第十一章克隆与医学课件

第十一章克隆与医学第十一章克隆与医学第十一章克隆与医学第十一章克隆与医学1 1997年2月23日，英国科学家Wilmut等宣布通过克隆技术，获得了世界上第一只来源于体细胞的克隆羊Dolly，“克隆”问题成为科技界、法律界、宗教界、各媒体及全社会热烈讨论的话题。1997年年2月月23日，英国科学家日，英国科学家Wilmut等宣布通等宣布通2 2克隆牛克隆牛（Kato,1998）克隆小鼠克隆小鼠克隆小鼠克隆小鼠(Wakayama,1998)(Wakayama,1998)克隆牛克隆牛（Kato,1998）克隆小鼠克隆小鼠(Wak3 3克隆猴克隆猴“太特拉太特拉”克隆猴克隆猴“太特拉太特拉”4 4克隆的荧光小猪克隆的荧光小猪(左左)和正常小猪和正常小猪(右右)克隆的克隆的荧荧光小猪光小猪(左左)和正常小猪和正常小猪(右右)5 5 克隆猫克隆猫克隆猫克隆猫CC(CC(威苏辛威苏辛威苏辛威苏辛,2002),2002)克隆猫克隆猫CC(威威苏苏辛辛,2002)6 6克隆兔克隆兔(保罗保罗雷纳德雷纳德,2002)克隆兔克隆兔(保保罗罗雷雷纳纳德德,2002)7 7克隆马克隆马“普罗梅泰亚普罗梅泰亚”在意大利出生。后面是它的在意大利出生。后面是它的“母亲兼姐姐母亲兼姐姐”。克隆克隆马马“普普罗罗梅泰梅泰亚亚”在意大利出生。后面是它的在意大利出生。后面是它的“母母亲亲兼姐姐兼姐姐”。8 8克隆骡子克隆骡子克隆骡子克隆骡子(戈登戈登戈登戈登 伍兹伍兹伍兹伍兹,2003,2003）克隆克隆骡骡子子(戈登戈登伍伍兹兹,2003）9 9克隆狗“斯纳皮”克隆狗克隆狗“斯斯纳纳皮皮”1010第一节第一节第一节第一节克隆及治疗性克隆的概念克隆及治疗性克隆的概念克隆及治疗性克隆的概念克隆及治疗性克隆的概念第一第一节节11111.1克隆的一般概念克隆的一般概念克隆克隆(clone)：指通过无性方式由单个细胞或个体产生的、和亲代非常相似的一群细胞或生物体，在：指通过无性方式由单个细胞或个体产生的、和亲代非常相似的一群细胞或生物体，在不发生突变的情况下，一个克隆内的所有成员具有完全相同的遗传构成。不发生突变的情况下，一个克隆内的所有成员具有完全相同的遗传构成。克隆的概念强调：克隆的概念强调：以无性的方式进行增殖或繁殖以无性的方式进行增殖或繁殖一个克隆中的每一成员其遗传构成完全相同一个克隆中的每一成员其遗传构成完全相同1.1克隆的一般概念克隆克隆的一般概念克隆(clone)：指通：指通过过无性方式由无性方式由单单1212第十一章克隆与医学第十一章克隆与医学课课件件1313克隆与医学克隆与医学克隆在分子水平的层次克隆在分子水平的层次个体克隆个体克隆组织器官克隆组织器官克隆细胞克隆细胞克隆分子克隆分子克隆克隆按照目的来分类克隆按照目的来分类生殖性克隆生殖性克隆治疗性克隆治疗性克隆克隆与医学克隆在分子水平的克隆与医学克隆在分子水平的层层次次1414(1).分子克隆：利用分子克隆：利用DNA重组技术将特定基因或重组技术将特定基因或DNA序序列插入载体或利用列插入载体或利用PCR技术获得大量相同基因或技术获得大量相同基因或DNA序列的过程。序列的过程。O克隆在分子水平的层次克隆在分子水平的层次导入导入扩增扩增(1).分子克隆：利用分子克隆：利用DNA重重组组技技术术将特定基因或将特定基因或DNA序列序列1515(2).细胞克隆细胞克隆:指的是一个祖先细胞经过分裂，增殖而形成一群细胞，这些细胞具有相同的遗传指的是一个祖先细胞经过分裂，增殖而形成一群细胞，这些细胞具有相同的遗传组成，该群细胞中的每一个细胞都含有相同的遗传组成和特性，也称无性繁殖细胞系。组成，该群细胞中的每一个细胞都含有相同的遗传组成和特性，也称无性繁殖细胞系。(2).细细胞克隆胞克隆:指的是一个祖先指的是一个祖先细细胞胞经过经过分裂，增殖而形成分裂，增殖而形成1616(3).组织器官克隆：将体细胞核移入到去核的卵细胞形成重构胚，经过一定处理，待发育到囊胚后，分组织器官克隆：将体细胞核移入到去核的卵细胞形成重构胚，经过一定处理，待发育到囊胚后，分离胚内细胞团离胚内细胞团，纯化、培养、筛选胚胎干细胞，定向诱导分化成预定组织和器官的过程。，纯化、培养、筛选胚胎干细胞，定向诱导分化成预定组织和器官的过程。(3).组织组织器官克隆：将体器官克隆：将体细细胞核移入到去核的卵胞核移入到去核的卵细细胞形成重构胞形成重构1717(4).个体克隆：生物体克隆，是指用无性繁殖的方法，从体细胞得到遗传上与原来生物体完全相同的个体克隆：生物体克隆，是指用无性繁殖的方法，从体细胞得到遗传上与原来生物体完全相同的生物体，即人工复制生物体。生物体，即人工复制生物体。19581958年，年，StewardSteward首次证实哈布兰特的细胞全能性设想首次证实哈布兰特的细胞全能性设想 (4).个体克隆：生物体克隆，是指用无性繁殖的方法，从体个体克隆：生物体克隆，是指用无性繁殖的方法，从体细细胞胞1818(1).(1).生生殖殖性性克克隆隆(reproductive(reproductive cloning)cloning)是是指指对对生生物物包包括括人人个个体体的的复复制制，即即从从被被克克隆隆的的个个体体获获得得细细胞胞之之后后，将将其其植植入入被被去去除除了了遗遗传传物物质质的的卵卵细细胞胞中中，通通过过刺刺激激使使重重构构胚胚分分化化发发育育到到囊囊胚胚，然然后后植植入入母母体的子宫里孕育，发育为与供体完全相同的遗传组成的个体。体的子宫里孕育，发育为与供体完全相同的遗传组成的个体。O克隆按照目的来分类克隆按照目的来分类(1).生殖性克隆生殖性克隆(reproductivecloning191919981998年年年年9 9月，多莉与威尔士山羊交配，月，多莉与威尔士山羊交配，月，多莉与威尔士山羊交配，月，多莉与威尔士山羊交配，自然怀孕生下一健康小羊，取名自然怀孕生下一健康小羊，取名自然怀孕生下一健康小羊，取名自然怀孕生下一健康小羊，取名“邦邦邦邦尼尼尼尼”。1998年年9月，多莉与威月，多莉与威尔尔士山羊交配，自然士山羊交配，自然怀怀孕生下一健康小羊孕生下一健康小羊2020(2).(2).治治疗疗性性克克隆隆(therapeutic(therapeutic cloning)cloning)是是指指出出于于治治疗疗目目的的而而克克隆隆人人的的胚胚胎胎，提提取取胚胚胎胎干干细细胞胞，并并使使干干细细胞胞定定向向发发育育，培培育育出出健健康康的的可可以以修修复复或或替替代代坏坏死死受受损损的的细细胞胞、组组织织和和器器官官，然然后后移移植植，治治疗疗疾病。疾病。目前的外科移植手术（心、肝、肾）常见问题目前的外科移植手术（心、肝、肾）常见问题 免疫排斥反应免疫排斥反应 器官的来源问题器官的来源问题(2).治治疗疗性克隆性克隆(therapeuticcloning)2121第十一章克隆与医学第十一章克隆与医学课课件件2222人的治疗性克隆（左）和生殖性克隆（右）人的治疗性克隆（左）和生殖性克隆（右）人的治疗性克隆（左）和生殖性克隆（右）人的治疗性克隆（左）和生殖性克隆（右）人的治人的治疗疗性克隆（左）和生殖性克隆（右）性克隆（左）和生殖性克隆（右）2323生殖性克隆及治疗性克隆的比较生殖性克隆及治疗性克隆的比较生殖性克隆生殖性克隆治疗性克隆治疗性克隆最终产品最终产品动物或人动物或人可用于治疗的细胞、组织或器官可用于治疗的细胞、组织或器官克隆目的克隆目的复制动物或人复制动物或人修复受损的组织器官修复受损的组织器官需要时间需要时间胚胎发育整个时间胚胎发育整个时间短，几周短，几周移植子宫移植子宫需要需要不需要不需要法律限制法律限制对人禁止对人禁止美、德等国反对；英、中等国支持美、德等国反对；英、中等国支持相同点：两者都是以细胞核移植为基础相同点：两者都是以细胞核移植为基础生殖性克隆及治生殖性克隆及治疗疗性克隆的比性克隆的比较较生殖性克隆治生殖性克隆治疗疗性克隆最性克隆最终产终产品品动动物物2424第二节第二节 动物克隆动物克隆及治疗性克隆技术的基本方法及治疗性克隆技术的基本方法第二第二节节动动物克隆物克隆25252.1动物克隆技术的基本方法动物克隆技术的基本方法 动物克隆技术的理论依据是动物克隆技术的理论依据是细胞具有全能性细胞具有全能性。从从理理论论上上讲讲，动动物物体体内内几几乎乎所所有有的的细细胞胞，包包括括已已分分化化的的体体细细胞胞，细细胞胞核核中中都都含含有有完完全全相相同同的的遗遗传传信息，具发育的全能性。信息，具发育的全能性。受受体体卵卵细细胞胞质质中中含含有有启启动动细细胞胞核核重重新新编编程程的的各各种种因因子子，供供体体核核在在卵卵细细胞胞质质内内因因子子的的作作用用下下，可可以以重新回到未分化状态。重新回到未分化状态。2.1动动物克隆技物克隆技术术的基本方法的基本方法动动物克隆技物克隆技术术的理的理论论依据是依据是26262.1 2.1 动物克隆技术的基本方法动物克隆技术的基本方法动物克隆的获得的动物克隆的获得的3个途径个途径胚胎分割技术：人工获得同卵双生胚胎分割技术：人工获得同卵双生细胞核移植技术：细胞核移植技术：1 1、供体细胞、供体细胞2 2、受体细胞、受体细胞3 3、核移植、核移植4 4、重构胚的培养及移植、重构胚的培养及移植体细胞与去核卵细胞融合技术：不移植核，供体细胞与去核卵细胞直接融合。体细胞与去核卵细胞融合技术：不移植核，供体细胞与去核卵细胞直接融合。克隆与医学克隆与医学2.1动动物克隆技物克隆技术术的基本方法的基本方法动动物克隆的物克隆的获获得的得的3个途径克隆与个途径克隆与27272.1.1胚胎分割技术胚胎分割技术克隆与医学克隆与医学胚胚胎胎分分割割(embryo(embryo splitting)splitting)技技术术是是指指在在2 2细细胞胞期期至至囊囊胚胚期期以以前前的的早早期期胚胚胎胎用用酶酶或或者者是是机机械械方方法法分割，然后由分割的细胞分别发育产生新个体。分割，然后由分割的细胞分别发育产生新个体。用胚胎分割技术产生的后代数量有限，但方法较简单，可有效地获得同卵孪生后代。用胚胎分割技术产生的后代数量有限，但方法较简单，可有效地获得同卵孪生后代。2.1.1胚胎分割技胚胎分割技术术克隆与医学胚胎分割克隆与医学胚胎分割(embryos28282.1.2细胞核移植技术细胞核移植技术原原理理：利利用用细细胞胞拆拆合合或或细细胞胞重重组组技技术术，将将卵卵母母细细胞胞去去核核作作为为核核受受体体，以以不不同同来来源源细细胞胞核核作作为为核核供供体体，将将后后者者移移入入前前者者中中，构构建建重重组组胚胚，供供体体核核在在去去核核卵卵母母细细胞胞的的胞胞质质中中重重新新编编程程，启启动动卵卵裂裂，开始胚胎发育过程。开始胚胎发育过程。动物克隆技术的核心是核移植。动物克隆技术的核心是核移植。克隆与医学克隆与医学2.1.2细细胞核移植技胞核移植技术术原理：利用原理：利用细细胞拆合或胞拆合或细细胞重胞重组组技技术术，2929克隆与医学克隆与医学O细胞核移植技术的技术路线细胞核移植技术的技术路线v(1)供体细胞的准备供体细胞的准备v(2)受体细胞的准备受体细胞的准备v(3)核移植核移植v(4)重构胚的培养及移植重构胚的培养及移植克隆与医学克隆与医学细细胞核移植技胞核移植技术术的技的技术术路路线线(1)供体供体细细胞的准胞的准备备3030(1)供体细胞的准备供体细胞的准备用于细胞核移植的供体用于细胞核移植的供体(donor)(donor)细胞有：早期胚胎细胞、胚胎干细胞和体细胞，它们可来自活体或体细胞有：早期胚胎细胞、胚胎干细胞和体细胞，它们可来自活体或体外培养的细胞。外培养的细胞。供供体体核核处处在在G GO O/G/G1 1期期：容容易易获获得得最最佳佳克克隆隆效效果果。这这时时的的细细胞胞虽虽然然代代谢比较活跃，但细胞却置身于细胞分裂周期之外；谢比较活跃，但细胞却置身于细胞分裂周期之外；供体核处在供体核处在/G/G期：受体卵母细胞质指导的潜在的基因组复制期：受体卵母细胞质指导的潜在的基因组复制将导致异常的发育。将导致异常的发育。(1)供体供体细细胞的准胞的准备备供体核供体核处处在在GO/G1期：容易期：容易获获得得3131胚胚胚胚胎胎胎胎细细细细胞胞胞胞核核核核移移移移植植植植体细体细体细体细胞核胞核胞核胞核移植移植移植移植胚胎胚胎细细胞核移植体胞核移植体细细胞核移植胞核移植3232(2)受体细胞的准备受体细胞的准备核移植的受体核移植的受体(recipient)细胞有：去核卵细胞、受精卵和细胞有：去核卵细胞、受精卵和2细胞胚胎，其中多以卵细胞作为受体。卵细细胞胚胎，其中多以卵细胞作为受体。卵细胞一般采用超排卵法或卵巢的卵泡，经体外培养成熟而获得。将收集到的受体细胞经显微操作或其胞一般采用超排卵法或卵巢的卵泡，经体外培养成熟而获得。将收集到的受体细胞经显微操作或其他方式去除细胞核。他方式去除细胞核。供体细胞与受体细胞的细胞周期同步化。供体细胞与受体细胞的细胞周期同步化。(2)受体受体细细胞的准胞的准备备供体供体细细胞与受体胞与受体细细胞的胞的细细胞周期同步化胞周期同步化3333卵母细胞的去核：卵母细胞的去核：卵母细胞的去核：卵母细胞的去核：卵母卵母细细胞的去核：胞的去核：3434(3)(3)核移植核移植利用显微操作技术，将供体核移入去核受体细胞质形成重构胚。利用显微操作技术，将供体核移入去核受体细胞质形成重构胚。卵卵子子的的激激活活：在在正正常常受受精精过过程程中中，精精子子穿穿过过透透明明带带及及卵卵黄黄膜膜时时，引引起起卵卵子子内内钙钙离离子子浓浓度度升升高高，卵卵子子细细胞胞周周期期恢恢复复，启启动动胚胚胎胎发发育育，这这一一现现象象称称为为激激活活。胚胚胎胎克克隆隆时时，通常用一定强度的电脉冲作用卵母细胞。通常用一定强度的电脉冲作用卵母细胞。(3)核移植卵子的激活：在正常受精核移植卵子的激活：在正常受精过过程中，精子穿程中，精子穿过过透明透明带带及卵及卵3535(4)(4)重构胚的培养及移植重构胚的培养及移植完完成成核核移移植植后后形形成成的的单单个个细细胞胞在在体体外外培培养养一一段段时时间间，或或者者是是移移入入离离体体输输卵卵管管（同同种种或或异异种种）进进行行体体外外培培养养，待待获获得得发发育育的的重重构构胚胚（囊囊胚胚或或桑桑椹椹胚胚）后后再再移移入入雌雌性性子子宫宫或或输输卵卵管管进进行行发发育育，直直到到出出生。生。通过核移植得到的胚胎可作供体，再进行细胞核移植，称再克隆。通过核移植得到的胚胎可作供体，再进行细胞核移植，称再克隆。(4)重构胚的培养及移植重构胚的培养及移植36362.1.3体细胞与去核卵细胞融合技术体细胞与去核卵细胞融合技术O供体细胞不一定是核，可以是含部分细胞质甚至是整个细胞供体细胞不一定是核，可以是含部分细胞质甚至是整个细胞O不进行核移植，而是用细胞融合技术，使供核细胞与去核卵细胞融合获得重构胚不进行核移植，而是用细胞融合技术，使供核细胞与去核卵细胞融合获得重构胚融合方法有：电融合、化学融合、病毒融合等。融合方法有：电融合、化学融合、病毒融合等。2.1.3体体细细胞与去核卵胞与去核卵细细胞融合技胞融合技术术供体供体细细胞不一定是核，可胞不一定是核，可37372.2治疗性克隆技术治疗性克隆技术克隆与医学克隆与医学治疗性克隆技术是克隆技术、胚胎干细胞技术、移植技术结合的一种综合技术。治疗性克隆技术是克隆技术、胚胎干细胞技术、移植技术结合的一种综合技术。SomaticcellnucleartransferdirectdifferentiationReplacetherapyEstablishofEScells2.2治治疗疗性克隆技性克隆技术术克隆与医学治克隆与医学治疗疗性克隆技性克隆技术术是克隆技是克隆技术术、胚、胚38382.2治疗性克隆技术治疗性克隆技术取患者体细胞，体外培养，使细胞同步化取患者体细胞，体外培养，使细胞同步化显微注射移入去核卵母细胞构建重构胚显微注射移入去核卵母细胞构建重构胚体外培养至囊胚分离细胞团，获得胚胎干细胞体外培养至囊胚分离细胞团，获得胚胎干细胞对胚胎干细胞进行基因修饰，定向诱导分化对胚胎干细胞进行基因修饰，定向诱导分化移植入患者病变部位，替代病损细胞、组织移植入患者病变部位，替代病损细胞、组织 器官，达到治疗的效果器官，达到治疗的效果2.2治治疗疗性克隆技性克隆技术术取患者体取患者体细细胞，体外培养，使胞，体外培养，使细细胞同步化胞同步化显显3939人的治疗性克隆（左）和生殖性克隆（右）人的治疗性克隆（左）和生殖性克隆（右）人的治疗性克隆（左）和生殖性克隆（右）人的治疗性克隆（左）和生殖性克隆（右）人的治人的治疗疗性克隆（左）和生殖性克隆（右）性克隆（左）和生殖性克隆（右）4040第三节第三节动物克隆技术的应用前景动物克隆技术的应用前景 第三第三节节41413.1动物克隆技术与医学动物克隆技术与医学克隆与医学克隆与医学v(1)克隆技术与医药生产克隆技术与医药生产 结合转基因技术制备动物生物反应器结合转基因技术制备动物生物反应器v(2)克隆技术结合转基因技术构建疾病动物模型克隆技术结合转基因技术构建疾病动物模型v(3)克隆技术与组织工程克隆技术与组织工程v(4)动物克隆技术与与基因疗法结合治疗遗传疾病动物克隆技术与与基因疗法结合治疗遗传疾病3.1动动物克隆技物克隆技术术与医学克隆与医学与医学克隆与医学(1)克隆技克隆技术术与医与医药药生生产产4242(1)克隆技术与医药生产克隆技术与医药生产克隆与医学克隆与医学将将转转基基因因技技术术与与克克隆隆技技术术有有机机结结合合，以以动动物物体体细细胞胞为为受受体体，将将药药用用蛋蛋白白基基因因以以DNADNA转转染染的的方方式式导导入入能能进进行传代培养的动物体细胞内，再以这些携带目的基因的体细胞为核供体，进行动物克隆。行传代培养的动物体细胞内，再以这些携带目的基因的体细胞为核供体，进行动物克隆。应应用用克克隆隆技技术术还还可可构构建建疾疾病病动动物物模模型型，以以研研究究疾疾病病的的发发病病机机制制、治治疗疗方方案案和和防防治治措措施施。也也可可应应用用体体细细胞胞克隆技术和干细胞技术研究疾病基因组、功能基因组、以及基因的功能。克隆技术和干细胞技术研究疾病基因组、功能基因组、以及基因的功能。(1)克隆技克隆技术术与医与医药药生生产产克隆与医学克隆与医学将将转转基因技基因技术术与克隆技与克隆技术术有有4343(2)(2)克隆技术与组织工程克隆技术与组织工程克隆与医学克隆与医学组组织织工工程程(tissue(tissue engineering)engineering)是是近近年年来来发发展展起起来来的的一一门门新新兴兴交交叉叉学学科科，它它是是应应用用工工程程学学和和生生命命科科学学的的原原理理和和方方法法，创创建建组组织织和和器器官官或或替替代代物物，植植入入体体内内，修修复复组组织织缺缺损损，替替代代损损伤伤的的组组织织、器官，达到提高生活、生存质量，延长生命的目的。器官，达到提高生活、生存质量，延长生命的目的。利利用用治治疗疗性性克克隆隆技技术术获获得得组组织织工工程程所所需需的的胚胚胎胎干干细细胞胞可可用用于于培培育育各各种种组组织织、器器官官进进行行移移植植；也也可可接接种种于于由由生生物物可可吸吸收收材材料料构构成成的的三三维维结结构构中中，经经过过适适当当培培养养，形形成成具具有有一一定定组组织织结结构构的的移移植植物物，移植于受损伤部位，细胞继续分裂、分化、重组成新组织，避免排斥反应。移植于受损伤部位，细胞继续分裂、分化、重组成新组织，避免排斥反应。(2)克隆技克隆技术术与与组织组织工程克隆与医学工程克隆与医学组织组织工程工程(tissue4444人人耳耳鼠鼠”是是先先使使用用可可降降解解材材料料经经过过耳耳形形压压模模，聚聚乳乳酸酸（PLAPLA）溶溶液液浸浸泡泡使使其其强强度度增增强强，制制成成耳耳廓廓支支架架材材料料，然然后后让让细细胞胞在在支支架架上上繁繁殖殖生生长长。经经过过1-21-2周周体体外外培培养养，在在裸裸鼠鼠背背上上割割开开一一个个口口子子，植植入入“人人耳耳”。随随后后，“人人耳耳”的的支支架架会会自自己己降降解解消消失失，“长长”在老鼠的背上。在老鼠的背上。人耳鼠人耳鼠”是先使用可降解材料是先使用可降解材料经过经过耳形耳形压压模，聚乳酸（模，聚乳酸（PLA）溶液）溶液4545(3)(3)与基因疗法结合治疗遗传疾病与基因疗法结合治疗遗传疾病克隆与医学克隆与医学克隆技术与基因疗法结合使用，能全面、彻底、高效地治疗遗传性疾病。克隆技术与基因疗法结合使用，能全面、彻底、高效地治疗遗传性疾病。克隆技术与基因疗法结合使用，能全面、彻底、高效地治疗遗传性疾病。克隆技术与基因疗法结合使用，能全面、彻底、高效地治疗遗传性疾病。但这只是理想的愿望，要克服技术上、伦理上的诸多困难，在目前情况下是不行的。但这只是理想的愿望，要克服技术上、伦理上的诸多困难，在目前情况下是不行的。但这只是理想的愿望，要克服技术上、伦理上的诸多困难，在目前情况下是不行的。但这只是理想的愿望，要克服技术上、伦理上的诸多困难，在目前情况下是不行的。(3)与基因与基因疗疗法法结结合治合治疗遗传疗遗传疾病克隆与医学克隆技疾病克隆与医学克隆技术术与基因与基因疗疗法法46463.2动物克隆技术与遗传育种动物克隆技术与遗传育种克克隆隆技技术术是是一一种种无无性性繁繁殖殖技技术术，也也称称为为生生物物复复制制技技术术，体体细细胞胞克克隆隆技技术术的的发发明明和和发发展展极极大大地地扩扩大大了了核核供供体体的来源，利用其优势，复制实验动物成为一个主要用途。的来源，利用其优势，复制实验动物成为一个主要用途。扩大优良种群：提高育种效率；加快育种进展扩大优良种群：提高育种效率；加快育种进展 保存基因资源保存基因资源 拯救濒危动物拯救濒危动物 满足生物医学实验对实验动物的特殊要求满足生物医学实验对实验动物的特殊要求 3.2动动物克隆技物克隆技术术与与遗传遗传育种克隆技育种克隆技术术是一种无性繁殖技是一种无性繁殖技术术，也，也4747第十一章克隆与医学第十一章克隆与医学课课件件48483.3克隆技术存在的问题克隆技术存在的问题克隆与医学克隆与医学体体细细胞胞克克隆隆技技术术的的研研究究应应用用是是多多方方面面的的，但但克克隆隆技技术术就就如如同同原原子子能能技技术术一一样样，是是一一把把既既能能造福人类，也可祸害无穷的造福人类，也可祸害无穷的“双刃剑双刃剑”。3.3克隆技克隆技术术存在的存在的问题问题克隆与医学体克隆与医学体细细胞克隆技胞克隆技术术的研究的研究应应用用4949克隆技术存在的问题克隆技术存在的问题1 1理论和克隆技术不完善问题理论和克隆技术不完善问题 (1)(1)目前克隆技术无法保证安全性目前克隆技术无法保证安全性 (2)(2)体细胞克隆动物的成功率很低体细胞克隆动物的成功率很低 (3)(3)克隆需要大量卵细胞克隆需要大量卵细胞 (4)(4)影响生物遗传多样性影响生物遗传多样性 (5)(5)克隆人改变了人类自然生殖方式克隆人改变了人类自然生殖方式2 2克隆与伦理道德和法律克隆与伦理道德和法律克隆技克隆技术术存在的存在的问题问题1理理论论和克隆技和克隆技术术不完善不完善问题问题5050 1 1理论和克隆技术不完善问题理论和克隆技术不完善问题(1)目前克隆技术无法保证安全性目前克隆技术无法保证安全性由由于于克克隆隆、特特别别是是体体细细胞胞克克隆隆是是利利用用体体细细胞胞作作为为核核供供体体，易易发发生生突突变变，体体细细胞胞“重重新新编编程程”也也易易发发生生程程序序差差错错和和缺缺失失，从从而而出出现现克克隆隆生生物物个个体体的的流流产产和和死死胎胎、早早产产、各各种种各各样样的的先先天天性性疾疾病病，如畸形、免疫性疾病、早衰等。如畸形、免疫性疾病、早衰等。1理理论论和克隆技和克隆技术术不完善不完善问题问题由于克隆、特由于克隆、特别别是体是体细细胞克隆是利胞克隆是利5151克克隆隆动动物物毛毛病病一一大大堆堆：克克隆鼠隆鼠“发福发福”克隆克隆动动物毛病一大堆：克隆鼠物毛病一大堆：克隆鼠“发发福福”5252我我国国成成功功繁繁殖殖克克隆隆兔兔体体形形要比普通兔大许多。要比普通兔大许多。我国成功繁殖克隆兔体形要比普通兔大我国成功繁殖克隆兔体形要比普通兔大许许多。多。53532003年年2月月14日，研究人员对多莉实施了日，研究人员对多莉实施了“安乐死安乐死”。早衰？早衰？2003.2.14日苏格兰向外界宣布：多莉因早衰并患有肺炎，被迫实施了安乐死。由于早衰问题，人们怀疑日苏格兰向外界宣布：多莉因早衰并患有肺炎，被迫实施了安乐死。由于早衰问题，人们怀疑“多莉是穿着羔羊服装的老羊多莉是穿着羔羊服装的老羊”。2003年年2月月14日，研究人日，研究人员对员对多莉多莉实实施了施了“安安乐乐死死”。早衰？。早衰？5454(2)(2)体细胞克隆动物的成功率很低体细胞克隆动物的成功率很低体体细细胞胞克克隆隆动动物物的的成成功功率率仅仅1/2771/277。主主要要表表现现在在流流产产率率高高，发发育育异异常常，出出生生后后对对环环境境适适应应性性差等。差等。O目目前前对对克克隆隆动动物物各各个个环环节节缺缺乏乏清清楚楚的的理理论论认认识识，对对供供体体基基因因组组的的去去分分化化和和重重新新编编程程的的机机制不清楚制不清楚O克隆的每一个操作环节上的失误克隆的每一个操作环节上的失误O供体细胞核的分化程度供体细胞核的分化程度 (2)体体细细胞克隆胞克隆动动物的成功率很低体物的成功率很低体细细胞克隆胞克隆动动物的成功率物的成功率仅仅1555543427713291 1总成功率：总成功率：0.23%0.23%克隆效率低克隆效率低43427713291 总总成功率：成功率：0.23%克隆效率低克隆效率低5656造成克隆效率低造成克隆效率低,克隆动物异常等问题的可能原因如下：克隆动物异常等问题的可能原因如下：A.核移植前胚胎损伤核移植前胚胎损伤B.体外培养的时间过长以及培养液成份体外培养的时间过长以及培养液成份C.体细胞核在卵质中去分化和再程序化不足体细胞核在卵质中去分化和再程序化不足D.一些重要基因的异常表达一些重要基因的异常表达（研究发现一些重要的发育相关基因如（研究发现一些重要的发育相关基因如IL6，FGF4，FGFr2和和Oct4在克隆桑葚胚和囊胚中表达异在克隆桑葚胚和囊胚中表达异常。在牛的克隆桑葚胚中发现常。在牛的克隆桑葚胚中发现Mash2表达过量，表达过量，DNMT表达不足，表达不足，Hsp70表达消失）表达消失）造成克隆效率低造成克隆效率低,克隆克隆动动物异常等物异常等问题问题的可能原因如下：的可能原因如下：5757(3)(3)克隆需要大量卵细胞克隆需要大量卵细胞克隆与医学克隆与医学按按一一般般克克隆隆哺哺乳乳动动物物的的经经验验，要要获获得得一一个个克克隆隆胚胚胎胎至至少少需需要要280280个个卵卵子子，而而且且还还不不能能保保证证正正常常发育。发育。用动物卵代替，可能诱发新的疾病的广泛传播，而且涉及到一系列伦理问题。用动物卵代替，可能诱发新的疾病的广泛传播，而且涉及到一系列伦理问题。(3)克隆需要大量卵克隆需要大量卵细细胞克隆与医学按一般克隆哺乳胞克隆与医学按一般克隆哺乳动动物的物的经验经验5858(4)(4)影响生物遗传多样性影响生物遗传多样性克隆与医学克隆与医学人人类类基基因因的的多多态态性性是是人人类类生生存存和和发发展展的的基基础础，是是人人类类在在地地球球上上经经过过3535亿亿年年进进化化的的产产物物。每每个个个个体体的的基基因因组组具具有有高高度度的的整整体体性性、对对自自然然环环境境的的适适应应性性和和协协调调性性。克克隆隆人人相相当当于于复复制制某某一一个个体体，必必然然破破坏坏人人类类基基因因组的多样性。组的多样性。(4)影响生物影响生物遗传遗传多多样样性克隆与医学人性克隆与医学人类类基因的多基因的多态态性是人性是人类类生存生存5959(5)(5)克隆人改变了人类自然生殖方式克隆人改变了人类自然生殖方式克隆与医学克隆与医学体细胞克隆是一种无性繁殖方式，是一种低级的生殖方式。这是人类自然生殖方式的倒退。体细胞克隆是一种无性繁殖方式，是一种低级的生殖方式。这是人类自然生殖方式的倒退。体体细细胞胞克克隆隆不不像像辅辅助助生生育育技技术术那那样样，通通过过人人工工促促进进精精子子或或卵卵细细胞胞的的成成熟熟或或精精、卵卵有有效效结结合合来来帮帮助助人人类类的的有有性性生生殖殖过过程程，而而是是通通过过体体细细胞胞核核移移植植这这种种无无性性方方式式复复制制一一个个基基因因组组结结构构与与现现存存的的或或已去世的个体完全一样的人。已去世的个体完全一样的人。(5)克隆人改克隆人改变变了人了人类类自然生殖方式克隆与医学体自然生殖方式克隆与医学体细细胞克隆是一胞克隆是一60602克隆与伦理道德和法律克隆与伦理道德和法律克隆与医学克隆与医学O克隆人影响构成社会的单元克隆人影响构成社会的单元家庭家庭O克克隆隆人人是是对对人人的的尊尊严严的的践践踏踏，克克隆隆婴婴儿儿像像产产品品一一样样在在实实验验室室里里被被制制造造和和处处理理、生生命命的的权权利和尊严被人为操纵利和尊严被人为操纵O如何平衡要求克隆的当事人的生育权和他对后裔、对社会伦理责任的问题如何平衡要求克隆的当事人的生育权和他对后裔、对社会伦理责任的问题2克隆与克隆与伦伦理道德和法律克隆与医学克隆人影响构成社会的理道德和法律克隆与医学克隆人影响构成社会的单单元元6161克隆与医学克隆与医学O治疗性克隆的三条原则治疗性克隆的三条原则v取得的材料，必须是自愿的，不能是骗来的或是买来的，提供者有知情权取得的材料，必须是自愿的，不能是骗来的或是买来的，提供者有知情权v胚胎细胞保留时间不能超过胚胎细胞保留时间不能超过14天，超过则有克隆人之嫌天，超过则有克隆人之嫌v不能将克隆的胚胎细胞植入人体子宫不能将克隆的胚胎细胞植入人体子宫克隆与医学治克隆与医学治疗疗性克隆的三条原性克隆的三条原则则取得的材料，必取得的材料，必须须是自愿的，不能是自愿的，不能6262禁止任何形式克隆人禁止任何形式克隆人 2005年2月18日，第五十九届联合国大会法律委员会以71票赞成、35票反对、43票弃权的表决结果、以决议形式通过了一项政治宣言，要求各国禁止有违人类尊严的任何形式的克隆人。当时，中国同比利时、英国、瑞典、日本和新加坡等国投了反对票。中国投反对票并不意味着支持克隆人，而是反对禁止治疗性克隆研究。换言之，即反对用胚胎克隆一个完整的人，而支持胚胎研究并从胚胎中提取干细胞用以治疗多种疾病，同时，中国还承诺要加强对治疗性克隆研究的管理和控制，确保人尊严和国际公认的生命伦理原则不受损害。禁止任何形式克隆人禁止任何形式克隆人2005年年2月月18日，第五十九届日，第五十九届联联合国合国6363三、性染色质性染色质（性染色质（sexchromatin）概念：指间期核中性染色体的异染色质部分显示出来的一种特殊结构。分为概念：指间期核中性染色体的异染色质部分显示出来的一种特殊结构。分为X染色质和染色质和Y染色质。染色质。1、X染色质：雌性哺乳动物间期细胞核内存在的与性别及性染色体数目有关的染色质小体。又称之为染色质：雌性哺乳动物间期细胞核内存在的与性别及性染色体数目有关的染色质小体。又称之为性染色质体（性染色质体（sexchromatinbody）或巴氏小体）或巴氏小体(Barrbody)。为什么正常女性的间期细胞核中有巴氏小体，而男性没有？这种差异的原因？为什么正常女性的间期细胞核中有巴氏小体，而男性没有？这种差异的原因？为什么正常女性两条为什么正常女性两条X染色体的基因产物并不比男性多？染色体的基因产物并不比男性多？为什么某一为什么某一X-连锁的突变基因纯合女性的病情并不比男性严重？连锁的突变基因纯合女性的病情并不比男性严重？三、性染色三、性染色质质性染色性染色质质（sexchromatin）64646565第十一章克隆与医学第十一章克隆与医学课课件件6666LyonLyon假说：假说：19611961年，年，Marry LyonMarry Lyon提出了提出了X X染色质失活的假说，解释了上述问题。染色质失活的假说，解释了上述问题。LyonLyon假说的要点：假说的要点：（1 1）雌性哺乳动物体细胞中，两条）雌性哺乳动物体细胞中，两条X X染色体中仅有一条在遗传上有活性；另一条在遗传上是失活的，染色体中仅有一条在遗传上有活性；另一条在遗传上是失活的，在间期核中异固缩为在间期核中异固缩为X X染色质染色质;（2 2）失活发生在胚胎早期，如人类大约在妊娠的第）失活发生在胚胎早期，如人类大约在妊娠的第1616天；天；（3 3）X X染色体的失活是随机的。染色体的失活是随机的。证据：人类的自毁容貌综合征（证据：人类的自毁容貌综合征（Leschnyhan syndromeLeschnyhan syndrome）是因）是因HPRTHPRT酶基因缺乏造成，是酶基因缺乏造成，是X X连锁遗传连锁遗传病。病。将基因型为将基因型为HPRTHPRT+/HPRT/HPRT 的女性上皮细胞性体外培养，建立细胞克隆，并测定酶活性。的女性上皮细胞性体外培养，建立细胞克隆，并测定酶活性。Lyon假假说说：1961年，年，MarryLyon提出了提出了X染色染色质质6767第十一章克隆与医学第十一章克隆与医学课课件件6868 X X染色质数目染色质数目n n1 1 Lyon Lyon化现象：在正常女性体细胞中两个化现象：在正常女性体细胞中两个X X染色体中有一个染色体中有一个X X染色体异固缩而失活的现象，称为染色体异固缩而失活的现象，称为LyonLyon化现象。化现象。X X染色体的剂量补偿效应（染色体的剂量补偿效应（dosage compensation effectdosage compensation effect）:Lyon:Lyon化现象保证了雌雄两性细胞中只化现象保证了雌雄两性细胞中只有一条有一条X X染色体保持转录活性，使两性染色体保持转录活性，使两性X X连锁的基因产物保持在相同水平上，这种效应称为连锁的基因产物保持在相同水平上，这种效应称为X X染色体染色体的剂量补偿效应。的剂量补偿效应。失活的失活的X X染色体上的基因并非都失去了活性，如染色体上的基因并非都失去了活性，如X X染色体数目异常的个体。染色体数目异常的个体。X染色染色质质数目数目n169692 2、Y Y染色质：染色质：l正常男性的间期细胞用荧光染料染色后，在核中可见到一个圆形或椭圆形的强荧光小体，称为正常男性的间期细胞用荧光染料染色后，在核中可见到一个圆形或椭圆形的强荧光小体，称为Y Y染染色质。色质。l位于位于Y Y染色体长臂远端染色体长臂远端2/32/3的区段；的区段；l是男性细胞中特有的；是男性细胞中特有的；l细胞中细胞中Y Y染色质的数目与染色质的数目与Y Y染色体的数目相同；染色体的数目相同；l正常男性的间期细胞中有一个正常男性的间期细胞中有一个Y Y染色质；染色质；l核型为核型为4747，XYYXYY个体：个体：2、Y染色染色质质：7070谢谢大家！结结 语语谢谢谢谢大家！大家！结结 语语71