動物克隆資料

動物克隆主要結(jié)構(gòu)：四：介紹動物克隆研究的歷史（動物克隆研究的三個階段：胚胎細胞克隆階段、同種體細胞克隆階段、異種體細胞克隆階段；其中可以重點找一些比較有名的克隆動物進行詳細介紹，比如”克隆羊多莉”等。所提到的克隆動物最好都能附上圖片）五：介紹中國的動物克隆技術(shù)研究歷史六：介紹動物克隆技術(shù)的方法、環(huán)節(jié)（看能不能找到視頻）七：動物克隆技術(shù)存在的問題（主要是技術(shù)方面的缺陷）四動物克隆研究的歷史科學家們很早就開始了動物克隆的研究。早在1938 年,德國胚胎學家Spemann 即提出“奇異的實驗”的設(shè)想。1952 年,英國科學家Briggs 和King首次報道了蛙的核移植研究。1962 年,英國劍橋大學的Gurdon 獲得了成年蛙。我國已故科學家童第周教授在20 世紀60 70 年代曾用囊胚細胞進行魚類細胞核移植工作,獲得屬間和種間移核魚,使我國魚類核移植研究居世界領(lǐng)先水平。早期的動物克隆研究僅限于兩棲類和魚類,直到20 世紀80 年代,核移植克隆技術(shù)才開始應(yīng)用于哺乳動物。根據(jù)供核細胞的不同,可將動物克隆研究分為三個階段:1.胚胎細胞克隆階段1981 年, Illmensee 和Hoppe 報道了他們用小鼠的正常囊胚或孤雌活化囊胚的內(nèi)細胞團細胞作為核供體,直接注入去掉雌雄原核的受精卵胞質(zhì)中,重構(gòu)胚體外發(fā)育到桑葚胚或囊胚后移植寄母子宮,獲得克隆小鼠,這是第一次用胚胎細胞對哺乳類進行核移植獲得成功。1983 年,美國科學家利用核移植技術(shù)和細胞融合方法獲得了克隆小鼠。1986 年,英國的Willadsen 用綿羊的8 16 細胞階段的胚胎細胞作為供體進行核移植,首次應(yīng)用電融合的方法克隆出一只小羊。此后,科學家們又相繼克隆出小鼠、綿羊、牛、兔、豬和猴等。我國科學家也在20 世紀90 年代成功開展了胚胎細胞克隆兔、山羊、小鼠、牛和豬等研究。2.同種體細胞克隆階段1997 年2 月,英國羅斯林研究所Wilmut 等人宣布,他們用6 歲成年羊的高度分化的乳腺細胞進行了核移植,成功地獲得了克隆羊“多莉”。這是第一次用成年體細胞作為供核細胞,由此說明高度分化的成年動物的體細胞可在適當條件下發(fā)生逆轉(zhuǎn), 恢復(fù)全能性,這是生物技術(shù)史上具有劃時代意義的重大突破,是克隆技術(shù)的一個里程碑,也改寫了部分生物學的理論。1998 年5 月,美國科學家Robl 的研究組利用牛胎兒成纖維細胞克隆出了3 頭牛,而且攜帶了轉(zhuǎn)移的基因。1998 年7 月,日本科學家Kato 等用牛的輸卵管細胞克隆出了8 頭小牛。1998 年7 月和1999 年6 月,美國夏威夷大學Yanag2imachi 領(lǐng)導(dǎo)的研究小組克隆小鼠成功,并打破了哺乳動物克隆研究初期人們認為只有雌性動物才能被克隆的迷信。此后,同種體細胞克隆出的山羊、豬、貓和兔也都相繼誕生。1999 年和2002年,我國體細胞克隆山羊和克隆牛也都獲得成功。3.異種體細胞克隆階段異種體細胞克隆與同種體細胞克隆的差異在于供核體細胞與受體卵母細胞來源于不同的物種。即將一種動物的體細胞核移植到另一種動物的去核(遺傳物質(zhì)) 卵母細胞中。異種克隆研究面臨著許多問題,如體細胞核能否在異種卵胞質(zhì)中去分化并支持早期發(fā)育? 異種核質(zhì)能否相容? 異種重構(gòu)胚能否著床并進行全程發(fā)育等。1999 年,中國科學院動物研究所生殖生物學國家重點實驗室將成年大熊貓體細胞作為供核體細胞移植到去核(遺傳物質(zhì)) 的日本大耳白兔卵母細胞中,成功地構(gòu)建出異種重構(gòu)胚,體外培養(yǎng)獲得孵化囊胚。2001 年將重構(gòu)胚移植寄母子宮,獲得了著床的重大進展。1999 年,美國Wisconsin2Madison 大學以來自綿羊、豬、猴和大鼠的皮膚成纖維細胞做為供核體細胞,移植到去核(遺傳物質(zhì)) 牛卵母細胞中獲成功,表明牛的卵母細胞質(zhì)可以支持來自不同物種的細胞核進行早期發(fā)育;2000 年,Lanza 等人從死亡的瀕危牛上取材并培養(yǎng)了皮膚成纖維細胞做為供核體細胞,重構(gòu)胚移植后,受體最長懷孕至202 天流產(chǎn),微衛(wèi)星技術(shù)分析證明,所有克隆牛胎兒的基因型均與供體細胞一致;2001 年, Nature Biotechnolo2gy 上報道了異種體細胞克隆瀕危哺乳動物歐洲盤羊的成功,為瀕危動物的保護提供了重要的借鑒5 。隨著體細胞克隆技術(shù)的發(fā)展,它與人類生產(chǎn)和生活的關(guān)系也就愈發(fā)密切,不同研究領(lǐng)域的科研人員都認識到克隆技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用前景。1996年 第一只成年體細胞克隆羊“多利” 誕生1997年 一頭用胎盤克隆而成的荷蘭牛亮相。1998年 兩頭由母牛細胞克隆而成的小牛在東京出生。 一個國際研究小組宣布克隆出了三代實驗鼠2000年 曾參與克隆“多利” 羊的英國公司培育了第一批克隆豬 2001年 一頭稀有品種的克隆亞洲牛誕生，兩天后死亡。2002年 法國研究人員克隆出兔子。2003年 美國科學家推出了一匹克隆騾。 愛荷華州的研究人員稱他們克隆出了一頭瀕臨滅絕的爪哇 野牛。2004年 美國加利福尼亞的一家公司培育出了第一只克隆貓。這只貓后來為第一只被賣出的克隆寵物。2005年 韓國科學家宣布他們培育出了首條克隆狗叫“斯納皮”克隆羊多莉1996年7月5日，英國愛丁堡羅斯林研究所（Roslin）的伊恩維爾穆特（Wilmut）領(lǐng)導(dǎo)的一個科研小組，利用克隆技術(shù)培育出一只小母羊。這是世界上第一只用已經(jīng)分化的成熟的體細胞(乳腺細胞)克隆出的羊?？寺⊙蚨嗬恼Q生，引發(fā)了世界范圍內(nèi)關(guān)于動物克隆技術(shù)的熱烈爭論。是科學界克隆成就的一大飛躍。它還被美國科學雜志評為1997年世界十大科技進步的第一項，也是當年最引人注目的國際新聞之一?？茖W家們普遍認為，多莉的誕生標志著生物技術(shù)新時代來臨。繼多莉出現(xiàn)后，克隆，這個以前只在科學研究領(lǐng)域出現(xiàn)的術(shù)語變得廣為人知?？寺∝i、克隆猴、克隆牛紛紛問世，似乎一夜之間，克隆時代已來到人們眼前。其整個克隆過程簡述如下：步驟一從一只6歲芬蘭多塞特白面母綿羊（姑且稱為A）的乳腺中取出乳腺細胞，將其放入低濃度的營養(yǎng)培養(yǎng)液中，細胞逐漸停止分裂，此細胞稱之為“供體細胞”；步驟二從一頭蘇格蘭黑面母綿羊（B）的卵巢中取出未受精的卵細胞，并立即將細胞核除去，留下一個無核的卵細胞，此細胞稱之為“受體細胞”；步驟三利用電脈沖方法，使供體細胞和受體細胞融合，最后形成“融合細胞”。電脈沖可以產(chǎn)生類似于自然受精過程中的一系列反應(yīng)，使融合細胞也能像受精卵一樣進行細胞分裂、分化，從而形成“胚胎細胞”；步驟四將胚胎細胞轉(zhuǎn)移到另一只蘇格蘭黑面母綿羊（C）的子宮內(nèi)，胚胎細胞進一步分化和發(fā)育，最后形成小綿羊-多莉總之，多利有3個母親：它的“基因母親”是芬蘭多塞特白面母綿羊（A）；科學家取這頭綿羊的乳腺細胞，將其細胞核移植到第二個母親（借卵母親）- 一個剔除細胞核的蘇格蘭黑臉羊（B）的卵子中，使之融合、分裂、發(fā)育成胚胎；然后移植到第三頭羊（C）-“代孕母親”子宮內(nèi)發(fā)育形成多莉。從理論上講，多莉繼承了提供體細胞的那只綿羊（A）的遺傳特征，它是一只白臉羊，而不是黑臉羊。分子生物學的測定也表明，它與提供細胞核的那頭羊，有完全相同的遺傳物質(zhì)（確切地說，是完全相同的細胞核遺傳物質(zhì)。還有極少量的遺傳物質(zhì)存在于細胞質(zhì)的線粒體中，遺傳自提供卵母細胞的受體），它們就像是一對隔了6年的雙胞胎。多利沒有父親，它是通過無性繁殖-或者說克隆而來。豬堅強512”汶川地震后，“豬堅強”在被掩埋的極端環(huán)境里存活了36天，創(chuàng)造了汶川地震中的生命奇跡，象征了汶川地震中的堅強精神。獲救后，“豬堅強”很快恢復(fù)了健康。但不幸的是，現(xiàn)年5歲的“豬堅強”地震后完全喪失了生育能力。為了延續(xù)“豬堅強”的優(yōu)質(zhì)遺傳基因，2011年2月16日，華大基因?qū)Α柏i堅強”開展耐受性相關(guān)分子機制及健康檢查研究，獲取其耳組織帶回華大基因?？蒲腥藛T將采集組織培養(yǎng)出成纖維細胞，并采用手工克隆技術(shù)將其體細胞進行胚胎克隆，在汶川地震3周年之日即2011年5月12日將克隆胚胎移植入兩頭健康的代孕母豬受體內(nèi)。經(jīng)過110天的體內(nèi)胚胎發(fā)育，代孕母豬于8月31日成功生產(chǎn)出“豬堅強”的復(fù)制個體“小豬堅強”。此次克隆“豬堅強”是首次采用老齡豬體細胞克隆獲得成功的事例，也是華大基因手工克隆的一次技術(shù)突破，同時展現(xiàn)了華大基因在動物克隆領(lǐng)域走在了國際前沿的技術(shù)實力。此前，無論是傳統(tǒng)克隆還是手工克隆，所采用的體細胞主要是胎兒成纖維細胞，這是首次應(yīng)用5歲老齡豬體細胞克隆獲得成功。五介紹中國的動物克隆技術(shù)研究歷史六動物克隆的方法、環(huán)節(jié)目前看比較現(xiàn)實可行的生產(chǎn)哺乳動物克隆的方法主要有胚胎分割和細胞核移植兩種。胚胎分割是把發(fā)育不同時期腳臺經(jīng)顯微手術(shù)切割成幾半。每半分別移植,出生多胞胎動物的過程。把一細胞至囊胚階段胚胎一分為二都可形成兩個胚胎。在綿羊、豬和牛經(jīng)胚胎分割都已生出同卵雙胞胎后代。在牛目前胚胎分割已廣泛應(yīng)用半胚移植妊娠率接近整胚。使產(chǎn)犢數(shù)幾乎加倍。然而，經(jīng)胚胎分割生的遺傳相同個體數(shù)有限一般為兩個，最多不四個。細胞核移植是指將發(fā)育不同時期胚胎或成體動物細胞核經(jīng)顯微手術(shù)和細胞融合的方法移植到去核卵母細胞中重新組成胚胎并使之發(fā)育到產(chǎn)仔的過程。與胚胎分割技術(shù)不同。細胞核移植技術(shù)，特別是細胞核連續(xù)移植技術(shù)所能夠產(chǎn)生的遺傳相同個體數(shù)目是無限的。例如，把奶牛的16一細胞期胚胎的16個細胞核， 分別移植到16個去核的肉牛卵母細胞中重新組成16個胚胎。再把這16個移核胚胎移植到中間受體動物，羊或兔輸卵管內(nèi)。發(fā)育到可進行非手術(shù)移植階段，（?？芭呋蚰遗咂冢┤〕霾⒁浦驳饺馀Ｊ荏w的子宮內(nèi)。妊娠后便可產(chǎn)生出數(shù)頭遺傳上完全相同的（克?。┠膛?。所出生的這些移核牛之所以遺傳上完全相同，是因為其細胞核都來源于同一個胚胎。如果自中間受體動物輸卵管內(nèi)取出移核囊胚或桑堪胚后不移植到終末受體肉牛的子宮內(nèi)，而是取其卵裂球細胞核再移植到多個去核的肉牛卵母細胞中便重新組成了第二代移核胚胎。待第二代移核胚胎發(fā)育到囊胚或桑樁胚期時, 又可取其核進行移植。做成第三代移核胚胎、此過程可以無限期地進行下去，不斷擴增克隆胚胎的數(shù)目最終產(chǎn)生出許許多多的遺傳上完全相同的動物來。此即所謂的細胞核連續(xù)移植技術(shù)。胚胎分割的基本過程胚胎移入培養(yǎng)液分割胚胎（機械法、酶處理） 移植胚胎給受體 著床產(chǎn)仔動物核移植技術(shù)程序胚胎細胞核移植體細胞核移植體細胞核移植七動物克隆技術(shù)存在的問題1.克隆效率太低, 克隆動物早衰嚴重克隆動物健康問題很多, 世界各地的克隆動物流產(chǎn)、夭折、畸形現(xiàn)象都非常嚴重。核移植總體效率低, 一般僅為1 %6 % 。這可能與供體核移入受體胞質(zhì)后的重塑有關(guān)。供體核發(fā)生去甲基化、去乙?；榷喾N變化, 在核重塑過程中基因表達異常都可能導(dǎo)致克隆效率降低。這說明應(yīng)進一步明確供核基因組的甲基化和乙?；c核移植胚胎發(fā)育的作用機制?？寺游镄实团c核移植胚胎細胞內(nèi)的染色體異常、胚胎細胞凋亡、胚胎早期死亡、流產(chǎn)、胎盤發(fā)育異常有關(guān)。重組胚胎的形態(tài)、發(fā)育潛能與胚胎細胞凋亡, 囊胚的內(nèi)細胞團之間, 內(nèi)細胞團同滋養(yǎng)層細胞之間的關(guān)系與細胞數(shù)量的比例之間關(guān)系及發(fā)育機制需進一步深入研究。染色體異常與核移植胚胎的妊娠失敗和克隆動物的先天性畸形之間的關(guān)系尚不清楚?？寺游镌缢?、存活率低現(xiàn)象是當今核移植技術(shù)的最大缺陷。而以成年體細胞核作核供體問題尤為嚴重。它突出表現(xiàn)為: 孕期流產(chǎn)率高, 圍產(chǎn)期死亡率高, 新生仔畜體重較重及出生后對環(huán)境適應(yīng)性較差, 出生后發(fā)病率高和畸形率高。這可能與核移植技術(shù)程序有關(guān), 對細胞膜和細胞超顯微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了機械和電擊損傷以及一些物質(zhì)對細胞產(chǎn)生的化學毒害作用, 這些機理需進一步研究。2.端粒問題在正常生理條件下的體細胞隨著分裂次數(shù)的增加, 端粒會逐漸縮短。克隆羊“多莉”細胞端粒較短, 可能影響其壽命。據(jù)Shiel s 等報道克隆羊端粒較同年羊的短。Tian 等報道以牛胎兒成纖維細胞作供體的核移植后代端粒比對照組長。Miyashita 等報道克隆個體間端粒長度差異顯著。Xu等的研究表明克隆動物端粒長度可以恢復(fù)。Lanza 等報道體細胞克隆牛實驗過程逆轉(zhuǎn)了供體母牛體細胞的老化, 端粒長度反而增加, 克隆牛壽命延長。Kubota 等指出, 克隆胚胎流產(chǎn)不是端粒長短造成的。這一系列的研究結(jié)果表明, 克隆后代端粒長度有差別。端粒長度可能不是造成克隆動物高死亡率的原因。在胚胎發(fā)育過程中的端粒機制還有待進一步深入研究。3.重新編程的問題重新編程的機制不明, 缺乏基礎(chǔ)理論支撐。有些學者認為卵母細胞內(nèi)有重編程因子存在, 也有學者認為, MPF 和有絲分裂原激活蛋白激酶的活性與重編程沒有直接調(diào)控關(guān)系。重編程程度尚不足以支持著床后胚胎的發(fā)育, 需進一步探索核移植后重編程對克隆成功的影響因素。最近的研究表明, 重編程可能在核移植后的早期就已經(jīng)啟動, 隨著胚胎發(fā)育逐步深入會造成發(fā)育阻斷或抑制, 對不同階段胚胎發(fā)育所需的最佳環(huán)境培養(yǎng)的深入研究有助于闡明重編程機制。研究表明核移植后細胞核激活與早期胚胎原核發(fā)育類似, 但基因組重新編程的機制詳細信息尚不清楚。其中, MPF、核膜破裂和早熟染色體凝在基因組重編過程中的作用還需明確。4.基因印跡機理不清基因印跡(imprinting) 是同源染色體上基因表達活性不同的遺傳現(xiàn)象。基因印跡現(xiàn)象在哺乳動物的發(fā)育過程中普遍存在, 它與胚胎的生長發(fā)育和胎盤功能等都有關(guān)系。有研究表明被檢測的核移植胚胎基因表達不正常, 也有報道核移植胚胎均有幾百個非印跡基因表達異常。印跡基因異常表達是造成克隆動物不正常的原因。由此看來, 合子前不完全重新編程影響著印跡基因和大多數(shù)非印跡基因的表達, 從而導(dǎo)致克隆動物異常?；蛴≯E對核移植后基因組重新編程的影響不明確?；蛴≯E與動物克隆技術(shù)的成功及關(guān)系值得深入研究?？寺游锓N屬及其細胞的差異, 不同種屬動物的克隆難易不同, 其中的原