转基因动物生物反应器PPT演示课件

转基因动物,一 转基因动物二 转基因动物的制备方法三 转基因动物的应用四 转基因动物存在的问题,目录,一 转基因动物,基因工程技术胚胎工程技术转基因动物（transgenic animal） 是指借助基因工程技术将外源基因导入受体动物染色体内，外源基因与动物基因整合后随细胞的分裂而扩增，在体内表达并能稳定地遗传给后代的动物。,转基因动物,1974年，Jaenish和Mintz把SV40病毒注射到小鼠胚胎，获得了SV40 DNA转基因小鼠；1980年，Gordon等人首先育成带有人胸苷激酶基因的转基因小鼠；1983年,Palmiter等人将大鼠生长激素基因导入小鼠受精卵的雄原核中获得了转基因“硕鼠”（supermouse）,二 转基因动物的制备方法,1.原核期胚胎显微注射法2.胚胎干细胞移植法3.精子载体导入法4.反转录病毒感染法5.卵母细胞显微注射法6.转基因克隆动物,1 原核期胚胎显微注射法,Microinjection into the Pronucleus of a Bovine Zygote,受精卵,显微注射,胚胎移植,后定检测,显微注射法操作流程,优点： a、转移率较高、整合效率达20%； b、外源基因长度可达数百Kb； c、可得纯系动物； d、周期相对较短。,显微注射法的优缺点：,缺点： a、有时会导致转基因动物的基因组的重排、易位、缺失或定点突变。,2 胚胎干细胞法,胚胎干细胞（ES）是一种含正常二倍染色体的具有发育全能性的细胞， 因此只要将外源DNA导入胚胎干细胞就可以实现基因的转移。,获得功能基因 构建基因打靶载体 转染胚胎干细胞获得基因剔除细胞系 制备嵌合体 筛选进入生殖系小鼠 转基因小鼠（F1）表型分析 选择单系同胞交配产生（F2）代 筛选纯合子的转基因小鼠胚胎干细胞法建立转基因鼠的实验程序,与传统育种方法相比较，ES细胞在生产转基因动物方面表现其独特的优势：,（1）打破了物种的界限，突破了亲缘关系的限制，加快了动物群体遗传变异程度；（2）可以进行定向变异和育种，利用同源重组技术对ES细胞进行遗传操作，通过细胞核移植生产遗传修饰性动物，有可能创造新的物种；（3）利用ES细胞技术，可在细胞水平对胚胎进行早期选择，这样可以提高选择的准确性，缩短育种时间。近年来的研究表明，利用ES细胞生产转基因动物在动物生产中发挥着极为重要的作用。,3 精子载体导入法,精子载体导入法是一种直接用精子作为外源DNA载体的转移方法。基本方法是：精子直接与外源DNA混合培养，外源基因可以进入精子头部，受精后就可以发育成转基因动物。,1989 年, Lavitrano等将质粒与小鼠的附睾精子，在等渗溶液中共育30 min 后进行体外受精和移植产生转基因阳性小鼠并能遗传给后代。 Rottman 等对上述精子载体法进行了改进，其将外源DNA 用脂质体包埋，再与鸡精子共同孵育，然后人工受精取得成功。 Anthony等尝试了一种新的方法， 预先将小鼠的精子进行破膜处理，再与外源基因共孵育1 min ，然后将精子头部显微注射入M 期的小鼠卵母细胞，获得成功。该项研究揭示，精子膜破损后外源DNA 穿过外膜吸附于内膜,更有利于转基因动物的产生。,精子与外源DNA结合的机理,Smdrdora(1998) 的研究结果表明。只有附睾精子和经洗涤去精清的精子才能有效地携带外源DNA，这说明精浆中某种因子强烈抑制外源DNA的结合。这些因子可能直接作用于DNA分子，也可能竞争结合在精子表面的结合部位而间接起作用。,三 转基因动物的应用,1.基因改良动物；2.转基因动物生物反应器；3.建立人类疾病的动物模型；4.生产可移植用的动物器官；5.基因治疗(动物模型)；6.基因打靶;,1 基因改良动物,抗病育种提高生长速度,提高羊毛产量和性能抗冻品种培育,美培育转基因鳟鱼：腹肌有6块,肉多15%,2 转基因动物生物反应器,如荷兰的GenPharm公司用转基因牛生产乳铁蛋白，预计每年从牛奶生产出来营养奶粉的销售额是50亿美元。,携带人血清白蛋白基因的转基因试管牛“滔滔”,著名科学家谈家桢院士（左）、著名老中医徐蔚霖教授与曾溢滔院士在转基因牛“滔滔”模型前留影,曾溢滔院士与世界克隆羊“多利”之父威尔穆特博士进行学术交流,3 建立人类疾病的动物模型,已建立的部分人类疾病的转基因动物模型_疾病模型 基因转移方法 转导的基因_老年性痴呆征 显微注射 淀粉样蛋白基因型糖尿病 显微注射 胰岛淀粉样多肽基因地中海贫血症 显微注射 人珠蛋白基因镰刀形细胞贫血症 显微注射 人和珠蛋白基因唐氏综合症 显微注射 Cu/Zn-SOD酶基因卡氏肉瘤 反转录病毒转染 HIV tat基因成骨不全症 显微注射 突变的1胶原蛋白前体基因自毁容貌症 ES细胞同源重组 突变HGPRT基因_,4 生产可移植用的动物器官,我国每年有150万人需要器官移植，但是仅仅不到1万人能够得到供体。猪的脏器移植给人，会发生超急性排斥反应。转基因技术生产能降低或掩盖半乳糖基转移酶活性的转基因猪。,Science (2002). 295, 10891092,5 基因治疗,上世纪九十年代初，一位因ADA(腺苷酸脱氨酶)基因缺陷导致严重免疫缺损的四岁女孩，由美国国立卫生研究院用ADA基因治愈。“基因治疗”研究热从此波及全世界，起而效颦，为保障人类健康展现了美好的前景。,6 基因打靶,基因打靶(Gene targeting)是一种在胚胎干细胞(ES)技术和同源重组技术的基础之上,定向改变生物活体遗传信息的实验手段。基因敲除(gene knockout)：定向敲除基因敲入(gene knockin)：定向替代,基因打靶的研究意义,基因功能研究人类疾病动物模型的研制经济动物遗传物质的改良,肌肉生长抑制素基因 Myostatin基因敲除,Myostatin基因是一种特异性骨骼肌生长发育的抑制因子。该基因与动物骨骼肌总量的调节有关，其序列在进化过程中高度保守，所有哺乳动物和鸟类均有很高的同源性。Myostatin基因在功能上也是非常保守的，其功能的缺失会造成可导致肌肉异常肥大。,左图为德国“娃娃超人”未满月时的照片，右图为他7个月时的照片。白色和黑色的箭头指示着他超凡的小腿和大腿肌肉,比利时蓝牛肌肉增加表型,皮埃蒙特牛肌肉增加表型,双 肌,Myostatin基因敲除“超级鼠”,转基因的其他应用,美国公司研制出可当宠物出售的转基因荧光鱼,梦幻之畜转基因动物,转基因花菜棉羊,鸡冠花公鸡头变异,小老鼠猕猴桃绿色血,四 转基因动物存在的问题,1.外源基因表达效率低和遗传丢失；2.转基因技术尚不成熟；3.转基因动物成活率低及其后遗症；4.转基因动物及其产品的安全性问题；,餐桌上的转基因鱼,富含维他命A的黄金大米,转基因离我们有多远？,转基因