轉基因動物技術及其研究進展教學教程

轉基因動物技術及其研究進展

一、概述

轉基因技術就是把某一特殊基因從動物細胞中分離出來，或人為構建外源目的基因，然后再將其轉移至另一動物的生殖細胞或早期胚胎，使其穩(wěn)定地整合到動物基因組中，并使該動物獲得前者的遺傳性而且能遺傳給后代，從而改變動物品種，獲取人類所需的特殊物質。利用該項技術獲得的動物就是轉基因動物。

1968，雞；

1974，鼠；

1982，超級小鼠；

1994，超級豬；

現(xiàn)已獲得了多種基因、多畜種、多個體的轉基因動物。

目前，轉基因技術研究主要集中于：

（1）通過轉基因技術提高家畜的生產性能，增強抗病力，最終育成滿足人們需要的高產、優(yōu)質、抗病新品種。1994年德國成功培育出轉入生長素的轉基因豬，出現(xiàn)了壯如小牛的“超級豬”。

（2）通過建立人類疾病的轉基因動物模型，揭示人類疾病的發(fā)病過程、機理及探索治療途徑；

（3）把目的基因在血液循環(huán)系統(tǒng)或乳腺中表達的轉基因動物叫動物生物反應器，其中在乳腺中表達的稱為動物乳腺生物反應器。

利用轉基因動物作為生物反應器，生產稀有的、用其它方法不易得到的有生物活性的人類藥用蛋白，這方面最具有誘惑力和商業(yè)價值，1991年美國DNA公司成功獲得了能生產人血紅蛋白的轉基因豬，通過這些能高效表達的轉基因豬來提供大量安全、廉價的血紅蛋白，既可節(jié)約醫(yī)藥費，又能避免使用過期、有傳染性（如肝炎、愛滋病等）的血液；

現(xiàn)已成功地在山羊、綿羊與豬的奶中獲得了纖維蛋白溶酶原激活因子和抗凝集因子；在轉基因家畜血中得到了人免疫球蛋白、干擾素、胰蛋白酶和生長激素等。

（4）利用轉基因豬生產人體器官，為人體器官移植提供供體。二、技術路線（一）目的基因的分離和改造

為了改進產品的功能和知識產權，需對外源基因進行有目的的改造。目前國際上竟爭最激烈的是人類基因。（二）基因表達技術

在乳腺生物反應器中還需要構建乳腺特異表達載體，以驅動目的基因在乳腺中特異和高效表達。分離和克隆動物各種蛋白的染色體基因，并改造成能帶動目的基因在乳腺中表達的載體。（三）外源基因的導入方法1.DNA顯微注射法：

用精細的顯微注射針將外源基因直接注入單細胞受精卵的核中，使外源基因整合到動物的基因組中。是目前最常用的方法，優(yōu)點是基因用量省，導入確實可靠，準確性較高，但成功率很低，一般為1—2%。

顯微注射法轉基因的效率2.扎刺法：

先將胚胎放在含有目的基因的培養(yǎng)液中，然后用細針扎到細胞或細胞核里，針快速拔出，此時外源基因就進入細胞核，細胞膜結構的流動性隨之而關閉，胚胎中流入的溶液很少。此法比顯微注射快，對胚胎損害小，但轉基因頻率更低。3.精子載體法：

將精子與目的基因共育，在一定條件下使精子攜帶外源基因并進行人工授精，這樣可將外源基因導入。此法簡單易行，但可靠性很差，仍有爭議。4.逆轉錄病毒感染法：

RNA病毒感染宿主細胞后，反轉錄成相應的DNA，并整合到宿主的染色體DNA上，得到轉基因動物。目前只有小鼠與雞上有成功的報導。5.胚胎干細胞介導法：

ES細胞可以在體外大量培養(yǎng)，并導入外源基因，然后將其植入正常發(fā)育的囊胚腔中，ES細胞會很快地與受體內細胞團聚集在一起共同參與正常胚泡的發(fā)育，從而發(fā)生個體基因的轉移。（四）動物克隆技術

對轉基因動物進行克隆，可以由一頭轉基因動物生產出性能一致的群體。（五）產品的純化或利用

獲得的轉基因動物要進行合理的飼養(yǎng)管理和利用。從乳腺反應器獲得的產品作藥用，純度極高，需要純化技術。三、動物乳腺反應器的研究開發(fā)現(xiàn)狀與進展

動物乳腺生物反應器是20世紀90年代才出現(xiàn)的利用轉基因動物的乳房作為生物發(fā)酵工廠，大規(guī)模生產某些生物活性物質或藥用蛋白的高新技術。目前主要從下列兩個方面進行研究和開發(fā)：第一，提高乳的營養(yǎng)價值，如導入乳鐵蛋白基因，提高乳鐵蛋白在乳中的不足；第二，生產藥用珍稀蛋白。

特點：

1.表達產物生物活性穩(wěn)定；

2.轉基因動物可以繁殖擴群，進行大規(guī)模生產；

3.產品成本低，多為草食動物，乳房又是高效合成蛋白的器官；

4.產品已提純，質量高；

5.對轉基因動物自身并無不良影響。

當前用動物乳腺反應器生產開發(fā)的主要產品

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