胚胎工程的應用及前景

1、胚胎工程技術：胚胎工程技術： 胚胎移植胚胎移植 體外受精體外受精 胚胎分割胚胎分割 胚胎干細胞培養(yǎng)胚胎干細胞培養(yǎng)目前應用較多的是：目前應用較多的是： 胚胎移植、胚胎分割、胚胎移植、胚胎分割、 體外生產(chǎn)胚胎技術。體外生產(chǎn)胚胎技術。1.1.胚胎移植胚胎移植 概念概念 將雌性動物的將雌性動物的早期胚胎早期胚胎, ,或者或者通過體外受通過體外受精及其他方式得到的胚胎精及其他方式得到的胚胎, ,移植到移植到同種的、同種的、生理狀態(tài)相同生理狀態(tài)相同的其他的其他雌性雌性動物的體內(nèi)動物的體內(nèi), ,使之使之發(fā)育為新個體的技術。發(fā)育為新個體的技術。胚胎的來源：胚胎的來源： 雌性動物的早期胚胎或雌性動物的早期胚胎或

2、體外受精體外受精、轉(zhuǎn)基因、核轉(zhuǎn)基因、核移植移植、方式得到的胚胎。、方式得到的胚胎。供體：供體： 提供胚胎的個體。提供胚胎的個體。受體：受體： 接受胚胎的個體。接受胚胎的個體。受體的條件受體的條件：同種生物、生理狀態(tài)相同。：同種生物、生理狀態(tài)相同。胚胎移植胚胎移植 概念概念將雌性動物的將雌性動物的早期胚胎早期胚胎,或者或者通過體外受精及其他通過體外受精及其他方式得到的胚胎方式得到的胚胎,移植到移植到同種的、生理狀態(tài)相同同種的、生理狀態(tài)相同的的其他其他雌性雌性動物的體內(nèi)動物的體內(nèi),使之發(fā)育為新個體的技術。使之發(fā)育為新個體的技術。胚胎移植的優(yōu)勢（意義）胚胎移植的優(yōu)勢（意義）可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的

3、繁殖能力可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖能力供體的主要職能：供體的主要職能： 只產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎只產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎受體的職能：受體的職能： 擔任繁重而漫長的妊娠和育仔的任務擔任繁重而漫長的妊娠和育仔的任務2.2.胚胎移植的生理學基礎胚胎移植的生理學基礎思考？思考？1.準備移植的胚胎，移植到任何一頭母牛的子宮準備移植的胚胎，移植到任何一頭母牛的子宮內(nèi)都能發(fā)育嗎？內(nèi)都能發(fā)育嗎？2.供體與受體之間進行胚胎移植會不會發(fā)生免疫供體與受體之間進行胚胎移植會不會發(fā)生免疫排斥反應？排斥反應？1.1.哺乳動物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，在一哺乳動物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，在一段時間內(nèi)段時間內(nèi)同

4、種動物的供體和受體生殖器官的生同種動物的供體和受體生殖器官的生理變化是相同的理變化是相同的。為供體胚胎移入受體提供相同的生理環(huán)境為供體胚胎移入受體提供相同的生理環(huán)境2.2.哺乳動物的胚胎形成后哺乳動物的胚胎形成后處于處于游離狀態(tài)游離狀態(tài)，在一，在一定時間內(nèi)不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系定時間內(nèi)不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系。為胚胎的收集提供了可能為胚胎的收集提供了可能3.3.受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應。疫排斥反應。為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能4.供體胚胎可與受體子宮建立正常的供體胚胎可與受體子宮建立正常

5、的生理和組織聯(lián)系生理和組織聯(lián)系，但，但移入受體的供體胚胎，其移入受體的供體胚胎，其遺傳特性遺傳特性在孕育過程中不受任何在孕育過程中不受任何影響。影響。使得胚胎移植后能夠繼續(xù)發(fā)育，產(chǎn)下的個體能保持優(yōu)良供使得胚胎移植后能夠繼續(xù)發(fā)育，產(chǎn)下的個體能保持優(yōu)良供體的遺傳特性體的遺傳特性胚胎移植的實質(zhì)胚胎移植的實質(zhì) 胚胎移植實質(zhì)上是胚胎移植實質(zhì)上是早期胚胎在相同生早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)換理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)換，而，而胚胚胎本身的遺傳物質(zhì)并不發(fā)生改變，胎本身的遺傳物質(zhì)并不發(fā)生改變，因因此各種性狀均能此各種性狀均能保持其原來的優(yōu)良特保持其原來的優(yōu)良特性。性。思考與討論思考與討論:P76:P

6、76 1、在胚胎移植操作中，怎樣才能使胚胎在移植前后所、在胚胎移植操作中，怎樣才能使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致？例如，供、受體的發(fā)情時間要處的生理環(huán)境保持一致？例如，供、受體的發(fā)情時間要一致嗎？供體胚胎移入受體子宮的位置，應與在供體內(nèi)一致嗎？供體胚胎移入受體子宮的位置，應與在供體內(nèi)的位置相同后相似嗎？的位置相同后相似嗎？答案：應答案：應對供體和受體母畜進行同期發(fā)情處理對供體和受體母畜進行同期發(fā)情處理，使它們的生理條件達到同步后一致使它們的生理條件達到同步后一致，這樣才能使，這樣才能使供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件，供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件，這是胚胎移植成

7、功與否的關鍵。因此，必須做到這是胚胎移植成功與否的關鍵。因此，必須做到供、受體母畜的發(fā)情時間一致。同時還要做到供、受體母畜的發(fā)情時間一致。同時還要做到移移入受體子宮胚胎的位置應該與其在供體內(nèi)的位置入受體子宮胚胎的位置應該與其在供體內(nèi)的位置相同或相似，移入胚胎一側的受體子宮對應的卵相同或相似，移入胚胎一側的受體子宮對應的卵巢必須有黃體存在巢必須有黃體存在。2、胚胎移植實質(zhì)上是早期胚胎在相、胚胎移植實質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。你認為這樣的概括正確嗎？你認為這樣的概括正確嗎？ 正確。正確。.優(yōu)良供體母牛優(yōu)良供體母牛分娩分娩（胚胎移植的犢牛胚胎移

8、植的犢牛）受體母牛受體母牛超數(shù)排卵超數(shù)排卵優(yōu)良優(yōu)良公牛公牛發(fā)情配種發(fā)情配種收集胚胎收集胚胎（沖卵）（沖卵）妊娠檢查妊娠檢查胚胎移植胚胎移植發(fā)情發(fā)情胚胎移植的基本程序胚胎移植的基本程序. .質(zhì)量檢查質(zhì)量檢查培養(yǎng)培養(yǎng)保存保存同期發(fā)情處理同期發(fā)情處理1 1、對供、受體母畜進行選擇處理、對供、受體母畜進行選擇處理2 2、 配種或人工授精；配種或人工授精；3 3、 收集胚胎并檢查；收集胚胎并檢查；4 4、胚胎移植或保存；、胚胎移植或保存；5、對受體母畜進行是否妊娠的檢查。對受體母畜進行是否妊娠的檢查。胚胎移植成功與否要有兩個條件胚胎移植成功與否要有兩個條件 （1 1）胚胎移植一般應在）胚胎移植一般應在同

9、種同種的雌性供體和受體的雌性供體和受體之間進行。之間進行。 （2 2）進行胚胎移植的供體和）進行胚胎移植的供體和受體的受體的生理狀態(tài)要相同生理狀態(tài)要相同。【例【例1 1】 ( (深圳深圳3 3月月) )牛胚胎移植的基本程序如牛胚胎移植的基本程序如圖所示，請據(jù)圖回答：圖所示，請據(jù)圖回答：(1)圖中a、b、c過程分別是指_、_、_。超數(shù)排卵超數(shù)排卵 沖卵沖卵 胚胎移植胚胎移植 受體母牛必須具備受體母牛必須具備_(3)(3)你認為胚胎移植技術在生產(chǎn)實踐中的主要意你認為胚胎移植技術在生產(chǎn)實踐中的主要意義有哪些？義有哪些？_健康的體質(zhì)和正常繁殖能力健康的體質(zhì)和正常繁殖能力 充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力

10、充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力, ,大大縮大大縮短了供體本身的繁殖周期。短了供體本身的繁殖周期。(2)(2)供體母牛的主要職能是供體母牛的主要職能是_只產(chǎn)生具有優(yōu)良只產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎遺傳特性的胚胎 【例【例2】 “試管嬰兒試管嬰兒”技術是通過將不孕夫婦的精子和卵細胞取技術是通過將不孕夫婦的精子和卵細胞取出在試管中完成受精，并在試管中培養(yǎng)受精卵使其發(fā)育到桑椹出在試管中完成受精，并在試管中培養(yǎng)受精卵使其發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段胚或囊胚階段,再將胚胎移入女性子宮內(nèi)發(fā)育成胎兒。它不僅使再將胚胎移入女性子宮內(nèi)發(fā)育成胎兒。它不僅使一部分不能生育的男女重新獲得了生育的機會一部分不能生育的男女重新獲得

11、了生育的機會,也為人類的優(yōu)生也為人類的優(yōu)生開辟了新的途徑。請回答：開辟了新的途徑。請回答： (1)“試管嬰兒試管嬰兒”技術在生物學上所依據(jù)的原理是技術在生物學上所依據(jù)的原理是 A有性生殖有性生殖 B組織培養(yǎng)組織培養(yǎng) C克隆技術克隆技術 D基因工程基因工程 (2)“(2)“試管嬰兒試管嬰兒”的形成用到下列哪些技術？的形成用到下列哪些技術？_(_(填序號填序號) )。 早期胚胎培養(yǎng)早期胚胎培養(yǎng) 體外授精體外授精 胚胎移植胚胎移植 核移植核移植1. 1.概念概念: : 采用機械方法的方法將早期胚采用機械方法的方法將早期胚胎分割成胎分割成2 2分胚分胚,4,4分胚或分胚或8 8分胚分胚, ,經(jīng)植植獲得

12、同卵雙胎或同卵多胎經(jīng)植植獲得同卵雙胎或同卵多胎的技術。的技術。二、胚胎分割二、胚胎分割2.特點：特點： 后代具有相同的遺傳物質(zhì)，后代具有相同的遺傳物質(zhì)， 因此胚胎分割可以看做動物因此胚胎分割可以看做動物無性繁殖無性繁殖或或克隆克隆的方法之一。的方法之一。3、理論基礎、理論基礎 動物胚胎細胞的全能性。動物胚胎細胞的全能性。 所以胚胎分割的時期為：所以胚胎分割的時期為： 囊胚或桑椹胚囊胚或桑椹胚。4、選擇的胚胎：、選擇的胚胎： 發(fā)育良好的發(fā)育良好的,形態(tài)正常的形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚桑椹胚或囊胚。5、使用的主要儀器：、使用的主要儀器： 實體顯微鏡和顯微操作儀。實體顯微鏡和顯微操作儀。.注入空透明帶.

13、半裸胚直接到受體選擇良好的選擇良好的桑椹桑椹胚胚或或囊胚囊胚移入培移入培養(yǎng)皿中，用養(yǎng)皿中，用分割分割針針或或分割刀分割刀將其將其切開，吸出其中切開，吸出其中的半個胚胎注入的半個胚胎注入透明帶中或直接透明帶中或直接移植給受體。移植給受體。基本過程：基本過程：胚胎分割的份數(shù)越多，操作的難度胚胎分割的份數(shù)越多，操作的難度會越大，移植的成功率也越低。會越大，移植的成功率也越低。6、胚胎分割技術的缺陷、胚胎分割技術的缺陷（1）剛出生動物的體重偏低，）剛出生動物的體重偏低，毛色和斑紋還存在差異；毛色和斑紋還存在差異；（2）采用胚胎分割技術產(chǎn)生同）采用胚胎分割技術產(chǎn)生同卵多胎的可能性是有限的。卵多胎的可能性

14、是有限的。提醒提醒 試管嬰兒試管嬰兒( (動物動物) )技術為技術為有性生殖，有性生殖，胚胎分割移植為胚胎分割移植為無性生殖無性生殖。胚胎移植是有性生殖還是無性生殖胚胎移植是有性生殖還是無性生殖取決于胚胎是由受精卵形成的還是取決于胚胎是由受精卵形成的還是核移植技術形成重組細胞發(fā)育而成的。核移植技術形成重組細胞發(fā)育而成的。三三. .胚胎干細胞胚胎干細胞干細胞干細胞干細胞是一種具有多干細胞是一種具有多項分化潛能和自我復項分化潛能和自我復制、更新能力的原始制、更新能力的原始未分化細胞，是形成未分化細胞，是形成哺乳類各種組織器官哺乳類各種組織器官的祖宗細胞。的祖宗細胞。分類 全能干細胞（胚胎干細胞）全

15、能干細胞（胚胎干細胞） 桑椹胚及以前（如受精卵）桑椹胚及以前（如受精卵） 由內(nèi)細胞團細胞、原始性腺細胞分離出來由內(nèi)細胞團細胞、原始性腺細胞分離出來 能發(fā)育成完整個體能發(fā)育成完整個體 多能干細胞多能干細胞(成體干細胞成體干細胞) 能分化出動物體內(nèi)的多種組織（造血干細胞）能分化出動物體內(nèi)的多種組織（造血干細胞） 專能干細胞專能干細胞 如成肌細胞、皮膚生發(fā)層細胞等如成肌細胞、皮膚生發(fā)層細胞等 能分化出特定的（一種或兩種）組織能分化出特定的（一種或兩種）組織.分別指什么, 分化程度, 潛能；核全能性；目前初始化.應用按照分化潛能大小來分類按照分化潛能大小來分類.加圖，歸納.特點胚胎干細胞胚胎干細胞:

16、:概念：由概念：由 或或_中分離中分離出來的一類細胞。簡稱出來的一類細胞。簡稱ESES或或EKEK細胞。細胞。早期胚胎早期胚胎原始性腺原始性腺形態(tài)、功能形態(tài)、功能 形態(tài)：形態(tài)： 體積小、細胞核大、體積小、細胞核大、核仁明顯核仁明顯 功能：功能： 具有發(fā)育的全能性具有發(fā)育的全能性：可以分化成任何一種可以分化成任何一種組織。組織。 體外培養(yǎng)，可只增殖體外培養(yǎng)，可只增殖不分化不分化。 可冷凍保存；可進行可冷凍保存；可進行遺傳改造遺傳改造.為什么要移植，練習冊P56 11.全能細胞胚胎干細胞胚胎干細胞 3.3.主要用途主要用途 （1 1）治療人類的某些頑癥。）治療人類的某些頑癥。 人類由于細胞壞死、退

17、化或功能異常引起的疾病，人類由于細胞壞死、退化或功能異常引起的疾病，如如帕金森綜合癥、少年糖尿病和老年癡呆癥帕金森綜合癥、少年糖尿病和老年癡呆癥等，已等，已成為醫(yī)學上尚未攻克的頑癥。成為醫(yī)學上尚未攻克的頑癥。利用利用ESES細胞可以誘導分化形成新的組織細胞可以誘導分化形成新的組織 細胞的特細胞的特性，移植性，移植ESES細胞可使壞死或退化的部位得以修復并細胞可使壞死或退化的部位得以修復并恢復正常功能?；謴驼９δ?。目前，在動物實驗方面，用目前，在動物實驗方面，用ESES細胞誘導分化出的某細胞誘導分化出的某些組織細胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭些組織細胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和

18、成骨不良等疑難病癥。和成骨不良等疑難病癥。（2 2）培育出人造組織器官，用于器官移植）培育出人造組織器官，用于器官移植 隨著組織工程技術的發(fā)展，通過隨著組織工程技術的發(fā)展，通過ESES細胞體細胞體外誘導分化，還可以培育出人造組織器官，外誘導分化，還可以培育出人造組織器官，解決目前臨床上存在的供體器官不足和器解決目前臨床上存在的供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。官移植后免疫排斥的問題。（3 3）ESES細胞也是研究體外細胞分化的理想細胞也是研究體外細胞分化的理想材料。材料。ESES細胞在飼養(yǎng)層細胞上，或在添加抑制因子細胞在飼養(yǎng)層細胞上，或在添加抑制因子的培養(yǎng)液中，能夠維持不分化的狀態(tài)。的培

19、養(yǎng)液中，能夠維持不分化的狀態(tài)。誘導因子：誘導誘導因子：誘導ES細胞向不同類型的組織細細胞向不同類型的組織細胞分化。胞分化。練習練習 1. 1.下列有關動物胚胎移植的敘述中，下列有關動物胚胎移植的敘述中，錯誤的是（錯誤的是（ ）A.A.受孕母畜體內(nèi)的受精卵或胚胎均能受孕母畜體內(nèi)的受精卵或胚胎均能移植移植B.B.受體母畜必須處于與供體母畜同步受體母畜必須處于與供體母畜同步發(fā)情的狀態(tài)發(fā)情的狀態(tài)C.C.超數(shù)排卵技術要使用一定的激素超數(shù)排卵技術要使用一定的激素D.D.試管嬰兒只是受精及早期卵裂過程試管嬰兒只是受精及早期卵裂過程在試管中進行在試管中進行A 2.2.下列對于優(yōu)良種畜的胚胎移植的下列對于優(yōu)良種

20、畜的胚胎移植的說法不正確的是（說法不正確的是（ ）A.A.供體母牛必須是同一物種的良種供體母牛必須是同一物種的良種B.B.受體母牛必須是同一物種的良種受體母牛必須是同一物種的良種C.C.供體公牛必須是同一物種的良種供體公牛必須是同一物種的良種D.D.受體母?？梢允峭晃锓N的一般受體母?？梢允峭晃锓N的一般健康牛健康牛B3.3.供體的胚胎移植到受體后，游離的供體的胚胎移植到受體后，游離的胚胎在發(fā)育過程中形成胎盤與受體相胚胎在發(fā)育過程中形成胎盤與受體相連，并通過胎盤與受體的血液進行物連，并通過胎盤與受體的血液進行物質(zhì)交換。以下說法正確的是（質(zhì)交換。以下說法正確的是（ ）A.A.受體是為供體胚胎提供

21、發(fā)育的條件受體是為供體胚胎提供發(fā)育的條件B.B.受體與胚胎血型應相同，否則會發(fā)受體與胚胎血型應相同，否則會發(fā)生免疫排斥反應生免疫排斥反應C.C.受體與胚胎血液混融在一起受體與胚胎血液混融在一起D.D.胚胎心肺功能都能正常運行胚胎心肺功能都能正常運行A 4. 4.利用胚胎干細胞治療肝衰竭，實現(xiàn)利用胚胎干細胞治療肝衰竭，實現(xiàn)此過程的重要原因是（此過程的重要原因是（ ） A.A.細胞分裂細胞分裂 B.B.細胞特化細胞特化 C.C.細胞分化細胞分化 D.D.細胞增殖細胞增殖C10、（多選）克隆動物的方法有（、（多選）克隆動物的方法有（ ）A. 細胞核移植細胞核移植 B. 胚胎分割胚胎分割 C. 體外受

22、精體外受精 D. 轉(zhuǎn)基因技術轉(zhuǎn)基因技術11、（多選）胚胎分割所需要的主要儀器設備為、（多選）胚胎分割所需要的主要儀器設備為（ ）A.顯微操作儀顯微操作儀 B.電子顯微鏡電子顯微鏡 C.電子切割儀電子切割儀 D. 實體顯微鏡實體顯微鏡12、（多選）下列各項中，屬于胚胎干細胞技術、（多選）下列各項中，屬于胚胎干細胞技術的應用的有（的應用的有（ ） A為新藥的研究和開發(fā)提供材料為新藥的研究和開發(fā)提供材料 B為細胞和組織移植提供無免疫原性的材料為細胞和組織移植提供無免疫原性的材料 C有目的地促進某種生物的進化有目的地促進某種生物的進化 D改良并創(chuàng)造動物新品種改良并創(chuàng)造動物新品種ABADABD14、（多

23、選）下列關于干細胞的說法正、（多選）下列關于干細胞的說法正確的是（確的是（ ）A專能干細胞只能分化成一種類型或?qū)Ｄ芨杉毎荒芊只梢环N類型或功能密切相關的兩種類型的細胞功能密切相關的兩種類型的細胞B多能干細胞具有分化成多種組織細多能干細胞具有分化成多種組織細胞的潛能，但卻失去了發(fā)育成完整個體胞的潛能，但卻失去了發(fā)育成完整個體的能力的能力 C全能干細胞可以分化為全身全能干細胞可以分化為全身200多多種細胞類型，并進一步形成機體的所有種細胞類型，并進一步形成機體的所有組織、器官組織、器官 D胚胎干細胞是全能干細胞胚胎干細胞是全能干細胞ABCD15、（多選）下列各項成就中，對胚胎干細胞應、（多選）下

24、列各項成就中，對胚胎干細胞應用臨床治療具有重大意義的是（用臨床治療具有重大意義的是（ ） A. 2003年日本科學家用猴胚胎干細胞治療猴帕金年日本科學家用猴胚胎干細胞治療猴帕金森氏綜合征獲得成功森氏綜合征獲得成功 B. 2001年美國科學家成功誘導猴的胚胎干細胞在年美國科學家成功誘導猴的胚胎干細胞在體外形成神經(jīng)細胞、心肌細胞等體外形成神經(jīng)細胞、心肌細胞等 C. 2004年美國科學家將年美國科學家將“早期早期”的人胚胎干細胞的人胚胎干細胞植人因脊椎受傷而無法行走的鼠體內(nèi)，癱瘓的鼠植人因脊椎受傷而無法行走的鼠體內(nèi)，癱瘓的鼠又能重新行走又能重新行走 D. 2002年英國科學家對鼠胚胎干細胞的免疫缺陷

25、年英國科學家對鼠胚胎干細胞的免疫缺陷基因進行修復后，再將其植人鼠體內(nèi)，結果修復基因進行修復后，再將其植人鼠體內(nèi)，結果修復了鼠的免疫系統(tǒng)缺陷了鼠的免疫系統(tǒng)缺陷ABCD對供、受體母畜對供、受體母畜進行選擇，并進進行選擇，并進行同期發(fā)情處理行同期發(fā)情處理配種或人工授精配種或人工授精收集胚胎收集胚胎胚胎移植胚胎移植對受體母畜進行對受體母畜進行是否妊娠的檢查是否妊娠的檢查（一）思考與探究（一）思考與探究 P811.（2）應該怎樣選擇供體公、母牛和受體母牛？）應該怎樣選擇供體公、母牛和受體母牛？在在中，為什么要用促性腺激素處理供體母牛，在中，為什么要用促性腺激素處理供體母牛，在促性腺激素處理供體母牛前，為什么需要對供體和促性腺激素處理供體母牛前，為什么需要對供體和受體母牛進行同期發(fā)情處理？受體母牛進行同期發(fā)情處理？答：答：供體公、母牛應