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1、在日照市建立轉基因大型動物（牛，羊，豬）研發基地項目建議書 一、 項目摘要動物轉基因技術作為生物技術領域的重要組成部分，已在生物、醫學領域得到了廣泛的應用，并將成為改善、提高人類健康和生存質量的重要手段，成為國民經濟的重要推動力；動物反應器以其生產成本低，產品純度高，經濟效益好，具有極高的商業應用價值。利用轉基因動物作為生物反應器在乳腺或其他的分泌器官中表達藥用蛋白，提供了用于人類治療的藥物蛋白的生產方式。有數百種藥物蛋白可以用這個方法生產。粗略估計，全球每年對轉基因藥物蛋白的需求超過250億美元。根據世界高技術產業迅猛發展的形勢，從我國國民經濟和社會發展的需要，以及我國高技術產業發展和經濟結2、構戰略性調整的長期需要出發，為促進科研成果加快向現實生產力轉化，我們建議在山東日照市建立動物轉基因研發基地，旨在將其建設成國家級的生物反應器工程研究中心。通過基地技術和產品的推廣，將在日照市孵化出生物制藥，營養食品， 營養乳業，畜牧良種等高新企業群。本項目主要采用基因工程，細胞工程、分子遺傳育種和改良、基因組、生物信息等現代生物技術，與養殖和加工技術相結合，進行生物藥物和蛋白產品的研究和產業化。近期將進行多種乳腺生物反應器產品的研制和開發。利用轉基因動物生產人用營養保健(醫療)品，包括人乳鐵蛋白，用于抗胃腸道感染、鐵、鋅等載體；人溶菌酶，用于抗胃腸道感染；人催乳素，用于提高免疫力；人免疫球蛋白3、，用于提高免疫力；人分泌性抗體，用于尿道感染、蛀牙等。該工程中心還將利用動物乳腺生物反應器生產人藥用蛋白，包括抗凝血酶，用于動脈移植等；蛋白酶抑制因子，用于呼吸窘迫綜合證等；抗胰蛋白酶，用于肺纖維囊腫等；酯酶抑制因子，用于心肌梗塞等；蛋白酶原激活因子，用于肺栓、心肌梗塞等。二、 項目的背景和必要性1， 國內外技術發展狀況、產業發展狀況與市場分析動物反應器主要包括哺乳動物乳腺反應器、脊椎動物反應器（如禽類）、低等動物反應器（如家蠶），其中哺乳動物乳腺作為生產工具，生產稀有、珍貴的醫用和生活用蛋白等生物技術產品；如：多肽類藥物/激素：胰島素、干擾素、促紅細胞生成素、生長激素、基因工程疫苗；抗體；酶4、；營養品如無乳糖奶、轉鐵蛋白及與人乳成分接近的牛奶等），以其生產成本低，產品純度高，經濟效益好，具有極高的商業應用價值。動物生物反應器技術作為生物技術領域的重要組成部分，已經在生物、醫學領域得到了廣泛的應用，并將成為改善、提高人類健康和生存質量的重要手段，成為國民經濟的重要推動力。利用轉基因動物（如牛、羊、豬）作為生物反應器載入像乳腺或者其他的分泌性器官中表達藥用蛋白，提供了用于人類治療的藥物蛋白的新的生產方式。有數百種藥物蛋白可以用這個方法生產。粗略估計，全球每年對轉基因藥物蛋白的需求超過250億美元。這些藥物蛋白如果使用傳統方法將很難得到并且代價太高?？寺〖夹g和轉基因和基因同源重組技術結合5、，即使用轉基因或者把基因修正后的細胞系生產轉基因克隆動物群，解決了以往傳統轉基因的顯微注射辦法不可預測以及成功率低的問題，將轉基因的效率提高數十倍。利用轉基因動物的方法，由動物乳房中生產出高價值的蛋白質，特別是醫用蛋白質如胰島素、生長激素、干擾素等，這種把動物的乳房作為生產機器，使它就像復雜的發酵設備一樣能夠源源不斷地生產出高價值的蛋白質，被稱為當代高新技術中的動物乳腺生物反應器。利用轉基因動物（如牛羊豬）作為生物反應器在乳腺或者其他的分泌性器官中表達藥用蛋白，提供了用于人類治療的藥物蛋白的信的生產方式。有數百種藥物蛋白可以用這個方法生產。粗略估計，全球每年對轉基因藥物蛋白的需求超過250億美6、元。這些藥物蛋白如果使用傳統方法將很難得到并且代價太高?？寺〖夹g和轉基因技術結合，使用轉基因或者把基因修正后的細胞生產轉基因克隆動物群，解決了以往傳統轉基因的顯微注射辦法不可預測以及成功率低的問題，將轉基因的效率提高數十倍。歐美科學家們在動物乳腺生物反應器研發初期，就主要將力量集中在其它體系不能夠生產的產品，特別是幾種來源于人血中提取的產品。據美國紅十字會和遺傳學會預測：動物乳腺反應器生產的藥物將占所有基因工程藥物的95，到2005年，美國用動物乳腺反應器生產的藥物，年銷售額可高達350億美元；到2010年，動物乳腺反應器生產的藥物將占所有基因工程藥物的95，具有巨大的市場價值。自上世紀90年7、代，國際上涌現了一大批轉基因生物公司，較為知名的有PPL 公司、GCT公司和GenPharm公司等等。動物轉基因研發基地將進行多種乳腺生物反應器產品的研制和開發。將利用轉基因動物生產人用營養保健(醫療)品，包括人乳鐵蛋白，用于抗胃腸道感染、鐵、鋅等載體；人溶菌酶，用于抗胃腸道感染；人催乳素，用于提高免疫力；人免疫球蛋白，用于提高免疫力；人分泌性抗體，用于尿道感染、蛀牙等。該工程中心還將利用動物乳腺生物反應器生產人藥用蛋白，包括抗凝血酶，用于動脈移植等；蛋白酶抑制因子，用于呼吸窘迫綜合證等；抗胰蛋白酶，用于肺纖維囊腫等；酯酶抑制因子，用于心肌梗塞等；蛋白酶原激活因子，用于肺栓、心肌梗塞等。本項目8、將采用先進的技術冷卻牛的卵母細胞，通過對牛卵母細胞冷凍保存方法的研究，探索一種簡單、高效的冷凍解凍保存體系，該技術可以克服難以卵細胞冷凍的問題，使我們可以利用歐美國家優秀的卵母細胞資源，加速改良中國的乳牛品質。動物乳腺生物反應器具有常規發酵設備（反應器）所不具備的四大優點：一是產量高，對于那些珍貴的醫用蛋白質，一頭?；驇资谎蛉榉恐刑崛〉牡鞍踪|產量即可滿足全國的需求，相當于一個生物制藥廠，二是質量好，動物乳腺生產的蛋白質最接近從人體組織中提取出的天然產品，生物活性最高。三是純化工藝相對簡便。四是生產成本低，動物乳腺生物反應器的牛和羊仍然是吃草料，但它的奶卻可以生產提取出高附加值的蛋白質產品。因9、此乳腺反應器會產生無法估量的經濟價值和社會效益。轉基因動物研發基地的運作要在保證科學性的同時，更加重視產業化前景和實用性，將會突出強調科研投入產出比，技術移植和轉讓方面不求最先進，但求最實用。2， 在國民經濟建設中的地位與作用利用動物乳腺生物反應器生產醫藥產品及其他重要蛋白是當今世界研究熱點之一。動物乳腺組織是一種高效的蛋白質合成器官，一頭優良的奶牛一年可以產奶10000公斤，奶中蛋白質含量占總重量的3.5%，折合全年可產純蛋白350公斤。即使個體較小的綿羊，一年也能生產羊奶300公斤，奶中蛋白質含量高達6.8%，相當于一年生產20公斤純蛋白。因此，通過基因工程技術把奶?；蚓d羊生產蛋白質能力的10、10%，改變成生產醫用蛋白等目標產品，幾頭?；驇资谎虻漠a量就可以滿足全世界對某種產品的需要。用轉基因動物生產藥品能節約成本，但價值是傳統產業的1/100，幾頭牛生產的藥品能滿足全球市場的需求，目前轉基因動物技術已有很大進展，轉基因動物制藥已進入臨床試驗階段。我國轉基因動物技術的發展與世界差距較小，轉基因克隆羊、體細胞克隆牛的研究都達到世界同等水平，2003年3月25日，我國科學家培育的第一頭轉基因克隆奶牛已誕生。6月4日，1頭帶有人巖藻糖轉移酶基因的奶牛也順利誕生。轉基因奶牛和傳統細胞培養技術生產抗體蛋白的成本，前者每克為45-50美元，后者則高達800-3000美元。目前，利用轉基因動物生11、產基因藥物正在逐步成長為一種可獲得巨大利潤的新型產業。用轉基因牛生產乳鐵蛋白，每年從乳汁中提煉出來的營養奶粉的銷售額可達50億美元，用轉基因羊生產的a-抗胰蛋白酶的羊奶每升可售6000美元。國外經濟學家預測，10年之內，轉基因動物生產的藥品就會占領國際市場，單是藥物的年銷售額就將超過250億美元。而根據美國紅十字會和美國遺傳學家預測，至2005年，美國轉基因動物生物反應器生產的藥物年銷售額高達350億美元，至2010年，在所有基因工程藥物中由轉基因動物反應器生產的產品份額將達到95%。但國外對轉基因產品15-20年的審批周期大大降低了這些高科技企業的競爭力。生物反應器等轉基因技術的產業化可以朝12、著乳腺生物反應器、異種器官移植和轉基因育種三個大的方向推進，而轉基因血液在一些由于艾滋病等影響而極度缺血的地方如南非，已被批準作為臨床輸血用。乳腺生物反應器可以生產藥用蛋白和營養保健類蛋白；在異種器官移植中，可以生產目前急需的腎、肝等臟器，解決臨床器官移植的最大瓶頸；轉基因育種則可大大提高作用的產量、抗病蟲的特性、產生具有特殊性能的羊毛等。此外，轉基因動物技術在發展生物新材料方面也有廣闊的前景，如生物鋼蛛絲蛋白基因工程技術，在軍工、醫療、建材、航天、航母、汽車、建筑、紡織等行業具有廣闊的應用前景，還可利用生物鋼造強度高、重量輕的防彈背心，生產航空母艦的拉索、醫用線、太空飛船外殼等。據估計生物鋼13、潛在的市場需求將超過100億美元/年。我國在發展轉基因動物技術上取得了長足的進展。建立動物轉基因研發基地，必將會占領國際高端市場，促進國民經濟發展，創造巨大的經濟和社會效益。3， 本領域成果轉化與產業化研究開發中存在的問題及原因盡管存在著重大的產業化前景，但生物反應器的產業化過程中還存在著一些問題，主要有：科學研究的目的沒有真正轉化到為生產服務上來。生物反應器的研究仍停留在一些標志基因的研究水平，沒有引進有重要經濟價值的基因。而且因為研究尚處于起步階段，成熟的產品和技術不多。國內社會、經濟所處發展階段的制約，科技投入機制、成果轉化機制、人才激勵機制較落后；單純依賴政府行政推動，一些措施落實不到14、位，企業參與程度不夠專利限制問題。目前我國研制和生產的大部分生物技術藥物，都是跟西方已開展的項目模仿而來的，這潛伏著巨大的危機。由于生物技術產品的技術含量高、知識產權比重大，是各國重點保護的品種，現在上市的部分產品面臨被起訴的威脅，正在開發的項目也會因為知識產權的原因未上市而夭折。目前在中國已批準上市的基因工程藥物中，我國擁有自主知識產權的寥寥無幾，而加入WTO后，非法復制行為將受到有力的制約。開展生物反應器的工作存在同樣的問題，具有自主知識產權的技術和具有重大經濟價值的基因很少，開展生物反應器的工作必須要重視上游工作的開展。三、 動物反應器研發基地組成方案本動物反應器研發基地為獨立法人機構，15、參照現代企業制度，實行董事會領導下的基地主任負責制和項目首席專家負責制。董事會是中心的決策機構?；刂魅沃鞒秩粘９芾砉ぷ?，執行董事會的各項決策，提出對項目首席專家的聘任和解聘意見報董事會批準。提出年度發展計劃，交董事會審定。基地主任負責科研計劃和年度課題的審定，指導科研和生產活動，并對中心發展策略及規劃提出咨詢建議。擬產業化的研究項目和成果：人乳化功能性乳品的研究開發該項目屬營養保健品，據eFeila和美國商業信息研究所估計，美國在21世紀的營養保健品市場大約為2500億美元，全球營養保健品市場的平均增長率超過187，其中營養保健類蛋白的發展潛力最大，已成為營養保健品的支柱。盡管市場潛力巨大，16、發展速度驚人，但目前只能滿足市場需求的1015，幾乎全球最大的一些制藥公司都紛紛投資營養性蛋白的研究開發，一些生物技術公司更是將某些營養保健品作為拳頭產品來發展。 基地將利用轉基因技術，培育乳腺高效表達的轉基因奶山羊、奶牛品系，生產與人乳鐵蛋白、人溶菌酶、人乳清白蛋白相關的保健品，其中人乳鐵蛋白、人溶菌酶也可制藥，可改變傳統的生產工藝，大大降低生產成本，參與國際競爭。 乳鐵蛋白主要存在于乳汁等外分泌液中，是一種多功能蛋白質。它能夠促進鐵的吸收，調節機體免疫功能，增強機體抗病能力，并具有廣譜抗菌、抗病毒、抗氧化等功能。主要用于食品及化工領域的添加，還具有開發作為治療藥物的潛能。正在研制的工藝流程17、即從羊乳中分離乳鐵蛋白的，以進行工業化放大生產。其中乳鐵蛋白回收率將達到50以上，純度在80以上，并且通過流程還可以獲得乳脂和干酪素兩種副產品。該項目的研制成功可以對羊乳資源加以綜合利用，有效降低生產成本。人溶菌酶是由130個氨基酸組成的堿性多肽, 具有抗菌、抗病毒和增強免疫力的功能, 對生物體的自身防御起著重要作用。為研究乳腺生物反應器表達重組人溶菌酶和提高牛奶的免疫活性, 我們將制備以溶菌酶基因組序列為目標基因的表達載體的轉基因奶牛。該項目的研制成功可以對牛乳資源加以利用，并可用于制藥，有效降低生產成本。即將研制和轉化的乳腺特異性表達的產品包括：1） 人乳鐵蛋白，用于抗胃腸道感染、鐵、鋅等18、載體2） 人溶菌酶，用于抗胃腸道感染3） 人催乳素，用于提高免疫力4） 人免疫球蛋白，用于提高免疫力5） 人分泌性抗體，用于尿道感染、蛀牙等乳腺生物反應器的研究與開發現代生物科學研究表明包括癌癥在內的許多疾病確實可以通過基因藥物加以治療，只是由于人類獲取基因藥物的手段目前還極少，產量也極有限，所以現在還不能真正應用于臨床。而家畜轉基因乳腺反應器開發的研究就找到了一條低成本、大規模生產基因藥物的新路，基因藥物將使目前被視為絕癥的不少疾病有望治愈。利用轉基因動物-乳腺生物反應器生產基因藥物是一種全新的生產模式。基地將主要進行溶菌酶（Lys）基因等基因篩選克隆、結構及序列分析，構建新型溶血栓藥物酶基19、因（r-PA cDNA，gDNA）、人血清白蛋白基因、Lys等乳腺特異性表達載體，并進行了人乳清白蛋白（HLA）、人乳鐵蛋白（HLF）乳腺特異性表達酵母人工染色體的分離、鑒定與純化。使這些藥用蛋白的乳腺生物反應器生產走向產業化生產。即將研制和轉化的乳腺特異性表達的產品還包括：1） 抗凝血酶，用于動脈移植等2） 蛋白酶抑制因子，用于呼吸窘迫綜合證等3） 抗胰蛋白酶，用于肺纖維囊腫等4） 酯酶抑制因子，用于心肌梗塞等5） 蛋白酶原激活因子，用于肺栓、心肌梗塞等動物轉基因研發基地近期目標1） 與企業合作，建設生物反應器實驗基地（包括實驗動物基地、蛋白產物純化和中試基地）。2） 完善中心的各種功能，獲20、得生物反應器初期產品，發展有自己知識產權的生物反應器工程技術，并獲得可轉化性研究成果，申請相應的專利。3） 獲得擬產業化的初期產品，包括：a.人乳化功能性乳品：工程中心將利用轉基因技術，培育乳腺高效表達的轉基因奶山羊、奶牛品系，生產與人乳鐵蛋白、人溶菌酶、人乳清白蛋白相關的保健品。b.乳腺生物反應器的研究與開發:將一些編碼藥用蛋白的基因經細胞轉染、體細胞克隆，特異性地在動物乳腺中表達，分離純化乳汁中的目的蛋白，用以制藥、生產化妝品等。使用顯微注射整合率一般為2-15%，而使用體細胞克隆技術體系可達到100%。將主要完成溶菌酶（Lys）基因等基因篩選克隆、結構及序列分析，構建新型溶血栓藥物酶基因21、（r-PA cDNA，gDNA）、人血清白蛋白基因、Lys等乳腺特異性表達載體，并進行了人乳清白蛋白（HLA）、人乳鐵蛋白（HLF）乳腺特異性表達酵母人工染色體的分離、鑒定與純化。四、 建設方案1， 建設地點、內容、方案動物反應器研發基地設立于日照市，包括實驗動物基地，和中試中心?；卮笮蛣游锓磻鞯群诵募夹g的研究工作，為乳腺生物反應器產業化奠定雄厚的技術基礎。同時，研究基地應通過聯合培養、專業培訓和技術服務等形式負責為產業基地解決產業化所帶來的技術傳播和人才培養的問題。建成后的動物轉基因研發基地將形成四個支撐體系：1） 研究開發體系，以建議人所在的中科院遺傳發育研究所相關實驗室為核心，聯合國內外其他科研單位，對重要蛋白產物進行生物反應器研發的原創性和相關技術的開發、發展研究，提高生物反應器的生產效率；2） 實驗生產基地，以研發基地新建的農場為依托，快速完成科研成果的推廣；3） 產品中試基地，藥物蛋白的生產和加工要符合國際慣例和國家標準，4） 市場銷售系統，中心將有一個效率高的市場營銷系統，及時了解市場需求，將之返饋至研究和實驗生產體系，并能有效推銷動物轉基因研發基地開發的產品。資金籌措方案當地企業投資， 政府投資， 國家項目支持五、 其它需要說明的問題本項目對環境無污染。9