中国医学科学院/北京协和医学院 皮肤病研究所 李新宇
随着生物科学技术的迅猛发展，基因工程作为一项核心技术被应用于医药行业。基因工程技术带给人类战胜疾病的新式武器就是基因工程药物。
基因工程药物大多为人体内具有功能的蛋白质类物质，它们在人体中由特定基因经过复制、转录、翻译过程而生成。基因工程药物的研发依赖于基因工程技术，该技术亦被称为基因拼接技术或DNA重组技术。这是人们在分子水平上对基因所进行的特殊操作，其主要步骤是用人为的方法将所需的某一遗传物质（DNA大分子）提取出来，在体外用特定的工具酶切割，获得特定的基因片段（亦称目的基因），再把它和载体DNA分子（通常为质粒）连接，这个过程称为体外重组，形成的产物称为重组质粒。最后将重组质粒导入那些容易生长、繁殖的细胞中，这些细胞被称为受体细胞或靶细胞，它们可以是细菌、酵母菌、动物细胞、植物细胞。被导入的外源性基因能在受体细胞中“安家”，然后完成正常的复制、转录、翻译表达的全过程。而基因工程药物就是通过这样的技术来研制，可以将一个生物体內有用的目的基因转移到另一个生物体（靶细胞）中，利用靶细胞具有的不断繁殖能力，通过收集细胞培养液就能获得基因表达的产物----蛋白质，也就是我们所需要的药物。
随着人类基因组的逐渐破译，很多疾病的病因已被揭开。在知道了对某种疾病有预防和治疗作用的蛋白质后，我们可以通过获得目的基因、构建重组质粒、构建基因工程菌、工程菌大规模培养、分离提取表达的蛋白、提纯、最后做成制剂这样的过程，并给予规模化的工业生产，最终获得需要的蛋白质类药物或疫苗产品，统称为基因工程药物或基因疫苗。
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目前，投放市场的基因工程药物已有几十种。从以下几个基因工程药物的开发可以看到它们给予人类健康带来的福音：
1.胰岛素是治疗糖尿病的特效药。半个多世纪以来，胰岛素都是从牛、猪等大型牲畜的胰脏中提取。而一头牛或一头猪的胰脏只能产生约30毫升的胰岛素，而一个糖尿病患者每天大约需要4毫升胰岛素，因此胰岛素的生产一直存在着产量低、价格高的问题，远不能满足需要。1978年美国科学家利用重组DNA技术从大肠杆菌中生产出胰岛素，通过规模化生产可以使胰岛素价格降低30%～50%。这种基因工程重组胰岛素于1982年在美国上市，这亦是全球开发的第一个基因重组药物，它标志着基因工程技术开始在制药产业中应用。
2.用基因工程技术生产干扰素是基因工程药物对人类重大贡献的另一个典例。干扰素是国际上公认的病毒性疾病（乙型肝炎、疱疹等）治疗的首选药和肿瘤生物治疗的主要药，具有广谱抗病毒效能和抑制细胞增殖、调节免疫功能等功效。干扰素本身是人类或动物细胞分泌的一种活性蛋白，但人体或动物体内的干扰素基因通常是处于“休眠”状态的，只有在受到外来病毒感染，或受到干扰素诱导物诱导时，干扰素基因“苏醒”，表达干扰素，以帮助细胞产生抗体，阻止或干扰人体再次受到感染。生产干扰素的传统方法是用人血液中的白细胞生产，每个细胞最多只能产生100～1000个干扰素分子，成本高、价格昂贵。据初略计算，每8000～300000毫升血液只能产生1毫升干扰素，花费200亿美元只能生产453克纯品，如此高成本的药物对于大多数患者而言是无力承受的。1980年美国科学家将人体α干扰素基因转至大肠杆菌中获得成功，制造出了干扰素，1986投放市场。用这种基因工程技术，只需培养含干扰素基因的大肠杆菌，再从菌的培养液中提取到干扰素。每千克培养液可提取20~40毫克干扰素，而生产453克干扰素的成本不到1亿美元。
3.人生长激素是脑下垂体前叶分泌的一种激素，是治疗侏儒症的特效药，还可用于治疗老年性骨质疏松症、出血性溃疡、烧伤、创伤、骨折等。生长激素具有很强的种属特异性，不能用动物的生长激素作替代治疗。然而人生长激素的来源非常困难，唯一途径是从尸体中提取。经测算，治疗一例脑下垂体功能不全的儿童侏儒症患者一年所需要的生长激素至少要从50具尸体中提取，显然大部分患者是不可能得到治疗的。1983年基因工程人生长激素产品进入美国市场，每国际单位的人生长激素费用大约为5美元。
4.人生长激素抑制因子能抑制生长素、胰岛素和胰高血糖素的分泌，可用来治疗肢端肥大症和急性胰腺炎等疾病。如果依赖传统技术从羊脑中提取这种抑制因子，5毫克生抑制因子需要用50万个羊脑。1977年 ,美国研究人员利用基因重组技术在大肠杆菌中制造出有活性的人生长激素抑制因子，这在当时亦被称为基因工程史上的第一个重大突破。用这种方法生产5毫克人生长激素抑制因子，只需要50升大肠杆菌培养液。这个典例更加说明用基因工程方法生产药物，不仅是制药技术上的突破，而且亦在经济效益上获得巨大丰收，而最终的受益者是广大患者。
21世纪已被称为生物世纪。基因工程制药技术在重组DNA技术基础上已将发酵工程、细胞工程、酶工程等现代生物技术加以融合，成为研制预防和治疗人类重大疾病的蛋白质药物、核酸药物以及生物制品的一门高新技术，基因工程药物也将因其独特的优势不断出现新的品种，造福人类。
