胚胎工程课件.ppt

1、第6章 胚胎工程,生命的延续,/exhibits/embryo/embryoflash.html,胚胎工程(embryo biotechnology),利用人工方法影响、改变动物胚胎品质和发育进程的一种生物技术。,哺乳动物胚胎发育的基本过程和机制,受精和妊娠，整个过程都在母体内进行,雌、雄原核发育、融合,精、卵运行,相遇,认识，结合,精卵质膜融合，多精子入卵阻滞,受精历程,生殖细胞的发生,原始生殖细胞 (Primordial germ cells，PGCs) :就是指能发育为精子或卵子的祖先细胞。 在迁移过程中PGCs不断分裂增殖，随胎龄增

2、长，性别发生分化，在雄性，生殖嵴演变为睾丸，PGCs形成精原干细胞，而后附着在生精细胞上皮进入精子发生过程；在雌性，生殖嵴演变为卵巢，PGCs分裂形成卵母细胞 。,性别形成,原始生殖细胞,卵巢,精巢,睾丸的发生,若胚胎细胞的性染色体为XY时，Y染色体短臂上有睾丸决定因子，此因子使未分化性腺向睾丸发育,精子发生(spermatogenesis),从精原干细胞(spermatogonial stem cells, SSCs) 到形成高度分化和特异精子的极其复杂的细胞分化过程，由精原干细胞的增殖分化、减数分裂和精子形成三个阶段组成。,据估计睾丸每天会制造大约一亿只精子，平均每一秒钟就有一千只。,24

3、 days Up to the completed sperm cells,64天,请养精蓄锐3个月,人类的精子,研究发现全球男性精子数十年内下降三分之一,科学研究发现，最近十年内，人类男性体内的精子数量下降了三分之一，科学家们不禁再次对男性的生育能力表示了忧虑。,精子杀手排行榜,吸毒、饮酒、抽烟和肥胖等都是造成精子数量和质量下降的主要原因，而杀虫剂、化学品和放射物质之类的环境因素也不容忽视。 精子不耐高温高热 情绪低落,Viagra,Viagra广告：一切拜伟哥所赐,视 频,卵巢的发生,若胚胎细胞的性染色体为XX时，则未分化性腺自然向卵巢方向分化,卵泡的发育及成熟,卵泡的发育始于胚胎时期，新

4、生儿出生时卵巢大约有200万个卵泡。多数卵泡退化，近青春期只剩下约30万个卵泡。进入青春期后，卵泡发育依赖于促性腺激素的刺激。生育期每月发育一批卵泡，其中一般只有一个优势卵泡可达完全成熟，并排出卵子，其余的卵泡退化，称卵泡闭锁。妇女一生中一般只有400一500个卵泡发育成熟并排卵。,卵子结构,排出的卵子只有在12-24小时内有受精能力，没有受精的卵子就经由子宫从阴道排出。,大约有3亿精子可能会进入阴道,只有一个精子进入卵内,受精部位：输卵管壶腹部。 射精部位：子宫射精型（马类、猪） 阴道射精型（牛、羊、猫、兔等）,配子的运行,精子的命运,快速游动到受精部位？ 潜伏，等待排卵？,精子运输与存储,

5、精子从射精部位到达受精部位需要闯过三道关卡，经过三次筛选,sperm storage tubules contained stained (Arrows ) and unstained (arrowheads ) sperm,母 鸡,火 鸡,雌响尾蛇能在体内存精液长达5年 然后成功受孕,受精过程,受精（fertilization）： 精子和卵子融合而成为受精卵的过程 精子获能（sperm capacitation） 精子刚排出时是不能与卵受精的，需要在雌性生殖道中孵育一段时间，使覆盖在其表面的精浆蛋白被去除才能获得受精能力，这种现象称为精子获能，精子获能也可在体外进行。,精子获能,精子吸附精浆

6、蛋白,精子去除精浆蛋白 发生精子获能,精子与输卵管上皮细胞相互作用,顶体反应,当获能的精子与卵子相遇时，覆盖于精子顶体表面的细胞膜与顶体外膜融合，并释放出多种酶系，这一过程称为顶体反应（acrosome reaction）。,体外受精的鱼类精子无顶体,皮质反应与透明带反应,精卵融合时，诱导卵膜特性发生改变，可阻止第二个精子进入卵内，这一机制称为卵膜封闭。同时，激活后的卵胞浆排出的皮质颗粒可通过诱导透明带反应，也可以拒绝其他精子的通过。,视 频,卵裂和胚泡形成,囊 胚（胚 泡）,人第一周胚胎发育,一周后着床,细胞滋养层内细胞群 极端滋养层 子宫内膜,第八天两胚层分化,下胚层 上胚层 羊膜腔 合体

7、滋养层,受精后8天。胚芽完成着床,微微嵌入子宫内膜。此时它分裂发育为几百个细胞。,十 月 怀 胎,妊 娠 期,牛：282天（276290）9个月； 猪：114天（110117）3.3.3； 山羊：152天（146151）5个月； 绵羊：150天（146157）5个月； 兔：30天（3034）1个月； 狗：62天（5965）2个月； 猫：58天（5560）近2个月 大象 : 600640天 近22个月 鼩鼱 qjng :1728天 小鼠: 1921天 大鼠: 19-22天,想一想：哪种动物分娩过程最困难？,人 类,母亲的伟大,宫外孕/异位妊娠 ectopic pregnancy,宫外孕又称之为异

8、位妊娠，它是指受精卵在子宫腔以外着床发育，最多的是输卵管妊娠。 当输卵管妊娠流产或破裂急性发作时可引起腹腔内严重出血，如不及时诊断积极抢救可危及生命。,宫外孕,宫外孕症状,停经 腹痛 阴道出血,宫外孕防治,积极防治输卵管炎 临时急救,胚胎工程的主要技术,1 人工授精 2 体外受精 (试管婴儿) 3 显微受精 (单精注射),胚胎工程的相关技术,4 种质资源的低温冷冻保存 5 性别控制 6 体细胞克隆 7 胚胎干细胞 8 转基因动物,历史回顾,1951年，牛的人工授精研究成功，上世纪70年代这项技术就开始应用到畜牧业生产上。 1959年，世界上首例试管动物，试管兔诞生。1980年，英国剑桥大学的科

9、学家波尔格又研究成功试管牛犊。 1988年Cohen等最先采用机械方法刺破透明带，然后将卵细胞放入含精子的培养液中，使精子通过裂口处顺利穿透透明带，最终与卵子形成受精卵，发展成胚胎并成功地妊娠和分娩。,胚胎工程的研究意义,家畜繁殖:巨大的经济效益 人类不孕症的治疗 医学、制药业 保护珍稀动物和挽救濒临灭绝的野生动物 基础理论研究,辅助生殖技术 Assisted Reproductive Technologies,生殖技术：性与生殖的分离,自然生殖：数百万年的进化形成的最优生殖模式，性与生殖不能分离，宗教使这种模式神圣化。 生殖技术： 将性脱离生殖(如何不生孩子)：控制生育(birth cont

10、rol)或生育调节（fertility regulation）技术。 将生殖脱离性(不育时如何有孩子)：辅助生殖技术本来解决不育问题。,从做爱making love到做孩子making baby,过去baby是“上帝”安排的，父母不能选择，现在父母不但可以选择孩子性别，可以不要有严重疾病的孩子，还可以通过基因操纵，“定做”孩子。这是否合适？要不要打开这个潘朵拉盒子？ 如果顺着making baby的路子，走下去有一天，人类生命会不会发生深刻变化？,沉重的十字架,不育也是一种常见病,不育的问题在恶化,5-8%不等。二次大战以来人与若干动物的精子数量减少了50 %，现在每年以2 %的速度减少，女性

11、输卵管堵塞问题也在恶化 据统计，造成不孕症有30 %是男方原因， 30 %是女方原因，还有40 %的原因在男女双方,不 育 症,现代医学把结婚两年（有的国家定为一年），有正常性生活、没有采取避孕措施而未怀孕，或同居两年未孕，都称为不孕症或不育症,病因：从女方来看,最常见的病因是不排卵，它可以由生理、病理和内分泌失调等原因引起的。 其次，盆腔炎性病变，其中有20%40%盆腔炎可导致输卵管堵塞、损伤、而不能受孕。 第三，女性生殖道产生可以杀死精子的抗体。 第四，由于染色体异常、黄体期缺陷等，或尚不清楚的原因引起的。,年龄对女性累计怀孕率的影响,病因：从男方来看,男方方面最重要的原因是不能提供足够数

12、量、健康的精子。 男性精液质量随不同年代呈明显降低。其中以精子数目的降低最为明显，降低40%以上，精子活动率降低8.4%；精子正常形态降低了7.3%；精液量降低了4.9% 为什么男性的生育力竟下降得这么厉害？,男性的精子头部中主要是遗传物质DNA，缺乏DNA损伤修复系统，环境极易对精子DNA造成损伤。 Y染色体有95%序列不能与X染色体配对、交换，造成损伤就会逐渐积累下来。 环境中雌激素样物质对精子质量影响最大，饲料添加剂、塑料、农药等，使动物和人类发生雌性化。,原因可能是,如果妻子的生育能力正常，但因丈夫产生的精子少或精子活力差而造成的不孕，应该采用什么辅助生殖技术呢？,现实中的问题 1,男

13、性不育的问题可以采用人工授精方法来解决。人工授精是指用人工方法将精子导入女性子宫内，使精子与卵细胞结合成受精。,办法一：人工授精,(Artificial insemination),因为受精发生在输卵管内，所以女方的输卵管必须至少有一侧通畅。将精子导入宫腔时，男方的精子数目要在正常范围内，至少要达到每毫升2000万个，且活力强。,人工授精的基本要求,人工授精,配偶间人工授精 非配偶间人工授精,配偶间人工授精,在男方有性器官异常，如阴茎短小、尿道下裂、阳萎、早泄等症或女方有子宫颈狭窄、不明原因不孕等可用配偶间人工授精。,世界最高龄产妇人工授精生下龙凤胎,2008年07月05日,世界最高龄产妇70

14、岁剖腹产下龙凤胎,抵押家产人工授精 祖母产妇引发争议 淡然面对“创纪录”,早产的龙凤胎非常瘦小,非配偶间人工授精,如男方输精管阻塞、无精子等可采用非配偶间人工授精。,精 子 库 sperm bank,采用液氮将精液贮藏于-196时，精子能长久保存受精能力，需要时解冻后供人工授精。,精子库的用途,经医治无效的男子不育患者，对其配偶可进行志愿供精者的冷冻精液人工授精； 因患病必须应用某些药物、放射或手术治疗，而产生绝育影响者，或因某种职业(如接触放射物质)而影响生育者，可预先贮藏精液备用； 少精症者可以预先多次收集精液，经过浓缩，积少成多，冷藏备用； 精子库有利于供精者与受精者隔离和双盲，符合保密

15、的要求，又便于管理。,卫生部批准设置人类精子库的机构,中信湘雅不孕与遗传专科医院 江苏省人民医院 广东省计划生育专科医院 上海交通大学医学院附属仁济医院 浙江省计划生育科学技术研究所 国家人口和计划生育委员会科学技术研究所 山东省立医院 山西省计划生育科学研究所附属医院 河南省妇幼保健院(试运行),工作流程,两岸三地最受欢迎精子排行榜,1 刘德华 比尔.盖茨 金城武 刘 翔 贝克汉姆 李嘉诚 梁朝伟 古天乐 王力宏 布拉德.皮特,室内设有美女海报和多媒体播放器,自动取精机,被网友无限“膜拜”的“神器”,变性手术的男人怀孕?,人工授精操作流程,采精 精液处理 输精,人工授精可以使1头种公牛代替1

16、000头牛,采精方法,假阴道 按 摩 电刺激,台 畜,输 精,大熊猫人工授精,母象怀孕629天产下德国首只人工授精小象,牛的人工授精,输精的方法通常有两种： 阴道开张法 直肠把握子宫颈法,有的家庭中，丈夫的生殖能力正常，但妻子因输卵管阻塞而不孕，这样的问题该怎样解决呢？ 这样的不孕问题可以通过体外受精技术 （试管婴儿）来解决。,现实中的问题 2,所谓试管婴儿是指应用体外受精-胚胎移植技术达到受孕目的而生下的婴儿。该技术是将人的精子和卵子取出体外，在试管或培养皿中使其受精、卵裂，然后再把胚胎移植入母体子宫，让其正常的发育成为成熟的婴儿。,Test-tube baby 什么叫试管婴儿？,2 体外受

17、精(In Vitro Fertilization, IVF),1978年7月25日深夜时分，英国曼彻斯特郊外的奥德姆总医院里，一个女婴的啼哭声划破夜空，震撼了世界她就是世界上第一例试管婴儿路易斯.布朗。,世界上第一例试管婴儿,路易斯布朗（Louise Brown）-人类首例试管婴儿,Britains first test-tube baby on having a baby of her own,So proud: Louise Brown shows off her amazing son,2010年诺贝尔生理学或医学奖,“试管婴儿之父”的英国科学家罗伯特爱德华兹，因“在试管受精技术方面的发

18、展”而被授予该奖项。,其他贡献者,英国妇产科学家帕特里克斯特普托(Patrick Steptoe)，1988 年去世 美籍华裔生物学家张民觉(Chang Min-chueh)，1991 年去世,试管婴儿技术,我国试管婴儿技术,1988年，中国第一个试管婴儿在北京医学院第三医院诞生 1996年中山大学附属第一医院国内首创单精子卵母细胞浆内显微注射；2002年于国内首创胚胎植入前遗传学诊断技术,目前，全球已有大约多少人通过体外受精技术出生？,A 4万 B 40万 C 400万 D 4000万,适用人群,输卵管结扎,人类不孕症治疗：席琳-迪翁,多胞胎问题,1983年，英国一对夫妇在接受IVF竟生了六胞胎女婴。如今，个个长成了如花似玉的性感美女，并惹来无数小伙追求。但让夫妇俩“发愁”的是，如果6个女儿在同一年出嫁，那么高昂的嫁妆费非得让他们倾家荡产不可！,英国六胞胎姐妹花,IVF关键步骤,人工诱发超排卵 采集卵细胞 精液采集与获能 体外受精 体外培养 胚胎移植,IVF的特殊操作,试 管 牛,利用废弃卵巢收集卵母细胞,卵母细胞体外成熟,从屠宰后母畜卵巢上采集的卵母细胞多数处于生发泡期(GV期)，需要在体外培养成熟后（卵母细胞处于第2次成熟分裂中期）才能与精子受精。,发育阻滞,体外受精的早期胚胎在体外发育过程中，往往会停滞在某一阶段不再发育。 小鼠2细胞期