近日，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)趙要風(fēng)與張然團(tuán)隊在《科學(xué)通報》發(fā)表綜述文章“動物生物反應(yīng)器的研究進(jìn)展與展望”，系統(tǒng)總結(jié)了該領(lǐng)域的關(guān)鍵進(jìn)展，重點(diǎn)闡述其在生物制藥、農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型和食品創(chuàng)新中的巨大潛力。

隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的不斷發(fā)展，轉(zhuǎn)基因動物生物反應(yīng)器在生物醫(yī)藥與農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域展現(xiàn)出令人矚目的應(yīng)用價值，已成為重組蛋白規(guī)?；a(chǎn)的重要技術(shù)平臺。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院通過四十年的研究與創(chuàng)新，在動物生物反應(yīng)器技術(shù)研發(fā)方面取得突破性進(jìn)展，推動了藥用蛋白高效表達(dá)、功能性乳品開發(fā)以及合成生物學(xué)在大動物中的應(yīng)用。

動物生物反應(yīng)器是一類基于轉(zhuǎn)基因技術(shù)平臺，實現(xiàn)外源基因在宿主動物的靶組織或靶器官中高效表達(dá)的個體表達(dá)系統(tǒng)。在此領(lǐng)域，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院李寧團(tuán)隊長期聚焦乳腺生物反應(yīng)器系統(tǒng)的構(gòu)建與優(yōu)化，成功開發(fā)多種高表達(dá)轉(zhuǎn)基因動物模型，并建立了重組人乳鐵蛋白、人溶菌酶等藥用蛋白的規(guī)?；峒児に嚒＠钯潠|團(tuán)隊聚焦宿主免疫耐受與高效表達(dá)技術(shù)，系統(tǒng)解析了雞胚免疫耐受的窗口期，優(yōu)化轉(zhuǎn)基因構(gòu)建策略，在蛋清中高效表達(dá)保留完整糖基化修飾與生物活性的重組蛋白，為新型抗菌肽及復(fù)雜糖蛋白的工業(yè)化提供了技術(shù)支撐。

動物生物反應(yīng)器：從實驗室到產(chǎn)業(yè)化的跨越

自1982年“超級小鼠”問世以來，動物生物反應(yīng)器技術(shù)歷經(jīng)四十年發(fā)展，已實現(xiàn)從概念驗證到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的質(zhì)變。全球范圍內(nèi)已有30余種由動物生物反應(yīng)器生產(chǎn)的重組蛋白進(jìn)入臨床試驗，ATryn和Kanuma等產(chǎn)品獲批上市。我國也在積極推進(jìn)相關(guān)轉(zhuǎn)化應(yīng)用。2023年，中國首個基于轉(zhuǎn)基因奶牛乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)的重組C1酯酶抑制劑獲批進(jìn)入臨床試驗，標(biāo)志著我國在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從技術(shù)研發(fā)到產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵跨越。

基因編輯工具，尤其是CRISPR/Cas9系統(tǒng)的飛速發(fā)展為動物生物反應(yīng)器研究提供技術(shù)支撐。利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)進(jìn)行基因修飾，能顯著提升基因插入的效率和精準(zhǔn)性，避免傳統(tǒng)隨機(jī)整合引發(fā)的基因表達(dá)不穩(wěn)定等問題，并實現(xiàn)多基因共表達(dá)調(diào)控，為構(gòu)建復(fù)雜蛋白表達(dá)系統(tǒng)提供了可能。未來，隨著合成生物學(xué)、人工智能等跨學(xué)科技術(shù)的融合發(fā)展，動物生物反應(yīng)器將在表達(dá)系統(tǒng)設(shè)計、表達(dá)調(diào)控精準(zhǔn)化及產(chǎn)物功能優(yōu)化方面持續(xù)突破。

挑戰(zhàn)與未來：技術(shù)、倫理與市場的三重博弈

盡管動物生物反應(yīng)器展現(xiàn)出廣闊前景，但其產(chǎn)業(yè)化仍面臨諸多挑戰(zhàn)。例如，物種特異性的糖基化修飾可能影響蛋白免疫原性；外源蛋白過表達(dá)引起的宿主生理負(fù)擔(dān)需科學(xué)評估；公眾對轉(zhuǎn)基因藥物的接受度不足，轉(zhuǎn)基因倫理爭議亦需通過科普和政策協(xié)同化解。鑒于此，我國“十四五”生物經(jīng)濟(jì)規(guī)劃提出加強(qiáng)生物制造關(guān)鍵技術(shù)布局，明確鼓勵包括動物生物反應(yīng)器在內(nèi)的合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并通過科普傳播與透明化溝通建立公眾信任。

愿景與展望：生物制造的下一站革命

動物生物反應(yīng)器正逐步從實驗室走向產(chǎn)業(yè)前沿，從“蛋白工廠”向“功能系統(tǒng)”轉(zhuǎn)型。在治療性蛋白、功能乳品、替代抗生素蛋白以及植物源代謝物的動物表達(dá)等方向，正孕育著千億級的新興市場。隨著基因編輯技術(shù)的迭代、政策支持的強(qiáng)化與社會認(rèn)知的提升，這一技術(shù)有望在未來十年內(nèi)將治療性蛋白生產(chǎn)成本降低60%-70%。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院也將繼續(xù)在該領(lǐng)域深耕前行，以技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動生產(chǎn)革新，為人類健康與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)“中國智慧”。

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院博士研究生紀(jì)欣宇為該論文第一作者，趙要風(fēng)教授、張然副教授為該論文的共同通訊作者。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院博士研究生劉悅、碩士研究生安梓康也為此文章做出了重要貢獻(xiàn)，該工作得到了國家科技重大專項的支持。

文章信息

紀(jì)欣宇，安梓康，劉悅，等。動物生物反應(yīng)器的研究進(jìn)展與展望. 科學(xué)通報

https://doi.org/10.1360/TB-2024-1408

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