病毒與實(shí)踐

 病毒與人類(lèi)實(shí)踐的關(guān)系極為密切。由它們引起的宿主病害既可使人類(lèi)健康和對畜牧業(yè)、栽培業(yè)和發(fā)酵工業(yè)帶來(lái)不利的影響，又可利用它們進(jìn)行生物防治，此外，還可利用病毒進(jìn)行疫菌生產(chǎn)和作為遺傳工程中的外源基因載體，直接或間接地為人類(lèi)創(chuàng )造出巨大的經(jīng)濟效益、社會(huì )效益和生態(tài)效益。

   

 一、噬菌體與發(fā)酵工業(yè)

噬菌體對發(fā)酵工業(yè)的危害很大。大罐液體發(fā)酵若受噬菌體嚴重污染時(shí)，輕則引起發(fā)酵周期延長(cháng)、發(fā)酵液變清和發(fā)酵產(chǎn)物難以形成等事故，重則造成倒罐、停產(chǎn)甚至危及工廠(chǎng)命運，這種情況在谷氨酸發(fā)酵、細菌淀粉酶或蛋白酶發(fā)酵、丙酮丁醇發(fā)酵以及干擾生素發(fā)酵中司空見(jiàn)慣。

要防止噬菌體的污染，必須確立防重于治的觀(guān)念，例如決不使用可疑菌種，嚴格保持環(huán)境衛生，決不任意丟棄和排放有生產(chǎn)菌種的菌液，注意通氣質(zhì)量（選用 30~40m 高空的空氣再經(jīng)嚴格過(guò)濾），加強發(fā)酵罐和管道滅菌，不斷篩選抗噬菌體菌種，經(jīng)常輪換生產(chǎn)菌種，以及嚴格會(huì )客制度等。

    

二、昆蟲(chóng)病毒用于生物防治

在動(dòng)物界中，昆蟲(chóng)是種類(lèi)最多、數量最大、分布最廣和與人類(lèi)關(guān)系極其密切的一個(gè)大群。其中一部分對人類(lèi)有益，而大量的則對人類(lèi)有害。長(cháng)期來(lái)，人類(lèi)在與害蟲(chóng)作斗爭過(guò)程中，曾創(chuàng )造過(guò)物理治蟲(chóng)、化學(xué)治蟲(chóng)、絕育治蟲(chóng)、性激素引誘治蟲(chóng)和生物治蟲(chóng)（包括動(dòng)物治蟲(chóng)、以蟲(chóng)治蟲(chóng)、細菌治蟲(chóng)、真菌治蟲(chóng)和病毒治蟲(chóng)）等手段，其中利用病毒制劑進(jìn)行生物治蟲(chóng)由于具有資源豐富（已發(fā)現的病毒近 2000 種）、致病力強和專(zhuān)一性強等優(yōu)點(diǎn)，故發(fā)展勢頭很旺，前景誘人。當然，在現階段由于其殺蟲(chóng)速度慢、不易大規模生產(chǎn)、在野外易失活和殺蟲(chóng)范圍窄等缺點(diǎn)，還難以普遍推廣。目前正在利用遺傳工程等高科技手段對其進(jìn)行改造之中。

 

 

  在基因工程操作中，把外源目的基因導入受體細胞并使之表達的中介體，稱(chēng)為載體（ vector ）。除原核生物的質(zhì)粒（ plasmid ）外，病毒是最好的載體。

 

（一）噬菌體作為原核生物基因工程的載體

前面已提到過(guò)的 E.coli 的 λ 噬菌體，是一種研究得十分詳盡的含線(xiàn)狀 dsDNA 的溫和噬菌體。在其基因組中，約有一半是對自身生命活動(dòng)十分必要的“必要基因”，另一半則是對其自身生命活動(dòng)無(wú)重大影響的“非必要基因”，因此可被外源基因取代而建成良好的基因工程載體。這類(lèi)載體有很多優(yōu)點(diǎn)： ① 遺傳背景清楚； ② 載有外源基因時(shí)，仍可與宿主的核染色體整合并同步復制； ③ 宿主范圍狹窄，使用安全； ④ 由于其兩端各具 12 個(gè)核⑤ 感染率極高（近 100% ），比一般質(zhì)粒載體的轉化率高出千倍苷酸組成的粘性末端，故可組成科斯質(zhì)粒（ cosmid, 又稱(chēng)粘性質(zhì)�；蛘沉＃�；

    由 λ 噬菌體構建的載體如： ① 凱隆載體（ Charon ） , 是一種用內切酶改造后所構建成的特殊λ噬菌體載體，在其上可插入小至數 kb （千堿基對）大至 23kb的外源 DNA 片段； ② 科斯質(zhì)粒，是一種由含粘性末端的λ -DNA 和質(zhì)粒 DNA 組建成的重組體，優(yōu)點(diǎn)是具有質(zhì)粒載體和噬菌體載體兩者的長(cháng)處，其本身相對分子質(zhì)量雖�。� 6kb ），卻可插入各種來(lái)源的相對分子質(zhì)量較大（ 35-53kb ）的外源 DNA 片段，當把它在體外包裝成λ噬菌體后，即可高效地感染其 E.coli 宿主，并進(jìn)行整合、復制和表達。

 

（二）動(dòng)物 DNA 病毒作為動(dòng)物基因工程的載體

    可作為基因工程載體的動(dòng)物病毒很多，主要為 SV40{simian virus 40, 即猴病毒 40} ，其次為人的腺病毒 . 牛乳頭瘤病毒 . 痘苗病毒以及 RNA 病毒等。 SV40 是一種寄生在猴細胞中的 DNA 病毒，能使實(shí)驗動(dòng)物致癌。其生活周期包括引起宿主細胞裂解和轉化成癌細胞兩個(gè)階段。其 cccDNA{ 共價(jià)閉環(huán) DNA} 的相對分子質(zhì)量為 3*10 6 。 SV-DNA 是一個(gè)復制子，當侵染其宿主細胞后，既能自我復制，也能整合在宿主的染色體組上。若在野生型 SV-DNA 上直接接一外源 DNA ，會(huì )因其相對分子質(zhì)量太大而無(wú)法正常包裝，故須使用缺失了編碼衣殼蛋白后期基因的突變株作載體。為補償這一功能缺陷，這種突變株還須與其輔助病毒 {helper virus, 如 SV-tsA} 一起感染，才能在宿主體內正常繁殖。利用這一系統，已將家兔或小鼠的β - 珠蛋白或人生激素的基因在猴腎細胞中獲得了表達。

 

( 三 ) 植物 DNA 病毒作為植物基因工程的載體

    因含 DNA 的植物病毒種類(lèi)較少，故病毒載體在植物基因工程中應用的起步較晚�；ㄒ�菜花葉病毒 {CMV} 是一種由昆蟲(chóng)傳播的侵染十字花科植物的病毒，含 8kb 的環(huán)狀 dsDNA ，存在多種限制性?xún)惹忻傅那悬c(diǎn)。在其非必要基因區內插入外源 DNA 后，所形成的重組體仍具侵染性。但由于它不能與宿主核染色體組發(fā)生整合，因此還無(wú)法獲得遺傳性穩定的轉基因植株。此外，一些真核藻類(lèi)的 DNA 病毒也有發(fā)展前景。

 

( 四 ) 昆蟲(chóng) DNA 病毒作為真核生物基因工程的載體

桿狀病毒 {Baculovirus} 在昆蟲(chóng)中具有廣泛的宿主，包括鱗翅目 . 膜翅目 . 脈翅目 . 鞘翅目和半翅目等昆蟲(chóng)以及蜘蛛和蜱螨等節肢動(dòng)物。病毒體呈桿狀，大小 40~60nm*200~400nm, 外有被膜，含 8%~15% 環(huán)狀 dsDNA 。它們作為外源基因載體的優(yōu)點(diǎn)是：

①具有在宿主細胞內復制的 cccDNA;

②不侵染脊椎動(dòng)物，對人畜十分安全；

③核型多角體蛋白基因是病毒的非必要基因區，它帶有強啟動(dòng)子，可使此基因表達產(chǎn)物達到宿主細胞總蛋白量的 20% 或蟲(chóng)體干重的 10% ；

④可作為重組病毒的選擇性標記，原因是外源 DNA 的插入并不影響病毒的繁殖，卻喪失了形成多角體的能力；

⑤對外源基因有很大容量 { 可插入 100kb 的 DNA 片段 } ；

⑥有強啟動(dòng)子作病毒的晚期啟動(dòng)子，故任何外源基因產(chǎn)物，甚至對病毒有毒性的產(chǎn)物也不影響病毒的繁殖與傳代。目前，利用桿狀病毒作載體已成功地獲得了產(chǎn)生人β - 干擾素和α - 干擾素的昆蟲(chóng)細胞株；國內已報道利用重組了毒素基因的桿狀病毒作生物防治劑，可使害蟲(chóng)既受病毒侵染又受毒素侵害，雙重地殺滅害蟲(chóng)，達到快速 . 高效 . 對人畜無(wú)害且不產(chǎn)生抗藥性害蟲(chóng)的良好效果。