广东药学院
基因工程（跨课程）综合性实验
基因工程·发酵工艺原理·生物技术药物药剂与药动学
生命科学与生物制药学院
基因工程（跨课程）综合性实验教学小组
2007年5月
（非正式出版物，请莫外传）
基因工程（跨课程）综合性实验
目 录
前言??????????????????????????????3 一、实验项目??????????????????????????4 二、实验日程??????????????????????????7 三、实验分组??????????????????????????9 四、实验要求与质量控制?????????????????????10 五、重组蛋白质药物???????????????????????12 （一）重组蛋白药物背景知识???????????????????12 （二）重组蛋白药物实验流程???????????????????16 1、工程菌构建?????????????????????????.19 2、工程菌表达筛选???????????????????????.21 3、甘油种制备?????????????????????????.25 4、生长曲线分析????????????????????????.27 5、表达影响因素实验??????????????????????.30 6、表达进程分析????????????????????????.32 7、工程菌发酵工艺???????????????????????.34 8、表达产物分离纯化??????????????????????.37 附录一：SDS-PAGE???????????????????????..42 六、重组DNA药物???????????????????????..44 （一）重组DNA药物背景知识??????????????????..45 （二）重组DNA药物实验
1、质粒DNA大规模制备?????????????????????.48 2、质粒-脂质体复合物制备????????????????????52 3、TCR体外基因转染、表达检测和活性检测????????????.53 4、TCR体内给药试验??????????????????????.60 附录二
1、紫外吸收测定????????????????????????.61 2、可见光吸收测定???????????????????????.63
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基因工程（跨课程）综合性实验
前 言
生命科学与生物技术的最主要任务之一是利用其理论与技术研究成果为人类的健康服务，生物技术制药则是其最主要的应用领域，且在重大传染性疾病、恶性肿瘤及其它疑难杂症防治方面具有巨大的潜力。药品的研究开发是一项庞大的系统工程，实验室研究发现的任何候选药物要开发成新药都需要经过生产工艺和质量控制研究、有效性评价和安全性评价等过程。需要特别指出的是，生产工艺和质量控制研究的内容和任务还会始终贯穿于产品投产上市的过程中，相应的技术手段也是作为企业生产或质量控制人员必备的技能。因此，作为生命科学与生物制药学院的本科生，了解生物技术药物研究、开发和生产的过程、掌握与生产工艺和质量控制研究密切相关的技术手段是非常必要的。
以蛋白质为基础的基因工程药物和基因工程抗体是当今最主要的生物技术药物形式，以DNA为基础的基因治疗制剂和DNA疫苗是未来生物制药的主要发展方向之一。《基因工程》、《发酵工艺原理》和《生物技术药物药剂与药动学》是与重组蛋白质和重组DNA类药物的生产工艺与质量控制研究、以及安全性与有效性评价方面关系最为密切的专业课程，且相互构成了基因工程制药的上、下游关系。本综合性实验即为上述三门课程的跨课程综合性实验，其目的在于培养学生理论联系实际的能力，对重组蛋白质和重组DNA等当今和未来最主要的二大类生物技术药物的研究、开发和生产有一个系统的了解，使所学课程的理论知识和实践技能系统化，为以后从事生物技术药物方面的工作打下较好的基础。
本综合性实验分为“重组蛋白质类药物”和“重组DNA类药物”二个单元。“重组蛋白质药物”单元设置了包括工程菌构建、发酵和分离纯化工艺等基因工程药物主要工艺研究内容在内的实验项目；“重组DNA药物”单元设置了包括质粒DNA大规模制备、质粒-脂质体复合物制备、体外基因转染和体内给药试验等DNA药物主要研究内容在内的实验项目。在具体实验内容设置时，综合考虑了前修课程《分子生物学》和《生物工程下游技术》的实验课已学内容、本综合实验总学时数（108学时）和实验室现有条件等因素。
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基因工程（跨课程）综合性实验
一、 综合实验项目
（见图1和表1）
综合实验 I 重组蛋白质类药物 1、工程菌构建 II 重组DNA类药物 1、TCR工程菌构建 2、工程菌表达筛选 2、TCR质粒DNA大规模制备 3、工程菌甘油种制备 3、TCR质粒-脂质体复合物制备 4、工程菌生长曲线分析 4、TCR体外基因转染 5、表达进程与影响因素分析 5、TCR转染基因表达检测 6、工程菌发酵 6、TCR转染体外活性检测 7、表达产物分离纯化 7、TCR转染体内试验（药代、药效） 图1 综合实验单元与项目
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基因工程（跨课程）综合性实验
表1 基因工程（跨课程）综合性实验项目说明
序号 I 实验项目 公开课 重组蛋白质药物 工程菌构建 学时 4 50 求等。 已完成。回顾工程菌hIL-18（PR/PL控制下的hIL-18，1 2 42℃诱导）和GST（Ptac控制下的GST，IPTG诱导）的构建。 2 工程菌表达筛选 工程菌甘油种制备 工程菌生长分析 诱导时机对5 工程菌生长与表达的影响 6 7 8 II 1 2
说 明 介绍综合实验设计思路、内容、流程、实施计划、要从pVB220-hIL-18转化子中随机选取8株，温控表达，10 SDS-PAGE分析表达结果，选取一高表达菌株作为hIL-18的工程菌。 2 6 将选定的hIL-18工程菌制成甘油种保存于-70℃。 利用工程菌生长过程中的菌体密度测定绘制生长曲线、了解生长特性。 观察生长曲线中的早、中、晚期对菌体生长与目的基因表达水平的影响，以决定表达诱导最佳时机。 观察工程菌表达诱导过程中目的产物积累进程。以GST菌株进行。 菌种活化起始的发酵工艺全过程及全自控发酵设备与单元操作演示 超声波法破碎菌体，包涵体分离、纯化，变性与复性、柱层析纯化（示教)。 已完成，回顾目的基因克隆、表达载体（pDNA3.1-TCR Vβ7.1）构建。 工程菌培养、碱法裂解、阴离子交换柱层析纯化、琼5
3 4 10 工程菌表达进程分析 工程菌发酵 表达产物分离纯化 重组DNA药物 工程菌构建 质粒DNA大10 2 6 50 2 10