生物技術在獸醫領域的研究應用

狄荻

（揚州大學獸醫學院，揚州　225000）

生物技術在獸醫領域的研究應用

狄荻

（揚州大學獸醫學院，揚州225000）

當今環境污染日益嚴重，危害人類的疾病時有發生，這對畜牧獸醫業的現狀與發展影響越來越大，對獸醫工作是嚴峻的挑戰。對此，采用現代生物技術研究和解決獸醫領域的問題是獸醫行業的發展方向。從預防獸醫、臨床獸醫和獸醫制藥三方面綜述生物技術在獸醫領域的研究應用與發展趨勢。

生物技術；畜牧獸醫業；獸醫

生物技術（Biotechnology）是指以現代生命科學為基礎，結合其他基礎科學的科學原理，按照預先的設計改造生物體或加工生物原料，為人類生產出所需產品或達到某種目的的先進科學技術手段。是人們利用微生物、動植物體等物質原料進行加工，以提供產品為社會服務的技術，其主要包括現代生物技術和發酵技術。因此，生物技術是一門極具發展潛力的綜合性學科。從某種意義上說，它是工程技術與生物科學的有機結合，是建立在生物學基礎上，能夠對生物控制系統進行控制的高新實用技術的集合［1］。主要包含基因工程、細胞工程、蛋白質工程、生物工程、酶工程和發酵工程等技術。其中，又有雜交瘤技術、胚胎技術、移植技術、基因克隆、基因測序、基因擴增（PCR 技術）、核酸雜交、反義核酸、基因缺失、基因重組、轉基因等多個分支［2］。生物技術的應用為現代科學提供了一個寬廣的平臺，系統地支撐著現代科研的進步與發展。

1 生物技術在預防獸醫中的應用

1.1 生物學精細化研究

生物技術在致病機理和病原學的研究應用中，主要體現在精細化研究方面，在對危害嚴重的病原以及變異病原的基因組學、糖組學和蛋白質組學的研究過程中，核酸探針、PCR 、指紋圖譜分析等分子生物學技術都得到了大量的應用。例如其中的病原蛋白質組學的研究，其基本步驟包括蛋白質樣品的制備、蛋白質濃度測定、蛋白質分離、質譜分析、肽質量指紋圖譜的檢索和蛋白質鑒定及生物信息學分析。主要依靠凝膠技術和質譜技術兩大類生物技術，對蛋白質進行高分辨率的分離和高通量的蛋白質鑒定，最后進行系統地生物學分析，分層立體地解析某些生理或病理條件下的蛋白質表達圖譜［3］。

1.2 基因工程疫苗

在免疫機制和疫苗研究中，基因工程技術的應用也進展迅速，其中最具代表性的就是基因工程疫苗的應用。基因工程疫苗主要使用DNA重組生物技術，將某些特定的天然或人工合成的遺傳物質定向插入載體細胞的基因，通過細菌、酵母菌或哺乳動物細胞進行充分表達，最后經過純化后得到成品疫苗。相對于傳統疫苗，應用基因工程技術能夠制出不含感染性物質的亞單位疫苗、穩定的減毒疫苗以及能預防多種疾病的多價疫苗。近年來基因工程疫苗的研制取得多項突破，重組禽流感多聯基因工程疫苗等相繼進入臨床；圓環病毒PCVl-PCV-2嵌合病毒滅活苗的應用；FMDV基因工程疫苗如蛋白質載體疫苗、基因缺失疫苗、活載體疫苗、核酸疫苗、亞單位疫苗、可飼疫苗、合成肽疫苗等相繼涌現，其它一些基因工程疫苗的研究也顯露出良好的勢頭。

1.3 生物技術檢測

由于食品安全引發的一系列問題受到廣泛關注，如何快速、準確檢測藥物殘留以及各種食品污染源，也是困擾獸醫行業的一大難題。現代生物技術為獸醫工作者提供了快速、準確的檢測方法。

聚合酶鏈式反應（PCR）技術是一種近年來在獸醫領域常用的檢測方法。通過寡（聚）核苷酸引物結合DNA模板，在體外對微量DNA進行擴增，即根據堿基互補配對原理，用一對短的引物（Primer）（15-30個核苷酸）互補結合到靶DNA鏈上，然后加入DNA聚合酶，對基因片段進行擴增［4］。經過對DNA聚合酶耐熱性的不斷研究摸索，PCR技術已經不再繁瑣，使用成本也變得相對低廉，在獸醫領域已經有了廣泛而成熟的使用。

免疫膠體金技術（Immune colloidal gold technique，ICG）是在1971年由Faulk 等發明的一種以結合各種蛋白質的膠體金作為標記物，通過抗原抗體自身的特異性反應，對免疫產物進行檢測的一種新型的免疫標記技術。膠體金技術使用方便快捷、特異敏感、穩定性強，而且不需要特殊設備和試劑，結果判斷也十分直觀。目前已在生物醫學領域得到了日益廣泛的應用［5］。

在寄生蟲檢測方面，由于多數寄生蟲病的癥狀缺少特異性，僅依據臨床癥狀很難做出診斷，很大程度上依賴實驗室診斷，缺乏簡單快速的檢測方法，是一直困擾獸醫工作者的難題。卵黃抗體的出現為寄生蟲檢測提供了新的思路，不激活哺乳動物的補體系統；不與蛋白A、G和Fc受體相結合，具有特異性強、靈敏度高的特點，使得IgY在檢測診斷上具有更強的特異性和靈敏度，在寄生蟲病的免疫診斷中具有重要意義［6］。

2 生物技術在臨床獸醫中的應用

2.1 疾病診斷

在動物疾病診斷方面，核酸的分子雜交、DNA（基因）酶切圖譜分析、PCR技術、單鏈構象多態性（SSCP）分析、DNA序列測定、DNA微陣列（DNA micro-array）技術、熒光原位雜交染色體分析（FISH）、單抗阻斷ELISA檢測副雞嗜血桿菌血清型特異性抗體等技術在臨床上的廣泛應用為疾病確診提供了全方位、多層次的診斷方法，從直觀上解析動物的發病原因，為疾病診療提供了新手段。

2.2 基因治療

基因敲除是當今生物學研究的重要手段。該技術能讓研究人員在分子水平上對細胞、胚胎和動物個體進行特定的基因修飾，從而研究基因在疾病治療以及性狀改良中的作用［7］。例如，Luo等［8］通過使用siRNA技術敲除豬的整合素αV亞基，從而抑制FMDV侵入機體細胞。Chen等［9］也使用同樣的技術對豬的FUT1進行基因敲除，成功地使幼齡仔豬獲得了腸毒性大腸桿菌的免疫力。在畜產品改良和推廣應用中，Stewart等［10］用RNAi技術敲減豬的myostatin MSTN基因，獲得37%-92%的敲減率，使試驗豬的產肉量相應地獲得增加。Chi 等［11］則將豬的α-1，3-半乳糖轉移酶（GGTA1）進行敲減，成功應用于動物的異種移植。

3 生物技術與獸醫制藥

3.1 基因工程藥物

獸藥研制中的基因工程藥物，是利用重組DNA技術生產多肽、蛋白質、酶和細胞生長因子等，激素類、可溶性細胞因子受體類、細胞因子類是其主要的種類。基因工程藥物首先是選取某些對疾病有預防和治療作用的蛋白質，然后提取合成該蛋白質的基因片段，通過受體細胞反應表達，最后進行大規模生產并投入使用。各種基因工程疫苗和干擾素的合成，也都具有良好的發展前景。

3.2 靶向制劑技術

靶向制劑亦稱靶向給藥系統（Tar get-oriented drug systems，TODDS），是指依靠各種生物載體將藥物選擇性地濃集于靶組織、靶器官、靶細胞或細胞內結構的制劑。靶向制劑相對于傳統藥物的優勢在于能使藥物在靶部位滯留，以適宜的速度釋放藥物并能選擇性地作用于靶細胞。作用部位精準，引起的藥物副作用較小，在體內外藥物性質更為穩定，生物載體也使其具有良好的生物相容性，無免疫反應。臨床上在治療利什曼病、鼠模型麝貓后睪吸蟲病、制成抗生素脂質體等方面都有著良好的應用效果［12］。

3.3 抗菌肽的研制使用

近年來抗生素在畜牧業的不適當使用引發了一系列食品安全問題，藥物殘留和細菌耐藥性問題一直困擾著畜牧業的發展。為了建立畜禽產品安全生產體系，一些生物技術類藥物如抗菌肽等已經逐步代替抗生素的使用。抗菌肽具有廣譜抗菌作用，能夠促進畜禽生長、治療疾病，且無毒副作用、無致細菌耐藥性、無殘留的三無型制劑。抗菌肽主要通過基因工程技術大量地表達，也可應用生物工程生產抗病菌的轉基因動植物產品，表達出新一代肽類抗菌藥物，具有廣闊的發展前景［13］。

4 發展趨勢

現代生物技術的核心是DNA重組技術，因此其直接進行操作的對象就是細胞機體或是基因、遺傳物質。近些年，生物技術的不斷發展為畜禽類疫苗的研發、疾病診療等方面奠定了良好的基礎，不僅對于畜禽類的疾病預防起到了很好的作用，而且也減少人類許多疾病的發生。

基因治療的研究是未來動物醫學乃至人類醫學的重要發展方向。其主要通過建立動物疾病模型分析和研究基因治療各種層面上的問題，在獸醫臨床上的應用方興未艾，通過對基因治療的認知和利用促進獸醫學臨床研究的發展這一理念也相對成熟。采取何種方式去認識基因、如何合理利用基因，在基因治療發展上顯得尤為重要。

現代生物技術的另一個重要的方面就是生物制藥。根據世界衛生組織對我國傳染病威脅的評估結果表明，抗生素耐藥性已成為嚴重問題。畜牧生產者廣泛使用抗生素加速了新耐藥菌株的傳播，引發了一些人畜共患病，尤其是人類的食物傳染病，并導致醫療保健系統重大的經濟負擔。所以，用生物類藥物對抗生素進行轉向替代并且改進控制手段（如疫苗接種和預防疾病）是畜牧業未來使用藥物的準則，這對于獸藥研制既非常重要而又具有很好的應用價值。國外一些生物技術公司已經開發和采用植物性商業生產平臺，利用干葉子和種子可以在室溫下存儲沒有虧損的重組蛋白的特性，使用重組蛋白療法進行食用疫苗和預防性藥物研究，研發應用于牲畜生產過程中的新免疫手段［14］。此外，利用生物手段制備的抗菌肽、基因工程疫苗等都具有良好的應用前景。抗菌肽殺菌機理獨特，病原菌不易對抗菌肽產生耐藥性，且可以通過工程菌大規模工業化發酵，生產周期短、成本低，并且可以免受季節和氣候變化等外部環境的影響，是未來極具發展潛力的朝陽產業。

在生物技術應用于獸醫領域過程中，也存在一些問題需要我們去研究解決。雖然生物高科技診斷技術在各項應用中都發揮了良好的作用，但是普遍存在儀器設備和診斷試劑昂貴等問題，單次檢測費用相對于一些傳統技術十分昂貴，同時對操作者的技術要求較高，檢測結果的綜合評價不容易掌握。但是，現代生物技術作為一種高新技術，有常規診斷方法不可比擬的優越性，是未來行業發展的必然趨勢。如何降低一些技術的操作難度、使用成本，以及如何簡化分析方法等，是高新技術適應需求必須面對的問題，也是生物技術發展需要解決的難題。另外，隨著生物技術和基因工程技術的不斷進步，出現一些新的生物大分子的情況顯著增加，如肽和蛋白質，有改善許多疾病癥狀的可能。雖然這些大分子療法大多數具有高效力，但是其大分子量、對酶的降解、吸附和變性的敏感性限制了它們的能力，也是生物制藥尋求突破的障礙［15］。而且，有些新興的生物技術也面臨著一些倫理問題的困擾，如備受爭議的克隆動物及試管豬肉等，這些道德辯論的結果和技術被潛在消費者接受的程度將決定這項技術在未來的可行性［16］。德國哲學家哈貝馬斯認為，任何對可能改變“本性”的基因增強干預行為都應該在道德上被禁止［17］。

基因產品是特殊的生物制品，世界各國十分重視對生物制品的質量監控與管理。世界衛生組織（WHO）、美國FDA 以及一些國際權威組織機構相繼出臺了相關文件。不過基因產品仍存在多樣性、特殊性和安全性等問題，還需要在臨床實踐的基礎上完善質量監控、管理標準和相關法規，加強各環節的審批與監管力度，規范基因產品市場，使基因產品更好地服務社會、造福人類。

［1］ 王立明. 論現代生物技術在獸醫獸藥上的應用［J］. 畜牧獸醫科技信息， 2014（10）：8.

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（責任編輯 李楠）

Research and Application of Biotechnology in the Field of Veterinary M edicine

Di Di
（College of Veterinary Medicine，Yangzhou University，Yangzhou225000）

Nowadays， the environment pollution is becoming serious， and it is harm ful to human’s disease. This is a serious challenge to the development of animal husbandry veterinary. In this regard， taking use of the modern biotechnology researches to solve the problem in the field of veterinary medicine is the developing direction of veterinary industry. This article will review the research， application and development trend of biotechnology in the veterinary field from three aspects of Preventive Veterinary Medicine， clinical veterinary medicine and veterinary medicine.

biotechnology；animal husbandry veterinary；veterinary

10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.09.036

2015-03-22

狄荻，男，研究方向：動物醫學；E-mail：1907779568@qq.com