动物胚胎移植技术及体外受精(1)

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• 测定胚胎上H-Y抗原的存在与否对胚胎的性别 作出鉴定
意义
• 通过控制后代的性别比例,可充分发挥受 性别限制的生产性状(如泌乳)和受性别影响 的生产性状(如生长速度、肉质等)的最大经 济效益
• 控制后代的性别比例可增加选种强度,加 快育种进程
生产性能较差的个体或品种。 • “借劣质动物之腹怀优秀个体之胎”
胚胎移植的基本程序
选择 供体母牛
受体母牛
……同期发情处理……
超数排卵
供体公牛 配种
冲卵
胚胎移植
质量检查、培养
妊娠检查
分娩(胚胎移植的犊牛)
8)胚胎移植的应用范围
• 在家畜改良方面的应用 • 在特定品种扩繁上的应用 • 在动物生物多样性上的应用 • 其它方面应用:转基因动物、性
4)胚胎回收
• 利用冲胚液从供体的生殖道中冲洗 出来,提供移植或其它胚胎工程用
• 手术法 • 非手术法
胚胎质量评价:
• 透明带的形态和完整性 • 胚胎的发育与胚龄是否一致 • 胚胎的形态与匀称性,胚内细胞大小的变化 • 细胞质的结构及颜色,胚内是否出现空泡,
细胞碎片,有无游离细胞 • 如A级:
卵裂及胚泡形成(第一周)
卵裂(cleavage)
受精卵由输卵管向子宫方向运行,并不断进行细胞分裂,受精 卵早期的细胞分裂称卵裂;卵裂产生的子细胞呈球形,称卵裂 球(blastomere)
桑椹胚(morula)
受精后第3天,形成 了12~16个卵裂球 组成的实心胚,形 似桑椹,称桑椹胚
胚泡形成
为优良胚胎,形态典型,卵裂球轮廓清晰, 紧密充实,大小均一,细胞质致密,色调和 分布均一
6)胚胎的保存
• 胚胎的降温:使胚胎停止发育,延 长其体外生存时间
• 体外培养:将胚胎置于体温条件下, 在培养液中,使其继续发育
• 胚胎冷冻:通过一定的处理程序, 将胚胎降温冷冻后,保存于液氮中
•胚胎冷冻的原理
• 卵裂球聚合法
• 去掉透明带后将胚胎打散,从双方胚胎 卵裂球中各取出一部分细胞进行聚合, 培养后移植
2、影响因素
• 胚胎的质量与状态 • A级和B级胚胎
• 胚胎的发育时期 • 多采用8细胞早期胚胎聚合
四、胚胎细胞核移植
•将未着床的早期胚胎分散成单个的细胞, 用电融合方法,使单个细胞与去除细胞 核的未受精的成熟的卵母细胞融合,体 外培养发育成胚胎后,移入受体妊娠产 子
2. 胚胎移植的基本原则
• 胚胎移植前后所处的环境的同一性 • 供体和受体在分类学上的相同属性 • 动物生理上的一致性:受体和供体在发情时间上的同期性 • 动物解剖位置上的一致性:空间环境的一致性
• 胚胎的发育期限:必须处于周期黄体期内 • 胚胎的质量:胚胎必须是正常的,并在处理过程中不受不良因
素的影响
三、胚胎嵌合体
• 由两个或两个以上具有不同遗传性状的细 胞或细胞系组成的聚合胚发育而成的个体
• 原发性嵌合体 • 次生型嵌合体
1、方法
• 囊胚注入法 • 在动物胚胎发育到囊胚时,将目的 细胞或细胞团注入囊胚腔,使之与 内细胞团结合并发育,最终得到嵌 合体个体
• 聚合法
• 全胚聚合法
• 将发育到一定时期的胚胎,去掉透明带 后,将两个或两个以上的胚胎聚合在一 起,形成一个胚胎后放入二氧化碳培养 箱中培养至囊胚,再植入受体动物体子 宫内
• 到晚桑椹胚时,胚胎发生初步分化, 这时进行胚胎分割,可以重新发育 到囊胚
4)特点: 后代具有相同的遗传物质 胚胎克隆
5)使用的主要仪器: 实体显微镜和显微操作仪
6)应用: 为转基因技术、性别控制技术提供
活胚材料
注意:
①对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要将内细胞 团均等分割 原因:内细胞团一般到囊胚阶段才出现,它是 发育为胚胎本身的基础细胞,其他细胞为滋养 细胞,只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割 时不能将内细胞团均等分割,会出现含内细胞 团多的部分正常发育的能力强,少的部分发育 受阻或发育不良,甚至不能发育等问题
•已在小鼠、兔、山羊、牛、猴等动物上 成功
五、性别控制与胚胎性别鉴定
• 动物的性别控制(sex control)技术是通过对 动物的正常生殖过程进行人为干预,使成 年雌性动物产出人们期望性别后代的一门 生物技术
• X、Y精子分离技术:流式细胞仪 • 胚胎性别诊断
早期胚胎的性别鉴定 1)核型分析:分析部分胚胎细胞
• 1950-1970 日本首次在牛胚胎移植上成功,之后 日、美采用非手术法移植成功,胚胎移植成功率 达70-80%
• 实用化初始阶段 胚胎移植的历史
• 1970-1980 加美开始成立牛胚胎移植公司, 1973年牛冻胚移植成功(英)
• 实用化研究阶段
• 1982- 大规模胚胎移植、核移植、嵌合体、 胚胎分割、性别鉴定、体外受精在英美日德广 泛开展,克隆羊诞生
②胚胎分割技术也是动物克隆的方法之
一 ③胚胎分割的份数越多,操作的难度会越大,
移植的成功率也越低
• 早期胚胎的体积很小,只有在显微镜下才能看到 • 细胞数目是有限的:分割的份数越多,不但难以 做到均等分割,每一份的细胞数会越少,作为囊胚 期的胚胎内细胞团细胞所受的影响会更大 • 分割的份数越多,技术的难度会越大,移植后的 恢复和发育的难度会越大,移植成功率自然会降低
3、胚胎移植
• 供受体的选择与管理 • 供体的超数排卵处理和配种 • 受体的同期发情处理 • 胚胎回收 • 胚胎检查 • 胚胎移植
1)供受体的选择与管理
• 供体的选择
• 遗传价值:生产性能优秀的母畜 • 健康状况:身体健康,营养水平中等以
上的未孕动物 • 繁殖性能:达到配种年龄以上繁殖机能
正常的母畜
• 在保护动物遗传资源,提高家Fra Baidu bibliotek生产性能, 挽救濒临灭绝的野生动物方面,胚胎移植技 术越来越发挥出重要作用
• 冷冻能够很好地保存濒临灭绝动物的胚胎或 生殖细胞,但该种动物雌性个体的减少,也 是这种动物的胚胎或生殖细胞无法得到移植, 科学家开始研究在该种动物的亚种或亲缘种 中试验,并取得一些成功,如斑马胚胎移植 给马,蒙古马胚胎移植给驴,白肢野牛移植 给荷斯坦牛
• 胚胎冷冻实际是脱水的过程,冷冻 保存的关键是设法减少细胞内冰晶 对胚胎的损伤
• 冷冻过程中,水分形成冰晶造成细 胞机械损伤,同时,导致未结冰的 细胞内溶液渗透压急剧升高,造成 蛋白质变性,导致死胎
• 常规慢速冷冻法、玻璃化冷冻保持
7)胚胎移植
• 受精卵移植 • 一般供体为良种或优良个体,而受体为
• 超排:以各种外源性促性腺激素诱发动物 卵巢的许多卵泡发育并排出具有受精能力 的卵子
• 孕母马促性腺激素、促卵泡素、前列腺素、 促排卵类药物、孕激素
• 超数排卵处理的时期应选择在发情周期的 后期,即黄体消退时期
• 个体对超排处理的反应效果难以预测 • 产生不良的后果:胚胎死亡 • 卵母细胞蛋白质合成过程发生改变 • 生殖道机能产生影响
s Brown在英国诞生。IVF的最早阶段妊娠 成功率只有2.94%。 • 大陆首例试管婴儿郑萌珠于1988年3月10 日上午8点56分在北京医科大学第三医院 诞生
第一节 胚胎工程技术
• 胚胎移植 • 胚胎融合 • 胚胎分割 • 胚胎的冷冻保存 • 早期胚胎培养 • 胚细胞核移植
受精过程 ①分解放射冠的卵泡细胞 ②水解局部透明 带 ③ 精子细胞核和部分胞质进入卵母细胞
•在特定品种扩繁上的应用
• 牛羊等低繁殖力家畜,从引进到形成一 个纯种群体需要7-8个世代,15-20年, 而采用MEOT法,一次就可获得一个纯 种群体
• 80年代初,美、澳、新从欧洲引进的大 型肉牛品种均采用胚胎移植技术扩繁
• 2000年前后,我国的波尔山羊也是采 用胚胎移植进行扩繁的
•在动物生物多样性上的应用
胚胎分割以增加优秀遗传性状的动物数量 为主要目的,可提高胚胎移植技术的效率和 效益
2)基本过程:
选择良好的桑椹 胚或囊胚移入培 养皿中,用分割 针或分割刀片将 其切开,吸出其 中的半个胚胎注 入透明带中或直 接移植给受体
3)胚胎分割的理论依据
• 大多数哺乳动物早期胚胎属调整发 育类型,去掉早期胚胎的一半,剩 余的部分仍发育成完整的胚胎,至 少在8细胞前,每个分裂球都有相同 的发育能力
别控制、体外受精
•在家畜改良方面的应用
• 人工授精技术可成几十到几百倍地提 高了优秀种公畜的配种效能,但对优 秀母畜来说,受其产仔数和世代间隔 的限制,尤其是牛羊等繁殖力较低的 畜种更是如此
• 通过超数排卵和胚胎移植技术(multi ple ovulation and embryo transf er: MOET)牛羊的生长性状年遗传进 展可比正常繁殖提高80%和70%;产 奶性状提高33%
第五章 动物胚胎工程技术及体外受精
现代生物技术
家畜育种领域
繁殖生 物技术
分子生 物技术
人工授精技术
胚胎工程技术
超数排 胚胎性 卵和胚 别鉴定 胎移植
体外 胚胎 克隆 受精 分割 技术
试管婴儿
• 体外受精联合胚胎移植技术(IVF) • 1978年英国专家steptoe和Edowrds定制
了世界上第一个试管婴儿 • 1978年7月25日世界第一例试管婴儿Loui
受精后第4~6天桑椹胚细胞继续分裂,细胞间开始 出现小腔隙,并逐渐汇合成一个大腔,桑椹胚转变为中空 的泡状,称胚泡(blastocyst),胚泡由三部分组成:
极端滋养 层
滋养层
胚泡 内细胞群
胚泡腔
一、胚胎移植
• 受精卵移植 • 把一头雌性动物的早期胚胎从输卵管或子宫中冲洗出来,移植到另 一头雌性动物的输卵管或子宫内,使之继续发育成新个体的技术
④透明带对于分割胚体内外发育的影响
• 透明带作用:阻止异种动物精子受精和同 种动物的多精子受精,保护受精卵在输卵 管和子宫内正常运行,防止输卵管和子宫 液的伤害及白细胞的吞噬,并使分裂阶段 的卵裂球相互靠近,不致分离
• 胚胎分割时所处的发育阶段,对透明带的 依赖性越强
⑤冷冻胚胎的影响
• 分割过程引起的透明带损伤和胚胎细 胞数量减少,经冷冻和解冻在体内和 体外的发育能力进一步降低,其移植 妊娠率低于完整的冷冻胚胎
的染色体的组成
2)SRY片段的PCR扩增
Y染色体 上的特异 片段
3)H-Y抗原:雄性特异性弱组织相容性Y 抗原
• 只有Y 精子才能表达H-Y抗原
• 利用H-Y 抗体检测精子质膜上存在的H-Y抗原, 再通过一定的分离程序,就能将精子分离成HY+(Y精子)和H-Y-(X精子)两类,将所需性别的 精子进行人工受精,即可获得预期性别的后代
• 供体 • 提供胚胎的动物
• 受体 • 接受和孕育胚胎的动物
胚胎移植的历史
• 初始阶段
• 1890-1900 W.Heape将安哥拉兔和荷兰兔的受 精卵分别移植到比利时兔的输卵管内,分别获得 仔兔2只
• 1900-1950 主要由英美科学家在家兔、绵羊、山 羊小家畜方面研究,成功率35%左右
• 发展阶段
1.胚胎移植的生理学基础
• 成年母畜卵巢上存在数千到上万个卵泡,在外源激素作用下,每个发情期的卵泡发 育和排卵数可达数十个
• 每个发情周期生殖器官都有一个孕向发育 • 早期胚胎处于游离状态 • 胚胎发育不存在免疫问题 • 胚胎发育到一定阶段会与子宫发生生理和组织联系 • 胚胎的遗传性不受受体的影响
• 即将母畜的黄体期延长或缩短,使母畜 摆脱内、外孕激素对卵巢的控制,在同 一时间内引起全部母畜的卵泡发育,从 而达到同期发情的目的
• 延长黄体期:孕激素 控制卵泡的生长发育和发情表现
• 缩短黄体期:前列腺素 加速黄体退化,使卵巢提前摆脱体内孕 激素的控制
• 促进卵泡发育、排卵:促性腺激素
3)超数排卵
•其它方面应用
• 胚胎移植是克隆技术的必须过程 • 体外受精必须借助胚胎移植实现“试
管婴儿的继续发育” • 转基因及动物生物反应器的研究也必
须借助胚胎移植
二、胚胎分割技术
1)概念
采用显微手术(机械方法)的方法将早期胚 胎分割成2分胚,4分胚或8分胚,经体内或 体外培养后植入受体,以得到同卵双胎或同 卵多胎的技术
• 受体的选择
• 身体健康,身体状况中上的适繁未孕个 体,无生殖道疾病和难产病史
• 繁殖状况正常,有正常的发情周期 • 母性良好:泌乳性能、护仔性能
• 供、受体的管理
• 防疫、记录 • 饲养管理等
2)同期发情(synchronizatio n of eatrus)
• 采用激素或类激素的药物处理,使这一 群母畜在特定时间内集中发情和排卵
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