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关键词：
基因工程现状优缺点前景
1基因工程是什么
1.1基因工程的定义
基因克隆（genecloning）与基因工程（geneticengineering）：
在分子生物学上，人们把将外源DNA插入具有复制能力的载体DNA中，转入宿主细胞，使之得以永久保存和复制这种过程称为基因克隆。
基因工程或重组DNA技术则侧重于验证上述过程所获得遗传物质新组合在宿主细胞内的表达与功能鉴定。
[1]然而这个定义并不很完善。
在查阅了一些资料以后，加上自己对基因工程原理及方法这门课的自我认识，综合而言，基因工程是指：
利用重组技术，在体外通过人工剪切和拼接等方法，对各种生物的基因（核酸）进行改造和重新组合，然后导入微生物或真核细胞内进行无性繁殖，使重组基因在细胞内表达，产生出人类需要的基因产物，或者改造、创新新的生物类型。
[2]
1.2基因工程的基本步骤：
基因工程技术自诞生以来已经取得了巨大的成就，特别是一些现代技术和先进仪器的不断涌现，进一步推动了基因工程技术的发展，但一个完整的、用于生产目的基因的基因工程技术程序包括的基本步骤有几下几个方面：
1.2.1上游技术
①采用各种方法从复杂的生物体基因组中分离获得带有目的基因的DNA片段；
②在体外将带有目的基因的外源DNA片段连接到具有自我复制功能及筛选标记的载体分子上，构建成重组DNA分子；
③将重组DNA分子专一到宿主细胞，并随宿主细胞的繁殖而扩增；
④从细胞繁殖群体中筛选出获得了重组DNA的受体细胞克隆；
⑤从筛选出来的受体细胞中提取已经得到扩增的目的基因，以做进一步的分析鉴定；
1.2.2下游技术
⑥将目的基因克隆到合适的表达载体上，导入宿主细胞，构件成高效、稳定的具有功能性表达能力的基因工程细胞，或转基因生物体系；
⑦利用工程技术大规模培养上述的基因工程细胞，获得大量的外源基因表达产物，或选育和建立转基因新品系；
⑧工程细胞表达产物的分离纯化，并最后获得所需的基因工程产品，或实验研究及推广应用转基因新品系。
[2][3]
2基因工程技术的研究现状及应用
2.1医药卫生领域中的应用
基因药物的开发：
自1982年利用基因克隆和基因重组技术生产的第一个基因工程药物——重组人胰岛素在美国上市以来，我国基因药物的开发也势头迅猛，目前已有20种基因药物和疫苗投放市场，100种以上的产品处于实验室阶段、临床前试验或临床阶段的研究和开发。
基因组药物是指利用基因序列数据，经生物信息学分析、高通量基因表达、高通量功能筛选和体内外药效研究得到的新药候选物。
这种新药开发模式直接从致病基因找出药靶，通过功能研究和药物筛选缩短了新药开发的时间，使其变为主动、明确的过程，彻底改变了传统研究开发的被动模式。
2.1.1.1抗生素类
传统的抗生素类药物是通过微生物发酵或化学合成手段实现的，其生产效率低，成本较高，不适合大规模生产。
利用基因技术可以实现对生产抗生素类药物菌种的基因改造，使生产菌种的活性增强，生产产品的目的性增强、表达水平提高，从而在降低生产水平的前提下大量生产抗生素类药物。
例如，我国王以光利用基因工程（基因重组技术）改造了螺旋霉素产生菌，大大提高了丙酰螺旋霉素的产量。
2.1.1.2活性多肽类
活性多肽类在人体内的含量比较低，但是，其却在人体代谢过程中发挥着重要的调节作用，比如激素等。
这些物质同样可以作为医学药物来治疗有关物质失衡（过多或过少）所造成的各类疾病。
这类物质通常产于各类动物的脏器，成本较高，生产也比较复杂，无法大批量生产。
但是，基因工程的诞生为其实施提供了一定的可能性，通过基因重组技术可以使某些微生物产生特定的活性多肽类物质。
例如，可以将胰岛基因导入大肠杆菌中，由大肠杆菌生产胰岛素；
也可以将生长基因导入酵母菌中，量化生产生长基因，将生长素用于临床治疗。
2.1.1.3除了上述两种基因工程药物之外，还有细胞免疫调节因子、疫苗和基因治疗产品等多种基因工程药物。
这些药物都极大地弥补了制药领域的不足，给人们的健康带来了巨大的帮助。
[4]
2.2基因工程在农业中的应用
植物基因工程应用于农业生产是农业生物技术领域中研究和开发最为活跃的部分，应用基因工程技术将目的基因导入动植物体内，对家畜、家禽和农作物等进行品种改良已取得了可喜进展，尤其在农作物转基因育种方面所取得的成就，更为引人注目。
2.2.1抗病毒的植物基因工程
利用转基因育种技术可以把抗病毒基因导入植物体，现已成功地培育出抗病毒的烟草、马铃薯、苜蓿以及一些蔬菜。
此外，人们还利用病毒的卫星RNA、反义RNA、运动蛋白基因及植物自身的抗病毒基因对植物进行转化，也取得了一定的成效。
美国科学家最新还发现了1种可以抗多种病毒的基因，将这种新基因导入烟草、黄瓜、苜蓿和花生等作物后，植株都表现出不同的抗病能力。
2.2.2抗虫的植物基因工程
生物防治害虫的工作已经开展多年，主要是利用苏云金杆菌中的毒蛋白（结晶蛋白）对害虫有毒害作用，使用这些杆菌来控制害虫。
现在，人们可以通过克隆这些毒蛋白的基因（Bt基因），并把这些基因转移到植物细胞中，从而获得能抗虫的转基因植物。
目前，Bt基因已被转入烟草、番茄、马铃薯、水稻、玉米及棉花等多种植物。
2.2.3抗除草剂的植物基因工程
资料表明，每年杂草造成的经济损失占农作物总产值的10%～20%左右，尽管除草剂的使用，对大规模机械化耕作，减少劳力开支和提高产量有极为重要的作用，但一般除草剂的选择性较差，即除了杀草以外，还会将作物杀死。
现在利用生物技术，将能抵抗除草剂的基因转移到植物中，获得抗除草剂植物，如美国的孟山都公司将除草剂草甘磷的靶酶（EPSPS）的cDNA克隆转入油菜，使其抗性提高了4倍。
目前，已获得的抗除草剂作物有大豆、棉花、玉米、水稻和甜菜等20多种。
2.2.4改善植物品质的植物基因工程
这方面工作主要是通过基因转移改变植物中氨基酸或脂肪的含量等品质特性，如最近加拿大Suskatoon国家研究委员会和植物生物技术研究所（PBL）的研究者们，通过遗传操作能使油菜种子的油产量提高到25%，这是一个非常大的突破，它能帮助人类解决诸如种子油的含量及成分等许多问题。
[5]
2.3基因工程在食品中的应用
运用基因工程技术对动物、植物、微生物的基因进行改良，不仅可以为食品工业提供营养丰富的动植物原材料、性能优良的微生物菌种以及高活而价格便宜的酶制剂，而且还可以赋予食品多种功能、优化生产工艺和开发新型功能性食品。
基因工程正在使食品业发生着深刻的变革。
2.3.1改良食品原料品质和加工性能。
在植物食品品质的改良上，基因工程技术得到了广泛的应用，并取得了丰硕的成果。
主要集中于改良蛋白质、碳水化合物及油脂等食品原料的产量和质量。
2.3.2改良果蔬采收后品质增加其储藏保鲜性能
随着对番茄、香蕉、苹果、菠菜等果蔬成熟及软化机理的深入研究和基因工程技术的迅速发展，使通过基因工程的方法直接生产耐储藏果蔬成为可能。
事实上，现在无论在国外还是国内都已经有了商品化的转基因番茄。
促进果实和器官衰老是乙烯最主要的生理功能。
在果实中乙烯生物合成的关键酶主要是乙烯的直接前体1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶（ACC合成酶）和ACC氧化酶。
在果实成熟中这两种酶的活力明显增加，导致乙烯产生急剧上升，促进果实成熟。
在对这两种酶基因克隆成功的基础上，可以利用反义基因技术抑制这两种基因的表达，从而达到延缓果实成熟，延长保质期的目的。
利用反义RNA技术抑制酶活力已有许多成功的例子，其中最为成功的就是延缓成熟和软化的反义RNA转基因番茄。
Hamilton等于1990年首次构建了ACC氧化酶反义RNA转基因番茄，在纯合的转基因番茄果实中，乙烯的合成被抑制了97％，从而使果实的成熟延迟，储藏期延长。
导入ACC合成酶反义基因的番茄也得到了类似的结果。
转基因番茄的乙烯合成也被抑制了99.5％，果实中不出现呼吸跃变，叶绿素降解和番茄红素合成也都被抑制。
果实不能自然成熟，不变红，不变软，只有用外源乙烯处理6d后才能使转基因番茄恢复正常成熟。
因此，利用反义基因技术可以成功的培育耐储藏果蔬。
目前，有关的研究正在继续进行，并已扩大到了草莓、梨、香蕉、芒果、甜瓜、桃、西瓜、哈蜜瓜等，所用的目的基因包括与细胞壁代谢有关的多聚半乳糖醛酸酶（PG）、纤维素酶和果胶甲脂酶基因。
反义PG转基因番茄还具有更强的抗机械损伤和真菌侵染能力，且有更高的果酱产率。
2.3.3开发新型功能性食品。
利用基因工程技术可以研制特种保健食品的有效成分。
例如将一种有助于心脏病患者血液凝结溶血作用的酶基因克隆至羊或牛中，便可以在羊乳或牛乳中产生这种酶。
1997年9月上海医学遗传所与复旦大学合作的转基因羊的乳汁中含有人的凝血因子，为通过动物大量廉价生产人类的新型功能性食品和药品迈出了重要的一步。
[6]
3基因工程技术的优势分析
基因工程技术，从其诞生之时起，就一直吸引着人类的极大关注，作为一项新技术，它有着无可比拟的优势。
3.1高效、经济的特点
基因工程技术能够突破自然的生殖隔离，按人类的需要设计和改造生物的结构和功能，制造出生产能力强大和满足特殊需要的优良的动物、植物和微生物品种。
在相同投入的情况下，它能够大幅度提高产品产量和产品的品质;
在低投入的情况下，它能够高效地生产特殊的商品。
如将人的胰岛素基因转入到大肠杆菌中，大肠杆菌就可以高效和大规模的生产药用的胰岛素;
将人的干扰素基因、抗凝血因子基因转入到奶牛中，则一头奶牛就可有相当于一个大型的生产干扰素、凝血因子等珍贵药品的工厂；
应用传统技术方法提取生长激素抑制素1mg需要用10万只羊的下丘脑，而应用基因工程只需10mg大肠杆菌培养液，其价格约为0.3美元/mg。
而且生物具有的遗传性使外源基因只要进入了受体细胞的基因组中就可以遗传给后代，一旦得到了优良的生物品种，就可持久地使用、基因工程的高效性和经济性是传统产业工程难以比拟的。
3.2清洁、低耗和可持续发展的特点
传统产业不断大量的消耗地球上已有的资源，又不断产生有害的废物污染人类生存的生态环境、基因工程所利用的原料是可再生及可循环使用的生物量，主要的生产环节是在活的生物体或活的细胞内完成。
因此，现代基因工程不需消耗大量的不可再生的资源，也不会或极少会产生对生命有害的废物。
如豆科植物能利用共生的根瘤菌来固氮，因此，种豆科植物不需要使用氮肥。
现在，科学家正在研究，将根瘤菌的固氮基因转入到非豆科植物如水稻、玉米或小麦的细胞中去，并已取得重要的进展，成功后，高消耗和高污染的氮肥厂将在世界上消失。
用基因工程培养出的转基因微生物还可以直接消除环境中的污染物，清洁环境。
3.3在疾病的诊断和治疗中的优势：
3.3.1基因诊断
基因诊断较传统的诊断更有预见性和准确性。
它可以在毫无临床表现的情况下，通过个人的基因组与正常基因组的对照，发现人的某些基因缺陷，从而得知以后有患某种疾病的倾向，并可以采取措施尽量避免有害刺激，使该疾病的发病时间推迟，或减轻临床症状，甚至通过切断外因而杜绝其发生。
[7]
基因诊断已广泛应用于遗传病、肿瘤、心血管疾病、感染性疾病等重大疾病，除在早诊早治、疗效判断、鉴别诊断、分型分期、估计预后中发挥作用外，在判断器官移植组织配型和法医学等方面均起着重要作用。
3.3.2基因治疗
现代医学对于遗传性疾病、心、脑血管疾病、肿瘤、某些神经系统疾病及感染性疾病仍缺乏有效的防治措施。
而基因治疗则可以从基因水平上对以上疾病予以纠正，使其获得根治，即获得通常我们所说的“治本”的效果。
[8]
3.4在农业和食品中的优势
近年来，基因工程技术在农作物品种改良方面的应用取得了丰硕的成果，并产生了深远的社会影响。
利用基因工程技术可以提高作物产量，改善改良作物品质，增强作物抗逆性和抗病虫害的能力，大大减少农作物种植过程中的农药使用量，利用基因工程技术可以在不经过复杂加工处理的情况下，提高食品的营养价值、去除食品中有害的化学成份、减少加工污染。
因此，大力发展基因工程技术在农业与食品工业中的应用，必将有力地促进绿色食品产业的发展，缓解日益矛盾的人口给养问题。
3.5在环境保护方面的优势
工业发展带来了诸多环境问题，大量的合成有机化合物进入环境，其中很大部分难于生物降解或降解缓慢，如多氯联苯、多氯烃类化合物，其水溶性差，难以生物降解，致使在环境中的持留时间长达数年甚至数十年。
基因工程为改变细胞内的关键酶或酶系统提供了可能，从而可以提高微生物的降解速率，拓宽底物的专一性范围，维持低浓度下的代谢活性，改善有机污染物降解过程中的生物催化稳定性等。
[9]
4基因工程技术的不足之处
基因工程技术是一项正在蓬勃发展的技术，而且已经取得了许多重要的应用成果。
但是我们必须清醒地看到，基因工程技术决不是一项已经成熟了的技术，而是一项还很粗糙和原始、在许多方面尚需要完善和改进的技术。
4.1在技术方面存在着一定的不确定性和盲目性：
首先，目前的基因工程在技术上存在着不确定性，主要表现在两个方面：
一是技术方面的不确定性、如目标基因插入到宿主的染色体上，若插入到染色体的沉默区，则目标基因不能表达;
或者由于目标基因插入到宿主染色体的基因中，破坏了这个基因的结构，造成宿主的插入突变，也会降低宿主生物的生存能力。
要做到目标基因在宿主染色体上的目标位点定点整合，尚有待于人类对基因和基因组结构的深入了解。
二是由于对不同生物的生理特性的了解不很深入，当我们欲将某一种生物的目标基因转移到另一种生物中去时，在大多数情况下，我们并不清楚这个目标基因在宿主中是否能够产生应有的生理功能。
如我们将鱼类抗冻蛋白转移到不抗寒的罗非鱼等热带鱼中，虽然抗冻蛋白基因得到了表达，但并没有使受体鱼产生预期的抗寒效果。
第二，目前我们所进行的基因工程只能对简单的、单基因控制的性状进行设计和改造，操作的对象还仅限于一些比较简单的单因子基因，如已有数十年研究基础的单因子生长激素基因等。
但生物的绝大部分的重要性状都不是单个基因控制的，而是由多个基因共同控制的。
对这些多基因控制的性状，现有的基因工程技术几乎仍是束手无策。
第三，我们对活的生物体基因表达调控的机制还知之甚少，有关的知识仅限于对启动子和增强子的了解，并且是很不全面的了解，对生物体整体的调节的复杂性的认识还刚刚开始，在这种知识背景下进行的基因工程往往带有极大的盲目性，效果也往往是事倍功半。
4.2在安全性方面存在着不确定性
基因工程的安全性包括两个方面，一是基因工程产品的消费安全问题，二是转基因生物的生态安全问题。
有人担心，转基因动物和植物中由于有外源细菌或取自一些带有病毒、细菌等动、植物的基因，可能引发食用者生出一些不知名的疾病。
人们的这种担心并不只是因为对新生事物的不理解而发生的。
1998年，英国一位生物学家进行了一项实验，他将人工导入了细菌杀虫基因的转基因马铃薯与普通马铃薯分别喂养小鼠。
结果发现，用转基因马铃薯喂养的小鼠肝脏及其他的器官发生了病变和损伤，而用普通马铃薯喂养的对照组小鼠没有出现前者的病变。
当然，这可能只是转基因食物的一个特别例子，没有普遍意义。
但是，这一实验确实说明了在现阶段，人类所掌握的基因工程技术其实还很粗糙和原始。
目前用转基因技术生产出来的食品因其成分的某些改变是否对人类的健康产生不良影响，尚还需要实验和时间来验证。
基因工程技术潜在的更大危险还在于我们没有充分地把握控制基因重组后的结果。
对这种非自然的基因转移对整个生命系统可能产生的长期影响和后果，大多是人类现有的知识所根本无法预料和评估的。
基因工程的研究和发展带来的直接社会效果即近程社会效应或许可以较明确的预测，但因果链中远离要考虑其效果的事件一端的后果，也就是事件后果的后果，后果的后果之后果等等，即远程社会效应或社会后果却带有更多的概然性和不可预见性，以及更小的确定性，也许会带来人们不可想象的事情，例如基因工程如何改变人类的进化方向，改变人性，如何影响我们原有的家庭模式、社会结构，究竟是利大于弊还是得不偿失呢？
当然人类的智力是有限的，对于基因工程的不可预见性科学家、社会学家一直在研究分析，提出了各种假说来面对未知的将来。
[9]
4.3基因歧视令人担忧
从基因的角度来说，所有的人都不是十全十美的，任何人身上都带有或多或少的某些基因缺陷，随着人们对这些基因缺陷的了解和掌握，可能造成人们在就业、社会保险等方面的不公平待遇。
因此，还需要建立相应的社会机制，加强基因保密，基因检查的结果只能告诉个人或者他的直系亲属，在这些方面仍有许多问题需要探索。
5联合国有关组织意见
联合国许多组织对转基因生物的安全性问题进行深入调查分析，发表过许多意见和建议。
其客观性、严谨性和权威性是其他任何专家学者和组织提供的资讯所无法比拟的。
5.1基本态度
联合国FAO（粮食与农业组织）和WHO（世界卫生组织）等组织对农业生物技术革命的基本态度是支持，认为食用当前市场上的转基因食品未发现对人体健康存在负面作用。
FAO和WHO等多年来在积极探讨和建立转基因食品的安全评估原则和操作流程的同时，也在积极发展转基因生物对环境影响的评估策略。
这些约束性或非约束性的议定书或意见书不仅对各国政府制定相关政策具有指导意义，对公众正确认识现代生物技术革命的许多争端问题也极有参考价值。
5.2FAO和WHO的看法
提出转基因食物安全性评估的原则与操作流程。
就转基因生物的环境和人体健康安全性评估方面，一个很重要的原则就是逐例进行。
不能认为一种或几种转基因生物通过了安全评估，其他转基因生物也必然或推理是安全的。
特别强调所有的转基因食物都应进行过敏原性分析，但也承认目前对食物过敏原分析存在诸多困难，还有待完善。
FAO和WHO专家委员会认为，在引入任何一种转基因作物到农业生态系统中，必须逐例评估其对环境的影响。
专家强调应加强研究转基因作物对生物多样性和作物起源中心的可能影响。
[10]
5.3《卡塔赫纳生物安全议定书》
《卡塔赫纳生物安全议定书》是有关转基因生物安全性方面第一部也是至今唯一的一部具有法律效力的国际法。
它的的基本思想是“预先防范原则”，该原则的实现是通过为越境转移的活的修饰生物建立“提前知情协议”程序，以解决对环境具有不利影响或不能确定是否有不利影响的活的修饰生物越境运输、转移、处理和使用的安全操作问题。
6基因工程与转基因技术展望
6.1基因工程的发展前景
尽管遭到广泛争议和部分人群的激烈反对，但从发展趋势和生产需求上看，农业的基因革命将会不断发展和深入，这一点似乎已被绝大多数人所承认。
人类没有理由拒绝和抛弃凝聚着自己高度智慧的科学成就。
唯一明智之举是趋利避害，从中受益。
6.2知识的空缺
任何新技术和新发明，均存在改进、提高和完善的过程。
技术的不完善是与人类当时的知识空缺有关。
了解我们知识的空缺才能知道如何去添补，进而改进我们的技术。
在转基因技术方面，联合国粮农组织曾经做过归纳，主要有以下几方面：
1涉及原生遗传资源潜在作用方面的基本数据
2种植转基因作物对环境造成变化的分析技术，特别是热带地区
3预测长期效应的方法学
4地表和地下生态系统良好功能的指标
5对杂草和天然植物产生选择压的资料
6在热带和温带生态系统中害虫抗性的进化
7引入转基因作物地区的生态系统资料
8应用转基因作物的风险评估标准和生态学预测
⑨下一代转基因作物产品及其品质的信息。
6.3总结
回顾基因工程快速发展的几十年，基因工程所取得的多项成就令人兴奋不已。
随着科学的全面飞速发展，基因组计划的完成，生物体秘密的全面揭开，基因工程技术必将会有极大的突破，成为21世纪科学技术发展的主导力量，对人类的生活将产生极其深远的影响。
[11]
从以上分析我们可以看出，基因工程技术如同其他的科学技术一样，也是一把“双刃剑”，其发展和使用既有造福于人类社会的一面，也有可能危害于人类社会的一面。
因此，对基因技术的研究和开发也必须进行辩证地分析和认识，对其可能出现的负面影响，要及早认识，并通过建立有效的社会制约机制对其进行限制，做好防患于未然的工作，以保证基因技术向着有利于人类社会的方向发展。
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