模式蛋白分离用的A322型空间连续自由流电泳仪

　　随着生物制药和生物技术的迅猛发展,人们急需找到能生产纯度更高、产量更大的生物材料的方法,以便制备更有效的药物,战胜人类目前尚处于不治或难治的疾病。

　　电泳是分离纯化生物材料的主要手段之一。但是,在地面上由于重力的作用,分离过程会出现沉降和对流现象,大大降低了分离的纯度和产量,应用受到很大的限制,致使地基电泳只适用于分析和微量样品制备。进入航天时代以来,美、德、前苏联、法、日等国已经利用空间微重力环境来消除重力引起的对流和沉淀,改善电泳的分辨率,提高它的制备能力,使之成为空间生物材料制备和空间制药的重要途径[1]。

　　空间电泳研究可追溯到上世纪60年代。然而,第一台上天的连续自由流电泳(CFFE)仪,是70年代德国KurtHannig[2]教授等人研制的MA2014连续自由流电泳实验装置。不过,最著名的要数美国于80年代开展的空间电泳研究计划(EOS)[3,4]。EOS计划从1980年开始到因“挑战者”号航天飞机爆炸事件于1988年终止协议,短短几年间,研制出了可连续工作12~14h和100h的两种电泳样机;在航天飞机上共进行了7次空间电泳分离试验,对多种蛋白质和细胞进行了成功的分离,其制备量和分辨率分别比地基电泳提高了500倍和4倍,取得了巨大成功。

　　前苏联开展空间电泳研究也比较早。他们曾在1988年发射的光子1号返回卫星上,用他们第一个连续自由流电泳装置HAQ对药用蛋白质和多肽进行了分离。

　　日本于1992年用其空间连续自由流电泳系统2FFEU在国际微重力实验室1号( IM L21)进行了首次空间电泳实验(分离模式蛋白),但结果不理想。1994年,日本再次与NASA合作,在IM L22进行了第二次实验。这次飞行试验比较成功[5],证明了空间环境中生物大分子(如DNA)电泳分离的可行性和优越性,使空间电泳在生物工程方面的应用又迈进了一步。

　　法国人经过10年的地基研究,研制出的RAM SES连续自由流电泳系统[6,7],于1994年,在IM L22上成功地进行了5组生物材料的分离试验。试验再次证明了药用蛋白质空间电泳分离的可行性。

　　我国空间连续自由流电泳的研究始于80年代末,1994年正式作为“神舟”4号飞船的一个载荷,转入工程研制。按计划,电泳仪安装在“神舟”4号飞船的返回舱内,其任务是用连续自由流电泳技术,对细胞色素C和牛血红蛋白两种模式蛋白进行电泳分离实验;目的是研究微重力对电泳分离的影响,证实自主研制的电泳仪的空间运行能力,为我国空间电泳研究的发展及未来的空间制药奠定基础。本文将扼要地介绍A322型空间电泳仪的组成、特点和主要性能,以及它在“神舟”4号飞船上进行电泳分离实验的结果。