胚胎工程的应用及前景新.ppt

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1、日本神户牛肉日本神户牛肉(雪花牛肉雪花牛肉)和牛和牛(又称又称日本神户牛日本神户牛):是当今世界公认的品质最优秀的良种肉牛，国内市场每公是当今世界公认的品质最优秀的良种肉牛，国内市场每公斤能售出斤能售出2000多元人民币的天价多元人民币的天价 和牛和牛/日本神户牛日本神户牛绿色荧光绿色荧光转基因小鼠转基因小鼠:转入绿色荧光蛋白基因转入绿色荧光蛋白基因(GFP基因基因)的小鼠，会产生绿色荧光蛋白的小鼠，会产生绿色荧光蛋白(GFP)，在蓝光的照射下，可以发出绿色荧光，在蓝光的照射下，可以发出绿色荧光一、一、利用体细胞核移利用体细胞核移植技术进行克隆植技术进行克隆二、二、利用体外受精和早期利用体外受

2、精和早期胚胎培养技术进行繁殖胚胎培养技术进行繁殖如何如何快速、大量的繁殖优质良种的快速、大量的繁殖优质良种的和和牛牛呢？呢？如何得到如何得到绿色荧光绿色荧光转基因小鼠呢转基因小鼠呢？克隆动物克隆动物试管动物试管动物胚胚胎胎移移植植因此，在胚胎工程中通过任何一项技术，如转基因、因此，在胚胎工程中通过任何一项技术，如转基因、核移植，或体外受精等所生产的胚胎，都必须经过核移植，或体外受精等所生产的胚胎，都必须经过胚胎移植胚胎移植技术才能获得后代。技术才能获得后代。由此可见，由此可见，胚胎移植是胚胎工程的最后一道胚胎移植是胚胎工程的最后一道“工序工序”。将雌性动物将雌性动物体内体内的早期胚胎，或者通过

3、体外受精的早期胚胎，或者通过体外受精(体外早体外早期胚胎培养期胚胎培养)及其他方式及其他方式(体细胞核移植得到的重组胚胎体细胞核移植得到的重组胚胎)得到的胚胎，得到的胚胎，移植移植到到同种同种的、的、生理状态相同生理状态相同的的其他其他雌性动雌性动物的体内，使之发育为新个体的技术。物的体内，使之发育为新个体的技术。受体：受体：受体的条件：受体的条件：接受胚胎的个体。接受胚胎的个体。同种同种(同一物种同一物种)、生理状态相同生理状态相同、雌性、雌性供体：供体：提供胚胎的个体。提供胚胎的个体。雌性动物雌性动物体内体内的早期胚胎，或者通过体外受精的早期胚胎，或者通过体外受精(体外早期体外早期胚胎培养

4、胚胎培养)及其他方式及其他方式(体细胞核移植得到的重组胚胎体细胞核移植得到的重组胚胎)得得到的胚胎。到的胚胎。移植的胚胎的来源：供体移植的胚胎的来源：供体1.1.胚胎移植概念胚胎移植概念实质：实质：生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖共同繁殖后代的过程后代的过程(早早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移)。2.2.胚胎移植的现状和意义胚胎移植的现状和意义1)1)加速育种工作和品种改良；加速育种工作和品种改良；2)2)大量节省购买种畜的费用；大量节省购买种畜的费用；3)3)一胎多产；一胎多产；4)4)保存品种资源和濒危物

5、种；保存品种资源和濒危物种；请阅读课本请阅读课本P75、图、图3-17“胚胎移植的现状和意义胚胎移植的现状和意义”意义：意义：可充分发挥优秀个体的繁殖潜可充分发挥优秀个体的繁殖潜能能，缩短供体本身的繁殖周期，缩短供体本身的繁殖周期,增加供增加供体一生繁殖的后代数量。体一生繁殖的后代数量。思考思考:1 1、准备移植的小牛胚胎，移植到任何一头、准备移植的小牛胚胎，移植到任何一头母牛的子宫内都能发育吗？母牛的子宫内都能发育吗？2 2、供体与受体之间进行胚胎移植、供体与受体之间进行胚胎移植,受体会受体会不会对移植而来的胚胎，发生免疫排斥反不会对移植而来的胚胎，发生免疫排斥反应？应？3.3.胚胎移植的生

6、理学基础胚胎移植的生理学基础同种动物的供体和受体排卵后，同种动物的供体和受体排卵后，生殖器官的生殖器官的 是相同的是相同的生理变化生理变化为供体的胚胎移入受体提为供体的胚胎移入受体提供相同的供相同的 。生理环境生理环境早期胚胎形成后，在一定时间内早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于系，而是处于 状态。状态。为胚胎的收集提供了可能为胚胎的收集提供了可能游离游离受体对移入子宫的外来胚胎受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生基本上不发生 。免疫排斥反应免疫排斥反应供体胚胎可与受体子宫建立正常供体胚胎可与受体子宫建立正常的的 和和 联系，但其联

7、系，但其 不受影响。不受影响。生理生理组织组织遗传特性遗传特性为胚胎在受体内的存活为胚胎在受体内的存活提供了可能提供了可能为移植后的胚胎继续发育为移植后的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障提供了营养等方面的保障3.3.胚胎移植的生理学基础胚胎移植的生理学基础1 1、在胚胎移植操作中，怎样才能使胚胎在移植前后所处、在胚胎移植操作中，怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？例如，供、受体的发情时间要一致的生理环境保持一致？例如，供、受体的发情时间要一致吗？供体胚胎移入受体子宫的位置，应与在供体内的位置吗？供体胚胎移入受体子宫的位置，应与在供体内的位置相同或相似吗？相同或相似吗？同时还要做到

8、同时还要做到移入受体子宫胚胎移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位置的位置应该与其在供体内的位置相同或相似相同或相似(一般为一般为:子宫角子宫角),这样这样才能保证胚胎的正常着床才能保证胚胎的正常着床。思考讨论：思考讨论：应对供体和受体母畜应对供体和受体母畜进行同期发情处理进行同期发情处理，使它们的生理条，使它们的生理条件达到同步或一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有件达到同步或一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，相同或相似的生存条件，这是这是胚胎移植成功与否的关键胚胎移植成功与否的关键。因。因此，必须做到供、受体母畜的此，必须做到供、受体母畜的发情时间一致。发情

9、时间一致。总结：总结：胚胎移植成功胚胎移植成功与否要有两个条件与否要有两个条件（1 1）胚胎移植一般应在）胚胎移植一般应在同种的雌性同种的雌性供体和受体之供体和受体之间进行。间进行。（2 2）进行胚胎移植的供体和受体的）进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相生理状态要相同同。供、受体母畜的发情时间一致（供、受体母畜的发情时间一致（同期发情同期发情）胚胎胚胎移入受体子宫的位置应该与其在供体内移入受体子宫的位置应该与其在供体内的位置相同或相似。的位置相同或相似。4.胚胎移植的基本程序胚胎移植的基本程序请认真阅读课本请认真阅读课本P77，图，图3-19，思考讨论：，思考讨论：（1）胚胎移植的基本程序

10、包括哪些步骤？）胚胎移植的基本程序包括哪些步骤？（2）每一步技术操作是如何进行的，其目的是？）每一步技术操作是如何进行的，其目的是？(1)对供体、受体进行对供体、受体进行选择选择和和同期发情同期发情处理处理供体：供体：遗传性能和生产性能优秀的个体；遗传性能和生产性能优秀的个体；(良种公畜和良种母畜良种公畜和良种母畜)受体：受体：有健康和正常繁殖有健康和正常繁殖/生生殖能力的殖能力的(雌性雌性)个体个体同期发情同期发情处理：处理：对供体对供体母畜母畜和受体和受体母畜母畜注射相关激素注射相关激素(孕孕激素激素或或前列腺素前列腺素)(2)超数排卵处理超数排卵处理供体母畜供体母畜发情排卵发情排卵(动物

11、排卵后，变得性活跃，即动物排卵后，变得性活跃，即发情发情/动情动情)时时,对供体母畜对供体母畜注射注射促性腺激素促性腺激素,使母畜使母畜排出比自然情况更多的卵子排出比自然情况更多的卵子(3)配种或人工授精配种或人工授精精子来源：精子来源：同种优良的公畜同种优良的公畜(雄性动物雄性动物)(4)早期胚胎的收集早期胚胎的收集(冲卵冲卵)在配种或输精后第在配种或输精后第7天天(此此时，胚胎移动到子宫时，胚胎移动到子宫)，用用特制的冲卵装置特制的冲卵装置，把供，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗体母牛子宫内的胚胎冲洗出来出来(冲卵冲卵)。不是，冲卵是将供体不是，冲卵是将供体母畜体内的母畜体内的早期胚胎早期胚胎冲

12、出来。冲出来。冲卵冲卵是把母畜体内的是把母畜体内的卵子冲出来吗？卵子冲出来吗？(5)对胚胎进行质量检查对胚胎进行质量检查检查胚胎的目的是？检查胚胎的目的是？处于桑椹胚或囊胚处于桑椹胚或囊胚对于牛来说，冲卵收集对于牛来说，冲卵收集的胚胎处于什么时期？的胚胎处于什么时期？检查胚胎的发育状况检查胚胎的发育状况(6)胚胎的保存或移植胚胎的保存或移植胚胎保存的条件是什么胚胎保存的条件是什么？胚胎为什么在此条件？胚胎为什么在此条件下保存？下保存？在在-196的液氮中保存。的液氮中保存。在此条件下，在此条件下，能有效抑能有效抑制胚胎的生物活性，能制胚胎的生物活性，能够长期保存胚胎够长期保存胚胎。(7)胚胎的

13、移植胚胎的移植方法一：手术法方法一：手术法方法二：非手术法方法二：非手术法手术引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入手术引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角子宫角，缝合创口。，缝合创口。将装有胚胎的移植管将装有胚胎的移植管送入受体母牛送入受体母牛子宫的子宫的相应部位相应部位(子宫角子宫角)，注入胚胎。注入胚胎。(8)对受体母牛进行是否妊娠对受体母牛进行是否妊娠(怀孕怀孕)的检查的检查(9)受体母牛产下胚胎移植的犊牛受体母牛产下胚胎移植的犊牛(分娩分娩)选择选择供体母牛供体母牛(良种良种)受体母牛受体母牛同期发情处理同期发情处理超数排卵超数排卵供体公牛供体公牛(良种良种)配种配种/输精输精胚胎收集胚胎收

14、集(冲卵冲卵)、检查检查、培养、培养、保存保存胚胎移植胚胎移植(手术法、非手术法手术法、非手术法)妊娠妊娠检查检查分娩分娩小结小结(P74)：【注意要点注意要点】该过程中该过程中两次使用激素两次使用激素，第一次对受、供体母畜进行，第一次对受、供体母畜进行同期发情处理（同期发情处理（孕激素孕激素或或前列腺素前列腺素）；第二次用于供体母）；第二次用于供体母畜的超数排卵（畜的超数排卵（促性腺激素促性腺激素）。）。该过程中的该过程中的两次检查两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；：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。第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。产下的犊牛性状产下的犊牛性

15、状取决于所用供体公牛和供体母牛，性取决于所用供体公牛和供体母牛，性别取决于公牛提供别取决于公牛提供何种类型的精子何种类型的精子，与受体牛没有关系。，与受体牛没有关系。(有性生殖有性生殖)冲卵的含义冲卵的含义是从子宫中冲出是从子宫中冲出早期早期胚胎胚胎，而并非冲出，而并非冲出卵卵子子。不同动物胚胎移植的时间不同。但不同动物胚胎移植的时间不同。但一般一般不能在不能在原肠胚原肠胚阶段移植阶段移植，因为此时细胞分化程度高，因为此时细胞分化程度高，移植成功率很低移植成功率很低。1.1.下列对于优良种畜的胚胎移植的说法不正确的是（下列对于优良种畜的胚胎移植的说法不正确的是（）A.A.供体母牛必须是同一物种

16、的良种供体母牛必须是同一物种的良种B.B.受体母牛必须是同一物种的良种受体母牛必须是同一物种的良种C.C.供体公牛必须是同一物种的良种供体公牛必须是同一物种的良种D.D.受体母牛可以是同一物种的一般健康牛受体母牛可以是同一物种的一般健康牛B随堂练习随堂练习2.2.下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误的是（下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误的是（）A.A.受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植B.B.受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态C.C.超数排卵技术要使用一定的激素超数排卵技术要使用一定的激素D.D.试管婴儿只是受精及

17、早期卵裂过程在试管中进行试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行A3.3.关于胚胎移植的优点的叙述，错误的是关于胚胎移植的优点的叙述，错误的是()()A.A.优良种畜群迅速扩大，加速育种工作和品种改良优良种畜群迅速扩大，加速育种工作和品种改良B.B.克服了时间与地域的限制，大量节省购买种畜的费用克服了时间与地域的限制，大量节省购买种畜的费用C.C.一次给受体移入多个胚胎，可增加双胎和多胎的比例一次给受体移入多个胚胎，可增加双胎和多胎的比例D.D.建立常温胚胎库，保存品种资源和濒危物种建立常温胚胎库，保存品种资源和濒危物种D解析解析:胚胎必须进行冷冻保存，常温下无法长期保存胚胎胚胎必须进行冷冻

18、保存，常温下无法长期保存胚胎4.4.供体的胚胎移植到受体后，游离的胚胎在发育过程中供体的胚胎移植到受体后，游离的胚胎在发育过程中形成胎盘与受体相连，并通过胎盘与受体的血液进行物形成胎盘与受体相连，并通过胎盘与受体的血液进行物质交换。以下说法正确的是（质交换。以下说法正确的是（）A.A.受体是为供体胚胎提供发育的条件受体是为供体胚胎提供发育的条件B.B.受体与胚胎血型应相同，否则会受体与胚胎血型应相同，否则会 发生免疫排斥反应发生免疫排斥反应C.C.受体与胚胎血液混融在一起受体与胚胎血液混融在一起D.D.胚胎心肺功能都能正常运行胚胎心肺功能都能正常运行A采用显微手术方法（采用显微手术方法（机械方

19、法机械方法）将早期胚胎）将早期胚胎分割成分割成2 2分胚分胚、4 4分胚分胚或或8 8分胚分胚,经体内或体外经体内或体外培养后植入受体，以得到培养后植入受体，以得到同卵双胎同卵双胎或或同卵多同卵多胎胎的技术。的技术。2.1胚胎分割胚胎分割的概念的概念2.2胚胎分割胚胎分割的特点的特点后代具有相同的遗传物质。后代具有相同的遗传物质。因此胚胎分割可以看做动物因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖无性繁殖或或克隆克隆的方的方法之一。法之一。2.3胚胎分割胚胎分割的理论基础的理论基础动物动物胚胎细胞的全能性胚胎细胞的全能性。所以胚胎分割的时期为：所以胚胎分割的时期为：囊胚或桑椹胚。囊胚或桑椹胚。2.4胚胎分

20、割胚胎分割的操作过程的操作过程选择的胚胎：选择的胚胎：发育良好的发育良好的,形态正常的桑椹胚或囊胚。形态正常的桑椹胚或囊胚。使用的主要仪器：使用的主要仪器：实体显微镜和显微操作仪。实体显微镜和显微操作仪。具体操作：具体操作：先将，选择的发育良好、形态正常的桑先将，选择的发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入椹胚或囊胚，移入操作液操作液中。然后，用中。然后，用分割针分割针或或分割刀片分割刀片将胚胎切开，吸出其将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半胚移植给受体。明带中，或直接将裸半胚移植给受体。胚胎分割移植的显微操作胚胎分割移植的

21、显微操作原因：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它原因：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育甚至不能发育等问题。等问题。2.5胚胎分割胚胎分割操作的注意事项操作的注意事项对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内

22、细胞团均等分割。胞团均等分割。原因：早期胚胎的体积很小，只有在显微镜原因：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，割的份数越多，不但难以做到均等分割，每每一份的细胞数会越少，而且作为囊胚期的胚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。胎内细胞团细胞所受的影响会更大。因此，因此，分割的份数越多，技术的难度会越大，移植分割的份数越多，技术的难度会越大，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率自然会降低。自然会降低。2.5胚胎分割

23、胚胎分割操作的注意事项操作的注意事项胚胎分割的份数越多，操作的难度会越大，胚胎分割的份数越多，操作的难度会越大，移植的成功率也越低。移植的成功率也越低。(1)刚出生动物的体重偏低，毛色和斑纹刚出生动物的体重偏低，毛色和斑纹还存在差异；还存在差异；(2)采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的。能性是有限的。提高了胚胎的利用率提高了胚胎的利用率2.6胚胎分割技术胚胎分割技术的缺陷的缺陷2.7胚胎分割技术胚胎分割技术的意义的意义简称简称ESES或或EKEK细胞细胞,是由是由早期胚胎早期胚胎或或原始原始性腺性腺中分离出来的一类细胞（中分离出来的一类细胞（内细胞内细

24、胞团细胞团细胞或者或者生殖腺细胞生殖腺细胞）。）。3.13.1胚胎干细胞的概念、胚胎干细胞的概念、来源来源3.23.2干细胞的干细胞的分类分类根据发育潜能：根据发育潜能：全能干细胞全能干细胞多能干细胞多能干细胞专专/单单能干细胞能干细胞根据所处的个体发根据所处的个体发育阶段：育阶段：胚胎干细胞胚胎干细胞成体干细胞成体干细胞(造血干细胞造血干细胞)(造血干细胞造血干细胞)(1)(1)形态：形态：体积小，细胞核大、核仁明显。体积小，细胞核大、核仁明显。(2)(2)功能：功能：具有发育的全能性。可分化为成年具有发育的全能性。可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。动物体内任何一种组织细胞。(3)(3)

25、在体外培养的条件下，在体外培养的条件下，ESES细胞可以细胞可以增殖而不发生分化增殖而不发生分化。(4)(4)对它可以进行对它可以进行冷冻保存冷冻保存，也可以进，也可以进行行遗传改造遗传改造。3.33.3胚胎干细胞的特性胚胎干细胞的特性治疗人类的某些顽症。治疗人类的某些顽症。人类由于细胞坏死、退化或功能异常引起的人类由于细胞坏死、退化或功能异常引起的疾病，如帕金森综合症、少年糖尿病和老年疾病，如帕金森综合症、少年糖尿病和老年痴呆症等，已成为医学上尚未攻克的顽症。痴呆症等，已成为医学上尚未攻克的顽症。利用利用ESES细胞可以诱导分化形成新的组织细胞可以诱导分化形成新的组织 细胞细胞的特性，移植的

26、特性，移植ESES细胞可使坏死或退化的部位细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。目前，在动物实得以修复并恢复正常功能。目前，在动物实验方面，验方面，用用ESES细胞诱导分化出的某些组织细细胞诱导分化出的某些组织细胞胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑难病症。成骨不良等疑难病症。3.43.4胚胎干细胞的应用胚胎干细胞的应用培育出人造组织器官，用于器官移植培育出人造组织器官，用于器官移植3.43.4胚胎干细胞的应用胚胎干细胞的应用随着组织工程技术随着组织工程技术的发展，通过的发展，通过ESES细细胞体外诱导分化，胞体外诱导分化，还可以培育

27、出人造还可以培育出人造组织器官，解决目组织器官，解决目前临床上存在的供前临床上存在的供体器官不足和器官体器官不足和器官移植后免疫排斥的移植后免疫排斥的问题。问题。(P49)(P49)ESES细胞在细胞在饲养层细饲养层细胞胞上，或在添加上，或在添加抑抑制因子制因子的培养液中，的培养液中，能够维持不分化的能够维持不分化的状态。在培养液中状态。在培养液中加入加入分化诱导因子分化诱导因子，就可以诱导就可以诱导ESES细胞细胞向不同类型的组织向不同类型的组织细胞分化。细胞分化。3.43.4胚胎干细胞的应用胚胎干细胞的应用ESES细胞也是研究体外细胞分化的理想材料细胞也是研究体外细胞分化的理想材料 1.1

28、.利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，实现此过利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，实现此过程的重要原因是（程的重要原因是（）A.A.细胞分裂细胞分裂 B.B.细胞特化细胞特化 C.C.细胞分化细胞分化 D.D.细胞增殖细胞增殖C2 2.表现型不同的母牛生育出基因型完全相表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛。产生这一结果最可能的原因是同的小牛。产生这一结果最可能的原因是（）A.A.试管动物培养试管动物培养 B.B.胚胎移植胚胎移植 C.C.胚胎分割移植胚胎分割移植 D.D.受精卵移植受精卵移植C随堂练习随堂练习3 3以下对于胚胎分割的描述，正确的是（以下对于胚胎分割的描述，正确的是（）A A只能对囊胚期细胞进行分割只能对囊胚期细胞进行分割 B B囊胚阶段的胚胎分割份数越多，产生相同囊胚阶段的胚胎分割份数越多，产生相同基因型的后代个数越多基因型的后代个数越多 C C胚胎分割产生的后代个体表现型完全相同胚胎分割产生的后代个体表现型完全相同 D D内细胞团一般到囊胚才出现，胚胎分割时内细胞团一般到囊胚才出现，胚胎分割时最好将其均等分割，移植成功率才高最好将其均等分割，移植成功率才高D