2-2-3-动物体细胞核移植技术和克隆动物

什么是动物细胞核移植技术？动物体细胞核移植的基本过程是什么？动物体细胞核移植技术的应用前景有哪些？怎样理性看待体细胞核移植技术存在的问题？动物体细胞核移植技术和克隆动物CONTENTS目录动物细胞核移植技术Animalnucleartransfertechniques01体细胞核移植的过程Processofsomaticcellnucleartransfer02体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题Applicationprospectandexistingproblemsofsomaticcellnucleartransfer03习题巩固Exercisestoconsolidate04动物细胞核移植技术AnimalnucleartransfertechniquesPART01

Problemsdiscussed00问题探讨“（悟空）拔一把毫毛，丢在口中嚼碎，望空喷去，叫一声‘变！’，即变作三二百个小猴，周围攒簇（cù）。”这是《西游记》中的一段描述，展示了中华先贤的想象力。毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出猴来吗？

2017年，中国的科学家将这一幕变成了现实，他们利用体细胞核移植技术成功克隆出两只猕猴“中中”和“华华”（如右图)。

Problemsdiscussed——Cloningtechnology00问题探讨——克隆技术为何不称为“克隆技术”而是“核移植技术”？克隆（Clone）技术：

在生物学上包含分子、细胞、个体3个层次，即分子克隆、细胞克隆、个体克隆。是一个很广的概念，凡指新形成的事、物与亲本一致的现象均可称为“克隆”。单克隆抗体技术、PCR技术动物细胞培养技术植物细胞培养技术植物组织培养技术核移植技术

Problemsdiscussed00问题探讨1.克隆猴的过程中最大的困难是什么？最大的困难是如何才能激发动物细胞表达其全能性。2.由于植物细胞具有全能性，所以可以直接利用其体细胞培育

出克隆植物。可以直接利用动物细胞培育出克隆动物吗？不能。因为动物细胞的全能性受到限制，不能经培养直接发育成完整个体，所以动物通过体细胞核移植技术得到克隆动物。

Animalnucleartransfertechniques01动物细胞核移植技术1.概念：将动物的一个细胞的

，移入

中，

使这个重新组合的细胞发育成

，继而发育成

的技术。细胞核去核的卵母细胞新胚胎动物个体卵母细胞动物细胞去核取核移入重组细胞新胚胎克隆动物发育发育2.原理：动物细胞核的全能性3.生殖方式：无性生殖

Animalnucleartransfertechniques01动物细胞核移植技术卵母细胞动物细胞去核取核移入重组细胞发育新胚胎发育克隆动物1.克隆动物不是核供体动物100%复制的原因是什么？①克隆动物的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞的细胞质。②生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境等因素的影响。

Animalnucleartransfertechniques01动物细胞核移植技术4.哺乳动物核移植分类：种类难易程度原因相对容易十分困难胚胎细胞核移植体细胞核移植分化程度低，全能性容易表现分化程度高，全能性难表现动物细胞核的全能性整个细胞随分化程度的提高，分化潜能逐渐减弱，全能性受到限制。

Animalnucleartransfertechniques01动物细胞核移植技术5.非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因：①供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其

前

的功能状态，这导致了

；胚胎发育率低②对非人灵长类动物

进行操作的技术尚不完善。胚胎分化非人灵长类动物：具有许多与人类相似的生物学特征的灵长类动物。

我国科学家经过多年努力，攻克了这些障碍，终于成功获得了体细胞克隆猴。体细胞核移植的过程ProcessofsomaticcellnucleartransferPART02

Processofsomaticcellnucleartransfer——Takesomaticcloningofcattle02体细胞核移植的过程——以体细胞克隆牛为例从屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞(研究人员正在使用设备从牛的卵巢采集卵母细胞)，在体外培养到MⅡ期高产奶牛(供体)从供体高产奶牛身体的某一部位(如耳)上取体细胞，进行细胞培养通过显微操作去核将供体细胞注射入去核的卵母细胞通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚胎将胚胎移入受体(代孕)母牛体内出生与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛

Processofsomaticcellnucleartransfer——Oocyteselection02体细胞核移植的过程——卵母细胞选择从屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞(研究人员正在使用设备从牛的卵巢采集卵母细胞)，在体外培养到MⅡ期。①卵母细胞体积大，易操作②卵黄多，营养物质丰富。1.为何选用卵母细胞？2.为何要培养到MⅡ期？含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件正常排出的卵子即处于MⅡ期

Processofsomaticcellnucleartransfer——Selectionandcultureofdonorcells02体细胞核移植的过程——供体细胞的选择和培养高产奶牛(供体)

一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。从供体高产奶牛身体的某一部位(如耳)上取体细胞，进行细胞培养。

Processofsomaticcellnucleartransfer——Oocyteenucleate02体细胞核移植的过程——卵母细胞去核通过显微操作去核实际上是去除纺锤体-染色体复合物1.卵母细胞去核的原因是什么？保证克隆动物的遗传物质最大限度来自优良供体。2.卵母细胞去核的方法显微操作去核法梯度离心紫外光短时间照射化学物质处理使DNA变性失活，达到去核的目的。没有刺破卵母细胞膜，对卵母细胞伤害小。

Processofsomaticcellnucleartransfer——Donornucleiweretransplantedintoenucleatedoocytes02体细胞核移植的过程——供体核移植到去核卵母细胞将供体细胞注射入去核的卵母细胞通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚胎。人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力。将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因：对卵母细胞损伤较小；保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。直接将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带内

Processofsomaticcellnucleartransfer——Activationofreconstructedembryosandembryotransfer02体细胞核移植的过程——重构胚胎的激活、胚胎移植将胚胎移入受体(代孕)母牛体内用物理或化学方法(如电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等)激活重构胚胎，使其完成细胞分裂和发育进程。

Processofsomaticcellnucleartransfer——Childbirthgivesbirthtoclonedanimals02体细胞核移植的过程——分娩获得克隆动物将胚胎移入受体(代孕)母牛体内出生与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛新生个体的细胞质基因一部分来自去核卵母细胞，一般分来自供体细胞。

Processofsomaticcellnucleartransfer02体细胞核移植的过程细胞培养MII期去核细胞融合激活重构胚取供体细胞采集卵母细胞供体细胞去核卵母细胞重构胚胎早期胚胎将胚胎移入受体（代孕）母牛体内将供体细胞注入去核的卵母细胞生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛动物细胞培养动物细胞核移植早期胚胎培养胚胎移植1.繁殖方式：无性繁殖2.原理：动物细胞核的全能性

Problemsrelatedtosomaticcellnucleartransfer02有关体细胞核移植的问题1.在讲体细胞的核移植到卵母细胞之前，为什么必须对卵母细胞

进行去核操作？为了使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞。2.你认为用上述体细胞核移植技术培育的克隆动物，是对体细胞

动物进行了100%的复制吗？为什么？①克隆动物绝大部分DNA来自供体动物的细胞核，但线粒体中的

DNA（细胞质中的DNA）同时来自供体细胞和受体卵母细胞；②环境也会影响克隆动物的性状，其环境与供体不完全相同；③可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异。

Problemsrelatedtosomaticcellnucleartransfer02有关体细胞核移植的问题3.体细胞核移植技术与诱导iPS细胞相比，有什么相似或不同之处？

请你预测它们应用前景的差异。利用体细胞核移植技术和诱导iPS细胞都能生成干细胞，但它们的过程是完全不同的。①通过体细胞核移植技术可以生成带有核供体细胞遗传物质的

胚胎干细胞；诱导iPS细胞需要在细胞中表达几个关键基因，

将细胞逆转到类似胚胎干细胞的状态。

Problemsrelatedtosomaticcellnucleartransfer02有关体细胞核移植的问题②体细胞核移植技术对核供体细胞有较高要求，一般情况下体细

胞的分化程度越高，它重编程为干细胞的成功率就越低；可诱

导成为iPS细胞的细胞来源相对广一些，研究表明成纤维细胞、B淋巴细胞、脂肪干细胞等都可以诱导成为iPS细胞。③体细胞核移植技术涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操

作；诱导iPS细胞的技术流程相对简单，可能更适合用于生产

实践。目前科学家还在研究由这两种技术生成的干细胞在基因

表达、DNA甲基化等方面的差异，这些研究成果也将直接影

响它们今后的应用。体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题ApplicationprospectandexistingproblemsofsomaticcellnucleartransferPART0303体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题

Applicationprospectandexistingproblemsofsomaticcellnucleartransfer应用前景（1）在畜牧生产中加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育03体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题

Applicationprospectandexistingproblemsofsomaticcellnucleartransfer（2）在医药卫生领域：①建立转基因体细胞系，再利用此技术培育的转基因克隆动物可作为生物反应器生产珍贵的医用蛋白。②治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官，可作为异种移植的供体。③患者的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，能形成相应的细胞、

组织或器官可用于移植以避免免疫排斥反应。治疗性克隆03治疗性克隆与iPS细胞治疗

TherapeuticcloningandiPScelltherapy病人取核去核卵母细胞重构胚胎各种细胞组织或器官诱导取出体细胞核移植移植成纤维细胞取出转入相关因子iPS细胞各种细胞组织或器官胚胎干细胞取出诱导移植治疗性克隆iPS细胞治疗细胞发生转化03体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题

Applicationprospectandexistingproblemsofsomaticcellnucleartransfer（3）在科研领域：①研究克隆动物可以使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程；②克隆一批遗传背景相同的动物，可以通过它们之间的对比来

分析致病基因；③克隆特定疾病模型的动物，还能为

研究该疾病的致病机制和开发相应

的药物提供帮助。03体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题

Applicationprospectandexistingproblemsofsomaticcellnucleartransfer（4）在保护濒危物种方面：该技术有望增加濒危物种的存活数量黑草黄弄蝶白鳍豚金丝猴03体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题

Applicationprospectandexistingproblemsofsomaticcellnucleartransfer存在问题（1）该技术的成功率非常低，各个技术环节有待进一步改进。（2）相对于技术研究，核移植的理论研究较为滞后，需要与

发育生物学、细胞生物学和分子遗传学等学科更深层次

的理论研究相结合。（3）绝大多数克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷，如体型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。用物理或化学方法激活重构胚通过显微操作去核03课堂小结

Briefsummary概念动物细胞核移植技术过程应用种类原理供体受体结果在医药方面在保护濒危物种方面在科研方面过程在畜牧方面习题巩固ExercisestoconsolidatePART0404习题巩固

Exercisestoconsolidate1.假设世界上最后一头野驴刚死亡，以下使它“复生”的方案中

可行的是()

A.将野驴的基因导人家驴的受精卵中，培域植育出新个体B.将野驴的体细胞取出，利用组织培养培育出新个体C.将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养培育出新个体D.将野驴的体细胞核移植到家驴的去核卵母细胞中，经孕育培育出新个体D04习题巩固

Exercisestoconsolidate2.2017年，某国批准了首例使用细胞核移植技术培育“三亲婴儿”的申请。其培育过程可选用如下技术路线。04习题巩固

Exercisestoconsolidate据图分析下列叙述错误的是()A.该技术涉及动物细胞培养、细胞核移植等操作B.该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代C.卵母细胞捐献者携带的红绿色盲基因能够遗传给“三亲婴儿”D.“三亲婴儿”同时拥有自己父亲、母亲及