胚胎工程的應用及前景(精品課件).ppt

1、3.3 胚胎工程的應用及前景,胚胎工程技術： 胚胎移植 體外受精 胚胎分割 胚胎干細胞培養(yǎng) 目前應用較多的是： 胚胎移植、胚胎分割、 體外生產(chǎn)胚胎技術。,1.胚胎移植 P74 將雌性動物的早期胚胎,或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物的體內(nèi),使之發(fā)育為新個體的技術。,一 胚胎移植,胚胎的來源： 雌性動物的早期胚胎或體外受精及其他方式得到的胚胎。 供體： 提供胚胎的個體。 受體： 接受胚胎的個體。 受體的條件：同種、生理狀態(tài)相同。,胚胎移植實際上是生產(chǎn)胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁殖后代的過程。在 胚胎工程中通過任何一項技術，如轉(zhuǎn)基因、核移植，或體外受

2、精等技術獲得的胚胎，都必須移植給受體才能獲得后代。因此，胚胎移植又是胚胎工程其他技術的最后一道“工序”。,2.胚胎移植的現(xiàn)狀和意義,1)保持供體優(yōu)良特性(加速育種工作和品種改良) 2)節(jié)約成本費用(大量節(jié)省購買種畜的費用)； 3)大規(guī)模繁殖(一胎多產(chǎn))； 4) 保存品種資源和保護瀕危物種； 5)充分發(fā)揮雌性個體的繁殖潛力,縮短供體本身的繁殖周期。,為什么胚胎移植能成功?,移動到任何一頭動物子宮內(nèi)都能發(fā)育嗎? 同種動物發(fā)情排卵后,在一段時間內(nèi)供體受體具有相同的生理環(huán)境 為什么能收集到胚胎? 早期胚胎一定時間內(nèi)處于游離狀態(tài) 供體和受體會不會發(fā)生排斥/ 同種動物之間基本上不排斥 為什么移植的胚胎能保

3、留供體雙親的特性? 胚胎雖然與受體有生理和組織上的聯(lián)系,但遺傳特性不受受體的影響,.,生理學基礎,3.胚胎移植的生理學基礎 P76,胚胎移植的實質(zhì),胚胎移植實質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)換，而胚胎本身的遺傳物質(zhì)并不發(fā)生改變，因此各種性狀均能保持其原來的優(yōu)良特性。,4、胚胎移植的基本程序 閱讀課本，思考胚胎移植的基本程序包括哪幾個步驟？ P76 （1）供體、受體的選擇和處理 （2）配種或進行人工授精 （3）胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存 （4）胚胎移植 （5）移植后的檢查,（1）對供體、受體進行選擇,供體： 遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的個體； 受體： 健康和正常繁殖能力的個體 處理：

4、 同期發(fā)情 具體做法： 注射相關激素。,（2）采集卵母細胞 方法： 超數(shù)排卵 具體做法： 注射促性腺激素,（3）配種或人工授精,精子來源： 同種優(yōu)良的雄性動物。,（4）胚胎的收集,在配種或輸精后第7天，用特制的沖卵裝置，把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來。 為什么在第7天進行沖卵？,（5）對胚胎進行質(zhì)量檢查,你知道檢查的目的嗎？ 此時胚胎處于什么時期？,（6）胚胎的保存或移植,胚胎保存的條件是什么？ 胚胎為什么要保存？,（7）胚胎的移植,方法一：手術法 具體做法：引出受體子宮和卵巢，將胚胎注入子宮角，縫合創(chuàng)口。 方法二：非手術法 將裝有胚胎的移植管送入受體母牛子宮的相應部位，注入胚胎。,（8）對受

5、體母牛進行是否妊娠的檢查,（9）受體母牛產(chǎn)下胚胎移植的犢牛,選擇,供體母牛,受體母牛,同期發(fā)情處理,超數(shù)排卵,供體公牛,配種,沖卵,質(zhì)量檢查、培養(yǎng),胚胎移植,妊娠檢查,分娩（胚胎移植的犢牛）,總結：,【歸納總結】,該過程中兩次使用促性腺激素， 第一次對受、供體進行同期發(fā)情處理； 第二次用于供體的超數(shù)排卵。 該過程中的兩次檢查： 第一次對收集的胚胎進行檢查； 第二次對受體母牛是否妊娠進行檢查。 產(chǎn)下的犢牛性狀取決于所用公牛和供體牛， 性別取決于公牛提供何種類型的精子，二者與受體牛沒有關系。 沖卵的含義是從子宮中沖出胚胎，而非沖出卵子。,胚胎移植成功與否要有兩個條件,（1）胚胎移植一般應在同種的雌

6、性供體和受體之間進行。 （2）進行胚胎移植的供體和受體的生理狀態(tài)要相同。,二、胚胎分割 閱讀課本，思考以下問題： （1）胚胎分割的概念 （2）胚胎分割特點 （3）胚胎分割的理論基礎 （4）胚胎分割操作過程,1.概念: 采用顯微手術（機械方法）的方法將早期胚胎分割成2分胚,4分胚或8分胚,經(jīng)體內(nèi)或體外培養(yǎng)后植入受體，以得到同卵雙胎或同卵多胎的技術。,2.特點： 后代具有相同的遺傳物質(zhì)， 因此胚胎分割可以看做動物無性繁殖或克隆的方法之一。 3、理論基礎 動物胚胎細胞的全能性。 所以胚胎分割的時期為： 囊胚或桑椹胚。,4、選擇的胚胎： 發(fā)育良好的,形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。 5、使用的主要儀器： 實體

7、顯微鏡和顯微操作儀。 6、具體操作 用分割針或分割刀片將胚胎切開，吸出其中的半個胚胎，注入預先準備好的空透明帶中，或直接將裸半胚移植給受體。,.切幾份, 之間關系, 有什么方法, 目前主要是2份, 原因 概念,.切什么時期,.注入空透明帶,.半裸胚直接到受體,選擇良好的桑椹胚或囊胚移入培養(yǎng)皿中，用分割針或分割刀片將其切開，吸出其中的半個胚胎注入透明帶中或直接移植給受體。,基本過程：,.半裸胚直接移植, 均等, 為什么只能2份,.還存在什么問題,.,.性別鑒定2,精子分離流程示意圖,精子分離Chamber,（二）早期胚胎的性別鑒定 1、核型分析法：細胞遺傳學方法又稱為核型分析法。常采用切割胚，一

8、半用于鑒定性別，一半用于冷凍或移植。其基本原理是取一部分細胞，先用秋水仙素處理，再固定染色，檢查性染色體，根據(jù)人色體中期的譜帶差異、Y染色體的大小及形態(tài)判斷性別，準確率達100%。但過程復雜，且要求操作人員有豐富的經(jīng)驗。,胚胎性別鑒定,2、SRYPCR鑒定法： 從早期胚胎中取出一個或幾個卵裂球， 用特異性引物擴增SRY基因，能夠產(chǎn)生出擴增DNA片段的胚胎即為雄性，反之為雌性。 再把確定性別的胚胎移植到子宮。,7、操作注意事項： 對囊胚階段的胚胎進行分割時，要將內(nèi)細胞團均等分割。 原因：內(nèi)細胞團一般到囊胚階段才出現(xiàn)，它是發(fā)育為胚胎本身的基礎細胞，其他細胞為滋養(yǎng)細胞，只為胚胎和胎兒發(fā)育提供營養(yǎng)。若

9、分割時不能將內(nèi)細胞團均等分割，會出現(xiàn)含內(nèi)細胞團多的部分正常發(fā)育的能力強，少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良，甚至不能發(fā)育等問題。,胚胎分割的份數(shù)越多，操作的難度會越大，移植的成功率也越低。 早期胚胎的體積很小，只有在顯微鏡下才能看到；再者，細胞數(shù)目是有限的。分割的份數(shù)越多，不但難以做到均等分割，每一份的細胞數(shù)會越少，而且作為囊胚期的胚胎內(nèi)細胞團細胞所受的影響會更大。因此，分割的份數(shù)越多，技術的難度會越大，移植后的恢復和發(fā)育的難度會越大，移植成功率自然會降低。,8、胚胎分割技術的缺陷 （1）剛出生動物的體重偏低，毛色和斑紋還存在差異； （2）采用胚胎分割技術產(chǎn)生同卵多胎的可能性是有限的。,9、胚胎分割技

10、術的應用: 為轉(zhuǎn)基因技術、性別控制技術提供活胚材料。,歸納小結,三.胚胎干細胞,閱讀課本，思考以下問題： （1）什么是胚胎干細胞？ 簡稱是什么？ （2）胚胎干細胞的來源。 （3）胚胎干細胞的特性。 （4）胚胎干細胞的應用。,提醒 試管嬰兒(動物)技術為有性生殖， 胚胎分割移植為無性生殖。 胚胎移植是有性生殖還是無性生殖 取決于胚胎是由受精卵形成的還是 核移植技術形成重組細胞發(fā)育而成的。,干細胞,干細胞是一種具有多項分化潛能和自我復制、更新能力的原始未分化細胞，是形成哺乳類各種組織器官的祖宗細胞。,多能、專能.,全能細胞,根據(jù)來源和個體發(fā)育過程中先后次序不同， 干細胞可分為： 胚胎干細胞和 成體

11、干細胞組織干細胞,分類,全能干細胞（胚胎干細胞） 桑椹胚及以前（如受精卵） 由內(nèi)細胞團細胞、原始性腺細胞分離出來 能發(fā)育成完整個體 多能干細胞(成體干細胞) 能分化出動物體內(nèi)的多種組織（造血干細胞） 專能干細胞 如成肌細胞、皮膚生發(fā)層細胞等 能分化出特定的（一種或兩種）組織,.分別指什么, 分化程度, 潛能；核全能性；目前初始化,.應用,按照分化潛能大小來分類,.,.分類,干細胞可以通過以下四個途徑獲得： (1)從體外培養(yǎng)的胚胎獲得； (2)從早期流產(chǎn)的胎兒中獲得； (3)從克隆的胚胎中獲得； (4)從成體中獲得。,胚胎干細胞:,.加圖，歸納,.特點,胚胎干細胞: 內(nèi)細胞團細胞 原始性腺細胞,

12、概念：由 或_中分離出來的一類細胞。簡稱ES或EK細胞。,早期胚胎,原始性腺,形態(tài)、功能,形態(tài)： 體積小、細胞核大、核仁明顯 功能： 具有發(fā)育的全能性，可以分化成任何一種組織。 體外培養(yǎng)，只增殖不分化?？衫鋬霰４?；可進行遺傳改造,.為什么要移植，練習冊P56 11,.全能細胞,胚胎干細胞,.鼠,應用,.應用前景,3.主要用途 閱讀課本相關內(nèi)容，說說胚胎干細胞有什么具體用途？,（1）治療人類的某些頑癥。 人類由于細胞壞死、退化或功能異常引起的疾病，如帕金森綜合癥、少年糖尿病和老年癡呆癥等，已成為醫(yī)學上尚未攻克的頑癥。利用ES細胞可以誘導分化形成新的組織 細胞的特性，移植ES細胞可使壞死或退化的部

13、位得以修復并恢復正常功能。目前，在動物實驗方面，用ES細胞誘導分化出的某些組織細胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑難病癥。,（2）培育出人造組織器官，用于器官移植 隨著組織工程技術的發(fā)展，通過ES細胞體外誘導分化，還可以培育出人造組織器官，解決目前臨床上存在的供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。,（3）ES細胞也是研究體外細胞分化的理想材料。 ES細胞在飼養(yǎng)層細胞上，或在添加抑制因子的培養(yǎng)液中，能夠維持不分化的狀態(tài)。,誘導因子：誘導ES細胞向不同類型的組織細胞分化。,胚胎干細胞的應用前景,.優(yōu)點,1）移植ES細胞修復壞死或退化部位，治愈糖尿病、肝(心)衰竭、_等病癥 2）E

14、S細胞體外誘導分化，可培育_ 3)ES細胞在牛黃酸、丁酰環(huán)腺苷酸等誘導因子作用下可向不同類型組織細胞_,成骨不良,人造組織器官,分化,干細胞應用前景非常廣闊，比如可用于細胞治療、基因治療、藥物篩檢和毒性的檢測、生物體發(fā)育機制研究等。其中最吸引人的應用，是將干細胞分化成某一特定的細胞、組織，甚至器官，通過移植，使之再建起受損的組織，甚至器官。比如，將干細胞在體外分化為胰島素細胞，注入病人胰臟中，通過增殖，構成病人新的胰島組織，它就可以替代病人受損的胰島組織，使依賴注射胰島素維持生命的病人得到根治。人們預言，干細胞有可能用于治療人類幾乎所有的組織壞死性或退化性疾病，它將是人類醫(yī)療史上的一次革命。,

15、衰老細胞、癌細胞和胚胎干細胞的特征比較,1.概念： 簡稱ES或EK細胞,是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞。 干細胞的分類： （1）全能干細胞 （2）多能干細胞 （3）專能干細胞,2.特點: （1）形態(tài)： 體積小.細胞核大,核仁明顯； （2）功能： 具有發(fā)育的全能性.可分化為成年動物體內(nèi)任何一種組織細胞.體外培養(yǎng)可增殖不分化； （3）在體外培養(yǎng)的條件下，ES細胞可以增殖而不發(fā)生分化。對它可以進行冷凍保存，也可以進行遺傳改造。,練習,1.下列有關動物胚胎移植的敘述中，錯誤的是（ ） A.受孕母畜體內(nèi)的受精卵或胚胎均能移植 B.受體母畜必須處于與供體母畜同步發(fā)情的狀態(tài) C.超數(shù)排卵技術要使

16、用一定的激素 D.試管嬰兒只是受精及早期卵裂過程在試管中進行,A,2.下列對于優(yōu)良種畜的胚胎移植的說法不正確的是（ ） A.供體母牛必須是同一物種的良種 B.受體母牛必須是同一物種的良種 C.供體公牛必須是同一物種的良種 D.受體母?？梢允峭晃锓N的一般健康牛,B,3.供體的胚胎移植到受體后，游離的胚胎在發(fā)育過程中形成胎盤與受體相連，并通過胎盤與受體的血液進行物質(zhì)交換。以下說法正確的是（ ） A.受體是為供體胚胎提供發(fā)育的條件 B.受體與胚胎血型應相同，否則會發(fā)生免疫排斥反應 C.受體與胚胎血液混融在一起 D.胚胎心肺功能都能正常運行,A,4.利用胚胎干細胞治療肝衰竭，實現(xiàn)此過程的重要原因是（

17、 ） A.細胞分裂 B.細胞特化 C.細胞分化 D.細胞增殖,C,10、（多選）克隆動物的方法有（ ） A. 細胞核移植 B. 胚胎分割 C. 體外受精 D. 轉(zhuǎn)基因技術 11、（多選）胚胎分割所需要的主要儀器設備為（ ） A.顯微操作儀 B.電子顯微鏡 C.電子切割儀 D. 實體顯微鏡 12、（多選）下列各項中，屬于胚胎干細胞技術的應用的有（ ） A為新藥的研究和開發(fā)提供材料 B為細胞和組織移植提供無免疫原性的材料 C有目的地促進某種生物的進化 D改良并創(chuàng)造動物新品種,AB,AD,ABD,14、（多選）下列關于干細胞的說法正確的是（ ） A專能干細胞只能分化成一種類型或功能密切相關的兩種類型的細胞 B多能干細胞具有分化成多種組織細胞的潛能，但卻失去了發(fā)育成完整個體的能力 C全能干細胞可以分化為全身200多種細胞類型，并進一步形成機體的所有組織、器官 D胚胎干細胞是全能干細胞,ABCD,15、（多選）下列