第三章转基因动物的安全性PPT讲稿.ppt
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1、第三章转基因动物的安全性第1页,共45页,编辑于2022年,星期二第一节 转基因动物概况l转基因动物是指采用基因工程手段将外源基转基因动物是指采用基因工程手段将外源基因有目的、有计划地导入受体动物的基因组因有目的、有计划地导入受体动物的基因组中中,从而改变受体动物的性状,获得新功能,从而改变受体动物的性状,获得新功能,并能稳定遗传的遗传改造动物体并能稳定遗传的遗传改造动物体.l世界上首例转基因动物是世界上首例转基因动物是19821982年问世的转大鼠年问世的转大鼠生长素基因小鼠生长素基因小鼠(Palmiter).l动物转基因技术是人类基于现代分子生物学、动物转基因技术是人类基于现代分子生物学、
2、动物胚胎学和生物工程学而有目的、有计划、动物胚胎学和生物工程学而有目的、有计划、有预见地改变动物遗传组成的一项综合性技有预见地改变动物遗传组成的一项综合性技术体系术体系.第2页,共45页,编辑于2022年,星期二一、转基因动物的研究现状一、转基因动物的研究现状1 国外转基因动物研究国外转基因动物研究l转基因动物育种研究:转基因动物育种研究:1982 年年 Palmiter 等将大鼠等将大鼠生长激素生长激素(GH)基因基因导入小鼠受精卵中获得转基因导入小鼠受精卵中获得转基因“超级鼠超级鼠”;世界各国都相继在兔、羊、猪、牛、狗、;世界各国都相继在兔、羊、猪、牛、狗、鸡、鱼等动物获得转基因成功。鸡、
3、鱼等动物获得转基因成功。1988 1988 年从鸡年从鸡 DNA DNA 文库中克隆了一个刺激肌肉发育的基文库中克隆了一个刺激肌肉发育的基因因SKISKI导人小鼠受精卵导人小鼠受精卵,获得转基因小鼠的体脂减少明获得转基因小鼠的体脂减少明显显,但同时出现骨胳肌肥大症。但同时出现骨胳肌肥大症。Pursel(1993)Pursel(1993)将感染绵羊将感染绵羊visna visna 病毒病毒LRTLRT与该病毒外壳与该病毒外壳蛋白编码序列相连蛋白编码序列相连,直接用微注射法导人绵羊受精卵直接用微注射法导人绵羊受精卵,获得获得3 3 头转基因羊。头转基因羊。第3页,共45页,编辑于2022年,星期二
4、第4页,共45页,编辑于2022年,星期二第5页,共45页,编辑于2022年,星期二第6页,共45页,编辑于2022年,星期二第7页,共45页,编辑于2022年,星期二l转基因动物作为生物反应器的研究:转基因动物作为生物反应器的研究:Gorden Gorden 等人等人19871987年在转基因小鼠乳腺中表达了人的年在转基因小鼠乳腺中表达了人的tPAtPA基因;基因;19911991年英国人年英国人Wright 将绵羊将绵羊BLG BLG 基因调控区与抗胰蛋白酶基基因调控区与抗胰蛋白酶基因相连因相连,经微注射获得经微注射获得4 4 头转基因绵羊头转基因绵羊,在乳汁中高在乳汁中高水平地表达水平地
5、表达,泌乳泌乳7 7 周龄时周龄时,不同转基因个体间表达不同转基因个体间表达量变化范围为量变化范围为1.5-37.5 g/L,1.5-37.5 g/L,其中其中1 1头转基因羊乳汁头转基因羊乳汁中的表达量超过了乳汁总蛋白的中的表达量超过了乳汁总蛋白的50%;199250%;1992年年VelanderVelander在转基因猪乳腺中表达了人在转基因猪乳腺中表达了人C C蛋白基因;蛋白基因;l预计到预计到20102010年仅在农业领域中的出口额有年仅在农业领域中的出口额有7575亿美元来亿美元来自转基因动物品种:而利用转基因动物制作生物反自转基因动物品种:而利用转基因动物制作生物反应器生产药物和
6、功能蛋白的销售额预计可达应器生产药物和功能蛋白的销售额预计可达500500亿美亿美元。元。第8页,共45页,编辑于2022年,星期二2 国内转基因动物研究国内转基因动物研究l19841984年开始转基因动物的研究,先后成功获得转年开始转基因动物的研究,先后成功获得转基因小鼠基因小鼠、转基因克隆牛转基因克隆牛、转基因免、转基因山转基因免、转基因山羊羊、转基因猪、转基因鱼等。转基因猪、转基因鱼等。l除了可能获得转基因禽畜新品种除了可能获得转基因禽畜新品种(抗疯牛病克隆抗疯牛病克隆牛、抗口蹄疫猪、抗流感鸡、快速生长的转基因牛、抗口蹄疫猪、抗流感鸡、快速生长的转基因羊等羊等)外,获得的转基因动物产品还
7、有:人凝血外,获得的转基因动物产品还有:人凝血因子因子IXIX、衰变加速因子、衰变加速因子DAFDAF、人抗胰蛋白酶、人、人抗胰蛋白酶、人乳铁蛋白、糖磷脂酰肌醇锚定蛋白乳铁蛋白、糖磷脂酰肌醇锚定蛋白CD59CD59、人类溶、人类溶菌酶、等等。菌酶、等等。l转基因动物得率低、表达率低、难以稳定传代,转基因动物得率低、表达率低、难以稳定传代,真正商业化应用的并不多。真正商业化应用的并不多。第9页,共45页,编辑于2022年,星期二3 转基因动物的应用转基因动物的应用3.1 利用转基因动物技术进行动物个体改造利用转基因动物技术进行动物个体改造l提高适应性和抗病力提高适应性和抗病力(抗病基因、抗体抗病
8、基因、抗体)l促生长基因的转移促生长基因的转移-有效促进动物生长有效促进动物生长,提高提高生产性能生产性能(生长快、体大、瘦肉率高生长快、体大、瘦肉率高)l转基因动物宠物转基因动物宠物(体小、莹光、彩色体小、莹光、彩色)3.2 转基因动物在医药上的应用转基因动物在医药上的应用l动物生物反应器生产珍稀治疗用药、疫苗动物生物反应器生产珍稀治疗用药、疫苗l疾病模型疾病模型-转发病基因动物了解发病过程和转发病基因动物了解发病过程和对候选治疗药物的反应对候选治疗药物的反应l器官移植器官移植l转基因保健食品转基因保健食品(低脂、高必须氨基酸低脂、高必须氨基酸)第10页,共45页,编辑于2022年,星期二二
9、、存在的问题二、存在的问题 4.1 技术性问题技术性问题l目的基因插入的随机性使转基因效率低目的基因插入的随机性使转基因效率低l插入位置不同影响自身和其他基因表达效率插入位置不同影响自身和其他基因表达效率l基因调控的复杂性和表观遗传调节的影响基因调控的复杂性和表观遗传调节的影响l转基因动物寿命通常较短转基因动物寿命通常较短,转基因传代稳定性较差转基因传代稳定性较差4.2 安全性问题安全性问题l转基因对宿主动物影响:寿命短、健康差、成活低转基因对宿主动物影响:寿命短、健康差、成活低l转基因动物对环境影响:基因漂移、多态性降低转基因动物对环境影响:基因漂移、多态性降低 可能成为入侵生物可能成为入侵
10、生物l转基因动物源食品安全:毒性、过敏、异常反应转基因动物源食品安全:毒性、过敏、异常反应l社会伦理问题:种的界限社会伦理问题:种的界限、动物权利动物权利、素食者抗议素食者抗议l生物恐怖:超级动物、乱伦、基因武器生物恐怖:超级动物、乱伦、基因武器第11页,共45页,编辑于2022年,星期二物种乱伦之后物种乱伦之后第12页,共45页,编辑于2022年,星期二物种乱伦之后物种乱伦之后第13页,共45页,编辑于2022年,星期二小脑综合症小脑综合症 患者患者 第14页,共45页,编辑于2022年,星期二第二节第二节 转基因动物的安全性评价转基因动物的安全性评价l根据国务院根据国务院农业转基因生物安全
11、管理条例农业转基因生物安全管理条例、农业、农业部部农业转基因生物安全评价管理办法农业转基因生物安全评价管理办法和卫生部和卫生部转基因食品卫生管理办法转基因食品卫生管理办法,转基因动物与其他农,转基因动物与其他农业转基因生物一样,需要纳入生物安全管理,进行安全业转基因生物一样,需要纳入生物安全管理,进行安全性评价。性评价。l转基因动物的安全性评价将按照其对人、动植物、微生转基因动物的安全性评价将按照其对人、动植物、微生物和生态环境的危险程度,分为物和生态环境的危险程度,分为 I-IV-IV 级。级。l安全等级安全等级 I尚不存在危险;尚不存在危险;安全等级安全等级 II具有低度危险;具有低度危险
12、;安全等级安全等级 III具有中度危险;具有中度危险;安全等级安全等级 IV具有高度危险;具有高度危险;第15页,共45页,编辑于2022年,星期二一、受体动物一、受体动物(宿主宿主)的安全性评价的安全性评价1 评价内容评价内容l受体动物背景资料:学名、分类地位、来源、应用状况受体动物背景资料:学名、分类地位、来源、应用状况及应用过程中的安全记录,演变成有害动物的可能性。及应用过程中的安全记录,演变成有害动物的可能性。l受体动物的生物学特性:特征特性、生活习性、繁殖受体动物的生物学特性:特征特性、生活习性、繁殖建群能力、竞争性和侵占性、对人畜的攻击性或毒性、建群能力、竞争性和侵占性、对人畜的攻
13、击性或毒性、对生态环境的影响。对生态环境的影响。l受体动物病原体状况及潜在影响:是否为某种病原受体动物病原体状况及潜在影响:是否为某种病原的宿主及发病状况、其疾病是否有传染性、人畜共的宿主及发病状况、其疾病是否有传染性、人畜共患的可能性、病原体对生态环境的影响。患的可能性、病原体对生态环境的影响。l受体动物的生态环境:地理分布、自然生境、其释放是受体动物的生态环境:地理分布、自然生境、其释放是否对原有生态环境产生不良影响。否对原有生态环境产生不良影响。l受体动物的遗传变异及其影响:遗传稳定性、与其近缘受体动物的遗传变异及其影响:遗传稳定性、与其近缘种杂交的可能性、变异表型及其影响。种杂交的可能
14、性、变异表型及其影响。第16页,共45页,编辑于2022年,星期二2 受体动物安全等级有其划分标准受体动物安全等级有其划分标准l根据受体动物的特性及其安全措施的有效性划分为根据受体动物的特性及其安全措施的有效性划分为4 4个安全等级。个安全等级。l安全等级划分标准安全等级划分标准 I-对人健康和生态环境未曾发生过不良影响对人健康和生态环境未曾发生过不良影响;或演化成;或演化成有害生物的可能性极小;或仅用于特殊研究,存活期短,有害生物的可能性极小;或仅用于特殊研究,存活期短,自然环境中仍难以存活。自然环境中仍难以存活。II-对人健康和生态环境产生低度危险,但通过采取安全对人健康和生态环境产生低度
15、危险,但通过采取安全控制措施避免其危害控制措施避免其危害。III-对人健康和生态环境产生中度危险,但通过采取安全控对人健康和生态环境产生中度危险,但通过采取安全控制措施基本上可以避免其危害制措施基本上可以避免其危害。IV-对人健康和生态环境产生高度危险,而且尚无适当的安对人健康和生态环境产生高度危险,而且尚无适当的安全控制措施来避免其危害全控制措施来避免其危害。第17页,共45页,编辑于2022年,星期二3 基因转移的受体细胞基因转移的受体细胞l动物转基因的受体细胞主要是生殖细胞,如卵细胞、动物转基因的受体细胞主要是生殖细胞,如卵细胞、精子、受精卵或胚胎细胞,须经过胚胎发育才能得精子、受精卵或
16、胚胎细胞,须经过胚胎发育才能得到转基因生物,因此动物基因转移的途径极为有限,到转基因生物,因此动物基因转移的途径极为有限,且成功率远远低于微生物和植物。且成功率远远低于微生物和植物。l原生殖细胞:性细胞的前身,可分化为精子或卵细原生殖细胞:性细胞的前身,可分化为精子或卵细胞。禽类的原生殖细胞容易分离、培养和冷冻,是胞。禽类的原生殖细胞容易分离、培养和冷冻,是转基因的良好受体。转基因的良好受体。l配子:指卵细胞和精子,能把其携带的遗传信息包括外配子:指卵细胞和精子,能把其携带的遗传信息包括外源基因通过受精传递给下一代的受精卵。源基因通过受精传递给下一代的受精卵。l受精卵或胚性细胞团:是全能性或具
17、有较高全能性的细受精卵或胚性细胞团:是全能性或具有较高全能性的细胞,其遗传信息包括外源基因可在个体发育中逐步表达胞,其遗传信息包括外源基因可在个体发育中逐步表达出来。但早期胚胎或囊胚作为受体制备的转基因动物多出来。但早期胚胎或囊胚作为受体制备的转基因动物多为嵌合体。为嵌合体。第18页,共45页,编辑于2022年,星期二受精卵为受体受精卵为受体第19页,共45页,编辑于2022年,星期二去核去核 卵细卵细胞为胞为受体受体的转的转基因基因操作操作第20页,共45页,编辑于2022年,星期二二、基因操作的安全性评价二、基因操作的安全性评价1 基因操作安全性评价的内容基因操作安全性评价的内容l实际插入
18、或删除序列的资料:插入序列的大小和结构、实际插入或删除序列的资料:插入序列的大小和结构、目的基因在载体上插入位置;插入序列拷贝数,目的基目的基因在载体上插入位置;插入序列拷贝数,目的基因编码的氨基酸序列推测;载体和目的基因来源、是否因编码的氨基酸序列推测;载体和目的基因来源、是否致病性或转变为致病性。致病性或转变为致病性。l载体插入区域各片段的资料:启动子、终止子、报载体插入区域各片段的资料:启动子、终止子、报告基因的来源、大小及功能;表达序列调控区的来告基因的来源、大小及功能;表达序列调控区的来源及功能;转基因的方法等。源及功能;转基因的方法等。l插入序列表达的资料:插入序列的检测方法,插入
19、序插入序列表达的资料:插入序列的检测方法,插入序列表达的器官、组织,插入序列的表达量。列表达的器官、组织,插入序列的表达量。第21页,共45页,编辑于2022年,星期二2 转基因操作的安全性转基因操作的安全性l转基因及其表达系统:目的基因编码的天然蛋白质的安转基因及其表达系统:目的基因编码的天然蛋白质的安全性;转基因构件及其序列或酶切图谱、转基因对受体全性;转基因构件及其序列或酶切图谱、转基因对受体动物及其近缘种的安全性;转录调控区、调控机理、及动物及其近缘种的安全性;转录调控区、调控机理、及其对受体动物及其近缘种表达调控的影响。其对受体动物及其近缘种表达调控的影响。l外源基因整合位置及其对受
20、体基因组特定基因的影响:外源基因整合位置及其对受体基因组特定基因的影响:基因整合的位置、受阻断或缺失靶基因的功能,对受基因整合的位置、受阻断或缺失靶基因的功能,对受体动物生活力或生殖能力的影响。体动物生活力或生殖能力的影响。l转基因及其表达产物的安全性鉴定:非目的基因片段对转基因及其表达产物的安全性鉴定:非目的基因片段对受体动物及其近缘种的安全性;目的基因表达产物的安受体动物及其近缘种的安全性;目的基因表达产物的安全性。全性。l转基因体系安全性评价:主要针对病毒类载体。转基因体系安全性评价:主要针对病毒类载体。第22页,共45页,编辑于2022年,星期二三、转基因动物的安全性评价三、转基因动物
21、的安全性评价1 转基因动物安全性评价的内容转基因动物安全性评价的内容l转基因动物在自然界中的存活能力;繁殖、遗传及转基因动物在自然界中的存活能力;繁殖、遗传及其他生物学特性。其他生物学特性。l插入序列的遗传稳定性、表达产物、表达量及其组织器插入序列的遗传稳定性、表达产物、表达量及其组织器官分布。官分布。l插入序列的转移能力及转移后的可能后果插入序列的转移能力及转移后的可能后果l转基因性状和转基因操作对人健康或生态环境的危害或转基因性状和转基因操作对人健康或生态环境的危害或潜在危险。潜在危险。l转基因动物插入序列及其表达的检测鉴定技术及其转基因动物插入序列及其表达的检测鉴定技术及其有效性。有效性
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