第十三章体外受精与核移植动物

大鼠-小鼠、绵羊-山羊、马-斑马、黄牛-水牛等属间嵌合体 动物。
细胞工程
异种嵌合体：山羊－绵羊
胚胎融合的方法
• 囊胚注射法：把某些种类 细胞（卵裂球、内细胞团 细胞、胚胎干细胞，甚至 是已经分化的细胞）注射 入囊胚的囊胚腔中。
细胞工程
• 聚合法：两个不同的桑椹胚去透 明带后聚合。
细胞工程
胚胎融合的意义
过程。采用添加诱导精子获能物质(钙离子、血清蛋
白、肝素等)的特定培养液来完成精子体外获能。
细胞工程
精子的结构
• 头部：顶体、细胞核
•
• •
尾部：颈、中段、主段和末 端。
顶体内部含有水解酶，能协 助精子穿入卵周围的卵膜。 精子质膜外表面存在有多种 凝集素受体。
•
鞭毛为9＋2微管结构
精子在睾丸生精小管内产生，是单倍体。
• 第一例“试管婴儿”是1978年英国专家定制了世界上第一个 试管婴儿名叫露易丝-布朗，已婚。第一代“试管婴儿”主要 适合于输卵管堵塞，子宫内膜异位症等引起的不孕症患者。 全部过程手术费及药费约15000元。
细胞工程
第二代试管婴儿
• 1992年Palermo的单精子注射卵细胞浆内（ICSI）是 第二代试管婴儿。 • 通过先进的显微注射仪将单个精子注射进卵细胞内 使其受精，因此这种方法又称为显微受精。
• 第二代试管婴儿的技术关键在于显微操作系统与注 射技术的建立等。
细胞工程
• 第二代“试管婴儿”正确的称呼是胞质内单精子注射。这是 一种精确而细巧的技术，需要在显微镜下操作。 • 国内医学界将ICSI称为第二代试管婴儿技术。ICSI不仅提高 了成功率，而且使试管婴儿技术适应症大为扩大，全部过程 手术费及药费约18000元--20000元。此项技术的成功率45%-50%。
细胞工程
中国双胞胎试管婴儿
细胞工程
三个阶段的试管婴儿
• 第一代试管婴儿 • 1977年Steptoe和Edwards创造的常规试管婴儿为 第一代试管婴儿。
细胞工程
• 第一代“试管婴儿”正确的称呼应该是体外受精和胚胎移植， 将卵子和精子先分别在玻璃器皿中培育两天，然后让卵子受 精，待受精卵分裂成有4-8个细胞的早期胚胎，再移植入人的 子宫内继续生长发育直至分娩。目前全球已诞生了数十万 “试管婴儿”。
细胞工程
2、卵细胞的回收与成熟培养
(一)成熟卵细胞的收集
超数排卵：利用促性腺激素处理，使得卵巢中有更多的卵泡发 育，更多的卵被排出，利用手术取出卵母细胞。目的是最大限 度地利用母畜的生殖能力（牛超数排出5-10个卵母细胞）
卵细胞的收集：在腹腔镜下用吸管吸出卵细胞。
细胞工程
卵子的结构
•
•
卵细胞内部物种空间分布具有极性，卵内组分沿着卵的主 轴分布不均匀，形成动物级和植物级。卵黄积聚在植物级
• 胚胎分割：借助显微操作技术或徒手操作方法，切割早期胚 胎成2、4等多等份，再移植给受体母畜，从而制造同卵多仔 后代的技术。 • 胚胎分割是扩大胚胎利用率的一种有效途径。
• 胚胎分割技术不仅可以使胚胎移植的胚胎数目成倍增加，而 且可以产生遗传性状相同的后代，因此是一种广义上的克隆 技术。
细胞工程
匀）B （卵丘细胞低于三层，卵母细胞质均匀)、C（裸露卵母
细胞）和D（死亡或退化卵母细胞）四个等级，一般选择A级和B 级卵母细胞。
细胞工程
卵母细胞的体外成熟培
养成熟的标志：生发泡
破裂；染色体凝集；极 体排出；透明带软化； 卵丘细胞扩展。
细胞工程
3、体外受精
①共培养体外受精：
精卵放在一起培养
②显微受精技术：透明带下注射法、卵浆内精子注射 法、透明带修饰法。 受精卵是否可以发育至囊胚是受精是否成功的标志。
细胞工程
胚胎融合：又叫胚胎嵌合，是将两枚或两枚以上的胚胎（同种 或异种动物）的部分或全部细胞融合在一起，使之发育成一 个胚胎，然后移植到受体母畜体内让其继续发育形成一种嵌 合体后代的技术。 • 将同一种类的黑鼠和白鼠胚胎融合，可以获得多个黑白相间 的花鼠。 • 将不同种的绵羊和山羊的胚胎融合，可得到拥有绵羊和山羊 双重特性的新品种——“绵山羊”。
鲟，投放长江。 3）对于人类，世界范围内不孕夫妇占10％左右，需要建立人工 助孕技术。
细胞工程
• 所有的这一切，都必须依赖于动物细胞工程，尤
其是胚胎工程和核移植技术。
细胞工程
精、卵 有 性 生 殖
精、卵
体/胚胎细胞
卵母细胞
人工授精
体外受精 体外培养 早期胚胎
核移植 体外培养
无 性 生 殖
体内 发育
“借 腹怀胎”，优良母畜可以获得后代的数目至少增加几十倍。
细胞工程
• 促进家畜改良的速度 由于提高了繁殖能力，可以使一
头母畜在一个性周期内繁殖更多的仔畜，从而在短期内使
优良种畜得到大量繁殖，促进了家畜改良的速度。
• 保存遗传资源 对优良母畜或稀有哺乳动物有计划地保存
胚胎，建立起 “胚胎库”。异地移植只需运输冷冻胚胎即
胚胎冷冻
胚胎移植 受体动物
胚胎分割、融合 在受体子宫发育出生
动物细胞工程
细胞工程
第一节 胚胎工程
胚胎工程：是指对动物早期胚胎或配子进行的工程 技术操作，获得所需要的成体动物的技术。
包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割与融合、胚胎/
精子/卵子冷冻保存、胚胎性别控制、胚胎细胞核移
植、基因导入等。
细胞工程
◆ 体外受精、培养的胚胎 ◆ 经超排、输精（体内人工受精）后，回收的早期胚胎 移植的方法：有手术法（小型家畜）和非手术法（大型家畜）
细胞工程
• 我国从20世纪70年代开始胚胎移植的研究，先后在山羊
（1974年）、牛（1978年）、家兔（1979年）上获得成功。
中国首例胚胎移植的藏獒
细胞工程
胚胎分割与胚胎融合
4细胞
2细胞
卵裂 受精 胚泡 排卵
细胞工程
5 8
－ 周 人 胚 外 形 演 变
细胞工程
细胞工程
5、胚胎移植
概念：是指将发育到一定阶段的胚胎移植到与供体同时发情排卵
、但未经配种的“受体”母畜输卵管或子宫的技术。
供体：提供胚胎的个体。 受体：接受胚胎的个体。 “借劣质动物之腹怀优秀个体之胎”
胚胎的来源：
• 为动物胚胎发育及遗传控制等研究提供了有效手段
• 可以形成具有高度杂种优势的杂合体 • 不仅可成倍缩短家畜改良时间，而且也为创造新型 的家畜品种提供新的技术手段（如生产具特殊皮毛 特性的新品种）
细胞工程
第三节 试管婴儿
• 1978年世界首例试管婴儿在英国成功。
• 1983年，澳大利亚创造了世界第一个冷冻试管婴儿。
细胞工程
• 精子和卵子经过受精作用形成受精卵，受精卵经过 卵裂、形成囊胚，囊胚进一步发育进入原肠胚阶段， 形成不同胚层，再产生器官原基，进一步产生个体。
细胞工程
体外受精
细胞工程
4、胚胎培养
• 受精卵需在体外培养发育至桑椹期或囊胚期才能
进行移植。移植的较佳时期是发育至8-16细胞期
的胚胎。
细胞工程
•
Байду номын сангаас
卵裂：合子发生分裂形成若干小细胞。卵裂细胞不生长
而连续分裂。主要是卵裂球的有丝分裂器与表层胞质变
化的过程。 • • 桑椹胚：卵裂数次后，出现实心细胞团，形似桑椹得名。 受精卵在进行卵裂的同时，逐渐向子宫腔移动。受精后 72小时，桑椹胚进入子宫腔。
细胞工程
卵巢
细胞工程
•
胚泡：哺乳动物的胚胎处于16细胞期的桑椹期时，胚胎是球 型细胞团，细胞之间形成充满液体的腔隙，然后它们联合形 成一个大腔位于胚胎的一端，即为胚泡结构。 囊胚：桑椹胚随着卵裂出现充满液体的囊胚腔，围绕囊胚腔 的细胞组成囊胚层。 原肠胚：囊胚继续发育、分化，形成双胚层或三胚层的原肠 胚。外层为外胚层、迁到里面的称为内胚层和中胚层。
细胞工程
第三代试管婴儿
• 通过种植前遗传学诊断（PGD）技术培育出的试管婴 儿将被称为第三代试管婴儿。
• 从体外受精的胚胎取出部分细胞进行基因诊断，排除 带致病基因的胚胎后再进行移植，从而实现胚胎着床 前即诊断出遗传病症的愿望。 • 1990年，世界首例PGD试管婴儿成功培育。
细胞工程
• 第三代“试管婴儿”实际上侧重于胚胎着床前的遗传诊断。 与第一、二代“试管婴儿”一样，要经过体外受精获得胚胎。 当胚胎发育到4-8个细胞的胚胎时，镜下取出1或2个细胞（医 学上通常称为分裂球）进行遗传学检查，并保持其完整性。 如果明确胚胎没有遗传病，再将它移植到人的子宫内，使之 继续生长发育。 • 在1989年已取得成功。人群中有1/5-1/4患有遗传性疾病，平 均每人携带5-6个隐性基因，若能够在胚胎移植前就明确有无 遗传性疾病，将大大提高出生后婴儿的质量。
意义
• 发挥优良母畜的繁殖潜力
细胞工程
一头优良品种母牛的卵巢内有几万个生殖细胞，但在一个正
常性周期内只有几个卵泡同时发育，而最终只有一个卵泡成熟
并排卵，如果受精也只能生出一只良种牛犊。一只良种母畜一
生只可能繁殖10个左右的后代，大部分时间用于妊娠和哺乳。
如果能让更多的卵泡成熟排卵，而又让品质平凡的同种母畜
• 1984年，澳大利亚诞生了一胚4胎的试管婴儿，创造了世界 多胚胎试管婴儿的记录。
世界上第1 例试管婴儿Louis Brown 在英国诞生
细胞工程
• 试管婴儿：体外受精结合胚胎移植技术（IVFEF），分别将卵子和精子取出后体外受精，发育成
胚胎后再植回母体子宫内发育、出生获得婴儿的技
术。
细胞工程

现在全世界范围内已出生数以万计，妊娠成功率都有迅速的
提高,妊娠率提高到20-30%。