遗传工程动物模型PPT课件

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到目前为止，人类已获得转基因鱼、 鼠、羊、猪、兔、牛等等大小动物。
从转基因动物所获得的资料几乎涉及 医学遗传、肿瘤学、免疫学等的基因研
究，还涉及生物药物的研究，基因治疗 的开发研究等。
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一 、概 念
通过实验手段将外源遗传物质导入到动物生 殖细胞中，并能稳定遗传，由此获得的动物称 为转基因动物。
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在ES细胞上的基因操作：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。
因此，借用ES细胞系可将人们企望的某种 不完整的、无功能基因直接引入到ES细胞中，
通过细胞增殖、筛选可得到丧失了某种基因 功能的动物后代。
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1. 必备条件
✓胚胎干细胞(ES细胞)
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三 、基本方法
➢ 显微注射法 ➢ 胚胎干细胞法
(embryonic stem cells，ES细胞) ➢ 逆转录病毒感染法 ➢ 精子载体法 ➢ 细胞核移植
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（一）雄原核显微注射法
以单细胞受精卵为靶细胞，利用显微注 射技术将构建好的载体DNA直接注射入受 精卵的原核，再将接受注射的受精卵移入 假孕母体输卵管继续发育获得转基因动物 个体。
目前，胚胎干细胞介导法在小鼠上应用比 较成熟，在大动物上应用较晚。
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5. 在医学中的应用
✓遗传病研究 ✓肿瘤的研究 ✓生物制药
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（三）反转录病毒法 （四）精子载体法
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细 胞 核 移 植 法
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四 转基因动物的意义
➢ 转基因动物是在单细胞基因转染技术的基 础上发展起来的。而许多基因的表达是无 法通过转染的方法来研究；
➢ 显微注射法 ➢ 胚胎干细胞法
(embryonic stem cells，ES细胞) ➢ 逆转录病毒感染法 ➢ 精子载体法 ➢ 细胞核移植 ➢ ENU诱变
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第二节 转基因动物
Gordon 等 人 首 次 成 功 地 将 含 有 HSV 和 SV40DNA片段的重组质粒DNA以显微注 射法导入小鼠受精卵的雄原核内，得到了 带有这种外源DNA顺序TGM。 1982年Palmiter等运用此法得到的所谓 “超级巨鼠”,曾引起整个生物学界的轰动。
➢ 基因表达有时空与组织的特异性； ➢ 外源基因的表达受特异性有关顺式作用序
列的调控；因此，只有通过转基因的动物 才有可能研究基因的表达、调控及基因之 间的相互作用。
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➢ 进行功能基因组学的研究，研究外源基 因在动物整体水平的表现调控规律。
➢ 转基因动物疾病模型可用来进行疾病发 病学和治疗性研究。
• 能在体外培养，保留发育的全能性
✓外源目的基因 ✓打靶载体
• Neo（新霉素）阳性筛选标志 • HSV-tk阴性筛选标志：单纯疱疹病毒(herpes
simplex virus) 胸腺嘧啶激酶(thymidine kinase)
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2. 基本程序
✓打靶载体的构建 ✓打靶载体导入ES细胞：重组置换 ✓基因敲除ES细胞注射入胚泡 ✓胚泡植入假孕小鼠的子宫中 ✓嵌合体的杂交育种
遗传改变：
✓ 外源DNA的插入使基因组中任何一个基因的结 构发生改变； ✓ 外源DNA的插入使染色体发生重排； ✓ 导入可以持久存在的遗传实体。
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二 、 基本原理
➢目的基因：显微注射 受精卵或胚胎细胞 整合 植入输卵管 ➢外源基因：顺式作用元件 结构基因 报告基因 (report gene) 融合基因
3. 缺 点：
✓设备昂贵、环节较多 ✓对操作人员有较高的技术要求 ✓低效率（尤其是大家畜） ✓对卵子伤害大，胚胎存活率低 ✓基因整合随机性 ✓转基因沉默
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4. 应 用
✓基因特异表达的研究 ✓发现基因的新功能 ✓发现新基因 ✓建立基因表达、调控的动物模型 ✓建立人类疾病的动物模型等
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一、 定 义
运用各种技术手段有目的地干预动物的遗 传组成，导致动物新的性状的出现，并使其 能有效地遗传下去，形成新的可供生命科学 研究和其他目的所用的动物模型，这类动物 可被称为遗传工程动物模型。
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二 、 技术手段
➢ 显微注射转基因技术 ➢ 基因定位突变技术 ➢ 化学或放射诱变技术
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三 、基本方法
目前应用较广泛，最早最经典的方法。
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1. 程序 ✓准备假孕母鼠 ✓受精卵的准备 ✓基因导入 ✓胚胎移植 ✓对幼鼠的鉴定
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PMSG
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13Baidu Nhomakorabea
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2. 优 点：
✓外源DNA大小基本不受限制（1～50kb）； ✓导入过程直观； ✓整合率高
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第一节 概述
人们经过了长期不懈的努力，渴望揭开生 命之谜，虽有进展，但谜仍然是谜。然而， 随着2001年6月人类基因组草图公布，生命 科学也随着进入到一个新的纪元－后基因组 时代，即由结构基因组转向功能基因组的研 究，大规模、系统地研究基因功能及其在生 理和病理过程中的作用。因此，遗传工程动 物模型是必不可少的研究工具。
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（二）胚胎干细胞（ES）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。
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Injection of ES
cells into blastocysts
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3. 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细胞的方法多样，细胞鉴
定及筛选方便。
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4. 缺 点
✓ES细胞系建立及培养困难 ✓维持ES细胞的未分化及多向分化潜能不易 ✓所得个体为嵌合体
➢ 也可改变动物基因使其表现型更适合人 类需要。
➢ 还可以用转基因动物生产一些人类所需 的生物活性物质。
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第三节 ENU诱变小鼠
ENU致突变技术是高通量大规模筛选新 基因及发育突变技术的化学方法：当人们还 不能获得ES细胞时，小鼠遗传学家最常用 的方法是用乙烷基亚硝基脲（ENU)处理公 鼠，然后在后代中筛选显性或隐性突变的小 鼠。随着越来越多的基因和微卫星标记被定 位，突变基因的定位也随之变得容易；因此 对小鼠进行化学诱变将越来越变得低成本而 高效益。