胚胎嵌合技术

胚胎嵌合技术第一页，共23页。内容摘要研究概况嵌合体的制作应用前景嵌合体研究存在的问题第二页，共23页。一、研究概况嵌合体(chimera)一词源自希腊文,古希腊神话中用它代表狮头、羊身、蛇尾这样一些不同种类动物所拼凑出的怪物。嵌合在生物学上是指同一个体中，基因型相异的细胞或组织混合存在的状态。第三页，共23页。一、研究概况嵌合体动物：现代的胚胎工程技术中，也有一种叫胚胎嵌合的技术。它是将２个胚胎细胞（同种或异种动物胚胎）合并，共同发育成１个胚胎，即“嵌合胚胎”，然后将这个胚胎移植给受体，让其妊娠产仔。如果产下来的幼仔具有以上２种动物胚胎的细胞，则称其为“嵌合体动物”。例如，用同一种类的黑鼠和白鼠胚胎嵌合，可生下黑白相间的花小鼠；不同种类的绵羊和山羊胚胎细胞嵌合，可生下绵山羊，它既有绵羊的特征，又有山羊的特征。第四页，共23页。一、研究概况美国科学家将人类的干细胞加入到了许多动物的胚胎中，制造长着人的器官的嵌合体动物，例如猪体内流着人的血液的“人猪”，羊体内的肝脏80%的成分属于人类的肝脏的“人羊”，老鼠头颅里加入人的脑细胞的“人鼠”等。“当人的器官在动物的体内生长，拥有人类细胞的猪或老鼠，是不是会像人类一样思考，却和动物一样行事？”

“它们所带给人类社会的恐惧，早已超越了人类认知的界限和人类对科学成果的接纳空间”。第五页，共23页。一、研究概况“嵌合体”是在生物界非常普遍的自然现象。孪生子在同一个子宫中发育时会发生细胞交流，大多数孪生子体内都携带着某些来自其同胞的细胞，他们都是嵌合体。在胎儿发育过程中，母体和胎儿也会发生细胞交流（从孕妇血液中可检测到胎儿的细胞），多数母亲体内终生携带着她们生下的子女的某些细胞，许多人体内也携带着他们的母亲的某些细胞，这些母亲、子女也都是嵌合体。那些接受器官移植的人，更全都是嵌合体。第六页，共23页。一、研究概况不同的物种也可以形成嵌合体。例如把两个来自异种动物的胚胎嵌合成一个胚胎，就可以培育出异种嵌合体动物，像绵羊-山羊嵌合体、马-斑马嵌合体等都已培育成功。许多心脏病患者移植了猪或牛的瓣膜，也是异种嵌合体。重组DNA技术、转基因技术事实上也都是在制造分子层次上的嵌合体。第七页，共23页。第八页，共23页。二、嵌合体的制作1、囊胚显微注射法：

用显微操作技术将供胚的全部内细胞团注入除去部分内细胞团的受胚囊胚腔中，或将供胚的部分内细胞团注入受胚的囊胚腔中，也可以向受胚囊胚腔中（或卵周间隙）注入16细胞至桑甚胚的卵裂球、胚胎干细胞或已分化的细胞，使其发育为嵌合胚胎的方法即为囊胚注入法。第九页，共23页。二、嵌合体的制作2、聚合法：

是指将去除透明带的两枚8细胞至桑葚期胚胎，或来自两个不同胚胎的卵裂球，或卵裂球与胚胎聚合在一起的方法。采用酶消化法去除透明带：

％链霉蛋白酶在25-27℃下处理3min，移入含BSA（牛血清白蛋白）的培养液中终止酶的消化作用，用培养液洗净卵子（三次）。第十页，共23页。二、嵌合体的制作裸胚聚合：

移入胚胎联结液小滴（植物凝集素A，PHA，起粘合作用）中，培养10-20min，将融合胚轻轻移入20%PBS中洗涤两次，继续培养5h-10h后，移植入同期发情的受体输卵管或子宫角中。卵裂球聚合：取相同数量的两个不同种属的卵裂球装入空的透明带内，加入PHA使其聚合，用琼脂包埋后体外直接培养或移入兔输卵管中使其发育至囊胚，最后再移入受体子宫角内。

第十一页，共23页。二、嵌合体的制作卵裂球与胚胎聚合：

将解离好的卵裂球慢慢释放于另一个裸胚的正上方，使二者直接接触，借助于PHA的作用使之聚合。第十二页，共23页。二、嵌合体的制作

两种方法的比较：聚合法：聚合法适用于同种、发育阶段处于同步或者差距不大的胚胎。通常情况下,8-细胞期的聚合率最高。囊胚注射法：囊胚注射法难度较大,但适用面更广,可用于种内和种间嵌合,供体和受体发育阶段可同步也可不同步。对于不能去除透明带的动物,如兔等(着床前需要透明带),只有用囊胚法制作嵌合体。第十三页，共23页。三、应用前景1.在发育及细胞生物学方面的运用(1)研究胚胎分化规律胚胎嵌合技术是研究分析哺乳动物发生机制的重要手段之一。将基因型不同的胚胎细胞嵌合在一起，根据其在嵌合体组织或器官中的分布及存活率情况，研究胚胎早期分化的规律。同时，通过嵌合胚胎内细胞团以外的细胞，可以研究各类胚细胞核的全能性及其正常分化能力。第十四页，共23页。三、应用前景(2)研究性分化机理

利用嵌合体可以研究性别分化以及参与性分化的细胞及其规律。(3)孤雌生殖利用嵌合体技术，己获得了孤雌生殖小鼠。铃木达行等（1998）通过聚合从日本红牛获取的卵母细胞的孤雌生殖二倍体胚胎和用荷斯坦母牛卵母细胞进行IVF的胚胎，获得2死1活3头嵌合体犊牛。第十五页，共23页。三、应用前景2.在免疫学与医学方面的运用

艾滋病病毒不能感染小鼠，无法用小鼠作为研究艾滋病的模型动物。但是如果我们设法让小鼠长有人的免疫系统，艾滋病病毒就可以感染这种嵌合体小鼠，它们目前已被用于试验治疗艾滋病的药物。(1)用于免疫功能的分析

通过分析嵌合体中白细胞的免疫应答，可揭示正常的免疫防御机理。(2)建立遗传病动物模型

人类大多数遗传疾病，都可以利用嵌合体技术建立特定的动物模型。第十六页，共23页。三、应用前景3.在动物生产中的应用(2)种间移植

用于分析胎儿与母体的相互关系，如将斑马的受精卵，移植到马体内生产斑马（拯救珍稀濒危动物）。(1)人工制造有特殊经济价值的个体

对水貂、狐狸、绒鼠等毛皮动物，利用胚胎嵌合体技术可以获得用交配或杂交法不能获得的毛皮花色类型。第十七页，共23页。三、应用前景(4)生产移植器官

人兔胚胎嵌合体：将来发育成某种特定器官，如能克服免疫排斥反应，有望用于器官移植。(3)可作为外源基因的导入方法

把外源目的基因先导入干细胞，再通过胚胎干细胞介导法将目的基因转入胚胎，这是转基因动物生产中基因导入的一种重要手段。第十八页，共23页。四、嵌合体研究存在的问题1、嵌合体组织器宫的特异抗原性

在种内动物嵌合体制备过程中发现，不管是两种胚胎，还是多种胚胎制成的嵌合胚胎，细胞间均能协调的生长发育，不发生免疫排斥现象。但是，无论是进行供体-供体、供体-受体动物间，还是进行嵌合体-供体、嵌合体-受体动物间的组织或器官移植，均会发生强烈的免疫排斥反应。第十九页，共23页。四、嵌合体研究存在的问题

因此，嵌合组织并没有因为成为嵌合体的一部分而改变免疫特性，而是在发育过程中，各自细胞的免疫抗原性表达可能被“掩盖”，因而嵌合体中不同基因型组织之间或细胞之间并不发生排斥现象。而一旦离开嵌合体，其特异抗原性又表现出来。这为将来利用嵌合体生产人用器官造成了很大障碍第二十页，共23页。四、嵌合体研究存在的问题2、种间嵌合体胚胎细胞分化、发育的局限性

不同种间的胚胎聚合形成嵌合体胚胎后，一种胚胎细胞(供体)在另一种胚胎内的存活、分化和增殖会受到极大的限制。第二十一页，共23页。四、嵌合体研究存在的问题

如大鼠和小鼠胚胎嵌合构成的嵌合囊胚的组织学分析发现，大