胚胎工程的应用及前景课件

3.3 胚胎工程的应用及前景1湛江产天价牛肉湛江产天价牛肉 千元一斤有钱还难买千元一斤有钱还难买 新闻新闻日本神户牛肉（雪花牛肉）日本神户牛肉（雪花牛肉）湛江产天价牛肉 千元一斤有钱还难买 新闻日本神户牛肉（雪花牛2这就是和牛（又称日本神户牛），是当今世界公认的品质最优秀的这就是和牛（又称日本神户牛），是当今世界公认的品质最优秀的良种肉牛，国内市场每公斤能售出良种肉牛，国内市场每公斤能售出2000多元人民币的天价。多元人民币的天价。如何将这种优质的牛进行快速、大量的繁殖呢？如何将这种优质的牛进行快速、大量的繁殖呢？这就是和牛（又称日本神户牛），是当今世界公认的品质最优秀的如3一、利用体细胞核移植技术进行克隆。一、利用体细胞核移植技术进行克隆。二、利用体外受精和早期胚胎培养技术进行繁殖。二、利用体外受精和早期胚胎培养技术进行繁殖。一、利用体细胞核移植技术进行克隆。二、利用体外受精和早期胚胎4.区别（工程、方式）相同点最后工序 移植.区别（工程、方式）相同点最后工序 移植5一、胚胎移植一、胚胎移植一、胚胎移植6一、胚胎移植一、胚胎移植1.1.概念概念:将雌性动物的将雌性动物的 ，或者通过其他方式，或者通过其他方式得到的胚胎，移植到得到的胚胎，移植到 的、的、的其的其他雌性动物的体内，使之发育为新个体的技术。他雌性动物的体内，使之发育为新个体的技术。同种同种生理状态相同生理状态相同早期胚胎早期胚胎一、胚胎移植1.概念:同种生理状态相同早期胚胎71.1.胚胎移植概念胚胎移植概念雌性动物的雌性动物的早期胚胎早期胚胎或体外受精及或体外受精及其他方式得到的胚胎其他方式得到的胚胎。胚胎的来源：胚胎的来源：供体：供体：受体：受体：受体的条件：受体的条件：提供胚胎的个体。提供胚胎的个体。接受胚胎的个体。接受胚胎的个体。同种同种（同一物种）、生理状态（同一物种）、生理状态相同相同。因此，胚胎移植又是胚胎工程其因此，胚胎移植又是胚胎工程其他技术的最后一道他技术的最后一道“工序工序”。1.胚胎移植概念雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的8供体和受体的选择供体和受体的选择供体供体:育种价值高育种价值高、生殖机能强生殖机能强、体质强健体质强健(良种良种)受体受体:数量多数量多、价格较低价格较低、体型中上等体型中上等、非优良品非优良品种种、健康状况良好健康状况良好供体和受体的选择供体:育种价值高、生殖机能强、体质强健(良92.2.胚胎移植的现状和意义胚胎移植的现状和意义1)1)保持供体优良特性保持供体优良特性(加速育种工作和品种改良加速育种工作和品种改良)2)2)节约成本节约成本费用费用(大量节省购买种畜的费用大量节省购买种畜的费用)；3)3)大规模繁殖大规模繁殖(一胎多产一胎多产)；4)4)保存品种资源和保存品种资源和保护保护濒危物种；濒危物种；5)5)充分发挥雌性个体的繁殖潜力充分发挥雌性个体的繁殖潜力,缩短供体本身的缩短供体本身的繁殖周期繁殖周期。2.胚胎移植的现状和意义1)保持供体优良特性(加速育种工作和10为什么胚胎移植能成功?n移动到任何一头动物子宫内都能发育吗移动到任何一头动物子宫内都能发育吗?q同种动物发情排卵后同种动物发情排卵后,在一段时间内供体在一段时间内供体受体具有受体具有相相同的生理环境同的生理环境n为什么能收集到胚胎为什么能收集到胚胎?q早期胚胎一定时间内处于早期胚胎一定时间内处于游离状态游离状态n供体和受体会不会发生排斥供体和受体会不会发生排斥/q同种动物之间基本上同种动物之间基本上不排斥不排斥n为什么移植的胚胎能保留供体双亲的特性为什么移植的胚胎能保留供体双亲的特性?q胚胎虽然与受体有胚胎虽然与受体有生理和组织上的联系生理和组织上的联系,但遗传特性但遗传特性不受受体的影响不受受体的影响.生理学基础生理学基础3.3.胚胎移植的生理学基础胚胎移植的生理学基础 P76P76为什么胚胎移植能成功?移动到任何一头动物子宫内都能发育吗?.11生理学基础（生理学基础（4个）个）意义意义.胚胎移植的生理学基础胚胎移植的生理学基础同种动物的供体和受体排卵后，同种动物的供体和受体排卵后，生殖器官的生殖器官的 是相同的。是相同的。生理变化生理变化为供体的胚胎移入受体提供为供体的胚胎移入受体提供相同的相同的 。生理环境生理环境早期胚胎形成后，在一定时间内早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于系，而是处于 状态。状态。为胚胎的收集提供了可能为胚胎的收集提供了可能游离游离受体对移入子宫的外来胚胎受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生基本上不发生 。免疫排斥反应免疫排斥反应供体胚胎可与受体子宫建立正常供体胚胎可与受体子宫建立正常的的 和和 联系，但其联系，但其 不受影响。不受影响。生理生理组织组织遗传特性遗传特性为胚胎在受体内的存活为胚胎在受体内的存活提供了可能提供了可能为移植后的胚胎继续发育为移植后的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障提供了营养等方面的保障生理学基础（4个）意义.胚胎移植的生理学基础同种动物的供体和12胚胎移植成功与否要有两个条件胚胎移植成功与否要有两个条件（1 1）胚胎移植一般应在）胚胎移植一般应在同种的雌性同种的雌性供体和受供体和受体之间进行。体之间进行。（2 2）进行胚胎移植的供体和受体的）进行胚胎移植的供体和受体的生理状态生理状态要相同要相同。胚胎移植成功与否要有两个条件133、胚胎移植的基本程序、胚胎移植的基本程序请认真阅读课本请认真阅读课本P77，图，图3-19，思考讨论：，思考讨论：（1）胚胎移植的基本程序包括哪些？）胚胎移植的基本程序包括哪些？（2）每一步技术操作的作用如何？）每一步技术操作的作用如何？（3）为什么要进行这些操作？）为什么要进行这些操作？3、胚胎移植的基本程序请认真阅读课本P77，图3-19，思考144、胚胎移植的基本程序、胚胎移植的基本程序 阅读课本，思考胚胎移植的基本阅读课本，思考胚胎移植的基本程序包括哪几个步骤？程序包括哪几个步骤？P76（1）供体、受体的选择和处理）供体、受体的选择和处理（2）配种或进行人工授精）配种或进行人工授精（3）胚胎的收集、检查、培养或保存）胚胎的收集、检查、培养或保存（4）胚胎移植）胚胎移植（5）移植后的检查）移植后的检查4、胚胎移植的基本程序15（1）对供体、受体进行选择）对供体、受体进行选择供体：供体：遗传性能和生产遗传性能和生产性能优秀的个体；性能优秀的个体；受体：受体：健康和正常繁殖健康和正常繁殖能力的个体能力的个体处理：处理：同期发情同期发情具体做法：具体做法：注射相关激素。注射相关激素。（1）对供体、受体进行选择供体：16（2）超数排卵处理超数排卵处理具体做法：具体做法：注射促性腺激素注射促性腺激素（2）超数排卵处理17（3）配种或人工授精）配种或人工授精精子来源：精子来源：同种同种优良的雄优良的雄性动物。性动物。（3）配种或人工授精精子来源：18（4）胚胎的收集）胚胎的收集 在配种或输精后在配种或输精后第第7天，用特制的冲卵天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来。宫内的胚胎冲洗出来。冲卵是把母牛的卵冲卵是把母牛的卵子冲出来吗？子冲出来吗？不是，冲卵是将供体母畜不是，冲卵是将供体母畜体内的受精卵冲出来。体内的受精卵冲出来。（4）胚胎的收集 在配种或输精后第7天，用特制19（5）对胚胎进行质量检查）对胚胎进行质量检查 你知道检查的目你知道检查的目的吗？此时胚胎处于的吗？此时胚胎处于什么时期？什么时期？检查胚胎的发育状况，检查胚胎的发育状况，处于桑椹胚或囊胚处于桑椹胚或囊胚（5）对胚胎进行质量检查 你知道检查的目的吗？20（6）胚胎的保存或移植）胚胎的保存或移植放入放入-196摄氏度的液摄氏度的液氮中保存氮中保存（6）胚胎的保存或移植放入-196摄氏度的液氮中保存21（7）胚胎的移植）胚胎的移植方法一：手术法方法一：手术法具体做法：引出受体子具体做法：引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口。子宫角，缝合创口。方法二：非手术法方法二：非手术法将装有胚胎的移植管送将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。部位，注入胚胎。（7）胚胎的移植方法一：手术法22（8）对受体母牛进行是否妊娠的）对受体母牛进行是否妊娠的检查检查（8）对受体母牛进行是否妊娠的检查23（9）受体母牛产下胚胎移植的）受体母牛产下胚胎移植的犊牛犊牛（9）受体母牛产下胚胎移植的犊牛24选择选择供体母牛供体母牛受体母牛受体母牛同期发情处理同期发情处理超数排卵超数排卵供体公牛供体公牛配种配种冲卵冲卵质量检查、培养质量检查、培养胚胎移植胚胎移植妊娠检查妊娠检查分娩（胚胎移植的犊牛）分娩（胚胎移植的犊牛）总结：总结：选择供体母牛受体母牛同期发情处理超数排卵供体公牛配种25思考与讨论思考与讨论:1 1、在胚胎移植操作中，怎样才能使胚胎在移植、在胚胎移植操作中，怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？例如，供、受体前后所处的生理环境保持一致？例如，供、受体的发情时间要一致吗？供体胚胎移入受体子宫的的发情时间要一致吗？供体胚胎移入受体子宫的位置，应与在供体内的位置相同或相似吗？位置，应与在供体内的位置相同或相似吗？应对供体和受体母畜应对供体和受体母畜进行同期发情处理进行同期发情处理，使它们的，使它们的生理条件达到同步后一致生理条件达到同步后一致，这样才能使供体的胚胎移入，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。因此，必须做到否的关键。因此，必须做到供、受体母畜的发情时间一供、受体母畜的发情时间一致致。同时还要做到。同时还要做到移入受体子宫胚胎的位置应该与其在移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位置相同或相似供体内的位置相同或相似。思考与讨论:应对供体和受体母畜进行同期发情处262 2、胚胎移植、胚胎移植实质实质你认为这样的概括正确吗？你认为这样的概括正确吗？是早期胚胎在相同生理环境条件下是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。空间位置的转移。正确。正确。2、胚胎移植实质 是早期胚胎在相同生理环境条件27【归纳总结】【归纳总结】该过程中两次使用促性腺激素，该过程中两次使用促性腺激素，第一次对受、供体进行同期发情处理；第一次对受、供体进行同期发情处理；第二次用于供体的超数排卵。第二次用于供体的超数排卵。该过程中的两次检查：该过程中的两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体牛，产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体牛，性别取决于公牛提供何种类型的精子，二者与受体牛性别取决于公牛提供何种类型的精子，二者与受体牛没有关系。没有关系。冲卵的含义是从子宫中冲出胚胎，而非冲出卵子冲卵的含义是从子宫中冲出胚胎，而非冲出卵子。【归纳总结】该过程中两次使用促性腺激素，28二、胚胎分割二、胚胎分割优势优势:可成倍增加胚胎数量，可以快速繁殖良种畜。可成倍增加胚胎数量，可以快速繁殖良种畜。概念概念:采用采用机械方法机械方法将早期胚胎切割成将早期胚胎切割成2等份，等份，4等份或等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。技术。二、胚胎分割优势:可成倍增加胚胎数量，可以快速繁殖良种畜。概29胚胎工程的应用及前景课件302.特点：特点：后代具有相同的遗传物质，后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看做动物无性繁因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。殖或克隆的方法之一。3、理论基础、理论基础 动物胚胎细胞的全能性。动物胚胎细胞的全能性。2.特点：314、胚胎分割时期：、胚胎分割时期：发育良好的发育良好的,形态正常的形态正常的桑椹胚或囊胚桑椹胚或囊胚。桑椹胚：桑椹胚：每个细胞都有全能性，分割无要求。每个细胞都有全能性，分割无要求。囊胚：囊胚：对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细胞团均等分割。对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细胞团均等分割。5、使用的主要仪器：、使用的主要仪器：实体显微镜和显微操作仪。实体显微镜和显微操作仪。6、具体操作、具体操作 用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半胚个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半胚移植给受体。移植给受体。4、胚胎分割时期：32胚胎分割的基本过程胚胎分割的基本过程胚胎移入培养液胚胎移入培养液分割胚胎（机械法、酶处理）分割胚胎（机械法、酶处理）移植胚胎给受体移植胚胎给受体着床产仔着床产仔胚胎分割的基本过程胚胎移入培养液分割胚胎（机械法、酶处理）移33胚胎分割的基本操作胚胎分割的基本操作选择良好的桑椹胚选择良好的桑椹胚或囊胚移入培养皿或囊胚移入培养皿中，用分割针或分中，用分割针或分割刀片将其切开，割刀片将其切开，吸出其中的半个胚吸出其中的半个胚胎注入透明带中或胎注入透明带中或直接移植给受体。直接移植给受体。胚胎分割的基本操作选择良好的桑椹胚或囊胚移入培养皿中，用分割34操作注意事项：操作注意事项：对囊胚阶段的胚胎进行分割时，对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细胞团均等分割。要将内细胞团均等分割。原因：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，原因：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，良，甚至不能发育等问题。甚至不能发育等问题。操作注意事项：35胚胎分割的份数越多，操作的难度胚胎分割的份数越多，操作的难度会越大，移植的成功率也越低。会越大，移植的成功率也越低。早期胚胎的体积很小，只有在显微镜下才能看到；早期胚胎的体积很小，只有在显微镜下才能看到；再者，细胞数目是有限的。分割的份数越多，不再者，细胞数目是有限的。分割的份数越多，不但难以做到均等分割，但难以做到均等分割，每一份的细胞数会越少，每一份的细胞数会越少，而且作为囊胚期的胚胎内细胞团细胞所受的影响而且作为囊胚期的胚胎内细胞团细胞所受的影响会更大。会更大。因此，分割的份数越多，技术的难度会因此，分割的份数越多，技术的难度会越大，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植越大，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率自然会降低。成功率自然会降低。胚胎分割的份数越多，操作的难度会越大，移植的成功率也越低。367、胚胎分割技术的缺陷、胚胎分割技术的缺陷（1）刚出生动物的体重偏低，毛色和斑纹还）刚出生动物的体重偏低，毛色和斑纹还存在差异；存在差异；（2）采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能）采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的。性是有限的。8、胚胎分割技术的应用、胚胎分割技术的应用:为转基因技术、性别控制技术提供为转基因技术、性别控制技术提供活胚材料。活胚材料。7、胚胎分割技术的缺陷8、胚胎分割技术的应用:37提醒提醒 试管婴儿试管婴儿(动物动物)技术为技术为有性生殖，有性生殖，胚胎分割移植为胚胎分割移植为无性生殖无性生殖。胚胎移植是有性生殖还是无性生殖胚胎移植是有性生殖还是无性生殖取决于胚胎是由受精卵形成的还是取决于胚胎是由受精卵形成的还是核移植技术形成重组细胞发育而成的。核移植技术形成重组细胞发育而成的。提醒 38.特点2 2、胚胎干细胞、胚胎干细胞来源来源:内细胞团细胞内细胞团细胞原始性腺细胞原始性腺细胞1 1、概念：由、概念：由 或或_中中分离出来的一类细胞。简称分离出来的一类细胞。简称ESES或或EKEK细细胞。胞。早期胚胎早期胚胎原始性腺原始性腺三三.胚胎干细胞胚胎干细胞.特点2、胚胎干细胞来源:1、概念：由 或_392.2.特点特点:1)1)形态：体积小、细胞核大、核仁明显。形态：体积小、细胞核大、核仁明显。2)2)功能：具有发育的功能：具有发育的全能性全能性；可分化为成年动物；可分化为成年动物体内任何一种组织细胞；体外培养可增殖不分化。体内任何一种组织细胞；体外培养可增殖不分化。3 3）在）在体外体外培养的条件下，培养的条件下，ESES细胞可以细胞可以增殖而不发增殖而不发生分化生分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。传改造。3.3.主要用途主要用途(1)(1)治疗人类的某些顽症治疗人类的某些顽症(2)(2)培育出人造组织器官，用于器官移植培育出人造组织器官，用于器官移植(3)(3)是研究体外细胞分化的理想材料是研究体外细胞分化的理想材料2.特点:404.4.应用应用 阅读课本相关内容，说说胚胎干细胞阅读课本相关内容，说说胚胎干细胞有什么具体用途？有什么具体用途？（1 1）治疗人类的某些顽症。）治疗人类的某些顽症。人类由于细胞坏死、退化或功能异常引起的疾人类由于细胞坏死、退化或功能异常引起的疾病，如病，如帕金森综合症、少年糖尿病和老年痴呆症帕金森综合症、少年糖尿病和老年痴呆症等，等，已成为医学上尚未攻克的顽症。已成为医学上尚未攻克的顽症。利用利用ESES细胞可以细胞可以诱诱导分化导分化形成新的组织形成新的组织 细胞的特性，移植细胞的特性，移植ESES细胞可细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。目目前，在动物实验方面，用前，在动物实验方面，用ESES细胞诱导分化出的某些细胞诱导分化出的某些组织细胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和组织细胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑难病症。成骨不良等疑难病症。4.应用（1）治疗人类的某些顽症。41（2 2）培育出人造组织器官，用于器官移植）培育出人造组织器官，用于器官移植 随着组织工程技术的发展，通过随着组织工程技术的发展，通过ESES细胞体细胞体外诱导分化，还可以培育出人造组织器官，外诱导分化，还可以培育出人造组织器官，解决目前临床上存在的供体器官不足和器官解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。移植后免疫排斥的问题。（3 3）ESES细胞也是研究体外细胞分化的理想细胞也是研究体外细胞分化的理想材料。材料。ESES细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持子的培养液中，能够维持不分化不分化的状态。的状态。诱导因子：诱导诱导因子：诱导ES细胞向不同类型的组织细细胞向不同类型的组织细胞分化。胞分化。（2）培育出人造组织器官，用于器官移植（3）ES细胞也是研究42衰老细胞、癌细胞和胚胎干细胞的特征比较衰老细胞、癌细胞和胚胎干细胞的特征比较衰老细胞、癌细胞和胚胎干细胞的特征比较43胚胎工程的应用及前景课件44练习练习n1.1.下列有关动物胚胎移植的叙述中，下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误的是（错误的是（）A.A.受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植移植B.B.受体母畜必须处于与供体母畜同步受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态发情的状态C.C.超数排卵技术要使用一定的激素超数排卵技术要使用一定的激素D.D.试管婴儿只是受精及早期卵裂过程试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行在试管中进行A练习1.下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误的是（45n2.2.下列对于优良种畜的胚胎移植的下列对于优良种畜的胚胎移植的说法不正确的是（说法不正确的是（）A.A.供体母牛必须是同一物种的良种供体母牛必须是同一物种的良种B.B.受体母牛必须是同一物种的良种受体母牛必须是同一物种的良种C.C.供体公牛必须是同一物种的良种供体公牛必须是同一物种的良种D.D.受体母牛可以是同一物种的一般健受体母牛可以是同一物种的一般健康牛康牛B2.下列对于优良种畜的胚胎移植的说法不正确的是（）B463.3.供体的胚胎移植到受体后，游离的胚供体的胚胎移植到受体后，游离的胚胎在发育过程中形成胎盘与受体相连，胎在发育过程中形成胎盘与受体相连，并通过胎盘与受体的血液进行物质交并通过胎盘与受体的血液进行物质交换。以下说法正确的是（换。以下说法正确的是（）A.A.受体是为供体胚胎提供发育的条件受体是为供体胚胎提供发育的条件B.B.受体与胚胎血型应相同，否则会发生受体与胚胎血型应相同，否则会发生免疫排斥反应免疫排斥反应C.C.受体与胚胎血液混融在一起受体与胚胎血液混融在一起D.D.胚胎心肺功能都能正常运行胚胎心肺功能都能正常运行A3.供体的胚胎移植到受体后，游离的胚胎在发育过程中形成胎盘与47 4.4.利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，实现利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，实现此过程的重要原因是（此过程的重要原因是（）A.A.细胞分裂细胞分裂 B.B.细胞特化细胞特化 C.C.细胞分化细胞分化 D.D.细胞增殖细胞增殖C 4.利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，实现此过程的重要原因是（48DD49胚胎工程的应用及前景课件50