迄今為止,基因工程還沒有用于人體,但已在從細(xì)菌到家畜的幾乎所有非人生命物體上做了實驗,并取得了成功。事實上,所有用于治療糖尿病的胰島素都來自一種細(xì)菌,其DNA中被插入人類可產(chǎn)生胰島素的基因,細(xì)菌便可自行復(fù)制胰島素。基因工程技術(shù)使得許多植物具有了抗病蟲害和抗除草劑的能力;在美國,大約有一半的大豆和四分之一的玉米都是轉(zhuǎn)基因的。目前,是否該在農(nóng)業(yè)中采用轉(zhuǎn)基因動植物已成為人們爭論的焦點:支持者認(rèn)為,轉(zhuǎn)基因的農(nóng)產(chǎn)品更容易生長,也含有更多的營養(yǎng)(甚至藥物),有助于減緩世界范圍內(nèi)的饑荒和疾病;而反對者則認(rèn)為,在農(nóng)產(chǎn)品中引入新的基因會產(chǎn)生副作用,尤其是會破壞環(huán)境。
誠然,仍有許多基因的功能及其協(xié)同工作的方式不為人類所知,但想到利用基因工程可使番茄具有抗癌作用、使鮭魚長得比自然界中的大幾倍、使寵物不再會引起過敏,許多人便希望也可以對人類基因做類似的修改。畢竟,胚胎遺傳病篩查、基因修復(fù)和基因工程等技術(shù)不僅可用于治療疾病,也為改變諸如眼睛的顏色、智力等其他人類特性提供了可能。目前我們還遠(yuǎn)不能設(shè)計定做我們的后代,但已有借助胚胎遺傳病篩查技術(shù)培育人們需求的身體特性的例子。比如,運用此技術(shù),可使患兒的父母生一個和患兒骨髓匹配的孩子,然后再通過骨髓移植來治愈患兒。
隨著DNA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和遺傳機制的秘密一點一點呈現(xiàn)在人們眼前,特別是當(dāng)人們了解到遺傳密碼是由 RNA轉(zhuǎn)錄表達(dá)的以后,生物學(xué)家不再僅僅滿足于探索、提示生物遺傳的秘密,而是開始躍躍欲試,設(shè)想在分子的水平上去干預(yù)生物的遺傳特性。如果將一種生物的 DNA中的某個遺傳密碼片斷連接到另外一種生物的DNA鏈上去,將DNA重新組織一下,就可以按照人類的愿望,設(shè)計出新的遺傳物質(zhì)并創(chuàng)造出新的生物類型,這與過去培育生物繁殖后代的傳統(tǒng)做法完全不同。這種做法就像技術(shù)科學(xué)的工程設(shè)計,按照人類的需要把這種生物的這個“基因”與那種生物的那個“基因”重新“施工”,“組裝”成新的基因組合,創(chuàng)造出新的生物。這種完全按照人的意愿,由重新組裝基因到新生物產(chǎn)生的生物科學(xué)技術(shù),就稱為“基因工程”,或者說是“遺傳工程”?;静僮鞑襟E 這個過程即為體外重組DNA的過程。首先選擇目的基因所適合的運載工具,如質(zhì)粒、病毒等,然后用同一種限制酶分別切割運載體和目的基因,使其產(chǎn)生相同的黏性末端,再加入適量的DNA連接酶,在生物體外將目的基因的DNA與運載體的DNA結(jié)合起來,形成重組DNA(或重組質(zhì)粒) 將重組的DNA雜合分子,借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑,轉(zhuǎn)移到選定的生物體細(xì)胞中,使重組的DNA在受體細(xì)胞中復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯得以表達(dá)。把目的基因裝在運載體上并通過運載體將目的基因運到受體細(xì)胞的這一過程,在一般情況下,轉(zhuǎn)化成功率僅為百分之一。為此遺傳工程師們創(chuàng)造了低溫條件下用氯化鈣處理受體細(xì)胞和增加重組DNA濃度的辦法來提高轉(zhuǎn)化率。采用氯化鈣化處理后,能增大受體細(xì)胞的細(xì)胞壁透性,從而使雜種DNA分子更容易進(jìn)入。另外也可用基因槍法、激光微束穿孔法、顯微注射法等方法直接將目的基因轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞(如受精卵細(xì)胞)。