第五章 遗传工程小鼠
准入证培训：遗传工程鼠繁殖管理 20200723
雄性
雌
性别鉴定方法
性
3、小鼠年龄的鉴定方法
➢ 第3天 ➢ 第4天 ➢ 第8天 ➢ 第9-11天 ➢ 第13-15天 ➢ 第21天 ➢ 第35天
耳壳脱出表皮 脐带脱落 四肢发育，能到处爬行 听觉长成，全身长毛 眼睛睁开，能跑跳 可以断奶分笼 雌性小鼠阴道张开
刚出生小仔的形态特征
新生小仔全身 没有毛，皮肤赤 红，两眼不睁， 耳廓和皮肤粘连， 头大尾短，可发 出声音，有触觉、 嗅觉与味觉。 新 出生小仔胃里 没 有奶块，如是 凌 晨出生小仔， 胃 里奶块较小。
繁殖鼠的合笼要求
小鼠的一般寿命为1-2年，生育期为1年。 随着年龄的增长，其繁殖能力将逐渐下降。而且有的雌鼠
会出现难产、食仔、幼仔畸形等情况。 繁殖鼠的年龄为8-10个月，超过10个月时应淘汰。
并根据实验计划合理安排小鼠繁殖笼的数量。
提醒：繁育期的计算是从小鼠出生日开始，而不是从合笼 日期开始。
救济，需由课题负责人向学校动管会书面申请。
关于接受鼠
必须学生到现场
小鼠基本知识
小鼠基本知识
内容
小鼠的生 物学特性
小鼠基本 的操作方 法简介
1、一般特性
• 体型小，易于饲养管理 • 毛色多种 • 昼伏夜出：傍晚和黎明前最活跃，采食、交 配 与分娩多在此时，喜欢群居于较黑暗的环 境。 • 性情温顺，易于捕捉，对外来刺激敏感。 • 对环境适应性差，对疾病抵抗力低。 • 不耐饥饿，不耐热，是杂食性动物。
产后口渴在舔食胎盘时引发吃仔。 母鼠以维持种群的正常生存。对出生后不健康、畸形的幼仔
会产生吃仔的习惯，。 刚产仔的母鼠受到惊吓感到危险也会吃仔。包括噪音、光照
和人为经常性的观察等。 有些繁育鼠是首次产仔，不知道如何处理自生幼仔，吃仔是
实验动物学
名词解释1.模式生物: 生物学家通过对选定的生物物种进行科学研究，用于揭示某种具有普遍规律的生命现象，此时，这种被选定的生物物种就是模式生物。
2.转基因小鼠：将外源重组基因转染并整合到小鼠受体细胞基因组中，从而形成在体表达外源基因的小鼠，称为转基因小鼠。
3.基因剔除小鼠：基因剔除又称基因敲定、基因打靶活基因定位突变，应用一段外源DNA，因其与ES细胞染色体上的一段序列具有高度同源性，利用同源重组的原理使ES带有这段外源DNA，同时利用外源DNA相对应的正常基因失活，把带有外源DNA的ES 细胞导入小鼠，建立的小鼠就是基因剔除小鼠。
4.ENU突变小鼠：用乙基亚硝基脲（ENU）处理公鼠，在后代中筛选显性活隐形突变的小鼠，就是ENU突变小鼠。
5.克隆动物: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。
6.报告基因:是一种编码可被检测的蛋白质或酶的基因，也就是说，是一个其表达产物非常容易被鉴定的基因。
把它的编码序列和基因表达调节序列相融合形成嵌合基因，或与其它目的基因相融合，在调控序列控制下进行表达，从而利用它的表达产物来标定目的基因的表达调控，筛选得到转化体。
7实验动物营养学：实验动物的标准化离不开动物的营养和饲料，关于实验动物的营养，发展到现在，以成为一门实验动物生长发育、繁殖与营养和饲料，以及与实验结果的关系的专门科学。
8.浓缩饲料：以蛋白质饲料为主，混合矿物质和添加剂预混料配比而成。
不能直接饲喂动物，须按说明与能量饲料或粗饲料混合后才能使用。
9.代乳饲料：能够替代自然乳的全价配合饲料。
10.遗传：下一代在形态、特征、生理等各方面与上代的一致性就称为遗传。
11.变异：后代与上代或子代兄妹间的不一致就称为变异。
12细胞周期：细胞子产生、长大到分裂，一生所经历的时期称为细胞周期。
13减数分裂：生殖细胞配子形成过程中，初级精母或卵母细胞均分为二倍体，当他们分裂成次级精母或卵母细胞是，他们的染色体数目减半，这就是减数分裂。
基因工程小鼠饲养繁育及鉴定策略
基因工程小鼠饲养繁育及鉴定策略基因工程小鼠是研究基因功能和疾病机制的重要模型生物，它们通过基因工程技术进行特定基因的敲除、突变或过表达，从而模拟人类疾病的发生和发展过程。
然而，饲养和繁育基因工程小鼠以及对其进行鉴定是一个复杂而关键的过程。
本文将介绍基因工程小鼠饲养繁育及鉴定的策略。
一、基因工程小鼠饲养繁育策略1. 选择合适的饲养环境：基因工程小鼠对其饲养环境的要求较高，应提供适宜的温度、湿度和光照条件，以及清洁的饮水和饲料。
饲养箱应定期消毒，确保小鼠的健康生长。
2. 选择合适的饲料：基因工程小鼠的饲料应根据其基因改造的特点进行调整。
例如，敲除特定基因的小鼠可能需要特殊的饲料补充物来维持其生存和生长。
3. 繁殖管理：基因工程小鼠的繁殖需要进行严格的管理。
通常采用配对交配的方式进行繁殖，确保后代的基因遗传稳定。
此外，对于一些特殊基因型的小鼠，可能需要进行人工授精或胚胎移植等技术手段来实现繁殖。
4. 健康监测：定期对基因工程小鼠进行健康监测，包括体重、行为观察和疾病筛查等。
如发现异常情况，应及时采取相应的处理措施，以保证小鼠的健康状况。
二、基因工程小鼠鉴定策略1. 基因型鉴定：通过PCR、Southern blotting、Western blotting等技术来检测基因工程小鼠是否成功敲除、突变或过表达目标基因。
这些技术可以通过检测目标基因的DNA或蛋白质来确定小鼠的基因型。
2. 表型鉴定：基因工程小鼠的表型鉴定是评估其外部表现和生理特征的过程。
通过观察小鼠的行为、外貌、器官形态等方面的变化，可以初步判断基因改造对小鼠的影响。
3. 功能鉴定：基因工程小鼠的功能鉴定是评估其基因改造对生物学功能的影响。
可以利用行为学实验、生理学指标测定、组织学分析等技术手段来评估小鼠的功能变化，进一步揭示基因改造对生物过程的影响机制。
4. 遗传稳定性鉴定：基因工程小鼠的遗传稳定性鉴定是评估其基因改造是否稳定传递给后代的过程。
了解动物的遗传工程与基因编辑
优缺点比较
CRISPR-Cas9技术具有操作简便、效率 高、成本低等优点，但同时也存在脱靶 率高、基因编辑不完全等缺点；TALENs 和ZFNs技术具有较高的特异性和灵活性 ，但制备过程相对复杂且成本较高。
VS
选择依据
在选择基因编辑技术时，应根据实验需求 、目标基因特点、技术可行性及成本等因 素进行综合考虑。例如，对于需要快速构 建大量动物模型的研究，可以选择操作简 便、效率高的CRISPR-Cas9技术；对于 需要高精度、高特异性基因编辑的研究， 可以选择TALENs或ZFNs技术。
RNA（gRNA）定位到目标基因序列，并利用Cas9蛋白进行切割，从
而实现基因敲除、插入或修复。
02
应用
该技术已广泛应用于动物模型的构建、基因功能研究、遗传疾病治疗等
领域。例如，利用CRISPR-Cas9技术可以创建具有特定基因突变的小鼠
模型，用于研究人类疾病的发病机制和治疗方法。
03
发展前景
随着技术的不断改进和完善，CRISPR-Cas9在动物基因编辑领域的应用
技术手段
遗传工程的主要技术手段包括基因克隆、基因转移、基因敲除、基因编辑等。这些技术手段使得科学家们能够精 确地定位、修改或替换生物体中的特定基因。
应用领域及价值
应用领域
遗传工程在农业、医学、工业、环保等领域具有广泛应用。例如，通过遗传工程改良作物性状，提高 农作物产量和品质；利用遗传工程培育抗病、抗虫的转基因作物；通过遗传工程生产重组蛋白药物等 。
了解动物的遗传工程与基因 编辑
汇报人：XX 2024-01-23
目录
• 遗传工程概述 • 动物基因编辑技术 • 动物模型在遗传研究中的应用 • 遗传工程在畜牧业中应用 • 野生动物保护与生态修复策略 • 未来发展趋势与挑战
实验动物学复习题2012
实验动物学复习题20122012年复习题大鼠1、由日本Okamoto从Wistar大鼠中填培育的一种白化高血压大鼠，10周龄后动脉收缩压雌鼠可达180mmHg雄鼠可达200mmHg以上。
这个大鼠品系是A ACIB F344C SHRD WKY2、由美国某兄弟农场培育，产仔多、生长最快、性情温顺、对性激素感受性高，在我国广泛使用的封闭群大鼠是A WistarB Sprague-Dawley DC Long－EvansD LOU/C3、下列动物中垂体一肾上腺系统发达垂体摘除容易的动物是。
A 小鼠B 大鼠C 豚鼠D 地鼠4、下列动物中，对致畸药物十分敏感，适宜作致畸实验的动物是A 狗B 兔C 豚鼠D 大鼠5、下列均可导致大鼠产生攻击人的倾向。
① 粗暴操作② 营养缺乏③ 母鼠哺乳④ 雄性大鼠关养在一起⑤ 雄性激素A ①②③B ①③④C ②③④⑤D ①②③④⑤6、大鼠比较活跃，采食、交配多在此期间发生。
A 夜间和黄昏B 夜间和清晨C 白天和黄昏D 白天和清晨7、对大鼠的肝脏描述正确的是。
A大鼠的肝重量约占体重的10% B 大鼠肝脏分为五叶C再生能力很强，切除90%后可再生D肝Kupffer’s细胞95%有吞噬能力8、SPF级大鼠寿命平均为。
A 1-1.5年B 1.5-2年C 2.5-3年D 3-4.5年9、下述对大鼠在药物学研究中的描述不正确。
A 大鼠血压和血管阻力对药物的反应很敏感。
B 大鼠踝关节对炎症反应敏感。
C 大鼠常作为药物急性试验的动物，评价和确定最大给药量。
D 评价药物对肾功能的影响可通过大鼠服药后5小时的尿量来评价。
10、在老年病学研究中，。
A 必须选用SPF以上级别的大鼠，并严格控制环境条件。
B 饲喂三黧豆素可引起大鼠形成弹性蛋白老化的动物模型。
C 限制大鼠食量每天给以7成量的食物，可缩短大鼠寿命。
D 大鼠不能得到足够量的血样进行衰老的激素水平研究。
小鼠1、小鼠适合于做计划生育研究，这是因为小鼠繁殖力强、妊娠期短，且小鼠A全年多发情、发情周期4-5天B全年多发情、发情周期7—8天C小鼠是季节发情动物D有月经2、由我国科学家研究、培育的一种自发低乳腺癌系近交系小鼠是A AKRB CBAC TA1D DBA/23、继人类之后第二个完成基因组测序工程的哺乳类动物是A 小鼠B 大鼠C 兔D 猴4、继人类之后第二个完成基因组测序工程的小鼠品系是A AKRB C57BL/6C BALB/cD DBA/25、在近交系小鼠中使用量最大，并常作为遗传工程小鼠背景品系的小鼠是A AKRB C57BL/6C BALB/CD DBA/26、抗日战争时期从印度进入我国，以后被带到北京，并被推向全国的一种在我国使用最广、使用量最大、抗病力、适应性强的封闭群小鼠是。
实验动物繁殖
一、名词解释1、发情周期：动物性成熟后，雌性动物的生殖道会出现一系列重复性、循环性的变化，这个变化于怀孕、哺乳或生殖器官异常时停止，这个变化称为发情周期。
2、自发性排卵：在每一个发情周期里，雌性动物不论交配与否总会自然排卵，这种排卵称之为自发性排卵。
3、假孕：雌性动物与一个无繁殖能力的雄性动物交配、或受精卵未着床、或怀孕不是由交配而引起的，所显现的怀孕现象称为假孕。
二、是非题(下列试题中正确的用（√）号错误的用（X）号)1、猫和兔仅在配种刺激或其它刺激后排卵，这种排卵称之为诱导或刺激性排卵。
（√）2、小鼠和大鼠仅在配种刺激或其它刺激后排卵，这种排卵称之为诱导或刺激性排卵。
（X）3、科学研究中为了准确知道小鼠是否已配过种，可采用阴道涂片法，见大量精子在阴道涂片中。
（√）4、小鼠于合笼的第二天上午9点以前，阴道口见有乳白色栓塞者，即说明该小鼠己在夜晚配过种，（√）5、大鼠于合笼的第二天上午9点以前，阴道口见有乳白色栓塞者，即说明该大鼠已在夜晚配过种，（X）6、小鼠的栓塞易脱落，合笼第二天早晨检查粪盘时如见到数块奶油状或带点血的碎裂的栓块时，则证明小鼠已于夜晚配过种。
（X）7、大鼠的栓塞易脱落，合笼第二天早晨检查粪盘时如见到数块奶油状或带点血的碎裂的栓块时，则证明大鼠己于夜晚配过种。
（√）8、近交系基础群的维持方法有单线法、平行线法和选优法。
最常用的是单线法。
（X）9、近交系基础群的维持方法有单线法、平行线法和选优法。
最常用的是选优法。
（√）10、基础群的动物应有繁殖系谱和个体记录卡如品系名称、近交代数、动物编号、出生日期、双亲编号离乳日期、交配日期、生育记录等。
（√）11，某动物中心为了提高近交系C57BL／6J小鼠的生产能力，他们制定了留种的原则是个大、45日体重雄鼠32克、雌鼠30克、每胎产仔8只以上。
（X）12、某动物中心为了提高近交系C57BL／6J小鼠的生产能力，他们对每代通过遗传检测的小鼠，按生殖能力系数进行修剪，通常45日龄雄鼠体重小于30克、雌鼠小于28克、每胎产仔6．4士1只。
第五章 微生物基因工程育种
1960年，F.Jacob和J.Monmd提出了操纵元 （操纵子）的概念，揭示了原核生物基因表达 调控的重要规律。
基因的现代概念
移动基因（movable gene） 断裂基因（split gene） 假基因（pseudogene） 重复基因（repeated genes） 重叠基因（overlapping genes） 或嵌套基因（nested genes）
基 因 工 程 流 程 示 意 图
基因工程的应用
基因工程技术已经在医学、工业、 农业等各个领域得到了广泛的应用。
在医学上的应用
基因工程被用于大量生产过
去难以得到或几乎不可能得到的
蛋白质－肽类药物。
转基因动物和植物
转基因动物首先在小鼠获得成功。现在
转基因动物技术已用于牛、羊，使得从 牛/
第五章 工业微生物基因育种
王陶 2012年2月
目的与要求
了解和掌握基因工程育种的原理与方法； 了解基因工程的主要载体与基因定位诱变的 原理与方法。
教学重点：质粒的特性与基因工程操作原理 教学难点：基因定位诱变的原理
教学内容
1、概述 基因工程在微生物育种中的地位和作用，原理 2、基因工程载体 几种常见的载体 3、基因工程所用的酶 限制性内切酶，核酸酶，连接酶，聚合酶等 4、基因工程的主要步骤 5、基因定位诱变
孟 德 尔 研 究 的 七 对 性 状
豌豆杂交操作
孟 德 尔 分 离 律
孟 德 尔 自 由 组 合 律
黄圆 绿圆 黄皱 绿皱
1909年，丹麦的遗传学家W.
Johanssen 根据希腊语“给予生命”之义，创造了 “gene‖一词。但它只是一个抽象的单 位，并不代表物质实体。
实验动物助理技师测试题附答案
B、1C、4D、2答案：A7、对自然宿主、人和其他动物均有较强的致病性的人畜共患病原（）。
A、小鼠肝炎病毒B、兔出血症病毒C、鸡白血病病毒D、狂犬病病毒答案：D8、我国实验动物工作主管部门在国家层面为（）A、科学技术部B、农业部C、卫生部D、林业部答案：A9、B病毒主要引起（）疱疹性口炎。
A、猴B、猪C、兔D、羊答案：A10、近交系的遗传改变不是由（）导致。
A、基因突变B、遗传污染C、残余杂合基因D、遗传漂变答案：B11、实验动物常用的给药步骤（）。
A、固定动物、插入灌胃针或胃管、灌药、拔去灌胃针或胃管B、固定动物灌药、拔去灌胃针或胃管、插入灌胃针或胃管、灌药C、固定动物、插入灌胃针或胃管、灌药D、固定动物、插入灌胃针或胃管、拔去灌胃针或胃管、灌药答案：A12、小鼠性成熟后，体重可达到A、10-15gB、3-5.5gC、18-20gD、1.5-2.Og答案：C13、下面关于裸鼠的描述不正确的是（）A、B淋巴细胞正常,在开放环境中饲养不会立刻死亡。
B、无胸腺,仅有胸腺残迹或异常的胸腺上皮。
C、缺乏正常分化的T淋巴细胞。
D、对乙脑弱毒株完全没有细胞免疫反应。
答案：D14、将浸过甲基胆惠的线团埋入小鼠的肾脏，可以诱发（）。
A、肝癌B、肾癌C、肾炎D、肾出血答案：B15、下列选项中，哪个选项是我国生物医学领域最常用的实验地鼠？A、三线仓鼠B、白色仓鼠C、欧洲黑腹地鼠D、金黄地鼠答案：D16、小鼠和大鼠有（）个采血部位。
A、2B、4C、3D、哪都可以答案：C17、犬发情后的不发情期一般为（）月左右。
A、3B、6C、4D、5答案：C18、实验动物的使用应当遵循（）。
A、替代、减少、优化原则B、生物安全与动物福利原则C、替代、减少、取消原则D、动物伦理原则答案：A19、具有颊囊,可用来贮存食物的动物是（）。
A、舜猴、家兔B、狗、家兔C、狒猴、地鼠D、地鼠、猫答案：C20、下列属于表面麻醉的是哪个？A、点眼B、注射麻醉C、局部浸润麻醉D、全身麻醉答案：A21、用剪子迅速剪掉动物头部，立即将动物颈朝下，提起动物，血液可流入已准备好的容器中。
小鼠遗传学实验报告
一、实验目的1. 了解小鼠遗传学实验的基本原理和方法。
2. 掌握基因型、表型以及遗传规律等基本概念。
3. 通过实验，观察并分析小鼠的遗传现象，验证孟德尔遗传规律。
二、实验原理遗传学是研究生物遗传现象的科学。
孟德尔遗传定律是遗传学的基础，包括分离定律、自由组合定律和独立分离定律。
本实验通过观察小鼠的遗传现象，验证孟德尔遗传规律。
三、实验材料1. 小鼠：白色雄性小鼠、黑色雌性小鼠。
2. 遗传学实验工具：显微镜、载玻片、盖玻片、酒精灯、镊子等。
四、实验步骤1. 观察小鼠外观特征，记录雄性小鼠的毛色、雌性小鼠的毛色、体型等。
2. 进行小鼠交配，将白色雄性小鼠与黑色雌性小鼠进行交配。
3. 观察并记录后代小鼠的外观特征，包括毛色、体型等。
4. 对后代小鼠进行基因型分析，观察并记录基因型比例。
5. 分析实验结果，验证孟德尔遗传规律。
五、实验结果与分析1. 实验结果（1）外观特征：白色雄性小鼠的毛色为白色，黑色雌性小鼠的毛色为黑色。
（2）后代小鼠外观特征：毛色呈现白色和黑色，比例为3:1。
（3）基因型分析：后代小鼠基因型比例为1:2:1（Aa：AA：aa）。
2. 实验分析（1）根据孟德尔分离定律，亲本基因型为Aa和aa，后代基因型比例为1:2:1。
（2）根据孟德尔自由组合定律，后代基因型比例为1:2:1，且表现型比例为3:1。
（3）实验结果与孟德尔遗传规律相符，验证了分离定律和自由组合定律。
六、实验结论通过本实验，我们掌握了小鼠遗传学实验的基本原理和方法，验证了孟德尔遗传规律。
实验结果表明，遗传现象遵循分离定律和自由组合定律，亲本的基因型决定了后代的基因型和表现型。
七、实验心得1. 遗传学实验是研究生物遗传现象的重要手段，有助于我们深入了解生物遗传规律。
2. 实验过程中，应严格按照实验步骤进行操作，确保实验结果的准确性。
3. 通过观察和记录实验现象，能够更好地理解遗传学原理，为今后的科学研究奠定基础。
4. 实验过程中，应注重团队合作，共同完成实验任务，提高实验效率。
小鼠遗传学及其分类命名
BALB/cByJ
A 278bps deletion of the acyl-Coenzyme The Jackson A dehydrogenase, Laborator y short chain, (Acads )locus The NIH Locus intact
小鼠遗传学及分类命名
顾鹏宇 2008-8
• • • • •
遗传学基础知识 实验小鼠起源 实验小鼠的分类及其命名 遗传监测 繁育体系
分子遗传学
基因（GENE）
•编码特定蛋白产物的DNA序列 •基因可能存在可变形式，称为等位基因（allele）
等位基因(Alleles)
homozygous heterozygous hemizygous
实验小鼠起源
家鼠起源
M. musculus 各亚种的地理分布
History of the Laboratory Mouse
• • • • • • • 1100 BC- color-variant mice (China) 1909first inbred strain 1929The Jackson Laboratory 1962nude mouse 1980first transgenic mouse 1989first knockout mouse 1990sconditional/inducible knockouts, knock-in, mouse genome project • 2002RNA interference knockouts?
近交系的命名
• 基于毛色
DBA (Dilute Brown nonAgouti, first inbred mouse) 基于起源 NZW (New Zealand White) 基于表型 NOD (Non-Obese Diabetic) 其它 BALB/c, C57BL, 129
基因工程小鼠繁殖方案设计
基因工程小鼠繁殖方案设计一、选用适当的小鼠品系及基因工程小鼠模型1.1 品系选择小鼠是常见的实验动物，由于其体型小、繁殖能力强、寿命较短、易于获取等特点，成为了科学研究中常用的实验动物之一。
在选择品系时，需要考虑繁殖力、易于操作及与需要研究的基因工程小鼠模型的适配性。
一般来说，常用的小鼠品系有C57BL/6、BALB/c、NOD、NSG等。
1.2 基因工程小鼠模型选择基因工程小鼠是将外源基因导入小鼠基因组中，以模拟人类疾病或进行相关功能研究的实验动物。
在繁殖方案的设计中，需要首先明确需要研究的基因工程小鼠模型，例如疾病模型、基因敲除/敲入模型等。
在选择基因工程小鼠模型时，需要考虑研究需求、目标基因的特性以及研究的可行性。
二、基因工程小鼠繁殖流程设计2.1 基因工程小鼠的繁殖方法基因工程小鼠的繁殖方法通常包括自然交配和人工授精两种方式。
自然交配适用于一般基因工程小鼠，人工授精适用于特定需要的基因工程小鼠模型。
在实际操作中，需要根据具体情况选择合适的繁殖方法，以保证后代的质量和数量。
2.2 基因工程小鼠的繁殖管理基因工程小鼠的繁殖管理包括母鼠配种、妊娠期、分娩及幼年期的管理。
在母鼠配种时，需要根据所选用的品系和基因工程小鼠模型合理安排配种群，以保证繁殖效率；在妊娠期，需要给予母鼠适当的饲养管理和监护，确保母鼠及胎儿的健康；在分娩时，需要提供安全、干净的产房和适量的营养物质，帮助母鼠顺利分娩；在幼年期，需要给予幼鼠适当的饲养条件和管理，以确保幼鼠的正常生长和发育。
2.3 基因工程小鼠的遗传育种基因工程小鼠的遗传育种是基因工程小鼠繁殖方案的重要组成部分。
在遗传育种中，需要根据所需的基因型选择合适的配种组合，进行合理的交配计划，以获得符合研究需求的后代。
在实际操作中，需要结合基因工程小鼠模型的特点，合理设计遗传育种方案，并进行相应的实验验证。
2.4 基因工程小鼠繁殖质量监控基因工程小鼠繁殖质量监控是基因工程小鼠繁殖方案中的重要环节。
遗传工程动物的描述
遗传工程动物的描述引言：遗传工程动物是指通过基因工程技术对动物基因进行修改和调控，以实现特定目的的动物。
这一领域的发展为科学研究和医学应用带来了许多新的机会和挑战。
本文将从不同角度对遗传工程动物进行描述。
一、遗传工程动物的起源和发展遗传工程动物的起源可以追溯到20世纪70年代，当时科学家们开始尝试通过基因工程技术改变动物的遗传信息。
随着技术的进步，人们逐渐能够精确地编辑动物的基因，并在其后代中传递这些改变。
目前，遗传工程动物已经涵盖了多个物种，包括小鼠、猪、牛等。
二、遗传工程动物的应用领域1. 科学研究：遗传工程动物被广泛应用于科学研究中，例如在基因功能研究中，科学家可以通过敲除或敲入特定基因来观察其对动物生理和行为的影响。
这些研究有助于揭示基因与生物现象之间的关系，推动科学的进步。
2. 疾病模型：遗传工程动物也被用作疾病模型，以帮助研究人类疾病的发生机制和治疗方法。
例如，通过改变小鼠的基因，科学家可以模拟人类遗传疾病，如癌症、心脏病等，从而加深对这些疾病的理解。
3. 药物研发：遗传工程动物在药物研发过程中也扮演着重要的角色。
科学家可以利用遗传工程技术，使动物表达特定的人类药物靶点，以评估药物的疗效和安全性，并为临床治疗的研发提供参考。
三、遗传工程动物的技术方法1. 基因敲除：基因敲除是指通过引入特定的DNA序列，使目标基因发生突变或完全失活。
这一技术常用于研究基因功能和疾病模型的构建。
2. 基因敲入：基因敲入是指将外源基因导入目标动物的基因组中，使其表达特定的蛋白质。
这一技术常用于研究蛋白功能和基因治疗的研发。
3. 基因编辑：基因编辑是指通过CRISPR/Cas9等技术精确地修改动物基因组中的特定位点。
这一技术可以实现基因的精确修饰，有望为遗传疾病的治疗提供新的途径。
四、遗传工程动物的伦理和安全问题随着遗传工程动物的发展，人们也开始关注其伦理和安全问题。
首先，遗传工程动物可能会引发新的生物安全风险，例如遗传改变可能导致动物的异常生长和生殖能力等问题。
05第五章 细胞质遗传
紫罗兰胚胎表面的色泽遗传： 紫罗兰胚胎表面的色泽遗传：
M 甲：Incana 胚胎表面是兰色 乙：Glabra M 胚胎表面是黄色 正交试验： 正交试验： ♀甲（兰） × ♂乙（黄） ↓ ♀兰 × ♂乙（黄） ↓ 兰 反交试验： 反交试验：♀乙（黄） × ♂甲（兰） ↓ ♀黄×甲（兰） ↓ 黄
这一实验有两个显著特点 1）正反交结果不一样 ） 2）后代的性状常常和母本性状一样 ） 因此， 因此 ， 在早期人们就将这一现象叫母 体遗传， 体遗传，由于这一遗传在后代中性状不 分离，也不能在染色体上定位， 分离，也不能在染色体上定位，所以有 人也叫非染色体遗传， 人也叫非染色体遗传，或者非孟德尔式 遗传。 遗传。
4。细胞质遗传概念 。
细胞质的遗传：指由细胞 细胞质的遗传： 内细胞质基因所控制的遗传 现象统称为细胞质遗传。 现象统称为细胞质遗传。也 叫非染色体遗传、 叫非染色体遗传、非孟德尔 遗传、染色体外遗传、 遗传、染色体外遗传、核外 遗传、母体遗传。 遗传、母体遗传。
第二节 母性影响与基因组印记
母性影响和基因组印记这两种遗传现象和细胞质遗传很相似， 但属于细胞核遗传，需要加以区别。
Igf2Igf2m 正常小鼠
什么原因出现上述杂交结果呢？ 什么原因出现上述杂交结果呢？
在小鼠中，只有来自父本基因组的Igf2可以表 达，而来自母本基因组的Igf2基因处于失活状 态。所以上述两个杂交实验的子代基因型均为 Igf2Igf2m ，但在第一个实验中的中的Igf2基 因来自母本，在子代中不能表达，表型为突变 型。而在反交中，Igf2基因来自父本，在子代 中可以正常表达，所以表型为正常。可见，小 鼠Igf2-Igf2m 等位基因的功能受到双亲基因 组的影响，打上了亲本基因组的印记。
遗传工程动物
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
将经筛选的外源基因定点整合 的ES细胞注射到囊胚内
28
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
4.基因敲除小鼠的建系
♂嵌合体 ♀野生型
杂合子
杂合子
1/4纯合子
29
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
由于常规的ES细胞注入到2倍体囊胚获得ES细胞遗传背景 的子代需要经过嵌合体阶段，使得研究成本昂贵，研发周 期长。近年来发展的四倍体补偿技术可以绕过嵌合体小鼠 阶段，直接获得ES细胞遗传背景的小鼠。
mRNA
Protein
2. 编码RNA：DNA
rRNA & tRNA
3. 调控序列
基因组（Genome）：储存有生物体内全部遗传信息的全 套染色体，称之为基因组。
外源基因（Foreign gene or Transgene）：外来的、非 自身基因成分。
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• 基因型： 生物所具有的基因成分，叫基因型（Genotype)
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第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
概述 转基因动物技术的发展概况 遗传工程动物的制备方法 遗传工程动物的建系和保种 遗传工程动物的应用
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第一节 概 述
概念
基因（Gene）：位于染色体上具有遗传效应的DNA片断。
三类：
1. 编码蛋白质：DNA
遗传工程动物的建系和保种
一、遗传工程小鼠的建系过程中的交配方式
遗传工程小鼠建系的目的是使外源基因能够稳定地遗传给 后代。
转基因小鼠导入的外源基因可以在半合子状态表达，但表 达的程度因整合位点的不同有所差异。
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转基因技术
基因定点突变（基因打靶） • 利用DNA同源重组，即同源DNA之间相互配对并互换 的自然现象（自然状况下可增加自身和后代遗传多样 性促进生物进化） • 构建打靶载体（目的基因上下游同源DNA），实现特 定基因的剔除/导入
遗传工程动物明星
• 荧光鼠——取小鼠早期囊胚，注射转染了绿色荧光蛋 白基因的小鼠胚胎干细胞后植入代孕母鼠子宫内
一、转基因小鼠技术的发展史
转基因小鼠技术兴起于60年代，至 80年代中期逐渐成熟。其中关键的技 术是实现外源基因的导入及整合，这 一技术的发展到目前已经历了四个阶 段： 1. 实现外源基因的导入。
嵌合体
• 嵌合体的生产效率低，种间嵌合体仅在少数动物上取 得成功，远缘动物嵌合体仍存在很大障碍。 • 通过嵌合方式可能会得到经济价值或观赏价值更高的 动物。 • 种间嵌合体技术也为拯救濒危动物提供一种方法。 • 特异性嵌合体技术若能使嵌入的细胞定向分化为嵌合 体的某一组织或某一器官，有极高的医学价值（人心 猪，真人耳鼠）。
（4）背景品系的纯化 采用基因导入法继续向 C57BL/6或其背景品系回交 ，即可建成以 C57BL/6为遗传背景或回交品系为背景的能稳 定遗传的近交系。 （5）胚胎冷冻保种 自F1代起，每一代都应冷 冻200枚以上胚胎，以防止繁殖过程中出现基 因丢失、繁殖障碍或其他原因造成转基因品系 断线。 （6）基因表达研究 自F1代以后要重点研究的 基因的表达，小鼠形态、功能的变化，组织病 理变化，最终建立医学动物模型。
（1）受体母鼠怀孕产仔。胚胎移植后20~21天受体母鼠
产仔，正常情况下产仔数是移胚胎数的50%~80%。 （2）断奶时子代鼠编号、剪下1cm左右的尾部组织，提 取DNA作整合检测。整合检测的方法有PCR、Southern 杂交、限制性内切酶检测，检测结果阴性淘汰，阳性 则作为G0代小鼠用于繁殖。通过显微注射法建立转基 因小鼠模型、获得10个G0代整合阳性小鼠是必须的。 （3）向C57BL/6或其他背景品系回交，F1代小鼠整合检 测阳性，则表示外源基因已稳定整合到转基因鼠的生 殖系中，这个外源基因是可能遗传的。
早期胚胎-单细胞期受精卵
受精卵能够分化出各种细胞、组织，形成 一个完整的个体，所以把受精卵的分化潜能称 为全能性。随着分化发育的进程，转基因会分 布到各种组织细胞中去，包括生殖细胞，因此， 转基因是可以遗传的。
转基因技术
• 常用转基因技术手段 1、显微注射 将外源基因直接注射到受精卵原核内，迄今应用较为普 遍和富有成就 对DNA片段大小无限制 无需载体，可获无载体片段的转入目的基因 操作简单，周期短 各种随机整合结果：位点、多拷贝 可能不整合/游离体
2. 实现外源基因的定点整合-基因打靶。 3. 实现外源基因的组织特异性表达。 4. 实现外源基因的时间可控性表达。
第一阶段：实现外源基因的导入
1974年，Jaenisch等用显微注射法将SV40的DNA导入 到小鼠的囊胚（blastocyst）中，在子代小鼠的肝、肾组 织中检测到了SV40的DNA。这一结果证明将外源基因导入 胚胎细胞中并实现整合是可能的。 以后有人用同样的方法实现了外源基因向小鼠受精卵 中的转移并能遗传给后代。在基因转移的方法上相继出现 了逆转录病毒载体法、电脉冲法等。
第二阶段：转基因的定点整合。
1987 年，美国北卡罗莱纳大学 Smithies 和犹 他大学Capecchi领导的研究小组根据同源重组的原 理，实现了导入的外源基因的定点整合，这一技 术亦称为“基因打靶” (Gene targeting). 基因打靶 技术的应用，一方面可以使导入的外源基因定点 整合于人们希望整合的部位，从而避免了外源基 因随机整合对内源基因的影响。另一方面，人们 还可以利用基因打靶技术定点灭活一个内源基因， 亦称为“基因敲除” (Gene knockout) 。因此基因 打靶技术为在整体水平研究某一基因的功能以及 进行基因治疗开辟了新的途径。
转基因动物
• 广义：对动物基因组的所有改动 • 狭义：以显微注射、反转录病毒介导、胚胎干细胞介 导等方式转入基因，获得新功能——转基因动物 • 基因转移/基因打靶：以精确的基因替换技术获得新 基因，knock-in knock-out
第一节、转基因小鼠
转基因技术
• 转基因（狭义）原理和局限 1、细胞学原理：利用MII期卵母细胞无核膜、外源基因 易导入特点 2、胚胎学原理：利用雌雄原核融合之前雄原核易见特 点 3、分子生物学原理：随机整合 • 整合位点、表达效果的不可预期性
缺点： 1.整合位点的随意性可能对转基因表达造成影响 2.可能会出现不希望的插入突变 3.装置和技术的花费大时间长 1980 PNAS 77,7380-7384
1、注射前准备 用于显微操作的供体和受体母 鼠的处理程序（1）供体准备；（2）受体注射 前准备，即见下图。
三、显微注射转基因小鼠模型的建立
SV40
超级小鼠的建立
1982 年，美国学者 Palmiter 将大鼠生长激素 基因导入小鼠受精卵，所生7只子代小鼠中有6只 生长加快，体重明显增加，这就是所谓的“超级 小 鼠 ” (supermouse) 诞 生 了 (Palmiter et al.,1982:Nature,Vol.300,December 16,1982)。“超 级小鼠”的建立成功轰动了整个生命科学界，科 学家们对此表现出浓厚的兴趣，许多实验室竞相 开展这方面的研究工作，因此，转基因小鼠技术 迅速发展，不断完善。
• 将外源基因移入到ES细胞基因组后，既能高效稳定表 达，又不影响ES细胞的各种功能。 • 要求目的基因必须要定点参入，并且参入整合后，对 原有基因结构及功能没有影响或影响最小。
转基因技术
2、电脉冲法 • 利用高压电短脉冲破坏细胞膜电位，造成细胞膜可逆 性穿孔，以便外源DNA进入细胞 • 瞬时转染/游离体、稳定转染/整合 • DNA用量大、细胞容易死亡
基因工程动物
• 原理：分子遗传学 • 技术手段：分子生物学、微生物学 • 基本过程：体外构建杂交DNA(重组），导入活细胞， 发育为个体 • 结果：改变原有遗传性状，获得新品种/物种 • 意义：使基因操作走向整体动物水平——从分子水平 改造动物/改变动物基因组，从整体水平（活体动物） 观察效应
基因工程动物
第二法、胚胎干细胞技术
胚胎干细胞（embryonic stem cell，ES）是从早期胚胎内细 胞团（ICM）分离出来的，能在体外培养的一种高度未分化的 多能干细胞，可被诱导分化为所有机体细胞类型；哺乳动物囊 胚期内的细胞团分离出的尚未分化的胚胎细胞（囊胚期内层细 胞），但不能发育为胎盘，不具有发育为完整个体的全能性
转基因的组织特异性表达
随着一系列组织特异性启动子（promoter） 的发现和应用，导入的外源基因逐步实现了在 特定组织细胞内的表达。这样就使得对转入的 外源基因功能的研究精确到了组织特异性表达 的水平.
转基因的组织特异性表达
问题：表达时间能否控制？
遗传工程动物制作的基本原理和技术
• 对 遗传物质（DNA）的体外施工 • 主要建立在基因水平上，因此也被称为基因工程/重 组DNA技术 • 相比于传统保种、育种技术的优势： 1、高度预见性 2、精确 3、高效率 4、打破自然界限制（时空、种属）
遗传工程动物明星
• 多利——世界上第一只用已经分化的成熟的体细胞(乳腺细 胞)克隆出的羊
遗传工程动物明星
• 乙肝小鼠——持续表达乙肝病毒表面抗原的转基因小 鼠。 • 将乙型肝炎病毒基因注入小鼠受精卵，整合进基因组， 让乙型肝炎病毒在小鼠体内生存，并代代相传 • • • • 乙型肝炎的病因 发病机理及防治 药物筛选 疫苗验证
转基因技术
2、电脉冲法 • 利用高压电短脉冲破坏细胞膜电位，造成细胞膜可逆 性穿孔，以便外源DNA进入细胞 • 瞬时转染/游离体、稳定转染/整合 • DNA用量大、细胞容易死亡
转基因技术
3、逆转录病毒法 • 利用逆转录病毒侵入宿主细胞并整合于DNA的能力， 适合难以观察到雄原核的禽类受精卵 • 整合率较高 • 单拷贝单位点 • 可能得到嵌合体、逆转录病毒的潜在危害、可携带 DNA长度有限
转基因小鼠（原核注射法）构建过程
一、设计转基因载体
一个完整的转基因构件应包括目的基因、启动子、加强子和 标记基因或报告基因。转基因构件的设计上还要考虑原核 载体序列的影响。 1、转基因调控序列 包括基因加强子和启动子。在启动子 的选择上可以如下两个方面进行考虑： （1）如需要得到外源基因全身一致表达的转基因品系出可 选择一个管家基因启动子。 （2）与一致表达相对的就是组织特异性表达，组织特异性 表达的启动子成分要复杂的多，将在后面的条件转基因中 介绍。
•它是一种含正常二倍体染色体的具有发育全能性的细胞。
•可以在体外进行人工培养，扩增，并能以克隆的形式保存。
胚胎干细胞介导
• 将外源基因移入到ES细胞基因组后，既能高效稳定表达， 又不影响ES细胞的各种功能。 • 要求目的基因必须要定点参入，并且参入整合后，对原有 基因结构及功能没有影响或影响最小。 • 培育筛选无损囊胚植入代孕母体子宫发育为转基因动物， 也可整合外源基因的ES细胞注入受体囊胚腔中发育为嵌合 体，理想中的嵌合体小鼠C中，导入外源目的基因的ES细 胞最好发育成卵巢或睾丸。 • 对ES细胞的操作和培养容易
嵌合体
• 哺乳动物嵌合体的生产方法 1．卵裂球聚合法 将不同遗传性能而发育阶段相同或相近的胚胎卵 裂球聚合在一起获得嵌合体的方法，胚胎发育阶段在 8细胞至桑椹胚阶段较为理想。 2．囊胚注射法 把一种或多种胚胎的卵裂球、内细胞团细胞或EC 细胞、ES细胞直接注射到另一枚囊胚的腔隙中获得嵌 合体的方法。
二、雄原核显微注射法
• 常用转基因技术手段 1、显微注射 将外源基因直接注射到受精卵原核内，迄今应用较为普 遍和富有成就 对DNA片段大小无限制 无需载体，可获无载体片段的转入目的基因 操作简单，周期短 各种随机整合结果：位点、多拷贝 可能不整合/游离体