实验动物 第二部分 动物克隆技术

1、第二部分 动物克隆技术 (CloningTechnology),1 .概述 2.动物克隆的发展历史 3.克隆的基本过程。 4.克隆动物的研究价值和发展趋势,1.1“克隆”的定义：是指由一个细胞或个体以无性繁殖 （asexual reproduction）或孤雌生殖而产生方式产生遗传物质完全相同的一群细胞或一群个体。 内容： 在动物繁殖学中，它是指不通过精子和卵子的受精过程而产生遗传物质完全相同新个体的一门胚胎生物技术。,1、概述,克隆技术,广 义,狭 义,胚胎分割,细胞核移植,胚胎细胞核移植,体细胞核移植,1.2理论基础 细胞全能性,2.动物克隆研究的历史和现状,世界10年克隆研究之路,199

2、6年 第一只成年体细胞克隆羊“多利” 诞生 1997年 一头用胎盘克隆而成的荷兰牛亮相。 1998年 两头由母牛细胞克隆而成的小牛在东京出生。 一个国际研究小组宣布克隆出了三代实验鼠 2000年 曾参与克隆“多利” 羊的英国公司培育了第一 批克隆猪 2001年 一头稀有品种的克隆亚洲牛诞生，两天后死亡。 2002年 法国研究人员克隆出兔子。 2003年 美国科学家推出了一匹克隆骡。 爱荷华州的研究人员称他们克隆出了一头濒临灭绝的爪哇 野牛。 2004年 美国加利福尼亚的一家公司培育出了第一只克隆猫。这只猫后来成为第一只被卖出的克隆宠物。 2005年 韩国科学家宣布他们培育出了首条克隆狗叫“斯纳

3、皮”,世界第一只克隆宠物,首条克隆狗叫“斯纳皮”,3.克隆的基本过程,动物克隆技术的核心是核移植。 核供体动物的选择与细胞核的获得。 核受体动物的选择与细胞核的移出。 供体核的移入及原核的取出。 胚泡的体外试管培养。 代母的选择与胚泡移入子宫。 克隆动物的体内发育与出生。,核移植技术：所谓核移植技术就是利用显微操作技术将一个细胞的细胞核移植到另一个细胞中，或者将两个细胞的细胞核（或细胞质）进行交换，从而可能创造无性杂交生物新品种的一项技术。,胚 胎 克 隆：使用的核供体细胞如果来自多细胞阶段 的胚胎，叫做胚胎克隆。 体细胞克隆：使用的核供体细胞来自动物体，叫做 体细胞克隆。,胚胎细胞核移植,体

4、细胞核移植,细胞核移植的方法,3.1、胚胎细胞核移植,胚胎细胞核移植又称胚胎克隆，它是通过显微操作将早期胚胎细胞核移植到去核卵母细胞中构建新合子的生物技术。通常把提供细胞核的胚胎称核供体，接受细胞核的卵子称核受体。由于哺乳动物的遗传性状主要由细胞核的遗传物质决定，因此由同一枚胚胎作核供体通过核移植获得的后代，基因型几乎一致，称之为克隆动物。通过核移植得到的胚胎可作供体，再进行细胞核移植，称再克隆。,（一）发展史,1、胚胎细胞核移植,（二）胚胎克隆的操作程序,1.卵母细胞的去核 去除卵子染色体的方法目前有细管吸除法和紫外线照射法两种。前者是用微细玻璃管穿过透明带吸出第一极体和其下方的MII期染色

5、体，后者是用紫外线破坏染色体DNA达到去核目的。,2.供体核的准备和移植,胚胎克隆过程中，供体核来自早期胚胎。供体核的准备实质上是把供体胚胎分散成单个卵裂球，每个卵裂球就是一个供体核。,3.卵裂球与卵子的融合,融合是运用一定方法将卵裂球与去核卵子融为一体，形成单细胞结构。 融合方法目前用电融合法。电融合是将操作后的卵母细胞和卵裂球复合体放入电解质溶液中，在一定强度的电脉冲作用下，使卵裂球与卵子相互融合。,4.卵子的激活,在正常受精过程中，精子穿过透明带触及卵黄膜时，引起卵子内钙离子浓度升高，卵子细胞周期恢复，启动胚胎发育，这一现象称激活。 在胚胎克隆过程中，通常用一定强度的电脉冲作用卵母细胞，

6、造成卵母细胞内外膜结构出现瞬时通道，胞质内的钙离子进入受体核区，激活细胞核，恢复细胞周期，启动胚胎发育。,5.克隆胚胎的培养,克隆胚胎可在体外作短时间培养后，移植到体内，也可以在中间受体或体外培养到高级阶段再进行冷冻保存或胚胎移植。,（三）胚胎克隆技术存在的问题：总体效率低 1、供体核数量的局限性：目前，胚胎克隆供体核的最高发育阶段是绵羊的内细胞团细胞，而其他家畜必须用64-细胞或更早阶段胚胎作核供体，才能获得克隆后代。 2、受体卵子质量的影响： 3、核质关系的影响：细胞核和细胞质关系不协调是导致核移植效率低的一个重要因素。 4、操作技术的影响,（四）胚胎克隆技术的发展远景 胚胎克隆与胚胎分割

7、、卵裂球培养相比，大大提高了生产遗传同质动物的效率。 1、在研究动物个体的发生发育过程中，胚胎细胞核移植为探索细胞质与细胞核的相互作用和胚胎细胞的分化规律方面提供了很好的研究手段。 2、胚胎克隆技术的完善为体细胞克隆技术发展将提供有益的借鉴，在体细胞克隆没有成功的动物中，胚胎克隆依然是理想的无性繁殖技术。,3.2、体细胞核移植,体细胞核移植技术又称体细胞克隆，它是把分化程度较高的体细胞移入去核卵子中，构建新合子的生物技术。 它与胚胎克隆技术相比，有两大优点： 第一，同一遗传性状供体核的数量可无限获得； 第二，可通过对供体细胞的改造，加速家畜品种改良或生产转基因动物。,（二）体细胞克隆技术的关键

8、环节 体细胞克隆的主要技术程序与胚胎细胞基本克隆相同，主要差别在供体细胞的选择。 随着克隆技术的发展和人们对核质关系认识的深入，自然状态的G0期细胞（如卵丘细胞）和G1期细胞（胎儿成纤维细胞），可直接移入去核卵母细胞中生产克隆胚胎，并且已在小鼠和牛上获得成功。,罗斯林研究所科学家取一头普通白绵羊的乳腺细胞，将细胞核移植到一个剔除了细胞核的卵子中，使之融合、分裂、发育成胚胎，然后移植到第三头羊的体内。科学家共培育277个胚胎，只有多莉成功出生。1996年7月5日，多莉降临人世。直到1997年2月23日才公布于众。,2003.2.14日苏格兰向外界宣布：多莉因早衰并患有肺炎，被迫实施了安乐死。由于

9、早衰问题，人们怀疑“多莉是穿着羔羊服装的老羊” 。,（三）体细胞克隆技术目前存在的问题 1、结果不稳定，效率低 2、后代死亡率高 3、用其他体细胞作供体的探索 4、细胞质遗传问题 5、供体细胞的保存和细胞周期的影响,（四）体细胞克隆技术的发展远景 1、克隆技术的成功将会大大提高畜牧业的生产效率，加强濒危动物的保护力度。 2、克隆与转基因技术结合将大幅度提高转基因效率，克服外源基因随机整合带来的消极影响。 3、克隆人的胚胎与胚胎干细胞技术结合可能会解决目前人类器官修复和移植过程遇到的免疫排斥和供体不足的难题。 当然，克隆技术的滥用也会导致严重的社会问题。因此，加强克隆技术管理，引导它朝着人类进步

10、的方向发展是非常必要的。,1动物资源的种质保存包括地球上频危动物的挽救等。 2生产移植器官，培育优良品种，与转基因技术相结合研制生物反应器生产基因药物。 3克隆人。是全世界注目的焦点，有人设计了克隆人的技术路线,4. 动物克隆的应用：,5. 动物克隆的危险性： 1克隆动物已出现广泛的免疫缺陷或早期夭亡。 2克隆动物过程中也极有可能产生遗传性的变异（无性系变异），这在植物的克隆中已广泛得到研究和验证，会发生染色体变异，基因组DNA扩增和某些转位因子的激活。 3克隆人不但面临社会、家庭伦理道德问题，也将面临健康安全问题。,使用最多的克隆方法胚胎细胞克隆,有关克隆动物与人存在的问题,（1）技术不成熟,（2）遗传、疾病问题,（3）社会、伦理学问题,A-社会关系,B-人+动物？,把人类皮肤细胞核移植到家兔的卵母细胞里,课堂讨论,问题1： 克隆人是不是正常的人？怎样看