X33-3胚胎工程的应用及前景

3.3 胚胎工程的应用及前景,胚胎移植,胚胎分割,胚胎干细胞,一.胚胎移植,1.概念：将雌性动物的早期胚胎，或者通过其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之发育为新个体的技术。供体：提供胚胎的个体。受体：接受胚胎的个体。,供受体模式一：引进牛&地方黄牛,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.供体与受体,各种方法获得的 早期动物胚胎移植到同种的、 生理状态相同的 雌性动物体内,例：“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2：(双选)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,2.胚胎移植的意义,1)加速育种工作和品种改良2)大量节省购买种畜的费用3)一胎多产4)保存品种资源和濒危物种5)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,胚胎移植成功的标志是什么？,移植的胚胎在受体内能正常发育并分娩,雌性哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物生殖器官的生理变化是一样的。同种雌性哺乳动物发情排卵后，在一段时间内，都会发生以下的变化：子宫内膜在有关激素作用下，腺体分泌，内膜增厚，血管极度增多等，以适合胚胎的发育。这为供体的胚胎移植到受体内提供了一定的生理环境。,同期发情处理,对象,药物,目的,供体母牛、受体母牛,孕激素、促性腺激素等,使供体母牛、受体母牛具有相似的生理环境,3.胚胎移植的生理学基础,1)供体和受体相同的生理环境2)早期胚胎处于游离状态，为胚胎的收集提供了可能3)受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥4)供体胚胎与受体建立正常的联系，但遗传物质没有改变,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,同期发情处理超数排卵配种或人工授精胚胎收集(冲卵)质量检查(桑椹胚或囊胚期)向受体移植或冷冻保存胚胎移植(手术法或非手术法)妊娠检查受体母牛生产,供体和受体的选择,利用促性腺激素处理，使得卵巢中有更多的卵泡发育，更多的卵被排出，这个过程就称为超数排卵。,手术法,胚胎移植的方法,牛、马等大家畜,小家畜或实验动物,非手术法,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。,胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移，但胚胎的遗传特性不会改变 。,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）,总结：,【归纳总结】,该过程中两次使用促性腺激素：第一次对受、供体进行同期发情处理；第二次用于供体的超数排卵。该过程中的两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体牛，性别取决于公牛提供何种类型的精子，二者与受体牛没有关系。冲卵的含义是从子宫中冲出胚胎，而非冲出卵子。,例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,例4：（多选）胚胎移植的受体必须符合以下哪些条件（ ） A.同种生物 B.生理状态相同 C.雄性动物 D.雌性动物,ABD,二.胚胎分割,1.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。2.特点：后代具有相同的遗传物质(克隆)3.选择的胚胎：发育良好的，形态正常的桑椹胚或囊胚。4.使用的主要仪器：实体显微镜和显微操作仪,优势:可成倍增加胚胎数量，可以快速繁殖良种畜。注意:将内细胞团均等分裂基本过程：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。,对囊胚分割时，要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。,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。,二分胚胎的分割和移植效率最高,胚胎分割可以看作是动物无性繁殖或胚胎克隆,生物的无性繁殖方式统称为克隆。就胚胎分割技术本身而言，是将同一胚胎分割成几部分，借助胚胎移植技术产生遗传物质完全相同的后代，是一种无性繁殖的方式，因此，也属于动物克隆的一种方法。,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,4.干细胞分类：(1)全能干细胞：具有全能性，能够分化成全身200多种细胞类型，进一步形成机体的任何组织和器官。(2)多能干细胞：具有分化成多种细胞和组织的潜能，但却失去了发育成完整个体的能力。(3)专能干细胞：只能向一种或密切相关的两种类型的细胞分化。如骨髓干细胞、皮肤生发层细胞等,干细胞的分类及特点,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）,胚胎干细胞来源：(1) 发育良好的囊胚，从中分离内细胞群细胞ES细胞(2) 从5-9周的胚胎生殖腺中分离出人的EG细胞（embryonic germinate cells）(3) 生殖克隆（治疗性克隆）：体细胞核转移（SCNT）去核卵细胞 + 体细胞核 克隆 囊胚 分离内细胞群 ES细胞,胚胎干细胞的分离,二个来源,早期胚胎 原始性腺,ES细胞,只增殖不分化,既增殖也分化,体外培养在饲养层细胞上，或在培养液中添加抑制因子,在培养液中添加分化诱导因子，如牛黄酸、丁酰环腺苷酸,输卵管上皮细胞干细胞培养的营养细胞,胚胎干细胞的诱导分化： 胎牛血清，骨髓基质细胞共培养胚胎干细胞-造血细胞 RA胚胎干细胞-神经细胞 DMSO胚胎干细胞-肌肉细胞 TGF-B1, VEGF, bFGF胚胎干细胞-血管和内皮细胞 RA+胰岛素+T3胚胎干细胞-脂肪细胞 BMP-2, BMP-4胚胎干细胞-软骨细胞 地塞米松，磷酸甘油胚胎干细胞-骨细胞 基因转染胚胎干细胞-胰岛素分泌细胞,ES细胞可用于研究哺乳动物个体发生和发育的规律，也是在体外条件下研究细胞分化的理想材料。ES细胞通过诱导分化可产生新的组织细胞，用于治疗人类的组织损伤和某些顽症。还可通过ES细胞的体外诱导分化，定向培育人造组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和移植后免疫排斥的问题。,ES细胞的分离和培养成功 是胚胎工程的重大成就之一,选择供、受体母畜同期发情处理,配种或人工授精,收集胚胎,胚胎移植,妊娠检查,1）用文字完成下面的流程图 (P81思考与探究),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；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，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。,（2）应该怎样选择供体公、母牛和受体母牛？在中，为什么要用促性腺激素处理供体母牛?在促性腺激素处理供体母牛前，为什么需要对供体和受体母牛进行同期发情处理？,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。,（3）在流程图中，哪一步需要进行冲卵？冲卵是把母畜的卵子冲出来吗？,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。,（4）用胚胎移植繁育良种种畜具有哪些实用意义？,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,A,练习,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