轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生物技術(shù)

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)目錄24概述31應(yīng)用前景33技術(shù)環(huán)節(jié)安全問題5展望未來概述1976年Jaenisch等獲得含有SV40DNA的嵌合體小鼠。1980年，Gordon應(yīng)用顯微注射法首次成功地將重組的外源DNA直接注入小鼠受精卵雄原核中，獲得了攜帶外源基因小鼠。1982，Palmiter將大鼠的生長(zhǎng)激素基因用微注射方法導(dǎo)入小鼠的受精卵中獲得巨型小鼠（supermouse），從而在理論上和實(shí)踐意義上都將轉(zhuǎn)基因技術(shù)提高一步，引起生物學(xué)界極大的關(guān)注，為基因工程育種提供誘人的前景。早期以提高生長(zhǎng)為主到現(xiàn)在的以生產(chǎn)藥用蛋白和可移植的器官轉(zhuǎn)基因技術(shù)

轉(zhuǎn)基因技術(shù)：是把已知基因轉(zhuǎn)移到真核細(xì)胞，并整合到基因組中得到穩(wěn)定表達(dá)的技術(shù)。它是改變物種遺傳性狀的最根本途徑。

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物：是指基因組中整合有外源基因的一類動(dòng)物。整合到動(dòng)物基因組上的外源結(jié)構(gòu)基因稱為轉(zhuǎn)基因。

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)：是將外源基因或體外重組的基因結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到動(dòng)物的受精卵內(nèi)，使其在動(dòng)物體內(nèi)得到整合和表達(dá)，以產(chǎn)生具有新遺傳特征或性狀的動(dòng)物，并能將新的遺傳信息穩(wěn)定地遺傳給后代，獲得外源基因系或轉(zhuǎn)基因群，或者是外源基因在特定調(diào)控元件的作用下在某些宿主組織中進(jìn)行獨(dú)立的復(fù)制，并在一定時(shí)間內(nèi)表達(dá)外源蛋白（生物反應(yīng)器）。制備轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的基本流程1、目的基因克隆和體外重組1）人工合成2）互補(bǔ)DNA（cDNA）的克隆3）DNA克隆2、外源基因的導(dǎo)入將目的基因轉(zhuǎn)入→培養(yǎng)→產(chǎn)下后代3、外源DNA整合、轉(zhuǎn)錄及表達(dá)的分子檢測(cè)是否是轉(zhuǎn)基因動(dòng)物轉(zhuǎn)基因的導(dǎo)入方法顯微注射法逆轉(zhuǎn)錄病毒感染胚胎法胚胎干細(xì)胞法精子載體法細(xì)胞核移植法轉(zhuǎn)基因?qū)敕椒ㄉ臣?xì)胞轉(zhuǎn)染法顯微注射法?

顯微注射法是通過顯微操作儀將外源基因直接注射到受精卵的原核中，該法是產(chǎn)生最早且又最為有效的轉(zhuǎn)基因方法。?但原核顯微注射法技術(shù)難度比較大，不僅需要昂貴的儀器，而且需要一定的操作技巧。顯微注射法

基因原核注入顯微圖像顯微注射法基本流程逆轉(zhuǎn)錄病毒感染胚胎法

將外源基因重組到DNA病毒或RNA病毒上，再用重組的DNA病毒或RNA病毒去感染著床前后的胚胎，隨后病毒基因插入到宿主胚胎基因組中，外源基因也自然整合到胚胎基因組中。

逆轉(zhuǎn)錄病毒感染胚胎法是近年來興起的基因轉(zhuǎn)移方法，操作相對(duì)簡(jiǎn)單而且感染后基因的整合效率高。胚胎干細(xì)胞法胚胎發(fā)育卵泡階段的細(xì)胞能在培養(yǎng)基中體外增殖，當(dāng)把他們重新輸回胚胎胚泡后，仍保留著分化成其他細(xì)胞（包括生殖細(xì)胞）的能力，這些細(xì)胞稱為多效性胚胎干細(xì)胞（ES）。ES在體外培養(yǎng)時(shí)可承受轉(zhuǎn)基因操作而不影響其分化多效性，外源基因通過同源重組方式特異性整合在ES基因組內(nèi)的一個(gè)非必需位點(diǎn)上，構(gòu)成工程化胚胎干細(xì)胞，工程化胚胎干細(xì)胞經(jīng)篩選鑒定和體外擴(kuò)增，再輸回小鼠胚胎胚泡中，最終形成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。

胚胎干細(xì)胞法胚胎干細(xì)胞法生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的流程圖精子載體法精子載體法是精子和外源DNA混合培養(yǎng)時(shí)，外源DNA可直接進(jìn)入精子的頭部，通過受精將外源基因引入動(dòng)物細(xì)胞中。外源DNA導(dǎo)入精細(xì)胞的方法有DNA與精子共育法、點(diǎn)穿孔導(dǎo)入法、脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染法。精子載體法精子載體法生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因的基本流程細(xì)胞核移植法

細(xì)胞核移植技術(shù)，就是將供體細(xì)胞核移入除去核的卵母細(xì)胞中，使后者不經(jīng)過精子穿透等有性過程即無性繁殖即可被激活、分裂并發(fā)育成新個(gè)體，使得核供體的基因得到完全復(fù)制。以供體核的來源不同可分為胚細(xì)胞核移植與體細(xì)胞核移植兩種。細(xì)胞核移植法細(xì)胞核移植法生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的基本流程生殖細(xì)胞轉(zhuǎn)染法生殖細(xì)胞轉(zhuǎn)染法生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的基本流程轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)應(yīng)用前景

自20世紀(jì)80年代第一只轉(zhuǎn)基因小鼠誕生起，人類就開始了對(duì)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的研究。隨著研究的不斷深入和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷完善，有些轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的成果已進(jìn)入實(shí)用化和商業(yè)化的開發(fā)階段。目前，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物主要應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、生產(chǎn)等各個(gè)方面。在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用1.人類疾病動(dòng)物模型

建立用于藥物研究的適合基因治療的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型是轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的重要方向。此模型具有準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、試驗(yàn)次數(shù)少、顯著縮短試驗(yàn)時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。2、異體器官移植

器官移植是目前治療器官功能衰竭等疾病的首選技術(shù)，為患者帶來希望，利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物可以在動(dòng)物體上培育人體器官，有效緩解器官供需日益突出的矛盾。在生產(chǎn)中的應(yīng)用1、促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，提高生產(chǎn)性能利用動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育，提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能。通過導(dǎo)入外源性生長(zhǎng)激素基因，改造動(dòng)物原有的基因組，從而達(dá)到加快動(dòng)物生長(zhǎng)速度，提高肉、蛋、奶等產(chǎn)品的產(chǎn)量，提高飼料利用率的目的。巨型鮭魚許多動(dòng)物的生長(zhǎng)速度取決于體內(nèi)生長(zhǎng)激素的含量。我們可以用轉(zhuǎn)基因技術(shù)往動(dòng)物體轉(zhuǎn)入生長(zhǎng)激素基因，用此方法培育的轉(zhuǎn)基因鮭魚，在同一生長(zhǎng)期內(nèi)，平均重量是普通鮭魚的11倍，成熟期也比普通鮭魚快1倍。轉(zhuǎn)基因鮭魚(上)與同年齡的野生鮭魚(下)2、提高抗病力和適應(yīng)性對(duì)牛、羊等家畜和家禽進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移，還可以有效提高家畜的抗病耐寒能力，改善其性狀，促進(jìn)了養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。

3、動(dòng)物生物反應(yīng)器

動(dòng)物生物反應(yīng)器（bioreactor）是利用轉(zhuǎn)基因活體動(dòng)物，高效表達(dá)某種外源蛋白的器官或組織，進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)功能蛋白質(zhì)的技術(shù)。動(dòng)物生物反應(yīng)器的研究開發(fā)重點(diǎn)是動(dòng)物乳腺反應(yīng)器和動(dòng)物血液反應(yīng)器。即，把人體相關(guān)基因整合到動(dòng)物胚胎里，使生出的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物血液中，或長(zhǎng)大產(chǎn)生的奶汁中，含有人類所需要的不同蛋白質(zhì)。這是當(dāng)前生物技術(shù)的尖端和前沿研究項(xiàng)目。我國(guó)首例富含"魚油"轉(zhuǎn)基因克隆豬由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所、軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物工程研究所和河北省玉田種豬場(chǎng)玉田縣牧富種豬繁育有限公司合作，順利培養(yǎng)出一頭轉(zhuǎn)ω－３脂肪酸去飽和酶基因的克隆豬。這種以往只在深海魚體上大量存在的不飽和脂肪酸，有助于預(yù)防人類心血管疾病。安全問題

轉(zhuǎn)基因技術(shù)給人類作出了巨大的貢獻(xiàn)，是人類發(fā)展史上一次劃時(shí)代的進(jìn)步。然而，轉(zhuǎn)基因技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展面臨著一系列安全問題，已經(jīng)在全球范圍內(nèi)引起了激烈的爭(zhēng)論與普遍關(guān)注，主要集中在食品安全性和環(huán)境安全性兩方面。1、食品安全性

對(duì)于轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，有些外源基因及其啟動(dòng)子來自于病毒序列，有可能在受體動(dòng)物體內(nèi)發(fā)生同源重組或整合，形成新的病毒。外源基因在染色體內(nèi)插入位點(diǎn)的不同也可能造成不同程度的基因改變，引起非預(yù)期效應(yīng)。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物還可能增加人畜共患病的風(fēng)險(xiǎn)，某些動(dòng)物可能導(dǎo)致人類過敏性反應(yīng)等。因此，對(duì)于轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，我們必須提高警惕，要對(duì)轉(zhuǎn)因食品進(jìn)行嚴(yán)格的食用安全性評(píng)價(jià)。2、環(huán)境安全性轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的目的基因在野生種中穩(wěn)定下來也可能造成生態(tài)問題，可能使野生近緣種獲得選擇優(yōu)勢(shì)，影響生態(tài)系統(tǒng)中正常的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)。另外，還可能會(huì)導(dǎo)致野生等位基因的丟失，從而造成遺傳多樣性的下降。

隨著技術(shù)的發(fā)展，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的規(guī)模會(huì)越來越大，如果沒有一套很好的跟蹤、評(píng)估管理系統(tǒng)，勢(shì)必從目前的可控狀態(tài)變成無序的、不可控狀態(tài)。因此，建立一套全球范圍的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物