（急）生物技术的应用有哪些

热心网友：很多人认为，2000年是生物技术产业投资年。人类基因测序的完成和公布，是科学史上的又一个里程碑，它令很多投盗者为之神魂颠倒。2000年美国的生物技术产业股票市场新增300亿美元，这一数值大大超过前5年该产业股市投资的总和，生物技术的股票与其它科技行业股票异常高涨。很多迹象表明，生物技术产业虽然历史不到30年，但正步入成熟期。 美国经济处于衰退中的2001年，生物技术产业仍吸收了150亿美元的投资，这是该产业历史上第二大的投资年。投资者认为，生物技术公司，特别是那些专攻新药的生物技术公司和其合作的制药公司，在未来的5年中，将推出数百种一类新药。生物技术在基因科学、蛋白质学、生物信息学、计算机辅助药物设计、DNA生物芯片和药物基因学等领域中的突破，使对疾病的攻克进入分子水平。很多投资者认为，用生物技术方法开发新药将得到回报。 根据美国生物技术产业组织(BIO)的统计，1982—2000年间，大约有120个生物药进入市场；2001年有300个新药正在进行最后阶段的临床试验。根据过去的经验，到2007年，美国食品与药物管理局(FDA)大约要批准其中的240个新药进入市场，从而使市场上的生物技术药翻2倍。大多数生物技术新药是用于治疗心脏病、癌症、糖尿病和传染病的一类新药。 生物技术的显著应用不仅在健康行业，生物技术在其它产业中的研发投入也十分突出。依靠生物技术，农业上用更少的土地生产更多的健康食品；制造业可以减少环境污染、节省能耗；工业可以利用再生资源生产原料，以保护环境。 生物技术产业的成熟除了体现在产品开发方面外，另一个主要标志是行业的现金储量。2000年由于生物技术产业在社会上筹集了大量资本，大多数生物技术企业在2001年的资金情况很好。根据Ernst & Young’s 2001年生物技术报告，美国上市的340家生物技术公司中，超过半数的公司现金储量可维持三年以上的运行，这为该行业今后的快速发展奠定了良好基础。 生物技术产业成熟的另一个标志是合并化。资金雄厚的生物技术企业，如基因公司，正在兼并其它辅助性技术公司，从而形成综合性的生物制药公司，能够开发、生产和销售自己的产品。这种兼并活动，不仅增加企业的产品种类和收入，同时也有助于提高整个行业的竞争力。 生物技术产业是新经济的主要推动力。尽管最近生物技术产业的股值也缩水很大，但其过去所得多于现在所失。在过去的一年中，纳斯达克生物技术指数下降了20％，但与前三年相比，该指数的增长仍接近100％。在目前的熊市状态下，该指数的表现优于纳斯达克综合指数和道琼工业指数。很多分析家认为，2002年生物和医药股将表现平平但健康发展，在今后的12至24个月中，生物股将再次起飞，新的生物技术产品将开始进入市场。 美国很多州政府支持生物技术产业的发展，陆续推出了不少经济发展计划以吸引生物技术企业。例如，密西根州是美国十大生物技术州之一，州政府承诺要在生物技术产业领域进入全美前5名，拟投入10亿美元，建成密西根生命科学走廊。目前该走廊已有300多家生物公司。 从基因到药 在21世纪的第一年，科学家们完成了人类基因的测序。这一成就对生物技术产业发展影响将是难以估量的。在探索人类基因的奥秘过程，发现一些新的药物，成为生物技术关注的热点。 2001年5月，FDA批准诺华公司开发的Gleevec上市，这是一种治疗慢性白血病的良药。这是依据癌细胞活动机理而设计开发的第一种抗癌新药。传统抗癌药在治疗过程中，同时会影响到正常细胞，对病人产生很大的副作用，而Gleevec仅杀灭基因变异的癌细胞。最新研究表明，Gleevec对血液癌症和肿瘤都有效，它可能成为一种广谱的抗癌新药。 治疗癌症的另外一类生物技术药是单克隆抗体。这类抗体的目标是与癌细胞有关一些特定分子。自1980年以来，单克隆抗体魔术般的效果引起众多医药公司的关注。经过十多年的研究，单克隆抗体作为抗癌新药初步得以实现。目前，很多药厂正在开发单克隆抗体，其应用从抗癌扩展到其它疾病治疗方面，到2000年，FDA批准了9个单克隆抗体，另外60多个产品正在进行临床试验。 在抗癌方面，单克隆抗体的作用如同人体自身免疫系统，但大多数情况下，人体自身免疫系统不会将癌细胞作为有害细胞而进行阻止，使癌细胞在体内繁殖，危害人体生命。 单克隆抗体的作用是瞄准癌细胞，将癌细胞消灭或启动体内免疫系统对癌细胞进行攻击。单克隆抗体也可成为一种“聪明炸弹”，携带放射性或化学介质，选择癌细胞进行攻击。 1997年FDA批准第一个单克隆抗体Rituxin，用于治疗非何杰金氏淋巴癌，1998年另一种单克隆抗体Herceptin上市，用于治疗乳腺癌。 Herceptin由美国基因技术公司研制，该公司成立于1976年，是最早成立的生物制药公司。美国基因技术公司是全球十大生物技术公司之一，有十个基于蛋白质的生物医药产品上市，正在开发的产品有20多个，主要是癌症、心血管和免疫系统疾病的治疗药。该公司有从业人员5000多人。人类基因公司成立于1992年，是生物技术产业领域首家开发人类基因的公司。该公司首先研究探索人类基因与疾病的关系，目标是发现与疾病有关的基因，开发相关的治疗药物。该公司现有8个产品正在进行临床试验。 其它的生物医药产品有基因治疗法、干细胞和疫苗等。随着人们对人体生物学认识的进一步深入，药物发现变得更加复杂。生物技术和制药业不得不依靠更先进、复杂的工具来开发新药。历史上，Agilent一直是医药测试设备的主要生产厂，该公司与世界十大制药公司有着十分密切的商业往来。今天，Agilent也能提供新的科学仪器，用于疾病诊断和新药研究。 农业生物技术 生物技术在农业中的应用是基于对植物、动物基因学和蛋白质学的认识。很多专家认为只有依靠生物技术，发展中国家才能战胜饥饿，全球因人口增长而产生的食品短缺才有望得以缓解。 通过利用动植物中的特定基因，可以实现用更少的土地种植更多的作物，同时减少农药的使用。利用生物技术，可以在恶劣的气候环境下生产作物。利用生物技术，还可以改善食品的营养和口感等。 美国的St. Louis是全球农业生物技术发展最快的地区。该地区被认为是生物产业带，著名的农业生物技术公司孟山都即在该地区。 生物技术用于育种是一种快捷、有效的育种方法。通过引入特定的基因，以改变动植物的品质。例如，科学家在西红柿中植入抗成熟的基因，可以延长西红柿的货架期。在植物中引入对人体无害的抗虫基因，可以防止病虫害，减少农药的使用，在水稻中介入产生维生素A的基因，可以提高稻米的营养价值。 生物技术在农业中的另一个可能的应用是生产食用疫苗，利用水果、蔬菜生产抗肝炎、霍乱等传染病的疫苗。克隆技术用于动物，可以保留高品质动物的高产性能。 市场上的农业生物技术产品主要是转基因的大豆、玉米、油莱、棉花等。转基因植物以其优异的品质很快被农户接受。2001年，世界上转基因植物的种植面积达5300万公顷，比2000年增加 19％。 工业与环境生物技术 生物技术应用于工业制造和环境管理，是为了推动工业的可持续发展，1998年，经济合作与发展组织认为生物技术将对工业的持续发展起着十分关键的作用，鼓励其成员国支持工业和环境生物技术的研究。 微生物被认为是天然的化学工厂。它们正取代工业催化剂而用于化学品的制造。例如，酶制剂能取代洗涤剂中的磷和皮革鞣制过程中的硫化物。在造纸过程中，酶制剂可以减少氯化物在纸浆漂白过程中的用量。微生物在工业生产过程中的应用，使工业生产变得清洁、高效，具有可持续性。 酶也可以作为生物催化剂将生物质转化为能源、乙醇等。更诱人的是，通过生物酶，玉米秸秆可以转化为可降解的塑料，用于食品包装等。 基因学和蛋白质学在工业生物技术中的应用，不仅仅在于发现微生物酶的特性，而且可以通过目标的变异，使微生物产生各种用途的新型酶制剂。 科学家预测10至20年后，生物技术在工业中的应用将与其在人类健康中的应用变得同等重要。 生物技术的其它应用 目前生物技术除主要在人类健康、农业、工业与环境中应用外，在其它领域也有一些应用。 现在开发畜牧医用产品的生物公司越来越多，美国每年用于动物健康的产品市场约40亿美元，美国农业部批准的动物用生物制品约100种，主要是防止动物传染病和常见病的疫苗和治疗药。 生物技术也应用于珍稀野生动物的保护，通过DNA识别来鉴别动物的种类，跟踪其活动地域等。 海洋生物技术的应用使受过度捕捞而濒临灭绝的海洋生物的生存得到发展。同时又给人类从丰富的海洋生物资源汇总发现新药提供了途径。例如海螺中的一种毒素是有效的止痛药，海绵可以用作抗感染等。 生物技术应用于太空发展，可以为宇航员构建长期太空探险所需的生命支持环境。另外，生物技术也用于人类考古和犯罪调查，通过DNA分析可以研究人类种群的进化史。DNA技术应用于犯罪案件调查可以帮助执法人员确认罪犯。 生物反恐 美国9·11恐怖事件和随后的炭疽菌案件，使大部分美国人感到，今后的生物恐怖事件可能发生，对生物恐怖事件的防卫必须予以重视。 过去，几家美国生物技术公司曾与官方合作，提出生物武器的防卫战略，但大多数试验仅是模拟。在9·11事件以前，美国卫生部用于生物防恐的研究经费为5000万美元。但9·11事件以后，该预算大大增加。今年6月通过的一项生物反恐法案，拨款45亿美元用于美国本土安全部的生物反恐。专家们预测，生物反恐将成为国防的新领域，美国将利用生物技术防卫各种可能的生物恐怖袭击。生物反恐将与公共健康系统、传统国防工业、生物技术和制药业紧密关联。9·11事件后，美国迅速开发了针对炭疽和天花的疫苗。大约有24家美国生物技术公司正参与其它疫苗和药品研究与开发，美国政府拟支付6．4亿美元用于存积有关的疾病疫苗，以防止各种可能的生物恐怖事件。例如，新型抗菌素和抗病毒处理剂正在研制，以用于对付已是抗病性的病原体。一家公司正在研究利用单克隆抗体清除血液中的毒素。其它研制中的产品包括专用酶制剂，用于修复被有意污染的环境、快速大气监测仪、传染物诊断试剂、新的药物运送系统等。生物技术应用传统生物技术的应用现代生物技术的应用传统生物技术的应用包括：显微镜技术玻片标本制作与染色技术同位素标记示踪技术无土栽培技术作物育种技术显微镜技术光电显微镜技术电子显微镜技术应用：细胞（显微水平、亚显微水平）玻片标本制作与染色技术应用：用于细胞结构与功能研究同位素标记示踪技术*应用：研究细胞内或生物体内化学物质的有关问题，如某物质存在部位、移动途径、物质掺如情况等。实例：有丝分裂过程中的DNA复制光合作用中的物质变化动植物细胞中的物质运输激素在生物体内分布与运输动物胚胎层发育分化遗传物质发现的研究无土栽培技术利用溶液培养法的原理，把植物体生长发育过程中所需要的各种矿质元素，按照一定的比例配制成营养液，并利用这种营养液来栽培植物的技术