第十章转基因动物技术 刘智敏 基础医学院生物化学与分子生物学教研室
第十章 转基因动物技术 刘智敏 基础医学院生物化学与分子生物学教研室
第一节转基因动物 一、 概述 ■ 转基因动物(transgenic animal)是指 用人工方法将外源基因导人或整合到基 因组内，并能稳定传代的一类动物。转 基因动物技术是在动物整体水平研究目 的基因的生物技术，其特点是“分子及 细胞水平操作，组织及动物整体水平表 达
第一节 转基因动物 一、概述 ◼ 转基因动物（transgenic animal）是指 用人工方法将外源基因导人或整合到基 因组内，并能稳定传代的一类动物。转 基因动物技术是在动物整体水平研究目 的基因的生物技术，其特点是“分子及 细胞水平操作，组织及动物整体水平表 达”
自1981年，美国的Brinster7和Palmiter 获得世界上第一只转基因动物一“巨 鼠”以来，国内外对转基因动植物的 研究方兴未艾。到目前，我国也已获 得了转基因鼠、转基因鱼、转基因猪， 转基因羊、转基因鸡等多种转基因动 物
自1981年，美国的Brinster和Palmiter 获得世界上第一只转基因动物—“巨 鼠”以来，国内外对转基因动植物的 研究方兴未艾。到目前，我国也已获 得了转基因鼠、转基因鱼、转基因猪、 转基因羊、转基因鸡等多种转基因动 物
大鼠生长 小鼠(it/it)的金属 激素基因 疏蛋白的基因(MT) MITrGH基因 显微注射法 小鼠受精卵 植入假孕鼠的子宫 21只小鼠，7 中带外源基因 6只体型较原小 鼠大一倍左右 著名的转基因超级小鼠或巨鼠实验
6只体型较原小 鼠大一倍左右 大鼠生长 激素基因 小鼠（lit/lit）的金属 硫蛋白的基因（MT） MTrGH基因 显微注射法 小鼠受精卵 植入假孕鼠的子宫 21只小鼠，7 中带外源基因 著名的转基因超级小鼠或巨鼠实验
二、转基因动物的基本原理 转基因动物的基本原理是将目的基因 (或基因组片段)用显微注射等方法注 入实验动物的受精卵或着床前的胚胎细 胞中，使目的基因整合到基因组中，然 后将此受精卵或着床前的胚胎细胞再植 人受体动物的输卵管（或子宫）中，使 其发育成携带有外源基因的转基因动物， 人们可以通过分析转基因和动物表型的 关系，揭示外源基因的功能：也可以通 过转入外源基因培育优良的动物品种
◼ 转基因动物的基本原理是将目的基因 （或基因组片段）用显微注射等方法注 入实验动物的受精卵或着床前的胚胎细 胞中，使目的基因整合到基因组中，然 后将此受精卵或着床前的胚胎细胞再植 人受体动物的输卵管（或子宫）中，使 其发育成携带有外源基因的转基因动物， 人们可以通过分析转基因和动物表型的 关系，揭示外源基因的功能；也可以通 过转入外源基因培育优良的动物品种。 二、转基因动物的基本原理
转基因技术中所用的外源基因是由 顺式作用元件和结构基因组成的完 整基因（即完整的转录单位）。由 于哺乳类动物之间基因的同源性较 高，为了检测方便，有时需引人报 告基因(reporter gene))或报告序列 (reporter sequence)。顺式作用元件 主要选用有较高表达活性的强启动 子（有时包括增强子），或者直接选 用目的基因的天然启动子序列
◼ 转基因技术中所用的外源基因是由 顺式作用元件和结构基因组成的完 整基因（即完整的转录单位）。由 于哺乳类动物之间基因的同源性较 高，为了检测方便，有时需引人报 告基因(reporter gene)或报告序列 (reporter sequence)。顺式作用元件 主要选用有较高表达活性的强启动 子（有时包括增强子), 或者直接选 用目的基因的天然启动子序列
三、转基因动物的基本方法 L.显微注射法(microifljection〉 显微注射是目前最常用的转基因方法之 一，其基本原理是用显微注射针将外源 基因直接注入实验动物受精卵的原核， 使外源基因整合到实验动物基因组中， 从而得到转基因动物。优点是：导入基 因的速度快且操作简单，对DNA大小无 限制（最大已达250kb)
三、转基因动物的基本方法 1.显微注射法 （microifljection） 显微注射是目前最常用的转基因方法之 一，其基本原理是用显微注射针将外源 基因直接注入实验动物受精卵的原核， 使外源基因整合到实验动物基因组中， 从而得到转基因动物。优点是：导入基 因的速度快且操作简单，对DNA大小无 限制（最大已达250kb）
转基因动物的一般实验程序 克隆DNA 供体母鼠 酶解、分离、纯化、定量 注射激素(PMS,HCG),与公鼠交 目的基因DNA片段 鼠受精卵 配 显微注射 注射DNA的受精卵 输卵管或子宫移卵 假孕母鼠 →冻存的胚鼠组织 传代转基因鼠， 娩出幼鼠 ,取出鼠胚胎 胎鼠组织 冻存幼鼠血液 幼鼠尾巴 制备DNA 制备转基因鼠的 DNA、蛋白质 外源基因的整合检测 表达水平检测 确定转基因鼠
转基因动物的一般实验程序 克隆DNA 供体母鼠 酶解、分离、纯化、定量 注射激素（PMS，HCG），与公鼠交 目的基因DNA片段 配 鼠受精卵 显微注射 注射DNA的受精卵 输卵管或子宫移卵 假孕母鼠 冻存的胚鼠组织 取出鼠胚胎 胎鼠组织 制备DNA 传代转基因鼠 娩出幼鼠 冻存幼鼠血液 制备转基因鼠的 DNA、蛋白质 表达水平检测 外源基因的整合检测 确定转基因鼠 幼鼠尾巴
2.胚胎干细胞法(embryonic stem cells, E$细胞)胚胎干细胞是从着床前的动物 胚胎中分离获得的一种多功能胚胎干细 胞。由于它注射入动物囊胚后可参与宿 主的胚胎构成，形成嵌合体，直至达到 种系嵌合，因此，可将其作为一种载体， 把外源基因导入个体，获得转基因动物。 ES细胞可通过磷酸钙-DNA共沉淀法、 逆转录病毒感染或电穿孔等方法转染， 然后进行筛选和克隆
◼ 2.胚胎干细胞法 （embryonic stem cells， ES细胞）胚胎干细胞是从着床前的动物 胚胎中分离获得的一种多功能胚胎干细 胞。由于它注射入动物囊胚后可参与宿 主的胚胎构成，形成嵌合体，直至达到 种系嵌合，因此，可将其作为一种载体， 把外源基因导入个体，获得转基因动物。 ES细胞可通过磷酸钙-DNA共沉淀法、 逆转录病毒感染或电穿孔等方法转染， 然后进行筛选和克隆
3.逆转录病毒感染法 将外源基因与逆转录病毒载体在体 外构建成重组逆转录病毒载体，然 后将其转染包装细胞，这时，既可 以收获重组病毒颗粒，用于早期胚 胎的转染，又可以将胚胎直接加入 包装细胞培养物中共培养进行转染。 转染后的胚胎可移植给假孕动物完 成发育过程
将外源基因与逆转录病毒载体在体 外构建成重组逆转录病毒载体，然 后将其转染包装细胞，这时，既可 以收获重组病毒颗粒，用于早期胚 胎的转染，又可以将胚胎直接加入 包装细胞培养物中共培养进行转染。 转染后的胚胎可移植给假孕动物完 成发育过程。 3.逆转录病毒感染法