随着生命科学的发展，人们逐渐认识到生物的生长、发展、衰老以及生命过程中的炎症、血管新生、组织修复、肿瘤发生等均受生物体内的一些肽类或蛋白质梅类物质的调控，越来越多治疗各种各样疾病的肽类药物被开发出来，对医药界产生革命性的变化。当前科学家的任务一方面是进一步了解各种生命现象的本质，了解它们的分子调控机理，从而认识越来越多对生命现象起着关键作用的肽类物质，用于治疗相应的各类疾病。另一方面是解决这类肽的生产问题。由于生物体内这些肽类物质含量极少，这些肽的生产技术就成了人们利用科学成果治疗疾病的关键。
 基因工程研究的进展，为这些肽类物质规模生产提供了可行的途径。至今研究最深入的是利用大肠杆菌作为受体，将这类肽的相应基因克隆出来，导入大肠杆菌，以大肠杆菌为加工厂，生产目的肽。我们称这样的大肠杆菌为生物反应器，当前的基因工程药物多是用大肠杆菌生产的。但大肠杆菌没有细胞核，是原核生物，与高等生物有很大的不同，对高等生物的一些肽类物质不能进行正确的加工，生产的这些肽类物质往往不具备正确的立体构型，没有生物活性。所以寻找新的生物反应器便成了当前基因工程药物研究的关键问题。正在研究并取得良好进展的是将目的基因导入动物，从转基因动物的乳汁中提取目的肽，或是将目的基因导入培养的细胞，通过细胞增殖来生产目的产物。但这些途径生长周期长，难度大，成本很高，严重限制了基因工程药物业的发展。
小球藻是单细胞的真核生物。它具有原核生物的一些特点：体积小，直径约5微米，繁殖迅速，培养简便。但从分类上，它更接近高等植物，它有完整的细胞核，含有叶绿素，能利用光进行光合作用，生产人们所需要的各种氨基酸、蛋白质及维生素等，对肽类物质进行正确的加工，从而使这些肽具有正常的生物活性。小球藻不含内毒素，繁殖迅速，且培养成本低廉，作为生物反应器有众多优势。
小球藻作为新的生物反应器的研究开始于国家九五科技攻关课题，我们构建了外源目的基因在小球藻中高效表达的载体质粒，克服了小球藻转化的技术难关，解决了让外源基因在小球藻中稳定遗传的技术，优化了转基因小球藻的培养工艺，建立了从转基因小球藻中分离、纯化目的产物的工艺流程。
本项研究成果为基因工程药物的生产提供了新的技术平台，与转基因动物及培养细胞的生产途径相比，生产周期短，工艺流程简单，基因工程药物的生产成本可大大降低。
目前我们对小球藻本身及外源目的基因的载体进行了改造，使目的肽的生产率进一步提高，生产成本进一步降低。小球藻这种新型的生物反应器将为我国医药业的发展作出贡献。
中国科学院遗传与发育生物学研究所
孙勇如创新小组简介
该实验室主要研究方向是植物抗病相关基因的克隆、表达调控及其应用研究。主要研究内容包括植物抗病相关基因的克隆、表达调控；基因工程途径改良棉花；新型真核表达系统_转基因微藻；植物雄性不育基因工程。
课题组组长孙勇如研究员生于1939年，1963年毕业于北京大学生物系。1983年获德国洪堡奖学金并在德国法兰克福大学植物研究所进行两年的合作研究。现为中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员，博士生导师。曾主持863、国家攻关、国家自然科学基金等多项国家级研究项目。并获中国科学院科技进步奖、自然科学一等奖、国家科学进步三等奖及省级科技进步二等奖等多项奖项。
E-mail：yrsun@genetics.ac.cn
1.抗病相关基因克隆、表达调控研究
作物真菌与细菌病害对作物构成严重的损害，而传统的农药不仅污染环境，农药残留也影响人体健康。通过基因工程途径培养抗病新品种受到国内外科学家的广泛重视。新的抗病相关基因在不断发现并利用。寻找新的抗病相关基因资源是作物抗病基因工程的基础性研究工作。这些基因在转基因植物中的调控表达，则是培育抗病新品种的一个关键环节。该项研究不局限于从植物体中发现新的抗病基因，对其它生物中与抗病相关的基因资源也进行广泛的研究。研究的重点则是抗病基因的表达调控，尤其重视对真菌诱导的启动子进行分析研究。
2.基因工程途径改良棉花作物的研究
棉花是重要的经济作物，黄萎病与枯萎病是影响棉花产量的主要病害，同时棉花纤维色泽单一，强度上也需要改良。国际上棉花已成为基因工程育种的主要研究对象之一。本项目旨在利用基因工程技术对棉花品种进行综合改良，包括抗病相关基因，色泽相关基因及蜘蛛丝基因等，综合多种技术，培育出全新的棉花品种，期望在棉花工程育种上有新的突破。该实验室与新疆天彩科技有限公司紧密合作，便于科研成果及时转化为生产力。
3.新型真核表达系统转基因微藻的研究
传统的基因工程药物多是利用原核生物的表达系统来生产的，对于微生物抗性肽及一些需要正确后加工的蛋白质药物，需要开发新型的真核表达系统。目前国内外已开发出多种真核生物的表达系统，各有其特长，改进并完善这些表达系统是国内外科学家充分关注的课题。该实验室已成功地利用真核小球藻表达了兔防御素基因，表达的兔防御素NP-1具有正常的生物学活性。本项研究旨在改进并完善真核微藻的表达系统，为微生物抗性肽及其它基因工程药物的生产奠定基础。（出处：《科学中国人》） [推荐给朋友] [关闭窗口]
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