什么是生物工程？生物工程是干什么工作的？

生物工程是21世纪的前沿技术，中国的生物工程始于20世纪初。生物工程概念提出于1994年，是中科院曾邦哲提出的基于系统生物学的生物工程技术。内容包含有合成生物学、开发细胞计算机、生物反应器、生物能源技术等。现代生物工程包括有五大工程，即基因工程、细胞工程、微生物发酵工程、酶生化工程和生物反应器工程。

基因工程、细胞工程是将常规菌或动植物细胞株作为特定遗传物质受体，让它们获得外来基因，成为“工程菌”或“工程细胞株”的新物种。微生物发酵工程、酶生化工程和生物反应器工程为有潜在价值的新物种创造良好的生长与繁殖条件，并进行大规模的培养，目的是为了获得巨大的经济效益和社会效益。

生物工程学是70年代初，在分子生物学、细胞生物学等学科的基础上发展起来的一门科学，离不开生物学和工程学原理。生物工程是以基因工程为基础，通过基因工程对生物进行改造，使生物按照人类的愿望生产出产品。生物工程，离不开生物学理论和技术，科学家充分运用分子生物学的最新研究成果，操纵遗传物质，定向地改造生物或其功能，短期内创造出具有超远缘性状的新物种。

中国第一所生物工程研究所是1919年成立了中央防疫处。只能生产几种疫苗和血液制品。新中国成立后，先后在北京、上海、武汉等地成立了生物制品研究所，执行国家对生物制品质量控制和监督，发放菌毒种和标准品，在控制和消灭传染病方面，接种预防生物制品效果显著。1980年正式宣布天花在地球上被消灭。1981年，中国响应WHO的号召，实行计划免疫。以卡介苗预防结核病；麻疹活疫苗预防麻疹；脊髓灰质炎疫苗预防脊髓灰质炎；百白破三联预防百日咳、白喉和破伤风。用四种国产疫苗预防六种疾病，并有计划地从儿童开始。1988年以来，疫苗接种的覆盖率达到了85%。这是我国原始生物工程技术取得的成就。

随着科技的发展，尤其是微生物学、免疫学和分子生物学的发展，生物工程的内涵已经发生了彻底地改变，不再是传统意义上的生物工程。从分子水平来研究微生物结构、生长繁殖、遗传基因等，也能识别、分离和提取蛋白质中的抗原决定簇，并可人工合成多肽疫苗，可以用人工方法对微生物遗传基因进行重组，改造其遗传特征，这就是所谓的基因工程。

　生物工程应用非常广泛，包括工业、农业、医学、药物学、环保、能源等。将来会对人类的各个方面产生巨大影响，如解决资源和环境问题。生产出廉价物美的诸如胰岛素、干扰素、生长激素、乙肝疫苗等治疗人类疾病的药物。把低等生物根瘤菌的固氮基因转移到高等作物的细胞中使之能够自己制造氮肥。把抗病基因转移到烟草中培育出抗病虫害的烟草新品种。

生物工程与微电子技术、新材料技术和新能源技术并列为影响未来国计民生的四大科学技术支柱，被认为是21世纪世界知识经济的核心。生物工程涉及到的学科有生物科学、生物信息学、生物技术、生物信息技术、动物生物技术、动植物检疫、医学信息学、生物科学与生物技术、生物化学与分子生物学、植物生物技术、生物安全、化学生物学、生物化学、化学工程、合成生物学、生物医学工程等。

基因工程中的DNA折纸技术、基因治疗、基因诊断、基因干扰素、以及基因编辑都是生物工程应用的重要组成部分。基因工程中的生物制品不仅用于预防、治疗和诊断传染病，还应用于心血管疾病、肿瘤等非传染病领域。

科学家们利用DNA分子的自组装特性和核酸碱基互补配对规律，设计并在试管中构造出精确、复杂、纳米级精度的DNA结构, 这就是DNA折纸技术。DNA折纸技术导致纳米机器人的产生。先用DNA折纸技术构建一个片状的分子，然后把它折叠成能够识别肿瘤的药物载体，实现肿瘤的精准治疗。

基因编辑是以现代分子生物学和微生物学为基础，在分子水平上，引入外源基因并在体外重组，导入受体细胞内，使这个基因能够在受体细胞内复制、转录和翻译。

利用基因编辑可生产用于治疗糖尿病的胰岛素，通过基因编辑，在细菌的DNA中插入人类可产生胰岛素的基因，细菌便可自行复制胰岛素。

基因干扰素是治疗病毒感染的灵丹妙药，通过基因编辑生产的人体干扰素α-2b（安达芬）是中国第一个国产化的基因干扰素。广泛用于病毒性疾病治疗和多种肿瘤的治疗，是当前国际公认的病毒性疾病治疗的首选药物和肿瘤生物治疗的主要药物。其它基因编辑的药物，如人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等都实现了工业化生产，为人类提高健康水平和解除病苦发挥了重大作用。

基因编辑将帮助人类延年益寿。根据统计数据，男性的基因突变率是女性的两倍，且大部分人类遗传疾病是在Y染色体上。所以，研究男性遗传病的意义更大。人类全套蛋白质的全部基因编码比较复杂。如果人类能够掌握全套蛋白质的编码技术，就可以改变现有的蛋白质结构，形成全新结构的蛋白质，从而控制人类的进化并优化人类的某些特征，如抗病、抗衰老等。如果人类能够像癌细胞一样，不断地修复随着年龄增长而不断变短的染色体末端的端粒体，人类的正常细胞也就像癌细胞一样，不会衰老，且不断地更新和分裂，实现长寿的梦想。