转基因小鼠在生命科学中的研究进展毕业论文
我国转基因生物技术研究进展-生物技术论文-生物学论文

我国转基因生物技术研究进展-生物技术论文-生物学论文——文章均为WORD文档,下载后可直接编辑使用亦可打印——食品生物技术论文第七篇:我国转基因生物技术研究进展摘要:科技的发展日新月异,研究者们为了使植物获得一些更为优良的特性,而对植物进行转基因改良,植物转基因技术是研究基因功能的基础性技术,也是目前科学研究的必要手段。
当前,转基因技术是国际热议的焦点话题,国际上存在对转基因技术以及有关食品的声音,但实际上,转基因技术的发展,极大提高了人类科学和农业发展水平。
为了将转基因技术更多的被接受和利用,文中对各种转基因技术的概念及研究现状进行阐述。
关键词:大豆; 转基因技术; 聚合酶链式扩增技术; 蛋白质印迹检测技术;Research status of transgenic technology in ChinaLi Haiyan Wu Xiaoxia Li Wenbin从欧洲到亚洲,从国外到国内,转基因食品一直是社会公众关注的焦点。
主要有3种意见。
第一,来自从事转基因研究的科学家和知名的科普专家,他们从转基因正面的角度进行阐述。
第二,是由一些哲学家、社会科学家、伦理学家以及某些转基因的知名媒体人,通过收集一些耸人听闻的案例和试验结果,他们向公众传播一些转基因会亡国灭种的信息。
第三,保持中立的,他们不会对自己专业之外的科学问题随便发表意见和建议,进而避免造成误导广大群众。
植物转基因技术是研究基因功能的基础性技术,也是目前科学研究的必要手段。
转基因技术是将组合、结合、剪切分离的DNA分子,在对应作物基因组中导入的一种技术,该技术能将相对应作物基因进行重组与改善,进而有效的更改作物性状,以达到预期状态。
转基因方法是通过分子生物学手段将外源特定基因导入到植物受体中,使外源基因整合到植物基因组中稳定遗传,从而使植物获得特定的基因[1]。
利用转基因技术,对植物体内的1个或多个基因进行敲除、沉默、过量表达,以改变植物体内该基因的表达情况。
生物技术本科毕业论文pcr方法在apoe基因敲除小鼠基因型鉴定中的应用

湖北中医药大学本科生毕业论文题目:PCR方法在ApoE基因敲除小鼠基因型鉴定中的应用姓名:学号:专业:生物技术年级:2008级实习单位:武汉大学心血管病研究所指导老师:完成日期:2012 年5 月1 日PCR方法在ApoE基因敲除小鼠基因型鉴定中的应用作者肖明瑶指导者张艳摘要目的为ApoE基因敲除鼠探索快速、简单的基因型PCR检测方法。
方法设计两对引物扩增野生型ApoE基因和ApoE缺陷突变基因的DNA片段,用PCR仪梯度方案测试最佳退火温度,然后用PCR鉴定方案检测小鼠基因型并将所得基因型结果与已经过经典的Southern blot方法检测得到的基因型结果比较。
结果野生型仅在155 bp处有一条条带,突变纯舍子仅在245 bp处有一条条带,杂合子则在155和245bp处出现两条条带。
用PCR方法获得的ApoE基因分析结果与经典的Southern blot方法获得的结果完全一致。
结论用PCR方法分析ApoE基因敲除鼠的基因型具有快速、简单、廉价和适用的特点。
关键词聚合酶链反应基因型基因打靶载脂蛋白EGenotype identification of ApoE Gene Knockout Mice withPolymerase Chain ReactionObjective This study was to explore a simple and quick polymerase chain reaction(PCR)method for genotyping of ApoE knockout mice.Method Two pairs of primers were designed to amplify genomic DNA fragment of wild-type ApoE gene and the same region on ApoE targeting veceor respectively.A gradient PCR strategy was used to test the best annealing temperature. Results A 155bp band was found in wild-type ApoE mice,a 245 bp band in homozygous mutated ApoE mice and both bands in hetemzygous mice.The genotyping results were completely coincided with those from typical Southern blot. Conclusion PCR is a simple,fast and practical method for the genotyping of ApoE gene knockout mice.Key words Poiymerase Chain Reaction genotype gene targeting ApoE载脂蛋白(apolipoprotein,ApoE)是清除乳糜微粒和极低密度脂蛋白的受体的配体,因此,缺乏ApoE则会导致血液循环中富含胆同醇的物质积累而更加容易引起动脉粥样硬化(atl-rosclerosis,AS)病灶形成。
《hfad-3转基因小鼠来源的胚胎干细胞生物学分析》范文

《hfad-3转基因小鼠来源的胚胎干细胞生物学分析》篇一一、引言近年来,随着生物技术的飞速发展,胚胎干细胞(ES细胞)在医学、生物技术及遗传学研究等领域展现出巨大潜力。
特别是利用特定基因编辑的转基因小鼠(如HFAD-3转基因小鼠)所得到的胚胎干细胞,对于探索特定基因对胚胎发育、疾病形成和治疗效果的影响提供了宝贵的研究工具。
本文将深入分析HFAD-3转基因小鼠来源的胚胎干细胞的生物学特性。
二、研究背景与意义HFAD-3转基因小鼠是通过对特定基因进行改造或加入的生物材料,用以探究特定的生物学功能。
该种小鼠模型被广泛运用于对某些疾病的产生和发展机制的探究中,包括糖尿病、神经系统疾病和免疫疾病等。
以这种转基因小鼠来源的胚胎干细胞,更便于研究人员直接从遗传和发育层面来观察基因编辑的潜在效果,以深入了解相关疾病和现象。
三、胚胎干细胞的生物学特性1. 增殖与分化能力:胚胎干细胞具备高度自我更新的能力和广泛分化潜能,可以从其发展成多种组织类型的细胞,这是其最为显著的特性。
HFAD-3转基因小鼠来源的胚胎干细胞,更是以其特有的遗传信息增加了研究范围。
2. 基因表达模式:利用特定的实验方法如荧光标记技术等,可以观察到HFAD-3转基因小鼠胚胎干细胞的基因表达模式,并可以进一步研究这些基因在胚胎发育过程中的作用。
3. 染色体稳定性:胚胎干细胞的染色体稳定性对于其遗传信息的稳定传递至关重要。
在HFAD-3转基因小鼠的胚胎干细胞中,我们观察到其染色体稳定性的良好表现。
四、HFAD-3转基因小鼠胚胎干细胞的特殊应用1. 疾病模型构建:通过分析HFAD-3转基因小鼠胚胎干细胞的基因表达和功能,我们可以更好地理解特定疾病的发生和发展机制,为疾病的预防和治疗提供新的思路。
2. 药物筛选:由于这种干细胞在体外可被人为操控,所以可以作为实验工具用于新药开发和筛选中。
通过对特定药物的反应情况来筛选有效的药物。
3. 基因治疗:通过编辑HFAD-3转基因小鼠的胚胎干细胞中的特定基因,可以用于研究或尝试治疗某些遗传性疾病。
转基因小鼠研究进展

转基因小鼠的研究进展1 转基因小鼠技术发展以往的转基因技术是将外源基因导入原核细胞或真核细胞来研究基因的表达调控与基因的功能。
但基因在离体单个细胞中的功能并不一定能代表基因在整体中的功能。
因为在一个复杂的动物个体中,众多的基因彼此之间在功能上并不是孤立的,而是相互关联、相互影响的。
而且,一个基因在单一细胞中的表达究竟会对整个机体的生理功能产生什么作用也必须在整体水平来研究。
从60年代开始,生命科学研究人员就试图找到一种恰当的方法,将特定的基因导入发育中的哺乳动物体内,以便研究基因的功能及调控规律。
到70年代中期,几种将外源基因导入早期哺乳动物胚胎的方法逐步建立起来,从而为建立转基因小鼠奠定了基础。
1982年,美国学者Palmiter将大鼠生长激素基因导入小鼠受精卵,所生7只子代小鼠中有6只生长加快,体重明显增加,这就是所谓的“超级小鼠”(supermouse)诞生了。
“超级小鼠”的建立成功轰动了整个生命科学界,科学家们对此表现出浓厚的兴趣,许多实验室竞相开展这方面的研究工作,因此转基因小鼠技术迅速发展,不断完善。
转基因小鼠技术兴起于60年代,至80年代中期逐渐成熟。
其中关键的技术是实现外源基因的导入及整合,这一技术的发展到目前已经历了四个阶段。
1.1第一阶段:实现外源基因的导入1974年,Jaenisch等用显微注射法将SV40的DNA导入到小鼠的囊胚(blastocyst)中,在子代小鼠的肝、肾组织中检测到了SV40的DNA。
这一结果证明,将外源基因导入胚胎细胞中并实现整合是可能的。
以后相继有人用同样的方法实现了外源基因向小鼠受精卵中的转移,并能遗传给后代。
在基因转移的方法上相继出现了逆转录病毒载体法、电脉冲法等。
这一阶段转基因技术的共同特点是导入的外源基因是随机整合的。
这种随机整合的外源基因可能是单拷贝的,也可能是多拷贝的。
外源基因整合的结果可能会有几种情况出现:①能够有效地表达,且不影响动物的发育以及正常的生理功能。
转基因动物的研究及其应用综述

转基因动物的研究及其应用综述[摘要] 转基因动物是现代生物技术中一个极其重要的研究领域, 目前已经有转基因小鼠、兔、绵羊、山羊、猪、牛、鸡和鱼等多种转基因动物问世。
本文综述了转基因动物应用研究以及所取得的重要成就, 并指出了转基因动物存在的主要问题, 展望了其发展前景。
[关键词]转基因动物; 基因转移;基因打靶;显微注射;核移植[中图分类号]S811. 5转基因动物技术始于 20 世纪 80 年代,近 30多年来,随着研究的深入,转基因动物的研究工作取得了突破性的发展,并且是目前生物技术领域研究的热点之一,具有重大的科学意义和应用价值。
这项技术是继连锁分析、体细胞遗传和基因克隆之后的第四项技术。
转基因动物是通过向受精卵或早期胚胎中导入外源基因,有目的地对生物的遗传物质基础进行修饰改造培育新的品系。
若外源基因与动物本身的基因(染色体)整合在一起,外源基因就能随生物的分裂而增殖,在体内得到表达,并能稳定地遗传给后代。
转基因技术是将外源基因通过载体导入受体生物体内,让其获得新特性的一门复杂技术。
转基因技术在定向改造生物体中有着无法可比的优越性。
随着生物技术的发展转基因技术相继在微生物、植物、动物中取得了成功。
目前,已经有转基因小鼠兔绵羊、山羊、猪、牛、鸡和鱼等多种转基因动物问世。
1.转基因动物的研究概况现代转基因动物研究始于 20 世纪 80 年代以后。
1980 年, Go rdon 等[ 1 ]首次获得转基因小鼠。
1982 年, Palm iter 等[ 2 ]分别将小鼠金属硫蛋白基因启动子(M T 21)与大鼠生长激素( rGH)结构基因和人生长激素(hGH )结构基因融合并导入小鼠受精卵中, 获得了生长超过正常小鼠的超级小白鼠, 其中一只阳性鼠生后74 d 的体重达到同窝非转基因小鼠平均体重的 1. 87 倍, 这便是著名的“巨型小鼠”事件, 是转基因动物发展史上的一个里程碑。
目前除转基因小鼠外, 转基因兔、绵羊、猪及转基因山羊, 转基因鸡[ 3 ], 转基因大鼠及转基因鱼[ 4 ], 转基因牛[ 5 ], 转基因猴[ 6 ]等陆续育成。
《原核注射制备转基因小鼠的技术优化》范文

《原核注射制备转基因小鼠的技术优化》篇一一、引言原核注射技术是现代生物医学领域中用于制备转基因动物的一种重要手段,特别是在制备转基因小鼠方面。
随着生物技术的发展,该技术已经成为基因编辑、基因功能研究、疾病模型构建等研究领域的重要工具。
然而,原核注射制备转基因小鼠的过程仍存在许多技术难点和挑战,如注射效率、基因整合的准确性、转基因小鼠的存活率等。
因此,对原核注射制备转基因小鼠的技术进行优化显得尤为重要。
本文旨在探讨原核注射制备转基因小鼠的技术优化,以提高转基因小鼠的制备效率和质量。
二、原核注射技术概述原核注射技术是一种将外源基因通过显微操作注入动物受精卵的技术。
该技术主要应用于制备转基因动物,特别是转基因小鼠。
在原核注射过程中,外源基因被注入受精卵的细胞核中,通过细胞分裂和发育,将外源基因整合到子代动物的基因组中。
三、技术优化策略1. 优化注射参数注射参数包括注射时间、注射量、注射速度等。
通过对这些参数的优化,可以提高外源基因的整合效率和转基因小鼠的存活率。
例如,选择适当的注射时间窗口,确保受精卵处于适宜的发育阶段;控制注射量,避免过多或过少的外源基因对受精卵造成损伤;调整注射速度,确保外源基因能够均匀地注入细胞核中。
2. 改进显微操作技术显微操作技术是原核注射技术的关键环节。
通过改进显微操作技术,可以提高注射的准确性和效率。
例如,采用高倍率的显微镜,提高视野的清晰度和稳定性;优化操作流程,减少操作过程中的误差和损失;提高操作人员的技能水平,确保操作的准确性和稳定性。
3. 优化外源基因构建外源基因的构建是原核注射技术的核心环节。
通过优化外源基因的构建,可以提高基因整合的准确性和表达效率。
例如,采用合适的基因表达载体和启动子,确保外源基因能够在宿主细胞中稳定表达;优化基因序列的设计和构建过程,减少潜在的突变和异常整合的风险。
4. 筛选和鉴定转基因小鼠筛选和鉴定转基因小鼠是确保实验结果准确性和可靠性的重要环节。
小鼠转基因实验报告(3篇)

第1篇一、实验背景随着生物技术的飞速发展,转基因技术在医学、农业等领域发挥着越来越重要的作用。
小鼠作为生物医学研究中常用的实验动物,其基因编辑技术的应用为疾病模型构建、药物筛选和基因功能研究提供了有力工具。
本实验旨在通过基因编辑技术构建转基因小鼠模型,研究特定基因在小鼠体内的表达和功能。
二、实验材料1. 实验动物:C57BL/6小鼠,雄性,8周龄。
2. 基因构建材料:目的基因(GFP基因)、启动子(CMV启动子)、荧光素酶报告基因(Luc基因)、pEGFP-C1质粒载体、pGL3-Basic质粒载体。
3. 实验试剂:限制性内切酶、DNA连接酶、T4 DNA连接酶、DNA聚合酶、PCR引物、Trizol试剂、RNA提取试剂盒、反转录试剂盒、荧光定量PCR试剂盒、细胞培养试剂等。
4. 仪器设备:PCR仪、凝胶成像系统、实时荧光定量PCR仪、细胞培养箱、显微镜等。
三、实验方法1. 目的基因构建:将GFP基因和Luc基因分别插入到pEGFP-C1和pGL3-Basic质粒载体中,构建重组质粒。
2. 重组质粒转染:将构建好的重组质粒通过脂质体转染法转染C57BL/6小鼠胚胎干细胞(ES细胞)。
3. 转基因小鼠胚胎细胞筛选:通过GFP荧光筛选,得到阳性细胞克隆。
4. 胚胎细胞传代培养:将阳性细胞克隆进行传代培养,筛选出稳定表达的细胞系。
5. 胚胎细胞冻存:将稳定表达的细胞系进行冻存,以备后续实验使用。
6. 胚胎移植:将冻存后的胚胎细胞进行移植,获得转基因小鼠。
7. 转基因小鼠表型鉴定:通过GFP荧光显微镜观察转基因小鼠体内GFP表达情况,并通过实时荧光定量PCR检测GFP基因在转基因小鼠体内的表达水平。
四、实验结果1. 重组质粒构建:成功构建了含有GFP基因和Luc基因的重组质粒。
2. 转基因小鼠胚胎细胞筛选:通过GFP荧光筛选,得到阳性细胞克隆。
3. 胚胎细胞传代培养:成功传代培养出稳定表达的细胞系。
4. 胚胎移植:成功获得转基因小鼠。
转基因技术研究论文

转基因技术研究论文摘要转基因技术作为生命科学的前沿技术之一,已经逐渐走入了人们的生活。
转基因技术可以认为是在一定程度上通过科学技术手段让其他生物、植物朝着对人类有利方向发展的技术。
通过对转基因技术的介绍,阐述了该技术的利弊关系,指出只有通过正确的引导和规范管理,才能很好地利用该技术,使它为人类服务。
关键词转基因技术发展历程利弊关系1前言转基因技术是生命科学前沿的重要领域之一。
自从人类耕种作物以来,我们的祖先就从未停止过作物的遗传改良。
过去的几千年里农作物改良的方式主要是对自然突变产生的优良基因和重组体的选择和利用,通过随机和自然的方式来积累优良基因。
遗传学创立后近百年的动植物育种则是采用人工杂交的方法,进行优良基因的重组和外源基因的导入而实现遗传改良。
因此,可以认为转基因技术是与传统技术一脉相承的,其本质都是通过获得优良基因进行遗传改良。
但在基因转移的范围和效率上,转基因技术与传统育种技术有两点重要区别,第一,传统技术一般只能在生物种内个体间实现基因转移,而转基因技术所转移的基因则不受生物体间亲缘关系的限制;第二,传统的杂交和选择技术一般是在生物个体水平上进行,操作对象是整个基因组,所转移的是大量的基因,不可能准确地对某个基因进行操作和选择,对后代的表现预见性较差。
而转基因技术所操作和转移的一般是经过明确定义的基因,功能清楚,后代表现可准确预期。
因此,转基因技术是对传统技术的发展和补充。
将两者紧密结合,可相得益彰,大大地提高动植物品种改良的效率。
2转基因技术的介绍转基因技术是指用人工分离和修饰过的外源基因导入生物体的基因组中,从而使生物体的遗传性状发生改变的技术,可分为转基因动物与转基因植物两大分支。
人们常说的“遗传工程”、“基因工程”、“遗传转化”均为转基因的同义词。
2.1转基因植物技术转基因植物是指利用重组DNA技术将克隆的优良目的基因整合到植物的基因组中,并使其得以表达,从而获得的具有新的遗传性状的植物。
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转基因小鼠在生命科学中的研究进展毕业论文1 转基因小鼠技术概述自其诞生以来的30多年里,转基因动物技术经过世界各国生物学家们的不懈努力,已经成为一项非常成熟的技术手段,极大的促进了相关生命科学领域研究进展,至今已经取得了辉煌的成就并且在不断得到改进和发展[2]。
转基因技术运用于动物育种的研究始于70年代,经过近30多年的研究和不断发展,取得了突破性进展。
1974年Jaenish和MintzIZI[3]通过微注射法向移植前的小鼠注射SV40病毒DNA,后在实验小鼠部份细胞中检测到该病毒的DNA,首次成功获得转基因小鼠,虽然该转基因小鼠传代的几率小。
随着科学技术的不断进步,在1976年,Jaenish又通过反转录病毒感染小鼠的胚胎,将目标基因组整合到实验鼠中得到了能传代的转基因小鼠;1980年,Gordon等[1]首先用受精卵原核注射法,将疱疹病毒基因SV40DNA段和PBR32DNA段分别注射到小鼠原核期的胚胎中,获得了相应的转基因小鼠。
1982年美国科学家Palmiter将大鼠生长激素基因导人小鼠受精卵后,获得了首批被称为“硕鼠”的转基因动物[4]。
1985年,Hanahan等将SV40T抗原基因与大鼠胰岛素启动子(RIP)体外整合后导入小鼠早期胚胎细中,构建了SV40T抗原基因转基因小鼠,在小鼠体内检测到特异性T抗原,T抗原表达时间的早晚影响转基因小鼠对T抗原的免疫应答:胚胎早期表达T抗原的小鼠对SV40T抗原发生免疫耐受,胰腺组织正常;胚胎晚期表达T抗原的小鼠体内产生抗自身胰岛B细胞的抗体,出现自身免疫性糖尿病[5]。
近年来,随着现代分子生物学和转基因动物技术的日臻完善,转基因小鼠及其他转基因动物逐渐成为现代医学及其他学科研究中的一个十分重要的工具。
纵观此间发展历程,转基因动物带来的不仅仅是一种全新的药物生产模式,极大地降低生物药品的成本和投资风险,为人类社会带来了新的经济增长点,如今的动物乳腺反应器生产的药物占所有基因工程药物的95%,带来了巨大经济效益,潜藏巨大的市场价值,相信随着应用的不断革新,其必将逐渐形成具有高额利润的新兴产业。
另一方面,转基因动物技术在构建诊断和治疗人类疾病的动物模型等方面发挥了巨大作用。
作为新生的前沿科技,在转基因动物的发展过程中也存在着一定的问题,需要科学工作者的不断探讨,但无可否认,转基因动物正以它特有的、潜在的优势蓬勃发展,相信随着理论和技术的不断完善,转基因动物及其相关的产品必将进入真正的产业化和市场化阶段,为人类的生产和发展起着推动性的作用。
作为全新的疾病研究平台,转基因动物也将为人类疾病研究提供便捷的研究条件,不断推进疾病研究,为人类健康作出前所未有的贡献。
2 转基因小鼠构建技术2.1 转基因小鼠构建主要过程转基因小鼠构建主要过程分为三步:第一步,明确实验动物在特定专业研究中的利害,根据研究需要建立相应的稳定繁育系统,按实验的动物质量标准进行遗传学、微生物学、饲养管理等方面的标准化。
第二步,利用分子生物学技术制备目的基因,构建基因载体,再用转基因技术将该外源目的基因转入受精卵。
第三步,分析评估含外源基因鼠的优缺点、生理生化特性及预测或解释外源基因在鼠体系统中的表型,用实验动物繁育技术(包括回交、侧交、杂交等)建立生物学性状限定的基因工程动物[6]。
基因工程小鼠实验动物标准化的过程主要包括:首先,质量控制是标准化的基础,其中遗传、微生物和标准品系的保种育种是质量控制的核心。
遗传质量标准按动物用途,选择各种近交系,利用杂交、回交等技术建立具有稳定遗传背景的小鼠品系,用PCR等技术测定外源基因的整合状况。
微生物质量标准控制按微生物种类限定要求,用剖腹产技术和屏障饲喂技术分别产生无菌(GF)鼠、悉生鼠及SPF鼠。
保种育种是转基因小鼠能保存及推广应用的关键,目前多采用胚胎冷冻保存鼠种或精子冷冻保种技术。
其次,对工程鼠具有的优点和缺陷、生物学功能或疾病模型特性等详细资料登记注册,建立管理信息系统是基因工程鼠推广应用的前提,最后,还得建立并提供相关的繁育技术,如体外授精(IVF)、合子低温保存、胚胎移植、胚胎分割及保姆鼠等辅助繁育技术,这样才能保证基因工程鼠的广泛应用[7]。
2.2 构建转基因小鼠的主要技术2.2.1 原核显微注射法该方法是制作转基因动物应用最广、效果最好的方法,由美国人Cordon所发明。
加州大学医学院The Ping Lin博士早在1966年即利用小鼠受精卵原核显微注射技术,系统地研究了微注射不同量外源物质(石蜡油、牛Y一球蛋白溶液)对小鼠胚胎受体移植后的分裂、发育的影响程度,并预见该技术用于研究小鼠或其它种类哺乳动物胚胎分化及遗传效应具有潜在价值[8]。
直到1980年,随着分子生物学技术的迅速发展,Gordon等[1]首先用受精卵原核注射法,将疱疹病毒基因SV40DNA段和PBR32DNA段分别注射到小鼠原核期的胚胎中,获得了相应的转基因小鼠后,该项技术在建立人类疾病动物模型,加速哺乳动物育种进程、研究真核生物(主要是哺乳动物)基因表达调控机制,以及在哺乳动物特异组织(如血液、乳腺)系统内生产人的药用蛋白等方面,展示了广阔的应用前景。
该方法通过将外源基因或体外构建的目的基因在显微操作仪下用极细的微吸管直接注射到处于原核期的受精卵原核中,再将注射后的受精卵体外培养数小时后移植到母畜体内,从其后代中获得转基因动物。
通过该方法可以把较大片段的重组DNA注入原核,获得的转基因动物能有效地表达外源基因,是获得转基因动物最可靠的方法。
Palmiter等[4]人于1982年首次采用该技术成功地将人的生长激素基因,导入小鼠受精卵的雄原核中,并获得整合及表达该外源DNA的超级转基因“硕鼠”后,新型“硕鼠”比普通对照小鼠生长速度快2-4倍,体型大一倍,开创了显微注射技术用于培育转基因哺乳动物的里程碑。
随后,Hammer等[5]又应用该方法相继获得了转基因兔、转基因绵羊、转基因猪,Roschlau、Ebert 等[9]利用该技术获得转基因牛及转基因山羊。
此外,采用该项技术,除了培育转基因哺乳动物之外,朱作言等人于1986年育成了转基因鱼及转基因鸡[10],这也间接证明显微注射方法在培育转基因动物上的广阔前景。
但该法成本较高、转基因效率较低,只能在受精卵的原核期进行转基因操作,而且导入的外源基因为单位点、多拷贝整合,这样的整合方式容易导致外源基因首尾相连,给整合位点的克隆带来困难,不利于研究基因的结构、功能及表达调控,同时,该方法只能使DNA量增加,不能删除或在某个位点修饰,而且整合有较大的随机性,也不能定点整合。
当外源基因被注入到原核后,可以插入到受体染色体基因组任何一个的部位,完全随机,基因的表达和遗传稳定性得不到保证[11]。
2.2.2 体细胞核移植法图1 细胞核移植法生产转基因动物的基本流程。
Fig..1 The basic process of production of transgenic animals using nuclear transfer.哺乳动物体细胞核移植研究的蓬勃发展始于 “Dolly ”羊的诞生。
1997年,英国Roslin 研究所的Wilmut 等[12]利用成年绵羊乳腺上皮细胞作为核供体,成功获得了体细胞克隆绵羊“Dolly ”,拉开了动物体细胞克隆的帷幕。
同时,相对其他哺乳动物而言,小鼠由于其繁殖周期短、材料来源比较容易,成为重要的模式实验动物。
如今,已经利用卵丘细胞、雄性小鼠尾尖细胞、ES 细胞、卵泡上皮细胞、尾尖成纤维细胞、转基因ES 细胞、未成熟支持细胞、颗粒细胞、胎儿成纤维细胞、未成熟神经细胞和已分化的神经细胞以及10.5 d 胚胎的原生殖细胞等多种细胞成功克隆了小鼠,并且把核移植技术和胚胎干细胞技术相结合也获得了来源于T-淋巴细胞、B-淋巴细胞和嗅觉神经元的克隆小鼠,另外小鼠的再克隆研究也获得了成功,得到了第6代再克隆小鼠 [13]。
伴随克隆技术的不断发展,利用携带外源基因的培养细胞进行核移植的方法逐步建立。
该技术主要包括两个步骤:首先,将外源基因插入体外培养的动物体细胞染色体的特定位点。
然后,筛选出阳性克隆,通过特定的移植手段(常用的有:“Honolulu ”法、连续核移植法、电融合方法、二倍体-四倍体嵌合体法)[14]将阳性克隆移植到去除细胞核的卵细胞中,产生重构胚胎,再将重构胚胎移植到动物母体中,从其后代获得携带目的基因的个体。
优点:减少受体动物的数目,不需要受体母畜承担非转基因胚胎,表现出强大的生命力;事先在细胞中进行基因转移和对阳性细胞的筛选,简化了转基因动物生产的许多环节,节约了人力。
但目前,该技术还不成熟,很多技术细节还有待完善和提高。
2.2.3 反转录病毒载体法图2 反转录病毒法生产转基因动物的流程。
Fig. 2 The process of production of transgenic animals using retrovirus method.该方法主要利用反转录病毒LRs(长末端重复序列)区域具有转录启动子活性这一特点,将外源基因插入反转录病毒的基因组中,病毒感染寄主细胞后,外源基因就被整合到受体基因组中。
具体方法是在动物早期胚胎的培养液中加入载体病毒,或将胚胎与病毒细胞共培养,还可以把载体病毒注入囊胚腔中获得转基因动物。
1974年,Jaenishch等[3]将SV40病毒 DNA注入小鼠胚腔中,获得了体内有SV40 DNA整合的转基因小鼠。
1975年,Jaenish用小鼠(Moloney)白血病毒(MoMLV)作为载体,将外源基因导入小鼠胚腔中,发现病毒转染的小鼠胚胎可以发育成携带病毒基因的小鼠,MoMLV可在成年小鼠体内重新被激活,使小鼠发生白血病。
1998年,Bremel等将逆转录病毒直接注入卵母细胞中获得了转基因牛。
体细胞核移植技术是研究细胞核-质关系的重要手段[15]。
由于小鼠是重要的模式动物,其遗传背景相对较清楚,因此具有更加重要的意义。
该方法是目前应用较成功的一种转基因方法,操作简单,能有效将目的基因以单拷贝形式插入宿主染色体内,基因表达效率较高。
但该法成功率较低,产生的转基因动物多为嵌合体,病毒载体构建复杂,转入的外源基因大小收到限制,容易发生转入病毒自身基因的复制表达。
2.2.4 胚胎干细胞介导法图3 胚胎干细胞法生产转基因动物的流程。
Fig. 3 The process of production of transgenic animals using embryonic stem cell method.图4 精子载体法生产转基因动物的流程。
Fig. 4 The process of production of transgenic animals using sperm carrier method.经过20多年的发展,动物转基因技术在其多样性和实用性方面均取得了显著的进步。