拓展视野　核移植技术发展简史.ppt

专题2细胞工程,2.2核移植技术及其发展简史,教师：王军喜,单位：陇西县文峰中学,一、核移植技术的发展简史,1938年德国胚胎学家斯佩曼提出将胚胎细胞的细胞核移植到去核的卵母细胞中并重新发育成胚胎的设想。,1970年JohnGurdon以同样的方法，用青蛙脚蹼角质化细胞进行移核试验，蛙卵发育成了蝌蚪。,1952年，R.Briggs和J.King沿用斯佩曼的思路将蛙的胚胎细胞移植到去核卵中，并获得能发育的胚胎。1958年到1962年，英国剑桥大学的JohnGurdon和Machineer利用爪蟾原肠内胚层细胞核移植，培育出可育的非洲爪蟾。,（一）、两栖类的核移植,从1961年开始，童第周等以金鱼和鳑鮍鱼为材料，进行鱼类不同亚科间的细胞核移植获得成功，用以研究杂交细胞核与纯种细胞核在发育功能上的差异，以及细胞质对细胞核的影响。,（二）、鱼类的核移植,1979年，中国科学院武汉水生物研究所利用鲫鱼做移核试验。他们把鲫鱼囊胚期细胞经过385天59代连续传代培养后，再将此种培养细胞的细胞核移植到同种鲫鱼的未受精卵中。到1980年4月，他们成功地培育了两尾无性繁殖的幼鱼，其中一条发育正常。,1989年，童第周、牛满江将鲫鱼胚胎细胞核移入鲤鱼去核的未受精卵中，实现了不同种间的核质杂交，成功地无性繁殖了“鲤鲫核鱼”新品种。,（四）、哺乳类的细胞核移植,1977年，美国缅因州巴尔港的杰克逊实验室用“亚无性繁殖”的方式，培育出7只单亲小鼠。,1981年，瑞士日内瓦大学和美国杰克逊实验室合作，首次对小鼠卵进行移核试验获得成功。他们将囊胚内细胞团细胞的核移入去核的受精卵中，经培养移核卵发育至囊胚期，再将此胚胎移入同步孕鼠子宫内，最后产下两雌一雄仔鼠，并发育成了可育的个体。,1997年，英国科学家韦尔穆特用成年羊乳腺细胞的细胞核培育成功了体细胞核移植的后代。1998年，美国人怀特用羊的体细胞与牛卵结合；韩国人将老虎的体细胞与牛卵细胞结合；我国将大熊猫的体细胞与兔卵结合，这些实验均获成功。,二、动物体细胞核移植技术和克隆动物,1、概念：,动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核,移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中.使其重组并发育成一个新的胚胎,这个新的胚胎最终发育为动物个体.用核移植的方法得到的动物称为克隆动物,细胞分化程度低，恢复全能性容易,细胞分化程度高，恢复全能性不容易,取供体细胞,取卵母细胞,供体细胞培养,培养到M中期,卵母细胞去核,供体细胞注入去核的卵母细胞,供体核进入受体卵母细胞,重组细胞,代孕母牛,生出与核供体遗传物质基本相同的个体,早期胚胎,细胞培养,核移植技术,胚胎移植,细胞培养,2、体细胞核移植的技术流程,生殖方式,遗传物质来源,后代性状表现,电激处理,细胞培养,无性生殖,主要来自供体细胞核，少量来自卵细胞质,主要与核供体相似，少量性状与卵供体相似,3、应用前景：,1、畜牧业：利用体细胞克隆技术可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育2、保护濒危物种方面：利用体细胞核移植技术增加这些动物的存活数量3、医药卫生方面：转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白;转基因克隆动物细胞、组织和器官可以作为异种移植的供体;人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，形成相应的组织、器官后，可以用于组织器官的移植。,4、研究克隆动物和克隆细胞可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程;用克隆动物做疾病模型，能使人们更好的追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病。,4、存在的问题：,体细胞核移植技术在研究和应用上还存在什么问题？请你查阅资料，了解这方面的前沿动态。,研究方面：克隆动物基因组重新编程的机制尚不清楚，克隆技术效率低，克隆动物畸形率高、死亡率高、易出现早衰等问题。这些问题尚在研究中。应用上：生产克隆动物费用昂贵，距大规模应用还有一定距离。,1997年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达（Lucinda）的奶牛，年产奶量为30.8t，创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。目前世界各国高产奶牛场奶牛，年平均产奶量一般为十几吨，而我国奶牛产奶量年平均水平仅为34t。能不能用高产奶牛的一个体细胞，培养出一头高产奶牛呢？,高度分化的植物组织仍保持着全能性，动物细胞的全能性会随着动物细胞分化程度的提高而逐渐变弱。目前还不能用类似植物组织培养的方法获得完整动物个体，用动物体细胞克隆的动物，实际是通过核移植来实现的。,练习巩固：,1.用动、植物体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是()A.都需要CO2培养箱B.都须用液体培养基C.都要在无菌条件下进行D.都可体现细胞的全能性,C,2.下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是（）培养保留接触抵制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞克隆培养法培养过程上多数细胞的基因型会发生改变二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的恶性细胞系的细胞可进行传代培养,D,3.回答下列有关动物细胞培养的问题：(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面_时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的_。此时，瓶壁上形成的细胞层数是_。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是_。(2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现_的现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成_细胞，该种细胞的黏着性_，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量_。,相互接触,接触抑制,单层(一层),胰蛋白酶,衰老甚至死亡,不死性,降低,减少,练习巩固：,(3)现用某种大分子染料，对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不染色，原因是_(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用细胞分裂到_期的细胞用显微镜进行观察。(5)在细胞培养过程中，通常在_条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中_的活性降低，细胞_的速率降低。(6)给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后，发生了排斥现象，这是因为机体把移植的皮肤组织当作_进行攻击。,由于活细胞的膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内(或由于死细胞的膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色),中,冷冻(或超低温、液氮),酶,新陈代谢,抗原,细胞的衰老与动物机体的衰老有着密切的关系，细胞的增殖能力与供体的年龄有关，幼龄动物细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动物则相反。所以，一般来说幼年动物的组织细胞比老年动物的组织细胞易于培养。同样，组织细胞的分化程度越低，则增殖能力越强，所以更容易培养。一般取胚胎细胞或幼龄动物的器官组织进行细胞培养。,成块的组织中细胞与细胞靠在一起，彼此限制了细胞的生长和增殖，分散成单个细胞后培养，细胞所需的营养容易供应，其代谢废物容易排出；而用大块组织培养时，内部细胞的营养供应和代谢废物的排出都较困难，因此，这些细胞在体外长时间的生存和生长就较困难。同时，分散成单个细胞养，可使得在细胞水平操作的其他技术得以实现。,用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，当pH大于6时，胃蛋白酶就会失去活性。胰蛋白酶作用的适宜环境pH为7.28.4。多数动物细胞培养的适宜pH为7.27.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性，而胰蛋白酶在此环境中活性较高，因此胰蛋白酶适宜用于细胞培养时的消化。,胰蛋白酶不会把细胞消化掉吗？为什么？,胰蛋白酶除了可以消化细胞间的蛋白外，长时间的作用也会消化细胞膜蛋白，对细胞有损伤作用，因此必须控制好胰蛋白酶的消化时间。,有关概念,原代培养：（即将动物组织消化后的初次培养）从机体取出后立即培养的细胞为原代细胞。培养的第1代细胞与传10代以内的细胞称为原代细胞培养。,传代培养：将原代细胞从培养瓶中取出，配制成细胞悬液，分装到两个或两个以上的培养瓶中继续培养，称为传代培养。,细胞株：原代细胞一般传至10代左右细胞生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞存活到40-50代，这种传代细胞为细胞株。（细胞核型可能会发生改变）,细胞系：细胞株传代至50代后又出现细胞生长停滞状态，只有部分细胞由于遗传物质的改变，使其在培养条件下可以无限制传代，这种传代细胞为细胞系。,细胞株和细胞系的区别？,细胞株和细胞系的区别：细胞系的遗传物质改变，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，容易传代培养。,动物细胞生长特性：,细胞贴壁：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁