一、什么是转基因动物？

　　你可曾见过会发光的动物、不怕猫的老鼠、吐出蜘蛛丝的山羊？这么神奇的动物在自然界不可能存在，但是通过转基因技术却能使这些成为现实。不通过杂交而将体外的基因导入动物个体的技术，即被称为动物转基因技术，而携带外源基因的动物则被称为转基因动物。

　　自1982年第一只转有生长激素基因的转基因鼠问世以来，世界各国都争先开展此项技术的研究，并相继获得了转基因兔、羊、猪、牛、鸡、鱼等动物。转基因动物正在改变着畜牧业生产、生物医药、环境保护、生物材料，甚至是整个生命科学的研究与发展面貌。我国是世界上较早开展转基因动物研究与开发的国家之一，1985年我国首次在国际上获得了转基因鱼，1990年成功地研究出了转基因猪。目前，大部分转基因畜禽已在我国获得成功，有的转基因动物品种正处于开发阶段，这些成绩引起了国际学术界和产业界的高度关注。

　　二、为什么要发展转基因动物？

　　（一）可以改良动物生产性状，提高经济效益，增加农民和企业收入

　　1.提高动物的生长速度。生长激素基因和类胰岛素样生长因子1都有调控动物生长发育的作用，如果将这两个基因转入动物体内，就可以加快动物的生长速度。目前，已获得了含有这两个基因的转基因鱼和猪。和非转基因对照相比，转基因鱼的生长速度提高了2倍，转基因猪的生长速度提高了10%，饲料转化率提高了17%，脂肪减少10%，瘦肉增加7%，如果农户和企业饲养这些长得快、肥肉少、瘦肉多的转基因鱼或猪，就可以显著减少饲养成本、提高养殖收入。

　　2.提高动物的产毛性能。动物（如绵羊）的产毛性能也受一些基因的控制，如毛角蛋白Ⅱ型中间细丝基因、A2蛋白的主要成分（半胱氨酸）基因等，将这些基因转入绵羊体内就能提高绵羊的产毛性能。现有研究表明，转有这些基因的转基因羊的平均产毛量比非转基因羊提高了6%。如果农户和企业饲养这种产毛多的羊就可以提高养羊收入。

　　3.改善动物的肉品质。膳食以鱼类为主的爱斯基摩人、日本北海道人和浙江舟山地区渔民，心脑血管疾病（主要包括高血压、冠心病、脑中风、脑血栓等）发病率明显低于其他区域，这主要是因为鱼类中含有丰富的长链不饱和脂肪酸。利用转基因技术，向动物体内转入负责将饱和脂肪酸转化成不饱和脂肪酸的控制基因，就可以大大提高动物体内不饱和脂肪酸的含量，从而大大降低人类食用这些动物患心脑血管疾病的风险。

　　4.可以提高动物抗寒能力。为什么有的动物能生活在天气严寒的北方，有的动物却不行呢？这种抗冻性状也受某些基因的控制，抗冻蛋白基因AFP就是其中一员。如果将这个基因转入鱼体内，就可以为南鱼北养、扩大优质鱼种养殖范围提供有效的途径。

　　5.提高动物抗病能力。全世界每年由于动物疾病引起的损失达数以亿计。其实动物的某些疾病是受基因调控的，转入或除去某种基因可增强动物对相应疾病的抵抗力。去除牛体内的朊病毒（PrP），可预防“疯牛病”的发生。将抗流感基因、抗蓝耳病基因转入猪体内，可增强猪对流感病毒和蓝耳病病毒的抵抗能力。将溶葡萄球菌酶基因转入牛乳腺中，可防治奶牛乳房炎的发生。如果农户和企业饲养这些转有抗病基因的动物，就可以大大降低由于上述疾病引起的损失。

　　（二）发展转基因动物在医学和生物制药领域也具有重大意义

　　1.建立人类疾病动物模型。通过转基因技术制作转基因动物模型，可以模拟人类疾病的起始和发展，并可测试比较各种治疗方案的治疗结果，最终确定最行之有效的治疗方案。现已建立的人类动物疾病模型有癌症、动脉硬化症、镰刀状细胞贫血、地中海贫血、红细胞增多症、肝炎、免疫缺陷、自发性高血压、淋巴系统病、透纳氏症、心肌顿抑、老年痴呆症等。此外，新开发的药品用于人体之前先要进行动物试验，但许多疾病没有适当的动物模型来进行药物的评价。利用转基因技术可建立与人类相同疾病的动物模型，以利于药物筛选，其优点是准确、经济、试验次数少、显著缩短试验时间，现已成为一种进行“快速筛选”的手段。随着癌基因的不断发现，越来越多的肿瘤疾病模型被用于药物筛选。

　　2.生产可用于人体器官移植的动物器官。目前，中国每年约有150万患者需要器官移植，但每年器官移植手术仅有1.1万例左右，还不到1%，供体器官短缺严重以及移植后的免疫排斥反应使99%以上的患者失去了宝贵的生命。利用转基因技术改造异种来源器官的遗传性状，使之能适用于人体器官或组织的移植，是解决移植器官短缺和移植后免疫排斥反应的最有效途径。目前最为理想的转基因动物是猪，因为其在器官大小、结构和功能上与人类较为相似。利用转基因技术敲除猪α-1，3半乳糖转移酶基因（该基因会引发免疫排斥反应），就可清除猪作为人类器官供体的一个主要障碍，将进一步推动器官移植的发展与应用。这项研究具有重要的实用价值，相信以后会有更多、更完善的改造器官用于人类疾病的治疗。

　　3.可以生产医疗药品和营养保健品。将某些具有药用价值的基因转入动物体内，然后再回收这些基因的表达产物，就可以生产出具有生物活性的药物。利用转基因动物生产药物具有以下四个优点：①设备简单，不耗能，无环境污染。动物吃的是饲料，生产出的是高营养价值的药品和具有营养保健功能的蛋白。②可生产的药物品种多，产量高，质量好。动物的乳房有强大的生产蛋白质的能力，一头优良品种的奶牛，在305天的泌乳期中可产奶>10吨。鲜奶的蛋白质含量占3.2%～3.6%，折合每头奶牛年产纯蛋白320～360千克。一只绵羊一年可产奶300～500千克，奶中蛋白质含量约占7%，折合每只母羊年产纯蛋白20～30千克。上个世纪90年代中期，国际上就已有数十家转基因动物公司生产出贵重的药用蛋白，如α1-抗胰蛋白酶（治疗肺气肿）、人红细胞生成素（用于肿瘤化疗）、乳铁蛋白（抗胃肠道感染）、人血清白蛋白（提高人体免疫力）、人血红蛋白（治疗烧伤和血量扩积）、人凝血因子Ⅷ（治疗血友病）、抗凝血酶Ⅲ（用于动脉移植）、胶原蛋白（治疗类风湿）、血纤蛋白原（用于外科创伤）、胰岛素（治疗糖尿病）等。③生产周期短。目前一种新药从研制开发，通过新药评审，直到上市需15～20年。如果利用转基因动物，新药生产周期约5年，如以动物生命的周期计算，转基因牛从显微注射到泌乳的周期是个25～29月，而转基因羊只要18个月。④生产成本低，投资风险低，可以获得巨额经济利润。国外经济学家曾算过一笔账，若用传统的生产工艺来生产1克药物蛋白，成本需800～5 000美元，而利用转基因动物只需0.02～0.50美元。

　　2006年，美国GTC公司利用转基因羊生产的人抗凝血酶Ⅲ获准在欧洲上市，成为世界上第一例成功上市的由转基因动物生产的转基因药物。2009年重组人抗凝血酶Ⅲ获准进入美国市场，转基因动物制药正逐步走向产业化。

　　（三）转基因动物也可应用于生物材料、个性化宠物设计和环保等方面

　　1999年，美国首次培育出羊奶里含蛛丝蛋白的转基因羊，并制造出世界上第一根人造蜘蛛丝。这种蜘蛛丝质量轻，强度是钢丝的5倍，弹性亦比橡胶高，适合用来制造鱼丝、手术缝线，甚至可制造超级避弹衣。2003年春，美国一家公司获批准推出转荧光基因鱼作为观赏鱼，在1个月不到的时间售出10万条，交易额近200万美元，这是世界上转基因动物首次上市。

　　水污染问题现已成为一个全球性环境问题，城市中的工业废水、杀虫剂、生活污水等产生的化学物质和致癌物质可能会引起人类肿瘤或其他身体异常。将埃希氏菌属的rpsL基因转入斑马鱼中可用来检测水生环境中的有害物质，这种以转基因动物作为环境检测器的方法更快捷敏感。植物含有许多植酸磷，而普通猪不能吸收利用它，没吸收的磷流散在环境中，从而造成磷对环境的污染问题。将“植酸酶和纤维素分解酶”基因转入猪体内，便可减少猪粪便里的磷含量，以减少环境污染机会。

　　三、转基因动物安全吗？

　　尽管转基因动物将为人类带来巨大的益处是人们所共识的，但目前转基因动物真正意义上的商业化生产还未展开。这里面除有技术因素之外，人们考虑更多的还是安全性问题。

　　（一）转基因动物食品安全吗？

　　转基因动物食品是否安全关系到人类自身的安全问题，人们对转基因动物食品主要存在以下担忧：①和非转基因动物食品相比，转基因动物食品的营养成分是否会发生变化？是否会出现抗营养因子？②是否会出现新的过敏源？由于导入基因的来源及序列或表达蛋白质的氨基酸序列可能与已知的致敏源存在同源性，导致过敏发生或产生新的过敏源。③是否会产生有毒物质？在转基因食品加工过程中，由于基因的导入可能使得病毒蛋白发生过量表达，产生各种毒素。④食用转基因动物食品后是否会致病？⑤除目的基因外，引入的抗生素标记基因和报告基因是否安全？

　　从理论上来说，无论转基因食品还是药品，转入动物体内的基因都是天然存在的，人们平常吃的东西中就含有这些基因，用转基因技术仅仅是把这种基因转到其他动物体内进行生产后再分离出来。因此，在理论上转基因药物和食物是有一定安全保证的，而不是合成新的东西。当然，我们不能仅停留在理论性的安全上，还要做更多的安全性实验。现有的转基因食品饲喂实验表明，摄食转基因动物食品对小鼠和大鼠的生长、脏器发育、血液生理生化指标、繁殖能力及其后代的生长发育均无显著影响。

　　（二）转基因动物自身安全吗？

　　由于转基因操作方法的自身缺陷，可能会影响到转基因动物的健康状况。由于外源基因在受体基因组中的整合位点是随机的，因此外源基因的整合给动物带来的伤害是难以控制的。然而我们可以选择插入位点对动物影响小的，而实际上，有严重影响的插入事件往往因为动物死亡或者发育的缺陷而会被排除。另外，转基因表达也会对动物产生一定影响，转入基因的插入突变、异位表达、修饰、表达产物自身等都有可能对动物自身健康造成影响。因此，对转基因动物自身安全性进行检测与评估是必要和迫切的。

　　（三）转基因动物对环境会产生怎样的影响？

　　转基因动物对于生态环境的影响，人们主要有以下几个方面的顾虑：①对生物多样性的影响。②对非靶标生物的影响。③基因漂移对生态环境和农业生产的影响，包括外源基因是否有可能向相关植物、动物和微生物发生水平转移，造成基因漂移。④是否会引发新的环境问题，如是否会对抗生素产生耐药性、是否会产生新病毒。⑤转基因动物是否会演变为有害生物，或演变成优势物种从而破坏生态平衡。

　　对于环境安全，人们主要是对转基因鱼所存在的生态风险担忧，鱼类易于逃逸、扩散，有很大可能性影响生物多样性并对野生基因库造成污染。除转基因鱼外，转基因动物中规模稍大的就是家养动物（猪、牛、羊等），其去向比较容易跟踪。另外，因其对环境的适应能力较低，很容易控制和捕捉，只要管理科学、措施得当，不会存在有很大的环境问题。目前，国家专门设立了研究转基因动物安全性的项目，说明国家对转基因动物的安全性是非常重视的，并且现在也有来自国外的经验可以借鉴。

　　四、转基因动物的发展前景

　　转基因动物作为一项只有二十几年研究历史的生物高新技术成果，涉及农牧业、生物医学和药物产业等诸多方面，显示出了广阔的应用前景与重大的应用价值。虽然转基因动物至今还没有真正进入产业化和市场化，但随着理论上和技术上不断完善，转基因动物及其相关产品必将对人们的健康和社会发展产生巨大的影响。从目前的发展趋势可以看出，转基因动物的研究和应用，将是

　　21世纪生物工程技术领域最活跃、最具有实践应用价值的技术之一。随着相关法规的出台，无疑会加速和正确引导转基因工程产品的研究和开发，相信在不久的将来，转基因动物生产将会成为生产行业中的一项新兴产业。因此，充分利用转基因技术的潜在价值，实现转基因技术实用化、商业化和转基因动物的产业化。