人血清白蛋白被稱為“黃金救命藥”，用于肝硬化腹水、燒傷燙傷、失血過多導致的休克、腦水腫、癌癥和艾滋病人放化療的治療等。其臨床用量非常之大，僅我國每年需求量就達420噸。不過，人血清白蛋白總是非常短缺，我國人血清白蛋白產量僅能滿足1/4的市場。科學家們只能想方設法通過基因工程的方法大規模生產人血清白蛋白。目前轉基因植物很早就被用來開展農業新品種培育和重組蛋白表達研究，其優勢就是不需要大量昂貴的培養基，只需要足夠陽光，就能利用光合作用生產出大量的重組蛋白。
重組蛋白的產生是應用了重組DNA或重組RNA的技術從而獲得的蛋白質，應用基因重組技術，獲得連接有可以翻譯成目的蛋白的基因片段的重組載體，之后將其轉入可以表達目的蛋白的宿主細胞從而表達特定的重組蛋白分子。當前主要應用的重組蛋白的表達系統一般包括原核蛋白表達系統、酵母蛋白表達系統、昆蟲細胞蛋白表達系統（桿狀病毒）哺乳動物細胞蛋白表達系統等，一般我國的醫藥研發外包服務機構例如美迪西生物制藥公司，提供的蛋白表達服務中就有這三種表達系統，用來滿足客戶的服務需求。
1、人血清蛋白在人體內的作用
人血清白蛋白基因位于人的第4號染色體上，約有2.2萬個堿基對，但負責編碼蛋白氨基酸序列只是其中9%的基因序列，也就是該基因的cDNA序列。正常情況下，血清白蛋白含量偏低時，人體會產生一種信號，并將這種信號傳遞到血清白蛋白的合成器官—肝臟。肝細胞得到合成指令后，會嚴格按照人血清白蛋白基因提供的“圖紙”，生產出足夠的人血清白蛋白，并送到血液中。
人血清白蛋白會形成一種心形的立體結構，呈心形的血清白蛋白分子進入血液后就無法停止腳步了，隨著血液在全身循環旅行約1.5萬圈后才被逐步從機體清除出去，這一過程大概需要20天。與此同時，新的蛋白分子被肝細胞合成并補充進血液中。
2、重組人血清蛋白基因的失敗案例
隨著基因技術的興起，人血清白蛋白基因也被賦予特殊使命，踏上了神奇之旅，去找尋更有效、更便捷、更低廉的蛋白合成工廠，以解決人血清白蛋白短缺難題，挽救更多人的生命。
1981年，美國一家著名生物科技公司首次克隆人血清白蛋白的cDNA序列，并將其插入到一種大腸桿菌體內，大腸桿菌會將人血清白蛋白基因整合到自己的基因組，分泌出重組人血清白蛋白。經驗證，這種重組蛋白與人血液中的天然蛋白氨基酸序列完全一致。不過該重組蛋白不能形成正確的空間結構，蛋白聚集難以溶解，因而不具備正常功能。后來又有人將人血清白蛋白cDNA序列引入到一種叫枯草芽孢桿菌的微生物體內，雖然表達出可溶性的重組蛋白，但是其空間結構還是不正確，在細菌體內的嘗試并不順利。
1999年，日本科學家培育出了高效合成重組人血清白蛋白的基因工程畢氏酵母，重組蛋白在每升培養液中含量可達10克以上，其分子結構、理化性質和生理功能均與天然蛋白一致。經過一系列臨床試驗，2007年作為治療肝硬化的藥物獲得日本政府批準，2008年在日本正式上市，成為第一個重組人血清白蛋白藥物。但好景不長，由于免疫毒性問題和生產數據造假等原因，2010年該產品又被日本藥監局撤回而退市。
3、從植物里種出人血清蛋白
從豬身上提取人血清蛋白
（1）植物里種出人血清蛋白
1983年，世界上第一例轉基因植物：含有抗生素藥類抗體的煙草，在美國成功培植。人血清白蛋白基因進入的第一種植物是煙草，不過在轉基因煙葉中，重組人血清白蛋白僅占煙葉可溶性蛋白總量的0.02%。之后又在馬鈴薯等植物中獲得表達，但是受限于表達效率偏低、重組蛋白結構不正確等問題，效果并不理想。
經過不懈努力，中國武漢大學教授楊代常和同事克服重重困難，培育出高效生產重組人血清白蛋白的轉基因水稻，有望開創新的大規模重組人血清白蛋白生產體系。研究人員在植物源重組人血清白蛋白探索了和“血漿提取”完全不同的路徑，將人的血清白蛋白基因轉入水稻中，使水稻作為“生物反應器”，在水稻生長成熟的過程中，人血清白蛋白不斷地被合成、積累在稻米里，再被提取出來。目前，植物源重組人血清白蛋白的純度達到了99.9999%，產量達到了每公斤大米提取10克人血清白蛋白的國際最高水平，符合進入臨床試驗的安全、有效和質量可控的要求。2017年5月16日，植物源重組人血清白蛋白注射液獲得臨床批件，成為世界上第一個進入臨床試驗的植物源重組人血清白蛋白產品。
由于動物與人存在更近的進化關系，二者的大多數基因具有較高的同源性，動物細胞也能像人類細胞一樣，合成出空間結構和生理功能與天然蛋白完全一致的重組蛋白。
（2）從動物血液里提取人血清蛋白
1992年，以色列科學家首次將人血清白蛋白基因和綿羊β-乳球蛋白啟動子組成新的基因，將其轉入小鼠受精卵獲得轉基因小鼠，轉基因小鼠可以將這個來自人類的基因一代代遺傳下去，并在綿羊β-乳球蛋白啟動子的引導下，轉基因母鼠在其乳汁中生產出重組人血清白蛋白，這種生產方式被稱為動物乳腺生物反應器，后來山羊和兔乳腺生物反應器生產的重組蛋白藥物都被批準上市，是繼微生物發酵、哺乳動物細胞培養體系之后，第三代基因工程制藥技術。
2009年，美國GTC生物制藥公司研發人員將山羊β-酪蛋白啟動子與人血清白蛋白基因全序列結合，組成新的基因，并將新基因轉入到奶牛細胞中，通過體細胞克隆技術，培育出轉有新基因的轉基因奶牛。與轉基因小鼠一樣，這些轉基因母牛產奶后，其乳汁中就能檢測到重組人血清白蛋白，每升牛奶中含有1-2克重組蛋白，其中有一頭轉基因母牛重組蛋白高達48克/升。值得一提的是，該公司正是開發出國際上第一個動物乳腺生物反應器重組蛋白醫藥產品的公司。
由于人血清白蛋白主要在血液中分泌，于是有人設想如果利用動物的血液系統，是否能更高效地生產重組人血清白蛋白。2013年中國農業大學科研人員用人血清白蛋白cDNA序列對豬血清白蛋白基因序列進行了替換，培育出血清白蛋白基因人源化的轉基因豬。由于采用的是人血清白蛋白cDNA序列，且只替換豬血清白蛋白一個等位基因，屬于雜合子，因此轉基因豬血液中重組人血清白蛋白表達量偏低，僅有0.2克/升，目前該課題組正在進行純合子轉基因豬培育，預計重組人血清白蛋白表達量將有所提高。
據《南方都市報》報道，2016年底中科院廣州生物醫藥與健康研究院利用基因編輯技術，將豬血清白蛋白基因替換成人血清白蛋白基因，已獲得純合子基因編輯豬，重組人血清白蛋白在豬血中含量可達20克/升，下一步將主要需要攻克重組蛋白純度等難關。
重組蛋白的產生可利用植物或者轉基因動物的乳腺產生，產生的重組蛋白作為生物制藥的產物，在醫學中作用顯著。在不同生命體中旅行之后，重組人血清白蛋白將帶著人血清白蛋白基因的最初夢想，回到人體，用于治療肝硬化腹水、燒傷燙傷、手術后體液的補充、失血過多導致的休克、腦水腫等病癥。
