转基因动物(Transgenic animals )
动物乳腺生物反应器的原理及研究进展
1920
0. 9 20 次实验统计
193
0. 7
7为保证产品数量和质量的稳 定 ,必须将转基因乳腺表达的个体培育成遗传稳定的 家系或品系 。这方面美国 FDA 已有明确规定 。而生 产遗传性一致的家系最有效的方法就是进行转基因动 物的克隆 ,这样可由一头转基因动物可生产出性能一 致的群体 。 4. 3. 5 产品的纯化 :从乳腺生物反应器获得的产品作 药用 ,需要纯化技术 。 5 经济效益估测
美国学者根据目前乳腺生物反应器技术的现状和 发展趋势 ,对乳腺生物反应器生产人重组蛋白质的经 济效益作了测算 (表 3) ,表 3 中的数字表明 ,乳腺生物 反应器技术的完善和发展 ,将不断满足市场对许多药 用蛋白的种类和数量的需求 ,并使产品成本大幅度的 降低 。
综 述
— 53 —
值得注意的是 ,在构建乳腺表达的外源基因时 ,外 源基因在乳腺特异性表达需要乳蛋白基因的一个启动 子和调控区 ,即要有一个引导泌乳期乳蛋白基因表达 的序列 ,这样才能将外源基因置于乳腺特异性调节序 列控制之下 ,使其在乳腺中表达 ,再通过回收奶得到目 的蛋白 。目前大多数蛋白基因的启动子已用于外源基 因在转基因动物乳腺中表达 。 4 国内外研究 、开发现状与进展 4. 1 国外研究 、开发概况 自 80 年代末 、90 年代初 , 英国人相继实现了用小鼠和绵羊乳腺生产人的抗胰蛋 白酶以来 ,国外在乳腺生物反应器技术研究上取得了 巨大的发展 ,已有数十种产品在实验动物小鼠乳腺中 合成 ,表明控制外源基因在动物乳腺特异和高效表达 的技术 ,已日渐成熟 。到目前为止 ,至少有 10 种产品 在大动物上生产成功 ,少数产品已完成中试 ,即将投入
虽然动物乳腺可生产任何一种蛋白质和多肽产 品 ,但从商业和社会需求的角度来看 ,最能发挥其技术 优势的是生产那些需求量大 、单位零售价格又不太高 、 而其他生产体系难以解决的产品 。包括一次用量大的 多肽药物 ,治疗抗体 、血液蛋白 、工业用酶 、动物疫苗和 各种功能性蛋白等 ,都具有相当大的市场容量和开发 前景 。
转基因动物(Transgenic animals )
改变现有医生看病模式：
巴德年：“未来医学应该是3P医学，即预见、预 防、个人化”。患者拥有记载个人生理和病理奥秘 基因组图，录制磁盘，看医生带上磁盘即可。医生 根据磁盘上遗传信息，做出综合评估——将来信息 化医疗将成为主流医学。
诊断技术更新：
目前临床是表型诊断，一旦确定，疾病已经发生。 以后在基因水平上提供诊断依据，产生基因诊断也称 DNA诊断技术。病因性基因异常，发病前即已存在， 进行病前、产前、甚至早期胚胎诊断。疾病早防、早 诊、早治均有重要价值。
应用领域：生物高新技术，该技术所取得成果 展示转基因动物技术在分子生物学、分子遗传 学、分子免疫学、分子药理学、肿瘤工程学、 医学及畜牧学等领域有无限广阔应用前景。 实施细则：研究癌基因的作用及癌细胞发生、 发展及抑制机理；免疫系统中细胞及因子相互 作用；发育中基因表达、调控等提供了大量资 料。集实验动物活体内整体水平、细胞水平和 分子水平为一体，更能体现生命整体研究效果。
合理用药中应用： 合理用药核心是个体化给药，目前主要测定药 物体液浓度，药物动力学原理计算参数。对于血 药浓度与药效相一致的药物可行，对血药浓度与 药效不一致药物，不能达到合理个体化给药。两 个病人诊断相同，同一药物治疗，血药浓度相同， 疗效不同，传统药物动力学、
药效学原理无法解释。要考虑到药物作用相关 位点（受体）是否发生变异？药物作用位点变 异可能发生在基因水平，也可能发生在翻译， 转录水平，基因水平变异相对比较容易鉴定 （研究表明，基因变异与药物效应差异更具相 关性），药物基因组学在临床合理用药中应用 前景广阔，以前无法解释的药效学现象找到了 答案。
1998年与2005年药物基因组学市场（百万美圆）
适应症 1998年 2005年
心血管病
第9章 转基因技术
重组目的基因的结构示意图
限制性核酸内切酶
20
21
DNA连接酶
22
转入受体进行表达
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二、中游部分
1、外源基因的导入 2、外源DNA整合、转录及表达的检测
24
1、外源基因的导入
1）受精卵原核显微注射法 2）逆转录病毒感染法 3）胚胎干细胞法 4）精子载体法 5）细胞核移植法 6）脂质体介导法 8）基因打靶 9）原始生殖细胞技术
效率高
感染率高、细胞损伤小，胚胎存活率高。
宿主范围广泛，外源DNA在整合位点附近较少发生缺失 和重排
呈单位点、单拷贝整合，并且不受胚胎发育阶段的限制。
43
缺点：
逆转录病毒载体容量有限，只能转移≤10kb的DNA，转 入的基因一般没有其邻近的调控序列。
载体病毒基因有潜在的致病性，携带外源基因的病毒 载体在导入受体细胞过程中有可能激活受体细胞DNA序 列上的原癌基因或其它有害基因，威胁受体动物的健 康安全。
基因，从而在生物活体内研究此基因的功能。
48
第二节
原理 同源重组(homologous recombination)
发生在同源序列间的重组，通过链的断裂 和再连接，在两个DNA分子同源序列间进行单链 或双链片段的交换。 细胞水平实现基因的定位修饰
49
50
51
优点：
可对阳性细胞选择，实现外源DNA的定点整合，避免 了随即整合的缺点。
，是一项旨在培育肉多低脂且环境友好型家禽的研究组成部
分。无毛鸡能够减少养殖户用在防止鸡遭受高温侵袭的通风
设施上的投入
9
约翰斯-霍普金斯大学的科学家注视着两只小老鼠，左边的 是一只普通老鼠，右边的是一只转基因老鼠，肌肉发达程 度是普通老鼠的2到3倍。在对一种新发现的基因进行研究 时，科学家培育了转基因鼠。这只转基因鼠有助于科学家 寻找伴随癌症或者艾滋病出现的肌肉萎缩症的治疗手段。
转基因动物制药
转基因动物制药20世纪70年代后期，随着DNA重组技术的问世，诞生了基因工程药物或称基因药物。
高产值、高效率的基因药物的出现给药物生产带来了一场革命，推动了整个医药产业的发展、极大地加速了基因工程药物的研制进程。
1 转基因动物概述转基因动物（transgenic animals）就是用实验室方法将人们需要的目的基因导入其基因组，使外源基因与动物本身的基因整合在一起，并随细胞的分裂而增殖，在动物体内得到表达，并能稳定地遗传给后代的动物，且使遗传信息得到表达。
整合到动物基因组上的外来结构基因称为转基因，由转基因编码的蛋白质称为转基因产品，通过转基因产品影响动物性状。
如果转基因能够遗传给子代，就会形成转基因动物系或群体。
目前一般使用逆转录病毒载体法（应用较为成功的方法）、显微注射法、精子载体法及等来制作转基因动物。
2 生物制药产业的发展生物医药产业的发展经历了3个不同的历史阶段。
早期是天然药物，如中草药（或加工成中成药）。
但人类并不满足于此，以后通过化学方法合成新的药物。
合成的药物成分单纯，有些是天然药物没有的，有些是对天然药物的改进，使它更为有效。
到20世纪70 年代后期，随着DNA重组技术的问世，诞生了基因工程药物或称基因药物。
3 转基因动物制药基因工程药物的发展经历了三个阶段：第一阶段是细菌基因工程，第二阶段是细胞基因工程，第三阶段就是用转基因动物来生产药用蛋白。
3.1转基因动物制药的应用转基因动物在生物制药中的应用主要包括以下几个方面：改良动物品种和生产性能；生产人药用蛋白和营养保健蛋白；生产人用器官移植的异种供体；建立疾病和药物的筛选模型；生产新型生物材料等。
1）利用转基因动物生产药用蛋白利用转基因动物生产药用蛋白主要通过3种渠道。
一是通过血液，将人的血红蛋白基因转移给猪种，这样可以通过转基因猪来生产人血红蛋白。
二是通过尿腺，利用膀胱中尿腺合成和分泌蛋白的功能作为反应器的优点是，转基因动物终其一生都将产尿，并且尿中几乎不含脂肪和其他蛋白，容易纯化。
转基因动物技术
优点：
受精卵携带外源基因的阳性率高 外源基因多单拷贝整合 操作简单，避免注射法对卵子的损害 宿主范围广 可同时感染大量胚胎，感染率及胚胎 存活率高
缺点：
潜在的致癌性 载体构建较复杂 容纳大小有限 整合率不高 重组逆转录病毒不稳定，可能干扰外 源基因的表达 胚胎的自我保护机制对其有抗性
方式 显微注射法
ES细胞是早期胚胎的内细胞团经过 体外培养建立起来的多潜能细胞系。
将携带有外源基因的ES细胞注入到 动物的早期胚胎内，可产生嵌合体及转 基因动物。
它本身是二倍体，能在体外培养， 具有高度的全能性，可以形成包括生殖 细胞在内的所有组织，并且在不同的培 养条件下表现出不同的功能状态。
在ES细胞上的基因操作：
许多转基因的表达水平受到宿主染 色体上整合位点的影响，往往出现异位 表达，影响转基因的表达能力，从而使 大部分转基因表达水平较低,极少部分表 达水平过高。
转基因动物技术在生物医学研究中的应用
1 在肿瘤学研究中的应用 1.1肿瘤转基因动物模型 1.2癌基因的研究 1.3肿瘤病因、发病机理研究 2 在免疫学中的研究应用 2.1免疫机制研究 2.2免疫相关疾病的研究 2.3异种移植中转基因动物技术的应用
Screening Strategies
Southerns, Induction/Loss of Restriction
sites, PCR RT-PCR 测定表达产物活性:ELISA,RIA
其成功率的高低主要取决于受精 卵和胚胎发育的时间。
基因的整合是随机的，多数插入 单一染色体位点中。外源基因的插入 会引起宿主基因的DNA序列重排，缺失， 重复或易位。
Retrieval of Blastocysts
转基因动物
第十六章转基因动物第一节概述第二节雄原核注射转基因动物 第三节完全基因剔除转基因动物 第四节条件基因剔除转基因动物 第五节ENU诱导点突变动物第六节转基因动物的饲养管理第一节概述Transgenic animal : 是通过实验手段将新的遗传物质导入动物胚胎细胞中物胚胎细胞中，，并能稳定遗传并能稳定遗传，，由此获得的动物称为转基因动物因动物。
基本原理:将改建后的目的基因或基因组片段用显微注射等方法注入实验动物的受精卵或着床前胚胎细胞，然后将此受精卵或着床前胚胎细胞再植入受体动物的输卵管或子宫中，使其发育成携带有外源基因的转基因动物一、基因整合与表达1.随机整合无法控制基因插入预先选定的位置无法控制基因插入预先选定的位置，，只能接受整合到哪里就算哪里的结果受整合到哪里就算哪里的结果。
即使外源DNA 含有与某一条染色体广泛同源的序列的序列，，大多数整合仍然是随机的大多数整合仍然是随机的，，只有少数是通过同源交换而实现重组是通过同源交换而实现重组。
(1)外源DNA整合的构型特点(2) 外源DNA整合到染色体上的机制。
整合常发生在匹配较差的序列之间的不正常交换。
①整合常发生在匹配较差的序列之间的不正常交换②在外源DNA及其染色体上的插入位点之间的结合部，常常包含一段短的DNA序列(所谓填充序列)，它明显地既不来自外源DNA，也不来自染色体。
也不来自染色体。
③外源DNA整合到染色体上的机制尚不能用某一种机理来解释(3) 外源DNA 整合时间和转基因嵌合体产生①转基因嵌合体动物是由转基因的和非转基因的两种细胞所组成(少数情况下少数情况下，，由两种或两种以上不同类型的转基因细胞组成)。
②转基因嵌合体的产生是由于基因整合时染色体已复制转基因嵌合体的产生是由于基因整合时染色体已复制，，或者已整合的基因从一个子染色体上丢失者已整合的基因从一个子染色体上丢失。
③一般认为外源DNA 常常在刚刚完成复制或正在进行复制的染色体区段整合染色体区段整合。
生物学转基因动物与动物生物反应器
基 因 打 靶 流 程 图
• 基因打靶的产生和发展建立在胚胎干细胞技术和 同源重组技术成就的基础之上，并促进了相关技 术的进一步发展。
• 基因打靶的研究进展迅速，给现代生物学和医学 研究带来了革命性的变化，并直接引发了现代生 物学和医学研究各个领域中许多突破性的进展， 成为后基因组时代研究基因功能最直接和最有效 的方法之一。
缺点：
转入的外源基因的大小受到限制, 一般在10kb 以下。
获得纯合体的转基因动物的机会少。 病毒载体构建复杂。 可能出现病毒自身基因的复制表达问题等。
3 胚胎干细胞（ES细胞）法
将外源基因导入体外培养的ES细胞。 可以通过逆转录病毒感染、脂质体介导、电穿
孔、磷酸钙共沉淀等方法将外源基因导入ES细 胞。 将携带有外源基因的ES细胞注入到动物的早期 胚胎内，可产生嵌合体及转基因动物。
转基因动物的应用
（1）基因表达与调控的研究 将转基因导入动物受体细胞内,研究该基因在体
内的表达调控特征及其相应的生物学效应,这是转 基因动物的一种应用途径。 当转基因动物的外源目的基因插入某一内源基因 后, 可能会破坏该内源基因的功能,造成某一基因 功能的缺失。通过这种基因剔除的方法可阐明某 一特定基因在发育过程中的功能。
得纯系转基因动物。
Injection of ES cells into
blastocysts
优点：
外源基因整合情况的可控性高。 可预先在细胞水平检测外源基因的拷贝数、定
位、表达的水平及插入的稳定性。
外源基因导入ES细胞的方法Fra bibliotek样，细胞鉴定及
筛选方便。 该方法遗传修饰能力强且十分精确,基因
目前, 已经培育出了动脉粥样硬化、镰刀形红细胞 贫血症、痴呆症、自身免疫病、淋巴系统病、真 皮炎及前列腺癌等多种疾病的模型动物,为这类疾 病的研究提供了方便。
有关转基因的英文作文三篇附中文翻译
有关转基因的英文作文三篇附中文翻译有关转基因的英文作文1:Transgenic animals refer to the experimental technology of introducing foreign genes into animals. In a stable integration and inheritable animal, the animal embryos of foreign genes are successfully induced first, and the application of transgenic animal technology in obtaining transgenic animals is established. Mice are transformed into the growth hormone gene of rats, and the weight of mice is twice that of normal individuals “ After "super mouse", transgenic animals such as rabbits, sheep, pigs, fish, insects, cattle, chickens, goats, rats and other transgenic animals have been successfully transferred.Because of the transfer of gene animal system, the natural breeding of interspecific isolation is broken, and genes flow between organisms with very far relationship between plants. Therefore, it will have a global impact on the whole life science At the first International Conference on gene mapping, it was recognized as the fourth generation technology of genetic transmission chain analysis, somatic cell genetics and gene cloning, and was listed as the tenth turning point in the history of biology. Since the publication of transgenic mice and the research of transgenic animals, remarkable achievementshave been made in many fields.According to different purposes, gene animal operation is simply divided into four categories Species types: (1) biological research on the basis of animal improvement by using transgenic animal drugs.中文翻译：转基因动物是指将外源基因导入动物的实验技术，在稳定的整合和可遗传给后代的一种动物中首先成功地诱导了外源基因的动物胚胎，建立了转基因动物技术在获得转基因动物中的应用小鼠转化为大鼠的生长激素基因，使小鼠体重为正常个体的两倍，因此被称为“超级小鼠”以后相继培养成功地转移了基因兔、羊、猪、鱼、昆虫、牛、鸡、山羊，大鼠等转基因动物因为转移了基因动物系统打破了自然繁殖的种间隔离，使基因在植物间的关系非常远的生物体间流动，因此对整个生命科学将产生全局性的影响，转基因动物技术在第一届国际基因定位会议上被公认为是遗传传递链分析、体细胞遗传和基因克隆的第四代技术，被列为生物学史上第十个转折点以来转移基因的小鼠发表、转移基因动物研究在许多领域都取得了令人瞩目的成就，根据不同的目的，将基因动物操作简单地划分为四种类型：(1)疾病转移基因动物利用转移基因动物药物生产动物改良基础的生物学研究。
实验动物学考点
简答：1人类疾病的动物模型（填空简答论述）定义:人类疾病动物模型(Animal models of human diseases）是指医学研究中建立的具有人类疾病模拟表现的动物实验对象和相关材料。
意义：* 人类的替难者，避免了在人身上进行实验所带来的风险；* 可按研究者的需要获得实验材料；* 缩短研究周期；* 可控制各种实验条件，结果可比性强，重复性好；* 可提供发病率较低的疾病材料* 有助于更全面认识疾病的本质* 药物的药效学研究和安全性评价* 为教学服务，提供直观生动的教学效果设计原则：1、相似性：动物模型应与相应的人类疾病有类似之处，尽可能再现所要研究的人类疾病的病理变化。
2、重复性：理想的模型应是可重复、可标准化的。
标准的动物、标准的环境、标准的饲养管理、标准的实验器材、标准的实验操作。
3、可靠性：复制模型应特异地、可靠地反映该种疾病或某种机能、代谢、结构变化，同时应具备该种疾病的主要症状和体征，并经受一系列检测得以证实。
4、适用性：复制模型应尽量考虑今后临床能应用和便于控制其疾病的发展，动物背景资料要完整，生命史能满足实验需要。
5、易行性和经济性：动物经济而来源充足，便于转运，易于关养。
在同等条件下，优先使用标准化的实验动物。
6、安全性：动物模型应不对实验人员和其它人员的生命安全产生威胁。
按产生原因分类：1、诱发性动物模型（experimental animal model）又称为实验性动物模型，指通过使用物理、化学、生物等致病手段，人为制造的疾病模型。
* 优点：制作方法简便，实验条件比较简单，其他因素容易控制，短时间内可大量复制。
* 缺点：诱发的疾病模型与自然产生的疾病在某些方面有所不同。
而且有些人类疾病不能用人工方法诱发出来。
2、自发性动物模型（spontaneous animal model）指不加任何人工诱发，在自然条件下动物自然产生的疾病，或者由于基因突变的异常表现通过遗传育种保留下来的动物疾病模型。
转基因动物
受精卵中，有分别来自卵子和精子的两个原核，通常来自精子的雄性原核较大，能容纳更多的外源DNA，因 此一般都是向雄性原核注入DNA溶液；另外，要导入的基因DNA还必须先用琼脂糖凝胶电泳法测定其纯度。
胚胎干细胞（ES细胞）是指从囊胚期的内细胞团中分离出来的尚未分化的胚胎细胞，具有发育全能性，能进 行体外培养<；扩增、转化和制作遗传突变型等遗传操作。本法以整合有外源基因的ES细胞作为供体细胞，大致 过程如下：
（5）将注射过的胚胎，经培养后筛选无发育缺损的囊胚，移植到交配第3天的假孕受体动物子宫内，培育出 转基因动物。本法外源基因整合率高，植入囊胚前筛选合适的转化的ES细胞，克服了以前只能在子代选择的缺点， 并能充分利用分子生物学发展起来的各种先进方法，是很有前途的技术。缺点是不易建立ES细胞系。并且由于通 过嵌合体途径，所以实验周期长。
（2）乙型肝炎病毒携带者模型：乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）携带者的肝癌发生率为正常人 的100~200倍，但尚缺乏有效的治疗方法。HBV只感染人或大猩猩，尚未研究出其他适宜的动物模型。通常认为， 对HBV的免疫应答是受基因支配的，其免疫应答不充分者则成为慢性肝炎；肝癌的发生机制并不是单一的，由慢 性肝炎的存在引起的肝细胞坏死和再生之问存在种种的遗传变异并出现癌变。HBV基因组是含有部分单链区的环 状双链DNA分子，两条单链长度不一，长链为负链（3.2kb），短链为正链，约为负链的50%～80%。因此，如果使 l．2HB-BS的DNA成为两端重复的线状DNA用于转导，可实现全基因组的表达。另一方面，当仅要求HBS抗原表达时， 仅需要导入1.2HB-BS基因即可。将添加了l.2HB-BS的HBV DNA导人C57BL/6J小鼠，在肝复制HBV，在血中释放病 毒粒子。基因的表达在胚胎期发生，但对这些病毒抗原表现免疫宽容（钝化状态），不表现任何病理学变化，因 此可作为人HBV携带者的模型。导人基因的小鼠与人一样，临床表现没有任何异常。
转基因动物
转基因动物的检侧
一、染色体及基因水平的检测 (一)基因组DNA的提取 从细胞或组织中提取基因组DNA的方 法很多，常用的有蛋白酶K法。在sDs和蛋 白酶K作用下，剪碎的组织或细胞被消化， 基因组DNA从细胞核中释放出来，经酚、氯 仿抽提和乙醇沉淀后，即可得到纯度较高的 基因组DNA样品。
（二）DNA结构、纯度及溶液对转 基因效率的影晌
I. DNA样品的纯度 用于显微注射的DNA样品必须经过纯化处理， 否则其中的酚、SDS等将会直接影响注射后受 精卵的存活，而颗粒性杂质则会堵塞注射针影 响注射的顺利进行。可在注射前用显微镜检查 颗粒性杂质，另外可将注射后的受精卵培养2 ４－3６h，根据卵的存活和分裂来判断DNA样 品中有无有害物质的污染。
（二）目的基因整合检测 1.分子杂交法 即将基因组DNA样品直接或经适当的酶 切电泳后转移至尼龙膜等固相支持物上， 选择合适的探针标记后与之杂交，从而 检测出样品中是否存在目的基因 序列的分子生物学技术，可分为点杂交 和Southern blot等方法。
一、转基因动物的原理
（一）转基因与转基因动物 转基因动物是指通过实验手段将新的遗传物质 导入其种系细胞(germ cell)的一种生物，这种新 的遗传物质既可以是同种生物的，也可以是异源 动物的，不一定具有遗传学活性，但应该是可遗 传的。被导入的外源ＤNA被称为“转基因 （transgene)。在制备转基因动物时，外源基因 可能只整合入动物的部
受精技术已经相当成熟;动物育种不经过 嵌合体，实验周期短，尤其对于大家畜 的转基因研究具有潜在的重要意义。但 从目前的研究结果来看，该体系和“受 精卵显微注射”途径一样具有目的基因 整合的随机性和无法早期验证遗传修饰 事件等缺点，成功的例子不多，具体机 制还有待进一步的研究。
转基因动物及克隆动物
关于逆转录病毒
1、Retrovirus是只有一条单链RNA的病 毒类的总称。
2、逆转录病毒在逆转录酶（RT）的作用下 可以将本身的单链RNA作为模板进行复 制和遗传信息的传递。
3、逆转录病毒通过病毒中膜糖蛋白和宿主 细胞表面的受体相互作用而进入宿主细胞。
原理
1、逆转录病毒具有高效感染和在宿 主细胞DNA上高度整合的特性。
1980年，Gordon等首次采用受精卵原 核显微注射法，首次将疱疹病毒和SV40 的DNA片段导入小鼠基因组，成功制作 转基因小鼠，开创了转基因动物的新纪 元。
1982年 Palmiter-“超级巨鼠”
华盛顿大学的Palmiter将大鼠 的生长激素基因注射到小鼠受精 卵内, 培育出体型明显大于正常 小鼠的超级鼠, 成果轰动一时。
第二部分 克隆动物
克隆（Clone）
WHO:遗传上同一的机体或细胞系 （株）的无性生殖。
克隆动物（clonal animal）
是指用人工方法得到无性繁殖的在 遗传上与亲本动物完全相同的动物
动物克隆方法
➢一、胚胎分割
➢二、细胞核移植 —— 胚胎细胞核移植 —— 体细胞核移植
一、胚胎分割法
原理
将未着床的早期胚胎经显微手术后，分割为二、四、六若干等份，给每个 受体内植入一部分胚胎而妊娠产仔，这样由一个胚胎可以克隆出多个遗 传性能完全一样的后代个体。
▪ 800余种人为改造小鼠产生
其中开发最成功的是转基因小鼠
HBV转基因动物树鼩
3.基因治疗（gene therapy）
指将外源功能性目的基因导入病人体内，通过调控目的基因表达，抑制、替代 或补偿缺陷基因，从而恢复受累细胞、组织或器官的生理功能，达到疾病治疗 目的的一种方法。
转基因动物和克隆动物
转基因动物的基本原理和制作方法： 它的基本原理是将改建后的目的基因（或 基因组片段）用显微注射等方法注入实验 动物的受精卵（fertilized）（或着床前胚胎 细胞），然后将此受精卵（或着床前胚胎 细胞）再植入受体动物的输卵管（oviduct） （或子宫）中，使其发育成携带外源基因 的转基因动物。 人们可以通过分析转基因和动物表型的关 系，揭示外源基因的功能，也可以通过转 基因进one) 是指一个遗传单位或一个生命单 位通过无性繁殖方式，产生的生物学上完全相 同的遗传单位或生命单位。 克隆动物，是采用克隆技术通过对动物个体的 体细胞的体外培养，并进行有限代数的繁殖， 制备出可供移植的细胞核供体，移植到去核的 卵母细胞中，经过培养再移植到母体输卵管或 子宫中，发育分娩，得到同核供体基因型完全 一致的动物个体。
转基因动物的制作方法很多： 1、受精卵雄原核显微注射法 、 2、逆转录病毒感染法 、 3、胚胎干细胞（ES细胞）法 、胚胎干细胞（ 细胞） 细胞 4、体细胞核移植法 、 5、精子载体法 、 6、YAC法 、 法
显微注射法 转基因动物制作过程 （P79）
⑴准备假孕母鼠（养母） 准备假孕母鼠（养母） ⑵受精卵的准备 ⑶基因导入 ⑷胚胎移植 ⑸对幼鼠的鉴定
第三节 转基因动物和克隆动 物
一、转基因动物
发展于八十年代初。 发展于八十年代初。 转基因动物的优势：分子基因、 转基因动物的优势：分子基因、细胞及动物整 体水平结合起来。 体水平结合起来。 广泛的应用于医学、药学、 广泛的应用于医学、药学、畜牧兽医的多个领 域。
1、什么是转基因动物 转基因动物（transgenic animals）是通 过实验手段将新的遗传物质导入到动物 胚胎细胞中，并能稳定遗传，由此获得 的动物称为转基因动物。
转基因动物
双层琼脂包埋后移入中间受体 移入同期发情的受体动物
切开透明带
徒手分割法
吸取卵裂球团
切割卵裂球团
移入空透明带
2.胚胎分割的注意事项
分割胚胎发育阶段与透明带的关系：防止胚胎与其他
不相容的细胞直接接触。 胚胎切割的次数：2细胞期、4细胞期、8细胞期的胚胎 进行二分或四分割，移植后均能发育为正常胎儿。桑椹胚 分割后胚细胞数过少会影响分割胚的发育，所以桑椹胚四 分胚的发育率低于半胚。在囊胚阶段由于内细胞团较少， 一分为二后囊胚塌陷，故不易进行四分操作。
2.生物反应器
生产出具有医药价值的生物活性蛋白质药物
血液 蚕茧
膀胱
乳腺
鸡蛋蛋清
国际 抗胰蛋白酶 凝血酶 III
C 蛋白
表达产品的 表达水平 开发状况 动物
绵羊 山羊 猪 16 克/升 6 克/升 1 克/升 商业化 三期临床 三期临床
国内
-1b 干扰素 生长激素 血清白蛋白
IBDV 膜蛋白
在小鼠中 表达的水平
操作液：含10～20%血清的PBS液；12.5%的蔗糖液在
分割胚胎时细胞发生皱缩，容易分割，但该液可能影响
分割胚发育。 动物种类：不同动物胚胎分割难易程度不同。如山羊 桑椹胚细胞间联系弱，分割时易造成溃散，影响分割 胚的存活。
移植半胚数与移植部位：
（二）胚细胞核移植的操作方法
1.核供体的获取：0.2%链酶蛋白酶或pH5.2的酸性台
COMPANIES PRODUCING BIOPRODUCTS USING TRA NSGENIC DOMESTIC LIVESTOCK (2004)
3.生产可用于人体器官移植的动物器官
来源不足；免疫排斥 敲入 转基因猪
转基因动物模型制作进展
转基因动物模型制作进展转基因动物是应用实验的方法将外源基因导入到早期的胚胎内，使之可以在动物染色体基因组内稳定的整合，并能遗传给后代的一类动物。
随着转基因技术以及分子遗传学的发展，转基因动物模型逐渐应用在医学科学的各个领域。
本文对转基因动物模型的几种常用建模方法做一综述，探讨各种不同的转基因动物模型制作方法的优劣。
最后以显微注射法为例简述制作转基因动物的方法。
Abstract：Transgenic animals are the experimental methods used to introduce exogenous genes into early embryos so that they can be stably integrated in the genome of animal genomes and can be passed on to offspring animals.With the development of transgenic technology and molecular genetics，transgenic animal models are gradually applied in various fields of medical science.This article reviews several commonly used modeling methods for transgenic animal models and discusses the advantages and disadvantages of various methods for making transgenic animal models. Finally，the microinjection method as an example to describe the method of making transgenic animals.Key words：Transgene；Animal model；Microinjection转基因动物（transgenic animals）是指应用实验的方法将外源基因导入到早期的胚胎内，使之可以在动物染色体基因组内稳定的整合，并能遗传给后代的一类动物。
遗传修饰动物模型
08.04.2021
24
• 整合卵受精的技术路线：
转基因动物的技术路线（续）
目的基因
转基因动物
导入
逆转录病毒 精子
感染 体外受精
卵母细胞 成熟卵细胞
妊娠
胚胎移植 囊胚 受体动物子宫
特点：卵母细胞导入目的基因后再与精子受精。
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• 核移植（克隆）的技术路线
目的基因
转基因动物的技术路线（续）
获得子代动物 转基因整合表达的检测
获得转基因动物
受体动物的选择
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构建转基因载体
含有外源目的基因的重组载 体导入受体胚胎
转基因胚胎的发育及鉴定
通过转基因动物表型分析研究外源基因的功能
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转基因动物的技术路线
• 经典的技术路线
目的基因 显微注射
已交配的 供体动物
受精卵
取出
受体动物 输卵管
• 生物反应器重组蛋白药物 • 欧洲医药评价署人用医药产品委员会 2006年6月2日首次
批准了用转基因山羊奶研制而成的抗血栓药物Atryn（抗
凝血酶）上市
• 目前世界上还有利用转基因绵羊、牛和兔乳腺生物反应器 生产的人α-抗胰蛋白酶（抗蛋白酶缺乏性肺气肿药物）、 重组组织血纤维蛋白溶酶原激活剂（抗栓药）和人C1抑 制剂（治疗血管神经性水肿的药物）等重组蛋白药物也已 经完成或进入临床Ⅲ期试验，特别是治疗性抗体药物，发 展潜力更大。
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第一节转基因动物的概念及其发展简史
• 转基因技术是在基因工程和胚胎工程的基础 上发展起来的
• 1961年，Tarkowski等将小鼠卵裂期不同品系 的胚胎细胞融合后，形成了嵌合体小鼠；
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染色体较短，基因种类丰富，最活跃致病染色体（基 因密度在17、19、22号染色体上最高）。
其基因变异与免疫反应、精神分裂、心脏病、弱 智、白血病以及多种癌症相关。人体全部遗传密码图 谱绘制完毕，大量关于人类生长、发育、衰老、遗传 病变秘密随之揭开。
今后100年—200年生命科学奠定基础。随着对人 体致病基因展开全面搜索——了解各种基因功能及基 因之间相互作用。
Transgenic animals （转基因动物）
Clone animals (克隆动物)
博、硕士研究生
本次课所掌握内容
• 基因病的分类 • 基因在医学领域的用途 • 反求生物学 • 转基因动物及实施细则 • 转基因动物的应用 • 克隆动物的概念和技术过程
日本科学家培了一种新的基因改老鼠，它们不具备 感知危险气味的能力，对其“死对手”猫一点都不 觉得害怕，相反还大胆地在猫身上爬来爬去，甚至 依偎在猫身边。此研究发表《自然》杂志上。
这种鼠通过基因改造，失去其鼻腔特殊感受器， 是专门嗅知食物或捕食者气味的器官。科学家此做 是为更加了解嗅觉的机理。老鼠可以通过其它嗅觉 细胞来探知气味，可惜没有关键路线来触发大脑产 生恐惧感，当“死对手”猫或酸性化学物或其它凶 险化合物在场时，它们也不感到害怕。
为证实这一点，科学家将这种鼠放在猫身上，只见 它又闻又吻，还与猫玩耍起来。为进一步探测这些 老鼠对危险的感知能力，研究人员还将老鼠放在一 个能产生疼痛感的旋转平台上，还放些捕食动物如 雪豹和狐狸的尿液让它们闻，看老鼠是否害怕。结 果发现，这些老鼠开始小心翼翼，之后很好奇，没 有一点害怕的表现。
诊断技术更新：
目前临床是表型诊断，一旦确定，疾病已经发生。 以后在基因水平上提供诊断依据，产生基因诊断也称 DNA诊断技术。病因性基因异常，发病前即已存在， 进行病前、产前、甚至早期胚胎诊断。疾病早防、早 诊、早治均有重要价值。
将来孩子出生后，拿到他基因组图，它能显露出孩 子成年后能长多高？是否色盲？是否得糖尿病？
高脂饲料喂猪—心梗模型—转染gene—观察两年 —8头猪接受gene治疗后成功免于血管再度狭窄。对照 组血管明显狭窄。
实验结束后，医院申请进行人体实验。 探讨基因医疗用途
改变现有医生看病模式：
巴德年：“未来医学应该是3P医学，即预见、预 防、个人化”。患者拥有记载个人生理和病理奥秘 基因组图，录制磁盘，看医生带上磁盘即可。医生 根据磁盘上遗传信息，做出综合评估——将来信息 化医疗将成为主流医学。
人类疾病的基因型分类
1、单基因病：占1/3，6000多种遗传病。
2、多基因病：占2/3，心脑血管疾病、恶性肿瘤、
糖尿病、超敏反应、风湿病、神经精神性疾病、吸 烟嗜好（多巴胺受体基因DRD2含A1、A2、A3）。
3、获得性疾病：病原微生物所致疾病（结核病、 肝炎、Aids、性病、SARS等)。人体基因中目前发现 800多个与疾病直接相关。
准确告诉孩子家长将来会得什么病？
人类所有疾病与基因相关。防止肥胖，找到 肥胖基因（靶基因），治疗对靶基因进行抑制或 调控。
治疗方法突破：
发病率和死亡率高疾病目前尚无好治疗方法， 国际上已有400多个基因治疗方案处于研究和临床 试用阶段。
流行病防治将有大改观：
搞清病原微生物基因组序列（SARS ）并 针对其致病基因特点，针对病人设计药物和研 制疫苗。
基因组研究：绘制第二代解剖图，基因组含全部遗传 密码，此图在遗传信息这一层次描述人体生物学本质 和特性。
人与人之间在基因组上具有多态性（细微差异所 致），导致人与人之间在生理特性上具有个体差异和 种族差异。
基因疗法治心梗：
台湾一研究所用一种抑制血管内皮增生基因，在 猪身上成功防止了血管狭窄。
RAS—N17gene载到腺病毒上—腺病毒载体—心导 管施行气球扩张术后—把腺病毒载体释放于血管中 （使血管转染这个基因）—阻断血管壁细胞增生信息 传递。
Pharmacogenomics(药物基因组学)：
研究基因变异所致不同病人对药物不同反应，此 基础上研制新药物或新用药方法----基因功能学与分子 药理学结合。药物基因组学区别与一般意义上基因学， 不是以发现人体基因为主要目的，而是相对简单用已 知基因理论改善病人治疗。
药物基因组学以药物效应及安全性为目标， 研究各种基因突变与药效、安全性关系—— 研究基因序列变异及其对药物反应的科学， 研制高效、特效药物重要途径。为患者或特 定人群寻找合适药物，强调个体性，因人执 宜。有重要理论意义及广阔应用前景。
新药开发中应用：
药物基因组学根据不同药物效应，对基因分类， 加速基因发现。
大制药公司和实验室看到潜在商机，纷纷投资。 寻找遗传变异开发抗癌新药，新药只对肿瘤细胞起 作用，对正常细胞无毒性。新药设计、发现及成功 应用中，认识到基因变异对药物效应及生物效应影 响非常重要。
临床前药理和临床实验中应用：
基因保健品和化妆品得到广泛应用：
基因工程对农作物进行改造，使出产的油、 蛋白质和碳水化合物具有保健功能、水果中，食后即 增加营养又相当于输入防病疫苗；根据细胞衰老基 因原理，生产抗皮肤衰老基因化妆品。
基因药物组学成为药物开发主战场：
各种基因功能逐渐明了，针对性设计、筛选有效 药物将成为药物开发的主流。美国一个肥胖基因转 让费达2000万美圆，有潜在商用价值。一套基因组 类似钓鱼池，谁钓的早，谁获利多。
评选为世界科技十大成果，中国科技十大成果。 美、英、中、日科学家组成一个国际研究小组表示， 完成对人体第22对染色体基因序列测定，破译出这 对染色体的全部遗传密码—生老病死秘密将被揭开。
人体共有23对染色体，2-2.5万个基因，31.647个 亿碱基对。第22对染色体上约有6000多万个碱基对， 23对染色体中最小的一对。