胚胎工程結(jié)課論文

1、胚胎工程之胚胎分割生科L081張超 08L0304115(聯(lián)系地址：# 石家莊050018）摘要：胚胎工程是指對動物早期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù)，胚胎工程技術(shù)內(nèi)容豐富，如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的胚胎，還需移植到雌性動物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。關(guān)鍵詞： 胚胎工程；胚胎分割胚胎工程技術(shù)廣泛用于生殖生物學(xué)、胚胎學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、遺傳育種學(xué)和生殖醫(yī)學(xué)的研究應(yīng)用，并成為這些研究領(lǐng)域的重要技術(shù)手段。目前在生產(chǎn)上應(yīng)用較多的是動物繁殖控制技術(shù)，包括人工受精技術(shù)、試管家畜技術(shù)、胚胎分割技術(shù)等。胚胎工程是生物技術(shù)的重要組成部分，它的研究和應(yīng)用不

2、僅推動了制藥、器官移植醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的變革，而且還加速了畜牧業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。目前我國在胚胎移植改良牛、羊品種，體細(xì)胞克隆牛、羊等家畜的技術(shù)方面已經(jīng)進(jìn)入國際先進(jìn)行列。從本世紀(jì)的三十年代起，胚胎工程技術(shù)就逐步成功地應(yīng)用于畜牧業(yè)生產(chǎn)，尤其是在優(yōu)良種畜的引進(jìn)、品種的保存、種畜的迅速擴(kuò)繁、品種的改良和瀕危動物的保護(hù)等方面發(fā)揮了極其重要的作用，極大地提高了畜牧生產(chǎn)的科技水平，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。胚胎工程主要是對哺乳動物的胚胎進(jìn)行某種人為的工程技術(shù)操作，然后讓它繼續(xù)發(fā)育，獲得人們所需要的成體動物的新技術(shù)。實(shí)際上是動物細(xì)胞工程的拓展與延伸。早在年，英國劍橋大學(xué)的赫普就在兔子身上首次成功地進(jìn)行了受精卵的移

3、植實(shí)驗(yàn)。到本世紀(jì)年代，這項(xiàng)技術(shù)已在畜牧業(yè)上獲得了越來越明顯的效益。進(jìn)入年代，出現(xiàn)了專門從事受精卵移植的企業(yè)。高等動物的受精卵移植又叫“家畜胚胎移植”。它是將優(yōu)良種畜的早期胚胎從供體母畜體中取出來，移到受體母畜輸卵管或子宮中，“借腹懷胎”繁殖優(yōu)良牲畜的技術(shù)。為成倍甚至成數(shù)倍地提高優(yōu)良胚胎移植后所得到的成體數(shù)，用顯微外科的手術(shù)方法將一個(gè)胚胎分割為個(gè)或多個(gè)，制造同卵多仔。國內(nèi)外科學(xué)家們已在鼠、兔、牛、羊、豬的胚胎分割上取得了成功，這一技術(shù)成為胚胎分割胚胎分割（Embryo bisection）是指借助顯微操作技術(shù)或徒手操作方法切割早期胚胎成二、四等多等份再移植給受體母畜，從而獲得同卵雙胎或多胎的生物

4、學(xué)新技術(shù)。由于來自同一胚胎的后代有相同的遺傳物質(zhì)，因此 胚胎分割可看成動物無性繁殖或克隆的方法之一。胚胎分割技術(shù)可用于擴(kuò)增可用的優(yōu)良胚胎的數(shù)目和生產(chǎn)同卵雙胎、同卵多胎的克隆動物，可用于瀕危動物的保護(hù)，也可為早期胚胎遺傳疾病的檢查和性別鑒定等技術(shù)提供一種活 體組織檢查的方法。1.胚胎分割的研究概況早在1904年，Spemann就進(jìn)行了蛙類2細(xì)胞胚胎的分割實(shí)驗(yàn)，并獲得同卵雙生后代。20世紀(jì)30年代，Pincus等首次證明2細(xì)胞兔胚的單個(gè)卵裂球在假孕受體兔體內(nèi)可發(fā)育為體積較小的胚泡。哺乳動物胚胎分割技術(shù)始于Nicholas( 1942) 對大鼠22細(xì)胞胚胎卵裂球的分離和培養(yǎng)研究。其后,1959 年T

5、arkow ski研究了小鼠1/4 ,2/4 ,3/4 卵裂球的發(fā)育規(guī)律,得到了世界上首例半胚來源的活體動物。20世紀(jì)70年代以來，隨著胚胎培養(yǎng)及移植技術(shù)的發(fā)展和完善，哺乳動物胚胎分割取得了突破性進(jìn)展。1979年，Willadsen等通過分離2細(xì)胞胚胎的卵裂球，也獲得綿羊同卵雙生后代。20世紀(jì)80年代以后，哺乳動物胚胎分割技術(shù)進(jìn)人快速發(fā)展時(shí)期。1998 年,Rho 等又利用卵母細(xì)胞體外培養(yǎng)成熟、體外受精的方法獲得了牛胚胎,移植12 枚四分胚給6 頭受體,獲得2 頭四分胚的犢牛,這是第一次利 用體外胚分割得到活體后代。當(dāng)然,胚胎并不是隨著分割次數(shù)的增加,產(chǎn)生的克隆動物就越多。如果超過四分割以上則

6、產(chǎn)生的克隆動物個(gè)體數(shù)可能反而減少,甚至一個(gè)也得不到。為了使胚胎分割技術(shù)更便于在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用,一些學(xué)者開始對這種顯微操作技術(shù)加以改進(jìn),簡化其方法并避免使用昂貴儀器,而采用在體視顯微鏡下徒手操作的簡易方法進(jìn)行胚胎分割。1988 年Williams 用止血鉗夾住用刮胡刀片制成的顯微手術(shù)刀片分割7齡牛胚得到了同卵雙生牛犢。我國家畜胚胎分割及相關(guān)的研究工作，自20世紀(jì)80年代晚期以后進(jìn)展也很快。1986 年竇忠英等得到了國內(nèi)首批分割胚牛犢(單生) ,該實(shí)驗(yàn)將分割所得的半胚裝入透明帶后移植受體與裸胚直接移植受體的產(chǎn)仔率均為25 %。譚麗玲等（1988年）對兔胚胎進(jìn)行了半胚分割，并獲得仔兔。1989年，江

7、蘇農(nóng)科院、中科院遺傳所獲得山羊鮮胚分割羔羊；同年，張涌等也獲得了山羊鮮胚和凍胚分割羔羊；此外，我國的研究人員也把胚胎分割與胚胎性別鑒定有機(jī)結(jié)合，推動了胚胎分割的深人研究和推廣。2.胚胎分割原理早期實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)的研究發(fā)現(xiàn),大多數(shù)哺乳動物的胚胎發(fā)育是調(diào)整發(fā)育,即去掉一個(gè)早期胚胎的一半,剩余的部分可以調(diào)整其發(fā)育方向,仍可以發(fā)育為一個(gè)完整的胚胎。反之,若把兩個(gè)早期胚胎融合在一起,它們不是發(fā)育為兩個(gè)連在一起的胚胎,而是在細(xì)胞間重新調(diào)整,仍發(fā)育為一個(gè)胚胎。但隨著發(fā)育進(jìn)程,其調(diào)整能力逐漸減弱,細(xì)胞的組織發(fā)育方向變得越來越固定,直到調(diào)整能力完全喪失。早期的實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)證明哺乳動物2細(xì)胞期的每個(gè)卵裂球都具有發(fā)育為正

8、常胎兒的“全能性”。對小鼠胚胎分割的實(shí)驗(yàn)認(rèn)為,在32 細(xì)胞期的胚胎仍具有調(diào)整能力,但到64 細(xì)胞期的胚胎就逐漸失去這種能力。到神經(jīng)軸時(shí)期的胚胎,再分割為兩半,就永遠(yuǎn)不會發(fā)育為正常的胚胎了【1】。3.胚胎分割方法3.1毛細(xì)管吹吸法該方法主要適用于分離2細(xì)胞到8細(xì)胞期卵裂球。在顯微操作儀的幫助下,在無鈣、鎂離子的培養(yǎng)液中,用固定針吸住胚胎,用另一玻璃針挑開胚胎的透明帶,細(xì)胞團(tuán)自透明帶中脫出。再用僅能通過胚胎的毛細(xì)管吹吸胚胎,得到單個(gè)卵裂球,再將卵裂球裝入空的透明帶中,體外培養(yǎng)至一定時(shí)期,移植入受體中。3.2徒手分割法該法主要適用于分割體積較大的胚胎,其優(yōu)勢在于可以不用顯微操作儀。在立體顯微鏡下,用

9、止血鉗夾住切割刀片,將透明帶切開一部分,再用直徑略小于胚胎的毛細(xì)管吹吸幾次,胚胎從透明帶中脫出。手持玻璃針自上而下對稱切割裸胚。這種方法多用于分割桑葚胚和囊胚。3.3顯微手術(shù)法這種方法主要適用于分割?？芭吆湍遗摺Ｔ陲@微操作儀的幫助下,以固定針吸住胚胎,用玻璃針或顯微手術(shù)刀將胚胎對稱切割。在切割桑葚胚時(shí),需要在不含鈣、鎂離子的培養(yǎng)液中,以降低細(xì)胞間的連接,降低由于切割造成的損傷。對胚胎的分割要注意對稱,尤其是囊胚,要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)對稱地一分為二。但這種方法與徒手分割相比無論切割有效率還是移植產(chǎn)羔率都是最低的。并且玻璃針帶內(nèi)切割需要昂貴的顯微操作系統(tǒng),因此這種切割方法在實(shí)踐中很難得到推廣應(yīng)用【2】

10、。3.4酶消化法去透明帶后分割法3.5免疫手術(shù)法4.胚胎分割操作流程胚胎分割可在哺乳動物2細(xì)胞期至胚泡期的胚胎進(jìn)行。主要由胚的采收、用顯微手術(shù)進(jìn)行胚的分離、分離胚（裂球）的培養(yǎng)、分離胚的移植等4步組成。5.胚胎分割技術(shù)的應(yīng)用及意義利用胚胎分割技術(shù),取出著床前胚胎的單個(gè)卵裂球或取出滋養(yǎng)層細(xì)胞的一部分進(jìn)行生化檢驗(yàn)、PCR 擴(kuò)增和性別鑒定以檢測蛋白質(zhì)或酶水平的生化缺陷、特定基因的缺失及伴性遺傳病,以便在著床前決定是否終止妊娠,這對于優(yōu)生優(yōu)育有重要意義。世界首例胚胎分割-性別鑒定試管水牛在廣西水牛研究所水牛場出生。胚胎分割技術(shù)經(jīng)過近20年的發(fā)展,在理論和技術(shù)方法上都已經(jīng)日趨完善, 對畜牧業(yè)生產(chǎn)和試驗(yàn)研究有著特殊的作用,尤其是對大型農(nóng)場動物進(jìn)行良種繁殖時(shí),可用胚胎分割方式增加胚胎數(shù)目及人造同卵雙胎和多胎數(shù)目,移植后便可獲得更多的良種。哺