胚胎工程应用及前景

3.3 胚胎工程的应用及前景,胚胎工程的概念：胚胎工程指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需要移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。,一、胚胎移植,1.概念: 将雌性动物的 ，或者通过其他方式得到的胚胎，移植到 的、 的其他雌性动物的体内，使之发育为新个体的技术。,同种,生理状态相同,早期胚胎,供体：提供胚胎的个体。受体：接受胚胎的个体。,胚胎移植的优势,可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力供体的主要职能： 只产生具有优良遗传特性的胚胎受体的职能： 担任繁重而漫长的妊娠和育仔的任务,2.胚胎移植的意义加速育种工作和品种改良；大量节省购买种畜的费用；一胎多产；保存品种资源和濒危物种；可充分发挥优秀个体的繁殖潜能缩短繁殖周期，增加一生繁殖的后代数量。,3.胚胎移植的生理学基础,思考:1.准备移植的胚胎，移植到任何一头母牛的子宫内都能发育吗？2.供体与受体之间进行胚胎移植会不会发生免疫排斥反应？,1.哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内同种动物的供体和受体生殖器官的生理变化是相同的。为供体胚胎移入受体提供相同的生理环境,2.哺乳动物的胚胎形成后处于游离状态，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系。为胚胎的收集提供了可能,3.受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。为胚胎在受体内的存活提供了可能,4.供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎，其遗传特性在孕育过程中不受任何影响。,为移植后的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障,讨论,1.应对供体和受体母畜进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步或一致，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否的关键。因此，必须做到供、受体母畜的发情时间一致。同时还要做到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，移入胚胎一侧的受体子宫角对应的卵巢必须有黄体存在。,2.胚胎移植成功率的高低与供、受体生理环境条件一致性密切相关。只有供、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育。所以我们可以把胚胎移植简单概括为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。这样的概括是正确的。,因为供体胚胎的遗传性状是由雌雄供体精卵细胞内获得的遗传基因决定的。,为什么供体的胚胎移植到受体后，在孕育过程中其遗传性状不会受受体的影响？,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,冲卵,质量检查、培养,胚胎移植,妊娠检查,分娩（胚胎移植的犊牛）,4.胚胎移植的基本程序,同期发情技术：主要是借助外源激素剌激卵巢，使其按照预定的要求发生变化，使处理母畜的卵巢生理机能都处于相同阶段，从而达到同期发情。,1、对供、受体母畜进行选择，并进行同期发情处理；2、 配种或人工授精；3、 收集胚胎并检查；4、胚胎移植或保存；5、对受体母畜进行是否妊娠的检查。,胚胎移植的技术程序,模式之一波尔羊&奶山羊,胚胎移植的技术程序,供体和受体的选择,模式之二杜泊羊&地方绵羊,羊同期发情,供体超排处理：注射促性腺激素,供体配种,冲卵,胚胎检查,胚胎检查,胚胎检查,胚胎移植或保存,胚胎移植,非手术法移胚,手术法移胚,受体产下犊子,5.胚胎移植成功与否要有两个条件（1）胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。（2）进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。,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。,概念:采用机械方法将早期胚胎切割成2等份，4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。,特点： 后代具有相同的遗传物质，克隆选择的胚胎： 发育良好的，形态正常的桑椹胚或囊胚使用的主要仪器： 实体显微镜、显微操作仪、切割刀、切割针注意: 将内细胞团均等分裂,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）,移植胚胎给受体,着床产仔,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，用分割针或分割刀片将其切开，吸出其中的半个胚胎注入透明带中或直接移植给受体。,胚胎分割基本过程,代孕母牛,旁栏思考题：,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，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良，甚至不能发育等问题。,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。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，不但难以做到均等分割，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会更大。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，移植成功率自然会降低。,三、胚胎干细胞,1.概念：简称ES或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。,2.特点:1)形态：体积小、细胞核大、核仁明显。2)功能：具有发育的全能性；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。3）在体外培养的条件下，ES细胞可以增殖而不发生分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。3.主要用途(1)治疗人类的某些顽症(2)培育出人造组织器官，用于器官移植(3)是研究体外细胞分化的理想材料,胚胎干细胞培养,胚胎干细胞核移植： 指把胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物的技术。（繁殖多个个体）,思考与探究1.（1） 对供、受体母畜进行选择，并进行同期发情处理； 配种或人工授精； 收集胚胎；胚胎移植；对受体母畜进行是否妊娠的检查。,（2）供体公、母牛应该是具有人类所需的优良遗传性状的个体，而受体母牛必须具有正常的孕育、生殖后代的能力；需要用促性腺激素处理供体母牛是为了引起超数排卵，这样就可以获得较多的胚胎；在促性腺激素处理供体母牛前，需要对供体和受体母牛进行同期发情处理，才能使它们的生理条件达到同步或一致，使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件。,3.第步需要进行冲卵，冲卵是指将供体母畜体内的受精卵冲出来，而不是把卵子冲出来。,4.胚胎移植可充分发挥雌性优秀个体的繁殖潜力。具体表现为：缩短了供体本身的繁殖周期，同时通过超数排卵处理和胚胎移植可获得比自然繁殖多十几倍到几十倍的后代。可在短期大幅度增加优良个体母畜和公畜的后代数量，迅速扩大良种畜群，加速育种和品种改良工作。经冷冻保存的胚胎可进行国内和国际交换，代替活畜的引种或进出口。通过胚胎移植可以人为生产双胎或多胎。可以通过保存胚胎来保存品种资源和濒危动物。,1.下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误的是A.受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植B.受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态C.超数排卵技术要使用一定的激素D.试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行2.下列对于优良种畜的胚胎移植的说法不正确的是A.供体母牛必须是同一物种的良种B.受体母牛必须是同一物种的良种C.供体公牛必须是同一物种的良种D.受体母牛可以是同一物种的一般健康牛,练习:,3.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，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A.受体是为供体胚胎提供发育的条件B.受体与胚胎血型应相同，否则会发生免疫排斥反应C.受体与胚胎血液混融在一起D.胚胎心肺功能都能正常运行4.利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，实现此过程的重要原因是A.细胞分裂 B.细胞特化 C.细胞分化 D.细胞增殖,5、在胚胎移植中供体的主要职能（ ） A.提供优良的供体基因 B.提供优良遗传特性的胚胎 C.提供卵细胞 D.提供精子,B,6、（多选）胚胎移植的受体