胚胎工程的应用及前景

1、导入新课导入新课胚胎干细胞胚胎干细胞 前面我们对胚胎工程的理论基前面我们对胚胎工程的理论基础础哺乳动物的受精和早期胚胎哺乳动物的受精和早期胚胎发育的规律做了细致的研究，在此发育的规律做了细致的研究，在此基础上我们介绍胚胎工程技术。基础上我们介绍胚胎工程技术。胚胎工程的应用及前景胚胎工程的应用及前景教学目标教学目标1. 了解胚胎工程的应用和前景。了解胚胎工程的应用和前景。2.举例说出胚胎移植和胚胎分割。举例说出胚胎移植和胚胎分割。查阅资料，讨论，探究。查阅资料，讨论，探究。 1.认同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用。认同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用。 2.关注胚胎工程的研究进展和应用价值。关

2、注胚胎工程的研究进展和应用价值。教学重难点教学重难点 1.胚胎移植的生理学基础，基本程序和应用。胚胎移植的生理学基础，基本程序和应用。 2.胚胎分割的应用意义。胚胎分割的应用意义。 3.胚胎肝细胞研究的意义。胚胎肝细胞研究的意义。1.胚胎移植的生理学基础。胚胎移植的生理学基础。2.胚胎干细胞的概念。胚胎干细胞的概念。3.胚胎干细胞的分离途径。胚胎干细胞的分离途径。 胚胎工程技术包含很多方面的内容。目前，胚胎工程技术包含很多方面的内容。目前，胚胎工程技术中应用较多的是胚胎工程技术中应用较多的是体外受精和胚胎移体外受精和胚胎移植技术植技术，因此，可以说它们，因此，可以说它们是胚胎工程技术的基是胚胎

3、工程技术的基础础；胚胎分割技术是继胚胎移植技术后迅速发展；胚胎分割技术是继胚胎移植技术后迅速发展起来的技术，方法简单，效率更高；胚胎干细胞起来的技术，方法简单，效率更高；胚胎干细胞的培养不仅是胚胎工程的重要成就之一，它在基的培养不仅是胚胎工程的重要成就之一，它在基础生物学畜牧学医学上都有重要的应用价础生物学畜牧学医学上都有重要的应用价值，是当今研究的这门课题之一。值，是当今研究的这门课题之一。1.胚胎移植的概念胚胎移植的概念 胚胎移植是指将雌性动物体内的早期胚胚胎移植是指将雌性动物体内的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态

4、相同的其他雌胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。 其中提供胚胎的个体为其中提供胚胎的个体为“供体供体”，接受，接受胚胎的个体为胚胎的个体为“受体受体”。2.胚胎移植的现状和意义胚胎移植的现状和意义 1890年，英国科学家希普成功地进行了家年，英国科学家希普成功地进行了家兔的胚胎移植实验，证实了早期胚胎在与供兔的胚胎移植实验，证实了早期胚胎在与供体生理条件一致的受体母兔体内正常发育的体生理条件一致的受体母兔体内正常发育的可能性。可能性。 20世纪世纪60年代，胚胎移植技术在畜牧业年代，胚胎移植技术在畜牧业上的研究取

5、得了很大进展。上的研究取得了很大进展。胚胎移植的发展及现状胚胎移植的发展及现状 20世纪世纪70年代后，胚胎移植技术在畜年代后，胚胎移植技术在畜牧业生产中被广泛应用，极大地推动了畜牧业生产中被广泛应用，极大地推动了畜牧业生产的发展。牧业生产的发展。 近近20年来，在胚胎移植中，牛胚胎移年来，在胚胎移植中，牛胚胎移植技术较为成熟。植技术较为成熟。 胚胎移植大大缩短了供体本身的繁殖胚胎移植大大缩短了供体本身的繁殖周期；在对供体施行超数排卵处理后，可周期；在对供体施行超数排卵处理后，可获得多枚胚胎，经移植可得到多个后代。获得多枚胚胎，经移植可得到多个后代。充分发挥了雌性优良个体的繁殖潜力。充分发挥了

6、雌性优良个体的繁殖潜力。胚胎移植的优势胚胎移植的优势胚胎移植的意义胚胎移植的意义加速育种工作和品种改良；加速育种工作和品种改良；大量节省购买种畜的费用；大量节省购买种畜的费用；一胎多产；一胎多产；保存品种资源和濒危物种；保存品种资源和濒危物种；可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。3.胚胎移植的生理学基础胚胎移植的生理学基础 （1）同种动物的供，受体的生殖器官的）同种动物的供，受体的生殖器官的生理变化是相同的，为供体胚胎移入受体提生理变化是相同的，为供体胚胎移入受体提供相同的生理环境。供相同的生理环境。 （2）早期胚胎在一定时间内处于游离状）早期胚胎在一定时间内处

7、于游离状态，为胚胎的收集提供了可能。态，为胚胎的收集提供了可能。 （3）受体对移入子宫的外来胚胎基）受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，为胚胎在受本上不发生免疫排斥反应，为胚胎在受体内的存活提供了可能。体内的存活提供了可能。 （4）供体胚胎可与受体子宫建立正）供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受任何影响。传特性在孕育过程中不受任何影响。 经胚胎移植产生的后代从受体得经胚胎移植产生的后代从受体得到营养发育成新个体，但其遗传物质到营养发育成新个体，但其遗传物质则来自它的真正亲代，即供体动物和则来自它的真正

8、亲代，即供体动物和与之交配的公畜。胚胎移植入子宫时，与之交配的公畜。胚胎移植入子宫时，妊娠成功率最高为囊胚时期。妊娠成功率最高为囊胚时期。4.胚胎移植的基本程序胚胎移植的基本程序 以家畜的胚胎移植为例，胚胎移植主以家畜的胚胎移植为例，胚胎移植主要包括对供受体的选择和处理，配种或进要包括对供受体的选择和处理，配种或进行人工受精，对胚胎的收集检查培养行人工受精，对胚胎的收集检查培养或保存，对胚胎进行移植，以及移植后的或保存，对胚胎进行移植，以及移植后的检查的步骤。检查的步骤。供体母牛供体母牛受体母牛受体母牛超数排卵超数排卵同期发情处理同期发情处理配种配种冲卵冲卵质量检查培养质量检查培养胚胎移植胚胎

9、移植妊娠检查妊娠检查分娩分娩 （胚胎移植的犊牛）（胚胎移植的犊牛）选选择择供体供体公牛公牛牛胚胎移植流程图牛胚胎移植流程图细胞胚胎细胞胚胎牛犊牛犊核移植核移植 检胚检胚 牛舍牛舍胚胎冷冻胚胎冷冻胚胎切割胚胎切割喂牛喂牛性别鉴定检查性别鉴定检查 移植移植 青岛六和牧业发展有限公司高产奶牛青岛六和牧业发展有限公司高产奶牛胚胎胚胎( (组图组图) ) 1.胚胎分割的概念胚胎分割的概念 概念概念:胚胎分割是指采用机械方法将早胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成期胚胎切割成2等份，等份，4等份或等份或8等份等，经等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。移植获得同卵双胎或多胎的技术。 胚胎分割可以看做

10、是动物无性繁殖或克胚胎分割可以看做是动物无性繁殖或克隆的方法之一。隆的方法之一。2.胚胎分割原理胚胎分割原理 一个受精卵在发育成胚胎时，要经历一一个受精卵在发育成胚胎时，要经历一个受精卵细胞分裂为两个、两个分裂为四个、个受精卵细胞分裂为两个、两个分裂为四个、四个分裂为八个四个分裂为八个这样的过程，并且动物这样的过程，并且动物细胞有全能性。细胞有全能性。 英国生物学家威拉德森在英国生物学家威拉德森在1979年首先想年首先想到将受精卵在发育为胚胎的过程中分裂出的到将受精卵在发育为胚胎的过程中分裂出的细胞加以分割，再将分割的胚胎细胞分别加细胞加以分割，再将分割的胚胎细胞分别加以培养，从而发育出完整的

11、新一代的方法。以培养，从而发育出完整的新一代的方法。 他用绵羊的幼胚进行了实验。当绵羊的他用绵羊的幼胚进行了实验。当绵羊的受精卵细胞从一变二、二变四、到四变八时，受精卵细胞从一变二、二变四、到四变八时，他将这八个卵裂期的细胞分割成四份，每份他将这八个卵裂期的细胞分割成四份，每份包括两个细胞，然后将分割的细胞重新送到包括两个细胞，然后将分割的细胞重新送到母羊的子宫里面发育，结果，母羊产下了母羊的子宫里面发育，结果，母羊产下了只活泼的小羊羔。只活泼的小羊羔。被分割的受精卵细胞被分割的受精卵细胞发挥了它们的全能性发挥了它们的全能性，各自独立地发育成健，各自独立地发育成健康的小羊羔。实验充分证明威拉德

12、森的设想康的小羊羔。实验充分证明威拉德森的设想是可行的。是可行的。3.胚胎分割的意义胚胎分割的意义 胚胎分割大大提高了动物的繁殖率。正常胚胎分割大大提高了动物的繁殖率。正常情况下，一头良种奶牛，一生约产犊情况下，一头良种奶牛，一生约产犊10头，如头，如用胚胎分割并找别的奶牛用胚胎分割并找别的奶牛“寄母寄母”怀孕，那么怀孕，那么从一头良种母奶牛就能得到几百头良种奶牛。从一头良种母奶牛就能得到几百头良种奶牛。 4.胚胎分割技术胚胎分割技术主要仪器设备：实体显微镜和显微操作仪主要仪器设备：实体显微镜和显微操作仪实体显微镜实体显微镜显微操作仪显微操作仪选材：发育良好选材：发育良好形态端正的桑椹胚或囊胚

13、。形态端正的桑椹胚或囊胚。 桑椹胚桑椹胚的细胞数目在的细胞数目在32个左右，细胞排列致密，个左右，细胞排列致密，形似桑椹，由具有发育全能性的细胞构成。形似桑椹，由具有发育全能性的细胞构成。 囊胚囊胚出现细胞分化，聚集于一端个体较大的细出现细胞分化，聚集于一端个体较大的细胞为内细胞团，将发育为胎儿的各种组织；沿透明胞为内细胞团，将发育为胎儿的各种组织；沿透明带内壁扩展和排列的个体小的细胞为滋养层细胞，带内壁扩展和排列的个体小的细胞为滋养层细胞，将发育为胎膜和胎盘，为胎儿发育提供营养。将发育为胎膜和胎盘，为胎儿发育提供营养。 具体操作：用分割针或分割刀将胚胎具体操作：用分割针或分割刀将胚胎切开，吸

14、出其中的半个胚，注入预先准备好切开，吸出其中的半个胚，注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半胚移入受体。的空透明带中，或直接将裸半胚移入受体。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。的恢复和进一步发育。 胚胎分割主要用于优良品种的繁殖，胚胎分割主要用于优良品种的繁殖，以牛为例，有的牛奶多，但繁殖慢。这时，以牛为例，有的牛奶多，但繁殖慢。这时，就用促性腺激素促使该良种母牛超数排就用促性腺激素促使该良种母牛超数排卵，然后把卵从该母牛体内取出，在试卵，然后把卵从该母牛

15、体内取出，在试管内与人工采集的精子进行体外受精，培管内与人工采集的精子进行体外受精，培育成胚胎，再把胚胎送入经过同期激素处育成胚胎，再把胚胎送入经过同期激素处理、可以接受胚胎、孕期相同的母牛子宫理、可以接受胚胎、孕期相同的母牛子宫内，孕育出小牛。内，孕育出小牛。 哺乳动物的胚胎干细胞简称哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或或EK细胞，细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。细胞。1.胚胎干细胞的来源和主要特点胚胎干细胞的来源和主要特点 ES细胞具有胚胎细胞的特性：细胞具有胚胎细胞的特性： 形态上表现为体积小细胞核大核仁明形态上表现为体积小细胞核大核仁明

16、显；功能上变现为具有发育的全能性，即可分显；功能上变现为具有发育的全能性，即可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。化为成年动物体内任何一种组织细胞。 在体外培养的条在体外培养的条件下，件下，ES细胞可以增细胞可以增值而不发生分化。对值而不发生分化。对它的可以进行冷冻保它的可以进行冷冻保存，也可遗传改造。存，也可遗传改造。ES细胞的分化细胞的分化2.ES的主要用途的主要用途可用于研究哺乳动物可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律个体发生和发育规律。 是在体外条件下研究是在体外条件下研究细胞分化细胞分化的理想材料，的理想材料，在培养液中加入在培养液中加入分化诱导因子分化诱导因子，如牛黄酸等化，如牛黄

17、酸等化学物质时，就可以诱导学物质时，就可以诱导ES细胞向不同类型的细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示组织细胞分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段。的机理提供了有效的手段。可以用于治疗可以用于治疗人类的某些顽疾人类的某些顽疾，如帕金森，如帕金森综合症、少年糖尿病等。综合症、少年糖尿病等。利用可以被诱导分化形成利用可以被诱导分化形成新的组织细胞新的组织细胞的的特性，移植特性，移植ES细胞可使细胞可使坏死或退化坏死或退化的部位得的部位得以修复并恢复正常功能。以修复并恢复正常功能。随着组织工程技术的发展，通过随着组织工程技术的发展，通过ES细胞细胞体体外诱导分化

18、外诱导分化，定向培育出，定向培育出人造组织器官人造组织器官，用，用于于器官移植器官移植，解决供体器官不足和器官移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。后免疫排斥的问题。课堂总结课堂总结1.胚胎移植，胚胎分割的概念胚胎移植，胚胎分割的概念2.胚胎干细胞的来源和特点胚胎干细胞的来源和特点3.胚胎移植的生理学基础胚胎移植的生理学基础4.胚胎移植的基本程序胚胎移植的基本程序5.胚胎移植的意义胚胎移植的意义6.胚胎分割的基本操作方法胚胎分割的基本操作方法7.胚胎干细胞的主要用途胚胎干细胞的主要用途课堂练习课堂练习 1.在胚胎移植过程中，怎样才能使胚胎在在胚胎移植过程中，怎样才能使胚胎在移植前后

19、所处的生理环境保持一致？例如，移植前后所处的生理环境保持一致？例如，供受体的发情时间要一致吗？供体胚胎移供受体的发情时间要一致吗？供体胚胎移入受体子宫的位置，应与在供体内的位置相入受体子宫的位置，应与在供体内的位置相同或相似吗？同或相似吗？ 答：应对供体和受体母畜进行同期发情处答：应对供体和受体母畜进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步或一致，这样，理，使它们的生理条件达到同步或一致，这样，才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。因生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。因此，必须做到供此，必须做到供受体发情时间一

20、致。同时还受体发情时间一致。同时还应做到移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供应做到移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位置相同或相似，移入胚胎一侧的受体体内的位置相同或相似，移入胚胎一侧的受体子宫角对应的卵巢必须有黄体存在。子宫角对应的卵巢必须有黄体存在。 2.胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗？括正确吗？ 答：正确。胚胎移植成功的概率与供答：正确。胚胎移植成功的概率与供受体生理环境条件一致密切相关。只有供受体生理环境条件一致密切相关。只有供受体生理环境条件高度一致，移入

21、受体的胚受体生理环境条件高度一致，移入受体的胚胎才能被接受。胎才能被接受。 3.对囊胚阶段的胚胎进行分割时，为什对囊胚阶段的胚胎进行分割时，为什么要将内细胞团均等分裂？么要将内细胞团均等分裂？ 答：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，答：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。等问题。