转基因动物技术及其研究进展教学教程

转基因动物技术及其研究进展

一、概述

转基因技术就是把某一特殊基因从动物细胞中分离出来，或人为构建外源目的基因，然后再将其转移至另一动物的生殖细胞或早期胚胎，使其稳定地整合到动物基因组中，并使该动物获得前者的遗传性而且能遗传给后代，从而改变动物品种，获取人类所需的特殊物质。利用该项技术获得的动物就是转基因动物。

1968，鸡；

1974，鼠；

1982，超级小鼠；

1994，超级猪；

现已获得了多种基因、多畜种、多个体的转基因动物。

目前，转基因技术研究主要集中于：

（1）通过转基因技术提高家畜的生产性能，增强抗病力，最终育成满足人们需要的高产、优质、抗病新品种。1994年德国成功培育出转入生长素的转基因猪，出现了壮如小牛的“超级猪”。

（2）通过建立人类疾病的转基因动物模型，揭示人类疾病的发病过程、机理及探索治疗途径；

（3）把目的基因在血液循环系统或乳腺中表达的转基因动物叫动物生物反应器，其中在乳腺中表达的称为动物乳腺生物反应器。

利用转基因动物作为生物反应器，生产稀有的、用其它方法不易得到的有生物活性的人类药用蛋白，这方面最具有诱惑力和商业价值，1991年美国DNA公司成功获得了能生产人血红蛋白的转基因猪，通过这些能高效表达的转基因猪来提供大量安全、廉价的血红蛋白，既可节约医药费，又能避免使用过期、有传染性（如肝炎、爱滋病等）的血液；

现已成功地在山羊、绵羊与猪的奶中获得了纤维蛋白溶酶原激活因子和抗凝集因子；在转基因家畜血中得到了人免疫球蛋白、干扰素、胰蛋白酶和生长激素等。

（4）利用转基因猪生产人体器官，为人体器官移植提供供体。二、技术路线（一）目的基因的分离和改造

为了改进产品的功能和知识产权，需对外源基因进行有目的的改造。目前国际上竟争最激烈的是人类基因。（二）基因表达技术

在乳腺生物反应器中还需要构建乳腺特异表达载体，以驱动目的基因在乳腺中特异和高效表达。分离和克隆动物各种蛋白的染色体基因，并改造成能带动目的基因在乳腺中表达的载体。（三）外源基因的导入方法1.DNA显微注射法：

用精细的显微注射针将外源基因直接注入单细胞受精卵的核中，使外源基因整合到动物的基因组中。是目前最常用的方法，优点是基因用量省，导入确实可靠，准确性较高，但成功率很低，一般为1—2%。

显微注射法转基因的效率2.扎刺法：

先将胚胎放在含有目的基因的培养液中，然后用细针扎到细胞或细胞核里，针快速拔出，此时外源基因就进入细胞核，细胞膜结构的流动性随之而关闭，胚胎中流入的溶液很少。此法比显微注射快，对胚胎损害小，但转基因频率更低。3.精子载体法：

将精子与目的基因共育，在一定条件下使精子携带外源基因并进行人工授精，这样可将外源基因导入。此法简单易行，但可靠性很差，仍有争议。4.逆转录病毒感染法：

RNA病毒感染宿主细胞后，反转录成相应的DNA，并整合到宿主的染色体DNA上，得到转基因动物。目前只有小鼠与鸡上有成功的报导。5.胚胎干细胞介导法：

ES细胞可以在体外大量培养，并导入外源基因，然后将其植入正常发育的囊胚腔中，ES细胞会很快地与受体内细胞团聚集在一起共同参与正常胚泡的发育，从而发生个体基因的转移。（四）动物克隆技术

对转基因动物进行克隆，可以由一头转基因动物生产出性能一致的群体。（五）产品的纯化或利用

获得的转基因动物要进行合理的饲养管理和利用。从乳腺反应器获得的产品作药用，纯度极高，需要纯化技术。三、动物乳腺反应器的研究开发现状与进展

动物乳腺生物反应器是20世纪90年代才出现的利用转基因动物的乳房作为生物发酵工厂，大规模生产某些生物活性物质或药用蛋白的高新技术。目前主要从下列两个方面进行研究和开发：第一，提高乳的营养价值，如导入乳铁蛋白基因，提高乳铁蛋白在乳中的不足；第二，生产药用珍稀蛋白。

特点：

1.表达产物生物活性稳定；

2.转基因动物可以繁殖扩群，进行大规模生产；

3.产品成本低，多为草食动物，乳房又是高效合成蛋白的器官；

4.产品已提纯，质量高；

5.对转基因动物自身并无不良影响。

当前用动物乳腺反应器生产开发的主要产品

国内