转基因应用PPT

3.
游离存在。外源基因没有整合到受体细
胞中,而是以附加体的形式游离在受体细胞
内，能自我复制，并能100％的传给下一代。
(二)外源基因导入后的表达：外源基因导入受
体细胞后能否表达，是受许多因素影响的。
1.
2.
外源基因本身的结构和性质。
附带的原核载体顺序。研究发现，原核载体
的存在对α-甲胎蛋白、β- 珠蛋白等基因的表
转基因鲑鱼(上)与同年龄的野生鲑鱼(下)
2、提高抗病力和适应性 对牛、羊等家畜和家禽进行基因转移，还可 以有效提高家畜的抗病耐寒能力，改善其性状， 促进了养殖业的发展。
3、动物生物反应器 动物生物反应器（bioreactor）是利用转基因 活体动物，高效表达某种外源蛋白的器官或组织，进 行工业化生产功能蛋白质的技术。 动物生物反应器的研究开发重点是动物乳腺反应 器和动物血液反应器。即，把人体相关基因整合到动 物胚胎里，使生出的转基因动物血液中，或长大产生 的奶汁中，含有人类所需要的不同蛋白质。这是当前 生物技术的尖端和前沿研究项目。

经典的技术路线
目的基因 显微注射 已交配的 取出 移植 受体动物 妊娠 供体动物 受精卵 输卵管 转基因动 物
缺点：注入目的基因的命中率低，目的基因的整 合率低，受精卵移植的受孕率低。

整合胚胎移植的技术路线
转基因动物 目的基因 受体动物子宫 非手术 胚胎移植
体外受精 体外培养 多细胞胚胎 检测 整合外源基因 卵子 受精卵 或囊胚 的胚胎 精子
精子载体法生产转基因的基本流程
细胞核移植技术，就是将供体细胞核移入 除去核的卵母细胞中，使后者不经过精子穿透 等有性过程即无性繁殖即可被激活、分裂并发 育成新个体，使得核供体的基因得到完全复制。 以供体核的来源不同可分为胚细胞核移植与体 细胞核移植两种。
核移植也称克隆或无性繁殖，是将分离的胚胎卵裂
基因原核注入 显微图像
将外源基因重组到DNA病毒或RNA病毒上， 再用重组的DNA病毒或RNA病毒去感染着床前后 的胚胎，随后病毒基因插入到宿主胚胎基因组 中，外源基因也自然整合到胚胎基因组中。
逆转录病毒感染胚胎法是近年来兴起的基 因转移方法，操作相对简单而且感染后基因的 整合效率高。
慢病毒表达系统：一种很常用的哺乳动物病毒表 达系统；慢病毒感染宿主细胞时，可将携带的外 源基因随机、稳定地整合入宿主细胞基因组中， 实现目的基因稳定、长期的表达，非常适合于基 因过表达稳定细胞株的建立和RNAi研究 腺病毒表达系统：一种很常用的哺乳动物病毒表 达系统；但与慢病毒不同的是，腺病毒基因组及 其携带的外源基因不会整合入宿主细胞的基因组 中，而是游离于宿主基因组外独立表达，因此可 实现目的基因瞬时、高丰度的表达，同时还避免 了因整合而引发的潜在的基因突变和随机效应， 安全性和可控性高。 逆转录病毒表达系统：逆转录病毒将自身基因组 及其携带的外源基因随机、稳定地整合入宿主细 胞基因组中，可实现目的基因稳定、长期的表达 。逆转录病毒表达系统根据不同的包装细胞系可 分为单嗜性、双嗜性和泛嗜性，不同包装细胞产 生的逆转录病毒能够特异性地感染某一个或某一 类宿主细胞。辉骏生物采用的病毒包装细胞系为 plat E细胞系，该细胞系包含gag、pol和env基因 ，因此转染单一表达质粒就可以包装出逆转录病 毒，但是该病毒具有很强的针对性，只适用于大 鼠、小鼠细胞稳定株的建立。
优 点
外源基因整 合效率较高， 不需要载体， 目的基因的 长度可达 100Kb
精密仪器， 技术操作较 难，易造成 宿主动物基 因组的插入 突变
转基因效率 外源DNA的 高；预测基 整合率高； 因表达水平； 整合在生殖 可以使用定 细胞中的比 点整合技术 例也很高。
供体细胞易 衰老
可在整合点 整合转移基 因的单个拷 贝；
由中国农业科学院北京 畜牧兽医研究所、军事医 学科学院生物工程研究所 和河北省玉田种猪场玉田 县牧富种猪繁育有限公司 合作，顺利培养出一头转 ω－３脂肪酸去饱和酶基 因的克隆猪。这种以往只 在深海鱼体上大量存在的 不饱和脂肪酸，有助于预 防人类心血管疾病。

转基因技术给人类作出了巨大的贡献，是 人类发展史上一次划时代的进步。然而，转基 因技术的继续发展面临着一系列安全问题，已 经在全球范围内引起了激烈的争论与普遍关注， 主要集中在食品安全性和环境安全性两方面。
一、具体内容：
1、与受体动物比较，转基因动物的如下特性是否 改变：
在自然界中的存活能力； 经济性能； 繁殖、遗传和其它生物学特性。
2、插入序列的遗传稳定性。 3、基因表达产物、产物的浓度及其在可食用组织中的分布。 4、转基因动物遗传物质转移到其它生物体的能力和可能后果。 5、由基因操作产生的对人体健康和环境的毒性或有害作用的资料。 6、是否存在不可预见的对人类健康或生态环境的危害。
3.检测嵌合小鼠交配后的生殖细胞内是否整合
有突变的基因位点。
4.在各只敲除的突变基因位点杂合性小鼠之间
交配, 以产生纯合性基因敲除小鼠。

培养成功率低，技术难度大，尽管对研究遗传
与疾病的相关性十分有用，但若敲除致命的功 能基因，可使胚胎早期发生死亡。若所敲除基 因可被其他功能基因代偿，则使表型改变模糊 不明，有局限性。
目前转基因动物主要应用在生物学基础研究、医学疾病模型、动物生
物反应器、异种器官移植、动物遗传改良等５个方面。
基因敲除是向正常生物个体内引入某个突变基
因位点而选择性地使某特定基因功能失活的技 术.
可培养出靶向性剔除某基因的小鼠，而导致行
为特性改变。
培育基因靶向性敲除小鼠的实施步骤为：

1.首先将某基因突变位点经同源重组引入小鼠ES细胞。 2.将含有靶向敲除的突变基因位点的ES细胞注入小鼠早期 胚胎中, 孕育出嵌合小鼠, 此嵌合小鼠体内胚系细胞群和 体细胞群都会有来自ES细胞和受者胚胎鼠细胞的DNA。
基因转移后的存在方式及表达

(一)外源基因导入后的存在方式：外源基因被导入受体细胞后，
在受体细胞内的存在方式有三种： 1. 非同源重组。大多数外源基因导入受体细胞后,与受体细胞

染色体的某一位点随机整合，这样可带来正常基因的插入、缺
失、易位等突变。

2. 同源重组。导入的外源DNA与受体细胞染色体的DNA 通过顺 序取代或顺序插入实现同源重组。通过同源重组有可能导致受 体细胞正常的基因发生突变，当然，也有可能代替原来的有遗 传缺陷的遗传基因，从而纠正遗传缺陷。
ZCH 2017-12-25
ATCG? 64个密码子，20种氨基酸？
物质元素种类100+？
118
or 11118
一、转基因动物 二、基因导入的方法 三、基因转移后的存在方式及表达 四、应用研究及安全评价 五、具体事例
世界首只转基因灵长类动物
世界第一只转基因动物
——-安迪
转基因动物是指用实验导入的方法将外源基
球(核供体)或体细胞核与成熟并去核的卵母细胞或 去核的原核期受精卵的去核胚胎(核受体)融合，不 经过有性繁殖过程，连续不断地复制遗传上相同的 胚胎，并通过克隆胚胎的移植生产大量同基因型的 克隆动物系或动物群的一项动物繁殖新技术。
国产的克隆狗终于出现了，以后你会克隆一个自己死去的狗狗纪念他吗？
转基因动物的技术路线
转基因动物的目的基因在野生种中稳定下 来也可能造成生态问题，可能使野生近缘种获 得选择优势，影响生态系统中正常的物质循环 和能量流动。另外，还可能会导致野生等位基 因的丢失，从而造成遗传多样性的下降。
达具有明显的抑制作用，而对免疫球蛋白和胶
原蛋白基因的抑制不明显。
3.
染色体位置。 外源基因在受体动物细胞染色
体上整合部位的基因环境对外源基因表达的影响
很大。
4.
甲基化。被转移的基因容易甲基化而失活。
外源基因在受体细胞中的表达方式表现为组织特
异性和发育阶段特异性。组织特异性表达是由于 某些调节元件如启动子和增强子的作用造成的。
7、转基因动物的转基因性状检测和鉴定技术。
自20世纪80年代第一只转基因小鼠诞生起， 人类就开始了对转基因动物的研究。随着研究 的不断深入和实验技术的不断完善，有些转基 因动物的成果已进入实用化和商业化的开发阶 段。目前，转基因动物主要应用于医药、食品、 生产等各个方面。
另一种比较著名的转基因荧光动物是荧光猪，
►
胚胎发育卵泡阶段的细胞能在培养基中体外增殖， 当把他们重新输回胚胎胚泡后，仍保留着分化成其他细 胞（包括生殖细胞）的能力，这些细胞称为多效性胚胎 干细胞（ES）。
►
ES在体外培养时可承受转基因操作而不影响其分化
多效性，外源基因通过同源重组方式特异性整合在ES基 因组内的一个非必需位点上，构成工程化胚胎干细胞，
优点：受精卵的成活率高达90％以上，外源基因整合 率高，提高受孕率。

核移植（克隆）的技术路线
目的基因 导入 . 动物胎儿成纤维细胞 妊娠 转基因动物
取核
动物 去核 重组的 体外培养 囊胚期 胚胎移植 卵细胞 受精卵 胚胎 受体动物子宫
方 法
显微注射
核移植

胚胎干细胞
逆转录病毒
基因 敲除
精子介导
对于转基因动物，有些外源基因及其启动子来自于病毒 序列，有可能在受体动物体内发生同源重组或整合，形成新 的病毒。外源基因在染色体内插入位点的不同也可能造成不 同程度的基因改变，引起非预期效应。转基因动物还可能增 加人畜共患病的风险，某些动物可能导致人类过敏性反应 等。因此，对于转基因动物，我们必须提高警惕，要对转因 食品进行严格的食用安全性评价。
这是把水母绿色荧光蛋白基因转入猪体内制 造出来的。在紫外线的照射下，荧光猪的蹄 子、鼻尖、舌头这些没有被毛发遮盖的部位 发出了荧光。
乳腺生物反应器的研究
1987年，Gordon首次报道小鼠乳腺中表达tPA蛋 白。至今国际上转基因羊、转基因牛等的成功 报道实例已有10多种，生产出抗胰蛋白酶、乳 铁蛋白、人凝血蛋白因子Ⅷ、蛋白质C等药用蛋 白。国外经济学家预期，10年后，转基因动物 生产的药物销售额超过250亿美元。