胚胎工程的应用及前景幻灯片.ppt

胚胎工程的应用及前景胚胎工程的应用及前景1国产奶牛：年均产奶量国产奶牛：年均产奶量3000公斤左右公斤左右国际良种奶牛：年均产奶量国际良种奶牛：年均产奶量10000公斤左右公斤左右我国蒙古黄牛：均重我国蒙古黄牛：均重300Kg海福特肉用牛：海福特肉用牛：2岁体重可达岁体重可达800Kg存在的问题：存在的问题：1.引进一头良种成年奶牛需要引进一头良种成年奶牛需要3万万5万元。万元。2.牛的生育率低：牛的妊娠期约牛的生育率低：牛的妊娠期约280-290天，天，一头牛一胎只产一头牛犊，一生只生育四一头牛一胎只产一头牛犊，一生只生育四五次。五次。2资源资源2少量国外良种牛少量国外良种牛一头母牛一生排出的卵细胞约一头母牛一生排出的卵细胞约200个左右，卵巢个左右，卵巢中卵母细胞数量是它的中卵母细胞数量是它的1000倍（倍（20万）；公牛万）；公牛平均每次射精平均每次射精5ml，精子数，精子数50亿亿问题：问题：如何利用现有资源，将引进的如何利用现有资源，将引进的少量少量国外良种牛国外良种牛快速大量繁殖？快速大量繁殖？资源资源1大量一般品种的牛大量一般品种的牛我国现有低产奶牛约我国现有低产奶牛约600万头，黄牛约万头，黄牛约9000万头万头自然繁殖的速度太慢，不能满足生产需要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？如何实现良种牛的快速大量繁殖呢？3 实现良种牛快速大量繁殖首先要做的是实现良种牛快速大量繁殖首先要做的是 和和体外受精体外受精胚胎体外培养胚胎体外培养 1、体外受精：、体外受精：采取雌性动物的（采取雌性动物的（）和雄性动物的）和雄性动物的（），使其在（），使其在（）中受精。）中受精。卵细胞卵细胞精子精子试管试管注：但发育的主要场所是（注：但发育的主要场所是（）母体母体42 2、胚胎体外培养：、胚胎体外培养：n概念：将受精卵在概念：将受精卵在人工环境人工环境下培养成下培养成早期早期胚胎。胚胎。n培养液成分：培养液成分：水、无机盐、有机物、维生素、激素、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。氨基酸、核苷酸以及动物血清等。5哺乳动物体外受精后培养成的早期胚胎哺乳动物体外受精后培养成的早期胚胎？怎样做才能将它们孕育成幼体？怎样做才能将它们孕育成幼体？6供体：供体：提供胚提供胚胎的个体胎的个体受体受体：接受胚胎：接受胚胎的个体的个体良种雌性动物良种雌性动物一般品种的雌性动物。一般品种的雌性动物。借腹怀胎借腹怀胎胚胎移植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？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移植的胚胎能否保留供体的遗传特性?71890年，英国剑桥大学的生物学家年，英国剑桥大学的生物学家W希普将希普将2个纯种安哥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。结果生出卵管内。结果生出4只比利时子只比利时子兔兔和和2只纯种安哥拉子只纯种安哥拉子兔兔。安哥拉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。这是世界上第一例胚胎移植，胚胎移植技术由此创始。8什么是胚胎移植？什么是胚胎移植？将雌性动物体内的早期胚胎将雌性动物体内的早期胚胎,移植到移植到同种同种的、的、生理状态相同生理状态相同的其他雌性动的其他雌性动物的体内物的体内,使之继续发育为新个体的技术。使之继续发育为新个体的技术。胚胎移植概念胚胎移植概念:或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎,同种：同一物种同种：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。生理状态相同：供体和受体同步发情、移植位置相同或相似。10解析胚胎移植概念解析胚胎移植概念转基因动物细胞转基因动物细胞核移植动物细胞核移植动物细胞体外受精卵细胞体外受精卵细胞早期胚胎培养早期胚胎培养（体外早期胚胎）（体外早期胚胎）优良雌性个体优良雌性个体体内早期胚胎体内早期胚胎胚胎（分割）移植胚胎（分割）移植新个体新个体体内受精卵细胞体内受精卵细胞同种同种、生理状态相生理状态相同同的其他雌性动物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胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道程序11试管动物技术试管动物技术概念：概念：通过通过人工操作人工操作使使卵子卵子和和精子精子在在体外体外条件条件下成熟和受精，并通过培养发育为下成熟和受精，并通过培养发育为早期早期胚胎胚胎后，再经过后，再经过移植移植产生后代的技术。产生后代的技术。1213可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力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胎移植后可产下3 34 4头良种犊牛，而每年对头良种犊牛，而每年对良种供体母牛可进行良种供体母牛可进行4 45 5次处理，这样，一次处理，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。十几或数十头。增加供体一生繁殖的后代数量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大大缩短了供体本身的繁殖周期胚胎移植有何意义胚胎移植有何意义?14四、胚胎移植意义四、胚胎移植意义1、充分发挥雌性优良个体的繁殖能力，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。加速育种工作和品种改良。2、大量节省费用、大量节省费用3、利用冷冻保存技术，建立胚胎库，保存、利用冷冻保存技术，建立胚胎库，保存品种资源和濒危物种品种资源和濒危物种4、一胎多产、一胎多产15传递的是胚胎传递的是胚胎胚胎的众胚胎的众SC只因为内容好只因为内容好附附:胚胎移植胚胎移植好的生不多，让不好的为其代育代生。生殖本来是平等好的生不多，让不好的为其代育代生。生殖本来是平等的，现在人为地操纵，让它们优生劣替，以服务于人类。的，现在人为地操纵，让它们优生劣替，以服务于人类。16例题例题1:“试管婴儿试管婴儿”技术属于技术属于()A.胚胎移植胚胎移植 B.组织培养组织培养 C.克隆技术克隆技术 D.基因工程基因工程A例题例题2:(多选多选)胚胎移植技术目前主要应用于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解决某些不孕症者的生育问题 B.治疗某些遗传病治疗某些遗传病 C.提高良种家畜的繁殖力提高良种家畜的繁殖力 D.提高动物的抗病力提高动物的抗病力AC17例题例题3在胚胎移植中供体的主要职能（在胚胎移植中供体的主要职能（）A.A.提供优良的供体基因提供优良的供体基因 B.B.提供优良遗传特性的胚胎提供优良遗传特性的胚胎 C.C.提供卵细胞提供卵细胞 D.D.提供精子提供精子B18-抗胰蛋抗胰蛋白酶基因白酶基因微注射到山羊的微注射到山羊的ESCESC羊奶羊奶冻干机冻干机-抗胰蛋白酶抗胰蛋白酶提高了提高了14001400倍倍胚胚胎胎 分分割割从转基因山羊的羊奶中提取从转基因山羊的羊奶中提取-抗胰蛋白酶药物抗胰蛋白酶药物.每升羊奶可提取每升羊奶可提取3535克克.如原来用生物提取的方法如原来用生物提取的方法,每公斤原料只能生产每公斤原料只能生产0.10.1克，此提高了克，此提高了350350倍倍.19胚胎分割：胚胎分割：采用采用机械方法机械方法将早期胚胎切割成将早期胚胎切割成2等份，等份，4等份或等份或8等份等，经移植获得同卵双等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。胎或多胎的技术。20.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21n胚胎分割的基本操作图胚胎分割的基本操作图22囊胚囊胚23 关于胚胎分割关于胚胎分割.ED.ED 用显微操作的方法将早期胚胎分割成几等份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。胚胎分割已在小鼠多胎的技术。胚胎分割已在小鼠,家兔家兔,绵羊绵羊,山羊山羊,牛牛,马马,猪猪,猿猿,猴等中获得成功。猴等中获得成功。怎分怎分:体外体外显微操作显微操作,工具工具等分等分囊胚囊胚,酶解酶解桑椹细胞。桑椹细胞。实质实质:人拆胚胎，用其全能干细胞以人工加倍繁殖。人拆胚胎，用其全能干细胞以人工加倍繁殖。要领要领:分离越早越好分离越早越好,越均等越好。越均等越好。分谁分谁:着床前的桑椹胚和早期囊胚。着床前的桑椹胚和早期囊胚。问题问题:胚胎分割是克隆否胚胎分割是克隆否?是有性还是无性是有性还是无性?241 1、胚胎选择：发育良好的，形态正常的、胚胎选择：发育良好的，形态正常的早期早期胚胎。胚胎。2 2、特点：后代具有相同的遗传物质。克隆、特点：后代具有相同的遗传物质。克隆3 3、优势：可成倍增加胚胎数量，可以快速繁殖良种畜。、优势：可成倍增加胚胎数量，可以快速繁殖良种畜。25SC三能三能:增殖增殖 更新更新 分化分化干细胞干细胞增殖增殖细胞细胞干细胞干细胞分化分化更新更新留种留种定定 向向祖细胞祖细胞干活干活干细胞干细胞 1.1.Stem Cell 及分类及分类 根据分化潜能根据分化潜能:全能全能SC,SC,多能多能SC,SC,专能专能SC.SC.淋巴系淋巴系祖细胞祖细胞根据先后次序及存在根据先后次序及存在:胚胎胚胎SC,SC,成体成体SC.SC.26四、胚胎干细胞四、胚胎干细胞1 1、概况：简称、概况：简称ESES或或EKEK细胞，是由早期胚胎或原始性腺细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。中分离出来的一类细胞。是一群未分化的细胞，它是一群未分化的细胞，它能分化出三胚层能分化出三胚层(这是金牌标准这是金牌标准)及各级组织器官。及各级组织器官。外外 胚胚 层层 中中 胚胚 层层 内内 胚胚 层层 生殖细胞生殖细胞存在存在:着床前的桑椹胚着床前的桑椹胚(32)(32)和囊胚内细胞团和囊胚内细胞团(ICM)(ICM)。不免不免:有多能干细胞有多能干细胞,所以分离越早越全能。所以分离越早越全能。最好最好:桑椹胚和早期囊胚桑椹胚和早期囊胚,稍晚的稍晚的ICMICM已启动分化已启动分化.27胚胎干胚胎干细胞培养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。营养细胞。28胚胎干细胞胚胎干细胞核移植：核移植：试管动物试管动物292 2、主要用途：、主要用途：1 1）器官移植）器官移植 利用利用ESES细胞可以诱导分化形成新的组织器官，细胞可以诱导分化形成新的组织器官，解解决目前决目前供体器官不足供体器官不足和器官移植后和器官移植后免疫排斥免疫排斥的问题。的问题。例：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。病人自己，达到治疗帕金森病的目的。2 2）研究体外细胞分化）研究体外细胞分化 ESES细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养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。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，就可以诱导在培养液中加入分化诱导因子，就可以诱导ESES细细胞胞向不同类型的组织细胞分化。向不同类型的组织细胞分化。30胚胎干细胞的应用前景胚胎干细胞的应用前景.优点313233中国科学家从成年老鼠皮肤细胞中克隆出小老鼠中国科学家从成年老鼠皮肤细胞中克隆出小老鼠n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。n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。34关于细胞工程和胚胎工程：关于细胞工程和胚胎工程：转基因细胞转基因细胞基因突变细胞基因突变细胞体细胞体细胞愈伤组织愈伤组织细胞产物细胞产物胚状体胚状体花粉细胞花粉细胞杂交体细胞杂交体细胞人工种子人工种子新个体新个体转基因植株转基因植株突变体利用突变体利用单倍体育种单倍体育种快速繁殖快速繁殖脱毒植株脱毒植株体细胞杂交个体体细胞杂交个体繁殖新途径繁殖新途径培育新品种培育新品种植物细胞工程植物细胞工程35动物细胞工程和胚胎工程动物细胞工程和胚胎工程转基因动物细胞转基因动物细胞核移植动物细胞核移植动物细胞体外受精卵细胞体外受精卵细胞早期胚胎培养早期胚胎培养（体外早期胚胎）（体外早期胚胎）优良雌性个体优良雌性个体体内早期胚胎体内早期胚胎胚胎（分割）移植胚胎（分割）移植新个体新个体体内受精卵细胞体内受精卵细胞融合细胞融合细胞体细胞体细胞动物细胞培养动物细胞培养检测有毒物质检测有毒物质单克隆抗体单克隆抗体医药制品医药制品快快速速生生长长提提高高品品质质生生产产药药品品器器官官移移植植挽挽救救濒濒危危大大量量繁繁殖殖胚胎干细胞培养及应用胚胎干细胞培养及应用36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37胚胎移植方法胚胎移植方法（选）（选）38分类n全能细胞全能细胞桑椹胚及以前桑椹胚及以前能发育成完整个体能发育成完整个体n多能干细胞多能干细胞(胚胎干细胞胚胎干细胞)内细胞团细胞、原始性腺细胞分离出来内细胞团细胞、原始性腺细胞分离出来能分化出动物体内的任何组织能分化出动物体内的任何组织n专能干细胞专能干细胞(成体干细胞成体干细胞)如骨髓干细胞、皮肤生发层细胞等如骨髓干细胞、皮肤生发层细胞等能分化出特定的组织能分化出特定的组织.分别指什么,分化程度,潜能；核全能性；目前初始化.应用39 试管动物试管动物 与与 克隆动物相比克隆动物相比生殖方式：生殖方式：技术手段：技术手段：遗传规律：遗传规律：有性生殖有性生殖 无性生殖无性生殖体外受精、体外受精、核移植技术、核移植技术、胚胎移植胚胎移植 胚胎移植胚胎移植遵循遵循 无无40