《基因动物生物化学》PPT课件.ppt

1 转基因技术 Transgenictechnology 2 概念转基因 1 将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中表达 引起生物体性状可遗传的修饰 称之为转基因技术 2 利用分子生物学技术 将某些生物的基因转移到其它物种中 改造生物遗传物质 使遗传物质得到改造的生物在性状 营养和消费品质等方面向人类需要的目标转变 转基因动物 以实验方法将外源基因导入动物染色体基因组内稳定整合并能遗传给后代的一类动物 3 转基因与转基因动物转基因超级鼠 1982年 英国 自然 杂志发表文章 有两个美国实验小组利用转基因技术 将大鼠生长激素重组基因导入到小鼠受精卵中 培育出具快速生长效应的 转基因超级鼠 转基因鼠比与它同胎所生的小鼠生长速度快2 3倍 体积大一倍 4 转基因动物 获取外源目的基因外源目的基因导入生殖细胞或胚胎干细胞选择携带目的基因的细胞 选择体外培养系统和宿主动物转基因胚胎的发育及鉴定筛选所得的转基因动物 5 转基因动物技术路线 经典的技术路线目的基因显微注射已交配的取出移植受体动物妊娠供体动物受精卵输卵管转基因动物缺点 注入目的基因的命中率低 目的基因的整合率低 受精卵移植的受孕率低 6 整合胚胎移植的技术路线转基因动物受体动物子宫目的基因非手术胚胎移植体外受精体外培养多细胞胚胎检测整合外源基因卵子受精卵或囊胚的胚胎精子优点 受精卵的成活率高达90 以上 外源基因整合率高 提高受孕率 7 核移植 克隆 的技术路线目的基因转基因动物导入动物胎儿成纤维细胞妊娠取核动物去核重组的体外培养囊胚期胚胎移植卵细胞受精卵胚胎受体动物子宫特点 体细胞核移植 核移植前导入目的基因 8 整合卵受精的技术路线 目的基因转基因动物导入逆转录病毒妊娠精子感染体外受精胚胎移植卵母细胞成熟卵细胞囊胚受体动物子宫特点 卵母细胞导入目的基因后再与精子受精 9 目的基因的制备和转基因的方法 目的基因的制备 目的基因的获得逆转录合成法化学合成法PCR扩增法 目的基因的扩增通过载体在宿主中克隆通过PCR扩增目的基因转基因动物的方法 显微注射法 生殖细胞载体法 胚胎干细胞法 病毒载体法 10 显微注射法在显微注射仪上 一侧用吸管固定受精卵 另一侧将注射针插入受精卵原核 拔出显微注射针 解除固定管的负压 操作完成 显微注射法是最早使用 至今仍在使用的较成熟的基因导入方法 缺点 整合效率低 小于1 不能定点整合 影响基因表达和遗传稳定性 方法复杂 设备昂贵 11 生殖细胞载体法体外和体内转染生殖细胞 前者又包括精子载体法 卵子载体法 受精卵载体法 胞浆内精子注射法等 精子载体法是将成熟的精子与外源DNA的载体共同孵育 使精子携带外源DNA 受精后外源DNA整合至染色体中 此法理论上是可行的 也有成功的先例 但成功率不高 效果不稳定 有待探索 完善 12 胚胎干细胞介导法胚胎干细胞 embryonicstemcell ES细胞 是从胚泡内细胞团分离得到的多潜能细胞 将外源基因导入体外培养的ES细胞 经筛选后获得整合稳定和表现良好的细胞 将这些细胞注射到小鼠胚泡腔中 部分ES细胞可与内细胞团融合并参与其分化 形成嵌合体 在嵌合过程中 带有外源基因的ES细胞可能进入生殖系 在经杂交育种可得到纯合体 即为所需的转基因小鼠 13 病毒载体法动物病毒载体是较理想的真核基因工程载体 病毒DNA序列中有很强的启动子 可使其后方的外源基因高产量和高频率地表达 常用的有杆状病毒载体 SV40载体 痘苗病毒载体 逆转录病毒载体等 14 转基因动物的应用研究 改良动物转移单个基因改良动物性状 未见成功报道 尚需对性状表现的生化代谢途径 有关基因相互作用及基因定位整合 基因定量表达 组织特异性表达等进行深入研究 乳腺生物反应器1987年 首次小鼠乳腺中表达组织型纤溶酶原激活剂tPA蛋白 至今国际上转基因羊 转基因牛等的成功报道实例已有10多种 生产出抗胰蛋白酶 乳铁蛋白 人凝血蛋白因子 蛋白质C等药用蛋白 国外经济学家预期 10年后 转基因动物生产的药物销售额超过250亿美元 15 基因药物生产 第一阶段是细菌基因工程第二阶段是动物细胞基因工程第三阶段是转基因动物 乳腺生物反应器 特点 乳腺是自我封闭系统 乳腺表达蛋白质不回流到血液循环系统 避免外源基因表达的蛋白质对动物本身的影响 乳腺组织是一种有效的蛋白质合成器 一头奶牛一年可生产乳蛋白250 300Kg 如果有百分之一的乳蛋白代换成医用蛋白 产量十分可观 乳腺分泌的基因产物产量高 易提纯 表达蛋白经过修饰加工 具有稳定生物活性 接近天然产品 动物乳腺表达外源基因可以遗传 可常规繁殖生产群体 16 六 转基因动物研究存在的问题 转基因动物的低效性转入基因引起完整基因突变转入基因表达混乱病毒转基因对宿主的影响转基因动物模型与预期不符乳腺反应器的完善转基因动物及产品的认可 17 转基因动物的应用前景1 研究基因的结构与功能 了解动物生命现象的内在本质 2 建立多种疾病的动物模型 研究发病机理及治疗方法 3 改善动物生产性能 提高动物育种效率 4 作为医用或食用蛋白的生物反应器 可以通过家畜乳腺分泌大量安全 高效 廉价的人体药用蛋白 18 基因敲除与基因治疗 GeneKnockout GeneTherapy 19 什么是基因敲除技术 基因敲除 geneknockout 采用同源重组的方法 用体外合成的无效基因或突变基因取代相应正常基因 再应用转基因方法孵育出转基因动物 即为基因敲除动物 20 基因敲除技术的应用1 研究基因调控和基因功能 2 建立人类疾病的转基因动物模型 为医学研究提供材料 3 改造动物基因型 鉴定新基因和 或其新功能 研究发育生物学 4 治疗遗传病 即基因治疗 5 改造生物 培育新的生物品种 21 基因治疗与基因疫苗 基因治疗 genetherapy 是指将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞以纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用 也包括剔除或抑制某些导致疾病的基因 从而达到治疗疾病目的的生物医学新技术 基因疫苗指的是DNA疫苗 即将编码外源性抗原的基因插入载体 然后导入人或动物体内 让其在宿主细胞中表达抗原蛋白 诱导机体产生免疫应答 22 动物克隆技术 AnimalCloningTechnology 23 CreatingDolly 1997年2月22日 英国 Nature 刊登了爱丁堡罗斯林研究所维尔穆特的研究成果 即 多莉 羊的克隆成功 从此震惊了世界 24 1998年4月与威尔士山羊戴维产下邦尼 证明了克隆动物也能生育 2003 2 14日苏格兰向外界宣布 多莉因早衰并患有肺炎 被迫实施了安乐死 由于早衰问题 人们怀疑 多莉是穿着羔羊服装的老羊 多莉的生命历程 25 取一头普通白绵羊乳腺细胞 将细胞核移植到一个剔除了细胞核的卵子中 使之融合 分裂 发育成胚胎 移植到第三头羊的体内 科学家共培育277个胚胎 只有多莉成功出生 1996年7月5日 多莉降临人世 直到1997年2月23日才公布于众 26 什么叫克隆 细胞核移植得到的个体都叫做克隆 核移植是指利用显微外科手术的方法将胚胎细胞或成体细胞的细胞核移人去核的卵母细胞中 构建成重组胚 通过体内或体外培养 胚胎移植 产生与供体细胞基因型相同的