胚胎工程的應(yīng)用及前景

1、導(dǎo)入新課導(dǎo)入新課胚胎干細(xì)胞胚胎干細(xì)胞 前面我們對胚胎工程的理論基前面我們對胚胎工程的理論基礎(chǔ)礎(chǔ)哺乳動物的受精和早期胚胎哺乳動物的受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律做了細(xì)致的研究，在此發(fā)育的規(guī)律做了細(xì)致的研究，在此基礎(chǔ)上我們介紹胚胎工程技術(shù)?；A(chǔ)上我們介紹胚胎工程技術(shù)。胚胎工程的應(yīng)用及前景胚胎工程的應(yīng)用及前景教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)1. 了解胚胎工程的應(yīng)用和前景。了解胚胎工程的應(yīng)用和前景。2.舉例說出胚胎移植和胚胎分割。舉例說出胚胎移植和胚胎分割。查閱資料，討論，探究。查閱資料，討論，探究。 1.認(rèn)同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用。認(rèn)同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用。 2.關(guān)注胚胎工程的研究進(jìn)展和應(yīng)用價值。關(guān)

2、注胚胎工程的研究進(jìn)展和應(yīng)用價值。教學(xué)重難點教學(xué)重難點 1.胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)，基本程序和應(yīng)用。胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)，基本程序和應(yīng)用。 2.胚胎分割的應(yīng)用意義。胚胎分割的應(yīng)用意義。 3.胚胎肝細(xì)胞研究的意義。胚胎肝細(xì)胞研究的意義。1.胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)。胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)。2.胚胎干細(xì)胞的概念。胚胎干細(xì)胞的概念。3.胚胎干細(xì)胞的分離途徑。胚胎干細(xì)胞的分離途徑。 胚胎工程技術(shù)包含很多方面的內(nèi)容。目前，胚胎工程技術(shù)包含很多方面的內(nèi)容。目前，胚胎工程技術(shù)中應(yīng)用較多的是胚胎工程技術(shù)中應(yīng)用較多的是體外受精和胚胎移體外受精和胚胎移植技術(shù)植技術(shù)，因此，可以說它們，因此，可以說它們是胚胎工程技術(shù)的基是胚胎

3、工程技術(shù)的基礎(chǔ)礎(chǔ)；胚胎分割技術(shù)是繼胚胎移植技術(shù)后迅速發(fā)展；胚胎分割技術(shù)是繼胚胎移植技術(shù)后迅速發(fā)展起來的技術(shù)，方法簡單，效率更高；胚胎干細(xì)胞起來的技術(shù)，方法簡單，效率更高；胚胎干細(xì)胞的培養(yǎng)不僅是胚胎工程的重要成就之一，它在基的培養(yǎng)不僅是胚胎工程的重要成就之一，它在基礎(chǔ)生物學(xué)畜牧學(xué)醫(yī)學(xué)上都有重要的應(yīng)用價礎(chǔ)生物學(xué)畜牧學(xué)醫(yī)學(xué)上都有重要的應(yīng)用價值，是當(dāng)今研究的這門課題之一。值，是當(dāng)今研究的這門課題之一。1.胚胎移植的概念胚胎移植的概念 胚胎移植是指將雌性動物體內(nèi)的早期胚胚胎移植是指將雌性動物體內(nèi)的早期胚胎，或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎，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)

4、相同的其他雌胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)。性動物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)。 其中提供胚胎的個體為其中提供胚胎的個體為“供體供體”，接受，接受胚胎的個體為胚胎的個體為“受體受體”。2.胚胎移植的現(xiàn)狀和意義胚胎移植的現(xiàn)狀和意義 1890年，英國科學(xué)家希普成功地進(jìn)行了家年，英國科學(xué)家希普成功地進(jìn)行了家兔的胚胎移植實驗，證實了早期胚胎在與供兔的胚胎移植實驗，證實了早期胚胎在與供體生理條件一致的受體母兔體內(nèi)正常發(fā)育的體生理條件一致的受體母兔體內(nèi)正常發(fā)育的可能性?？赡苄浴?20世紀(jì)世紀(jì)60年代，胚胎移植技術(shù)在畜牧業(yè)年代，胚胎移植技術(shù)在畜牧業(yè)上的研究取

5、得了很大進(jìn)展。上的研究取得了很大進(jìn)展。胚胎移植的發(fā)展及現(xiàn)狀胚胎移植的發(fā)展及現(xiàn)狀 20世紀(jì)世紀(jì)70年代后，胚胎移植技術(shù)在畜年代后，胚胎移植技術(shù)在畜牧業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用，極大地推動了畜牧業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用，極大地推動了畜牧業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。牧業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。 近近20年來，在胚胎移植中，牛胚胎移年來，在胚胎移植中，牛胚胎移植技術(shù)較為成熟。植技術(shù)較為成熟。 胚胎移植大大縮短了供體本身的繁殖胚胎移植大大縮短了供體本身的繁殖周期；在對供體施行超數(shù)排卵處理后，可周期；在對供體施行超數(shù)排卵處理后，可獲得多枚胚胎，經(jīng)移植可得到多個后代。獲得多枚胚胎，經(jīng)移植可得到多個后代。充分發(fā)揮了雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力。充分發(fā)揮了

6、雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力。胚胎移植的優(yōu)勢胚胎移植的優(yōu)勢胚胎移植的意義胚胎移植的意義加速育種工作和品種改良；加速育種工作和品種改良；大量節(jié)省購買種畜的費用；大量節(jié)省購買種畜的費用；一胎多產(chǎn)；一胎多產(chǎn)；保存品種資源和瀕危物種；保存品種資源和瀕危物種；可充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力?？沙浞职l(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力。3.胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ) （1）同種動物的供，受體的生殖器官的）同種動物的供，受體的生殖器官的生理變化是相同的，為供體胚胎移入受體提生理變化是相同的，為供體胚胎移入受體提供相同的生理環(huán)境。供相同的生理環(huán)境。 （2）早期胚胎在一定時間內(nèi)處于游離狀）早期胚胎在一定時間內(nèi)處

7、于游離狀態(tài)，為胚胎的收集提供了可能。態(tài)，為胚胎的收集提供了可能。 （3）受體對移入子宮的外來胚胎基）受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，為胚胎在受本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能。體內(nèi)的存活提供了可能。 （4）供體胚胎可與受體子宮建立正）供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但供體胚胎的遺常的生理和組織聯(lián)系，但供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受任何影響。傳特性在孕育過程中不受任何影響。 經(jīng)胚胎移植產(chǎn)生的后代從受體得經(jīng)胚胎移植產(chǎn)生的后代從受體得到營養(yǎng)發(fā)育成新個體，但其遺傳物質(zhì)到營養(yǎng)發(fā)育成新個體，但其遺傳物質(zhì)則來自它的真正親代，即供體動物和則來自它的真正

8、親代，即供體動物和與之交配的公畜。胚胎移植入子宮時，與之交配的公畜。胚胎移植入子宮時，妊娠成功率最高為囊胚時期。妊娠成功率最高為囊胚時期。4.胚胎移植的基本程序胚胎移植的基本程序 以家畜的胚胎移植為例，胚胎移植主以家畜的胚胎移植為例，胚胎移植主要包括對供受體的選擇和處理，配種或進(jìn)要包括對供受體的選擇和處理，配種或進(jìn)行人工受精，對胚胎的收集檢查培養(yǎng)行人工受精，對胚胎的收集檢查培養(yǎng)或保存，對胚胎進(jìn)行移植，以及移植后的或保存，對胚胎進(jìn)行移植，以及移植后的檢查的步驟。檢查的步驟。供體母牛供體母牛受體母牛受體母牛超數(shù)排卵超數(shù)排卵同期發(fā)情處理同期發(fā)情處理配種配種沖卵沖卵質(zhì)量檢查培養(yǎng)質(zhì)量檢查培養(yǎng)胚胎移植胚胎

9、移植妊娠檢查妊娠檢查分娩分娩 （胚胎移植的犢牛）（胚胎移植的犢牛）選選擇擇供體供體公牛公牛牛胚胎移植流程圖牛胚胎移植流程圖細(xì)胞胚胎細(xì)胞胚胎牛犢牛犢核移植核移植 檢胚檢胚 牛舍牛舍胚胎冷凍胚胎冷凍胚胎切割胚胎切割喂牛喂牛性別鑒定檢查性別鑒定檢查 移植移植 青島六和牧業(yè)發(fā)展有限公司高產(chǎn)奶牛青島六和牧業(yè)發(fā)展有限公司高產(chǎn)奶牛胚胎胚胎( (組圖組圖) ) 1.胚胎分割的概念胚胎分割的概念 概念概念:胚胎分割是指采用機(jī)械方法將早胚胎分割是指采用機(jī)械方法將早期胚胎切割成期胚胎切割成2等份，等份，4等份或等份或8等份等，經(jīng)等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。 胚胎分割可以看做

10、是動物無性繁殖或克胚胎分割可以看做是動物無性繁殖或克隆的方法之一。隆的方法之一。2.胚胎分割原理胚胎分割原理 一個受精卵在發(fā)育成胚胎時，要經(jīng)歷一一個受精卵在發(fā)育成胚胎時，要經(jīng)歷一個受精卵細(xì)胞分裂為兩個、兩個分裂為四個、個受精卵細(xì)胞分裂為兩個、兩個分裂為四個、四個分裂為八個四個分裂為八個這樣的過程，并且動物這樣的過程，并且動物細(xì)胞有全能性。細(xì)胞有全能性。 英國生物學(xué)家威拉德森在英國生物學(xué)家威拉德森在1979年首先想年首先想到將受精卵在發(fā)育為胚胎的過程中分裂出的到將受精卵在發(fā)育為胚胎的過程中分裂出的細(xì)胞加以分割，再將分割的胚胎細(xì)胞分別加細(xì)胞加以分割，再將分割的胚胎細(xì)胞分別加以培養(yǎng)，從而發(fā)育出完整的

11、新一代的方法。以培養(yǎng)，從而發(fā)育出完整的新一代的方法。 他用綿羊的幼胚進(jìn)行了實驗。當(dāng)綿羊的他用綿羊的幼胚進(jìn)行了實驗。當(dāng)綿羊的受精卵細(xì)胞從一變二、二變四、到四變八時，受精卵細(xì)胞從一變二、二變四、到四變八時，他將這八個卵裂期的細(xì)胞分割成四份，每份他將這八個卵裂期的細(xì)胞分割成四份，每份包括兩個細(xì)胞，然后將分割的細(xì)胞重新送到包括兩個細(xì)胞，然后將分割的細(xì)胞重新送到母羊的子宮里面發(fā)育，結(jié)果，母羊產(chǎn)下了母羊的子宮里面發(fā)育，結(jié)果，母羊產(chǎn)下了只活潑的小羊羔。只活潑的小羊羔。被分割的受精卵細(xì)胞被分割的受精卵細(xì)胞發(fā)揮了它們的全能性發(fā)揮了它們的全能性，各自獨立地發(fā)育成健，各自獨立地發(fā)育成健康的小羊羔。實驗充分證明威拉德

12、森的設(shè)想康的小羊羔。實驗充分證明威拉德森的設(shè)想是可行的。是可行的。3.胚胎分割的意義胚胎分割的意義 胚胎分割大大提高了動物的繁殖率。正常胚胎分割大大提高了動物的繁殖率。正常情況下，一頭良種奶牛，一生約產(chǎn)犢情況下，一頭良種奶牛，一生約產(chǎn)犢10頭，如頭，如用胚胎分割并找別的奶牛用胚胎分割并找別的奶牛“寄母寄母”懷孕，那么懷孕，那么從一頭良種母奶牛就能得到幾百頭良種奶牛。從一頭良種母奶牛就能得到幾百頭良種奶牛。 4.胚胎分割技術(shù)胚胎分割技術(shù)主要儀器設(shè)備：實體顯微鏡和顯微操作儀主要儀器設(shè)備：實體顯微鏡和顯微操作儀實體顯微鏡實體顯微鏡顯微操作儀顯微操作儀選材：發(fā)育良好選材：發(fā)育良好形態(tài)端正的桑椹胚或囊胚

13、。形態(tài)端正的桑椹胚或囊胚。 桑椹胚桑椹胚的細(xì)胞數(shù)目在的細(xì)胞數(shù)目在32個左右，細(xì)胞排列致密，個左右，細(xì)胞排列致密，形似桑椹，由具有發(fā)育全能性的細(xì)胞構(gòu)成。形似桑椹，由具有發(fā)育全能性的細(xì)胞構(gòu)成。 囊胚囊胚出現(xiàn)細(xì)胞分化，聚集于一端個體較大的細(xì)出現(xiàn)細(xì)胞分化，聚集于一端個體較大的細(xì)胞為內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，將發(fā)育為胎兒的各種組織；沿透明胞為內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，將發(fā)育為胎兒的各種組織；沿透明帶內(nèi)壁擴(kuò)展和排列的個體小的細(xì)胞為滋養(yǎng)層細(xì)胞，帶內(nèi)壁擴(kuò)展和排列的個體小的細(xì)胞為滋養(yǎng)層細(xì)胞，將發(fā)育為胎膜和胎盤，為胎兒發(fā)育提供營養(yǎng)。將發(fā)育為胎膜和胎盤，為胎兒發(fā)育提供營養(yǎng)。 具體操作：用分割針或分割刀將胚胎具體操作：用分割針或分割刀將胚胎切開，吸

14、出其中的半個胚，注入預(yù)先準(zhǔn)備好切開，吸出其中的半個胚，注入預(yù)先準(zhǔn)備好的空透明帶中，或直接將裸半胚移入受體。的空透明帶中，或直接將裸半胚移入受體。在對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時，要注意將在對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時，要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，否則會影響分割后胚胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。 胚胎分割主要用于優(yōu)良品種的繁殖，胚胎分割主要用于優(yōu)良品種的繁殖，以牛為例，有的牛奶多，但繁殖慢。這時，以牛為例，有的牛奶多，但繁殖慢。這時，就用促性腺激素促使該良種母牛超數(shù)排就用促性腺激素促使該良種母牛超數(shù)排卵，然后把卵從該母牛體內(nèi)取出，在試卵，然后把卵從該母牛

15、體內(nèi)取出，在試管內(nèi)與人工采集的精子進(jìn)行體外受精，培管內(nèi)與人工采集的精子進(jìn)行體外受精，培育成胚胎，再把胚胎送入經(jīng)過同期激素處育成胚胎，再把胚胎送入經(jīng)過同期激素處理、可以接受胚胎、孕期相同的母牛子宮理、可以接受胚胎、孕期相同的母牛子宮內(nèi)，孕育出小牛。內(nèi)，孕育出小牛。 哺乳動物的胚胎干細(xì)胞簡稱哺乳動物的胚胎干細(xì)胞簡稱ES或或EK細(xì)胞，細(xì)胞，是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細(xì)胞。細(xì)胞。1.胚胎干細(xì)胞的來源和主要特點胚胎干細(xì)胞的來源和主要特點 ES細(xì)胞具有胚胎細(xì)胞的特性：細(xì)胞具有胚胎細(xì)胞的特性： 形態(tài)上表現(xiàn)為體積小細(xì)胞核大核仁明形態(tài)上表現(xiàn)為體積小細(xì)胞核大核仁明

16、顯；功能上變現(xiàn)為具有發(fā)育的全能性，即可分顯；功能上變現(xiàn)為具有發(fā)育的全能性，即可分化為成年動物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞?；癁槌赡陝游矬w內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。 在體外培養(yǎng)的條在體外培養(yǎng)的條件下，件下，ES細(xì)胞可以增細(xì)胞可以增值而不發(fā)生分化。對值而不發(fā)生分化。對它的可以進(jìn)行冷凍保它的可以進(jìn)行冷凍保存，也可遺傳改造。存，也可遺傳改造。ES細(xì)胞的分化細(xì)胞的分化2.ES的主要用途的主要用途可用于研究哺乳動物可用于研究哺乳動物個體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律個體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律。 是在體外條件下研究是在體外條件下研究細(xì)胞分化細(xì)胞分化的理想材料，的理想材料，在培養(yǎng)液中加入在培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子分化誘導(dǎo)因子，如牛黃酸等化，如牛黃

17、酸等化學(xué)物質(zhì)時，就可以誘導(dǎo)學(xué)物質(zhì)時，就可以誘導(dǎo)ES細(xì)胞向不同類型的細(xì)胞向不同類型的組織細(xì)胞分化，這為揭示組織細(xì)胞分化，這為揭示細(xì)胞分化和細(xì)胞凋亡細(xì)胞分化和細(xì)胞凋亡的機(jī)理提供了有效的手段。的機(jī)理提供了有效的手段?？梢杂糜谥委熆梢杂糜谥委熑祟惖哪承╊B疾人類的某些頑疾，如帕金森，如帕金森綜合癥、少年糖尿病等。綜合癥、少年糖尿病等。利用可以被誘導(dǎo)分化形成利用可以被誘導(dǎo)分化形成新的組織細(xì)胞新的組織細(xì)胞的的特性，移植特性，移植ES細(xì)胞可使細(xì)胞可使壞死或退化壞死或退化的部位得的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能。以修復(fù)并恢復(fù)正常功能。隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展，通過隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展，通過ES細(xì)胞細(xì)胞體體外誘導(dǎo)分化

18、外誘導(dǎo)分化，定向培育出，定向培育出人造組織器官人造組織器官，用，用于于器官移植器官移植，解決供體器官不足和器官移植，解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。后免疫排斥的問題。課堂總結(jié)課堂總結(jié)1.胚胎移植，胚胎分割的概念胚胎移植，胚胎分割的概念2.胚胎干細(xì)胞的來源和特點胚胎干細(xì)胞的來源和特點3.胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)4.胚胎移植的基本程序胚胎移植的基本程序5.胚胎移植的意義胚胎移植的意義6.胚胎分割的基本操作方法胚胎分割的基本操作方法7.胚胎干細(xì)胞的主要用途胚胎干細(xì)胞的主要用途課堂練習(xí)課堂練習(xí) 1.在胚胎移植過程中，怎樣才能使胚胎在在胚胎移植過程中，怎樣才能使胚胎在移植前后

19、所處的生理環(huán)境保持一致？例如，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)的位置相入受體子宮的位置，應(yīng)與在供體內(nèi)的位置相同或相似嗎？同或相似嗎？ 答：應(yīng)對供體和受體母畜進(jìn)行同期發(fā)情處答：應(yīng)對供體和受體母畜進(jìn)行同期發(fā)情處理，使它們的生理條件達(dá)到同步或一致，這樣，理，使它們的生理條件達(dá)到同步或一致，這樣，才能使供體的胚胎移入受體后有相同或相似的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，必須做到供此，必須做到供受體發(fā)情時間一

20、致。同時還受體發(fā)情時間一致。同時還應(yīng)做到移入受體子宮胚胎的位置應(yīng)該與其在供應(yīng)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)的受體體內(nèi)的位置相同或相似，移入胚胎一側(cè)的受體子宮角對應(yīng)的卵巢必須有黃體存在。子宮角對應(yīng)的卵巢必須有黃體存在。 2.胚胎移植實質(zhì)上是早期胚胎在相同生理胚胎移植實質(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)移。你認(rèn)為這樣的概環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。你認(rèn)為這樣的概括正確嗎？括正確嗎？ 答：正確。胚胎移植成功的概率與供答：正確。胚胎移植成功的概率與供受體生理環(huán)境條件一致密切相關(guān)。只有供受體生理環(huán)境條件一致密切相關(guān)。只有供受體生理環(huán)境條件高度一致，移入

21、受體的胚受體生理環(huán)境條件高度一致，移入受體的胚胎才能被接受。胎才能被接受。 3.對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時，為什對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時，為什么要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分裂？么要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分裂？ 答：內(nèi)細(xì)胞團(tuán)一般到囊胚階段才出現(xiàn)，答：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)。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)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)育的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良，甚至不能發(fā)育等問題。等問題。