细胞核移植与动物克隆

细 胞 核 移 植 与 动 物 克 隆 细 胞 核 移 植 动 物 细 胞 核 移 植 技 术 是 将 动 物 的 一 个 细 胞的 细 胞 核 ， 移 入 到 一 个 已 经 去 掉 细 胞 核 的卵 母 细 胞 中 ， 使 其 重 组 并 发 育 成 一 个 新 的胚 胎 ， 该 胚 胎 最 终 发 育 成 完 整 的 动 物 个 体 。利 用 核 移 植 技 术 得 到 的 动 物 称 为 克 隆 动 物 。 哺 乳 动 物 核 移 植 的 类 型胚 胎 细 胞 核 移 植 较 容 易体 细 胞 核 移 植 较 困 难 体 细 胞 核 移 植 技 术 的 应 用 前 景 加 速 家 畜 遗 传 改 良 进 程 ， 促 进 优 良 畜 群 繁 育 ； 保 护 濒 危 物 种 ， 增 加 存 活 数 量 ； 克 隆 转 基 因 动 物 ， 作 为 生 物 反 应 器 ， 生 产 医 用 蛋 白 ； 克 隆 转 基 因 动 物 可 以 作 为 异 种 移 植 的 供 体 ， 可 以 用于 组 织 器 官 的 移 植 ； 对 克 隆 动 物 的 研 究 可 使 人 们 更 深 入 地 了 解 胚 胎 发 育及 衰 老 过 程 ； 利 用 克 隆 动 物 做 疾 病 模 型 ， 可 使 人 们 更 好 地 追 踪 研究 疾 病 的 发 展 过 程 和 治 疗 疾 病 ； 人 的 核 移 植 胚 胎 肝 细 胞 经 诱 导 分 化 ， 形 成 相 应 的 组织 、 器 官 后 ， 可 用 于 组 织 器 官 的 移 植 。 体 细 胞 核 移 植 技 术 存 在 的 问 题 克 隆 技 术 效 率 低 ； 克 隆 动 物 畸 形 率 高 、 死 亡 率 高 ； 易 出 现 早 衰 、 体 型 过 大 、 异 常 肥 大 、 发 育困 难 、 脏 器 缺 陷 、 免 疫 失 调 等 遗 传 和 生 理问 题 ； 在 应 用 上 ， 生 产 克 隆 动 物 费 用 昂 贵 ， 距 大规 模 应 用 还 有 一 定 距 离 。 思 考 能 否 利 用 类 似 植 物 组 织 培 养 获 得 完 整 植 物体 的 方 法 培 养 动 物 细 胞 ， 使 其 发 育 成 一 个完 整 的 个 体 ？ 答 ： 不 能 。 高 度 分 化 的 植 物 细 胞 仍 保 持 着全 能 性 ， 而 动 物 细 胞 的 全 能 性 会 随 细 胞 分化 程 度 的 提 高 逐 渐 受 到 限 制 ， 分 化 潜 能 逐渐 变 弱 。 所 以 目 前 还 不 能 利 用 类 似 植 物 组织 培 养 的 方 法 获 得 完 整 的 动 物 体 。 动 物 克 隆 动 物 克 隆 是 一 种 通 过 核 移 植 过 程 进 行 无 性繁 殖 的 技 术 。 不 经 过 有 性 生 殖 过 程 ， 而 是通 过 核 移 植 生 产 遗 传 结 构 与 细 胞 核 供 体 相同 动 物 个 体 的 技 术 ， 就 叫 做 动 物 克 隆 。 多利羊的诞生 卵 细 胞 母 绵 羊 母 绵 羊乳 腺 细 胞细 胞 质 细 胞 核细胞核移植早 期 胚 胎卵裂C母 绵 羊 子 宫胚胎移植多 莉 羊分娩妊娠多莉羊的培育过程融 合 后 的 卵 细 胞 克 隆 羊 多 利 体细胞克隆羊的培育成功，证明了： 高度分化细胞经一定技术处理，也可回复到类似受精卵时期的功能。在胚胎和个体发育中，细胞质具有调控细胞核（包括异源的细胞核）发育的作用。 克 隆 羊 “ 多 莉 ” 的 意 义 和 引 起 的 发 响 在 1997年 2月 英 国 罗 斯 林 研 究 所 维 尔 穆 特 博 士 科 研 组 公布 体 细 胞 克 隆 羊 “ 多 莉 ” 培 育 成 功 之 前 ， 胚 胎 细 胞 核 移 植技 术 已 经 有 了 很 大 的 发 展 。 实 际 上 ， “ 多 莉 ” 的 克 隆 在 核移 植 技 术 上 沿 袭 了 胚 胎 细 胞 核 移 植 的 全 部 过 程 ， 但 这 并 不能 减 低 “ 多 莉 ” 的 重 大 意 义 ， 因 为 它 是 世 界 上 第 一 例 经 体细 胞 核 移 植 出 生 的 动 物 ， 是 克 隆 技 术 领 域 研 究 的 巨 大 突 破 。这 一 巨 大 进 展 意 味 着 ： 在 理 论 上 证 明 了 ， 同 植 物 细 胞 一 样 ，分 化 了 的 动 物 细 胞 核 也 具 有 全 能 性 ， 在 分 化 过 程 中 细 胞 核中 的 遗 传 物 质 没 有 不 可 逆 变 化 ； 在 实 践 上 证 明 了 ， 利 用 体细 胞 进 行 动 物 克 隆 的 技 术 是 可 行 的 ， 将 有 无 数 相 同 的 细 胞可 用 来 作 为 供 体 进 行 核 移 植 ， 并 且 在 与 卵 细 胞 相 融 合 前 可对 这 些 供 体 细 胞 进 行 一 系 列 复 杂 的 遗 传 操 作 ， 从 而 为 大 规模 复 制 动 物 优 良 品 种 和 生 产 转 基 因 动 物 提 供 了 有 效 方 法 。 世 界 10年 克 隆 研 究 之 路 1996年 第 一 只 成 年 体 细 胞 克 隆 羊 “ 多 利 ” 诞 生 1997年 一 头 用 胎 盘 克 隆 而 成 的 荷 兰 牛 亮 相 。 1998年 两 头 由 母 牛 细 胞 克 隆 而 成 的 小 牛 在 东 京 出 生 。 一 个 国 际 研 究 小 组 宣 布 克 隆 出 了 三 代 实 验 鼠 2000年 曾 参 与 克 隆 “ 多 利 ” 羊 的 英 国 公 司 培 育 了 第 一 批 克 隆 猪 2001年 一 头 稀 有 品 种 的 克 隆 亚 洲 牛 诞 生 ， 两 天 后 死 亡 。 2002年 法 国 研 究 人 员 克 隆 出 兔 子 2003年 美 国 科 学 家 推 出 了 一 匹 克 隆 骡 爱 荷 华 州 的 研 究 人 员 称 他 们 克 隆 出 了 一 头 濒 临 灭 绝 的 爪 哇 野 牛 2004年 美 国 加 利 福 尼 亚 的 一 家 公 司 培 育 出 了 第 一 只 克 隆 猫 。这 只 猫 后 来 成 为 第 一 只 被 卖 出 的 克 隆 宠 物 。 2005年 韩 国 科 学 家 宣 布 他 们 培 育 出 了 首 条 克 隆 狗 叫 “ 斯 纳 皮 ” 克 隆 鼠 克 隆 高 产 奶 牛 PPL公 司 克 隆 猪 克 隆 猴 克 隆 技 术 的 原 理 与 方 法 基 本 原 理 ： 是 将 含 有 遗 传 物 质 的 供 体 细 胞 核移 植 到 除 去 细 胞 核 的 卵 细 胞 中 ， 利 用 微 电 流刺 激 等 方 法 使 二 者 融 为 一 体 ， 然 后 促 使 该 新细 胞 分 裂 繁 殖 ， 发 育 成 胚 胎 。 当 胚 胎 发 育 到一 定 程 度 后 再 移 植 到 假 孕 雌 性 动 物 的 子 宫 中使 之 怀 孕 ， 孕 育 成 熟 并 产 下 与 供 体 细 胞 基 因相 同 的 动 物 。 克 隆 技 术 的 方 法 （ 一 ） 、 胚 胎 分 割 采 用 硬 质 玻 璃 细 管 ， 在 拉 针 仪 上 拉 成 玻璃 细 丝 ， 成 为 胚 胎 分 割 刀 和 在 磨 针 机 上 加 工成 适 合 某 种 动 物 的 胚 胎 固 定 吸 管 ， 装 在 显 微操 作 器 的 机 械 手 上 ， 即 可 施 行 分 割 或 分 散 胚胎 。 将 分 好 的 半 胚 或 胚 胎 分 裂 球 装 进 透 明 带 ，再 经 双 层 琼 脂 包 埋 ， 在 CO2培 养 箱 内 （ 37 )培 养 。 在 培 养 中 ， 能 发 育 者 移 植 到 受 体 体 内 ，着 床 妊 娠 及 产 仔 。 （ 二 ） 、 细 胞 核 移 植 1、 胚 胎 细 胞 核 移 植 用 显 微 手 术 的 方 法 分 离 尚 未 着 床 的 早 期 胚 胎 细胞 (分 裂 球 )， 将 其 单 个 细 胞 导 人 去 除 细 胞 核 的 未 受精 的 成 熟 的 卵 母 细 胞 ， 经 过 电 融 合 ， 让 该 卵 母 细胞 胞 质 和 导 入 的 胚 胎 细 胞 核 融 合 、 分 裂 、 发 育 成胚 胎 。 将 该 胚 胎 移 植 给 受 体 ， 让 其 妊 娠 产 仔 。 2、 胚 胎 干 细 胞 核 移 植 将 胚 胎 或 胎 儿 原 始 生 殖 细 胞 经 过 抑 制 分 化 培 养 ，让 其 细 胞 数 成 倍 增 多 ， 但 细 胞 不 分 化 ， 每 个 细 胞仍 具 有 发 育 成 一 个 个 体 的 能 力 。 3、 胎 儿 成 纤 维 细 胞 核 移 植 由 妊 娠 早 期 的 胎 儿 体 内 分 离 出 胎 儿 成 纤维 细 胞 ， 进 行 核 移 植 ， 克 隆 出 胚 胎 ， 经 移植 给 受 体 ， 妊 娠 产 仔 。 4、 体 细 胞 核 移 植 将 动 物 体 细 胞 经 过 抑 制 培 养 ， 使 细 胞 处于 休 眠 状 态 ， 进 行 核 移 植 ， 克 隆 出 动 物 个体 。 动物克隆成功的条件： l具有包含本物种完整基因组的细胞核的活细胞（如乳腺上皮细胞）；l能有效调控细胞核发育的细胞质物质（如去核卵的细胞质）；l完成胚胎发育的必要的环境条件（如诱导重组细胞生长、分化的实验条件和怀胎母体的子宫环境） 克 隆 技 术 的 意 义 1、 有 利 于 遗 传 疾 病 的 治 疗 ， 优 良 品 种 的 培育 2、 对 物 种 的 优 化 、 濒 危 动 物 的 保 护 和 转 基因 动 物 的 扩 群 有 重 要 意 义 3、 降 低 畜 牧 业 的 成 本 ， 缩 短 育 种 年 限 ， 提高 生 产 效 率 动 物 克 隆 技 术 的 应 用 （ 一 ） 、 生 物 医 药 方 面 目 前 国 际 上 已 有 公 司 利 用 转 基 因 动 物 生 产 一些 用 途 广 泛 且 昂 贵 的 药 物 ， 如 -1抗 胰 蛋 白酶 、 血 清 白 蛋 白 、 抗 凝 血 酶 等 ， 如 果 能 用 无性 繁 殖 技 术 使 这 些 转 基 因 动 物 进 行 繁 衍 ， 其经 济 意 义 将 是 不 可 估 量 的 。 此 外 ， 还 可 用 体细 胞 克 隆 技 术 培 育 出 乳 汁 中 含 有 多 种 有 价 值的 蛋 白 质 或 药 物 的 哺 乳 动 物 。 （ 二 ） 、 医 学 方 面 人 类 细 胞 系 的 克 隆 ， 可 产 生 单 克 隆 抗 体 ， 用 来 诊 断和 研 究 疾 病 。 利 用 无 性 繁 殖 技 术 ， 还 可 培 育 出 为 人 类器 官 移 植 提 供 来 源 的 特 殊 动 物 品 种 ， 甚 至 直 接 克 隆 出人 体 心 、 肝 、 肾 、 耳 等 组 织 器 官 ， 供 临 床 使 用 ， 这 样可 避 免 异 体 器 官 移 植 可 能 出 现 的 排 斥 反 应 。 （ 三 ） 、 畜 牧 业 方 面 可 以 选 育 遗 传 性 状 稳 定 的 良 种 家 畜 ， 不 仅 省 时 省力 ， 而 且 还 加 快 了 繁 殖 速 度 。 （ 四 ） 、 保 存 物 种 方 面 有 利 于 保 存 和 发 展 具 有 优 良 性 状 的 动 物 品 种 ， 挽救 濒 危 珍 稀 野 生 动 物 ， 维 持 生 态 平 衡 。 医学上运用