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范雄林 编

图书标签:

• 病毒学
• 转基因技术
• 基因工程
• 分子生物学
• 生物技术
• 遗传学
• 生物医学
• 基因治疗
• 植物基因工程
• 农业生物技术

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030430649

版次：1

商品编码：11668413

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-03-01

用纸：胶版纸

页数：176

正文语种：中文

内容简介

　　《病毒转基因技术原理》由来自全国8所高等院校和科研院所的专家学者合作编写完成。重点介绍了常用病毒的转基因技术原理、纯化制备技术和医学应用现状。力图结合对病毒基本生物学特性和新进展的介绍，讲透病毒转基因技术的基本问题，突出各种不同系统的优点，探讨了存在的问题和发展趋势。

目录

前言
第一章 转基因技术概述
一、常见的基因转移方式
二、基因转移入真核细胞的方法
复习思考题
参考文献

第二章 腺病毒
第一节 腺病毒简介
一、生物学特性
二、致病性与免疫性
三、微生物学检测方法
第二节 腺病毒载体转基因技术原理
一、腺病毒载体的发展
二、腺病毒载体的构建策略
第三节 腺病毒载体的医学应用
一、腺病毒载体介导的基因治疗
二、基于腺病毒载体的新型候选疫苗
三、展望
复习思考题
参考文献

第三章 腺相关病毒
第一节 腺相关病毒简介
一、生物学特性
二、致病性与免疫性
第二节 腺相关病毒载体转基因技术原理
一、蛋白质表达型腺相关病毒载体
二、基因打靶型腺相关病毒载体
三、rAAV的纯化和定量
第三节 腺相关病毒载体的医学应用
一、血友病B
二、囊性纤维化
三、视网膜疾病
四、帕金森病和阿尔茨海默病
五、肿瘤
六、其他疾病
七、基因打靶
八、展望
复习思考题
参考文献

第四章 Ⅰ型单纯疱疹病毒
第一节 Ⅰ型单纯疱疹病毒简介
一、生物学特性
二、致病性与免疫性
三、微生物学检测方法
四、防治原则
第二节 HSV-1载体转基因技术原理
一、扩增子载体
二、复制缺陷型载体
三、复制减毒型载体
四、重组HSV-1病毒粒子的纯化和定量
第三节 HSV-1载体的医学应用
一、溶瘤性治疗
二、疫苗开发的应用
三、治疗慢性疼痛
四、展望
复习思考题
参考文献

第五章 莫洛尼氏鼠白血病病毒
第一节 莫洛尼氏鼠白血病病毒简介
一、生物学特性
二、致病性与免疫性
三、临床体征
四、诊断与防治
第二节 莫洛尼氏鼠白血病病毒载体转基因技术原理
一、构建原理
二、逆转录病毒载体结构
三、包装
四、重组病毒制备
第三节 莫洛尼氏鼠白血病病毒载体的医学应用
一、制备转基因动物
二、RNA干扰
三、肿瘤治疗
四、基因治疗
复习思考题
参考文献

第六章 慢病毒
第一节 HIV-1病毒简介
一、生物学特性
二、致病性与免疫性
三、微生物学检测方法
第二节 慢病毒载体转基因技术原理
一、以HIV-1为基础的慢病毒载体组成
二、慢病毒载体创新设计的安全性考虑
三、重组慢病毒的产生
四、慢病毒载体制备的浓缩方法
第三节 慢病毒载体的医学应用
一、功能基因组学
二、转基因动物
三、细胞工程
四、基因治疗
复习思考题
参考文献

第七章 痘病毒
第一节 痘病毒简介
一、生物学特性
二、致病性与免疫性
三、微生物学检测方法
四、治疗与预防
第二节 痘病毒载体转基因技术原理
一、常用的痘病毒载体
二、构建原理
三、重组痘病毒鉴定、纯化和定量
四、重组痘病毒的安全操作
第三节 痘病毒载体的医学应用
一、新一代抗天花疫苗/疫苗载体
二、预防传染病
三、肿瘤基因治疗
四、展望
复习思考题
参考文献

第八章 杆状病毒
第一节 杆状病毒简介
一、分类
二、病毒结构
三、病毒复制
第二节 杆状病毒载体转基因技术原理
一、杆状病毒表达系统的基本特征
二、杆状病毒表达系统基本原理及构建原则
三、杆状病毒表达系统重要技术要点
四、杆状病毒表达系统的改进
第三节 杆状病毒载体的医学应用
一、表达外源蛋白
二、杆状病毒表面展示
三、基因治疗
四、抗体与疫苗
五、基因工程病毒杀虫剂
六、展望
复习思考题
参考文献

第九章 甲病毒
第一节 甲病毒简介
一、生物学特性
二、致病性
第二节 甲病毒载体转基因技术原理
一、甲病毒表达载体的构建
二、甲病毒表达载体的转染
第三节 甲病毒载体的医学应用
一、蛋白质表达
二、肿瘤疫苗与肿瘤治疗
三、靶向性基因治疗
四、展望
复习思考题
参考文献

第十章 仙台病毒
第一节 仙台病毒简介
一、生物学特性
二、致病性与免疫性
三、微生物学检测方法
第二节 仙台病毒载体转基因技术原理
一、构建原理
二、发展方向
第三节 仙台病毒载体的医学应用
一、减毒活疫苗
二、治疗肢端缺血
三、治疗肿瘤
四、细胞核重编程诱导多能干细胞
五、其他应用
复习思考题
参考文献

第十一章 生物安全
第一节 生物安全实验室与转基因生物安全
一、生物安全实验室
二、病原微生物分类
三、实验室转基因技术生物安全
第二节 基因治疗生物安全
一、载体安全性
二、表达产物安全性
三、关于基因治疗和病毒载体活疫苗生物安全的要求
复习思考题
参考文献

第十二章 临床试验伦理
一、基因治疗的伦理学问题
二、病毒载体疫苗的伦理学问题
复习思考题
参考文献
附录 常用的网址

精彩书摘

　　《病毒转基因技术原理》：
　　第一章 转基因技术概述
　　在自然界，生命的种类繁多且复杂。尽管生命的遗传性状在不同种类或同种不同个体间是有差异的，但相对稳定。在特定的条件下，遗传性状可因突变、基因转移（genetransfer）等而发生不同程度的改变。基因转移现象在自然界的生物体中非常常见。在原核细胞型微生物，基因的转移常采用转化、接合、转导、溶源性转换和原生质体融合等方式进行，可赋予受体生物新的生物学性状，如形态结构、耐药性、毒力和抗原性等的改变。而在非细胞型微生物，如病毒，可发生病毒基因组之间的重组和重配，或基因产物的互补和表型混合等；此外，部分肿瘤相关病毒的基因组可以整合到病毒感染的宿主细胞染色体中，造成宿主细胞基因组发生变异，甚至恶性转化。转基因技术，就是基于自然界中常见的基因转移现象，人为地加以利用，用于不同生命体之间基因转移，尤其是将外源基因转移入真核细胞，用以研究生命科学的基本现象和机制、基因工程产品制备、基因治疗、疾病预防和动物模型制备等，为人类的健康事业做出贡献。
　　一、常见的基因转移方式
　　（一）转化
　　早在1928年，Frederick在研究肺炎链球菌时，昀先报道了细菌的转化（transformation）现象。将有荚膜的、菌落呈光滑（S）型的Ⅲ型肺炎链球菌注射至小鼠体内，小鼠死亡，从死鼠血中可分离到Ⅲ型肺炎链球菌。将无荚膜的、菌落呈粗糙（R）型的Ⅱ型肺炎链球菌，或将ⅢS型菌加热杀死后再注射小鼠，则小鼠存活。但如将热杀死的ⅢS型菌与活的ⅡR型菌混合在一起注射小鼠，则小鼠死亡，并从死鼠血中分离出活的ⅢS型菌。这表明活的ⅡR型菌从死的ⅢS型菌中获得了产生ⅢS型菌荚膜的遗传物质，使活的ⅡR型菌转化为ⅢS型菌。1944年，Avery等用提取的ⅢS型菌的DNA片段代替热杀死的ⅢS型菌，与活的ⅡR型菌一起注射小鼠，仍导致小鼠死亡，且从死鼠血中分离到ⅢS型菌。终于证实引起ⅡR型菌转化的物质是ⅢS型菌的DNA。这就是著名的小鼠体内肺炎链球菌的转化实验。
　　现在，转化因此而被定义为：受体菌直接摄取供体菌游离的DNA片段，并将其整合到自己菌体基因中去，从而使受体菌获得供体菌新的遗传性状的过程。转化可以分为自然转化和人工转化两种。自然转化强调的是细菌只要处于感受态（competence）这一特殊的生理状态，即可摄取外源的线性染色体DNA分子和质粒。感受态的出现时间和持续时间因菌种而异。除肺炎链球菌外，其他细菌如流感嗜血杆菌、葡萄球菌和芽孢杆菌等均具有自然转化的能力。人工转化则是通过人为的方法，如低温CaCl2法诱导细菌处于感受态，使细菌具有摄取DNA的能力，或电穿孔法人为地将DNA导入菌体内，为不具有自然转化能力的很多细菌提供了一条获取外源DNA的途径，并且也是目前基因工程的基础技术之一。
　　（二）转导
　　1951年，Joshua和Norton发现了噬菌体介导的基因转移方式——转导（transduction）。用两株具不同的多重营养缺陷型的鼠伤寒沙门氏菌混合培养后，基本培养基上长出原养型菌落，证实了该菌中存在重组现象。继续用Davis的“U”形管实验证实这一过程是否需要细胞间的直接接触。“U”形管中间隔有滤板，只允许培养基通过而细菌不能通过。其两臂装入完全培养基，将两株营养缺陷型菌株分别接种到“U”形管两臂进行培养后，在供体和受体细菌不接触的情况下，同样出现原养型细菌。表明这一重组过程并不需要细菌的直接接触。仔细检查后发现所用的沙门氏菌LT22A是携带P22噬菌体的溶源性细菌，另一株是非溶源性细菌，因此可透过“U”形管滤板的应该是P22噬菌体并进行着基因的传递。
　　现在，转导被定义为以温和噬菌体为媒介，将供体菌的DNA片段转移到受体菌内，使受体菌获得新的遗传性状的过程。转导在革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌均可发生。依据噬菌体和宿主菌关系，可把噬菌体分为毒性噬菌体和温和噬菌体。只有温和噬菌体能介导细菌的转导。根据DNA片段涉及的范围，转导可分为普遍性转导和局限性转导两种。普遍性转导是指噬菌体可以转导供体菌染色体的任何部分到受体菌中；而局限性转导是指噬菌体只能携带前噬菌体整合在染色体两侧的基因片段到受体菌中。
　　（三）转染
　　通常，感染（infection）被定义为病原体通过自然的途径进入动物或人体，突破宿主的防御机制并引起不同程度的病理过程。在感染涉及的病原体中，病毒是非常具有特征性的一类病原体，属于非细胞型微生物，在自然界的分布非常广泛，可在人、动物、植物、昆虫、真菌和原核细胞型微生物中寄居并引起感染。病毒体积微小，结构非常简单，仅含一种类型的核酸，因此必须在活细胞内寄生以完成其复制周期。利用病毒专一性活细胞寄生及部分病毒整合感染的特点，对病毒的基因组进行分子遗传学改造，设计出基因工程病毒载体。这种利用病毒载体将外源基因转移入真核细胞的过程称转染（transfection），以便与病毒的自然感染过程相区别（图1-1）。近年来，转染的广义概念是指外源基因通过非病毒载体转基因技术（物理、化学方法）或病毒载体转基因技术的方法进入真核细胞的过程。
　　二、基因转移入真核细胞的方法
　　（一）基因转移入真核细胞的影响因素
　　原核生物如细菌，为了防止外源DNA的入侵，其体内的限制性内切核酸酶会将外源DNA水解成不同的片段，而同时对自己的核酸相应的酶切位点进行甲基化修饰，保护自己的基因不受自己酶的破坏，这就是细菌的限制-修饰系统（restriction-modificationsystem）。如果是质粒参与的基因转移，依据质粒复制时对宿主的依赖程度，可分为窄宿主谱质粒和宽宿主谱质粒；两种以上的质粒在同一宿主中还存在相容性和不相容性的
　　图1-1野生型病毒的自然感染、病毒载体转染和质粒经化学法介导的转染
　　问题，这些因素会影响质粒在宿主菌中的稳定性。外源基因进入受体菌，必须依赖RecA蛋白与受体细菌同源序列之间发生同源重组；或不依赖RecA蛋白和同源序列发生非同源重组，从而让受体菌获得新的遗传性状。
　　外源基因进入真核细胞的影响因素与上述原核生物有显著差别。真核细胞具有不同的膜样结构，如细胞膜将细胞与外环境隔离开来，只允许特定的物质进行膜内外的交换；细胞核膜将细胞核和细胞内环境隔离开来；细胞器膜将细胞内环境的不同功能空间隔离开来。因为外源基因的化学性质是DNA，为大分子质量的物质，并且对核酸酶非常敏感。外源基因进入真核细胞，要突破三大障碍因素。首先是必须到达细胞膜的表面，其次是如何突破细胞膜进入细胞质，昀后是如何进入细胞核并启动外源基因的表达。理想的转基因技术方法必然包括以下几个方面：能够保护外源基因不被核酸酶降解、能输送外源基因到达细胞膜表面、有利于外源基因跨过细胞膜并促进其进入细胞核。
　　（二）外源基因转移入真核细胞的类型和方法
　　外源基因进入真核细胞的类型包括质粒型载体和病毒颗粒型载体两类，后者即病毒介导的转基因技术，可分为假型病毒载体和重组型病毒载体两种。
　　质粒型载体是将外源基因克隆入含有真核细胞（病毒）复制子的真核细胞表达质粒，既可在大肠杆菌中传代，也能在允许真核细胞中以染色体外质粒的形式复制和表达外源基因，但不会产生感染性病毒颗粒。对于这种类型的载体进入真核细胞，常用物理（表1-1）和化学的方法（表1-2）。
　　……

前言/序言

现代生物技术前沿：基因编辑与蛋白质工程的深度探索 （本书不涉及病毒转基因技术原理） 内容提要： 本书聚焦于当代生命科学领域最为活跃和前沿的两大支柱技术——基因编辑（Genome Editing）与蛋白质工程（Protein Engineering）。它旨在为生物学、医学、生物化学及相关工程领域的学生、研究人员和专业人士提供一套全面、深入且富有洞察力的理论框架和实践指导。全书结构严谨，内容涵盖从基础分子机制到尖端应用的全景图谱，特别强调了技术背后的物理化学原理、计算生物学支持，以及在疾病治疗、生物制造和基础生命科学研究中的革命性潜力。 第一部分：精准基因组编辑的技术革命 本部分系统梳理了自早期同源重组到当前主流CRISPR-Cas系统的演进历程，但明确不包含基于病毒载体的基因传递策略。 第一章：核酸酶的发现与体外应用基础 本章首先回顾了锌指核酸酶（ZFNs）和转录激活因子样效应物核酸酶（TALENs）的结构原理，重点解析了它们如何通过DNA结合域与特异性核酸内切酶（如FokI）的融合实现对靶标序列的精确切割。深入探讨了体外酶切反应的动力学模型、影响酶活性的离子环境（如Mg2+浓度），以及如何利用这些系统进行基因敲除和定点突变的初步尝试。同时，详细介绍了早期非病毒载体介导的基因投递方法，如脂质体包裹和电穿孔技术，为后续的无病毒递送策略打下基础。 第二章：CRISPR-Cas系统的分子机制与理性设计 本章将核心篇幅献给革命性的CRISPR-Cas9系统。详尽阐述了Cas9蛋白（特别是由S. pyogenes衍生的SpCas9）如何识别并结合靶向序列（Protospacer Adjacent Motif, PAM），以及单向导RNA（sgRNA）如何引导Cas9形成活性复合体进行双链断裂（DSB）。本章侧重于非病毒介导的递送策略，包括利用脂质纳米颗粒（LNP）包裹mRNA或Cas9蛋白，以及利用腺嘌呤-鸟嘌呤核苷酸（AAV）的非整合性包装系统在体外或特定组织中的暂时表达，但重点在于封装技术而非病毒生物学本身。讨论了影响脱靶效应的关键因素，包括sgRNA二级结构、DNA的开放性染色质状态，并介绍了通过优化sgRNA序列和改变Cas9突变体（如高保真Cas9）来提高特异性的计算方法。 第三章：超越双链断裂：精确修复与碱基编辑 本章深入探讨了如何利用细胞自身的DNA修复通路（NHEJ和HDR）来实现更精细的基因组修改。重点分析了针对非同源末端连接（NHEJ）的随机插入/缺失（Indel）的概率预测模型。随后，详细解析了碱基编辑器（Base Editors, BEs）的工程学设计——即融合失活Cas9（dCas9）或Nickase（nCas9）与脱氨酶（如APOBEC1）的融合体。BEs无需产生DSB，实现了C>T或A>G的精准单碱基替换，极大地降低了对细胞的毒性。本章还讨论了新型的先导碱基编辑器（Prime Editing, PE），它通过逆转录酶模块和反向转录引导链（pegRNA）实现精确的碱基替换、小片段插入或缺失，标志着基因编辑进入“搜索与替换”的新时代。 第二部分：蛋白质工程的理性构建与功能优化 本部分将视角从核酸转向蛋白质，探讨如何利用计算工具和定向进化技术，从头设计或优化具有特定功能的高性能生物大分子。 第四章：酶的分子结构与催化机制的计算模拟 本章是蛋白质工程的理论基石。它详细介绍了蛋白质结构预测（如AlphaFold的应用趋势，但侧重于结构数据的解析而非算法本身）、分子动力学（MD）模拟在理解酶催化循环中的作用。重点分析了活性位点残基的电子效应、过渡态的能量垒，以及溶剂分子在酶促反应中的贡献。通过对比野生型和突变体酶的自由能微扰（FEP）计算结果，理解突变如何影响酶的底物亲和力（Km）和催化速率（kcat）。 第五章：定向进化与高通量筛选技术 本章聚焦于“进化”的力量，但强调其人造的、受控的方面。详细阐述了DNA重组技术在产生突变库中的应用，如错配PCR、DNAShuffle、杂交筛选。重点描述了高通量筛选（HTS）和分选技术，包括荧光激活细胞分选（FACS）、酵母表面展示（YSD）、噬菌体展示（Phage Display）和核糖体展示（Ribosome Display）。通过对展示文库的迭代筛选，可以高效地“进化”出对非天然底物具有高活性、或在极端温度/pH环境下仍保持稳定性的工业酶。 第六章：设计新型蛋白质与抗体的工程学实践 本章探讨了从零开始构建具有新功能的蛋白质。首先解析了从头设计（De Novo Design）的原理，包括骨架选择、侧链密堆积的优化，以及如何利用张力设计（Tension Design）来稳定非天然构象。在抗体工程方面，详细介绍了单克隆抗体（mAb）的亲和力成熟过程，包括CDR环的随机突变、结构导向的理性设计，以及如何利用双特异性抗体（BsAb）和抗体偶联药物（ADC）的连接技术来提高治疗效力。讨论了使用非天然氨基酸（nnAAs）掺入技术来扩展蛋白质功能边界的最新进展，例如引入光敏基团或报告基团。 第七章：生物材料与合成生物学的交叉前沿 本章将基因编辑与蛋白质工程的成果应用于更宏观的系统构建。讨论了如何利用基因编辑技术稳定改造微生物的代谢通路（非病毒方式），并结合工程化的酶系统（如固定化酶）来实现高效的生物催化和生物燃料的生产。重点分析了可编程自组装蛋白质（如MMPs）在构建纳米级生物支架、药物递送胶囊和分子机器中的应用，强调了材料科学的视角在生物制造中的重要性。 结论：超越现有界限的未来展望 本书最后总结了基因编辑和蛋白质工程的交叉趋势，展望了AI辅助设计如何进一步加速这两个领域的融合，实现对生命系统的更精细调控和更高效的生物制造。本书致力于提供一个扎实且面向未来的技术平台，以应对下一代生物医学和工业生物技术挑战。 目标读者： 生命科学、生物工程、生物化学、计算生物学专业的研究生及专业人员。 关键词： 基因编辑、CRISPR、碱基编辑、蛋白质工程、定向进化、酶设计、分子动力学模拟、高通量筛选。

评分☆☆☆☆☆

读完前几章后，我最大的感受是作者对“历史脉络”的梳理达到了教科书级别的严谨与流畅。很多涉及现代生物技术的书籍，往往一上来就展示最新的技术成果，反而让人抓不住重点。但这本书不同，它像一位耐心的导师，带着我们回溯到早期的DNA分离技术，甚至是更早期的微生物培养经验。特别是关于早期噬菌体研究如何为后来的基因克隆奠定理论基石的那一部分，作者的论述非常精彩，他不仅描述了“发现了什么”，更重要的是阐述了“为什么当时会这么想”，这种对科学思维过程的还原，比单纯记忆结论要深刻得多。它让我意识到，每一项看似突破性的技术，都是无数次失败和灵光乍现叠加的产物，这种对科学精神的尊重，让这本书的阅读体验远超一般的技术手册，更像是一部微观世界的史诗。

评分☆☆☆☆☆

更让我印象深刻的是，这本书在讨论到一些前沿的、甚至带有伦理争议的生物学应用时，处理得极其审慎和平衡。它并没有陷入过度夸大的宣传或者一味的批判之中，而是以一种客观的“技术能力评估”的口吻，详细列举了这些技术在农业、医药等领域的潜在效益，同时也毫不避讳地指出了其固有的风险点和目前监管层面存在的灰色地带。这种成熟的处理方式，体现了作者极高的学术素养和对科学社会责任的担当。它不仅仅是一本“如何做”的技术指南，更是一本引导读者进行“应该怎么看”和“未来如何发展”的思辨读本，这对于我们这些身处行业前沿的人来说，是至关重要的补充。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示设计，简直是业界的一股清流。我接触过不少生物学专著，很多时候图表密密麻麻，专业术语堆砌在一起，别说理解了，光是看图就要耗费大量精力去解码。然而，这本书在关键的实验流程描述处，几乎都配上了定制化的流程图，线条清晰，色彩运用得当，能让人一眼就抓住操作的关键步骤和逻辑转折点。比如，在描述某些复杂的载体构建方案时，它用类似“流程图示”的方式将质粒的各个功能区段进行了模块化区分，这极大地降低了概念的抽象程度。这种对“可视化学习”的重视，表明作者深知当代读者（包括我这样需要快速掌握信息的研究人员）对于信息载体的要求，它不仅是知识的载体，更是高效理解的辅助工具。

评分☆☆☆☆☆

从阅读的“手感”上来说，这本书的装帧质量非常好，纸张的触感温润，长时间阅读下来眼睛的疲劳感明显低于阅读那些采用劣质纸张的同类书籍。书的整体重量适中，方便携带，我经常在通勤的地铁上也会拿出来翻阅。这种对实体书阅读体验的关注，在电子阅读日益盛行的今天，显得尤为可贵。它不仅仅是内容的传递者，更是一件让人愿意珍藏并时常翻阅的物品。每次合上它，都能感觉到自己对生命运作机制的理解又向前迈进了一步，这种充实感，是很多快速消费型的网络资料无法给予的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计着实抓人眼球，那种深邃的蓝黑色调，配上抽象的、仿佛在细胞内部穿梭的光影，立刻就让人联想到生命科学领域那些尖端而又充满未知的探索。我原本对手头堆积如山的科研文献感到有些心力交瘁，但翻开这本书的目录时，一种久违的好奇心被重新点燃了。它似乎避开了那些过于晦涩难懂的公式堆砌，转而用一种更具画面感的叙事方式来引导读者进入核心概念。我尤其欣赏其中对“分子工具”的讲解，作者没有简单地罗列技术名称，而是深入剖析了每种工具背后的设计哲学，比如限制性内切酶是如何被“驯化”以实现精确剪切的，这使得即使是初涉此领域的读者也能迅速建立起对基因操作逻辑的直观理解。那种将复杂的生物过程简化为精妙的工程学问题的叙述方式，让人忍不住一口气读下去，仿佛自己正站在显微镜前，亲手调控着生命蓝图的修改。