生物动物基因组研究与克隆动物素材ppt课件

动物基因组研究与克隆动物 1 1 动物基因组计划的提出 动物基因组研究计划 Animalgenomeresearchprogram 是在人类基因组计划获得巨大成就鼓舞下 一些发达国家为了提高动物生物技术的竞争能力和改良动物生产效率 在九十年代初以独立或联合方式制定出的高技术计划 这个计划的基本目标是要利用DNA重组技术精细确定畜禽中控制重要经济性状座位 Economicalimportanttraitloci TLs 在基因组上的遗传和物理位置 并且应用这些信息来改良畜禽品种 由于畜禽的重要经济性状座位大多是数量性状座位 Quantitativetraitloci QTLs 而这些座位调控性状的方式十分复杂 要有效地改良这些性状 就必须在分子水平理解这些座位及座位间的关系 这样就有了克隆分析经济重要性状座位的必要 相应的技术过程称为位置克隆 Positionalcloning 从基因定位到位置克隆发现新基因的时间漫长 为了缩短这个过程 可以预先地将基因组上全部功能基因表达的部分信息建成文库 这些信息就是基因表达序列片段 Expressedsequencetags ESTs 2 动物基因组计划的提出 动物基因组研究计划与人类基因组计划存在两点巨大差异 一是在目标上不会把定位遗传疾病基因和发展遗传疾病治疗作为重点 二是在技术上不会把确定基因组全部核苷酸序列作为核心 其研究的主要步骤为 绘制动物的高密度遗传图谱 定位影响动物生产性能和抗病性能的基因位点 建立标记辅助选择的育种体系等 3 2 动物基因组研究进展 2000年10月 中国北京华大基因研究中心和丹麦国家养猪协会达成协议 由中方提供技术 双方合作进行家猪基因组测序工作 家猪基因组计划将分三个阶段进行 第一阶段进行基因组 预览 目前已经基本找到100万个基因表达的标记物 找到了 路标 第二阶段是绘制出基因序列框架图 科学家将利用 鸟枪法 绘制基因图谱 以找到95 的基因和它在染色体上的位置 第三阶段是基因功能研究以及育种和医学方面的应用 到2003年4月 科学家们测定的序列已经覆盖25 的家猪基因组 精确度达99 基本确定了家猪基因组序列的分子 路标 4 100 200kb克隆片段 基因组测序的一般流程 分级鸟枪测序法 基因组DNA 细菌人工染色体文库 DNA克隆的排序 物理作图 分段测序 随机打断后克隆 DNA测序 DNA序列的组装 5 鸟枪法 基因测序 鸟枪法 也俗称 霰弹法 简单地说 它有点类似生活中玩的拼图游戏 拼图游戏是将一个完整的画面分成杂乱无章的碎块 然后重新拼装复原 而 鸟枪法 则是先将整个基因组打乱 切成随机碎片 然后测定每个小片段序列 最终利用计算机对这些切片进行排序和组装 并确定它们在基因组中的正确位置 6 动物基因组研究进展 2001年2月 我国开展了对虾基因组研究 这是继人类基因组计划和陆生动植物基因组研究后 全球开展的为数不多的海洋生物基因组研究之一 也是我国海洋生物学研究迈入基因时代的一个标志 到2001年8月 科学家们已找到了1万个ESTs 并通过这些带有遗传功能的片段分析出了3000多个对虾的新基因序列 而此前 世界上已经公布的各种对虾的ESTs序列还不到3000个 这些新基因很有可能与对虾的生长发育速度 抗病性和性别控制直接相关 除此之外 牡蛎 大马哈鱼 罗非鱼和鲇鱼等四种海洋生物的基因组研究也已被列入全球水产动物基因组计划之中 7 动物基因组研究进展 2001年9月 我国科学家启动了家鸡基因组研究项目 这是我国农业基因组学研究的又一里程碑式科研工程 虽然以鸡为代表的鸟类的基因组较小 但对鸡基因组的研究存在着巨大的经济效益 如鸟类的磁场识别能力一直是科学界的待解之谜 它们无论白天还是夜晚都能辨明方向 如果能解开盲飞之谜 对科学研究将具有重大意义 而且 我国鸡产品占畜牧业产值的30 为防止国际上大牲畜恶性传染病向家禽类转移的趋势 可以把鸡作为一种基因试验动物 此外利用鸟类作出的疫病模型 可以筛选出对人体有用的新药 但这都需要先掌握鸟类的基因图谱 8 动物基因组研究进展 作为生物学和医学研究中重要的模式动物 老鼠也是基因组测序浪潮中的重点对象之一 由美国国立卫生研究所和英国威康信托机构资助 美英多所科研机构共同完成了老鼠基因组草图 2002年8月 他们公布了老鼠基因组物理图谱的框架 包括了小家鼠基因组约95 的内容 完整的老鼠基因组图谱预计于2005年完成 这个基因组草图显示 老鼠的20对染色体上共有约25亿个碱基对 与人类23对染色体上的29亿个碱基对相当接近 两者DNA链上基因与基因之间的 空白 片断也非常相似 两个物种的基因数目大约都是3万个 其中绝大部分相同 只有几百个基因是某一物种独有的 老鼠和人类基因组相似度很高 对之进行比较研究 可以得知很多关于人类疾病和生理机能的性息 而且老鼠与人类同属哺乳动物 它们繁殖的速度很快 易于笼养 遗传性状研究起来很容易 9 动物基因组研究进展 目前每天有约2500万只老鼠伴随着全世界的科学家 帮助寻找治疗癌症 心脏病 艾滋病等的新方法 探索生物为什么衰老这样的生物学重大谜题 以老鼠为对象的研究已经获得了17项诺贝尔奖 在研究老鼠基因组的过程中 新发现了约1200个人类基因 其中许多基因与癌症等常见疾病有关 由此可见 动物基因组计划和人类基因组计划地进行 可以使我们通过比较人类与其它生物的基因组序列 识别出相似和差异的区域 为研究人类基因的结构和功能提供重要线索 而且随着测序的基因组越来越多 比较基因组学的功能也会变得越来越强大 10 动物基因组研究进展 2003年1月 科学家测绘出了海鞘的基因组序列 这将使人类在无脊椎动物如何进化成脊椎动物的问题上取得更深的了解 11 动物基因组研究进展 海鞘 cionaintestinalis 是人类的一种无脊椎近亲 它们的心脏 神经系统就像是人类的简化版 海鞘的基因数量为1 6万个左右 是大部分脊椎动物的一半 但是其中有80 和我们人类一样 这是因为人或者老鼠体内的某些基因存在重复和备份 比如免疫系统 而海鞘只有一份 海鞘的遗传构造将会帮助我们了解基因是如何开启或关闭其它基因的 将 海鞘 与其它生物结合研究 如用这种简单的生物进行初期实验 然后提升一个等级 比如老鼠 最后是人类 Mcdougall的小组主要研究受精和细胞分裂 他们已经在使用海鞘的基因组草图来寻找控制受精卵第一次分裂的基因 12 动物基因组研究进展 2003年3月 总预算为5000万美元的 牛基因组工程 获得美国国家人类基因组研究所批准 并于9月正式启动 牛基因组测序工作主要由得克萨斯州的贝勒大学医学院及得克萨斯农业和机械大学研究人员承担 预计要三年才能完成 牛的基因组据估计由大约30亿个碱基对组成 与人和其他哺乳动物的基因组规模差不多 绘出牛的基因组图谱 不仅在牛肉业 乳品业中有潜在重要用途 也有可能帮助科学家们更深入地研究人类基因组 13 2003年8月 在国家人类基因组南方研究中心与中国疾病预防控制中心寄生虫病预防控制所以及上海第二医科大学 瑞金医院 美国Tulane大学 澳大利亚Queensland医学研究中心等有关科研人员的通力合作下 血吸虫功能基因组研究获得重大突破 该课题组在世界上第一次针对血吸虫不同发育阶段包括雌虫 雄虫和虫卵进行大规模基因片段检测并作全面分析和验证 建成世界上最大的触手担轮类 原口动物 Lophotrochozoan 和第四大非脊椎动物的表达顺序标签 EST 公共数据库 并寻找和鉴定出一批代谢 发育 性别相关基因 为血吸虫和其他相关研究提供了重要资源 基因片段的注释和验证对认识血吸虫生物学特点 拓宽分子寄生虫学和分子进化领域方面作出了重要贡献 同时也为血吸虫病的诊断 疫苗研制和新药研究奠定重要基础 14 动物基因组研究进展 2003年9月 美国研究人员首次绘出了狗的基因组序列草图 并通过对草图进行初步分析发现 被视为 人类最好朋友 的狗 在基因水平上与人类的相似程度要超过人类与鼠 这张序列草图约覆盖狗基因组的80 测序量相当于狗基因组的1 5倍 初步分析显示 人类与狗基因组之间约有6 5亿个碱基对部分相同 在已识别出的2 4万多个人类基因中 约有75 在狗基因组中存在对应物 研究人员还将狗基因组草图和人类及鼠的基因组序列图进行了比较 结果发现 人类 鼠和狗曾拥有共同祖先 但狗最早从进化路线上分离成独立物种 15 动物基因组研究进展 从进化角度看 人类与鼠在时间上更为接近 尽管如此 人类和狗基因组之间的相似性 却比鼠和人类 鼠和狗基因组之间的相似性都要大 狗是继人和鼠之后第三种被绘制基因组草图的哺乳动物 自距今1万到1 5万年前被人类驯养以来 许多品种的狗在漫长的选择育种过程中患上很多疾病 据估计 狗身上有360多种遗传疾病与人类疾病相似 因此 测定狗的基因组图谱 并将其与人类基因组图谱进行比较分析 对寻找人和狗的致病基因都将有帮助 16 3 动物基因组研究的动物模型 转基因动物 在动物基因组研究过程中 对于每个新发现的基因 除了弄清楚该基因本身的结构外 还需研究该基因的功能及调控 由于在生物的个体发育中 不同组织细胞是高度分化的 表达调控因子只在特异的细胞中产生 因而也只有在特定的组织细胞里 才能有效地观察到某种基因表达的情况 因此 科学家们很自然的想到了转基因动物 17 动物基因组研究的动物模型 转基因动物 转基因技术是上世纪80年代初在基因工程 细胞工程和胚胎工程的基础上发展起来的 转基因动物技术是指将已知的外源基因移入动物细胞并整合到基因组中 从而使其得以表达的技术 通过转基因动物技术 将要研究的特定基因整合在动物的基因组 可以使该特定基因在最恰当的组织细胞内表达 和在试管内的非细胞系统以及导入细胞内的细胞系统相比较 转基因动物个体表达系统最贴近生物体本身情况 而且 随着转基因技术的发展 我们不仅能给受精卵导入单个基因 还能够同时导入两个基因 多个基因 甚至是人工染色体的一组基因 从而改变了传统的单个基因研究方法 使能在整体上 在时间和空间的概念上来综合研究多个基因的相互作用 以及复杂 多级的基因表达系统 18 动物基因组研究的动物模型 转基因动物 动物基因组研究和转基因动物相结合 带来了农业和医疗发展的契机 如在动物体细胞中导入外源基因 可以打破种间生殖隔离的天障 极大地提高畜禽遗传改良的幅度和速度 培育高产低耗优质抗逆新品种 系 把转基因动物作为时空四维考察体系 还可以研究基因功能和发育调控等基础生物学问题 也可籍此用作人兽疾病的实验模型 研究医学和兽医学问题 把转基因动物改造成为医用器官移植的供体 可取代人体器官的直接移植 把转基因动物开发成为活体发酵罐 可使动物象工厂一样根据工程设计的要求 生产预期的蛋白药物等高附加值的物质 但是转基因动物制作效率低 定点整合困难所导致的转基因动物制作成本高和调控失灵 成为制约当今转基因动物实用化进程的主要原因 而克隆技术的发展为转基因动物的研究应用带来了契机 转基因技术与克隆技术结合 创建转基因克隆动物 有望成为下一世纪培育遗传工程动物的主导性技术途径 19 转基因动物的一般制备过程 20 转基因动物的一般制备过程 续 21 带有人生长激素基因的转基因小鼠 正常小鼠 22 4 克隆动物的产生 克隆意为无性繁殖 克隆技术即无性繁殖技术 到目前为止 克隆技术已经经历了三个发展时期 第一个时期是微生物克隆 即由一个细菌复制出成千上万个和它一模一样的细菌而变成一个细菌群 第二个时期是生物技术克隆 如DNA克隆 第三个时期就是动物克隆 即由一个细胞克隆成一个动物 23 克隆动物的产生 动物克隆技术经历了由胚胎细胞到体细胞的发展过程 早在本世纪50年代 美国的科学家以两栖动物和鱼类作研究对象 首创了细胞核移植技术 1986年英国科学家魏拉德森首次把胚胎细胞利用细胞核移植法克隆出一只羊 以后又有人相继克隆出牛 羊 鼠 兔 猴等动物 我国的克隆技术也颇有成就 80年代末 我国克隆出一只兔 1991年西北农业大学发育研究所与江苏农学院克隆羊成功 1993年中科院发育生物研究所与扬州大学农学院共同克隆出一批山羊 1995年华南师大和广西农大合作克隆出牛 接着中国农科院畜牧研究所于1996年克隆牛获得成功 美国克隆猴取得成功 日本科学家也声称他们繁殖出200多头 克隆牛 以上所述的克隆动物 都是用胚胎细胞作为供体细胞进行细胞核移植而获得成功的 24 克隆动物的产生 1997年2月英国罗斯林研究所宣布克隆成功的小羊多莉 是用乳腺上皮细胞作为供体细胞进行细胞核移植的 它翻开了生物克隆史上崭新的一页 突破了利用胚胎细胞进行核移植的传统方式 使克隆技术有了长足的进展 小羊多莉是世界上第一个利用体细胞克隆成功的动物 克隆多莉的成功 从理论上说明了高度分化细胞 经过一定手段处理之后 也可回复到受精卵时期的合子功能 说明了在发育过程中 细胞质对异源的细胞核的发育有调控作用 它对生物遗传疾病的治疗 优良品种的培育和扩群等提供了重要途径 对物种的优化 濒危动物的种质保存 对转基因动物的扩群均有一定作用 25 5 克隆动物研究进展 青蛙是第一种被用于克隆实验的动物 但这种克隆技术与克隆 多利 的技术不同 算不上真正意义的克隆 它是从发育到后期的胚胎中提取细胞核 尽管胚胎细胞克隆相对容易 但科学家1952年的首次克隆实验还是失败了 接受了细胞核移植的卵细胞并没有发育 1970年 英国生物学家用同样方法尝试克隆 结果青蛙卵发育成了蝌蚪 但它在开始进食以后就死亡 26 克隆动物研究进展 我国学者童第周教授把细胞核移植技术引入鱼类发育学研究 1972年 成功地将鲤鱼胚胎细胞移入去核的鲫鱼卵中 在武汉培育出第一尾属间核质杂种鱼 这一研究成果证实了脊椎动物远缘种间的核质可配合性 克隆动物的载体不局限于同种或亚种得去核卵 随后 我国科学家将体外培养59代的鲫鱼胚胎细胞核移入鲫鱼去核卵中 获得2尾仔鱼 更重要的是 他们于1982年将培养30多天的成熟银鲫的肾细胞核移入去核卵中 得到1尾性成熟的银鲫 时称 体细胞试管鱼 这是世界第一例体细胞核移植克隆的脊椎动物 这尾体细胞克隆鱼比体细胞克隆羊 多莉 问世早15年 因为种种原因 这一艰苦卓绝的研究鲜为人知 未引起学术界应有的重视 27 克隆动物研究进展 1997年2月 英国罗斯林研究所的胚胎学家伊恩 维尔穆特博士宣布他用一只6岁母羊的乳腺细胞与去核羊的卵母细胞融合 这一卵细胞经诱导形成胚胎 然后移入母羊子宫内 结果产下6岁母羊的复制品 多莉 这消息一公布 全世界为之震动 多莉 是世界上首例采用成年哺乳动物的体细胞作为供体细胞得到的 在此之前的克隆动物都是用胚胎细胞作为供体细胞 克隆羊 多莉 和它生下的小羊 28 克隆动物研究进展 1997年10月3日 第一只体细胞克隆鼠卡缪丽娜出生 与克隆羊多利不同的是 来自日本 英国 美国和意大利等国的科学家采用了提高克隆成功率的新技术 一下子培育出了多只克隆鼠 而且还获得了 克隆的克隆 的第二及第三代克隆鼠 29 克隆动物研究进展 2000年1月 美国科学家宣称第一次成功地克隆出灵长类动物 一只名为 泰特拉 的克隆猴 克隆猴采用了胚胎细胞克隆的技术 科学家反复实验13次 只有 泰特拉 幸运地降生 30 克隆动物研究进展 体细胞克隆羊与克隆鼠诞生后 科学家就计划克隆猪 猪易于繁殖 而且其器官在大小和功能上与人体器官较为接近 据认为 将转基因技术和克隆猪技术结合 有可能大量繁殖转基因克隆猪 以从中获取适于移植手术的器官 为成千上万等待器官移植的病人带来希望 首批体细胞克隆猪共5只 出生于2000年3月5日 31 克隆动物研究进展 2002年初 世界上第一只体细胞克隆猫诞生了 名为CC CC的皮毛颜色很特别 它花白的毛色看上去完全不像生它的花斑猫妈妈 也不完全像它的基因妈妈 CC来到这个世上很不容易 科学家共实验了188次才获得了成功 32 克隆动物研究进展 由于兔卵的活化和附着时间很难掌握 因此克隆兔比克隆其他哺乳动物的难度要大得多 为了成功地用体细胞克隆兔 法国科学家进行了数次实验 共培育了2000多个转基因卵细胞 但最后只有6只于2002年培育成功 其中有2只在哺乳期夭折 2002年5月中旬 广西大学克隆兔研究获得成功 出生近两周的克隆兔 前 与同日出生的普通兔 后 相比 体形上要大许多 33 克隆动物研究进展 2002年12月11日 中国农业大学农业生物技术国家重点实验室成功克隆了两头北京本地牛 此次克隆牛的最大与众不同之处是 卵细胞 供体体细胞和融合卵细胞都是经过冷冻的 这在国内外所有已经报道的克隆案例中尚属首次 冷冻技术让异地克隆已经成为现实 34 克隆动物研究进展 2003年3月25日 中国农业大学成功的克隆了体细胞克隆牛 乐娃 这头牛成功转入了绿色荧光蛋白基因 成为我国首例转基因体细胞克隆牛 标志着我国在转基因体细胞克隆技术方面的新突破 10月4日 第二头转基因体细胞克隆牛 岩娃 的呱呱坠地 同时创造了两个世界首次 即首次获得了用于治疗人类胃溃疡疾病的转有人岩藻糖转移酶基因的体细胞克隆牛 首次获得了在同一头牛中转有3种外源基因的转基因体细胞克隆牛 克隆小母牛 岩娃 35 克隆动物研究进展 2003年4月19日 非洲大陆首个克隆动物 小牛 富特 出生 这是南非在生物科技方面的一个重大成就 黑白相间的 富特 看上去和其他牛没有两样 但它却有4个 妈妈 富特 的第一位 母亲 是一头编号为LMJC865的母牛 她鼎盛期日产78升牛奶的成绩曾是南非奶牛最高的产奶纪录 研究人员从她的耳部提取了一个体细胞 然后将其中的DNA片段植入另一头母牛取掉了DNA遗传基因的卵子中 该胚胎在试管中培育了8天 随后被植入第三头母牛的体内 4月19日 研究人员对这头奶牛进行了剖腹产手术 富特 平安降生 现在每天照顾 喂养 富特 的奶牛则是它的第四位 母亲 36 克隆动物研究进展 003年5月4日 一头名叫 爱达荷宝石 的克隆骡子在美国爱达荷大学出生 这头克隆骡子看上去很普通 但它头上却戴有3个 世界第一 桂冠 第一个克隆的骡子 第一个克隆的马科动物 第一个克隆的杂种动物 37 克隆动物研究进展 这头克隆的骡子是头小公骡 由爱达荷大学和犹他州州立大学的科学家共同培育 为了克隆骡子 研究者从一头名叫塔兹的骡子身上提取了一些体细胞 从细胞核内取出遗传物质DNA 并将其植入从母马体内提取的 经过剔除遗传物质的卵细胞 科学家们再将这种经过 组合 的卵细胞培养到一定阶段 然后放入母马的子宫内孕育 经过数十次失败的怀孕后 这头名叫 爱达荷宝石 的小骡子终于在2003年5月4日诞生 38 克隆动物研究进展 2003年5月28日 世界上第一例克隆马在意大利出生 这也是首匹 自体克隆马 39 克隆动物研究进展 据悉 这匹名叫 普罗梅泰亚 的小母马的 妈妈 同时也是其 姐姐 用于克隆小马 培植胚胎的表皮细胞就是由生下小马的母马提供的 是世界上首次由哺乳动物生下它自己的克隆体 也就是说 普罗梅泰亚 相当于它生母的同卵双胞胎 虽然科学家已经成功克隆出了绵羊 老鼠 猫 牛 兔子 山羊和猪等哺乳动物 但是从未试验从 代孕母亲 身上提取细胞克隆出后代 为了克隆成功 有关方面先后共在800多个卵细胞上进行试验 但只培养出22个七日龄的胚胎 其中有17个被移植到母马体内 最终四个成功怀孕 结果只有一匹小马降生 可谓 历尽艰辛 第二匹克隆马将于今年11月在美国得克萨斯州降生 40 克隆动物研究进展 2003年9月25日 中法科学家在巴黎举行的新闻发布会上正式宣布 由中国科学院周琪研究员领军的中法联合实验小组在法国农艺学研究所 中国科学院和中法先进研究计划的共同支持下 成功培育出首批4只克隆大鼠 研究中采用了在克隆小鼠和克隆牛研究中发明的 损伤切除术 并且发明了能够精确控制大鼠卵细胞自发活化的专利技术 历时两年试验后终于获得成功 克隆大鼠的成功将在动物发育机理 动物克隆技术的改进和完善等方面有着重要的作用 并将有助于研究癌症 糖尿病和高血压等人类慢性疾病 这次中法科学家成功克隆大鼠是世界首例 也是自多莉羊诞生后人类创造的第8种体细胞克隆动物 41 克隆动物研究进展 2003年10月8日凌晨3时18分 中国首例体细胞克隆牛的胚胎移植后代克隆牛 蓓蓓 在莱阳农学院动物胚胎工程中心实验场出生 克隆牛 蓓蓓 是采用最新的玻璃化超快速冷冻技术和超数排卵技术繁殖的新型克隆牛 克隆牛 蓓蓓 是研究人员将2001年莱阳农学院成功繁殖的我国首例和第二例健康成活的胎儿皮肤上皮细胞克隆牛 康康 和 双双 进行超数排卵处理后 于2003年1月2日采集到13枚符合国际胚胎移植标准的可用胚胎 这是国际上首次对体细胞克隆牛进行超数排卵处理试验并获得可用胚胎 研究人员将这些标准胚胎经过玻璃化超快速冷冻处理后 移植到中国黑白花奶牛 梨花 的子宫内 结果获得妊娠 该牛移植的是体细胞克隆牛 双双 的胚胎 42 克隆动物研究进展 梨花 和 蓓蓓 43 克隆动物研究进展 2003年10月29日20点26分 我国体细胞克隆牛 双双 的自繁后代 雌性幼牛 健健 在山东省莱阳农学院诞生 这是我国克隆牛技术研究的又一新突破 这一项成果证明 中国首例和第二例体细胞克隆牛 康康 和 双双 生长发育正常 体细胞克隆牛经人工授精后 具有正常的妊娠产犊能力 繁殖机能正常 同时进一步证明了中国体细胞克隆技术的先进性 双双 和自繁后代 健健 右 44 克隆动物研究进展 2003年11月 我国首例健康成活体细胞克隆牛 康康 的自体繁殖后代 壮壮 近日在莱阳农学院动物胚胎工程中心胜利降生 这是继10月8日世界首例玻璃化超快冷冻保存的体细胞克隆牛超数排卵胚胎移植犊牛 蓓蓓 10月29日我国体细胞克隆牛首例自繁后代 健健 在莱阳农学院降生后 又成功降生的一头克隆牛 康康 的自体繁殖后代 壮壮 45 克隆动物研究进展 另外 2003年4月 中国科学院动物研究所克隆大熊猫研究小组首席科学家陈大元教授透露 我国距成功克隆大熊猫只差最后一个难题了 克隆异种大熊猫研究有异种核质相容 囊胚着床和克隆个体3个难题 目前已经攻克前两个 若制备的胚胎能够在异种动物体内全程发育 克隆大熊猫就有可能成功了 46 6 动物基因组与克隆动物相结合 转基因克隆动物的产生及发展 多莉的成功表明 体细胞动物克隆技术虽不能进行种质创新 但为种质创新效果的迅速放大提供了技术可能 根据目前的生命科学和生物技术的发展现状和趋势 动物克隆技术和转基因技术二者的恰当结合有着必然性 而且 这种结合不仅仅是简单的技术叠加 而是技术的重组 综合和优化 从而实现技术结合效应的膨胀 如体细胞动物克隆技术的建立 可以突破转基因动物制作的传统 大大降低转基因动物制作的技术难度和投入成本 因此 我们认为当今动物克隆技术最重要的应用方向之一是高附加值转基因克隆动物的研究开发 47 动物基因组与克隆动物相结合 转基因克隆动物的产生及发展 所谓转基因克隆动物技术就是转基因动物技术与克隆动物技术的有机结合 它是以动物体细胞 包括动物成体体细胞 胎儿成纤维细胞等 为受体 将目的基因以DNA转染的方式导入能进行传代培养的动物体细胞 再以这些体细胞为核供体 进行动物克隆 他与转基因动物的克隆不同 转基因动物的克隆是指在获得转基因动物的基础上进行的动物克隆 因此只能实现两个技术效应的简单叠加 而不能实现技术结合效应的膨胀 48 动物基因组与克隆动物相结合 转基因克隆动物的产生及发展 尽管以成年动物高度分化的体细胞为核供体制作克隆动物的技术体系尚需总结完善 但以胎儿体细胞为核供体的克隆技术已趋于成熟 在最近一年内体细胞克隆绵羊 奶牛 山羊相继获得了成功 上述理论和技术的突破提示 直接以胎儿体细胞为转基因受体细胞 继而以转基因体细胞为核供体制作转基因克隆动物的技术路线是可行的 采用简便的体细胞转染技术实施目标基因的转移 可以避免家畜生殖细胞来源困难和低效率 同时 采用转基因体细胞系 可以在实验室条件进行转基因整合预检和性别预选 49 动物基因组与克隆动物相结合 转基因克隆动物的产生及发展 对于转基因克隆动物已有许多成功地报道 如1997年6月Wilmut研究小组报道用胚胎细胞为核供体 获得了表达治疗人血友病的凝血因子IX转基因克隆绵羊 波利 Polly 1997年12月又在美国Science杂志上发表了用转染的胚胎成纤维细胞获得6头转基因克隆绵羊 目前转基因克隆绵羊能高水平地表达人凝血因子IX 开创了转基因克隆动物技术研究的先河 为转基因克隆动物的制作展示了技术的可能性 在国内 也已有实验室开始转基因克隆猪的研究 以猪胎儿成纤维细胞为受体 通过转染的方式进行目的基因 增瘦肉基因 人溶菌酶基因 的转移 再以整合有目标基因的猪胎儿成纤维细胞为核供体进行克隆研究 旨在建立培育转基因克隆猪的关键技术 获得转基因克隆猪 50 7 转基因克隆动物的优势 应用克隆技术产生转基因动物不会受核移植低效率的限制 因为多数情况下只需要很少的转基因建系动物即可 而且对于产生转基因动物来说发育率和妊娠率低及偶然的出生重增加 也不是关键性的必须要克服的问题 与传统的转基因动物制作技术相比 转基因克隆动物技术有着明显的优势 首先一点就是核移植转基因可以节约大量的时间和费用 转基因克隆产生的原代动物100 为转基因 而且没有嵌合体 不必先产生一个转基因建系动物 然后检测其后代 利用转基因克隆技术第一代既可产生多只转基因动物 而且他们在遗产上都是相同的 可以用其中的一部分来检测转基因的表达水平 而其余的则可用于转基因系的繁殖扩增 或者还可以返回到冷冻保存的转基因细胞系来克隆更多的同系转基因动物 51 转基因克隆动物的优势 此外在大多数情况下需要对转基因动物进行性别选择 用克隆技术可以事先选择一个确定性别的细胞系进行转基因克隆操作 得到预期性别的转基因克隆动物 最重要的使用核移植技术不会因为妊娠大量非转基因动物而浪费受体动物 52 转基因克隆动物的优势 转基因克隆动物技术的采用 使基因转移效率大为提高 转基因动物后代数迅速扩增 所需动物数大幅度减少 比显微注射法所需动物数减少2 5倍 绵羊 基因打靶已经在小鼠ES细胞上获得成功 并获得了基因敲除的转基因小鼠后代 但是大家畜的ES细胞目前还难以分离建系 而体细胞系类似于ES细胞系 允许在体外培养的条件下进行一些遗传操作 筛选出定点整合的转基因细胞系用于克隆 因而有望通过转基因克隆动物技术产生基因打靶的大家畜 这是传统的转基因制作方法不能办到的 53 TheEnd 54 电影电视剧在线观看在线观看电影电视剧 55