第八章 生物技术与人类健康

1. 第八章 生物技术与人类健康

2. 第八章 生物技术与人类健康 • 【知识目标】 • ①了解生物技术对人类的生命健康、延长寿命、提高生活质量所具有的不可估量的作用。 • ②理解生物技术在疫苗生产、疾病诊断、生物制药、生物疗法等方面的重要作用。 • ③掌握生物技术在人类健康方面的主要应用及运用生物技术手段进行相关产品的生产。

3. 第八章 生物技术与人类健康 • 【技能目标】 • 运用相关技术手段生产疫苗、抗生素，并且会进行疾病诊断和治疗。

4. 第一节 生物技术与疫苗 • 一、疫苗概述及作用机制 • （一）疫苗概述

6. 第一节 生物技术与疫苗 • 一、疫苗概述及作用机制 • （二）疫苗的作用机制

7. 第一节 生物技术与疫苗 • 二、病毒性疾病疫苗 • （一）病毒性疾病疫苗的种类 • 1.乙型肝炎病毒疫苗 • 2.AIDS疫苗 • 3.口蹄疫病毒疫苗 • 4.单纯疱疹病毒疫苗 • 5.脊髓灰质炎疫苗 • 6.狂犬病疫苗 • 7.EB病毒疫苗 • 8.流感疫苗 • （二）病毒性疾病疫苗的制备 • 1.病毒性组织疫苗的制备 • （1）动物选择 • （2）种毒与接种 • （3）观察与收获 • （4）制苗 • 2.病毒性禽胚培养疫苗的制备 • （1）禽胚的选择与孵化 • （2）种毒与毒种的继代 • （3）接毒与收获 • （4）配苗 • ①湿苗②冻干苗③灭活苗(佐剂苗) • 3.病毒性细胞培养疫苗的制备 • （1）种毒与毒种 • （2）营养液配制与细胞制备 • （3）接毒与收获 • （4）配苗 • 4.几种主要病毒性疫苗的制备 • （1）猪传染性胃肠炎H-5活疫苗 • （2）猪传染性胃肠炎华毒株活疫苗 • （3）马立克氏病火鸡疱疹病毒（HVT）活疫苗 • ①种毒②制备要点 • （4）猪瘟活疫苗I—猪瘟兔化弱毒兔体组织活疫苗制备 • ①种毒 • ②制备要点

8. 第一节 生物技术与疫苗 • 三、细菌性疾病疫苗 • （一）细菌性疾病疫苗的种类 • 1.霍乱弧菌疫苗 • 2.幽门螺杆菌疫苗 • 3.麻风杆菌疫苗

9. 第一节 生物技术与疫苗 • 三、细菌性疾病疫苗 • （二）细菌性疾病疫苗的制备 • 1.灭活苗的制造流程 • （1）菌种与种子培养 • （2）菌液的培养 • （3）菌数计算 • （4）灭活与浓缩 • （5）配苗与分装

10. 第一节 生物技术与疫苗 • 三、细菌性疾病疫苗 • （二）细菌性疾病疫苗的制备 • 2.活疫苗的制造流程 • （1）菌种与种子 • （2）菌液培养 • （3）浓缩 • （4）配苗与冻干

11. 第一节 生物技术与疫苗 • 三、细菌性疾病疫苗 • （二）细菌性疾病疫苗的制备 • 3.类毒素的制造流程 • （1）菌种与毒素 • （2）脱毒 • （3）类毒素的精制 • ①物理学方法②化学沉淀法③层析法

12. 第一节 生物技术与疫苗 • 三、细菌性疾病疫苗 • （二）细菌性疾病疫苗的制备 • 4.几种主要细菌性疫苗的制作 • 实例1 布鲁氏菌19号活疫苗的制作 • （1）菌种 制苗菌种为牛种布鲁氏菌弱株A19，其生物学特性典型。

13. 第一节 生物技术与疫苗 • 三、细菌性疾病疫苗 • 4.几种主要细菌性疫苗的制作 • （2）制备工序 • ①种子繁殖 冻干菌种接种于胰蛋白琼脂平板培养基上,于36-37℃培养2-3d,选取典型菌落,再次接种于胰蛋白琼脂平板营养48-72h,作为种子. • ②菌液培养 按培养基总量的1%-2%将种子液接种于马丁肉汤,在 36-37℃下通气培养36h期间于第12h、20h、28h分别按培养基总量的 1%-2%加入50%葡萄糖溶液。纯粹检验合格。 • ③浓缩与配苗 将菌液用PH6.3-6.8缓冲生理盐水稀释成120亿-160亿个/ml,无菌分装即为湿苗,若制冻干苗,按总量的 0.2%_0.4%加入羧甲基纤维素钠,浓缩沉淀菌体.浓缩的菌液纯粹检验及活菌计数合格后,加入PH7.0的蔗糖明胶稳定剂进行配苗,定量分装,迅速冷冻真空干燥.

14. 第一节 生物技术与疫苗 • 三、细菌性疾病疫苗 • 4.几种主要细菌性疫苗的制作 • 实例2 仔猪大肠杆菌三价灭活苗制作 • 实例3 猪丹毒灭活疫苗 • 实例4 猪丹毒GC42活疫苗

15. 第一节 生物技术与疫苗 • 四、寄生虫病疫苗 • （一）血吸虫疫苗 • （二）疟原虫疫苗

16. 第一节 生物技术与疫苗 • 五、DNA疫苗 • 又称“裸”DNA疫苗、基因疫苗，亦有核酸疫苗、多核苷酸疫苗 • DNA疫苗是指将编码某种蛋白质抗原的重组真核表达载体直接注射到动物体内，使外源基因在活体内表达，产生的抗原激活机体的免疫系统，从而诱导特异性的体液免疫和细胞免疫应答。

17. 第一节 生物技术与疫苗 • 六、避孕疫苗 • （一）精子避孕疫苗 • （二）激素类避孕疫苗

18. 第一节 生物技术与疫苗 • 七、治疗性疫苗 • （一）乙型肝炎治疗性疫苗 • （二）单纯疱疹病毒疫苗 • （三）麻风病治疗性疫苗 • （四）老年性痴呆症治疗性疫苗

19. 第二节 生物技术与疾病诊断

20. 第二节 生物技术与疾病诊断 • 一、ELISA技术与单克隆抗体 • （一）（ELISA）的原理

21. 第二节 生物技术与疾病诊断 • 一、ELISA技术与单克隆抗体 • （二）常用ELISA诊断技术 • 1. 测定抗原的双抗体夹心法 • 2. 测定抗体的间接ELISA法

22. 第二节 生物技术与疾病诊断 • 一、ELISA技术与单克隆抗体 • （三）单克隆抗体 • 肿瘤治疗 • 检测肿瘤相关蛋白质 • 检验血液中的药物含量 • 确定激素水平 • 鉴定微生物病原体等

24. 第二节 生物技术与疾病诊断 • 二、DNA诊断技术 • （一）核酸分子杂交技术 • 1.限制性内切酶酶谱分析法 • 2.DNA限制性片段长度多态性分析 • 3.等位基因特异寡核昔酸探针杂交法

25. 第二节 生物技术与疾病诊断 • 二、DNA诊断技术 • （二）聚合酶链反应（PCR） • （三）基因测序 • （四）生物芯片与基因芯片

26. 第二节 生物技术与疾病诊断 • 二、DNA诊断技术 • 基因诊断的应用主要表现： • 1．遗传病检测 • 2．肿瘤诊断 • 3.感染性疾病诊断 • 4.个体对某种重大疾病的易感性方面 • 5.器官移植方面 • 6.法医学领域

27. 第三节 生物技术与生物制药 • 一、抗生素及其他天然药物 • （一）抗生素 • β-内酰胺类 • 氨基糖苷类 • 四环素类 • 氯霉素类 • 大环内脂类 • 作用于G+细菌的其它抗生素 • 作用于G-菌的其它抗生素 • 抗真菌抗生素 • 抗肿瘤抗生素 • 具有免疫抑制作用的抗生素如环孢霉素。

28. 第三节 生物技术与生物制药 • 一、抗生素及其他天然药物 • （一）抗生素 • 1.提高现有抗生素产量 • 2.改变抗生素成分 • 3.生产新型杂合抗生素

29. 第三节 生物技术与生物制药 • 一、抗生素及其他天然药物 • （二）其他天然药物 • 早在1964年，我国科学家罗士伟教授首先成功地进行了人参组织培养， • 从植物中提取的有用次生代谢物，如生物碱、萜类、醌类、黄酮类等。 • 利用生物技术生产或处于研究阶段的药物还有：强心苷、莨菪碱、利血平、育努皂苷原、胆固醇、β-谷甾醇、羊毛甾醇、人参二醇、人身三醇、油烷酸、胡萝卜素、维生素C等。

30. 第三节 生物技术与生物制药 • 二、基因工程药物 • 1.细胞因子类 • 2.激素类 • 3.治疗心血管及血液病的活性蛋白类 • 4.治疗和营养神经的活性蛋白类 • 5.可溶性细胞因子受体类 • 6.导向毒素类 • （1）细胞因子导向毒素 • （2）单克隆抗体导向毒素

32. 第三节 生物技术与生物制药 • 三、治疗性抗体 • 人源性单抗 • 小分子抗体或单域抗体 • 双特异性抗体 • 免疫黏连素 • 催化性抗体(具有催化能力的抗体) • 人源性抗体

33. 第三节 生物技术与生物制药 • 三、治疗性抗体 • 优点:降低抗体的免疫原性 • 治疗性抗体更利于穿血壁，进入病灶的核心部位，从而改善其体内的药物代谢动力学性质 • 利用抗体库技术，不需用抗原免疫动物便可以获得针对任何一种抗原决定簇的抗体 • 降低了生产成本

34. 第四节 生物技术与生物疗法 • 一、基因治疗 • （一）基因治疗的概念 • 从广义上来讲，将某种遗传物质转移到患者细胞内，使其在体内发挥作用，以达到治疗疾病目的的方法，均谓之基因治疗。

35. 第四节 生物技术与生物疗法 • 一、基因治疗 • （二）基因治疗的方法 • 1.基因矫正 • 2.基因置换 • 3.基因整合 • 4.基因失活

36. 第四节 生物技术与生物疗法 • 一、基因治疗 • （三）基因治疗的研究现状和发展前景 • 1．基因治疗的研究现状 • 2．基因治疗的发展前景

37. 第四节 生物技术与生物疗法 • 二、干细胞的利用 • 目前，科学家已经能够在体外鉴别、分离、纯化、扩增和培养人体胚胎干细胞，并以这样的干细胞为“种子”，培育出一些人的组织器官。 • 脐带血干细胞移植手术

38. 第四节 生物技术与生物疗法 • 二、干细胞的利用 • 我国的干细胞研究和应用已经具备了一定的基础。1992年，我国内地第一个骨髓移植非亲属供者登记组在北京成立，“中华骨髓库”也正式接受捐赠。2002年，北京建立了脐带血干细胞库。关于胚胎干细胞的研究，我国目前还没有明确的法律规定。2009年，国家干细胞工程技术研究中心医学转化基地在上海成立，干细胞技术进入临床应用阶段。

39. 第五节 人类基因组计划 • 一、HGP产生的背景

40. 第五节 人类基因组计划 • 二、HGP的任务 • HGP的最终任务是要破译人体的遗传物质DNA分子所携带的全部遗传信息。完成后将获得四张图：遗传图谱，物理图谱，转录图谱，序列图谱。其中序列图谱是最重要的。

41. 第五节 人类基因组计划 • 三、HGP研究进展 • 人类基因组计划启动于1990年，原计划用15年时间即到2005年完成全部30亿碱基对序列测定。但由于它在科学上的巨大意义和商业上的巨大价值，使得这一计划完成时间一再提前。于2000年春天完成工作框架图，2003年完成最终的系列图。这一进度比原计划提前两年多，至此，人类基因总计划共耗资27亿美元，比原先预计的30亿美元有明显节省。

42. 第五节 人类基因组计划 • 四、HGP对医学发展的影响 • HGP除了在医学科学的基础研究上将作出重大贡献外，在人类的疾病治疗和预防方面也将作出特殊的贡献， • 应该指出HGP项目的启动已经不仅仅局限于人类的基因组，它的影响还包括对一些模式生物的基因组的研究。这些模式生物包括小鼠、果蝇，啤酒酵母、大肠杆菌、水稻等

43. 第五节 人类基因组计划 • 五、基因资源的保护 • 我国的基因组资源已开始流失。 • “基因争夺战”是一种资源争夺战。 “基因争夺战”也是一场知识产权之战。 • 人类基因组中所包含的全部基因中，约有5%对认识疾病有意义，1%有巨大的开发前景。我国是基因资源大国，资源特别丰富，应尽力加以保护，避免流失。

44. 第五节 人类基因组计划 • 六、我国的HGP计划 • 1993年和1996年启动了“中华民族基因组中若干位点结构的研究”和“重大疾病相关基因的定位、克隆、结构与功能研究”。同时加入了国际人类基因组计划，完成了整个人类基因组1%的测序任务。 • 基因组研究能促进我国整体医学，尤其是预防医学的发展。另外我国的基因组研究不能停留在一般的基础研究水平上，而要与产业竞争力、与健康安全的保障能力结合起来，实际上是国家安全的一部分。

45. 第五节 人类基因组计划 • 六、我国的HGP计划 • 很容易发现种族性、家族性遗传疾病的功能基因。 • 在今后的研究中，确定完成1000个争取到2000个基因片段的序列。争取通过10年的努力，每个民族收集到50～100个样本，并对样本进行多态性分析，建立一定数量的细胞株，真正建立起以疾病相关基因的结构、功能研究和基因组水平网络调节为核心的疾病基因组学。

46. 胚胎干细胞的培养 • 一、实验目的 • 掌握每台干细胞的培养方法。 • 二、实验器材 • 1.昆明小鼠、8~10周龄、体重30~35g。 • 2.胎牛血清、新生牛血清、非必需氨基酸、二巯基丙醇、丙酮酸钠、Bfgf、Percoll细胞分离液、丝裂霉素C、NBT/BCIP试剂盒、胰蛋白酶。 • 3.细胞培养用品和设备、玻璃吸管、显微外科手术机械、倒置显微镜、解剖显微镜、离心机。

47. 胚胎干细胞的培养 • 三、实验内容及操作步骤 • 1.获取胚鼠成纤维细胞 • 2.MEF滋养层的制备 • 3.获取胚胎生殖细胞 • 4.胚胎生殖细胞的常规培养 • 5.胚胎生殖细胞的鉴定 • （1）形态观察 • （2）碱性磷酸酶染色 • （3）胚胎阶段特异性表面抗原（SSEA-1 ）的检测

48. 胚胎干细胞的培养 • 四、实验说明 • 小鼠胚胎生殖细胞是生殖嵴的原生殖细胞，被认为具有胚胎干细胞的自我更新能力和多能分化潜能，可以被认为是胚胎干细胞。该细胞的获得比较容易，而且细胞的数目较多，取材容易，所以成为研究动物干细胞的重要工具。

49. 胚胎干细胞发育为神经干细胞