转基因动物和动物克隆
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第十四章 转基因动物和动 物克隆
? 一、转基因动物（ 概念、研究、问题） ? 二、转基因的“动物药厂” ? 三、抗感染动物 ? 四、转基因动物技术路线中的转基因胚胎干细
胞 ? 五、基因敲除的小鼠模型（ 概念、方法、特点、
应用） ? 六、克隆羊和动物克隆（ 概念、意义） ? 七、克隆人
一、转基因动物的概念
转基因动物研究（大动物）
1. hGH转基因兔、羊、牛，通过一定的技术路 线转变成巨兔、巨鱼、居猪、巨羊。
1. 转基因变性， Y染色体转入雌鼠卵变雄性。 2. 转基因：聪明基因（ NR2B)主要在X染色体上，
男性X染色体来源于母亲，若母亲 X趋于聪明 /变痴，则男孩明显，女孩不明显。
动物克隆与克隆人
1. 可提供足够量的ES细胞，进行转基因来 源方便。
2. 有充足的间隙对转基因细胞进行选择和 鉴定检测，以剔除不合格ES细胞。
3. 可在细胞基因组中发生同源重组，从而 可导致特定位点基因发生改变。
基因敲除
? 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。
五、基因敲除的小鼠模型的建 立方法
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。
特点
? 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。
应用
? 由毒素基因在启动调控元件调控下，导 入脂肪细胞，可控制脂肪形成，从而减 肥，称“组织自杀技术”。
二、转基因的“动物药厂”
? 为了使转基因动物体内能产生大量的目的蛋白， 满足应用的需求，人们特别希望转基因动物能 在某些腺体细胞内产生并被分泌到体外，而哺 乳动物的乳腺就是一个理想的外分泌器官。若 目的基因所限定在乳腺细胞中大量表达，就能 从转基因的动物乳汁里获得需要的基因产物。 这时转基因动物乳腺就成为一个为生产某种生 物活性蛋白的生物反应器（ 乳腺反应器 ）。转 基因动物总有一天会成为“动物药厂”。它们 可以持续地将人们所希望的蛋白质基因（你所 宠爱的基因、 YFG）。
四、转基因动物技术路线中的
转基因胚胎干细胞
? 胚胎干细胞（ES）可从鼠胚胎外胚层中 分离获得，既可体外培养建株，又具全 能分化潜能。ES细胞接种适当小鼠胚胎 中产生嵌合小鼠。若将外源基因转入ES 细胞后，再接种到胚胎中可产生转基因 嵌合小鼠。迄今，只有培养的小鼠ES细 胞可以分化为体细胞或胚系细胞。而其 他动物如羊、牛和猪的ES细胞都没有这 种能力。（采用ES细胞的优点）
? 所谓转基因动物就是把外源性目的基因导入动 物的受精卵或其囊胚细胞中，后改用注入受精 卵的任何一个前核，并在细胞基因组中稳定整 合，再将合格的重组受精卵或囊胚细胞筛选出 来，采用借腹怀孕法寄养在雌性动物（ foster mother）的子宫内, 使之发育成具表达目的基因 的胚胎动物 , 并能传给下一代。这样，生育的 动物为转基因动物。这类动物由于外源性目的 基因的稳定存在而赋于子代动物个体。 如图14-1
? 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。
六、克隆羊和动物克隆
? 动物克隆和转基因动物的技术不同，动物克隆 技术是核移植的一种无性繁殖法，把经过处理 的成年动物体细胞（如羊乳腺细胞）和另一只 动物的去核卵细胞（如羊卵细胞）进行细胞融 合，短期培养以后形成胚胎细胞，再植入借腹 怀孕的寄养的母体子宫内，使发育成提供体细 胞遗传的那只动物的克隆。克隆羊的培育是核 移植的无性繁殖，是体细胞的整套基因导入。 克隆羊只是从供体细胞中获得遗传物质，因此 克隆羊是与供体羊遗传性状完全一模一样，这 种通过无性繁殖方式进行动物克隆打破了传统 的有性生殖概念。 （如图1、图2）
转基因动物存在的问题
1. 随即整合如何控制 2. 如何使目的基因定位在特定组织中 3. 导致畸形产生的问题
? 牛、羊的乳中蛋白质 大多为酪蛋白、 β-乳
清蛋白、酸性蛋白、 表达时需由特定的启 动子调节分泌出来， 该启动子定位在乳腺 细胞中。现将该启动 子克隆出来用于转基 因动物中。
采用ES细胞的优点
? 下一页
三、抗感染动物
? 大型畜牧场由于牲畜饲养或放牧规模大，一旦 被传染性细菌或病毒感染，很快就会传播扩散， 造成大批动物发病或死亡。尽管现已有一些疫 苗用于预防接种及一些抗感染药物用于治疗， 但培育抗感染动物是人们长久以来的期望。目 前已经有人试验将特定基因导入动物体内，培 育出产生特异性抗体的转基因动物来提高其抗 传染性细菌、抗病毒的能力。有望提高牲畜的 抗病毒能力 , 有较大的应用价值。
? 利用克隆羊技术，当然也能克隆出人， 因此克隆人倍受关注，遭到许多国家反 对，克隆人违背伦理道德和人性尊严， 当然不得人心，但作为一项技术不能制 止，科学总是按照客观规律发展的。我 国反对克隆人，但不反对克隆有医用价 值的人体器官，主张在控制条件下，有 序进行。
乳腺发生器
? 若将 tpA基因组装在 β-乳球蛋白启动子下游进 行。转基因动物实验发现转基因动物体细胞基 因组中有 tpA基因，但不表达，且只在乳腺中 表达，在乳汁中含高浓度 tpA 蛋白。
? 构建转基因不育疟蚊，交配后不产卵或 产卵不发育，使蚊生物种群失调，进而 灭蚊，防止传染病流行。
动物克隆的重大意义
? 动物克隆技术不仅理论上有重大突破， 无需有性繁殖即可生产动物，而且可利 用克隆羊技术来克隆人体器官，有医学 价值，还可使难以生殖Βιβλιοθήκη Baidu即将灭种的动 物（如熊猫）采用无性繁殖方式来繁殖 后代，因此引起全世界关注。现又有克 隆牛、克隆猪、克隆羊的问世，现在正 在克隆熊猫。
? 一、转基因动物（ 概念、研究、问题） ? 二、转基因的“动物药厂” ? 三、抗感染动物 ? 四、转基因动物技术路线中的转基因胚胎干细
胞 ? 五、基因敲除的小鼠模型（ 概念、方法、特点、
应用） ? 六、克隆羊和动物克隆（ 概念、意义） ? 七、克隆人
一、转基因动物的概念
转基因动物研究（大动物）
1. hGH转基因兔、羊、牛，通过一定的技术路 线转变成巨兔、巨鱼、居猪、巨羊。
1. 转基因变性， Y染色体转入雌鼠卵变雄性。 2. 转基因：聪明基因（ NR2B)主要在X染色体上，
男性X染色体来源于母亲，若母亲 X趋于聪明 /变痴，则男孩明显，女孩不明显。
动物克隆与克隆人
1. 可提供足够量的ES细胞，进行转基因来 源方便。
2. 有充足的间隙对转基因细胞进行选择和 鉴定检测，以剔除不合格ES细胞。
3. 可在细胞基因组中发生同源重组，从而 可导致特定位点基因发生改变。
基因敲除
? 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。
五、基因敲除的小鼠模型的建 立方法
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。
特点
? 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。
应用
? 由毒素基因在启动调控元件调控下，导 入脂肪细胞，可控制脂肪形成，从而减 肥，称“组织自杀技术”。
二、转基因的“动物药厂”
? 为了使转基因动物体内能产生大量的目的蛋白， 满足应用的需求，人们特别希望转基因动物能 在某些腺体细胞内产生并被分泌到体外，而哺 乳动物的乳腺就是一个理想的外分泌器官。若 目的基因所限定在乳腺细胞中大量表达，就能 从转基因的动物乳汁里获得需要的基因产物。 这时转基因动物乳腺就成为一个为生产某种生 物活性蛋白的生物反应器（ 乳腺反应器 ）。转 基因动物总有一天会成为“动物药厂”。它们 可以持续地将人们所希望的蛋白质基因（你所 宠爱的基因、 YFG）。
四、转基因动物技术路线中的
转基因胚胎干细胞
? 胚胎干细胞（ES）可从鼠胚胎外胚层中 分离获得，既可体外培养建株，又具全 能分化潜能。ES细胞接种适当小鼠胚胎 中产生嵌合小鼠。若将外源基因转入ES 细胞后，再接种到胚胎中可产生转基因 嵌合小鼠。迄今，只有培养的小鼠ES细 胞可以分化为体细胞或胚系细胞。而其 他动物如羊、牛和猪的ES细胞都没有这 种能力。（采用ES细胞的优点）
? 所谓转基因动物就是把外源性目的基因导入动 物的受精卵或其囊胚细胞中，后改用注入受精 卵的任何一个前核，并在细胞基因组中稳定整 合，再将合格的重组受精卵或囊胚细胞筛选出 来，采用借腹怀孕法寄养在雌性动物（ foster mother）的子宫内, 使之发育成具表达目的基因 的胚胎动物 , 并能传给下一代。这样，生育的 动物为转基因动物。这类动物由于外源性目的 基因的稳定存在而赋于子代动物个体。 如图14-1
? 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。
六、克隆羊和动物克隆
? 动物克隆和转基因动物的技术不同，动物克隆 技术是核移植的一种无性繁殖法，把经过处理 的成年动物体细胞（如羊乳腺细胞）和另一只 动物的去核卵细胞（如羊卵细胞）进行细胞融 合，短期培养以后形成胚胎细胞，再植入借腹 怀孕的寄养的母体子宫内，使发育成提供体细 胞遗传的那只动物的克隆。克隆羊的培育是核 移植的无性繁殖，是体细胞的整套基因导入。 克隆羊只是从供体细胞中获得遗传物质，因此 克隆羊是与供体羊遗传性状完全一模一样，这 种通过无性繁殖方式进行动物克隆打破了传统 的有性生殖概念。 （如图1、图2）
转基因动物存在的问题
1. 随即整合如何控制 2. 如何使目的基因定位在特定组织中 3. 导致畸形产生的问题
? 牛、羊的乳中蛋白质 大多为酪蛋白、 β-乳
清蛋白、酸性蛋白、 表达时需由特定的启 动子调节分泌出来， 该启动子定位在乳腺 细胞中。现将该启动 子克隆出来用于转基 因动物中。
采用ES细胞的优点
? 下一页
三、抗感染动物
? 大型畜牧场由于牲畜饲养或放牧规模大，一旦 被传染性细菌或病毒感染，很快就会传播扩散， 造成大批动物发病或死亡。尽管现已有一些疫 苗用于预防接种及一些抗感染药物用于治疗， 但培育抗感染动物是人们长久以来的期望。目 前已经有人试验将特定基因导入动物体内，培 育出产生特异性抗体的转基因动物来提高其抗 传染性细菌、抗病毒的能力。有望提高牲畜的 抗病毒能力 , 有较大的应用价值。
? 利用克隆羊技术，当然也能克隆出人， 因此克隆人倍受关注，遭到许多国家反 对，克隆人违背伦理道德和人性尊严， 当然不得人心，但作为一项技术不能制 止，科学总是按照客观规律发展的。我 国反对克隆人，但不反对克隆有医用价 值的人体器官，主张在控制条件下，有 序进行。
乳腺发生器
? 若将 tpA基因组装在 β-乳球蛋白启动子下游进 行。转基因动物实验发现转基因动物体细胞基 因组中有 tpA基因，但不表达，且只在乳腺中 表达，在乳汁中含高浓度 tpA 蛋白。
? 构建转基因不育疟蚊，交配后不产卵或 产卵不发育，使蚊生物种群失调，进而 灭蚊，防止传染病流行。
动物克隆的重大意义
? 动物克隆技术不仅理论上有重大突破， 无需有性繁殖即可生产动物，而且可利 用克隆羊技术来克隆人体器官，有医学 价值，还可使难以生殖Βιβλιοθήκη Baidu即将灭种的动 物（如熊猫）采用无性繁殖方式来繁殖 后代，因此引起全世界关注。现又有克 隆牛、克隆猪、克隆羊的问世，现在正 在克隆熊猫。