课件：学习课件第7章_第7节_基因操作与医学(3_).ppt

* * * * 显微注射法等传统的转基因技术具有随机性和不可预见性、整合率、表达低等式缺陷。 外源基因的拷贝数和整合位点都是随机的； 小鼠,大鼠,兔,牛,猪,绵羊阳性率分别为26%、44%、15%、0.7%、0.9%、0.9%。 整合率极低，得到的转基因动物数量更少。 采用非受精卵还出现嵌合体； 受到宿主染色体上整合位点的影响，大部分转 基因表达水平较低。 * * 即体细胞克隆技术，是用显微操作、电融合等方法将动物体细胞的细胞核全部导入另一个个体的去除细胞核的卵细胞内，使之发育成为个体。 * * 核转移技术可使一个细胞变成一个个体，所产生的个体携带的遗传物质与细胞核供体的遗传物质完全一样，是一种无性繁殖过程，即克隆(clone)。 （三）核转移技术简介 * * 1.动物克隆——转移的核末经修饰 * * * * 多利羊诞生于1996年7月5日，1997年首次向公众披露。 被美国《科学》杂志评为1997年世界十大科技进步的第一项，也是当年最引人注目的国际新闻之一。 科学家认为，“多利”的诞生标志着生物技术新时代的来临。 1997年2月27日《Nature》报道，维尔穆特(Wilmut)和坎贝尔(Campbell)利用克隆技术培育出一只小母羊。 * * 坎贝尔利用克隆多利时冷冻保存下来的，同一只母羊乳腺组织样本，克隆出“多利四羊组”。 转基因动物可以作为天然的生物工厂，合成多肽和蛋白质等生物活性物质，制备药物、抗体和疫苗等，称为动物生物反应器(animal bioreactor)。 生物药物生产主要通过乳腺生产(动物乳腺生物反应器)，少数通过肾脏和膀胱。 用于表达的生物反应器包括动物血液、泌尿系统、精囊腺、乳腺等，还包括禽蛋和昆虫（例如家蚕）个体等。 2.转基因动物生物反应器的制备 —转移的核经过修饰 * * * * 1997年6月伊恩·维尔穆特(Wilmut)报道用基因改造过的胎儿成纤维细胞为核供体，获得了表达人凝血因子IX的转基因克隆绵羊“波莉”。 成功克隆出携带有人凝血因子ＩX基因的绵羊早期 胚胎成纤维细胞； 以该细胞系为核供体移植到去核卵母细胞中，经 过处理后将卵母细胞植入假孕绵羊体内发育。 获得3只能高水平表达人凝血因子ＩX（125μg/ml） 的绵羊。 人体移植器官短缺是一个世界性难题，研究人员把目光移向动物以寻求可替代移植器官。 猪器官的体积、形状和DNA基本与人类相似，是理想的器官供应者，但这种器官移植的主要问题之一是免疫排斥。 三、制造用于移植的细胞、组织和器官 * * 解决办法之一： 通过转基因技术，特别是基因打靶技术： 敲除α-半乳糖抗原决定基因，再结合克隆技术，培育大量不含免疫排斥的转基因克隆猪的器官。 向供体器官基因组敲入某种调节因子，抑制α-半乳糖抗原决定基因的表达； * * * * （一）基因打靶技术简介 可在细胞水平进行，从而建立新的细胞系；也可在动物整体水平进行，以建立基因剔除动物。 基因打靶(Gene targeting)，是一种在胚胎干细胞(ES)技术和同源重组技术的基础之上，定向改变生物体内某种基因的技术。 基因敲除(gene knockout)：定向敲除某种基因 基因敲入(gene knockin)：定向替代某种基因 * * 基本过程包括： ① 用同源基因片段构建含有目的基因的载体； ②用显微注射法将含有目的基因的载体导入ES细胞， 与ES细胞染色体的相应基因发生同源重组，替代 ES细胞中原有的基因； ③将基因替代了的ES细胞注入动物的囊胚中，使其 与囊胚中的细胞共同组成囊胚内的细胞团； ④将囊胚移植到假孕动物的子宫中，使之发育成一 种既有含目的基因细胞又有原有细胞的嵌合体； ⑤将嵌合体动物与正常动物交配，最终筛选出基因 替代的纯合子动物。 跨物种感染： 一般不会感染人的病毒，通过异种器官移植提供的种间细胞亲密接触，可能感染人或者与人的病毒重组形成更危险更致命的病毒，而且免疫系统受到抑制的移植受体比一般人更容易被感染。 更加重要的是，转基因动物带的未知病毒是否会从移植受体扩散出去，从而传播到其他人造成疫病大流行，引起流行病？ 风险 * * 组织工程 是利用人体自身细胞和组织工程的理论与方法，使原先缺损的组织和器官沿着设计好的支架、模型顺其自然地成长起来发。 * * 多能干细胞的定向分化 2006年，京都大学的山中伸弥(Shinya Yamanaka) 从24个候基因中筛选出4个与胚胎干细胞多能性更为密切相关的基因：Oct4、Sox2、c-Myc和Klf4；