动物克隆与转基因技术
动物克隆技术2018
5. 克隆动物若被应用于人类 , 将会导致各种各样
的伦理、法律问题
6.小结
总之，克隆技术尽管存在一些问题，但其有巨大 的发展潜力，我们要用发展的眼光去看待克隆技 术，正确地将这项技术应用于器官移植、拯救濒 危动物等方面，使其真正的造福人类。
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2.动物克隆技术原理
克隆技术得以实现的理论基础在于“细胞的 全能性”。细胞的全能性是指细胞包含个体的 全套遗传信息，在特定环境因素的调节下，可 回到受精卵一样的状态，从头开始发育成一个 完整的生物个体。只有具备全能性的动物组织 细胞，才可用于克隆动物。
尚未分化的胚胎细胞具有全能性。基于这种认识， 人们采用胚胎分割及胚胎细胞核移植技术成功克隆出 了许多动物。
胚 胎 细 胞 核 移 植
细 胞 核 移 植 的 方 法
体 细 胞 核 移 植
动物克隆技术分类
3.胚胎干细胞核移植：将胚胎干细胞利用核移植技术导入去除 染色质的成熟卵母细胞内，电融合后发育成胚胎。 4.胎儿成纤维细胞核移植：从早期胎儿分离出单个成纤维细胞， 导入成熟卵母细胞内，电融合后发育成胚胎。
“中中”和“华华”
4.动物克隆技术应用
1.克隆技术与转基因技术结合。体细胞核移植技术和转基因技 术的结合将对解决人类器官移植来源、医药生产和疾病治疗、 生物学基础理论研究等具有非常重要的意义。用基因打靶技术 筛选阳性细胞作供核体进行核移植，得到转基因动物。制备转 基因克隆动物， 进行生物药物生产。 2.动物资源的种质保存包括地球上频危动物的挽救和畜牧业等
3.动物克隆技术历史
目前全世界已经成功克隆的动物有以下几种 蛙（1952 年）；鲤鱼（1963 年）；绵羊 （1996 年）；鼠（1998 年）；猕猴、猪 （2000 年）；牛、猫（2001 年）；兔、骡、 鹿、马（2003 年）；狗（2005 年）；灰狼 （2005年）；骆驼（2009 年）；体细胞克 隆猴（2017 年）等。
克隆技术的发展
克隆技术的发展克隆，是Clone的译音，意为无性繁殖，克隆技术即无性繁殖技术。
前不久报道的英国罗斯林研究所试验成功的克隆羊多利，是首次利用体细胞克隆成功的，它在生物工程史上揭开了新的一页。
克隆技术已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。
在自然界，有不少植物具有先天的克隆本能，如番薯、马铃薯、玫瑰等插枝繁殖的植物。
而动物的克隆技术，则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，他们研究细胞发育分化的潜能问题，细胞质和细胞核的相互作用问题。
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。
而美国最近克隆猴取得成功，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。
1997年2月英国罗斯林研究所宣布克隆成功的小羊多利，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。
整个克隆过程如下：科学家选取了三只母羊，先将一只母羊的卵细胞中所有遗传物质吸出，然后将另一只6岁母羊的乳腺细胞与之融合，形成一个含有新遗传物质的卵细胞，并促使它分裂发育成胚胎，当这一胚胎生长到一定程度时再将它植入第三只母羊的子宫中，由它孕育并产下克隆羊多利。
[课件]动物转基因技术PPT
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生命现象的基础理论研究 发育生物学的研究 转基因动物可用于观察目的基因在胚胎不同发育阶段的特异 性表达、关闭及调控机制，了解调控顺序(如增强子、启动 子)在组织特异性表达中的作用，此外，转基因动物还可用 于识别动物发育过程中的基因(包括内源基因)及其活动，也 可测出与动物发育相关的未知基因的表达特性。 遗传学研究 利用自然突变或人为修饰的基因作为外源基因，构建转基 因动物，研究导人的异常基因的表型效应，可以了解基因站 构和功能的盖系，还可用于基因组印迹分析、遗传缺陷的矫 正等
表达载体的构 建
基因导入
受体细胞的获 得
受体动物选择 转基因胚胎移 植
转基因整合表 达的检测
遗传性能研究 以及性能选育
转基因表达产 物的分离与纯 化
组建转基因动 物新类群等
外源基因导入到细胞的方法
物理方法
点击穿孔法
化学方法
DEAE葡聚糖 法 磷酸钙DNA 共沉淀法 脂质体载体 包埋法
生物学方法
病毒转染法 胚胎干细胞 介导法 精子载体法
1970年，从流感嗜血杆菌中分离到一种限制性酶 1972年美国斯坦福大学P.Berg等构建了第一个重组子 1973年，S.N.Cohen构建了第一个可以在细胞中表达的重组子 1980年 科学家首次培育出世界第一个转基因动物转基因小鼠
1983年 科学家首次培育出世界第一个转基因植物转基因烟草
1988年 K.Mullis发明了PCR技术加速了基因工程的发展具有里程碑意义
动物基因工程
1980年，Gordon首次报道用 DNA显微注射法获得了转基 因小鼠；1982年，美国科学 家Palmiter首次将大鼠生长激 素基因导入小鼠受精卵的雄性 原核中，获得了转基因小鼠， 其个体比对照鼠增大一倍，称 之为“超级鼠”。转基因动物自 1980年代诞生以来，一直是 生命科学研究和讨论的热点， 随着研究的不断深入和实验技 术的不断完善，转基因技术得 到了更广泛的应用，几乎每年 都有令人瞩目的研究成果报道， 有些转基因成果已经进入实用 化和商业化的开发阶段。
动物克隆技术
• 克隆步骤 • 体细胞克隆的主要技术程序与胚胎细胞基本克隆相同， 主要差别在供体细胞的选择。
• 随着克隆技术的发展和人们对核质关系认识的深 入，自然状态的 G0 期细胞（如卵丘细胞）和 G1 期细胞（胎
儿成纤维细胞），可直接移入去核卵母细胞中生产克隆胚 胎。 • S期的细胞核进入受体卵母细胞后会发生碎片化，而M期 和G2期容易造成多倍体。G0/G 1期细胞的获得常用的方法 是靠血清饥饿培养诱导，但长时间的血清饥饿会导致细胞 凋亡。
• 细胞核移植：
• 常用的核移植方法显微注射有两种，即胞质内注射和 透明带下注射。
பைடு நூலகம்
• 胞质内注射：用一个外径5～8μm 的注核针吸取供体核后直 接注射进卵母细胞胞质内。 • 透明带下注射：把供体细胞核注射在透明带与卵母细胞之 间的卵周隙中，核移植后用电刺激进行细胞融合。 • 细胞融合法。用仙台病毒或PEG介导融合，这种方法效果 很不稳定而
• 2.核受体动物的选择与细胞核的移出。 • 3.供体核的移入及原核的取出。 • 4.胚泡的体外试管培养。 • 5.代母的选择与胚泡移入子宫。 • 6.克隆动物的体内发育与出生。
•
去核卵母细胞常常作为核移植的受体细胞。这是因 为在卵母细胞的细胞质含有某种特定的因子，可以使移植 核中所含有的基因表达程序发生重新排列，使已经分化了 的细胞重新回到发育过程的原点，同受精卵一样开始个体 发育过程。 • 卵母细胞的来源有两种方式：一是用激素对雌体进 行超排处理，从输卵管冲出体内成熟的MⅡ卵母细胞。二是 从屠宰场收集卵巢，吸出滤泡中的卵丘—卵母细胞复合体 (COCs)，在体外培养成熟后作为受体。 • MⅡ期的卵母细胞已经成熟，维持的时间长，并且 有较高MPF(促成熟因子maturation promoting factor)活 性有利于供体细胞核的重编程。
转基因动物(Transgenic animals )
染色体较短，基因种类丰富，最活跃致病染色体（基 因密度在17、19、22号染色体上最高）。
其基因变异与免疫反应、精神分裂、心脏病、弱 智、白血病以及多种癌症相关。人体全部遗传密码图 谱绘制完毕，大量关于人类生长、发育、衰老、遗传 病变秘密随之揭开。
今后100年—200年生命科学奠定基础。随着对人 体致病基因展开全面搜索——了解各种基因功能及基 因之间相互作用。
Transgenic animals （转基因动物）
Clone animals (克隆动物)
博、硕士研究生
本次课所掌握内容
• 基因病的分类 • 基因在医学领域的用途 • 反求生物学 • 转基因动物及实施细则 • 转基因动物的应用 • 克隆动物的概念和技术过程
日本科学家培了一种新的基因改老鼠，它们不具备 感知危险气味的能力，对其“死对手”猫一点都不 觉得害怕，相反还大胆地在猫身上爬来爬去，甚至 依偎在猫身边。此研究发表《自然》杂志上。
这种鼠通过基因改造，失去其鼻腔特殊感受器， 是专门嗅知食物或捕食者气味的器官。科学家此做 是为更加了解嗅觉的机理。老鼠可以通过其它嗅觉 细胞来探知气味，可惜没有关键路线来触发大脑产 生恐惧感，当“死对手”猫或酸性化学物或其它凶 险化合物在场时，它们也不感到害怕。
为证实这一点，科学家将这种鼠放在猫身上，只见 它又闻又吻，还与猫玩耍起来。为进一步探测这些 老鼠对危险的感知能力，研究人员还将老鼠放在一 个能产生疼痛感的旋转平台上，还放些捕食动物如 雪豹和狐狸的尿液让它们闻，看老鼠是否害怕。结 果发现，这些老鼠开始小心翼翼，之后很好奇，没 有一点害怕的表现。
转基因技术——动植物转基因方法ppt(共22张PPT)
【DAWN_ZX】
•优点:不依赖组织培养人工再生植株，技术简单，
不需要装备精良的实验室，常规育种工作者易于掌握
。
转基因
技术
【DAWN_ZX】
动物转基因方法
原核显微注射法 胚胎干细胞介导法
逆转录病毒载体法 精子介导的基因转移
核移植转基因法
体细胞核移植法
线粒体介导法
转基因
技术
【DAWN_ZX】
动物转基因方法
原核显微注射法（最常用）
【启动子】是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因
转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。 【终止子】也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。
【DAWN_ZX】
转基因技术的步骤
STEP3：将目的基因导入受体细胞
（1）导入植物细胞一般用农杆菌转化法，也可 用基因枪法或花粉管通道法。 （2）导入动物细胞一般用显微注射法。 （3）导入微生物细胞一般用感受态细胞吸收DNA 分子的方法。
转基因
技术
【DAWN_ZX】
转基因技术的步骤
STEP4：目的基因的检测和表达
1.检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因
。
方法：采用DNA分子杂交技术。 2.检测目的基因是否转录出了mRNA。
方法：采用用标记的目的基因作探针与 mRNA杂交。 3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质。
方法：从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行 抗原－抗体杂交。 4. 进行个体生物学水平的鉴定。
•根癌农杆菌和发根农杆菌中细胞中分别含有Ti质粒和Ri质粒，其上有 一段T-DNA，农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将T-DNA插入 到植物基因组中。因此，农杆菌是一种天然的植物遗传转化体系。人们将目 的基因插入到经过改造的T-DNA区，借助农杆菌的感染实现外源基因 向植物细胞的转移与整合，然后通过细胞和组织培养技术，再生出转 基因植株。 •近年来，农杆菌介导转化在一些单子叶植物（尤其是水稻）中得到了广 泛应用。
关于转基因
关于转基因转基因：将不同来源的DNA分子进行重组，克服了天然物种生殖隔离的屏障，将具有某种特性的基因分离和克隆，再转接到另外的生物细胞内。
从而可以按照人们的意愿创造出自然界中原来并不存在的新的生物功能和类型。
转基因技术：将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的可遗传的修饰，这一技术称之为转基因技术（Transgenetechnology）。
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。
经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为"遗传修饰过的生物体"（Geneticallymodifiedorganism，简称GMO）。
转基因生物是指遗传物质基因被改变的生物，其基因改变的方式是通过转基因技术，而不是以自然增殖或自然重组的方式产生。
目前已经进入食品领域的三类转基因生物包括：转基因动物、转基因植物、转基因微生物。
现在市场上常见的小西红柿算是转基因食品么？•小西红柿其实并不属于转基因食品，它是通过常规育种方法培育的。
几种常用的植物转基因方法遗传转化的方法按其是否需要通过组织培养、再生植株可分成两大类，第一类需要通过组织培养再生植株，常用的方法有农杆菌介导转化法、基因枪法；另一类方法不需要通过组织培养，目前比较成熟的主要有花粉管通道法。
1．农杆菌介导转化法农杆菌是普遍存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌，它能在自然条件下趋化性地感染大多数双子叶植物的受伤部位，并诱导产生冠瘿瘤或发状根。
根癌农杆菌和发根农杆菌中细胞中分别含有Ti质粒和Ri质粒，其上有一段T-DNA，农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将T-DNA插入到植物基因组中。
因此，农杆菌是一种天然的植物遗传转化体系。
人们将目的基因插入到经过改造的T-DNA区，借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞的转移与整合，然后通过细胞和组织培养技术，再生出转基因植株。
克隆技术的应用前景
克隆技术的应用前景奇妙的克隆技术已展示出广阔的应用前景，概括起来大致有以下四个方面：（1）培育优良畜种和生产实验动物；（2）生产转基因动物；（3）生产人胚胎干细胞用于细胞和组织替代疗法；（4）复制濒危的动物物种，保存和传播动物物种资源。
以下就生产转基因动物和胚胎干细胞作简要说明。
转基因动物研究是动物生物工程领域中最诱人和最有发展前景的课题之一，转基因动物可作为医用器官移植的供体、作为生物反应器，以及用于家畜遗传改良、创建疾病实验模型等。
但目前转基因动物的实际应用并不多，除单一基因修饰的转基因小鼠医学模型较早得到应用外，转基因动物乳腺生物反应器生产药物蛋白的研究时间较长，已进行了10多年，但目前在全世界范围内仅有2例药品进入3期临床试验，5～6个药品进入2期临床试验；而其农艺性状发生改良、可资畜牧生产应用的转基因家畜品系至今没有诞生。
转基因动物制作效率低、定点整合困难所导致的成本过高和调控失灵，以及转基因动物有性繁殖后代遗传性状出现分离、难以保持始祖的优良胜状，是制约当今转基因动物实用化进程的主要原因。
体细胞克隆的成功为转基因动物生产掀起一场新的革命，动物体细胞克隆技术为迅速放大转基因动物所产生的种质创新效果提供了技术可能。
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，可以在实验室条件下进行转基因整合预检和性别预选。
在核移植前，先把目的外源基因和标记基因（如LagZ基因和新霉素抗生基因）的融合基因导入培养的体细胞中，再通过标记基因的表现来筛选转基因阳性细胞及其克隆，然后把此阳性细胞的核移植到去核卵母细胞中，最后生产出的动物在理论上应是100%的阳性转基因动物。
采用此法，Schnieke等（BioReport，1997）已成功获得6只转基因绵羊，其中3只带有人凝血因子IX基因和标记基因（新霉素抗性基因），3只带有标记基因，目的外源基因整合率高达50%。