顽症的有效攻克,在2020至2030年间,可能出现人口平均寿命突破100岁的国家。到2050年,人类的平均寿命将达到90至95岁。
人类将挑战生命科学的极限。1953年2月的一天,英国科学家弗朗西斯.克里克宣布:<b>我们已经发现了生命的秘密</b>。他发现DNA是一种存在于细胞核中的双螺旋分子,决定了生物的遗传。有趣的是,这位科学家是在剑桥的一家酒吧宣布了这一重大科学发现的。破译人类和动植物的基因密码,为攻克疾病和提高农作物产量开拓了广阔的前景。1987年,美国科学家提出了“<b>[[人类基因组计划]]</b>”,目标是确定人类的全部克里克宣布:”,目标是确定人类的全部[[遗传信息]],确定人的基因在23对染色体上的具体位置,查清每个基因[[核苷酸]]的顺序,建立人类基因库。1999年,人的第22对染色体的基因密码被破译,“人类基因组计划”迈出了成功的一步。可以预见,在今后的四分世纪里,科学家们就可能揭示人类大约5000种基因[[遗传病]]的致病基因,从而为癌症、糖尿病、[[心脏病]]、[[血友病]]等致命疾病找到基因[[疗法]]。
继2000年6月26日科学家公布人类基因组"<b>工作框架图</b>"之后,中、美、日、德、法、英等6国科学家和美国塞莱拉公司2001年2月12日联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。这次公布的人类基因组图谱是在原"工作框架图"的基础上,经过整理、分类和排列后得到的,它更加准确、清晰、完整。人类基因组蕴涵有人类生、老、病、死的绝大多数遗传信息,破译它将为疾病的诊断、新药物的研制和新疗法的探索带来一场革命。人类基因组图谱及初步分析结果的公布将对生命科学和生物技术的发展起到重要的推动作用。随着人类基因组研究工作的进一步深入,生命科学和生物技术将随着新的世纪进入新的纪元。 基因工程在20世纪取得了很大的进展,这至少有两个有力的证明。一是转基因动植物,一是克隆技术。转基因动植物由于[[植入]]了新的基因,使得动植物具有了原先没有的全新的性状,这引起了一场农业革命。如今,转基因技术已经开始广泛应用,如抗虫西红柿、生长迅速的[[鲫鱼]]等。1997年世界十大科技突破之首是克隆羊的诞生。这只叫“<b>多利</b>”母绵羊是第一只通过无性繁殖产生的哺乳动物,它完全秉承了给予它细胞核的那只母羊的遗传基因。“<b>克隆</b>”一时间成为人们注目的焦点。尽管有着伦理和社会方面的忧虑,但生物技术的巨大进步使人类对未来的想象有了更广阔的空间。 ==基因工程大事记==1860至1870年 奥地利学者孟德尔根据[[豌豆]]杂交实验提出[[遗传因子]]概念,并总结出[[孟德尔遗传]]定律。 1909年 丹麦植物学家和遗传学家约翰逊首次提出“基因”这一名词,用以表达孟德尔的遗传因子概念。 1944年 3位美国科学家分离出细菌的DNA([[脱氧核糖核酸]]),并发现DNA是携带生命遗传物质的分子。 1953年 美国人沃森和英国人克里克通过实验提出了DNA分子的双螺旋模型。 1969年 科学家成功分离出第一个基因。 1980年 科学家首次培育出世界第一个[[转基因动物]][[转基因小鼠]]。 1983年 科学家首次培育出世界第一个[[转基因植物]]转基因烟草。 1988年 K.Mullis发明了PCR技术。 1990年10月 被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的国际人类基因组计划启动。 1998年 一批科学家在美国罗克威尔组建塞莱拉遗传公司,与国际人类基因组计划展开竞争。 1998年12月 一种小[[线虫]]完整基因组序列的测定工作宣告完成,这是科学家第一次绘出多细胞动物的基因组图谱。 1999年9月 中国获准加入人类基因组计划,负责测定人类基因组全部序列的1%。中国是继美、英、日、德、法之后第6个国际人类基因组计划参与国,也是参与这一计划的惟一发展中国家。 1999年12月1日 国际人类基因组计划联合研究小组宣布,完整破译出人体第22对染色体的遗传密码,这是人类首次成功地完成人体染色体完整基因序列的测定。 2000年4月6日 美国塞莱拉公司宣布破译出一名实验者的完整遗传密码,但遭到不少科学家的质疑。 2000年4月底 中国科学家按照国际人类基因组计划的部署,完成了1%人类基因组的工作框架图。 2000年5月8日 德、日等国科学家宣布,已基本完成了人体第21对染色体的测序工作。 2000年6月26日 科学家公布人类基因组工作草图,标志着人类在解读自身“<b>生命之书</b>”的路上迈出了重要一步。”母绵羊是第一只通过无性繁殖产生的哺乳动物,它完全秉承了给予它细胞核的那只母羊的遗传基因。“”的路上迈出了重要一步。
2000年12月14日 美英等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图谱,这是人类首次全部破译出一种植物的基因序列。
2001年2月12日 中、美、日、德、法、英6国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。
科学家首次公布人类基因组草图“<b>基因信息</b>”。 ==各国研究状况==<b>英国</b>:早在20世纪80年代中期,英国就有了第一家科学家首次公布人类基因组草图“:早在20世纪80年代中期,英国就有了第一家[[生物科技]]企业,是欧洲国家中发展最早的。如今它已拥有560家生物技术公司,欧洲70家上市的生物技术公司中,英国占了一半。 <b>德国</b>:德国政府认识到,生物科技将是保持德国未来经济竞争力的关键,于是在1993年通过立法,简化生物技术企业的审批手续,并且拨款1.5亿马克,成立了3个生物技术研究中心。此外,政府还计划在未来5年中斥资12亿马克,用于人类基因组计划的研究。1999年德国研究人员申请的生物技术专利已经占到了欧洲的14%。 <b>法国</b>:法国政府在过去10年中用于生物技术的资金已经增加了10倍,其中最典型的项目就是1998年在巴黎附近成立的号称“基因谷”的科技园区,这里聚集着法国最有潜力的新兴生物技术公司。另外20个法国城市也准备仿照“基因谷”建立自己的生物科技园区。 <b>西班牙</b>:马尔制药公司是该国生物科技企业的代表,该公司专门从海洋生物中寻找抗癌物质。其中最具开发价值的是ET-743,这是一种从加勒比海和地中海的海底喷出物中提取的红色[[抗癌药物]]。ET-743计划于2002年在欧洲注册生产,将用于治疗骨癌、[[皮肤癌]]、[[卵巢癌]]、[[乳腺癌]]等多种常见癌症。 <b>印度</b>:印度政府资助全国50多家研究中心来收集人类基因组数据。由于独特的“种姓制度”和一些偏僻部落的内部通婚习俗,印度人口的[[基因库]]是全世界保存得最完整的,这对于科学家寻找[[遗传疾病]]的[[病理]]和治疗方法来说是个非常宝贵的资料库。但印度的私营生物技术企业还处于起步阶段。 <b>日本</b>:日本政府已经计划将明年用于生物技术研究的经费增加23%。一家私营企业还成立了“龙基因中心”,它将是亚洲最大的基因组研究机构。 <b>新加坡</b>:新加坡宣布了一项耗资6000万美元的基因技术研究项目,研究疾病如何对亚洲人和白种人产生不同影响。该计划重点分析基因差异以及什么样的治疗方法对亚洲人管用,以最终获得用于确定和治疗疾病的新知识;并设立高技术公司来制造这一研究所衍生出的药物和医疗产品。
<b>中国</b>:参与了人类基因组计划,测定了1%的序列,这为21世纪的中国生物产业带来了光明。这“1%项目”使中国走进生物产业的国际先进行列,也使中国理所当然地分享人类基因组计划的全部成果、资源与技术。 ==基因工程的应用==:法国政府在过去10年中用于生物技术的资金已经增加了10倍,其中最典型的项目就是1998年在巴黎附近成立的号称“基因谷”的科技园区,这里聚集着法国最有潜力的新兴生物技术公司。另外20个法国城市也准备仿照“基因谷”建立自己的生物科技园区。
===农牧业、食品工业===运用基因工程技术,不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种,还可以培养出具有特殊用途的动、植物。:印度政府资助全国50多家研究中心来收集人类基因组数据。由于独特的“种姓制度”和一些偏僻部落的内部通婚习俗,印度人口的[[基因库]]是全世界保存得最完整的,这对于科学家寻找[[遗传疾病]]的[[病理]]和治疗方法来说是个非常宝贵的资料库。但印度的私营生物技术企业还处于起步阶段。
<b>1.转基因鱼</b>:新加坡宣布了一项耗资6000万美元的基因技术研究项目,研究疾病如何对亚洲人和白种人产生不同影响。该计划重点分析基因差异以及什么样的治疗方法对亚洲人管用,以最终获得用于确定和治疗疾病的新知识;并设立高技术公司来制造这一研究所衍生出的药物和医疗产品。
生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国)。
<b>2.转基因牛</b>
乳汁中含有[[人生长激素]]的转基因牛(阿根廷)。
<b>3.转[[黄瓜]]抗青枯病基因的甜椒
</b>
4.转鱼抗寒基因的番茄
6.不会引起过敏的转基因大豆
<b>7.超级动物</b>
导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠
<b>8.特殊动物
</b>
导入人基因具特殊用途的猪和小鼠
利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映[[环境污染]]的情况,却不易因环境污染而大量死亡,甚至还可以吸收和转化污染物。
<b>基因工程与环境污染治理</b> 基因工程做成的“<b>超级细菌</b>”能吞食和分解多种污染环境的物质。 (通常一种细菌只能分解[[石油]]中的一种烃类,用基因工程培育成功的“<b>超级细菌</b>”却能分解石油中的多种烃类[[化合物]]。有的还能吞食转化汞、镉等重金属,分解DDT等毒害物质。) ===医学===基因作为机体内的遗传单位,不仅可以决定我们的相貌、高矮,而且它的异常会不可避免地导致各种疾病的出现。某些缺陷基因可能会遗传给后代,有些则不能。基因治疗的提出最初是针对单基因缺陷的遗传疾病,目的在于有一个正常的基因来代替缺陷基因或者来补救缺陷基因的致病因素。
用基因治病是把功能基因导入病人体内使之表达,并因表达产物——蛋白质发挥了功能使疾病得以治疗。基因治疗的结果就像给基因做了一次手术,治病治根,所以有人又把它形容为“分子(通常一种细菌只能分解[[外科石油]]”。 我们可以将基因治疗分为性细胞基因和[[体细胞基因治疗]]两种类型。性细胞基因治疗是在患者的性细胞中进行操作,使其后代从此再不会得这种遗传疾病。体细胞基因治疗是当前基因治疗研究的主流。但其不足之处也很明显,它并没前改变病人已有单个或多个[[基因缺陷]]的遗传背景,以致在其后代的子孙中必然还会有人要患这一疾病。 无论哪一种基因治疗,目前都处于初期的[[临床试验]]阶段,均没有稳定的疗效和完全的安全性,这是当前基因治疗的研究现状。 可以说,在没有完全解释人类基因组的运转机制、充分了解基因调控机制和疾病的分子机理之前进行基因治疗是相当危险的。增强基因治疗的安全性,提高临床试验的严密性及合理性尤为重要。尽管基因治疗仍有许多障碍有待克服,但总的趋势是令人鼓舞的。据统计,截止1998年底,世界范围内已有373个[[临床法]]案被实施,累计3134人接受了[[基因转移]]试验,充分显示了其巨大的开发潜力及应用前景。正如基因治疗的奠基者们当初所预言的那样,基因治疗的出现将推动新世纪医学的革命性变化。 ===医药卫生===<b>1.基因工程药品的生产:</b>中的一种烃类,用基因工程培育成功的“
许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限,其价格往往十分昂贵。
微生物生长迅速,容易控制,适于大规模工业化生产。若将[[生物合成]]相应药物成分的基因导入微生物细胞内,让它们产生相应的药物,不但能解决产量问题,还能大大降低生产成本。
<b>⑴基因工程胰岛素
</b>
胰岛素是治疗糖尿病的特效药,长期以来只能依靠从猪、牛等动物的[[胰腺]]中提取,100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素,其产量之低和价格之高可想而知。
将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌,每2000L[[培养液]]就能产生100g胰岛素!大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题,还使其价格降低了30%-50%!
<b>⑵[[基因工程干扰素]]</b>
干扰素治疗[[病毒感染]]简直是“万能灵药”!过去从人血中提取,300L血才提取1mg!其“珍贵”程度自不用多说。
基因工程[[人干扰素]]α-2b([[安达芬]]) 是我国第一个全国产化基因工程人干扰素α-2b,具有抗病毒,抑制[[肿瘤细胞]][[增生]],调节人体[[免疫功能]]的作用,广泛用于[[病毒性疾病]]治疗和多种[[肿瘤]]的治疗,是当前国际公认的病毒性疾病治疗的首选药物和肿瘤生物治疗的主要药物。
<b>⑶其它基因工程药物
</b>
人造[[血液]]、[[白细胞介素]]、[[乙肝疫苗]]等通过基因工程实现工业化生产,均为解除人类的病苦,提高人类的健康水平发挥了重大的作用。
<b>2.[[基因诊断]]与基因治疗:
</b>
运用基因工程设计制造的“DNA探针”检测[[肝炎病毒]]等病毒感染及遗传缺陷,不但准确而且迅速。通过基因工程给患有遗传病的人体内导入正常基因可“一次性”解除病人的疾苦。
<b>◆SCID的基因工程治疗</b>
[[重症联合免疫缺陷]](SCID)患者缺乏正常的人体免疫功能,只要稍被细菌或者病毒感染,就会发病死亡。这个病的机理是细胞的一个[[常染色体]]上编码[[腺苷酸脱氨酶]](简称ADA)的基因(ada)发生了[[突变]]。可以通过基因工程的方法治疗。
==我国基因工程制药业发展==
80年代中期以来,我国生物技术蓬勃发展、成绩喜人。由于国家高技术研究计划(即“八六三”计划)、攻关计划和国家[[自然科学]]基金会都将生物技术作为优先发展领域予以重点支持,我国生物技术整体研究水平迅速提高,取得了一批高水平的研究成果,为我国新兴生物技术产业的建立和发展提供了技术源泉。目前,我国基因工程制药产业进入快速发展时期。
<b>一、产业现状</b>
1989年,我国批准了第一个在我国生产的基因工程药物——[[重组人干扰素]]αlb,标志着我国生产的基因工程药物实现了零的突破。重组人干扰素αlb是世界上第一个采用中国人基因克隆和表达的基因工程药物,也是到目前为止唯一的一个我国自主研制成功的拥有自主知识产权的基因工程一类新药。从此以后,我国基因工程制药产业从无到有,不断发展壮大。1998年,我国基因工程制药产业销售额已达到了7.2亿元人民币。截止1998年底,我国已批准上市的基因工程药物和[[疫苗产品]]共计15种。目前,国内已有30余家生物制药企业取得了基因工程药物或[[疫苗]]试生产或正式生产批准文号。
根据1997年对全国452从个事生物技术研究、开发和生产的单位进行的通讯调查结果,截止1996年底,我国已有8种基因工程药物和疫苗商品化(包括试生产),1996年基因工程药物和疫苗销售额约为2.2亿元人民币,仅占同期全国医药生物技术产品年销售额21.16亿元人民的10.4%。然而可喜的是,近年来我国基因工程制药产业发展迅猛,年销售额已从1996年的2.2亿元人民币增长到1998年的7.2亿元人民币,年均增长率高达80%。预计2000年我国基因工程药物销售额将达到22.8亿元人民币。
<b>二、国内外对比
</b>
我国生物技术产业,特别是生物制药产业规模与美国相比差距很大。1996年,我国生物技术销售额为114亿元人民币,美国为100亿美元,相差7倍。1996年,我国基因工程和疫苗销售额为2.3亿元人民币,同期美国75亿美元。1998年,我国基因工程药物和疫苗销售额为7.2亿元人民币,还不到1亿美元,而1996年国Amgen公司的两个主要产品Neupgen(G-CSF)和Epogen([[红细胞生成素]])销售额均达到10亿美元。
从上市品种看,1998年,我国有15种基因工程药物和疫苗获准上市,美国上市的生物药物(主要是基因工程药物)共53种。我国基国工程药物市时间较美国同品种上市时间晚5年-10年。
<b>三、存在的主要问题</b>
<b>1、同种产品生产厂家过多,造成市场恶性竞争,严重影响产业的健康发展:</b>
我国已批准上市的基因工程药物和疫苗绝大多数是多家生产。例如:干扰素α2a生产厂家有5家,干扰素α2b有5家,[[白细胞介素-2]]有10家,G-CSF有7家,GM-CSF有6家。基因工程药物临床应用剂量一般都很小(微克级),通常2-3个厂家满负荷生产就能满足全国市场需要。因此,过多厂家生产同一种基因工程药物势必造成市场过度竞争,使各生产企业的利润下降,同时还导致现有生产能力开工不足,成本增加,使企业不能获得合理利润,无法步入良性发展的轨道,甚至迫使有些企业严重亏损和破产。
这种重复生产的现象与我国新药研究开发的指导思想不无关系。以往我国新药的研究开发是以引进开发为主,我国研制上市的和在研的新药绝大部分是仿制国外的,创新药物很少。已批准的15种基因工程药物和疫苗中,只有干扰素αlb拥有我自主知识产权。在研究的生物新药中,绝大多数是国外进入二、三期临床后我国开始跟踪研制的。由此不难看出,我国新药研究开发缺乏创新和低水平重复是导致医药产业重复生产的源头。大力加强创新药物的研究是从源头解决基因工程药物重复生产问题的根本出路。同时,我国还必须进一步完善新药审批制度和专利制度,从制度上鼓励创新,切实保护创新者的知识产权,避免重复生产。
<b>2、融资渠道单一、产业发展资金不足:</b>
基因工程制药产业是典型的技术产业,具有高投入、高风险、高收益的特点。目前,我国基因工程制药企业投资大多在2000万元-1亿元人民币。资金来源除股东投入的股本金外,主要是靠银行贷款,融资渠道狭窄。由于银行十分注意资金的的安全性和流动性,高技术投资的风险使银行对之贷款慎之又慎。同时,我国基因工程制药使得这些企业融资能力明显不足,很难从一般融资渠道获得企业发展所需的资金。发展资金严重不足已成为基因工程制药产业发展的巨大障碍因素。因此,我国应借鉴国外利用风险投资发展高技术产业的成功经验,制定有关法规政策,积极稳妥地启动风险投资。
<b>3、医药市场竞争无序,行业不正之风盛行:</b>
随着我国从计划经济向市场经济转轨,医药市场出现了新的变化,药品购销各个环节利润分配极不合理。按国家现行价格规定,药品批发价是出厂价的115%,零售价为批发价的120%。但是,基因工程药物实际营销中,医院一般以国家批发价的70%-85%进药,从而获得零售价的30%-50%的利润,而生产企业的利润只有5%-15%。这种利润不合理分配导致众多制药企业亏损。更加上同种基因工程药品由多家生产,迫使生产企业纷纷采取高定价、高让利的促销手段,使药品市场竞争进一步恶化。企业迫于市场压力,主要精力都用在市场竞争上,[[无力]]顾及技术创新。过多的市场投入和让利,使正常生产经营都十分困难,更谈不上如何发展了。医药市场恶性竞争非但未能使消费者受益,却使得国家、制药企业和广大消费者的利益受到极大的损害。
另据调查,绝大多数进口基因工程药品的销售价格都大大高于同种国产药品销售价格,而且更为不合理的是,一半以上的进口基因工程药品在我国的售价高于原产国售价。
<b>4、企业管理相对滞后,技术兼经营型人才匮乏:</b>
我国基因工程制药产业起步较晚,但是起点相对较高。许多企业的关键性生产设备都是从国外进口。然而,在经营管理上与国外相比还有很大的差距。现代企业制度的特点之一是所有权与经营权分离,企业的所有者对经营者进行监督,经营者通过自主经营使企业的资产保值增值。我国大多数基因工程制药企业,虽然在形式上是有限责任公司或股份有限,但是企业的所有经营者一般由企业出任或委派。企业这种所有权与经营以不分的状况,既不利于企业长远发展,也不利于企业经营阶层即企业家阶层的形成。
基因工程制药企业是典型的技术密集型高技术企业,企业要在激烈的竞争中求得生存和发展就必须拥有一批高素质的复合型人才。如何培养和造就一批这种复合型人才已成为我国生物制药闰为亟持解决的问题。
<b>四、对策及政策建议</b>
根据国家内外工程制药产业现状及发展趋势,为促进我国基因工程制药产业的快速健康发展,我们提出以下建议:
<b>1、制定产业发展战略规划,强化财政税收优惠政策</b>
目前,我国基因工程制药产业存在的盲目性和严重的重复现象与缺乏明确的产业发展战略和规划不无关系。因此,我国应该尽早制定出台生物技术产业发展战略和指导性发展规划,在引进、[[消化]]、吸收、创新及对传统产业的改造方面,集中有限财力、物力,重点支持一批具自主知识产权和国际竞争优势,对国民经济发展和人民生活具有重大影响的关键性基因工程产业化项目。只有这样,我国基本工程制药产业才能避免盲目性和无政府状态,从而走上良性发展的道路。
基因工程制药业与其它高技术产业一样,具有高投入、高风险和高产出等特点,起步阶段必须依靠国家优惠政策扶持才能不断发展壮大。我国各级政府为支持高科技产为发展虽制定了许多优惠政策,但优惠的力度不够,而且在具体实施过程中因涉及部门较多,落无实处的情况时有发生。因此,建议国家进一步强化并规范对基因工程制药产业的财政、税收优惠政策。
<b>2、大力加强基因工程创新药物的研制和生产
</b>
由于我国上市销售和在研的基因工程药物绝大多数是仿制国外的,这使得我国基因工程药物很难讲入国际市场。特别是我国加入WTO后,一些基因工程制药企业将处于十分被动的境地,有可能会面临专利纠纷。为了从根本上改变我国基因工程制药业重复生产和缺乏国际竞争力的局面,我国的新药研制开发思想必须做战略调整,从以仿制为主向创新与仿制相结合转变。为此,我国必须大力加强创新药物研究,进一步完善知识产权保护制度和新药审批制度,特别是要加大对侵犯知识产权的打击力度,切实保护创新者权益。同时,新药研制单位和个人应该注意学会用专利保护自己的利益。近来国外一些公司采取的“专利加发表”的策略具有一定的启发性。为了使自己的技术专利化,并防止别人申请同样的专利,美国公司在申请专利后便迅速将专利内容公开发表。这种做法既确立了自己的领先地位,又有效一阻止了他人申请相同的专利。
在加强创新药物研究的同时,可以有选择地合法仿制一些专利即将过期、疗效明确、应用前景广阔基因工程药物。对仿制药物有关的专利要进行认真的研究,采取有效的专利回避策略,避免简单的、盲目的仿制。要在仿制的基础上创新。创造出专利方法不同的生产工艺和方法,避免引起专利纠纷。
<b>3、积极引导培育风险投资市场</b>
融资困难、资金不足已严重制约了我国基因工程制药产业的迅速发展。欧美发达国家的成功经验表明,风险投资是解决高技术商品化、产业化过程中资金困难的有效途径。因此,我国政府应积极稳妥地引导和培育风险投资,尽制定风险投资运行的法规和政策,为风险投资创造宽松的环境和条件,适时允许投资银行、信托投资公司、保险公司等机构发起设立风险投资基金。积极吸引国外风险投资历基金流入。同时,还应该放宽高技术企业股票发行条件,为高技术企业股票上市提供更多机会。积极准备开辟高技术企业股票市场即第二股票市场,为风险投资进入和退了资本市场创造条件。