胚胎工程的应用及前景.ppt

胚胎工程的应用及前景 国产奶牛 年均产奶量3000公斤左右国际良种奶牛 年均产奶量10000公斤左右我国蒙古黄牛 均重300Kg海福特肉用牛 2岁体重可达800Kg 存在的问题 1 引进一头良种成年奶牛需要3万 5万元 2 牛的生育率低 牛的妊娠期约280 290天 一头牛一胎只产一头牛犊 一生只生育四五次 资源2 少量国外良种牛 一头母牛一生排出的卵细胞约200个左右 卵巢中卵母细胞数量是它的1000倍 20万 公牛平均每次射精5ml 精子数50亿 问题 如何利用现有资源 将引进的少量国外良种牛快速大量繁殖 资源1 大量一般品种的牛 我国现有低产奶牛约600万头 黄牛约9000万头 自然繁殖的速度太慢 不能满足生产需要 如何实现良种牛的快速大量繁殖呢 实现良种牛快速大量繁殖首先要做的是和 体外受精 胚胎体外培养 1 体外受精 采取雌性动物的 和雄性动物的 使其在 中受精 卵细胞 精子 试管 注 但发育的主要场所是 母体 2 胚胎体外培养 概念 将受精卵在人工环境下培养成早期胚胎 培养液成分 水 无机盐 有机物 维生素 激素 氨基酸 核苷酸以及动物血清等 哺乳动物体外受精后培养成的早期胚胎 供体 提供胚胎的个体 受体 接受胚胎的个体 良种雌性动物 一般品种的雌性动物 借腹怀胎 胚胎移植 受体会不会对移入的供体胚胎发生免疫排斥反应 移植的胚胎能否保留供体的遗传特性 1890年 英国剑桥大学的生物学家W 希普将2个纯种安哥拉兔的早期胚胎移植到一只已和同种交配的比利时兔的输卵管内 结果生出4只比利时子兔和2只纯种安哥拉子兔 安哥拉兔 这是世界上第一例胚胎移植 胚胎移植技术由此创始 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 什么是胚胎移植 将雌性动物体内的早期胚胎 移植到同种的 生理状态相同的其他雌性动物的体内 使之继续发育为新个体的技术 胚胎移植概念 或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎 同种 同一物种生理状态相同 供体和受体同步发情 移植位置相同或相似 解析胚胎移植概念 转基因动物细胞 核移植动物细胞 体外受精卵细胞 早期胚胎培养 体外早期胚胎 优良雌性个体体内早期胚胎 胚胎 分割 移植 新个体 体内受精卵细胞 同种 生理状态相同的其他雌性动物 胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道程序 试管动物技术 概念 通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精 并通过培养发育为早期胚胎后 再经过移植产生后代的技术 可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力 一头供体良种母牛平均每次处理收集到的胚胎移植后可产下3 4头良种犊牛 而每年对良种供体母牛可进行4 5次处理 这样 一头良种供体母牛一年可生下的良种犊牛可达十几或数十头 增加供体一生繁殖的后代数量 大大缩短了供体本身的繁殖周期 胚胎移植有何意义 四 胚胎移植意义 1 充分发挥雌性优良个体的繁殖能力 加速育种工作和品种改良 2 大量节省费用 3 利用冷冻保存技术 建立胚胎库 保存品种资源和濒危物种 4 一胎多产 附 胚胎移植 例题1 试管婴儿 技术属于 A 胚胎移植B 组织培养C 克隆技术D 基因工程 A 例题2 多选 胚胎移植技术目前主要应用于 A 解决某些不孕症者的生育问题B 治疗某些遗传病C 提高良种家畜的繁殖力D 提高动物的抗病力 AC 例题3 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 抗胰蛋白酶基因 微注射到山羊的ESC 提高了1400倍 胚胎分割 从转基因山羊的羊奶中提取 抗胰蛋白酶药物 每升羊奶可提取35克 如原来用生物提取的方法 每公斤原料只能生产0 1克 此提高了350倍 胚胎分割 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 切几份 之间关系 有什么方法 目前主要是2份 原因概念 切什么时期 胚胎分割的基本操作图 囊胚 关于胚胎分割 ED 用显微操作的方法将早期胚胎分割成几等份 体外培养后或直接植入受体中发育 以得到同卵多胎的技术 胚胎分割已在小鼠 家兔 绵羊 山羊 牛 马 猪 猿 猴等中获得成功 怎分 体外显微操作 工具等分囊胚 酶解桑椹细胞 实质 人拆胚胎 用其全能干细胞以人工加倍繁殖 要领 分离越早越好 越均等越好 分谁 着床前的桑椹胚和早期囊胚 问题 胚胎分割是克隆否 是有性还是无性 1 胚胎选择 发育良好的 形态正常的早期胚胎 2 特点 后代具有相同的遗传物质 克隆3 优势 可成倍增加胚胎数量 可以快速繁殖良种畜 SC三能 增殖 更新 分化 干细胞 1 StemCell及分类 根据分化潜能 全能SC 多能SC 专能SC 根据先后次序及存在 胚胎SC 成体SC 四 胚胎干细胞 1 概况 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 是一群未分化的细胞 它能分化出三胚层 这是金牌标准 及各级组织器官 存在 着床前的桑椹胚 32 和囊胚内细胞团 ICM 不免 有多能干细胞 所以分离越早越全能 最好 桑椹胚和早期囊胚 稍晚的ICM已启动分化 胚胎干细胞培养 饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞 在干细胞培养时 可作为提供干细胞分裂 增殖的营养细胞 胚胎干细胞核移植 试管动物 2 主要用途 1 器官移植利用ES细胞可以诱导分化形成新的组织器官 解决目前供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题 例 体外诱导自体胚胎干细胞分化为多巴胺能神经元 然后移植给病人自己 达到治疗帕金森病的目的 2 研究体外细胞分化ES细胞在饲养层细胞上 或在添加抑制因子的培养液中 能够维持不分化的状态 在培养液中加入分化诱导因子 就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化 胚胎干细胞的应用前景 优点 中国科学家从成年老鼠皮肤细胞中克隆出小老鼠 英国 自然 杂志网站7月23日报道 中国科学家最近以病毒为载体 向老鼠的成纤维细胞中注入4个基因 将其改造为诱导多功能干细胞 也称iPS细胞 然后在此基础上培育出一个老鼠胚胎 进而培育出活体克隆小鼠 这一结果首次证明人们可以将成年动物组织转变为身体的各种细胞结构 与胚胎干细胞的研究方式类似 关于细胞工程和胚胎工程 转基因细胞 基因突变细胞 体细胞 愈伤组织 细胞产物 胚状体 花粉细胞 杂交体细胞 人工种子 新个体 转基因植株 突变体利用 单倍体育种 快速繁殖 脱毒植株 体细胞杂交个体 繁殖新途径 培育新品种 植物细胞工程 动物细胞工程和胚胎工程 转基因动物细胞 核移植动物细胞 体外受精卵细胞 早期胚胎培养 体外早期胚胎 优良雌性个体体内早期胚胎 胚胎 分割 移植 新个体 体内受精卵细胞 融合细胞 体细胞 动物细胞培养 检测有毒物质 单克隆抗体 医药制品 快速生长 提高品质 生产药品 器官移植 挽救濒危 大量繁殖 胚胎干细胞培养及应用 中国第一例试管婴儿 郑萌珠 1988年3月10日时 在北医三院诞生 胚胎移植方法 选 分类 全能细胞桑椹胚及以前能发育成完整个体多能干细胞 胚胎干细胞