專題胚胎工程胚胎工程的應(yīng)用及前景張

1、3.3 胚胎工程的應(yīng)用及前景,湛江產(chǎn)天價牛肉 千元一斤有錢還難買,新聞,日本神戶牛肉（雪花牛肉）,這就是和牛（又稱日本神戶牛），是當(dāng)今世界公認(rèn)的品質(zhì)最優(yōu)秀的良種肉牛，國內(nèi)市場每公斤能售出2000多元人民幣的天價。,如何將這種優(yōu)質(zhì)的牛進行快速、大量的繁殖呢？,一、利用體細胞核移植技術(shù)進行克隆。,二、利用體外受精、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植技術(shù)進行繁殖。,1.胚胎移植概念,將雌性動物體內(nèi)的早期胚胎,或者通過其他方式得到的胚胎,移植到同種的、

2、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)。,體內(nèi)受精（配種或人工授精）、體外受精、胚胎分割、細胞核移植得到的胚胎。,提供胚胎的具有優(yōu)良遺傳性狀的個體。,接受胚胎的個體。,同一物種、生理狀態(tài)相同。,一、胚胎移植,胚胎移植實際上是生產(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技術(shù)，如轉(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

3、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\費用(大量節(jié)省購買種畜的費用)；3)大規(guī)模繁殖(一胎多產(chǎn))；4) 保存品種資源和保護瀕危物種；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。,思考？1、準(zhǔn)備移植的小牛胚胎，移植到任 何一頭母牛的子宮內(nèi)都能發(fā)育嗎？2、供體與受體之間進行胚胎移植 會不會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)？,2.胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ),

4、請認(rèn)真閱讀課本P76，思考討論：胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)的四點內(nèi)容是什么？,,同種動物的供體和受體排卵后，生殖器官的 是相同的。,生理變化,早期胚胎形成后，在一定時間內(nèi)不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而是處于 狀態(tài)。,游離,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),供體胚胎可與受體子宮建立正常的 和

5、 聯(lián)系，但其 不受影響。,生理,組織,遺傳特性,思考與討論: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)的位置相同或相似嗎？,應(yīng)對供體和受體母畜進行同期發(fā)情處理，使它們的生理條件達到同步后一致，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。

6、 位置相同或相似。,胚胎移植的實質(zhì),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)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。,3、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,選擇及同期發(fā)情處理,超數(shù)排卵處理,配

7、種或人工授精,胚胎收集,胚胎檢查,胚胎保存,胚胎移植,妊娠檢查,分娩,3、胚胎移植的基本程序,（1）對供體、受體進行選擇,供體：具有優(yōu)良遺傳性狀的個體；受體： 同種的、健康和正常繁殖能力的個體處理：同期發(fā)情具體做法： 注射孕激素、 前列腺素等。,（2）超數(shù)排卵處理具體做法： 注射促性腺激素,（3）配種或人工授精,精子來源：同種具有優(yōu)良遺傳性狀的雄性動物。,（4）胚胎的收集,在配種或輸精后第7天，用特制的沖卵裝

8、置，把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來。 沖卵是把母牛的卵子沖出來嗎？,（5）對胚胎進行質(zhì)量檢查,你知道檢查的目的嗎？此時胚胎處于什么時期？,,檢查胚胎的發(fā)育狀況，處于桑椹胚或囊胚,（6）胚胎的保存或移植,胚胎保存的條件是什么？,-196°液氮保存,（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。

9、,（8）對受體母牛進行 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)：,胚胎移植的基本程序,供體、受體的選擇和同期發(fā)情處理,配種或進行人工授精,胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存,胚胎移植,移植后的檢查,,,,,對供體母牛做超數(shù)排卵,,,遺傳性狀優(yōu)秀,健康有正

10、常繁殖能力,同種遺傳性能優(yōu)秀,同期發(fā)情處理,胚胎移植,超數(shù)排卵,請閱讀課本P75、圖3-17“胚胎移植的現(xiàn)狀和意義”，自由思考討論，發(fā)表自己的觀點?？偨Y(jié)出胚胎移植的意義。,4、胚胎移植的現(xiàn)狀和意義,1)加速育種工作和品種改良；2)大量節(jié)省購買種畜的費用；3)一胎多產(chǎn)；4)保存品種資源和瀕危物種；意義：充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛能，縮短供體繁殖周期。,1\3,1.下列對于優(yōu)良種畜的胚胎移植的說法不正確的是（ ）

11、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.受體母?？梢允峭晃锓N的一般健康牛,B,練習(xí),練習(xí),2.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行,A,2,3.供體的胚胎移植到受體后，游離的胚胎在

12、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行,A,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（3）胚胎分割的理論基礎(chǔ)（4）胚胎分割操作過程,.切幾份, 之間關(guān)系,

13、有什么方法, 目前主要是2份, 原因 概念,.切什么時期,1.概念: 采用顯微手術(shù)（機械方法）的方法將早期胚胎分割成2分胚,4分胚或8分胚,經(jīng)體內(nèi)或體外培養(yǎng)后植入受體，以得到同卵雙胎或同卵多胎的技術(shù)。,2.特點： 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) 動物胚胎細胞的全能性。 所以胚胎分

14、割的時期為： 囊胚或桑椹胚。,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。,.還存在什么問題,,.,.性別鑒定2,.切什么時期,,胚胎分割移植的顯微操作,早期胚胎的性別鑒定1、核型分析

15、法： 細胞遺傳學(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染色體的大小及形態(tài)判斷性別，準(zhǔn)確率達100%。但過程復(fù)雜，且要求操作人員有豐富的經(jīng)驗。,胚胎性別鑒定,2、SRY—PCR鑒定法：從早期胚胎中取出一個或幾個卵裂球，用特異性引物擴增SRY基因，能夠產(chǎn)生出擴增DNA片段的胚胎即為雄性，反之

16、為雌性。再把確定性別的胚胎移植到子宮。,7、操作注意事項： ①對囊胚階段的胚胎進行分割時，要將內(nèi)細胞團均等分割。 原因：內(nèi)細胞團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)細胞，其他細胞為滋養(yǎng)細胞，只為胚胎和胎兒發(fā)育提供營養(yǎng)。若分割時不能將內(nèi)細胞團均等分割，會出現(xiàn)含內(nèi)細胞團多的部分正常發(fā)育的能力強，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。,②胚胎分割的份數(shù)越多，操作的難度會越大，移植的成功率也越低。

17、早期胚胎的體積很小，只有在顯微鏡下才能看到；再者，細胞數(shù)目是有限的。分割的份數(shù)越多，不但難以做到均等分割，每一份的細胞數(shù)會越少，而且作為囊胚期的胚胎內(nèi)細胞團細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:

18、 為轉(zhuǎn)基因技術(shù)、性別控制技術(shù)提供活胚材料。,歸納小結(jié),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)形成重組細胞發(fā)育而成的。,三.胚胎干細胞,閱讀課本，思考以下問題：（1）什么是胚胎干細胞？ 簡稱是什么？（2）胚胎干細胞的來源。（3）胚胎干細胞的特性。（4）胚胎干細胞的應(yīng)用。,干細胞,干細胞是一種具有不斷進行

19、細胞增生更新能力和多項分化潛能的原始未分化細胞，是形成各種組織器官的祖宗細胞。,是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞，簡稱ES或EK細胞。,,,.,.分類,,胚胎干細胞:,.特點,胚胎干細胞:內(nèi)細胞團細胞原始性腺細胞,概念：由 或_______中分離出來的一類細胞。簡稱ES或EK細胞。,早期胚胎,原始性腺,形態(tài)、功能,形態(tài)：體積小、細胞核大、核仁明顯功能：具有發(fā)育的全能性，可以分化成任何一種組織。體外培

20、養(yǎng)，只增殖不分化?？衫鋬霰４?；可進行遺傳改造,.全能細胞,胚胎干細胞,3.主要用途 閱讀課本相關(guān)內(nèi)容，說說胚胎干細胞有什么具體用途？,（1）治療人類的某些頑癥。 人類由于細胞壞死、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細胞可以誘導(dǎo)分化形成新的組織 細胞的特性，移植ES細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，在動物實驗方面，用ES細胞誘導(dǎo)分化出的某些組

21、織細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細胞也是研究體外細胞分化的理想材料。ES細胞在飼養(yǎng)層細胞上，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)。,誘導(dǎo)因子：誘導(dǎo)ES細胞向不同類型的組織細胞分化。,胚胎干細胞的應(yīng)用

22、前景,.優(yōu)點,1）移植ES細胞修復(fù)壞死或退化部位，治愈糖尿病、肝(心)衰竭、________等病癥2）ES細胞體外誘導(dǎo)分化，可培育________3)ES細胞在牛黃酸、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胞________,成骨不良,人造組織器官,分化,干細胞應(yīng)用前景非常廣闊，比如可用于細胞治療、基因治療、藥物篩檢和毒性的檢測、生物體發(fā)育機制研究等。其中最吸引人的應(yīng)用，是將干細胞分化成某一特定的細胞、組織，甚至器官，通過移

23、植，使之再建起受損的組織，甚至器官。比如，將干細胞在體外分化為胰島素細胞，注入病人胰臟中，通過增殖，構(gòu)成病人新的胰島組織，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。,透性改變,糖蛋白減少，黏著性降低，易擴散。,無改變,水分減少，細胞萎縮，體積減少,細胞小,核體積增大，染色質(zhì)收縮,正常,改變,改變,正常,無限增殖

24、，代謝旺盛,因酶活性降低，代謝緩慢；因色素積累，影響信息交流,增殖多向分化,細胞小,正常,對供、受體母畜進行選擇，并進行同期發(fā)情處理,配種或人工授精,收集胚胎,胚胎移植,對受體母畜進行是否妊娠的檢查,（一）思考與探究 P811.（2）應(yīng)該怎樣選擇供體公、母牛和受體母牛？在②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

25、，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；進行同期發(fā)情處理，才能使它們的生理條件達到同步或一致，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）在右側(cè)的流程圖中，哪一步需要進行沖卵？沖卵是把母畜的卵子沖出來嗎？答：第④步需要進行沖卵，沖卵是指將供體母畜體內(nèi)的受精卵沖出來，而不是把卵子沖出來。（4）用胚胎移植繁育良種種畜具有哪些實用意