試管動(dòng)物與克隆動(dòng)物課件

1、試管動(dòng)物與克隆動(dòng)物課件試管動(dòng)物與克隆動(dòng)物課件試管動(dòng)物與克隆動(dòng)物課件第十二章 動(dòng)物克隆技術(shù)第十二章 動(dòng)物克隆技術(shù)精卵結(jié)合胚 胎細(xì)胞分化個(gè) 體精卵結(jié)合胚 胎細(xì)胞分化個(gè) 體基本概念克?。╟lone）: 遺傳上完全相同的分子、細(xì)胞或來自同一祖先的生物個(gè)體的無性繁殖群體，也指通過克隆方式生產(chǎn)克隆群體的過程或手段。分子克隆細(xì)胞克隆個(gè)體克隆克隆基本概念克?。╟lone）: 遺傳上完全相同的分子、細(xì)胞或來基本概念動(dòng)物克?。河梢粋€(gè)動(dòng)物經(jīng)無性繁殖（asexual reproduction）或孤雌生殖而產(chǎn)生的多個(gè)后代，克隆的所有成員在遺傳組成上都是完全相同的。細(xì)胞核移植技術(shù)（nuclear transfer）：動(dòng)物

2、克隆的核心技術(shù)基本概念動(dòng)物克?。河梢粋€(gè)動(dòng)物經(jīng)無性繁殖（asexual re主要內(nèi)容12.1 動(dòng)物克隆的研究歷史12.2 動(dòng)物克隆的意義12.3 動(dòng)物克隆的原理及技術(shù)路線12.4 動(dòng)物克隆的方法12.5 動(dòng)物克隆的影響因素12.6 動(dòng)物克隆技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景主要內(nèi)容12.1 動(dòng)物克隆的研究歷史12.1 動(dòng)物克隆的研究歷史1938年：德國(guó)胚胎學(xué)家Spemann首次提出克隆的設(shè)想。 1952年：Briggs和Kings獲得豹蛙胚胎克隆后代。1975年：Bromhall最早在家兔上證實(shí)哺乳動(dòng)物的胚胎細(xì)胞核移植是可行的。1997年：英國(guó)羅斯林研究所宣布克隆羊培育成功。他們用取自一只6歲成年羊的乳腺細(xì)胞

3、培育成功一只克隆羊。Wilmut I et al. Nature, 1997, 385: 810-81312.1 動(dòng)物克隆的研究歷史1938年：德國(guó)胚胎學(xué)家Spem克隆蛙產(chǎn)生過程克隆蛙產(chǎn)生過程克隆羊產(chǎn)生過程克隆羊產(chǎn)生過程中國(guó)克隆動(dòng)物研究大事記60年代，生物學(xué)家童第周對(duì)金魚、鯽魚進(jìn)行細(xì)胞核移植。 1990年5月，西北農(nóng)業(yè)大學(xué)畜牧所克隆一只山羊。 1992年，江蘇農(nóng)科院克隆一只兔子。 1993年，中科院發(fā)育生物學(xué)研究所與揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院合作，克隆一只山羊。1995年7月，華南師大與廣西農(nóng)大合作，克隆一頭奶牛、黃牛雜種牛。 1995年10月，西北農(nóng)大克隆6頭豬。 1996年12月，湖南醫(yī)大克隆6只老鼠

4、。中國(guó)農(nóng)科院畜牧所克隆一頭公牛犢。(以上為胚胎細(xì)胞克隆研究) 1997年3月，陳大元率先提出了克隆大熊貓的設(shè)想。 1999年，中科院動(dòng)物研究所成功培育出了大熊貓的早期胚胎。2000年6月，西北農(nóng)林科技大學(xué)培育出世界上第一例成年體細(xì)胞克隆山羊。 中國(guó)克隆動(dòng)物研究大事記60年代，生物學(xué)家童第周對(duì)金魚、鯽魚進(jìn)12.2 動(dòng)物克隆的意義體細(xì)胞與胚胎干細(xì)胞的關(guān)系胚胎干細(xì)胞體細(xì)胞12.2 動(dòng)物克隆的意義體細(xì)胞與胚胎干細(xì)胞的關(guān)系胚胎干細(xì)胞體對(duì)傳統(tǒng)動(dòng)物繁殖模式的挑戰(zhàn)；對(duì)社會(huì)倫理的挑戰(zhàn)；保存物種、延續(xù)生命、提高人口素質(zhì)？12.2 動(dòng)物克隆的意義對(duì)傳統(tǒng)動(dòng)物繁殖模式的挑戰(zhàn)；12.2 動(dòng)物克隆的意義12.3 動(dòng)物克隆的

5、原理及技術(shù)路線胚胎分割的原理胚胎細(xì)胞核移植的原理體細(xì)胞核移植的原理12.3.1 動(dòng)物克隆的原理12.3 動(dòng)物克隆的原理及技術(shù)路線胚胎分割的原理12.3.1(1) 胚胎分割的原理大多數(shù)哺乳動(dòng)物的胚胎發(fā)育是調(diào)整發(fā)育。隨著胚胎發(fā)育的進(jìn)行，其調(diào)整能力逐漸減弱，細(xì)胞的組織發(fā)育方向慢慢得到固定，直至調(diào)整能力完全喪失。(1) 胚胎分割的原理大多數(shù)哺乳動(dòng)物的胚胎發(fā)育是調(diào)整發(fā)育。(2) 胚胎細(xì)胞核移植的原理早期胚胎細(xì)胞具有全能性，它包含個(gè)體的全套遺傳信息。(2) 胚胎細(xì)胞核移植的原理早期胚胎細(xì)胞具有全能性，它包含個(gè)(3) 體細(xì)胞核移植的原理細(xì)胞全能性是細(xì)胞核基因在不斷變化和胞質(zhì)環(huán)境的作用下有次序、有系統(tǒng)地表達(dá)的

6、結(jié)果，在分化的細(xì)胞內(nèi)存在有可逆性修飾的遺傳物質(zhì)。已分化的體細(xì)胞在特定條件下，經(jīng)過去分化也具有全能性，其前提條件是這種細(xì)胞在體外進(jìn)行誘導(dǎo)進(jìn)入休眠狀態(tài)。(3) 體細(xì)胞核移植的原理細(xì)胞全能性是細(xì)胞核基因在不斷變化和12.3 動(dòng)物克隆的原理及技術(shù)路線12.3.2 動(dòng)物克隆的技術(shù)路線12.3 動(dòng)物克隆的原理及技術(shù)路線12.3.2 動(dòng)物克隆的技試管動(dòng)物與克隆動(dòng)物課件12.4 動(dòng)物克隆的方法 (1) 胚胎細(xì)胞核移植的操作程序核供體細(xì)胞的獲得受體細(xì)胞的選擇及去核核卵重組細(xì)胞融合與激活重構(gòu)胚的培養(yǎng)與移植12.4 動(dòng)物克隆的方法 (1) 胚胎細(xì)胞核移植的操作程序核12345切開卵母細(xì)胞透明帶擠出卵母細(xì)胞細(xì)胞核注入

7、供體細(xì)胞核電融合儀融合培養(yǎng)12345切開卵母細(xì)胞透明帶擠出卵母細(xì)胞細(xì)胞核注入供體電融合(1) 胚胎細(xì)胞核移植的操作方法 核供體細(xì)胞的獲得選擇： 核供體細(xì)胞必須具有供體動(dòng)物完整的基因組，二倍體 能在細(xì)胞質(zhì)的作用下，產(chǎn)生細(xì)胞分化過程的倒轉(zhuǎn)來源： 胚胎細(xì)胞，胚胎干細(xì)胞，體細(xì)胞等(1) 胚胎細(xì)胞核移植的操作方法 核供體細(xì)胞的獲得 受體細(xì)胞的選擇及去核選擇： 成熟的卵母細(xì)胞，受精卵，2細(xì)胞胚胎來源： 一是用激素進(jìn)行超排，沖出MII卵母細(xì)胞； 二是從屠宰場(chǎng)收集卵巢，吸出濾泡中的卵丘-卵母細(xì)胞復(fù)合體（COC），體外成熟培養(yǎng)。去核： 盲吸法，半卵法，離心去核法，切割去核法，化學(xué)誘導(dǎo)去核，顯微手術(shù)法(1) 胚胎

8、細(xì)胞核移植的操作方法 受體細(xì)胞的選擇及去核(1) 胚胎細(xì)胞核移植的操作方法 核卵重組 帶下移植 胞質(zhì)內(nèi)注射 細(xì)胞融合與激活 細(xì)胞融合：仙苔病毒法，電融合法 激活：原理是通過電刺激、鈣離子載體等方法，使卵母細(xì)胞從MII期中解放出來，并轉(zhuǎn)到“受精”的狀態(tài)。(1) 胚胎細(xì)胞核移植的操作方法 核卵重組(1) 胚胎細(xì)胞核移植的操作方法(1) 胚胎細(xì)胞核移植的操作方法重構(gòu)胚的培養(yǎng)與移植 重組胚移入中間受體或體外培養(yǎng)，觀察其發(fā)育率 重組胚移植的受體母體要選擇皮毛顏色與供體品種不同、繁殖性能強(qiáng)、體格稍大的品種、同期發(fā)情處理(1) 胚胎細(xì)胞核移植的操作方法重構(gòu)胚的培養(yǎng)與移植(2) 體細(xì)胞核移植的操作方法核供體細(xì)

9、胞的獲得受體細(xì)胞的選擇及去核核卵重組細(xì)胞融合與激活重構(gòu)胚的培養(yǎng)與移植G0期的誘導(dǎo)(2) 體細(xì)胞核移植的操作方法核供體細(xì)胞的獲得受體細(xì)胞的選擇 Creating Dolly！1997年2月22日，英國(guó)“Nature”刊登了愛丁堡羅斯林研究所維爾穆特的研究成果，即“多莉”羊的克隆成功，從此震驚了世界。 (3) 克 隆 動(dòng) 物 的 鑒 定對(duì)于體細(xì)胞核移植的后代，既要從形態(tài)、性別上鑒定供體細(xì)胞與克隆后代的親緣關(guān)系，又要分子生物學(xué)水平鑒定DNA 指 紋 ：指每個(gè)個(gè)體所特有的基因多態(tài)性鑒定方法：RAPD 微衛(wèi)星 RFLP DOLLY的鑒定：微衛(wèi)星 (3) 克 隆 動(dòng) 物 的 鑒 定12.5 動(dòng)物克隆的影響

10、因素供體細(xì)胞核的選擇胚細(xì)胞的分離和注入卵母細(xì)胞去核效果受體胞質(zhì)的成熟程度及其激活能力核質(zhì)相互作用與細(xì)胞周期同步化重組胚的培養(yǎng)及發(fā)育重組胚的妊娠率 影響核移植的主要因素12.5 動(dòng)物克隆的影響因素供體細(xì)胞核的選擇 影響核移植的主12.6.1 核移植的應(yīng)用 在科研基礎(chǔ)領(lǐng)域方面的應(yīng)用：促進(jìn)胞質(zhì)關(guān)系的研究；促進(jìn)人類了解生物生長(zhǎng)發(fā)育的機(jī)理。 在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值：細(xì)胞治療；異種器官移植；生產(chǎn)治療性蛋白；培育各種疾病動(dòng)物模型。 在畜牧業(yè)方面的應(yīng)用：大量繁殖優(yōu)良個(gè)體，提高畜產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量；克隆技術(shù)是培育畜禽優(yōu)良品種的捷徑；性別控制 保護(hù)、挽救瀕危物種12.6 動(dòng)物克隆技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景12.6.1 核移植

11、的應(yīng)用 在科研基礎(chǔ)領(lǐng)域方面的應(yīng)用：促進(jìn)核移植 消除免疫排斥 胚胎干細(xì)胞 提供細(xì)胞來源 面臨的問題 解決方法 細(xì)胞來源 尸源性 異種細(xì)胞 免疫排斥 免疫抑制劑 基因敲除 免疫隔離(1) 細(xì) 胞 治 療核移植 (2) 異 種 器 官 移 植可移植器官短缺豬的器官大小、結(jié)構(gòu)和功能上與人體器官相近急性免疫排斥反應(yīng)基因敲除半乳糖基轉(zhuǎn)移酶 核移植 器官移植(2) 異 種 器 官 移 植可移植器官短缺豬的器官大小、（3） 生 產(chǎn) 藥 用 蛋 白 目 的 基 因 轉(zhuǎn)基因細(xì)胞系基 因 打 靶 核 移 植動(dòng) 物 乳 腺 乳液提取目的產(chǎn)物（3） 生 產(chǎn) 藥 用 蛋 白 目 的 基 因 （4） 培 育 各 種 疾 病

12、 動(dòng) 物 模 型應(yīng)用核移植技術(shù)可以培育基因完全一致的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型 ，為遺傳學(xué)，病理學(xué)研究提供良好的實(shí)驗(yàn)材料。 動(dòng)物種類 疾病模型數(shù) 豬 65 貓 123 狗 203（4） 培 育 各 種 疾 病 動(dòng) 物 模 型應(yīng)用核移植研 究 實(shí) 例1997 年底,英國(guó)Roslin 研究所和PPL 公司通過克隆轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞，獲得了6只整合neo 或neo 和F2IX 基因綿羊,這標(biāo)志著核移植介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因技術(shù)成功問世。2000 年,英國(guó)PPL公司將人AAT 基因定點(diǎn)整合到胎兒成纖維細(xì)胞的1 原膠原( Procollagen) 基因座位,而后用轉(zhuǎn)基因細(xì)胞進(jìn)行核移植,生產(chǎn)出世界首例基因打靶綿羊,其乳中AAT 蛋白含

13、量達(dá)到了650 mg/ L ,遠(yuǎn)高顯微注射法18 mg/ L 的水平。研 究 實(shí) 例1997 年底,英國(guó)Roslin 研究所和PP研 究 實(shí) 例2004 年，臺(tái)灣培育帶有治療血友病的“第八凝血因子”的體細(xì)胞克隆羊。2005 年，這只克隆羊產(chǎn)下一只同樣帶有第八凝血因子的公羊。研 究 實(shí) 例2004 年，臺(tái)灣培育帶有治療血友病的“第八凝（5） 保 護(hù) 瀕 危 物 種核移植重構(gòu)胚細(xì)胞核去核卵母細(xì)胞（5） 保 護(hù) 瀕 危 物 種核移植細(xì)胞核去核卵克隆技術(shù)研究未來預(yù)測(cè)2007 年，生產(chǎn)出的牛羊在奶中分泌貴重藥品 - 乳腺反應(yīng)器投入生產(chǎn)。動(dòng)物乳房開始替代部分傳統(tǒng)的制藥工廠。建分廠只須進(jìn)行克隆。 2008

14、年，克隆應(yīng)用于器官移植。 2009 年，小鼠實(shí)現(xiàn)全程體外培養(yǎng) - 人造子宮在日本做成。 2010 年，受體卵母細(xì)胞實(shí)現(xiàn)人為制造。適合常見動(dòng)物克隆的卵母細(xì)胞實(shí)現(xiàn)商品化， 2022 年，無卵克?。ㄓ址Q植物式克?。?，克隆動(dòng)物像植物般地從單個(gè)體細(xì)胞生長(zhǎng)出來。 2037 年，實(shí)現(xiàn)核重建。克隆動(dòng)物實(shí)現(xiàn)數(shù)字化批量生產(chǎn)。克隆技術(shù)研究未來預(yù)測(cè)2007 年，生產(chǎn)出的牛羊在奶中分泌貴重克隆技術(shù)研究未來預(yù)測(cè)2055 年，生物技術(shù)使得人的生育與性愛分離。生育由變成社會(huì)產(chǎn)業(yè)，完全實(shí)行機(jī)械化生產(chǎn)，作為社會(huì)的后備力量。 2061 年，機(jī)器人智能化。人類分為傳統(tǒng)人、克隆人和機(jī)器人三大群體。傳統(tǒng)人感到地位在劇烈下降。 2078

15、年，機(jī)器人當(dāng)選某發(fā)達(dá)國(guó)家總統(tǒng)。 2098 年，發(fā)現(xiàn)外星人。 2099 年，時(shí)間概念模糊化。 2100 年，傳統(tǒng)人舉行全球游行，抗議機(jī)器人和克隆人對(duì)傳統(tǒng)人的歧視。克隆技術(shù)研究未來預(yù)測(cè)2055 年，生物技術(shù)使得人的生育與性愛12.6.2 克隆人12.6.2 克隆人(1) 克隆人制備過程將普通的男性細(xì)胞或者是主體細(xì)胞和一枚女性卵子結(jié)合起來，儲(chǔ)存于女性卵子中的遺傳信息將事先被消除。通過細(xì)胞分裂形成的胚胎應(yīng)只帶有這名男性的全部遺傳信息，最后將胚胎移植到女性子宮中，獲得男性克隆后代。當(dāng)然，如果一對(duì)夫婦愿意的話，也可以克隆女性。(1) 克隆人制備過程將普通的男性細(xì)胞或者是主體細(xì)胞和一枚克隆人技術(shù)過程克隆人技

16、術(shù)過程克隆的人類胚胎克隆的人類胚胎但他們強(qiáng)調(diào)：不會(huì)制造用于生育目的胚胎，他們的研究是為了幫助病人。威斯特將這一成果稱為走向醫(yī)學(xué)新時(shí)代的“蹣跚第一步”，是治療性克隆研究中的重大突破，將幫助研究人員找到治療帕金森綜合征、糖尿病和早老性癡呆等疾病的方法。但他們強(qiáng)調(diào)：不會(huì)制造用于生育目的胚胎，他們的研究是為了幫助病 (2) 有關(guān)克隆動(dòng)物與人存在的問題 (2) 有關(guān)克隆動(dòng)物與人存在的問題 技術(shù)尚不成熟得到的克隆動(dòng)物具有極大的偶然性和隨機(jī)性。迄今為止，克隆試驗(yàn)的成功率始終很低。例如，在培育多莉的過程中，科學(xué)家共克隆出277個(gè)綿羊胚胎，最終成功使母羊受孕并生產(chǎn)的只有多莉一個(gè)。目前，多莉羊的制備還不能重復(fù)，更

17、不能肯定克隆多莉羊的方法也適用于其它動(dòng)物或其它不同組織器官的細(xì)胞。 技術(shù)尚不成熟得到的克隆動(dòng)物具有極大的偶然性和隨機(jī)性。迄今277次乳腺細(xì)胞核移植實(shí)驗(yàn)；獲得29個(gè)發(fā)育為8細(xì)胞的“胚”；13頭代孕母親；1996年7月5日，羊羔6LL3，被命名為“多莉”。277次乳腺細(xì)胞核移植實(shí)驗(yàn)； 遺傳、疾病問題 克隆動(dòng)物夭折率高，不少克隆動(dòng)物天生患有疾病或體形過大。 克隆動(dòng)物沒有遺傳物質(zhì)的交流和互補(bǔ)，將會(huì)加劇一些遺傳疾病的發(fā)生。 遺傳、疾病問題 克隆動(dòng)物夭折率高，不少克隆動(dòng)物天生患有疾多利于1996年7月5日出生， 1998年4月與威爾士山羊戴維產(chǎn)下邦尼，證明了克隆動(dòng)物也能生育。2003.2.14日蘇格蘭向外

18、界宣布：多莉因早衰并患有肺炎，被迫實(shí)施了安樂死。由于早衰問題，人們懷疑“多莉是穿著羔羊服裝的老羊” 。多莉的生命歷程多利于1996年7月5日出生， 1998年4月與威爾士山羊戴克隆有缺陷 克隆鼠突然“發(fā)?！笨寺∮腥毕?克隆鼠突然“發(fā)?！?社會(huì)、倫理學(xué)問題一個(gè)例子人+動(dòng)物中山醫(yī)科大學(xué)陳系古教授等于2001年1月以來，先后使用“核移植”技術(shù)，將人類皮膚細(xì)胞核移植到家兔卵母細(xì)胞中，經(jīng)過2000多次實(shí)驗(yàn)，成功克隆出100多個(gè)人類胚胎，其中部分發(fā)育到“桑葚胚”階段。這是國(guó)際上首次用該技術(shù)克隆出人類胚胎。但有些學(xué)者就對(duì)在家兔卵母細(xì)胞中克隆出人類胚胎的提出質(zhì)疑，認(rèn)為這是違背人類倫理的“科學(xué)”實(shí)驗(yàn)。 社會(huì)、倫

19、理學(xué)問題一個(gè)例子人+動(dòng)物中山醫(yī)科大學(xué)陳系古(4) 聽一聽：關(guān)于克隆人的爭(zhēng)論(4) 聽一聽：關(guān)于克隆人的爭(zhēng)論贊同的迄今為止，公開宣稱要進(jìn)行克隆人的只有3家：一個(gè)是意大利婦科專家安蒂諾利。一個(gè)就是在美國(guó)開公司的法國(guó)女科學(xué)家布利吉特布瓦瑟利耶。一個(gè)是美國(guó)專家扎沃斯。贊同的迄今為止，公開宣稱要進(jìn)行克隆人的只有3家：意大利醫(yī)生安蒂諾里克隆人的帶頭人意大利醫(yī)生安蒂諾里克隆人的帶頭人冒死也要克隆人的科學(xué)家布瓦瑟利耶 冒死也要克隆人的科學(xué)家布瓦瑟利耶 反對(duì)的反對(duì)的“多利羊”之父反對(duì)克隆人被譽(yù)為“多利羊”之父的英國(guó)科學(xué)家威爾穆特1月4日稱，“多利羊”感染了早期關(guān)節(jié)炎，哺育動(dòng)物的克隆安全問題再度受到質(zhì)疑。威爾穆特呼吁，反對(duì)任何克隆人的計(jì)劃?！拔艺J(rèn)為，已經(jīng)有足夠的證據(jù)表明，克隆人的行動(dòng)是完全不負(fù)責(zé)任的?！彼f，克隆技術(shù)目前還存在很多不確定因素，他們?cè)趯?duì)動(dòng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)經(jīng)常遇到大量畸形或異常情況，因此克隆技術(shù)目前不適合用于人類。“多利羊”之父反對(duì)克隆人被譽(yù)為“多利羊”之父的英國(guó)科學(xué)家威爾任何克隆動(dòng)物都有基因上的缺陷?？寺⊙蚝涂寺∨６加畜w形過度龐大的問題。該缺陷在克隆鼠身上也存在?？寺∨?、羊、豬都存在發(fā)育不良、免疫系統(tǒng) 缺陷和心肺功能不健全的問題。“多利羊”之父反對(duì)克隆人任何克隆動(dòng)物都有基因上的缺陷?！岸嗬?/p>