第十四章转基因动物和动 物克隆 转基因动物(概念、研究、问题) 转基因的“动物药厂” 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
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
配对 精子 从输卵管洗出受精卵 前核 趣的基因 受精卵 用显微注射法在前核内 注入异体DNA 用吸管固定卵细胞 把卵细胞移植于 借腹怀孕的雌小鼠 愎怀孕的雌小鼠 新生小鼠 DNA分析 PCR片段显示转基因的片段
转基因动物的概念 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21-1
一、转基因动物的概念 • 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21-1
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 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) 下一页
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）。 • 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
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
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)
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）
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。 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
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。 • 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 动物的去核卵细胞(如羊卵细胞)进行细胞融 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21-1、图21-2)
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21-1、图21-2）
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 目的基因(hGH) 移植 妊娠出生分子检测 显微 注射 供体动物 动物受精卵—~受体动物输卵管一~动物幼崽—转基因动物 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
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
转基因动物存在的问题 1.随即整合如何控制 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
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