《胚胎工程1定》PPT課件.pptVIP

第6章 胚胎工程,生命的延續(xù),/exhibits/embryo/embryoflash.html,胚胎工程(embryo biotechnology),利用人工方法影響、改變動物胚胎品質(zhì)和發(fā)育進(jìn)程的一種生物技術(shù)。,哺乳動物胚胎發(fā)育的 基本過程和機(jī)制,受精和妊娠，整個過程都在母體內(nèi)進(jìn)行,雌、雄原核發(fā)育、融合,精、卵運(yùn)行,相遇,認(rèn)識，結(jié)合,精卵質(zhì)膜融合，多精子入卵阻滯,受精歷程,生殖細(xì)胞的發(fā)生,原始生殖細(xì)胞 (Primordial germ cells，PGCs) :就是指能發(fā)育為精子或卵子的祖先細(xì)胞。 在遷移過程中PGCs不斷分裂增殖，隨胎齡增長，性別發(fā)生分化，在雄性，生殖嵴演變?yōu)椴G丸，PGCs形成精原干細(xì)胞，而后附著在生精細(xì)胞上皮進(jìn)入精子發(fā)生過程；在雌性，生殖嵴演變?yōu)槁殉?，PGCs分裂形成卵母細(xì)胞 。,性別形成,原始生殖細(xì)胞,卵巢,精巢,睪丸的發(fā)生,若胚胎細(xì)胞的性染色體為XY時，Y染色體短臂上有睪丸決定因子，此因子使未分化性腺向睪丸發(fā)育,精子發(fā)生(spermatogenesis),從精原干細(xì)胞(spermatogonial stem cells, SSCs) 到形成高度分化和特異精子的極其復(fù)雜的細(xì)胞分化過程，由精原干細(xì)胞的增殖分化、減數(shù)分裂和精子形成三個階段組成。,據(jù)估計睪丸每天會制造大約一億只精子，平均每一秒鐘就有一千只。,24 days Up to the completed sperm cells,64天,請養(yǎng)精蓄銳3個月,人類的精子,研究發(fā)現(xiàn)全球男性精子數(shù)十年內(nèi)下降三分之一,科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，最近十年內(nèi)，人類男性體內(nèi)的精子數(shù)量下降了三分之一，科學(xué)家們不禁再次對男性的生育能力表示了憂慮。,精子殺手排行榜,吸毒、飲酒、抽煙和肥胖等都是造成精子數(shù)量和質(zhì)量下降的主要原因，而殺蟲劑、化學(xué)品和放射物質(zhì)之類的環(huán)境因素也不容忽視。 精子不耐高溫高熱 情緒低落,Viagra,Viagra廣告：一切拜偉哥所賜,視 頻,卵巢的發(fā)生,若胚胎細(xì)胞的性染色體為XX時，則未分化性腺自然向卵巢方向分化,卵泡的發(fā)育及成熟,卵泡的發(fā)育始于胚胎時期，新生兒出生時卵巢大約有200萬個卵泡。多數(shù)卵泡退化，近青春期只剩下約30萬個卵泡。進(jìn)入青春期后，卵泡發(fā)育依賴于促性腺激素的刺激。生育期每月發(fā)育一批卵泡，其中一般只有一個優(yōu)勢卵泡可達(dá)完全成熟，并排出卵子，其余的卵泡退化，稱卵泡閉鎖。婦女一生中一般只有400一500個卵泡發(fā)育成熟并排卵。,卵子結(jié)構(gòu),排出的卵子只有在12-24小時內(nèi)有受精能力，沒有受精的卵子就經(jīng)由子宮從陰道排出。,大約有3億精子可能會進(jìn)入陰道,只有一個精子進(jìn)入卵內(nèi),受精部位：輸卵管壺腹部。 射精部位：子宮射精型（馬類、豬） 陰道射精型（牛、羊、貓、兔等）,配子的運(yùn)行,精子的命運(yùn),快速游動到受精部位？ 潛伏，等待排卵？,精子運(yùn)輸與存儲,精子從射精部位到達(dá)受精部位需要闖過三道關(guān)卡，經(jīng)過三次篩選,sperm storage tubules contained stained (Arrows ) and unstained (arrowheads ) sperm,母 雞,火 雞,雌響尾蛇能在體內(nèi)存精液長達(dá)5年 然后成功受孕,受精過程,受精（fertilization）： 精子和卵子融合而成為受精卵的過程 精子獲能（sperm capacitation） 精子剛排出時是不能與卵受精的，需要在雌性生殖道中孵育一段時間，使覆蓋在其表面的精漿蛋白被去除才能獲得受精能力，這種現(xiàn)象稱為精子獲能，精子獲能也可在體外進(jìn)行。,精子獲能,精子吸附精漿蛋白,精子去除精漿蛋白 發(fā)生精子獲能,精子與輸卵管上皮細(xì)胞相互作用,頂體反應(yīng),當(dāng)獲能的精子與卵子相遇時，覆蓋于精子頂體表面的細(xì)胞膜與頂體外膜融合，并釋放出多種酶系，這一過程稱為頂體反應(yīng)（acrosome reaction）。,體外受精的魚類精子無頂體,皮質(zhì)反應(yīng)與透明帶反應(yīng),精卵融合時，誘導(dǎo)卵膜特性發(fā)生改變，可阻止第二個精子進(jìn)入卵內(nèi)，這一機(jī)制稱為卵膜封閉。同時，激活后的卵胞漿排出的皮質(zhì)顆?？赏ㄟ^誘導(dǎo)透明帶反應(yīng)，也可以拒絕其他精子的通過。,視 頻,卵裂和胚泡形成,囊 胚（胚 泡）,人第一周胚胎發(fā)育,一周后著床,細(xì)胞滋養(yǎng)層內(nèi)細(xì)胞群 極端滋養(yǎng)層 子宮內(nèi)膜,第八天兩胚層分化,下胚層 上胚層 羊膜腔 合體滋養(yǎng)層,受精后8天。胚芽完成著床,微微嵌入子宮內(nèi)膜。此時它分裂發(fā)育為幾百個細(xì)胞。,十 月 懷 胎,妊 娠 期,牛：282天（276290）9個月； 豬：114天（110117）3.3.3； 山羊：152天（146151）5個月； 綿羊：150天（146157）5個月； 兔：30天（3034）1個月； 狗：62天（5965）2個月； 貓：58天（5560）近2個月 大象 : 600640天 近22個月 鼩鼱 qjng :1728天 小鼠: 1921天 大鼠: 19-22天,想一想：哪種動物分娩過程最困難？,人 類,母親的偉大,宮外孕/異位妊娠 ectopic pregnancy,宮外孕又稱之為異位妊娠，它是指受精卵在子宮腔以外著床發(fā)育，最多的是輸卵管妊娠。 當(dāng)輸卵管妊娠流產(chǎn)或破裂急性發(fā)作時可引起腹腔內(nèi)嚴(yán)重出血，如不及時診斷積極搶救可危及生命。,宮外孕,宮外孕癥狀,停經(jīng) 腹痛 陰道出血,宮外孕防治,積極防治輸卵管炎 臨時急救,胚胎工程的主要技術(shù),1 人工授精 2 體外受精 (試管嬰兒) 3 顯微受精 (單精注射),胚胎工程的相關(guān)技術(shù),4 種質(zhì)資源的低溫冷凍保存 5 性別控制 6 體細(xì)胞克隆 7 胚胎干細(xì)胞 8 轉(zhuǎn)基因動物,歷史回顧,1951年，牛的人工授精研究成功，上世紀(jì)70年代這項(xiàng)技術(shù)就開始應(yīng)用到畜牧業(yè)生產(chǎn)上。 1959年，世界上首例試管動物，試管兔誕生。1980年，英國劍橋大學(xué)的科學(xué)家波爾格又研究成功試管牛犢。 1988年Cohen等最先采用機(jī)械方法刺破透明帶，然后將卵細(xì)胞放入含精子的培養(yǎng)液中，使精子通過裂口處順利穿透透明帶，最終與卵子形成受精卵，發(fā)展成胚胎并成功地妊娠和分娩。,胚胎工程的研究意義,家畜繁殖:巨大的經(jīng)濟(jì)效益 人類不孕癥的治療 醫(yī)學(xué)、制藥業(yè) 保護(hù)珍稀動物和挽救瀕臨滅絕的野生動物 基礎(chǔ)理論研究,輔助生殖技術(shù) Assisted Reproductive Technologies,生殖技術(shù)：性與生殖的分離,自然生殖：數(shù)百萬年的進(jìn)化形成的最優(yōu)生殖模式，性與生殖不能分離，宗教使這種模式神圣化。 生殖技術(shù)： 將性脫離生殖(如何不生孩子)：控制生育(birth control)或生育調(diào)節(jié)（fertility regulation）技術(shù)。 將生殖脫離性(不育時如何有孩子)：輔助生殖技術(shù)本來解決不育問題。,從做愛making love 到做孩子making baby,過去baby是“上帝”安排的，父母不能選擇，現(xiàn)在父母不但可以選擇孩子性別，可以不要有嚴(yán)重疾病的孩子，還可以通過基因操縱，“定做”孩子。這是否合適？要不要打開這個潘朵拉盒子？ 如果順著making baby的路子，走下去有一天，人類生命會不會發(fā)生深刻變化？,沉重的十字架,不育也是一種常見病,不育的問題在惡化,5-8%不等。二次大戰(zhàn)以來人與若干動物的精子數(shù)量減少了50 %，現(xiàn)在每年以2 %的速度減少，女性輸卵管堵塞問題也在惡化 據(jù)統(tǒng)計，造成不孕癥有30 %是男方原因， 30 %是女方原因，還有40 %的原因在男女雙方,不 育 癥,現(xiàn)代醫(yī)學(xué)把結(jié)婚兩年（有的國家定為一年），有正常性生活、沒有采取避孕措施而未懷孕，或同居兩年未孕，都稱為不孕癥或不育癥,病因：從女方來看,最常見的病因是不排卵，它可以由生理、病理和內(nèi)分泌失調(diào)等原因引起的。 其次，盆腔炎性病變，其中有20%40%盆腔炎可導(dǎo)致輸卵管堵塞、損傷、而不能受孕。 第三，女性生殖道產(chǎn)生可以殺死精子的抗體。 第四，由于染色體異常、黃體期缺陷等，或尚不清楚的原因引起的。,年齡對女性累計懷孕率的影響,病因：從男方來看,男方方面最重要的原因是不能提供足夠數(shù)量、健康的精子。 男性精液質(zhì)量隨不同年代呈明顯降低。其中以精子數(shù)目的降低最為明顯，降低40%以上，精子活動率降低8.4%；精子正常形態(tài)降低了7.3%；精液量降低了4.9% 為什么男性的生育力竟下降得這么厲害？,男性的精子頭部中主要是遺傳物質(zhì)DNA，缺乏DNA損傷修復(fù)系統(tǒng)，環(huán)境極易對精子DNA造成損傷。 Y染色體有95%序列不能與X染色體配對、交換，造成損傷就會逐漸積累下來。 環(huán)境中雌激素樣物質(zhì)對精子質(zhì)量影響最大，飼料添加劑、塑料、農(nóng)藥等，使動物和人類發(fā)生雌性化。,原因可能是,如果妻子的生育能力正常，但因丈夫產(chǎn)生的精子少或精子活力差而造成的不孕，應(yīng)該采用什么輔助生殖技術(shù)呢？,現(xiàn)實(shí)中的問題 1,男性不育的問題可以采用人工授精方法來解決。人工授精是指用人工方法將精子導(dǎo)入女性子宮內(nèi)，使精子與卵細(xì)胞結(jié)合成受精。,辦法一：人工授精,(Artificial insemination),因?yàn)槭芫l(fā)生在輸卵管內(nèi)，所以女方的輸卵管必須至少有一側(cè)通暢。將精子導(dǎo)入宮腔時，男方的精子數(shù)目要在正常范圍內(nèi)，至少要達(dá)到每毫升2000萬個，且活力強(qiáng)。,人工授精的基本要求,人工授精,配偶間人工授精 非配偶間人工授精,配偶間人工授精,在男方有性器官異常，如陰莖短小、尿道下裂、陽萎、早泄等癥或女方有子宮頸狹窄、不明原因不孕等可用配偶間人工授精。,世界最高齡產(chǎn)婦人工授精生下龍鳳胎, 2008年07月05日,世界最高齡產(chǎn)婦70歲剖腹產(chǎn)下龍鳳胎,抵押家產(chǎn)人工授精 祖母產(chǎn)婦引發(fā)爭議 淡然面對“創(chuàng)紀(jì)錄”,早產(chǎn)的龍鳳胎非常瘦小,非配偶間人工授精,如男方輸精管阻塞、無精子等可采用非配偶間人工授精。,精 子 庫 sperm bank,采用液氮將精液貯藏于-196時，精子能長久保存受精能力，需要時解凍后供人工授精。,精子庫的用途,經(jīng)醫(yī)治無效的男子不育患者，對其配偶可進(jìn)行志愿供精者的冷凍精液人工授精； 因患病必須應(yīng)用某些藥物、放射或手術(shù)治療，而產(chǎn)生絕育影響者，或因某種職業(yè)(如接觸放射物質(zhì))而影響生育者，可預(yù)先貯藏精液備用； 少精癥者可以預(yù)先多次收集精液，經(jīng)過濃縮，積少成多，冷藏備用； 精子庫有利于供精者與受精者隔離和雙盲，符合保密的要求，又便于管理。,衛(wèi)生部批準(zhǔn)設(shè)置人類精子庫的機(jī)構(gòu),中信湘雅不孕與遺傳?？漆t(yī)院 江蘇省人民醫(yī)院 廣東省計劃生育?？漆t(yī)院 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院 浙江省計劃生育科學(xué)技術(shù)研究所 國家人口和計劃生育委員會科學(xué)技術(shù)研究所 山東省立醫(yī)院 山西省計劃生育科學(xué)研究所附屬醫(yī)院 河南省婦幼保健院(試運(yùn)行),工作流程,兩岸三地最受歡迎精子排行榜,1 劉德華 比爾.蓋茨 金城武 劉 翔 貝克漢姆 李嘉誠 梁朝偉 古天樂 王力宏 布拉德.皮特,室內(nèi)設(shè)有美女海報和多媒體播放器,自動取精機(jī),被網(wǎng)友無限“膜拜”的“神器”,變性手術(shù)的男人懷孕?,人工授精操作流程,采精 精液處理 輸精,人工授精可以使1頭種公牛代替1000頭牛,采精方法,假陰道 按 摩 電刺激,臺 畜,輸 精,大熊貓人工授精,母象懷孕629天產(chǎn)下德國首只人工授精小象,牛的人工授精,輸精的方法通常有兩種： 陰道開張法 直腸把握子宮頸法,有的家庭中，丈夫的生殖能力正常，但妻子因輸卵管阻塞而不孕，這樣的問題該怎樣解決呢？ 這樣的不孕問題可以通過體外受精技術(shù) （試管嬰兒）來解決。,現(xiàn)實(shí)中的問題 2,所謂試管嬰兒是指應(yīng)用體外受精-胚胎移植技術(shù)達(dá)到受孕目的而生下的嬰兒。該技術(shù)是將人的精子和卵子取出體外，在試管或培養(yǎng)皿中使其受精、卵裂，然后再把胚胎移植入母體子宮，讓其正常的發(fā)育成為成熟的嬰兒。,Test-tube baby 什么叫試管嬰兒？,2 體外受精(In Vitro Fertilization, IVF),1978年7月25日深夜時分，英國曼徹斯特郊外的奧德姆總醫(yī)院里，一個女嬰的啼哭聲劃破夜空，震撼了世界她就是世界上第一例試管嬰兒路易斯.布朗。,世界上第一例試管嬰兒,路易斯布朗（Louise Brown）-人類首例試管嬰兒,Britains first test-tube baby on having a baby of her own,So proud: Louise Brown shows off her amazing son,2010年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎,“試管嬰兒之父”的英國科學(xué)家羅伯特愛德華茲，因“在試管受精技術(shù)方面的發(fā)展”而被授予該獎項(xiàng)。,其他貢獻(xiàn)者,英國婦產(chǎn)科學(xué)家帕特里克斯特普托(Patrick Steptoe)，1988 年去世 美籍華裔生物學(xué)家張民覺(Chang Min-chueh)，1991 年去世,試管嬰兒技術(shù),我國試管嬰兒技術(shù),1988年，中國第一個試管嬰兒在北京醫(yī)學(xué)院第三醫(yī)院誕生 1996年中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院國內(nèi)首創(chuàng)單精子卵母細(xì)胞漿內(nèi)顯微注射；2002年于國內(nèi)首創(chuàng)胚胎植入前遺傳學(xué)診斷技術(shù),目前，全球已有大約多少人通過體外受精技術(shù)出生？,A 4萬 B 40萬 C 400萬 D 4000萬,適用人群,輸卵管結(jié)扎,人類不孕癥治療：席琳-迪翁,多胞胎問題,1983年，英國一對夫婦在接受IVF竟生了六胞胎女嬰。如今，個個長成了如花似玉的性感美女，并惹來無數(shù)小伙追求。但讓夫婦倆“發(fā)愁”的是，如果6個女兒在同一年出嫁，那么高昂的嫁妝費(fèi)非得讓他們傾家蕩產(chǎn)不可！,英國六胞胎姐妹花,IVF關(guān)鍵步驟,人工誘發(fā)超排卵 采集卵細(xì)胞 精液采集與獲能 體外受精 體外培養(yǎng) 胚胎移植,IVF的特殊操作,試 管 牛,利用廢棄卵巢收集卵母細(xì)胞,卵母細(xì)胞體外成熟,從屠宰后母畜卵巢上采集的卵母細(xì)胞多數(shù)處于生發(fā)泡期(GV期)，需要在體外培養(yǎng)成熟后（卵母細(xì)胞處于第2次成熟分裂中期）才能與精子受精。,發(fā)育阻滯,體外受精的早期胚胎在體外發(fā)育過程中，往往會停滯在某一階段不再發(fā)育。 小鼠2細(xì)胞