狄荻

（揚(yáng)州大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院，揚(yáng)州　225000）

生物技術(shù)在獸醫(yī)領(lǐng)域的研究應(yīng)用

狄荻

（揚(yáng)州大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院，揚(yáng)州225000）

當(dāng)今環(huán)境污染日益嚴(yán)重，危害人類(lèi)的疾病時(shí)有發(fā)生，這對(duì)畜牧獸醫(yī)業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展影響越來(lái)越大，對(duì)獸醫(yī)工作是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。對(duì)此，采用現(xiàn)代生物技術(shù)研究和解決獸醫(yī)領(lǐng)域的問(wèn)題是獸醫(yī)行業(yè)的發(fā)展方向。從預(yù)防獸醫(yī)、臨床獸醫(yī)和獸醫(yī)制藥三方面綜述生物技術(shù)在獸醫(yī)領(lǐng)域的研究應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)。

生物技術(shù)；畜牧獸醫(yī)業(yè)；獸醫(yī)

生物技術(shù)（Biotechnology）是指以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他基礎(chǔ)科學(xué)的科學(xué)原理，按照預(yù)先的設(shè)計(jì)改造生物體或加工生物原料，為人類(lèi)生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達(dá)到某種目的的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)手段。是人們利用微生物、動(dòng)植物體等物質(zhì)原料進(jìn)行加工，以提供產(chǎn)品為社會(huì)服務(wù)的技術(shù)，其主要包括現(xiàn)代生物技術(shù)和發(fā)酵技術(shù)。因此，生物技術(shù)是一門(mén)極具發(fā)展?jié)摿Φ木C合性學(xué)科。從某種意義上說(shuō)，它是工程技術(shù)與生物科學(xué)的有機(jī)結(jié)合，是建立在生物學(xué)基礎(chǔ)上，能夠?qū)ι锟刂葡到y(tǒng)進(jìn)行控制的高新實(shí)用技術(shù)的集合［1］。主要包含基因工程、細(xì)胞工程、蛋白質(zhì)工程、生物工程、酶工程和發(fā)酵工程等技術(shù)。其中，又有雜交瘤技術(shù)、胚胎技術(shù)、移植技術(shù)、基因克隆、基因測(cè)序、基因擴(kuò)增（PCR 技術(shù)）、核酸雜交、反義核酸、基因缺失、基因重組、轉(zhuǎn)基因等多個(gè)分支［2］。生物技術(shù)的應(yīng)用為現(xiàn)代科學(xué)提供了一個(gè)寬廣的平臺(tái)，系統(tǒng)地支撐著現(xiàn)代科研的進(jìn)步與發(fā)展。

1 生物技術(shù)在預(yù)防獸醫(yī)中的應(yīng)用

1.1 生物學(xué)精細(xì)化研究

生物技術(shù)在致病機(jī)理和病原學(xué)的研究應(yīng)用中，主要體現(xiàn)在精細(xì)化研究方面，在對(duì)危害嚴(yán)重的病原以及變異病原的基因組學(xué)、糖組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的研究過(guò)程中，核酸探針、PCR 、指紋圖譜分析等分子生物學(xué)技術(shù)都得到了大量的應(yīng)用。例如其中的病原蛋白質(zhì)組學(xué)的研究，其基本步驟包括蛋白質(zhì)樣品的制備、蛋白質(zhì)濃度測(cè)定、蛋白質(zhì)分離、質(zhì)譜分析、肽質(zhì)量指紋圖譜的檢索和蛋白質(zhì)鑒定及生物信息學(xué)分析。主要依靠凝膠技術(shù)和質(zhì)譜技術(shù)兩大類(lèi)生物技術(shù)，對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行高分辨率的分離和高通量的蛋白質(zhì)鑒定，最后進(jìn)行系統(tǒng)地生物學(xué)分析，分層立體地解析某些生理或病理?xiàng)l件下的蛋白質(zhì)表達(dá)圖譜［3］。

1.2 基因工程疫苗

在免疫機(jī)制和疫苗研究中，基因工程技術(shù)的應(yīng)用也進(jìn)展迅速，其中最具代表性的就是基因工程疫苗的應(yīng)用?；蚬こ桃呙缰饕褂肈NA重組生物技術(shù)，將某些特定的天然或人工合成的遺傳物質(zhì)定向插入載體細(xì)胞的基因，通過(guò)細(xì)菌、酵母菌或哺乳動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行充分表達(dá)，最后經(jīng)過(guò)純化后得到成品疫苗。相對(duì)于傳統(tǒng)疫苗，應(yīng)用基因工程技術(shù)能夠制出不含感染性物質(zhì)的亞單位疫苗、穩(wěn)定的減毒疫苗以及能預(yù)防多種疾病的多價(jià)疫苗。近年來(lái)基因工程疫苗的研制取得多項(xiàng)突破，重組禽流感多聯(lián)基因工程疫苗等相繼進(jìn)入臨床；圓環(huán)病毒PCVl-PCV-2嵌合病毒滅活苗的應(yīng)用；FMDV基因工程疫苗如蛋白質(zhì)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(xiàn)，其它一些基因工程疫苗的研究也顯露出良好的勢(shì)頭。

1.3 生物技術(shù)檢測(cè)

由于食品安全引發(fā)的一系列問(wèn)題受到廣泛關(guān)注，如何快速、準(zhǔn)確檢測(cè)藥物殘留以及各種食品污染源，也是困擾獸醫(yī)行業(yè)的一大難題?，F(xiàn)代生物技術(shù)為獸醫(yī)工作者提供了快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)方法。

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）技術(shù)是一種近年來(lái)在獸醫(yī)領(lǐng)域常用的檢測(cè)方法。通過(guò)寡（聚）核苷酸引物結(jié)合DNA模板，在體外對(duì)微量DNA進(jìn)行擴(kuò)增，即根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原理，用一對(duì)短的引物（Primer）（15-30個(gè)核苷酸）互補(bǔ)結(jié)合到靶DNA鏈上，然后加入DNA聚合酶，對(duì)基因片段進(jìn)行擴(kuò)增［4］。經(jīng)過(guò)對(duì)DNA聚合酶耐熱性的不斷研究摸索，PCR技術(shù)已經(jīng)不再繁瑣，使用成本也變得相對(duì)低廉，在獸醫(yī)領(lǐng)域已經(jīng)有了廣泛而成熟的使用。

免疫膠體金技術(shù)（Immune colloidal gold technique，ICG）是在1971年由Faulk 等發(fā)明的一種以結(jié)合各種蛋白質(zhì)的膠體金作為標(biāo)記物，通過(guò)抗原抗體自身的特異性反應(yīng)，對(duì)免疫產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)的一種新型的免疫標(biāo)記技術(shù)。膠體金技術(shù)使用方便快捷、特異敏感、穩(wěn)定性強(qiáng)，而且不需要特殊設(shè)備和試劑，結(jié)果判斷也十分直觀。目前已在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用［5］。

在寄生蟲(chóng)檢測(cè)方面，由于多數(shù)寄生蟲(chóng)病的癥狀缺少特異性，僅依據(jù)臨床癥狀很難做出診斷，很大程度上依賴(lài)實(shí)驗(yàn)室診斷，缺乏簡(jiǎn)單快速的檢測(cè)方法，是一直困擾獸醫(yī)工作者的難題。卵黃抗體的出現(xiàn)為寄生蟲(chóng)檢測(cè)提供了新的思路，不激活哺乳動(dòng)物的補(bǔ)體系統(tǒng)；不與蛋白A、G和Fc受體相結(jié)合，具有特異性強(qiáng)、靈敏度高的特點(diǎn)，使得IgY在檢測(cè)診斷上具有更強(qiáng)的特異性和靈敏度，在寄生蟲(chóng)病的免疫診斷中具有重要意義［6］。

2 生物技術(shù)在臨床獸醫(yī)中的應(yīng)用

2.1 疾病診斷

在動(dòng)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(shù)、單鏈構(gòu)象多態(tài)性（SSCP）分析、DNA序列測(cè)定、DNA微陣列（DNA micro-array）技術(shù)、熒光原位雜交染色體分析（FISH）、單抗阻斷ELISA檢測(cè)副雞嗜血桿菌血清型特異性抗體等技術(shù)在臨床上的廣泛應(yīng)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(dòng)物的發(fā)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(dāng)今生物學(xué)研究的重要手段。該技術(shù)能讓研究人員在分子水平上對(duì)細(xì)胞、胚胎和動(dòng)物個(gè)體進(jìn)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(guò)使用siRNA技術(shù)敲除豬的整合素αV亞基，從而抑制FMDV侵入機(jī)體細(xì)胞。Chen等［9］也使用同樣的技術(shù)對(duì)豬的FUT1進(jìn)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(chǎn)品改良和推廣應(yīng)用中，Stewart等［10］用RNAi技術(shù)敲減豬的myostatin MSTN基因，獲得37%-92%的敲減率，使試驗(yàn)豬的產(chǎn)肉量相應(yīng)地獲得增加。Chi 等［11］則將豬的α-1，3-半乳糖轉(zhuǎn)移酶（GGTA1）進(jìn)行敲減，成功應(yīng)用于動(dòng)物的異種移植。

3 生物技術(shù)與獸醫(yī)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(shù)生產(chǎn)多肽、蛋白質(zhì)、酶和細(xì)胞生長(zhǎng)因子等，激素類(lèi)、可溶性細(xì)胞因子受體類(lèi)、細(xì)胞因子類(lèi)是其主要的種類(lèi)?；蚬こ趟幬锸紫仁沁x取某些對(duì)疾病有預(yù)防和治療作用的蛋白質(zhì)，然后提取合成該蛋白質(zhì)的基因片段，通過(guò)受體細(xì)胞反應(yīng)表達(dá)，最后進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)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(fā)展前景。

3.2 靶向制劑技術(shù)

靶向制劑亦稱(chēng)靶向給藥系統(tǒng)（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(xì)胞或細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)的制劑。靶向制劑相對(duì)于傳統(tǒng)藥物的優(yōu)勢(shì)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(xì)胞。作用部位精準(zhǔn)，引起的藥物副作用較小，在體內(nèi)外藥物性質(zhì)更為穩(wěn)定，生物載體也使其具有良好的生物相容性，無(wú)免疫反應(yīng)。臨床上在治療利什曼病、鼠模型麝貓后睪吸蟲(chóng)病、制成抗生素脂質(zhì)體等方面都有著良好的應(yīng)用效果［12］。

3.3 抗菌肽的研制使用

近年來(lái)抗生素在畜牧業(yè)的不適當(dāng)使用引發(fā)了一系列食品安全問(wèn)題，藥物殘留和細(xì)菌耐藥性問(wèn)題一直困擾著畜牧業(yè)的發(fā)展。為了建立畜禽產(chǎn)品安全生產(chǎn)體系，一些生物技術(shù)類(lèi)藥物如抗菌肽等已經(jīng)逐步代替抗生素的使用?？咕木哂袕V譜抗菌作用，能夠促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)、治療疾病，且無(wú)毒副作用、無(wú)致細(xì)菌耐藥性、無(wú)殘留的三無(wú)型制劑?？咕闹饕ㄟ^(guò)基因工程技術(shù)大量地表達(dá)，也可應(yīng)用生物工程生產(chǎn)抗病菌的轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物產(chǎn)品，表達(dá)出新一代肽類(lèi)抗菌藥物，具有廣闊的發(fā)展前景［13］。

4 發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)代生物技術(shù)的核心是DNA重組技術(shù)，因此其直接進(jìn)行操作的對(duì)象就是細(xì)胞機(jī)體或是基因、遺傳物質(zhì)。近些年，生物技術(shù)的不斷發(fā)展為畜禽類(lèi)疫苗的研發(fā)、疾病診療等方面奠定了良好的基礎(chǔ)，不僅對(duì)于畜禽類(lèi)的疾病預(yù)防起到了很好的作用，而且也減少人類(lèi)許多疾病的發(fā)生。

基因治療的研究是未來(lái)動(dòng)物醫(yī)學(xué)乃至人類(lèi)醫(yī)學(xué)的重要發(fā)展方向。其主要通過(guò)建立動(dòng)物疾病模型分析和研究基因治療各種層面上的問(wèn)題，在獸醫(yī)臨床上的應(yīng)用方興未艾，通過(guò)對(duì)基因治療的認(rèn)知和利用促進(jìn)獸醫(yī)學(xué)臨床研究的發(fā)展這一理念也相對(duì)成熟。采取何種方式去認(rèn)識(shí)基因、如何合理利用基因，在基因治療發(fā)展上顯得尤為重要。

現(xiàn)代生物技術(shù)的另一個(gè)重要的方面就是生物制藥。根據(jù)世界衛(wèi)生組織對(duì)我國(guó)傳染病威脅的評(píng)估結(jié)果表明，抗生素耐藥性已成為嚴(yán)重問(wèn)題。畜牧生產(chǎn)者廣泛使用抗生素加速了新耐藥菌株的傳播，引發(fā)了一些人畜共患病，尤其是人類(lèi)的食物傳染病，并導(dǎo)致醫(yī)療保健系統(tǒng)重大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。所以，用生物類(lèi)藥物對(duì)抗生素進(jìn)行轉(zhuǎn)向替代并且改進(jìn)控制手段（如疫苗接種和預(yù)防疾?。┦切竽翗I(yè)未來(lái)使用藥物的準(zhǔn)則，這對(duì)于獸藥研制既非常重要而又具有很好的應(yīng)用價(jià)值。國(guó)外一些生物技術(shù)公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)和采用植物性商業(yè)生產(chǎn)平臺(tái)，利用干葉子和種子可以在室溫下存儲(chǔ)沒(méi)有虧損的重組蛋白的特性，使用重組蛋白療法進(jìn)行食用疫苗和預(yù)防性藥物研究，研發(fā)應(yīng)用于牲畜生產(chǎn)過(guò)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(yīng)用前景?？咕臍⒕鷻C(jī)理獨(dú)特，病原菌不易對(duì)抗菌肽產(chǎn)生耐藥性，且可以通過(guò)工程菌大規(guī)模工業(yè)化發(fā)酵，生產(chǎn)周期短、成本低，并且可以免受季節(jié)和氣候變化等外部環(huán)境的影響，是未來(lái)極具發(fā)展?jié)摿Φ某?yáng)產(chǎn)業(yè)。

在生物技術(shù)應(yīng)用于獸醫(yī)領(lǐng)域過(guò)程中，也存在一些問(wèn)題需要我們?nèi)パ芯拷鉀Q。雖然生物高科技診斷技術(shù)在各項(xiàng)應(yīng)用中都發(fā)揮了良好的作用，但是普遍存在儀器設(shè)備和診斷試劑昂貴等問(wèn)題，單次檢測(cè)費(fèi)用相對(duì)于一些傳統(tǒng)技術(shù)十分昂貴，同時(shí)對(duì)操作者的技術(shù)要求較高，檢測(cè)結(jié)果的綜合評(píng)價(jià)不容易掌握。但是，現(xiàn)代生物技術(shù)作為一種高新技術(shù)，有常規(guī)診斷方法不可比擬的優(yōu)越性，是未來(lái)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。如何降低一些技術(shù)的操作難度、使用成本，以及如何簡(jiǎn)化分析方法等，是高新技術(shù)適應(yīng)需求必須面對(duì)的問(wèn)題，也是生物技術(shù)發(fā)展需要解決的難題。另外，隨著生物技術(shù)和基因工程技術(shù)的不斷進(jìn)步，出現(xiàn)一些新的生物大分子的情況顯著增加，如肽和蛋白質(zhì)，有改善許多疾病癥狀的可能。雖然這些大分子療法大多數(shù)具有高效力，但是其大分子量、對(duì)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(shù)也面臨著一些倫理問(wèn)題的困擾，如備受爭(zhēng)議的克隆動(dòng)物及試管豬肉等，這些道德辯論的結(jié)果和技術(shù)被潛在消費(fèi)者接受的程度將決定這項(xiàng)技術(shù)在未來(lái)的可行性［16］。德國(guó)哲學(xué)家哈貝馬斯認(rèn)為，任何對(duì)可能改變“本性”的基因增強(qiáng)干預(yù)行為都應(yīng)該在道德上被禁止［17］。

基因產(chǎn)品是特殊的生物制品，世界各國(guó)十分重視對(duì)生物制品的質(zhì)量監(jiān)控與管理。世界衛(wèi)生組織（WHO）、美國(guó)FDA 以及一些國(guó)際權(quán)威組織機(jī)構(gòu)相繼出臺(tái)了相關(guān)文件。不過(guò)基因產(chǎn)品仍存在多樣性、特殊性和安全性等問(wèn)題，還需要在臨床實(shí)踐的基礎(chǔ)上完善質(zhì)量監(jiān)控、管理標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)法規(guī)，加強(qiáng)各環(huán)節(jié)的審批與監(jiān)管力度，規(guī)范基因產(chǎn)品市場(chǎng)，使基因產(chǎn)品更好地服務(wù)社會(huì)、造福人類(lèi)。

［1］ 王立明. 論現(xiàn)代生物技術(shù)在獸醫(yī)獸藥上的應(yīng)用［J］. 畜牧獸醫(yī)科技信息， 2014（10）：8.

［2］ 曹安堂. 論現(xiàn)代生物技術(shù)在獸醫(yī)研究中的應(yīng)用［J］. 中國(guó)畜牧獸醫(yī)文摘， 2012， 28（12）：16.

［3］ 董書(shū)偉， 荔霞， 劉永明， 等. 蛋白質(zhì)組學(xué)研究進(jìn)展及其在中獸醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用探討［J］. 中國(guó)畜牧獸醫(yī)， 2012， 39（1）：45-49.

［4］ 李文剛， 甘孟侯. PCR技術(shù)在獸醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用［J］. 中國(guó)獸醫(yī)雜志， 1994， 20（1）：53-54.

［5］ 張鳳珍. 免疫膠體金技術(shù)的基本原理及其在獸醫(yī)臨床中應(yīng)用的研究進(jìn)展［J］. 畜牧獸醫(yī)科技信息， 2009（1）：7-9.

［6］ 李文超， 顧有方， 陳會(huì)良. 卵黃抗體在獸醫(yī)寄生蟲(chóng)學(xué)中的應(yīng)用［J］. 生物技術(shù)通報(bào)， 2010（12）：37-40.

［7］ 趙宇航， 梁浩， 劉明秋， 李雪玲. 基因敲除技術(shù)在大型家畜中的應(yīng)用［J］. 畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào)， 2014， 45（1）：1-8.

［8］ Luo J， Du J， Gao S， et al. Lentviral-mediated RNAi to inhibit target gene expression of the porcine integrin alphav subunit， the FMDV receptor， and against FMDV infection in PK-15 cells［J］. Virol J，2011， 8（1）：428-437.

［9］ Chen JW， Zhang Y， Zhang YL， et al. Construction of multiple shRNAs expression vector that inhibits FUT1 gene expression and production of the transgenic SCNT embryos in vitro［J］. Mol Biol Rep， 2012， 40（3）：2243-2252.

［10］ Stewart CK， Li J， Golovan SP. Adverse effects induced by short hairpin RNA expression in porcine fetal fibroblasts［J］. Biochem Bio-phys Res Commun， 2008， 370（1）：113-117.

［11］ Chi H， Shinohara M， Yokomine T， et al. Successful suppression of endogenous alpha-1， 3-galacto-yltransferase expression by RNA interference in pig embryos generated in vitro［J］. J Reprod Dev，2012， 58（1）：69-76.

［12］ 李麗， 李繼昌， 侯玉芳， 張德顯. 靶向制劑在獸醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用［J］. 黑龍江畜牧獸醫(yī)， 2010（1）：125-127.

［13］ 曹玉華. 抗菌肽及其在畜牧獸醫(yī)上的應(yīng)用［J］. 上海畜牧獸醫(yī)通訊， 2012（2）：52.

［14］ Kolotilin I， Topp E， Cox E， et al. Plant-based solutions for veterinary immuneother apeutics and prophylactic［J］. Veterinary Research， 2014， 45：117.

［15］ Caon T， Jin L， Sim?es CM， et al. Enhancing the buccal mucosal delivery of peptide and protein therapeutics［J］. Pharmaceutical Research， 2015， 32（1）：1-21.

［16］ Dilworth T， McGregor A. Moral steaks？ Ethical discourses of in vitro meat in academia and australia［J］. Journal of Agricultural and Environmental Ethics， 2015， 281：85-107.

［17］ Morar N. An empirically informed critique of habermas’ argument from human nature［J］. Science and Engineering Ethics， 2015，211：95-113.

（責(zé)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(dòng)物醫(yī)學(xué)；E-mail：1907779568@qq.com