第九章 胚胎工程 山东师范大学生命科学学院
第九章 胚胎工程 山东师范大学生命科学学院
胚胎工程是在胚胎移植技术上发展起来的现代生物技术，在畜牧业生产 和临床上具有广泛的应用，它主要包括体外受精技术、胚胎移植技术、胚 胎分割技术、胚胎冷冻保存技术和性别控制技术等。近30年来，随着生物 技术的发展，胚胎工程技术也日新月异，在促进畜牧业发展及其相关领域 研究中取得了令人瞩目的成就
胚胎工程是在胚胎移植技术上发展起来的现代生物技术，在畜牧业生产 和临床上具有广泛的应用，它主要包括体外受精技术、胚胎移植技术、胚 胎分割技术、胚胎冷冻保存技术和性别控制技术等。近30年来，随着生物 技术的发展，胚胎工程技术也日新月异，在促进畜牧业发展及其相关领域 研究中取得了令人瞩目的成就
一、 体外受精 体外受精(In Vitro Fertilization，IVF)是指哺乳动物的精子和卵子在 体外人工控制的环境中完成受精过程的技术，它的基本原理是在人工模 拟体内环境，包括营养、温度、湿度、气体、渗透压、pH等），使卵丘 卵母细胞复合体中的初级卵母细胞成熟，同时使精子获能，完成受精
一、 体外受精 体外受精(In Vitro Fertilization，IVF)是指哺乳动物的精子和卵子在 体外人工控制的环境中完成受精过程的技术，它的基本原理是在人工模 拟体内环境，包括营养、温度、湿度、气体、渗透压、pH等），使卵丘 卵母细胞复合体中的初级卵母细胞成熟，同时使精子获能，完成受精
1959年，张明觉以家兔为实验材料，从一只交配后12h的母兔子宫中 冲取精子(即体内获能的精子)，从另外两只超数排卵处理母兔的输卵管中 收集卵子，精子和卵子在体外人工配制的溶液中完成受精过程，然后，正 常卵裂的36枚胚胎被移植到6只受体兔的输卵管中，其中4只妊娠，并产下 15只健康仔兔，这是世界上首批试管动物，它们的正常发育标志着体外受 精技术的建立
1959年，张明觉以家兔为实验材料，从一只交配后12h的母兔子宫中 冲取精子(即体内获能的精子)，从另外两只超数排卵处理母兔的输卵管中 收集卵子，精子和卵子在体外人工配制的溶液中完成受精过程，然后，正 常卵裂的36枚胚胎被移植到6只受体兔的输卵管中，其中4只妊娠，并产下 15只健康仔兔，这是世界上首批试管动物，它们的正常发育标志着体外受 精技术的建立
◆试管小鼠(Whit-tingham，1968) ◆大鼠(Toyoda和Chang，1974) ◆婴儿(Steptoe和Edwards，1978) ◆牛(Brackett等，1982) ◆山羊(Hamda，1985) ◆绵羊(Hanada，1985) ◆猪(Chang等，1986) ◆牛（Parrish等，1986）
◆试管小鼠(Whit-tingham，1968) ◆大鼠(Toyoda和Chang，1974) ◆婴儿(Steptoe和Edwards，1978) ◆牛(Brackett等，1982) ◆山羊(Hamda，1985) ◆绵羊(Hanada，1985) ◆猪(Chang等，1986) ◆牛（Parrish等，1986）
体外受精技术主要包括以下几个主要方面：精子的采集与 获能、卵子的回收及成熟培养、体外受精、受精卵的体外 发育及试管胚胎的移植等
体外受精技术主要包括以下几个主要方面：精子的采集与 获能、卵子的回收及成熟培养、体外受精、受精卵的体外 发育及试管胚胎的移植等
1. 精子的获能处理 张明觉Austin 1951年发现兔子和大白鼠直接排出的精子不能使卵受 精，必须在生殖道中停留一段时间后才具备受精能力，这一现象称为精 子的获能（capacitation）。 精子的获能过程是多时期、多步骤的复杂变化过程，包括两个阶段， 获能的第一阶段是脱出精子表面的抗原物质和去能因子 （Decapacitation Factors，DF），增强了膜通透性。第二阶段是精子 细胞膜蛋白变化，即发生顶体反应
1. 精子的获能处理 张明觉Austin 1951年发现兔子和大白鼠直接排出的精子不能使卵受 精，必须在生殖道中停留一段时间后才具备受精能力，这一现象称为精 子的获能（capacitation）。 精子的获能过程是多时期、多步骤的复杂变化过程，包括两个阶段， 获能的第一阶段是脱出精子表面的抗原物质和去能因子 （Decapacitation Factors，DF），增强了膜通透性。第二阶段是精子 细胞膜蛋白变化，即发生顶体反应
2. 卵母细胞的采集和成熟培养 （1）卵母细胞的采集 ①超数排卵 ②从活体卵巢中采集卵母细胞 ③从屠宰后母畜卵巢上采集卵母细胞 （2）卵母细胞的选择 （3）卵母细胞的成熟培养
2. 卵母细胞的采集和成熟培养 （1）卵母细胞的采集 ①超数排卵 ②从活体卵巢中采集卵母细胞 ③从屠宰后母畜卵巢上采集卵母细胞 （2）卵母细胞的选择 （3）卵母细胞的成熟培养
3. 体外受精 （1）常规体外受精技术 将获能精子与成熟卵子置于受精液中共同培养，使之完成受精过程。通常情 况下，受精液与获能液为同一种液体。 （2）与分离精子相结合的体外受精技术 将精子分离技术与体外受精技术结合起来生产预选性别的优良胚胎, 对加速 家畜品种改良和畜牧业生产具有重要的应用价值。 （3）显微受精技术 为了提高体外受精的成功率，借助显微操作仪将精子直接注入卵母细胞质或 透明带下，完成受精过程。显微受精技术避免了由透明带或卵质膜所形成的受精 障碍，使受精率和准确率大大提高
3. 体外受精 （1）常规体外受精技术 将获能精子与成熟卵子置于受精液中共同培养，使之完成受精过程。通常情 况下，受精液与获能液为同一种液体。 （2）与分离精子相结合的体外受精技术 将精子分离技术与体外受精技术结合起来生产预选性别的优良胚胎, 对加速 家畜品种改良和畜牧业生产具有重要的应用价值。 （3）显微受精技术 为了提高体外受精的成功率，借助显微操作仪将精子直接注入卵母细胞质或 透明带下，完成受精过程。显微受精技术避免了由透明带或卵质膜所形成的受精 障碍，使受精率和准确率大大提高
4. 受精卵的体外培养 受精卵需要在培养液或输卵管中发育到桑葚胚或囊胚阶段，移植到受 体后才能获得较高的妊娠率。但体外受精的早期胚胎在体外发育过程中， 往往会停滞在某一阶段不再发育，此现象称之为“发育阻滞”。不同动 物体外发育阻滞出现的时期不同，小鼠为2细胞期，大鼠为8细胞期，牛 和绵羊为8~16细胞，猪为4细胞期
4. 受精卵的体外培养 受精卵需要在培养液或输卵管中发育到桑葚胚或囊胚阶段，移植到受 体后才能获得较高的妊娠率。但体外受精的早期胚胎在体外发育过程中， 往往会停滞在某一阶段不再发育，此现象称之为“发育阻滞”。不同动 物体外发育阻滞出现的时期不同，小鼠为2细胞期，大鼠为8细胞期，牛 和绵羊为8~16细胞，猪为4细胞期