[基础医学]转基因动物2012.ppt

转基因动物是指用实验的方法将外源基因导入早期胚胎细胞，使之整合于细胞基因组中而建立的动物品系。整合的外源基因称为转基因（transgene) 。 早期胚胎-单细胞期受精卵 受精卵能够分化出各种细胞、组织，形成一个完整的个体，所以把受精卵的分化潜能称为全能性。随着分化发育的进程，转基因会分布到各种组织细胞中去，包括生殖细胞，因此，转基因是可以遗传的。 转基因小鼠(transgenic mouse) 最早建立成功的转基因动物是转基因小鼠(transgenic mouse)。由于制备转基因小鼠比制备大的转基因动物要省时、省力得多,因此转基因小鼠技术作为生命科学研究的一个新的技术体系已经得到越来越广泛的应用，特别是基因功能的研究。  转基因动物技术建立以前研究基因的功能是将外源基因导入原核细胞或真核细胞来进行。 但基因在离体单个细胞中的功能并不一定能代表基因在整体中的功能。因为在一个复杂的动物个体中，众多的基因彼此之间在功能上并不是孤立的，而是相互关联、相互影响的。而且一个基因在单一细胞中的表达究竟会对整个机体的生理功能产生什么作用也必须在整体水平上来研究。因此，转基因动物技术目前是研究基因功能的最好技术。 一、转基因小鼠技术的发展史 转基因小鼠技术兴起于60年代，至80年代中期逐渐成熟。其中关键的技术是实现外源基因的导入及整合，这一技术的发展到目前已经历了四个阶段： 1. 实现外源基因的导入。 2. 实现外源基因的定点整合-基因打靶。 3. 实现外源基因的组织特异性表达。 4. 实现外源基因的时间可控性表达。 第一阶段：实现外源基因的导入 1974年，Jaenisch等用显微注射法将SV40的DNA导入到小鼠的囊胚（blastocyst）中，在子代小鼠的肝、肾组织中检测到了SV40的DNA。这一结果证明将外源基因导入胚胎细胞中并实现整合是可能的。 以后相继有人用同样的方法实现了外源基因向小鼠受精卵中的转移并能遗传给后代。在基因转移的方法上相继出现了逆转录病毒载体法、电脉冲法等。 第一个转基因小鼠—超级小鼠的建立 1982年，美国学者Palmiter将大鼠生长激素基因导入小鼠受精卵，所生7只子代小鼠中有6只生长加快，体重明显增加，这就是所谓的“超级小鼠”(supermouse)诞生了(Palmiter et al.,1982:Nature,Vol.300,December 16,1982)。“超级小鼠”的建立成功轰动了整个生命科学界，科学家们对此表现出浓厚的兴趣，许多实验室竞相开展这方面的研究工作，因此，转基因小鼠技术迅速发展，不断完善。 超级小鼠 supermouse 外源基因的整合方式 这一阶段转基因技术的共同特点是导入的外源基因是随机整合的。这种随机整合的外源基因可能是单拷贝的，也可能是多拷贝的。 外源基因的整合可能会产生以下几种结果： 1.能够有效地表达而不影响动物的发育以及正常的生理功能。 2.不能有效表达，整合入动物细胞基因组中的外源基因无功能。 3.外源基因的整合导致动物细胞正常基因的失活或激活癌基因，这样动物则不能正常生长、发育。 问题：如何避免不理想的结果？ 第二阶段：转基因的定点整合。 1987年，美国北卡罗莱纳大学Smithies和犹他大学Capecchi领导的研究小组根据同源重组的原理，实现了导入的外源基因的定点整合，这一技术亦称为“基因打靶”(gene targeting).基因打靶技术的应用，一方面可以使导入的外源基因定点整合于人们希望整合的部位，从而避免了外源基因随机整合对内源基因的影响。另一方面，人们还可以利用基因打靶技术定点灭活一个内源基因，亦称为“基因敲除”(gene knockout)。因此基因打靶技术为在整体水平研究某一基因的功能以及进行基因治疗开辟了新的途径。 2007年诺贝尔生理学或医学奖 北京时间2007年10月8日下午5点30分，2007年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，美国犹他大学Eccles 人类遗传学研究所科学家Mario R. Capecchi 、美国北卡罗来纳州大学教会山分校医学院教授Oliver Smithies 与英国科学家卡迪夫大学卡迪夫生命科学学院Martin J. Evans因干细胞研究获得此奖项。 ? 今年的三位诺贝尔奖获得者是由于在胚胎干细胞和哺乳动物的DNA重组方