專題三胚胎工程的應(yīng)用及前景

1、3.3 胚胎工程的應(yīng)用 及前景,胚胎工程技術(shù)： 體外受精 胚胎移植 胚胎分割 胚胎干細(xì)胞培養(yǎng) 目前應(yīng)用較多的是： 胚胎移植、胚胎分割、 體外生產(chǎn)胚胎技術(shù)。,1.胚胎移植 P74 將雌性動物的早期胚胎,或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物的體內(nèi),使之發(fā)育為新個體的技術(shù)。,一 胚胎移植,胚胎的來源： 雌性動物的早期胚胎或體外受精及其他方式 得到的胚胎。 供體： 提供胚胎的個體。 受體： 接受胚胎的個體。 受體的條件：同種、生理狀態(tài)相同。,(如轉(zhuǎn)基因、核移植),胚胎移植實(shí)際上是生產(chǎn)胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁殖后代的過程。在胚胎工程中通過任何一項(xiàng)技術(shù)，如

2、轉(zhuǎn)基因、核移植，或體外受精等技術(shù)獲得的胚胎，都必須移植給受體才能獲得后代。因此，胚胎移植又是胚胎工程其他技術(shù)的最后一道“工序”。,2.胚胎移植的現(xiàn)狀和意義,1)保持供體優(yōu)良特性(加速育種工作和品種改良) 2)節(jié)約成本、費(fèi)用(大量節(jié)省購買種畜的費(fèi)用)； 3)大規(guī)模繁殖(一胎多產(chǎn))； 4)保存品種資源和保護(hù)瀕危物種； 5)充分發(fā)揮雌性個體的繁殖潛力,縮短供體本身的繁殖周期。,為什么胚胎移植能成功?,移動到任何一頭動物子宮內(nèi)都能發(fā)育嗎? 同種動物同期發(fā)情排卵后,在一段時間內(nèi)供體和受體具有相同的生理環(huán)境 為什么能收集到胚胎? 早期胚胎一定時間內(nèi)處于游離狀態(tài) 供體和受體會不會發(fā)生排斥？ 受體對移入子宮的

3、外來胚胎不發(fā)生 免疫排斥反應(yīng) 為什么移植的胚胎能保留供體雙親的特性? 胚胎雖然與受體子宮建立正常的生理和組織上的聯(lián)系,但遺傳特性不受受體的影響,生理學(xué)基礎(chǔ),3.胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ) P76,胚胎移植的實(shí)質(zhì) P76,胚胎移植實(shí)質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)換，而胚胎本身的遺傳物質(zhì)并不發(fā)生改變，因此各種性狀均能保持其原來的優(yōu)良特性。,思考與討論:P76 1、在胚胎移植操作中，怎樣才能使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致？例如，供、受體的發(fā)情時間要一致嗎？供體胚胎移入受體子宮的位置，應(yīng)與在供體內(nèi)的位置相同后相似嗎？,答案：應(yīng)對供體和受體母畜進(jìn)行同期發(fā)情處理，使它們的生理?xiàng)l件達(dá)到同步

4、后一致，這樣才能使供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件，這是胚胎移植成功與否的關(guān)鍵。因此，必須做到供、受體母畜的發(fā)情時間一致。同時還要做到移入受體子宮胚胎的位置應(yīng)該與其在供體內(nèi)的位置相同或相似，移入胚胎一側(cè)的受體子宮對應(yīng)的卵巢必須有黃體存在。,4、胚胎移植的基本程序 閱讀課本，思考胚胎移植的基本程序包括哪幾個步驟？ P76 （1）供體、受體的選擇和處理 （2）配種或進(jìn)行人工授精 （3）胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存 （4）胚胎移植 （5）移植后的檢查,（1）對供體、受體進(jìn)行選擇,供體： 遺傳性能和生產(chǎn)性 能優(yōu)秀的個體； 受體： 健康的體質(zhì)和正常 繁殖能力的個體 處理： 同期發(fā)情 具體做法：

5、 注射相關(guān)性激素（如孕激素）。,（2）采集卵母細(xì)胞 方法： 超數(shù)排卵 具體做法： 對供體母牛 注射促性腺激素,（3）配種或人工授精,精子來源： 同種優(yōu)良的雄性動物。,（4）胚胎的收集,在配種或輸精后第7天，用特制的沖卵裝置，把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來。 為什么在第7天進(jìn)行沖卵？,（5）對胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查,此時胚胎處于什么時期？ （桑椹胚或囊胚）,（6）胚胎的保存或移植,胚胎保存的條件是什么？ （-196的液氮中保存）,（7）胚胎的移植,方法一：手術(shù)法 具體做法：引出受體子宮和卵巢，將胚胎注入子宮角，縫合創(chuàng)口。 方法二：非手術(shù)法 將裝有胚胎的移植管送入受體母牛子宮的相應(yīng)部位，注入胚胎。,（8

6、）對受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查,（9）受體母牛產(chǎn)下胚胎移植的犢牛,選擇,供體母牛,受體母牛,同期發(fā)情處理,超數(shù)排卵,供體公牛,配種,沖卵,質(zhì)量檢查、培養(yǎng),胚胎移植,妊娠檢查,分娩（胚胎移植的犢牛）,總結(jié)：,【歸納總結(jié)】,該過程中兩次使用激素， 第一次對受、供體進(jìn)行同期發(fā)情處理； 第二次用于供體的超數(shù)排卵。 該過程中的兩次檢查： 第一次對收集的胚胎進(jìn)行檢查； 第二次對受體母牛是否妊娠進(jìn)行檢查。 產(chǎn)下的犢牛性狀取決于所用公牛和供體牛， 性別取決于公牛提供何種類型的精子，二者與受體牛沒有關(guān)系。 沖卵的含義是從子宮中沖出胚胎，而非沖出卵子。,胚胎移植成功與否要有兩個條件,（1）胚胎移植一般應(yīng)在同種的雌

7、性供體和受體之間進(jìn)行。 （2）進(jìn)行胚胎移植的供體和受體的生理狀態(tài)要相同。,胚胎移植實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良性狀個體的繁育，如果我們能確定某個胚胎將發(fā)育為非常理想的個體，那么有沒有辦法讓這樣的一個胚胎一次性地繁育更多的個體？,思考,二、胚胎分割 閱讀課本，思考以下問題： （1）胚胎分割的概念 （2）胚胎分割特點(diǎn) （3）胚胎分割的理論基礎(chǔ) （4）胚胎分割操作過程,1.概念: 采用機(jī)械方法的方法將早期胚胎分割成2等分,4等分或8等分等,經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。,2.特點(diǎn)： 同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)， 因此胚胎分割可以看做動物無性繁殖或克隆的方法之一。 3、理論基礎(chǔ) 動物胚胎細(xì)胞的全能性。 所以胚胎

8、分割的時期為： 囊胚或桑椹胚。,為什么選擇這樣的胚胎發(fā)育時期？,4、選擇的胚胎： 發(fā)育良好的,形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。 5、使用的主要儀器： 實(shí)體顯微鏡和顯微操作儀。 6、具體操作 用分割針或分割刀片將胚胎切開，吸出其中的半個胚胎，注入預(yù)先準(zhǔn)備好的空透明帶中，或直接將裸半胚移植給受體。,.切什么時期,.半裸胚直接移植, 均等, 為什么只能2份,.還存在什么問題,（二）早期胚胎的性別鑒定 1、核型分析法：細(xì)胞遺傳學(xué)方法又稱為核型分析法。常采用切割胚，一半用于鑒定性別，一半用于冷凍或移植。其基本原理是取一部分細(xì)胞，先用秋水仙素處理，再固定染色，檢查性染色體，根據(jù)人色體中期的譜帶差異、Y染色體的大小

9、及形態(tài)判斷性別，準(zhǔn)確率達(dá)100%。但過程復(fù)雜，且要求操作人員有豐富的經(jīng)驗(yàn)。,胚胎性別鑒定,2、SRYPCR鑒定法： 從早期胚胎中取出一個或幾個卵裂球， 用特異性引物擴(kuò)增SRY基因，能夠產(chǎn)生出擴(kuò)增DNA片段的胚胎即為雄性，反之為雌性。 再把確定性別的胚胎移植到子宮。,7、操作注意事項(xiàng)： 對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時，要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。 原因：內(nèi)細(xì)胞團(tuán)一般到囊胚階段才出現(xiàn)，它是發(fā)育為胚胎本身的基礎(chǔ)細(xì)胞，其他細(xì)胞為滋養(yǎng)細(xì)胞，只為胚胎和胎兒發(fā)育提供營養(yǎng)。若分割時不能將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，會出現(xiàn)含內(nèi)細(xì)胞團(tuán)多的部分正常發(fā)育的能力強(qiáng)，少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良，甚至不能發(fā)育等問題。,胚胎分割的份數(shù)越多，操作

10、的難度會越大，移植的成功率也越低。 早期胚胎的體積很小，只有在顯微鏡下才能看到；再者，細(xì)胞數(shù)目是有限的。分割的份數(shù)越多，不但難以做到均等分割，每一份的細(xì)胞數(shù)會越少，而且作為囊胚期的胚胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞所受的影響會更大。因此，分割的份數(shù)越多，技術(shù)的難度會越大，移植后的恢復(fù)和發(fā)育的難度會越大，移植成功率自然會降低。,8、胚胎分割技術(shù)的缺陷 （1）剛出生動物的體重偏低，毛色和斑紋還存在差異； （2）采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胎的可能性是有限的。,9、胚胎分割技術(shù)的應(yīng)用: 為轉(zhuǎn)基因技術(shù)、性別控制技術(shù)提供活胚材料。,提醒 試管嬰兒(動物)技術(shù)為有性生殖， 胚胎分割移植為無性生殖。 胚胎移植是有性生殖還是無性

11、生殖 取決于胚胎是由受精卵形成的還是 核移植技術(shù)形成重組細(xì)胞發(fā)育而成的。,歸納小結(jié),胚胎不能無限分割，那么有沒有別的辦法實(shí)現(xiàn)優(yōu)良個體的多胎繁殖呢？,思考,三.胚胎干細(xì)胞,閱讀課本，思考以下問題： （1）什么是胚胎干細(xì)胞？簡稱是什么？ （2）胚胎干細(xì)胞的來源。 （3）胚胎干細(xì)胞的特性。 （4）胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用。,.加圖，歸納,.特點(diǎn),胚胎干細(xì)胞來源: 早期胚胎 原始性腺,概念：由 或_中分離出來的一類細(xì)胞。簡稱ES或EK細(xì)胞。,早期胚胎,原始性腺,分類,全能干細(xì)胞（胚胎干細(xì)胞） 桑椹胚及以前（如受精卵） 由內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞、原始性腺細(xì)胞分離出來 能發(fā)育成完整個體 多能干細(xì)胞(成體干細(xì)胞) 能分化出動

12、物體內(nèi)的多種組織（造血干細(xì)胞） 專能干細(xì)胞 如成肌細(xì)胞、皮膚生發(fā)層細(xì)胞等 能分化出特定的（一種或兩種）組織,.分別指什么, 分化程度, 潛能；核全能性；目前初始化,.應(yīng)用,干細(xì)胞按照分化潛能大小來分類,.,.分類,干細(xì)胞可以通過以下四個途徑獲得： (1)從體外培養(yǎng)的胚胎獲得； (2)從早期流產(chǎn)的胎兒中獲得； (3)從克隆的胚胎中獲得； (4)從成體中獲得。,形態(tài)、功能,形態(tài)： 體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯 功能： 具有發(fā)育的全能性，可以分化成成年動物的任何一種組織。 體外培養(yǎng)，可以只增殖不分化?？衫鋬霰４妫豢蛇M(jìn)行遺傳改造,胚胎干細(xì)胞,3.主要用途 閱讀課本相關(guān)內(nèi)容，說說胚胎干細(xì)胞有什么具體用途？

13、,（1）治療人類的某些頑癥。 人類由于細(xì)胞壞死、退化或功能異常引起的疾病，如帕金森綜合癥、少年糖尿病和老年癡呆癥等，已成為醫(yī)學(xué)上尚未攻克的頑癥。利用ES細(xì)胞可以誘導(dǎo)分化形成新的組織 細(xì)胞的特性，移植ES細(xì)胞可使壞死或退化的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能。目前，在動物實(shí)驗(yàn)方面，用ES細(xì)胞誘導(dǎo)分化出的某些組織細(xì)胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑難病癥。,（2）培育出人造組織器官，用于器官移植 隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展，通過ES細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化，還可以培育出人造組織器官，解決目前臨床上存在的供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。,（3）ES細(xì)胞也是研究體外細(xì)胞分化的理想材料。 ES細(xì)胞在

14、飼養(yǎng)層細(xì)胞上，或在添加抑制因子的培養(yǎng)液中，能夠維持不分化的狀態(tài)。,胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用前景,.優(yōu)點(diǎn),1）移植ES細(xì)胞修復(fù)壞死或退化部位，治愈糖尿病、肝(心)衰竭、_等病癥 2）ES細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化，可培育_ 3)ES細(xì)胞在牛黃酸、丁酰環(huán)腺苷酸等誘導(dǎo)因子作用下可向不同類型組織細(xì)胞_,成骨不良,人造組織器官,分化,干細(xì)胞應(yīng)用前景非常廣闊，比如可用于細(xì)胞治療、基因治療、藥物篩檢和毒性的檢測、生物體發(fā)育機(jī)制研究等。其中最吸引人的應(yīng)用，是將干細(xì)胞分化成某一特定的細(xì)胞、組織，甚至器官，通過移植，使之再建起受損的組織，甚至器官。比如，將干細(xì)胞在體外分化為胰島素細(xì)胞，注入病人胰臟中，通過增殖，構(gòu)成病人新的胰島組織

15、，它就可以替代病人受損的胰島組織，使依賴注射胰島素維持生命的病人得到根治。人們預(yù)言，干細(xì)胞有可能用于治療人類幾乎所有的組織壞死性或退化性疾病，它將是人類醫(yī)療史上的一次革命。,衰老細(xì)胞、癌細(xì)胞和胚胎干細(xì)胞的特征比較,練習(xí),1.下列有關(guān)動物胚胎移植的敘述中，錯誤的是（ ） A.受孕母畜體內(nèi)的受精卵或胚胎均能移植 B.受體母畜必須處于與供體母畜同步發(fā)情的狀態(tài) C.超數(shù)排卵技術(shù)要使用一定的激素 D.試管嬰兒只是受精及早期卵裂過程在試管中進(jìn)行,A,2.下列對于優(yōu)良種畜的胚胎移植的說法不正確的是（ ） A.供體母牛必須是同一物種的良種 B.受體母牛必須是同一物種的良種 C.供體公牛必須是同一物種的良種 D

16、.受體母?？梢允峭晃锓N的一般健康牛,B,3.供體的胚胎移植到受體后，游離的胚胎在發(fā)育過程中形成胎盤與受體相連，并通過胎盤與受體的血液進(jìn)行物質(zhì)交換。以下說法正確的是（ ） A.受體是為供體胚胎提供發(fā)育的條件 B.受體與胚胎血型應(yīng)相同，否則會發(fā)生免疫排斥反應(yīng) C.受體與胚胎血液混融在一起 D.胚胎心肺功能都能正常運(yùn)行,A,4.利用胚胎干細(xì)胞治療肝衰竭，實(shí)現(xiàn)此過程的重要原因是（ ） A.細(xì)胞分裂 B.細(xì)胞特化 C.細(xì)胞分化 D.細(xì)胞增殖,C,10、（多選）克隆動物的方法有（ ） A. 細(xì)胞核移植 B. 胚胎分割 C. 體外受精 D. 轉(zhuǎn)基因技術(shù) 11、（多選）胚胎分割所需要的主要儀器設(shè)備為（ ）

17、A.顯微操作儀 B.電子顯微鏡 C.電子切割儀 D. 實(shí)體顯微鏡 12、（多選）下列各項(xiàng)中，屬于胚胎干細(xì)胞技術(shù)的應(yīng)用的有（ ） A為新藥的研究和開發(fā)提供材料 B為細(xì)胞和組織移植提供無免疫原性的材料 C有目的地促進(jìn)某種生物的進(jìn)化 D改良并創(chuàng)造動物新品種,AB,AD,ABD,14、（多選）下列關(guān)于干細(xì)胞的說法正確的是（ ） A專能干細(xì)胞只能分化成一種類型或功能密切相關(guān)的兩種類型的細(xì)胞 B多能干細(xì)胞具有分化成多種組織細(xì)胞的潛能，但卻失去了發(fā)育成完整個體的能力 C全能干細(xì)胞可以分化為全身200多種細(xì)胞類型，并進(jìn)一步形成機(jī)體的所有組織、器官 D胚胎干細(xì)胞是全能干細(xì)胞,ABCD,15、（多選）下列各項(xiàng)成就

18、中，對胚胎干細(xì)胞應(yīng)用臨床治療具有重大意義的是（ ） A. 2003年日本科學(xué)家用猴胚胎干細(xì)胞治療猴帕金森氏綜合征獲得成功 B. 2001年美國科學(xué)家成功誘導(dǎo)猴的胚胎干細(xì)胞在體外形成神經(jīng)細(xì)胞、心肌細(xì)胞等 C. 2004年美國科學(xué)家將“早期”的人胚胎干細(xì)胞植人因脊椎受傷而無法行走的鼠體內(nèi)，癱瘓的鼠又能重新行走 D. 2002年英國科學(xué)家對鼠胚胎干細(xì)胞的免疫缺陷基因進(jìn)行修復(fù)后，再將其植人鼠體內(nèi)，結(jié)果修復(fù)了鼠的免疫系統(tǒng)缺陷,ABCD,對供、受體母畜進(jìn)行選擇，并進(jìn)行同期發(fā)情處理,配種或人工授精,收集胚胎,胚胎移植,對受體母畜進(jìn)行是否妊娠的檢查,（一）思考與探究 P81 1.（2）應(yīng)該怎樣選擇供體公、母牛和受體母牛？在中，為什么要用促性腺激素處理供體母牛，在促性腺激素處理供體母牛前，為什么需要對供體和受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理？ 答：供體公、母牛應(yīng)具有人類所需的優(yōu)良遺傳性狀的個體，受體母牛必須具有正常的孕育、生殖后代的能力； 用促性腺激素處理供體母牛是為了引起超數(shù)排卵，可以獲得較多的胚胎； 進(jìn)行同期發(fā)情處理，才能使它們的生理?xiàng)l件達(dá)到同步或一致，使供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件。,（一）思考與探究 1. （3