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文檔簡介
轉(zhuǎn)基因動(dòng)物詳解演示文稿當(dāng)前第1頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)優(yōu)選轉(zhuǎn)基因動(dòng)物當(dāng)前第2頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)當(dāng)前第3頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)當(dāng)前第4頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)
日本科學(xué)家培了一種新的基因改造老鼠,它們不具備感知危險(xiǎn)氣味的能力,對其“死對手”貓一點(diǎn)都不覺得害怕,相反還大膽地在貓身上爬來爬去,甚至依偎在貓身邊。此研究發(fā)表《自然》雜志上。
鼠通過基因改造,失去其鼻腔特殊感受器,是專門嗅知食物或捕食者氣味的器官。科學(xué)家此做是為更加了解嗅覺的機(jī)理。老鼠可以通過其它嗅覺細(xì)胞來探知?dú)馕?,可惜沒有關(guān)鍵路線來觸發(fā)大腦產(chǎn)生恐懼感,當(dāng)“死對手”貓或酸性化學(xué)物或其它兇險(xiǎn)化合物在場時(shí),它們也不感到害怕。當(dāng)前第5頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)為證實(shí)這一點(diǎn),科學(xué)家將這種鼠放在貓身上,只見它又聞?dòng)治?,還與貓玩耍起來。為進(jìn)一步探測這些老鼠對危險(xiǎn)的感知能力,研究人員將老鼠放在一個(gè)能產(chǎn)生疼痛感的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上,還放些捕食動(dòng)物如雪豹和狐貍的尿液讓它們聞,看老鼠是否害怕。結(jié)果發(fā)現(xiàn),這些老鼠開始小心翼翼,之后很好奇,沒有一點(diǎn)害怕表現(xiàn)。當(dāng)前第6頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)評(píng)選為世界科技十大成果,中國科技十大成果,2007年的諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎(jiǎng)就授予了建立基因工程技術(shù)的三位科學(xué)家。美、英、中、日科學(xué)家組成一個(gè)國際研究小組表示,完成對人體第22對染色體基因序列測定,破譯出這對染色體的全部遺傳密碼—生老病死秘密將被揭開。人體共有23對染色體,2-2.5萬個(gè)基因,31.647個(gè)億堿基對。第22對染色體上約有6000多萬個(gè)堿基對,23對染色體中最小的一對。當(dāng)前第7頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)當(dāng)前第8頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)染色體較短,基因種類豐富,最活躍致病染色體(基因密度在17、19、22號(hào)染色體上最高)。其基因變異與免疫反應(yīng)、精神分裂、心臟病、弱智、白血病以及多種癌癥相關(guān)。人體全部遺傳密碼圖譜繪制完畢,大量關(guān)于人類生長、發(fā)育、衰老、遺傳病變秘密隨之揭開。目前,基因打靶與轉(zhuǎn)基因小鼠已超過1萬種。當(dāng)前第9頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)今后100年—200年生命科學(xué)奠定基礎(chǔ)。隨著對人體致病基因展開全面搜索——了解各種基因功能及基因之間相互作用。人類疾病的基因型分類1、單基因病:占1/3,6000多種遺傳病。2、多基因病:占2/3,心腦血管疾病、惡性腫瘤、當(dāng)前第10頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)糖尿病、超敏反應(yīng)、風(fēng)濕病、神經(jīng)精神性疾病、吸煙嗜好(多巴胺受體基因DRD2含A1、A2、A3)。3、獲得性疾病:病原微生物所致疾?。ńY(jié)核病、肝炎、Aids、性病、SARS等)。人體基因中目前發(fā)現(xiàn)800多個(gè)與疾病直接相關(guān)。
當(dāng)前第11頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)基因組研究:繪制第二代解剖圖,基因組含全部遺傳密碼,此圖在遺傳信息這一層次描述人體生物學(xué)本質(zhì)和特性。人與人之間在基因組上具有多態(tài)性(細(xì)微差異所致),導(dǎo)致人與人之間在生理特性上具有個(gè)體差異和種族差異。
基因療法治心梗:臺(tái)灣一研究所用一種抑制血管內(nèi)皮增生基因,在豬身上成功防止了血管狹窄。
當(dāng)前第12頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)RAS—N17gene載到腺病毒上—腺病毒載體—心導(dǎo)管施行氣球擴(kuò)張術(shù)后—把腺病毒載體釋放于血管中(使血管轉(zhuǎn)染這個(gè)基因)—阻斷血管壁細(xì)胞增生信息傳遞。高脂飼料喂豬—心梗模型—轉(zhuǎn)染gene—觀察兩年—8頭豬接受gene治療后成功免于血管再度狹窄。對照組血管明顯狹窄。
當(dāng)前第13頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,醫(yī)院申請進(jìn)行人體實(shí)驗(yàn)。探討基因醫(yī)療用途改變現(xiàn)有醫(yī)生看病模式:
巴德年:“未來醫(yī)學(xué)應(yīng)該是3P醫(yī)學(xué),即預(yù)見、預(yù)防、個(gè)人化”?;颊邠碛杏涊d個(gè)人生理和病理奧秘基因組圖,錄制磁盤,看醫(yī)生帶上磁盤即可。醫(yī)生根據(jù)磁盤上遺傳信息,做出綜合評(píng)估——將來信息化醫(yī)療將成為主流醫(yī)學(xué)。當(dāng)前第14頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)診斷技術(shù)更新:目前臨床是表型診斷,一旦確定,疾病已經(jīng)發(fā)生。以后在基因水平上提供診斷依據(jù),產(chǎn)生基因診斷也稱DNA診斷技術(shù)。病因性基因異常,發(fā)病前即已存在,進(jìn)行病前、產(chǎn)前、甚至早期胚胎診斷。疾病早防、早診、早治均有重要價(jià)值。將來孩子出生后,拿到他基因組圖,它能顯露出孩子成年后能長多高?是否色盲?是否得糖尿???
當(dāng)前第15頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)準(zhǔn)確告訴孩子家長將來會(huì)得什么???人類所有疾病與基因相關(guān)。防止肥胖,找到肥胖基因(靶基因),治療對靶基因進(jìn)行抑制或調(diào)控。治療方法突破:發(fā)病率和死亡率高疾病目前尚無好治療方法,國際上已有400多個(gè)基因治療方案處于研究和臨床試用階段。當(dāng)前第16頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)流行病防治將有大改觀:搞清病原微生物基因組序列(SARS)并針對其致病基因特點(diǎn),針對病人設(shè)計(jì)藥物和研制疫苗?;虮=∑泛突瘖y品得到廣泛應(yīng)用:基因工程對農(nóng)作物進(jìn)行改造,使出產(chǎn)的油、蛋白質(zhì)和碳水化合物具有保健功能(防止動(dòng)脈硬化,骨質(zhì)疏松癥);當(dāng)前第17頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)病原體抗原基因轉(zhuǎn)入糧食、蔬菜、水果中,食后即增加營養(yǎng)又相當(dāng)于輸入防病疫苗;根據(jù)細(xì)胞衰老基因原理,生產(chǎn)抗皮膚衰老基因化妝品?;蛩幬锝M學(xué)成為藥物開發(fā)主戰(zhàn)場:各種基因功能逐漸明了,針對性設(shè)計(jì)、篩選有效藥物將成為藥物開發(fā)的主流。美國一個(gè)肥胖基因轉(zhuǎn)讓費(fèi)達(dá)2000萬美圓,有潛在商用價(jià)值。一套基因組類似釣魚池,誰釣的早,誰獲利多。當(dāng)前第18頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)Pharmacogenomics(藥物基因組學(xué)):研究基因變異所致不同病人對藥物不同反應(yīng),此基礎(chǔ)上研制新藥物或新用藥方法----基因功能學(xué)與分子藥理學(xué)結(jié)合。藥物基因組學(xué)區(qū)別與一般意義上基因?qū)W,不是以發(fā)現(xiàn)人體基因?yàn)橹饕康模窍鄬唵斡靡阎蚶碚摳纳撇∪酥委?。?dāng)前第19頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)藥物基因組學(xué)以藥物效應(yīng)及安全性為目標(biāo),研究各種基因突變與藥效、安全性關(guān)系——研究基因序列變異及其對藥物反應(yīng)的科學(xué),研制高效、特效藥物重要途徑。為患者或特定人群尋找合適藥物,強(qiáng)調(diào)個(gè)體性,因人執(zhí)宜。有重要理論意義及廣闊應(yīng)用前景。當(dāng)前第20頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)新藥開發(fā)中應(yīng)用:藥物基因組學(xué)根據(jù)不同藥物效應(yīng),對基因分類,加速基因發(fā)現(xiàn)。大制藥公司和實(shí)驗(yàn)室看到潛在商機(jī),紛紛投資。尋找遺傳變異開發(fā)抗癌新藥,新藥只對腫瘤細(xì)胞起作用,對正常細(xì)胞無毒性。新藥設(shè)計(jì)、發(fā)現(xiàn)及成功應(yīng)用中,認(rèn)識(shí)到基因變異對藥物效應(yīng)及生物效應(yīng)影響非常重要。當(dāng)前第21頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)
臨床前藥理和臨床實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用:臨床前遺傳變異影響newchemicalentities(新化學(xué)實(shí)體)作用,美國FDA規(guī)定,新化學(xué)實(shí)體臨床前研究包括遺傳效應(yīng)對藥物代謝影響。對藥物有效或毒性變異預(yù)測實(shí)驗(yàn)用于新藥臨床實(shí)驗(yàn)中,篩選病人。藥物效應(yīng)基因突變篩選受試者,加強(qiáng)臨床試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(少量例數(shù)達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)的意義)。當(dāng)前第22頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)合理用藥中應(yīng)用:合理用藥核心是個(gè)體化給藥,目前主要測定藥物體液濃度,藥物動(dòng)力學(xué)原理計(jì)算參數(shù)。對于血藥濃度與藥效相一致的藥物可行,對血藥濃度與藥效不一致藥物,不能達(dá)到合理個(gè)體化給藥。兩個(gè)病人診斷相同,同一藥物治療,血藥濃度相同,療效不同,傳統(tǒng)藥物動(dòng)力學(xué)、當(dāng)前第23頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)藥效學(xué)原理無法解釋。要考慮到藥物作用相關(guān)位點(diǎn)(受體)是否發(fā)生變異?藥物作用位點(diǎn)變異可能發(fā)生在基因水平,也可能發(fā)生在翻譯,轉(zhuǎn)錄水平,基因水平變異相對比較容易鑒定(研究表明,基因變異與藥物效應(yīng)差異更具相關(guān)性),藥物基因組學(xué)在臨床合理用藥中應(yīng)用前景廣闊,以前無法解釋的藥效學(xué)現(xiàn)象找到了答案。當(dāng)前第24頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)解密青霉菌基因組:西班牙萊昂大學(xué)解密青霉菌完整基因組——有助于研制無抗藥性新型抗生素。新基因組包括1.3萬個(gè)基因,每個(gè)基因都有上千個(gè)特性,創(chuàng)造新作用;少投入獲得更多藥品;對青霉素分子進(jìn)行調(diào)整,引入化學(xué)成分得到青霉素衍生物,研制出不被抗藥性破壞、更為活躍的抗生素。當(dāng)前第25頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)利用藥物基因組學(xué)原理為特定人群設(shè)計(jì)最有效藥物,提高療效,縮短病程。將來就醫(yī),去醫(yī)院或在互聯(lián)網(wǎng)上就診,基因身份證插入電腦,同時(shí)輸入疾病和檢查相關(guān)信息,電腦就會(huì)提示選擇什么藥物,何種劑型?多大劑量?注意事項(xiàng)。藥物基因組學(xué)對藥物經(jīng)濟(jì)學(xué)意義:當(dāng)前第26頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)原發(fā)性高血壓涉及相關(guān)基因達(dá)70個(gè),不同基因?qū)е滤幬锆熜Ω哐獕夯颊哂泻艽蟛顒e。治療高血壓藥物有六大類,相同藥物在某些人身上容易降解失效,療效差,副作用少;另一些人群中療效較好,不良反應(yīng)較多。對不同人群藥物選擇應(yīng)根據(jù)基因差別來決定。藥物基因組學(xué)產(chǎn)品提供競爭優(yōu)點(diǎn):增加首選處方有效性;減少病人就診次數(shù);減少無效處方可能性;避免毒副反應(yīng)。當(dāng)前第27頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)1998年與2005年藥物基因組學(xué)市場(百萬美圓)適應(yīng)癥1998年2005年心血管病8.2139.1傳染病7.3123.3中樞神經(jīng)系統(tǒng)4.372.3癌癥2.441.3其他24.8419.0當(dāng)前第28頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)反求遺傳學(xué)隨著基因工程學(xué)發(fā)展,產(chǎn)生了一個(gè)新概念和工作范圍,reversegenetics(反求遺傳學(xué))。傳統(tǒng)遺傳學(xué)研究從表現(xiàn)型到基因型表現(xiàn)型====基因型
自然界,偶發(fā)突變或誘發(fā)一些隨機(jī)突變(白猴),表現(xiàn)型雜交分析,間接推測基因型;現(xiàn)通過外源性基因或經(jīng)過改造內(nèi)源性基因?qū)牖蚪M,隨之觀察個(gè)體及后代表現(xiàn)型,研究某一基因增加或改變,對個(gè)體生長發(fā)育影響,從基因型到表現(xiàn)型。當(dāng)前第29頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域:生物高新技術(shù),該技術(shù)所取得成果展示轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)在分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)、分子免疫學(xué)、分子藥理學(xué)、腫瘤工程學(xué)、醫(yī)學(xué)及畜牧學(xué)等領(lǐng)域有無限廣闊應(yīng)用前景。實(shí)施細(xì)則:研究癌基因的作用及癌細(xì)胞發(fā)生、發(fā)展及抑制機(jī)理;免疫系統(tǒng)中細(xì)胞及因子相互作用;發(fā)育中基因表達(dá)、調(diào)控等提供了大量資料。集實(shí)驗(yàn)動(dòng)物活體內(nèi)整體水平、細(xì)胞水平和分子水平為一體,更能體現(xiàn)生命整體研究效果。當(dāng)前第30頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)基本概念及技術(shù)過程GENE(遺傳因子、遺傳單位):控制生物性狀、遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能單位。細(xì)胞分裂時(shí)能自行復(fù)制、每一基因各位于特定染色體特定位置,DNA分子攜帶著基因,被“包裹”進(jìn)染色體中。為目的基因提供背景動(dòng)物稱partnerstrain(配系),提供目的基因品系稱donerstrain(供系)。配系最好是近交系,供系是帶有目的基因任何一種基因類型動(dòng)物。當(dāng)前第31頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)表觀基因組:每個(gè)生命體都有一個(gè)表觀基因組,相當(dāng)于控制基因功能的使用手冊,能不斷添加與刪除。平時(shí)所吃食物或接觸的毒素都可激活或關(guān)閉基因行為產(chǎn)生遺傳學(xué)改變。表觀遺傳學(xué)稱為基因、疾病和環(huán)境之間迷失的橋梁??筛醚芯炕蚪M如何影響健康和疾病,明白飲食和環(huán)境如何作用于基因表達(dá)。2009年10月14日由美國科學(xué)家公布。當(dāng)前第32頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)隨目的基因一起導(dǎo)入到近交系中基因組中,隨之帶入基因:passengergene,實(shí)際工作中,隨時(shí)可能存在乘客基因。
轉(zhuǎn)基因動(dòng)物:用物理、化學(xué)、生物手段將確定外源基因通過生殖細(xì)胞或早期胚胎導(dǎo)入動(dòng)物染色體,其基因組內(nèi)穩(wěn)定整合導(dǎo)入外源基因,能遺傳給后代的一類動(dòng)物,使其獲得人類需要新功能。當(dāng)前第33頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)轉(zhuǎn)基因技術(shù)是基因工程技術(shù)的一個(gè)方面,指用現(xiàn)代的分子生物學(xué)技術(shù)對動(dòng)物或植物的基因組進(jìn)行改造,按人們的希望和預(yù)先設(shè)計(jì)改造生物的性狀,并形成可以遺傳的種系。成熟和常用的轉(zhuǎn)基因技術(shù)有三種。受精卵的顯微注射技術(shù):把想要導(dǎo)入的基因注射到動(dòng)物的受精卵里,使受精卵發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。核移植克隆技術(shù):把動(dòng)物的體細(xì)胞進(jìn)行一些基因加工,加工過的細(xì)胞的細(xì)胞核取出來,放到挖去了細(xì)胞核的受精卵里,進(jìn)而克隆成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。當(dāng)前第34頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)病毒載體技術(shù):導(dǎo)入的基因‘鑲嵌’于病毒,通過病毒感染細(xì)胞而攜帶基因,形成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。前兩種方法導(dǎo)入的基因遺傳給下一代的比例較高,可以達(dá)到90%左右,第三種技術(shù)雖然操作相對簡單,病毒感染的不可控性更大,遺傳給下一代的幾率不如顯微注射技術(shù)和核移植克隆技術(shù)高。動(dòng)物研究方面,包括小鼠、大鼠、豬、羊、牛、雞和猴等,小鼠研究最多,歐美等發(fā)達(dá)國家的基因工程小鼠已經(jīng)超過了2萬種。
當(dāng)前第35頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)利用genemanipulation(重組DNA技術(shù)):體外對生物大分子DNA剪切、加工,把不同親本DNA分子重新組合,并把它引入到染色體上,表達(dá)出具新遺傳特性生物,打破生物種的界限。技術(shù)程序:(1)分離編碼某一目的產(chǎn)物基因(HPLApoA)或分離對動(dòng)物表型有作用某一基因(OB基因)。當(dāng)前第36頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)(2)制備DNA重組子(subset),使其能在選定組織中表達(dá),從而饒過正常存在于動(dòng)物機(jī)體代謝過程。(3)將DNA重組子在體外轉(zhuǎn)移到一個(gè)剛剛受精單細(xì)胞卵中。(4)導(dǎo)入法:顯微注射法;逆轉(zhuǎn)錄病毒感染法;精子載入法;胚胎干細(xì)胞介導(dǎo)法;電轉(zhuǎn)移法。不同方法,使動(dòng)物基因組中包括一個(gè)外源性DNA片段,此特征一般遺傳方法不能達(dá)到。當(dāng)前第37頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)嚙齒類的動(dòng)物畢竟和人類無論是體型還是生理上存在差距,非人靈長類和人類更接近,使用非人靈長類做模型得出的結(jié)論對人類也更有價(jià)值,尤其是在神經(jīng)系統(tǒng):癡呆癥或帕金森病等。技術(shù)上,猴子和小鼠的轉(zhuǎn)基因沒有很大區(qū)別,猴子來源有限,產(chǎn)仔率低,每胎只產(chǎn)1—2只崽猴,懷孕時(shí)間5個(gè)月以上,需要幾年時(shí)間才能得到轉(zhuǎn)基因后代,研究周期長,成本高。當(dāng)前第38頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)
Smartmicetosmarterhumans
Brainymice,pointingthewayforresearchthatcouldleadtohumanbabieswithhigherIQSaswellasdrugtotreadAlzheimersdiseaseandstroke.usingatinyglassneedle,thescientistsinjectedagenecarryingablueprintfortheproteininNR2Bintothenucleusofafertilizedmouseegg,thenimplantedtheresultingembryointotheuterusofamothermouse.ProductionofNR2Bproteinnormallydecreaseswithagenecorrelatingwiththelossofmemoryandlearningabilitycommonlyexperiencedbyoldpeople.當(dāng)前第39頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)當(dāng)前第40頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)當(dāng)前第41頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)當(dāng)前第42頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)當(dāng)前第43頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)當(dāng)前第44頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)當(dāng)前第45頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)當(dāng)前第46頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)當(dāng)前第47頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)當(dāng)前第48頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)當(dāng)前第49頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)制備轉(zhuǎn)基因小鼠的技術(shù)程序
供體母鼠超數(shù)排卵合籠配種取受精卵基因注射受體母鼠假孕母鼠與結(jié)扎公鼠合籠分娩產(chǎn)崽采樣、提取DNA轉(zhuǎn)基因小鼠表達(dá)的轉(zhuǎn)基因小鼠PMSGHCG見栓鼠脫頸處死消化SouthernPCRWesternELISA移入輸卵管當(dāng)前第50頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物出現(xiàn)死亡現(xiàn)象分析:顯微注射本身對胚胎染色體損傷以及整個(gè)發(fā)育過程發(fā)生染色體傷害;外源基因插入引起致死性突變;某些情況下,胚胎發(fā)育期間轉(zhuǎn)基因表達(dá)也可能是有害作用?;蛘洗嬖谌N形式;有效整合,無效整合,毒性整合。轉(zhuǎn)基因在臨床和基礎(chǔ)學(xué)科方面的應(yīng)用當(dāng)前第51頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)
器官移植中應(yīng)用:1905年,法國princeteau進(jìn)行世界上第一例臨床異種移植手術(shù),將兔腎植入腎衰兒童體內(nèi),16d死于肺感染。1954年,諾貝爾獎(jiǎng)獲得者廖里移植腎臟成功。1967年,南非伯納德開心臟成功移植之先河。全世界至今接受心、肝、腎移植者不下30萬例。在臨床,同種異體器官移植中,隨著外科手術(shù)成功,免疫抑制劑不斷發(fā)展,移植成功率提高而出現(xiàn)供體短缺現(xiàn)象,異種移植將成為解決器官短缺一個(gè)途徑。當(dāng)前第52頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)我國有2000萬盲人渴望重見光明,每年只有400人有幸能做角膜移植,比例是5000:1。中國透析與移植研究會(huì)會(huì)長唐孝達(dá)教授透露,全國約有100萬~150萬人需要通過器官移植來根治疾病,每年僅能實(shí)施手術(shù)1.3萬例,相當(dāng)于大約100位患者中只有1位能得到及時(shí)救治。腎臟移植:1年我國腎臟移植5500多例,居亞洲之首,滿足不了患者需求,每年新增尿毒癥患者達(dá)12萬人。得不到器官供體,絕大多數(shù)患者得不到救治,許多患者在痛苦無助等待中,走到了生命盡頭。當(dāng)前第53頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)2007.7.3-石家莊市中院公開審理一起謀殺案:河北行唐縣39歲乞丐被嫌疑人殺害后摘取2個(gè)腎、1個(gè)肝、1個(gè)脾、一個(gè)胰臟,騙說有死刑犯被處決。1997.8.31-英國戴安娜王妃在巴黎遭遇車禍身亡。她身前是美國紅十字會(huì)形象大使,有死亡志愿捐獻(xiàn)器官的記錄。被診斷為腦死亡后,經(jīng)過迅速匹配,她的肺、肝、腎、胰、角膜和部分皮膚移植給法國,芬蘭,比利時(shí)和美國的8名病人,病人10年后依然活著。當(dāng)前第54頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)美國公民申請駕照都要回答一個(gè)問題:“萬一遭遇不測,你是否愿意捐贈(zèng)遺體?”回答愿意的人,駕照上有紅心標(biāo)記和“organdonor”字樣,一份捐獻(xiàn)器官的同意書——同意醫(yī)療機(jī)構(gòu)摘取自己器官幫助別人延續(xù)生命。
沒有捐獻(xiàn),就沒有器官移植。當(dāng)前第55頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)具統(tǒng)計(jì),60余萬人通過他人捐獻(xiàn)的器官獲得新生。美國每年大約有66000余人通過他人捐獻(xiàn)的器官獲得新生;新病人不斷加入到等待器官行列中;1/2患者有機(jī)會(huì)接受移植,1/5患者在等待中死亡。
移植動(dòng)物器官特點(diǎn):動(dòng)物器官取之不盡;動(dòng)物器官比人造器官更具自然和生物性;動(dòng)物器官隨要隨取。人類器官在捐獻(xiàn)者死亡(非腦死亡)可做移植的最長有效時(shí)間:心臟4小時(shí),肝臟24小時(shí),腎臟48小時(shí),角膜幾個(gè)星期。當(dāng)前第56頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)1992年,California一位學(xué)者將猴肝臟植入一名女孩,手術(shù)很成功,幾周后因免疫排斥反應(yīng)而死。豬是人類最適合異種器官供體?幾千年來,與人朝夕相處食肉動(dòng)物,被眾多科學(xué)家稱為最佳供體。其優(yōu)點(diǎn):器官大小與人相仿;易于繁殖,成熟周期短,一胎多崽;作為食肉動(dòng)物,在倫理學(xué)方面更易被人接受。豬與人共同生活達(dá)數(shù)千年,很少源自豬疾病發(fā)生在人身上。當(dāng)前第57頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)豬和人的臟器重量比脾臟0.15:0.21胰臟0.12:0.10睪丸0.65:0.45眼0.27:0.43甲狀腺0.618:0.029腎上腺0.006:0.29其他器官8.3:9.4
人與三月齡小豬皮膚結(jié)構(gòu)厚度比較(mm)皮膚結(jié)構(gòu)人小豬表皮和真皮厚度比1:241:24當(dāng)前第58頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)異種移植因超急性排斥反應(yīng)(HAR)而阻礙其發(fā)展——補(bǔ)體激活及天然抗體(NA)存在是引起HAR兩大因素。目前技術(shù),豬器官無法永久移植到人體內(nèi),代替人臟器工作一定小時(shí),利用這段時(shí)間尋找臟器捐獻(xiàn)者。1995年起,英國學(xué)者導(dǎo)入免疫抑制基因CD59(膜反應(yīng)抑制物),DAF(衰變加速因子)等來抑制異種供體器官植入受體觸發(fā)的一系列免疫應(yīng)答及炎癥反應(yīng)(存活1小時(shí)心臟延長至40d)。當(dāng)前第59頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)補(bǔ)體激活由一系列補(bǔ)體激活調(diào)節(jié)物質(zhì)(RCA)調(diào)控。若將豬內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)人RCA,把激活T細(xì)胞關(guān)閉,保護(hù)其供體器官免于補(bǔ)體激活引起內(nèi)皮細(xì)胞溶解、破壞,提高移植物存活率。
對供體器官進(jìn)行基因修飾后導(dǎo)入受體補(bǔ)體抑制蛋白特異性基因插入供者內(nèi)皮細(xì)胞----產(chǎn)生供受體“嵌合體”,對供體產(chǎn)生特異性免疫耐受。當(dāng)前第60頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)轉(zhuǎn)基因之后,動(dòng)物血管壁上附有一種蛋白質(zhì),可阻止人類補(bǔ)體造成傷害,能蒙騙人免疫器官不被識(shí)別和排斥----使器官移植不依賴于免疫抑制劑或骨髓移植,放射法誘導(dǎo)免疫耐受之苦。當(dāng)前第61頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)美國明尼蘇達(dá)州克里斯托夫?yàn)槭籽芯啃〗M創(chuàng)下在狒狒體內(nèi)移植豬心臟后100d狒狒仍存活記錄>為人類兩年后移植豬心臟奠定基礎(chǔ)。臺(tái)灣大學(xué)醫(yī)院朱樹勛報(bào)告中說:“中國傳統(tǒng)諺語—狼心狗肺很可能在21世紀(jì)因異種器官移植而成為事實(shí)”。未來80歲老人,他(她)的心臟可能是20歲,肝臟30歲,角膜40歲。未來年齡定義也會(huì)相當(dāng)模糊。當(dāng)前第62頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)
腫瘤學(xué)研究中的應(yīng)用美研究人員確認(rèn)腫瘤生長和擴(kuò)散所需兩種基因(Id1、Id2)----存于負(fù)責(zé)為腫瘤輸送營養(yǎng)的血管內(nèi)。小鼠兩種基因去除,置于三種不同腫瘤環(huán)境中----顯現(xiàn)出阻止腫瘤生長抵抗力。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果研制出使2種基因失去活力藥物。注:兩種基因?qū)ε咛グl(fā)育很重要,對成人影響甚微。近10多年腫瘤學(xué)研究最大突破是發(fā)現(xiàn)了癌基因,迄今已發(fā)現(xiàn)100多個(gè)。當(dāng)前第63頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)研究證實(shí),各種脊椎動(dòng)物都帶有癌基因,正常情況下并不引起癌變,某些情況下,才能被激活致使癌基因發(fā)生擴(kuò)增。癌基因(存于動(dòng)物細(xì)胞內(nèi))----某些條件作用下----抑制基因減少、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)基因表達(dá)紊亂、癌基因擴(kuò)增、癌基因-CH3丟失----細(xì)胞癌變。建立攜帶有腫瘤基因的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是癌基因活性和腫瘤發(fā)生研究一種極為重要方法。當(dāng)前第64頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)乳腺癌轉(zhuǎn)基因小鼠研究表明:(1)腫瘤生長與正常細(xì)胞同樣受內(nèi)源激素組織內(nèi)多肽生長因子調(diào)控,異常增生是癌基因和腫瘤抑制基因遺傳改變,導(dǎo)致更多惡性細(xì)胞克隆增長。(2)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物研究支持了腫瘤發(fā)生至少需要兩次轉(zhuǎn)化腫瘤多步發(fā)生假說(轉(zhuǎn)入癌基因在動(dòng)物各個(gè)器官都能表達(dá),僅有少數(shù)幾個(gè)器官會(huì)發(fā)生癌變)。當(dāng)前第65頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)(3)利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)可制備某些高頻率發(fā)生腫瘤轉(zhuǎn)基因動(dòng)物加深對腫瘤發(fā)生了解,分析某一組織前癌狀態(tài),分析研究腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程。同濟(jì)醫(yī)大普查肝癌N-ras,C-myc癌基因異常早期表達(dá)---對肝癌形成起到啟動(dòng)作用。(4)利用處于前癌狀態(tài)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物,為腫瘤多步發(fā)生中“第二步打擊因子”實(shí)驗(yàn)提供強(qiáng)有力手段。當(dāng)前第66頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)(5)將不同癌基因再導(dǎo)入前癌狀態(tài)動(dòng)物,證實(shí)它們對腫瘤發(fā)生、發(fā)展不同影響,為抗癌治療建立更多可靠動(dòng)物模型。探討外來癌與動(dòng)物原癌基因表達(dá)與癌轉(zhuǎn)化及動(dòng)物遺傳背景與外界激活因素關(guān)系。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物在腫瘤病因?qū)W、發(fā)病學(xué)和治療學(xué)應(yīng)用研究中具有十分重要意義。
免疫學(xué)研究中應(yīng)用Brinster將一種功能性重排小鼠免疫球蛋白K基因注入小鼠受精卵,建立了轉(zhuǎn)基因小鼠,研究結(jié)果顯示:當(dāng)前第67頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)重排IgG基因包含了所有組織特異性表達(dá)所需信息,不管導(dǎo)入功能性重排IgG基因整合于小鼠染色體什么位點(diǎn),連續(xù)傳代中都能獲得穩(wěn)定和正常表達(dá)(結(jié)論:導(dǎo)入功能性K輕鏈基因控制內(nèi)源性輕鏈基因重排能力與轉(zhuǎn)基因高水平表達(dá));Babinet發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)基因小鼠產(chǎn)生HBsAg,6個(gè)月內(nèi)沒有任何病理變化,表現(xiàn)為一種持續(xù)帶毒狀態(tài)。結(jié)果驗(yàn)證一種假設(shè):當(dāng)前第68頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)乙肝病人肝細(xì)胞損傷不是由HBsAg表達(dá)直接引起,肝細(xì)胞膜上病毒抗原發(fā)生免疫反應(yīng)所致;用轉(zhuǎn)基因小鼠模型來研究免疫耐受與肝細(xì)胞損傷關(guān)系以探討發(fā)病機(jī)理;轉(zhuǎn)基因小鼠為研究第I和第II型MHC功能提供了新手段。MHC表達(dá)產(chǎn)物主要負(fù)責(zé)細(xì)胞間相互識(shí)別及抗原提呈,腫瘤免疫中,主要以I類分之為主,II類與自身免疫病高度相關(guān)。當(dāng)前第69頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)
遺傳性疾病研究中應(yīng)用數(shù)字表明,91%人最終死于與遺傳因素有關(guān)疾病?;蛑委煟ǚ肿油饪疲橹委熯z傳性疾病開辟了有效途徑。將正常外援基因?qū)肷矬w靶細(xì)胞內(nèi)以彌補(bǔ)其缺失基因,關(guān)閉或降低異常表達(dá)基因,達(dá)到治療遺傳病目的。目的基因+反轉(zhuǎn)錄病毒(載體)----重組、包裝----病毒顆粒(competence)----轉(zhuǎn)染----受體細(xì)胞------genetransfer。當(dāng)前第70頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)MT-rGHDNA轉(zhuǎn)移到一種“侏儒癥”小鼠生殖系,構(gòu)建融合基因,轉(zhuǎn)基因個(gè)體比侏儒癥小鼠長大了三倍。說明動(dòng)物生殖缺陷可通過轉(zhuǎn)基因加以矯正。重組反轉(zhuǎn)錄病毒將所攜帶功能目的基因整合到受體細(xì)胞的染色體上,目的基因表達(dá)產(chǎn)物將彌補(bǔ)原來缺失基因產(chǎn)物,達(dá)到治療遺傳病目的。當(dāng)前第71頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)Quaking(顫抖)型小鼠,一種髓性基質(zhì)蛋白(MBP)基因隱性突變所致。正常小鼠的MBP基因?qū)隥uaking小鼠受精卵,得到轉(zhuǎn)基因顫抖小鼠不再顫抖。生殖系基因治療研究對動(dòng)物完全可行,對于人類基因治療有重要借鑒意義。病毒性疾病研究中應(yīng)用SARS研究;禽流感研究;AIDS;H1N1研究都以轉(zhuǎn)基因動(dòng)物為模型。當(dāng)前第72頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)(1)病毒有其固有宿主范圍。把病毒DNA導(dǎo)入胚胎,整合表達(dá),打破病毒固有宿主范圍,產(chǎn)生與正常宿主同樣病理變化,更大范圍內(nèi)建立病毒致病模型及對其進(jìn)行更廣泛深入研究。(2)將人脊髓灰質(zhì)炎病毒感染宿主受體基因?qū)胄∈?,獲得對該病毒易感轉(zhuǎn)基因小鼠,替代猴子檢測口服疫苗能力。當(dāng)前第73頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)(3)乙肝病毒X基因(與肝癌相關(guān)),S基因,C基因(變異與病毒活動(dòng)密切相關(guān))等特定基因?qū)胄∈蠡蚪M,研究特定基因表達(dá)產(chǎn)物對乙肝致病機(jī)理。有人接種乙肝疫苗沒產(chǎn)生抗體?HBV-S變異,使HBsAg陰性,已感染乙肝病毒。當(dāng)前第74頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)(4)將病毒全基因組DNA導(dǎo)入小鼠基因組,轉(zhuǎn)基因小鼠不僅具有表達(dá)病毒蛋白能力,能進(jìn)行病毒DNA復(fù)制。
改良和培育動(dòng)物新品種方面應(yīng)用物種選擇方法培育動(dòng)植物新品種,經(jīng)典育種方法在兩個(gè)方面受到限制。遺傳信息只能在同種或親緣關(guān)系很近種間才可能變換重組;其次選擇先決條件是變異或突變,天然突變頻率極低。當(dāng)前第75頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)重組DNA技術(shù)使親緣關(guān)系十分遙遠(yuǎn)種間遺傳信息進(jìn)行交換和重組(Transposons),在很短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生服從于人意志的突變。(1)體外重組代表優(yōu)良性狀基因?qū)雱?dòng)物受精卵,培育優(yōu)良性狀動(dòng)物新品種。改良目的:增加動(dòng)物新遺傳品質(zhì)(高生長率、瘦肉率、食物利用率、抗病率,增加皮、毛和乳品的產(chǎn)量及質(zhì)量),培育出很多動(dòng)物新品種。英國羅斯林研究所培育轉(zhuǎn)基因雞蛋具抗癌和治療其他疾病作用。當(dāng)前第76頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)預(yù)防動(dòng)物免遭傳染病危害,傳統(tǒng)辦法免疫接種,效果不很理想。(2)胞內(nèi)免疫法培育抗病轉(zhuǎn)基因動(dòng)物:宿主體內(nèi)表達(dá)某種病毒突變型基因有效干擾野生株病毒復(fù)制。培育出抗雞白血病組織增生病毒轉(zhuǎn)基因雞新品種。當(dāng)前第77頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)(3)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物體內(nèi)表達(dá)受干擾素誘導(dǎo)細(xì)胞M×1蛋白(來自粘病毒抗性基因),培育出一種對流感病毒有高度抗體轉(zhuǎn)基因小鼠。AUSTRALIA將羊毛成分蛋白質(zhì)a-白蛋白主要成分半胱氨酸基因?qū)肷窖?,繁育出轉(zhuǎn)基因山羊,使羊毛增長5%,全國羊毛收入增加3億美圓。(4)煙草商參加了最先進(jìn)醫(yī)學(xué)研究煙草地里種經(jīng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)處理的煙草。收獲不是煙草原料,是有效的抗生素及抗瘧疾疫苗蛋白,當(dāng)前第78頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)無病原體傳染危險(xiǎn),植物病毒不易傳染給人。
生物活性物質(zhì)研究中的應(yīng)用生物醫(yī)學(xué)重要價(jià)值生物活性蛋白質(zhì)基因?qū)爰倚蠡蚣仪菔芫眩l(fā)育成動(dòng)物體液、血液、乳汁、腹水和尿液中收獲基因產(chǎn)物——Animalbioreactors?;畎l(fā)酵罐,除溫度、PH和氧氣通過生物基本單位——細(xì)胞來表達(dá)外源基因產(chǎn)物,發(fā)展為新型制藥工業(yè)基地(MolecularfarmingorGenefarming)。當(dāng)前第79頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)每年可以從哺乳動(dòng)物中獲取10余種藥物。日本將菠菜FAD12基因植入豬受精卵,轉(zhuǎn)基因豬不飽和脂肪酸含量高出普通豬20%。
轉(zhuǎn)基因動(dòng)物應(yīng)用將理想的遺傳物質(zhì)導(dǎo)入動(dòng)物染色體,擴(kuò)大種間遺傳變異,回避有性繁殖所固有局限性,使基因能在種間關(guān)系遙遠(yuǎn)機(jī)體間流動(dòng)。
當(dāng)前第80頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)克隆牛產(chǎn)出人乳中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在“人乳化”牛奶的科研攻關(guān)項(xiàng)目上已經(jīng)取得了階段性突破,將人乳多種成分的基因轉(zhuǎn)移在克隆牛身上,讓牛產(chǎn)出接近人乳的牛奶,牛奶制品有望在兩年后上市。
人奶有兩大營養(yǎng)成分最重要,一是孩子免疫系統(tǒng)發(fā)育完善靠人奶大量乳鐵蛋白、溶菌酶和其他分泌性抗體等,此成分牛奶很少,人奶是其幾百倍甚至上千倍,提倡母乳喂養(yǎng)重要原因。二是對孩子智力發(fā)育,對中樞神經(jīng)發(fā)育、大腦發(fā)育。當(dāng)前第81頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)
“過去說皇帝、皇后喝人奶,極端腐化,為什么不能把皇帝、皇后享用到的東西變成老百姓都能享用的東西呢?”人乳成分中的功能,科學(xué)已經(jīng)解釋得很清楚,未找到科學(xué)辦法把它生產(chǎn)出來,并做到低成本讓普通百姓享用。課題組想辦法讓牛生產(chǎn)它?“這在國外也沒有做過,人乳化牛奶在全世界是首創(chuàng)?!辈还馐且粋€(gè)新的產(chǎn)品,而且是一種新的生活方式,就像汽車、飛機(jī)在北美率先被使用是一樣的?!碑?dāng)前第82頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)“不少人已喝過這種牛奶或者制成的鮮奶,很多人反映比一般的奶要好喝,我個(gè)人認(rèn)為是心理作用,我自己品嘗是沒有什么差別,只是味道更加濃醇一些?!闭n題組負(fù)責(zé)人說,很多人愿意嘗試這種奶,一位來參觀的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者喝過,國外不少新聞媒體記者喝過,農(nóng)業(yè)部很多官員也喝過。有人喝過后說,“這奶真香”,李寧頗為嚴(yán)謹(jǐn),沒有科學(xué)依據(jù)表明更好營養(yǎng)成分會(huì)帶來更好的味道。目前產(chǎn)品能夠模仿人奶70%至80%,還做不到100%,能提高智力蛋白還沒有去做。當(dāng)前第83頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)有效回避不利基因,有效性狀轉(zhuǎn)移到高產(chǎn)性能種系中。轉(zhuǎn)基因,設(shè)計(jì)并生產(chǎn)出特定實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型,研究外源基因在整體動(dòng)物中表達(dá)調(diào)控規(guī)律,對人類疾病病因、發(fā)病機(jī)理和治療學(xué)起到極大促進(jìn)作用。當(dāng)前第84頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)轉(zhuǎn)基因鼠腦切片證實(shí):腦皮質(zhì)海馬部位形成大量老年斑樣結(jié)構(gòu),形態(tài)與老年癡呆癥結(jié)構(gòu)相似。2000年,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物市場已超過12億美圓。
科學(xué)家改寫生命之書全球著名人類基因定序及解碼基因研究機(jī)構(gòu)劍橋維康基金會(huì)及加拿大多倫多病童醫(yī)院在《nature》報(bào)告:以前認(rèn)為人類基因組99.9%相同;研究發(fā)現(xiàn):人類基因只有99.5%相同,每個(gè)人基因差異比先前估計(jì)的大10倍。當(dāng)前第85頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)解釋:為什麼一些人比其他人更易患上某種嚴(yán)重疾???新圖譜將有助于科學(xué)家分辨基因變化,從新角度研究基因與其他疾病關(guān)聯(lián)性,對醫(yī)療診斷、新藥開發(fā)以及對人類進(jìn)化認(rèn)識(shí)有深遠(yuǎn)影響。目前對老年癡呆癥、腎病和艾滋病研究極有幫助。當(dāng)前第86頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)
糖尿病全基因組關(guān)聯(lián)分析和藥物基因組學(xué)研究
研究目標(biāo)中國漢族人群2型糖尿病的全基因組關(guān)聯(lián)分析,尋找各種與2型糖尿病患病風(fēng)險(xiǎn)以及相關(guān)性狀所關(guān)聯(lián)的遺傳因子,闡明中國漢族人群的2型糖尿病遺傳基礎(chǔ);對中國人群2型糖尿病藥物基因組相關(guān)多態(tài)性基因與藥物有效性和安全性之間的關(guān)系進(jìn)行研究,為我國2型糖尿病的合理用藥提供科學(xué)依據(jù)。當(dāng)前第87頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)主要研究內(nèi)容建立5000份以上中國漢族人群糖尿病患者以及2500-5000份專屬正常對照的血液、DNA樣本庫;對2000-3000個(gè)2型糖尿病病例進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析,找出致病位點(diǎn);對2000-3000例服用降糖藥物的病人進(jìn)行藥物治療有效、無效和發(fā)生藥物毒副反應(yīng)人群分類;利用本項(xiàng)目已建立的藥物基因組學(xué)研究平臺(tái)技術(shù),對其中1500-2000例2型糖尿病樣本進(jìn)行當(dāng)前第88頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)藥物基因組相關(guān)基因多態(tài)性檢測,研究中國漢族人群2型糖尿病患者中藥物基因組相關(guān)基因多態(tài)性與藥物的安全性和有效性之間的關(guān)系,繪制中國漢族人群糖尿病藥物基因組HapMap圖譜;結(jié)合基因檢測結(jié)果,對其中200-500例病人進(jìn)行糖尿病藥物代謝研究,確定基因型-糖尿病藥物療效/毒性-藥物代謝間的關(guān)聯(lián)性;建立我國漢族人群糖尿病全基因組關(guān)聯(lián)分析和藥物基因組學(xué)數(shù)據(jù)庫。
當(dāng)前第89頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)
克隆動(dòng)物
CLONE:同一個(gè)祖先細(xì)胞分裂繁殖而形成純細(xì)胞系,細(xì)胞系中每個(gè)細(xì)胞基因彼此相通,又稱無性繁殖細(xì)胞系。(無性繁殖現(xiàn)象在低等植物中存在,以一分為二的方式繁殖,高等生物的繁衍后代需兩性生殖細(xì)胞完成)。利用動(dòng)物體細(xì)胞、而非生殖細(xì)胞(精子和卵子)培育出另一個(gè)成體繁殖方法也是克隆。當(dāng)前第90頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)當(dāng)前第91頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)DOLLY的主要貢獻(xiàn)學(xué)者其成功66%的成績歸功于坎貝爾博士:冷凍細(xì)胞用于克隆的構(gòu)想由其提出。最終導(dǎo)致克隆羊誕生的實(shí)驗(yàn)由比爾.里奇進(jìn)行。印裔分子生物學(xué)家普里姆.辛格提出“克隆”設(shè)想。維爾莫特是課題監(jiān)督人。當(dāng)前第92頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)克隆迄今為止經(jīng)歷三個(gè)階段:
第一階段是微生物克隆——由一個(gè)細(xì)菌復(fù)制出成千上萬個(gè)和它一樣的細(xì)菌;第二階段是生物技術(shù)克隆,DNA克隆,由一個(gè)DNA變出無數(shù)個(gè)DNA群體。DNA很小,單一研究很困難,把DNA注入細(xì)菌中去,隨著細(xì)菌克隆而生產(chǎn)出成千上萬個(gè)DNA;第三個(gè)階段是動(dòng)物克隆,由一個(gè)細(xì)胞變成一個(gè)單個(gè)個(gè)體,在科學(xué)上屬于重大飛躍的成果。如果體細(xì)胞來自雄性動(dòng)物,后代也是雄性。當(dāng)前第93頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)
1996年7月英國愛丁堡羅斯林研究所WILMUT研究小組宣布:成功克隆出“DOLLY”。步驟如下:1、用藥物促使母羊排卵,然后將未受精卵取出放置一個(gè)離心管底部,用特殊微注射管將羊卵膜刺破,吸出卵中所有染色體,得到了具活性但無遺傳物質(zhì)卵空殼;2、從一只6歲母羊乳腺中取出一個(gè)普通細(xì)胞,使乳腺細(xì)胞與卵空殼融合,電流刺激使兩者融合成一個(gè)含有新遺傳物質(zhì)卵細(xì)胞。當(dāng)前第94頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)卵細(xì)胞在試管中開始分裂,形成胚胎。當(dāng)胚胎長到一定程度時(shí);3、將其植入另一只母羊子宮中,使母羊人工懷孕產(chǎn)下小羊。Wilmut非常喜歡英國的一個(gè)著名鄉(xiāng)村歌手,歌手名為Dolly(多莉),小羊取名Dolly。Dolly有三個(gè)母親:為它提供乳腺細(xì)胞;提供卵空殼;為它懷胎。從遺傳角度來看,提供乳腺細(xì)胞的母羊才有親緣關(guān)系。當(dāng)前第95頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)
關(guān)于克隆人:在倫理方面是不人道??寺∪丝赡艹霈F(xiàn)畸形、早衰、基因突變等最擔(dān)心問題。重要問題是細(xì)胞程序重編。一個(gè)精子和一個(gè)卵子在形成過程中需花很多時(shí)間編程序,而克隆技術(shù)重編程序僅需幾分鐘??寺∪?6條染色體都來自一個(gè)親體,自然生殖嬰兒染色體來自父母兩個(gè)親體。試管嬰兒(輔助生殖技術(shù))需要一定生殖、生理?xiàng)l件。一對夫婦不能正常產(chǎn)生精子或卵子,將無法用這些技術(shù),克隆技術(shù)將成為新選擇。當(dāng)前第96頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)50歲以上體細(xì)胞克隆人,一誕生細(xì)胞就已老化,成為穿著嬰兒服老人。首位試管嬰兒在英國出世,掀起軒然大波,全世界已有30萬試管嬰兒。杭州國際克隆人會(huì)議提出;:技術(shù)不成熟不能成為反對克隆人的理由。誰也拒絕不了治療性克隆誘惑:干細(xì)胞在生命生長發(fā)育過程中是起骨干作用的原始細(xì)胞,具有自我更新、高度增殖和多向分化潛能。當(dāng)前第97頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)尤其人類胚胎干細(xì)胞,可分化成200多種細(xì)胞類型,構(gòu)建人心臟、肝臟等組織器官,最后發(fā)育成完整個(gè)體。全能干細(xì)胞有可能對人類病變、衰老組織進(jìn)行修補(bǔ)或替代。人類胚胎干細(xì)胞來源也牽涉到倫理問題:人工流產(chǎn)極早胚胎或試管嬰兒術(shù)后剩余胚胎,是不是生命?應(yīng)不應(yīng)該受到尊重?有學(xué)者稱,一個(gè)14天胚胎談不上讓我們尊重。解除千萬個(gè)癌癥、帕金森氏癥和需要器官患者病痛,才是對生命尊重。當(dāng)前第98頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)專家認(rèn)為,人體胚胎克隆研究需非常慎重,英國允許生殖性克隆,將人和動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合起來進(jìn)行克隆實(shí)驗(yàn)。關(guān)于克隆瀕危動(dòng)物:大熊貓是我國特有珍貴動(dòng)物,被譽(yù)為國寶。其數(shù)量目前已減少到不足1000只,是國際組織列為20種瀕危物種其一。當(dāng)前第99頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)異種克隆----取出大熊貓?bào)w細(xì)胞放在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)培養(yǎng),作為供體細(xì)胞;從家兔體內(nèi)取出未受精卵細(xì)胞,取掉細(xì)胞核,剩下細(xì)胞質(zhì);大熊貓供體細(xì)胞移植進(jìn)家兔去核卵細(xì)胞----電刺激,使兩者融合成新細(xì)胞----培育成幼胚-----植入經(jīng)過選擇大熊貓子宮中著床。遺傳物質(zhì)主要是細(xì)胞核中DNA決定,出世必將是標(biāo)準(zhǔn)大熊貓。
當(dāng)前第100頁\共有113頁\編于星期四\12點(diǎn)上海第二醫(yī)科大學(xué)和上海市轉(zhuǎn)基因研究中心共同主持“治療性克隆”研究項(xiàng)目,把病人體細(xì)胞移到去核卵母細(xì)胞并經(jīng)一系列處理發(fā)育至囊胚取得成功。課題列為國家級(jí)重點(diǎn)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目。其整體目標(biāo),用病人體細(xì)胞移植到去核卵母細(xì)胞內(nèi),經(jīng)過一定處理使其發(fā)育到囊胚,再利用囊胚建立胚胎干細(xì)胞,在體外進(jìn)行誘導(dǎo)分化成特定組織或器官,如當(dāng)前第101頁\共有113頁\編于星期四\12
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