动物新型生物制品主要是通过基因工程技术获得,旨在通过提高动物潜在的生长和繁殖等性能,从而达到提高动物生产的效率,即非遗传性地改良肉、蛋、奶等生产性状。动物新型生物制品包括蛋白质制品和核酸制品2大类。根据蛋白质的作用方式可以分为2类,一是激素类,如促性腺激素、生长激素等;二是抗体类,如抑肌素抗体、生长激素释放抑制因子抗体等。核酸类生物制品近年来取得了巨大的进展,成为了新的发展方向。核酸类(DNA)激素借鉴人类基因治疗的理念和原理,开发出可以对动物健康、生长和繁殖进行调控的高效基因工程体细胞表达载体,一次性低剂量给予动物机体,从而达到提高生产效益和改良产品品质的目标。 饲料生物添加剂是指在普通动物饲料中添加小部分具有提高饲料利用率的生物活性物质,这些物质主要也是通过基因工程发酵技术来进行生产。饲料生物添加剂分为3类,一类是直接促进饲料成分分解而有利于消化吸收的酶制剂,如植酸酶、淀粉酶、蛋白酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、纤维素酶、脂肪酶、果胶酶等;第二类是动物机体必需的营养成分,如赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸、维生素等;最后一类是提高动物免疫机能或维护消化系统健康的制品,如抗菌肽、微生物复合制剂等。无污染、无残留、无副作用、抗疾病、无耐药性、促生长的环保型绿色饲料生物添加剂是饲料工业的重点发展领域,具有广阔的产业化前景。 一、发展回顾 我国新型动物生物制品的研究起步较早,也获得了较多的有潜在商业化生产的成果。早在国家“七五”、“八五”期间,我国“863”计划和国家攻关计划中就支持了对猪、牛生长激素基因的研究与开发项目,1991年中国农业大学获得了能够高效表达猪生长激素的工程菌株,特别是猪生长激素的表达效率达到细菌总蛋白的50%以上,每升发酵液中猪生长激素含量超过克级。同时,南京农业大学还在研究猪生长激素释放抑制因子免疫疫苗方面取得了突破,这种疫苗利用激素免疫调控机理,通过疫苗免疫动物,产生生长抑素(SS)抗体,中和动物体内生长抑素,使内源性的促生长的激素整体水平提高,从而促进动物的生长。将合成的SS基因连接于乙肝表面抗原(HBsAg)基因上,构建成HBs/SS融合基因。然后将其克隆到痘苗病毒表达载体(pGJP-5)中,与痘苗病毒同源重组,筛选出能表达HBsAg/SS融合蛋白的重组痘苗病毒(vv-HBs/SS)。将此基因工程体在鸡胚绒毛尿膜上增殖后,制成生长抑素基因工程活载体疫苗。生长抑素基因工程活载体疫苗(商品名:“激生1号”)属国家863高科技成果,处于国际先进水平,于1999年月12月经农业部审批,同意在川、苏2省商品化生产(农基安审定99B-03-09)。中国农业大学还在促奶牛产奶核酸生物制品研究方面取得了突破性进展。该制品在不增加任何饲料和管理成本条件下,无论是农户还是规模化奶牛场,都可以促进奶牛每天多产奶2-5kg/天,一年(305天)可以多产500-1000公斤奶,相当于每头奶牛多增收800-1500元。我国年存栏500万头奶牛,包括一些杂交牛,平均产奶量只有2500公斤/年左右,显然其产业化应用潜力巨大。 在“八五”、“九五”期间,我国“863”计划还重点支持了饲料生物添加剂的研究与开发,特别是植酸酶、淀粉酶和木聚糖酶等酶制剂的研究与开发。最突出的是植酸酶的开发,已经达到了工业化生产的阶段。植酸酶是饲料工业中最重要的酶种之一,作为饲料添加酶制剂的用量也最大,不仅能提高猪、鸡等单胃畜禽对饲料的利用率,而且可以解决含磷有机废物(粪便)对环境的污染问题。中国农业科学院饲料研究所等单位在植酸酶的发酵生产方面达到国际先进水平。 二、主要进展 我国在木聚糖酶、淀粉酶和高比活植酸酶的开发中取得了显著的进展,3种酶制剂在pH2-7的范围内都保持了较高的活性,最适反应温度在50-55℃,即使在80℃高温作用30分钟后,3种酶的剩余活性仍可达到89%、74%和85%。3种酶制剂还表现了极好的耐蛋白酶活性,经0.1mg/ml胃蛋白酶或胰蛋白酶作用1小时后生物活性不受影响。其中,植酸酶的比活性可达到360万U/mg,是国外基因工程曲霉生产的植酸酶比活性的36倍,生产表达量达到2.2克/升发酵液;木聚糖酶比活性达到2869U/ml,生产表达量达到2.3克/升,而国外较好的比活性只有1250-2100U/ml;淀粉酶的生产表达量也达到了3克/升,属于国际先进水平。2001年我国在饲料用酶制剂方面申请的发明专利达到了12项之多,分离克隆的新基因超过12个。 我国香港领前基因有限公司发明了猪生长激素释放因子质粒制品(商品名:猪康灵)。通过肌肉注射来提高猪的生长速度、瘦肉率和饲料利用率,取得了较好的效果。当肥育猪注射6-9mg/头的猪生长激素释放因子质粒DNA时,肥育猪增重提高了5-15%,平均出栏提前7-8天,减少用料6%左右,该产品已获得农业部批准允许进行环境释放试验。中国农业大学研究开发了牛、羊的生长激素释放因子DNA制品,不仅对肉牛、肉羊有较好的促生长和提高胴体品质的效果,同时还对奶牛的产奶量和奶品质有很好的改进作用,特别是对于提高奶牛的产奶量有明显的促进作用。对于成年母牛1次性肌肉注射溶于佐剂的牛生长激素释放因子DNA8-10mg/头,奶牛在整个泌乳期的产奶量可以提高10-15%。南京农业大学完成了自主开发的兽用生长抑素基因工程活载体疫苗的各项临床试验,已向农业部申报新兽药证书。