高新技术在生物医学研究中的应用.ppt

第十章高新技术在生物医学研究中的应用20世纪末5年间，在人类健康研究中有51项突破性成果，其中22项是通过实验动物模型遗传研究获得的。1自1980年第一个转基因小鼠诞生以来，转基因技术在实验动物科学领域得到广泛应用，被称为实验动物科学的一场革命。2现代生物技术工程手段包括：胚胎工程技术、转基因技术、细胞核和细胞器转移技术、基因导入技术、克隆技术等。3胚胎工程研究对LA的遗传育种、种质保存、良种扩群及培育具备相同遗传特性的动物群（超纯系）具有实际应用价值和理论意义。01基本内容包括人工授精、同期发情、超数排卵、胚胎培养、胚胎保存、胚胎移植、胚胎分割、体外受精、显微受精、性别控制、基因转移、胚胎嵌合、胚胎干细胞、细胞核移植、卵母细胞激活与孤雌发育等。02第一节胚胎工程技术干细胞具有自我更新能力（self-renewing），能够产生高度分化的功能细胞。按生存阶段分为胚胎干细胞和成体干细胞。1胚胎干细胞（embryonicstemcells,ES细胞）是一种存在于胚胎早期的全能细胞，能分化为体内各种类型的组织细胞，可长期增殖培养并保持高度未分化状态。2最大特点是体外ES细胞既像培养的一般细胞可扩增、遗传选择操作和冻存等，而不失潜能性。在一定条件下，ES细胞可被诱导分化为各种细胞、组织，也可与受体胚胎嵌合，生产出包括生殖系统在内的各种组织的嵌合体后代。因此，ES细胞既是研究哺乳动物早期胚胎发生、细胞组织分化、基因表达调控等发育基础研究的理想模型系统和有用工具，也是进行动物胚胎工程、转基因动物、家畜育种、临床医学研究和应用的重要途径。3胚胎干细胞和成体干细胞建立ES细胞系的原始ES细胞主要来源：发育为桑椹胚的胚胎细胞、胚泡内层细胞团和早期胚胎的原生殖细胞。桑椹胚细胞和胚泡内层细胞可通过体外受精和培养的方法获得，原生殖细胞主要从早期流产胎儿的性腺脊分离而得。建立ES细胞的方法：通过机械分散和酶消化法得到单ES细胞悬液，先在改良Eargle,s培养液中培养2~3天，再转到经放射线照射或丝裂霉素处理的成纤维细胞饲养层上进行传代培养。为维持ES细胞在未分化状态增殖，需在培养液中加入细胞分化抑制因子。从体外培养体系中除去饲养层和分化抑制因子，ES细胞可模拟体内正常胚胎的发育过程，分化为含有多种组织细胞的胚胎体。若加入某些细胞诱导分化因子和化学诱导剂，可使ES细胞向特定细胞方向分化。人的ES细胞系的建立是人类生物学研究的重大技术突破，研究和利用ES细胞是当前生物工程领域的核心问题之一。小鼠的ES细胞可在体外定向诱导分化为神经细胞、造血细胞、心肌和肌肉细胞、内皮细胞和血管、软骨细胞等。优势在于ES细胞能降低免疫反应。ES细胞表面抗原少，不会诱发严重的免疫反应，机体不会对外来“入侵者”产生排斥。ES细胞应用新进展：美国BID医学中心于2001年发现胚胎干细胞能修复心肌细胞，为充血性心力衰竭（congestiveheartfailure,CHF）患者的治疗带来新希望。日本京都大学科学家采用电刺激方法把老鼠的胚胎干细胞和淋巴细胞融合成为一个细胞，发现它能分化为软骨、肌肉和神经等特定组织的体细胞，并具有增殖能力。这一技术有可能促进再生医疗技术的发展。日本信州大学田川阳一等人使用老鼠的胚胎干细胞培育肝细胞获得成功，为肝病患者带来希望。西北农林科技大学专家于1996年从小鼠胚胎干细胞分化得到心脏跳动样细胞团，1997年由流产胎儿分离克隆出人类胚胎干细胞，现传至9代，2001年9月由窦忠英教授等人第六次从人类胚胎干细胞中分化诱导得到心脏跳动样细胞团。1234501020304成体干细胞：被移植入受体中表现出很强的可塑性。通常供体干细胞在受体中分化为与其组织来源一致的细胞，但也有例外。大多数观点认为干细胞的分化与微环境密切相关。1999年Goodell等人分离出小鼠的肌肉干细胞，体外培养5天后，与少量骨髓间质细胞一起移植入接受致死量辐射的小鼠中，结果发现肌肉干细胞会分化为各种血细胞系，这种现象被称为干细胞的横向分化。调控机制目前不清楚。成体干细胞打破了用于临床治疗的干细胞只能来源于胚胎或受精卵的限制，为干细胞治疗疾病提供了新途径。超数排卵(superovulation)：经外源激素处理的雌性动物可改变性周期，可超常数的排卵，甚至可以超常数十几倍。如1只家兔88枚胚胎，1只KM小鼠83枚胚胎。实际意义：在生产和科研中可获得大量卵或胚胎，可提高动物繁殖数量，提高产量，增加经济效益，满足胚胎工程研究、遗传工程研究和建立胚胎库的需要。用于超数排卵、同期发情的激素：促卵泡激素FSH和促黄体激素LH、孕马血清促性腺激素PMSG和人绒毛膜促性腺激素HCG。01