時間：2022-10-12 15:20:51
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1基因工程技術
1.1生物技術類型
生物技術目前被用于細胞生物學，分子生物學等多個方面，可用于生命系統研究、設計、改造，甚至創造新生命，或運用工程學和生物體系實現產品生產和服務提供的新型技術。根據研究方法和研究對象，可將現代生物技術分為發酵基因，蛋白質酶以及細胞工程等，結合實際應用領域，可將生物技術分為環境，生物技術，食品生物技術，植物、動物生物技術等。從整體上來看，現代生物技術作為一種新興技術與其他技術有必然聯系，但也存在明顯區別，其中基于DNA重組技術為基礎的基因工程技術是目前現代生物技術的核心，對于其他技術整體發展來說具有十分重要的意義，能夠影響其他生物領域。生物技術是21世紀的高新技術核心，未來生物技術也將成為支柱產業，隨科學技術發展，各國家將生物基礎作為強化國家經濟實力的重要技術，并投入大量人力、資金。
1.2基因工程
基因工程是指通過DNA重組技術實現產品生產改造的關鍵技術，能將人工合成基因或外源基因與載體DNA重組，并將該重組的DNA轉入到宿主細胞中，獲得轉基因生物或相應產品。在現代生物技術中基因工程技術是基礎技術，其他技術在發展過程中需基于生物基因工程技術。在整個生物產業中基因工程是上游技術，其特點是以核酸作為操作對象，在不同體系中進行目標表達，獲得不同產物?；蚬こ叹邆涠鄠€表達體系，包括真核、原核、植物、動物個體等，不同表達體系應用不同。原核生物具有簡單的表達體系，其表達效率高，應用范圍廣，然而大多數表達產物不具有生物活性。個體重組蛋白具有良好生物活性，但該體系表達水平較低且制作成本高，因此針對不同生產目標可以選擇合適的表達體系，比如生產良好生物活性醫藥蛋白以動物乳腺為表達體系，比如動物生物反應器。為獲得安全實用的畜禽基因工程疫苗，應采用原核微生物進行表達，要想生產動物飼料酶制劑，應選擇酵母表達體系。
通過對不同體系進行合理選擇，可將基因工程技術廣泛用于畜牧獸醫領域，通過轉基因技術來研發動物乳腺生物反應器，以使企業生產具有良好市場發展前景的醫藥蛋白，并實現畜牧品種選育，提升動物生產性能。在開發基因工程疫苗以及研發相應生物產品技術時，可借助原核表達體系，該技術涉及預防獸醫學，動物遺傳育種等不同學科。
2.1動物生物反應器
基因工程技術在畜牧獸醫領域中主要是利用動物生物反應器來研發生物醫藥蛋白，該動物生物反應器應用較廣，目前多個國家在這一方面投入大量的人力、物力，比如組織纖溶酶原，激活劑等生物反應器，可用于表達醫藥蛋白等。國內多次進行人乳鐵蛋白產品的研發，通過轉基因動物能夠獲得濃度高達10g/L，相比現有商業標準來說，人乳鐵蛋白表達水平明顯較高。
2.2基因工程育種
研究表明在畜牧業發展過程中畜禽良種培育和快速擴繁是其重要環節，傳統畜禽培育中需通過動物表達來獲取關鍵的遺傳標記信號，進而實現新品種選育，在遺傳標記選擇中其流程相對復雜，并且畜禽生長周期長，易導致培育過程花費時間長，成本大，隨工程基因組學研究，其對畜禽經濟性狀、分子機理進行深入探究，使研究學者能夠通過轉基因技術綜合基因組學，從分子細胞水平進行遺傳性狀的修改，以縮短世代間隔，更好的提升動物育種進程。
2.3基因工程疫苗
在生產基因工程疫苗時可借助基因工程技術，以應對國內外面臨的重大動物疾病，比如禽流感，一般是人畜共患病，不僅影響地方畜牧業發展，同時還會從一定程度上制約人身安全。為能夠有效防止動物疫病在全球范圍內傳播，需提升動物免疫效果，以減少動物發病的機會，現有動物疫苗采用的是弱毒苗或滅活苗，其安全性不樂觀，采用基因工程疫苗能夠補充這一缺陷，該疫苗具有良好的安全性，成本低，免疫效果佳，使用快捷等。
2.4飼料用酶制劑在動物營養和飼料加工中，也可以用基因工程技術，比如利用酵母細胞表達系統。酶制劑是從微生物，動物，植物等體內提取且具備一定酶活性的生物活性物質，其是與少量載體混合制備成粉劑。一般蛋白酶，乳糖酶，果膠酶，纖維素酶等可作為基因工程技術的酶源。飼用酶制劑能夠通過基因工程技術消除飼料中重要的抗營養因子以及有害物質，幫助植物細胞壁破壞促進養分吸收，以更好的促進畜禽動物生長，減少養殖業的廢氣廢物排放。
2.5其他基因工程產品
除上述之外，基因工程技術還可用于畜禽生長激素釋放因子等不同，蛋白的生產以更好調控畜禽動物的生長發育情況。通過研發瘤胃微生物以進一步提升飼料轉化率，為更好的分析動物活動規律，可制作基因缺失動物模型。總之，基因工程技術可廣泛用于畜牧獸醫領域，以改善畜禽生產性能，擴大蛋白質飼料的來源，提升飼料營養成分和利用率，更好的解決地方資料不足的問題，促進畜牧業發展，這對于有效控制和預防動物疾病，傳播改善外界環境具有重要意義。
3基因敲除
上世紀80年代研究所提出基因敲除技術，該技術是一種新型分子生物學技術，是通過同源重組，能夠將外源基因定點整合到靶細胞基因組中的某一確定位點，進而實現定點修飾、改造染色體基因的目的，可在細胞或動物個體水平進行基因功能的觀察。同時，目前研究學者提出的胚胎干細胞分離和體外培養，這些技術也能夠為基因敲除奠定重要基礎。
3.1基因敲除的步驟
（1）構建基因敲除載體；（2）將經銷處載體導入胚胎干細胞；（3）篩選陽性胚胎干細胞，構建重組胚胎，將重組胚胎倒入假孕母體中，使其直接發育為個體；（4）將基因敲除動物進行交配，獲得純合體進行敲除動物?；蚯贸且环N基因組學編輯技術，可用于醫學研究生物領域中，之后可逐漸用于畜牧獸醫領域。近年來常使用的基因敲除包括鋅指核酶技術，RNA干擾技術，轉錄激活子效應子技術等，相比同源重組來說能夠顯著提升打靶效率，為后續節約篩選時間，由細菌到哺乳動物均具有較高基因編輯活性。
3.2基因敲除技術
當前在畜牧獸醫領域中廣泛利用基因敲除技術，包括構建動物模型，進行藥理學研究，免疫學分析，動物疾病治療預防，病原微生物致病機理研究，轉基因動物研究等。具體來看，
（1）構建動物模型。上世紀80年代全球完成首例小鼠基因打靶實驗，當前基因敲除在動物模型構建方面獲得快速發展，并廣泛用于人、小鼠、雞、牛、羊等物種中。比如由Hu等人提出將小鼠卡巴B蛋白抑制因子激酶1基因敲除，用于基因功能分析，通過研究發現，IKK1+/-個體表型相對正常，但IKK1-/-個體存在四肢突出，頭低于正常值的小鼠?；蚯贸夹g用于動模型研究方面，目前主要研究方向為小鼠胚胎干細胞基因打靶，基于此，所構建的動模型是與人類遺傳病具有一定聯系。比如由Incerti進行小組OAI基因敲除，通過眼科研究發現小鼠眼球底部黑色素不足，是與人臨床表現類似的，可用于眼白化病一型發病機制的研究。
（2）藥理學研究，利用小鼠模型能夠給動物疾病研究提供重要基礎，基因敲除技術可用于揭示疾病機理，尋找臨床治療靶點。由ZAhang等人利用CRISP/Cas基因敲除技術，發現新型抑制弓形蟲生長藥物靶點。金屬硫蛋白是細胞內含半胱氨酸巰基小分子蛋白，由Vasak等人通過基因敲除技術敲除小鼠中金屬硫蛋白基因，通過研究發現，經過基因敲除的小鼠相比對照來說，對多環酚烴化物二甲苯胺皮膚癌毒性較為敏感。阿片類受體是以阿片物質作為直接受體，在鎮痛中阿片類藥物能夠起到良好的效果，其受體包括K、u等。
（3）免疫學研究，在機體執行免疫應答和免疫功能中免疫系統作為重要系統，是有效預防病原體入侵，保障內環境穩定的重要生理系統，很多免疫系統疾病可從基因水平進行分析。比如Totey等人敲除小鼠TCR基因，通過實驗研究表明小鼠胸腺結構發育不完全，顯著增加脾β細胞，在敲除免疫球蛋白u鏈之后，研究結果表明β細胞在發育過程中受阻。
（4）動物疾病預防及治療，基因敲除技術也可用于動物疾病的預防和治療，比如由Xia等人利用人工設計微RNA從細胞水平進行PRRSV復制抑制，由Guo利用miRNA-181在細胞中抑制PRRSV復制，同時利用miRNA-181相似物，可緩解患病個體臨床癥狀。朊病毒是導致瘋牛病的重要致病因子，Bueler等人敲除小鼠中阮病毒基因后，結果發現小鼠不會感染阮病毒，同時無其他副作用。Sutou等人對牛阮病毒基因進行小分子干擾敲除后，結果發現19號、21NT的siRNA具有較高抑制率。當前在動脈粥樣硬化研究中應用較多的基因工程，動物是載脂蛋白E基因敲除小鼠，研究學者利用這種動物模型敲除小鼠大量持續注射內抑素全組蛋白，通過實驗發現，內抑素全組蛋白能夠抑制載脂蛋白1基因敲除小鼠中動脈粥樣硬化斑塊發展。
（5）轉基因動物研究。轉基因動物主要是指將外源基因通過轉讓方式導入動物受體中，進而形成在動物體內穩定表達的外源基因動物。將人源基因轉移至動物體內，直接形成轉基因動物，進而能夠為人類生產低成本的生物制品。比如人血清白蛋白，可用于創傷、燒傷人群治療。由Jabed等人通過采用轉基因技術，能夠在小鼠體內轉入羊的β乳球蛋白基因，進而構建小鼠模型，利用人工合成miRNA干擾羊的β乳球蛋白基因，通過研究發現，實驗組可生產并表達串聯miRNA的轉基因牛乳，但在轉基因植物中未檢測到羊的β乳球蛋白。
4基因工程發展前景
在傳統畜牧獸醫行業中，通過借助基因工程技術其可實現多種產品技術的研發，包括飼料酶制劑或轉基因食品等。通過技術角度出發，這些基因工程技術研發產品具有良好市場發展前景，但消費者的觀念也會從一定程度上影響市場發展前景。（1）轉基因食品由于受傳統倫理觀念的影響以及目前一些研究學者提出反對轉基因的問題，基于市場競爭激烈的前提下，我國在綜合保護本國傳統產業角度出發，針對轉基因產品銷售問題提出相對嚴格的措施。對此，應正確認識基因工程技術，其作為一種新型生物技術，在制定轉基因生物政策法規時要求提高理性，比如農業部發放農業轉基因生物安全證書，更好的促進地方農業技術以及產業實現可持續性發展，同時也能夠有效規范轉基因農產品的進出口秩序，（2）針對基因工程技術及產品，一些消費者存在誤區，因此制定政策措施會誤導消費者，甚至使其對轉基因產品產生抵抗，錯誤的認為轉基因食品不可食用，無法認可和接受這種轉基因食品。隨科學技術發展，人們不斷了解和改進經營工程技術，也認識到在多個領域中將會嚴格檢驗基因工程技術及產品，其能夠為解決人口增加引發的食品短缺問題提供幫助，因此需要在市場上廣泛為消費者普及生物學常識，以消除消費者的傳統錯誤認知，尤其是關于基因工程的理論知識。針對基因工程產品，包括基因工程疫苗，酶制劑，醫藥蛋白等未涉及食品安全問題，對這種基因工程產品市場較為樂觀，消費者應于接受。當前部分基因工程疫苗，酶制劑獲得廣泛推廣應用，以形成較大規模產業鏈，能夠更好的促進地方畜牧獸醫領域發展。5小結動物基因工程技術作為現代生物技術的核心，其在促進地方畜牧獸醫領域發展中發揮重要作用。利用基因工程技術，可實現動物分子育種，基因工程疫苗，飼料抑制劑等研發。此外，在生物工程技術中，基因敲除技術作為其基礎技術，能夠從分子水平上進行實驗設計，進而推測基因學功能，該技術也可用于畜牧獸醫領域，包括動物模型構建，藥理學研究，免疫學分析，動物疾病預防及治療，轉基因動物研究等。通過采用動基因工程技術，能夠從一定程度上促進地方畜牧獸醫領域實現整體技術升級，使其成為高技術含量，低成本高，附加值的現代化都市型畜牧業。
參考文獻
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作者:曲麗靜 賈海洋 單位:榮成市石島管理區王連畜牧獸醫站 榮成市石島管理區東山畜牧獸醫站
