轉基因生物反應器(genetically modified organism bioreactor，GMOB)是指利用基因工程技術手段將外源基因轉化到受體中進行高效表達，從而獲得具有重要套用價值的表達產物的生命系統，包括轉基因動物、轉基因植物和轉基因微生物。
“反應器”指明了它是一種定向的生產系統，是為了獲取某種產品而定向構建和改造的裝置，只不過對於轉基因生物反應器而言，這種裝置是一個具有自組織、自複製、自調節、自適應能力的生命系統。因此，轉基因生物反應器像一個活的發酵罐，能夠進行自我調節。所以，有人將它比喻為“分子農場”(molecular farming)，一棵轉基因植物就是一個植物生物反應器，一頭轉基因羊就是一個動物生物反應器。
基本介紹
- 中文名：轉基因生物反應器
- 外文名：Genetically modified organism bioreactor
- 縮寫：GMOB
- 技術：轉基因技術
- 分類：動物、植物和微生物
- 優勢：無污染、可持續、廉價
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定義
轉基因生物反應器是利用動植物細胞、組織或器官製備各種外源基因表達產物的裝置、系統，主要包括轉基因動物細胞生物反應器、轉基因動物生物反應器以及轉基因植物生物反應器。
隨著轉基因技術的發展，利用動植物細胞、組織或器官作為生物反應器製備各種外源基因的表達產物逐漸成為當今生命科學技術研究中最具前景的高新技術之一，至今已在多個領域套用於生產。轉基因生物反應器套用前景廣泛，可用於大規模生產人類蛋白酶類藥物、疫苗、細胞因子等產品。主要包括轉基因動物細胞生物反應器、轉基因動物生物反應器和轉基因植物生物反應器三大類。但關於轉基因生物及其產品的安全性問題目前仍存在較大爭議。
優勢
轉基因生物反應器較傳統的生物反應器具有獨特的優點，例如，轉基因植物反應器具有無污染、可持續發展的特點，其生產只是利用光、空氣、水、土壤等條件，因為植物本身是自然界的一部分，參與自然界中的各種循環，因此，生產成本低，生產過程只是簡單的種植植物的過程，其規模由種植面積決定；而利用轉基因動物生產藥物，人們只需在整潔的棚圈裡餵養一群健康的、攜帶有一種或幾種重要人類基因的牛或羊，而每一頭牛或羊就像一座生產活性蛋白的藥物工廠，可以獲得廉價的人體活性蛋白藥物。所以，轉基因生物反應器在食品、醫藥、化工和環保等領域具有非常廣闊的套用前景。
分類
用於生物製藥的轉基因生物反應器包括轉基因微生物、轉基因植物細胞、轉基因動物細胞以及轉基因的動物和植物。
轉基因微生物反應器
從DNA重組技術誕生以來，作為現代生物技術核心的基因工程技術得到迅速的發展。由於微生物具有結構簡單、繁殖迅速、容易培養等特點，而成為良好的轉基因對象。，可以將目的基因通過適當改建後導人大腸桿菌等工程菌中，通過原核生物來表達基因蛋白。
對於細菌或細胞基因工程的生物反應器都是基於傳統發酵工程技術，以細菌或動植物細胞做載體，通過高密度發酵培養、分離純化獲得所需要的目的產物，由此逐漸形成了第一代基因藥物。一般過程主要包括各種新型的、具有不同功能的基因菌的構建與篩選、發酵培養、分離和純化等。
轉基因植物反應器
隨著生物技術的發展，過去只能從稀有植物乃至其他生物體才能夠獲得的，或者收穫量甚微的一些具有商業價值的物質，現在已有可能利用栽培作物來進行生產，基因工程使得植物體正在成為具有重要經濟價值的異源蛋白(包括藥用蛋白)的生物反應器。據不完全統計，迄今為止，國內外已經有幾十種藥用蛋白質或多肽在植物中得到成功表達，其中包括人的細胞因子、表皮生長因子、促紅細胞生成素、干擾索、生長激素、單克隆抗體和可作為疫苗用的抗原蛋白等。
在植物中生產藥用蛋白多肽最早的例子之一是利用植物貯藏蛋白的天然的高水平表達特性，生產人的神經肽——亮氨酸腦啡肽。它是一個含有5個胺基酸殘基的小分子多肽，在油菜中先以種子貯藏蛋白2S清蛋白的形式被生產出來，後經胰蛋白酶水解將其從貯藏蛋白質上切割下來，再通過HPLC予以回收，在臨床可作為止痛劑或鎮靜劑使用。
利用植物生產藥用蛋白的另外一條途徑是使用基因工程植物病毒作載體，這類載體可瞬時高效表達大量外源蛋白，是農癌桿菌轉化系統等所不能做到的．已有幾種植物病毒被改造成不同類型的外源蛋白表達載體，包括花椰菜花葉病毒(CaMV)、菸草花葉病毒(TMV)和豇豆花葉病毒(CPMV)等，其中超過150多種的蛋白多肽在TMV載體中成功表達。利用融合抗原表達策略已生產出含有瘧疾、動物口蹄疫病毒、鼻病毒及人免疫缺陷病毒(HIV)抗原決定簇的嵌合外殼蛋白，這類融合蛋白的生產方式將來可能是生產疫苗的一條重要和經濟有效的途徑。
轉基因動物反應器
轉基因動物是指人們按照自己的意願有目的地將外源基因導人動物細胞內，通過與動物基因組進行穩定的整合，將生物性狀傳遞給後代動物。轉基因動物反應器是指從轉基因動物體液或血液中收穫目標產物的生命系統，其原理是將編碼活性蛋白的基因導人動物的受精卵或早期胚胎內，以製備轉基因動物，並使外源基因在動物體內(乳汁、血液等)進行高效表達，然後提取目的產物。本節重點介紹轉基因動物的操作原理與方法以及轉基因動物反應器在醫藥領域中的套用。
