胚胎工程的應(yīng)用及前景精品

1、3.3 胚胎工程的應(yīng)用及前景,胚胎工程技術(shù)： 胚胎移植 體外受精 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(dòng)物的早期胚胎,或者通過(guò)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(dòng)物的體內(nèi),使之發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。,一 胚胎移植,胚胎的來(lái)

2、源： 雌性動(dòng)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(gè)體。受體： 接受胚胎的個(gè)體。受體的條件：同種、生理狀態(tài)相同。,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(guò)程。在 胚胎工程中通過(guò)任何一項(xiàng)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

3、作和品種改良)2)節(jié)約成本\費(fèi)用(大量節(jié)省購(gòu)買(mǎi)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(gè)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(dòng)到任何一頭動(dòng)物子宮內(nèi)都能發(fā)育嗎?同種動(dòng)物發(fā)情排卵后,在一段時(shí)間內(nèi)供體\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(shí)間內(nèi)處于游離狀態(tài)供體和受體會(huì)不會(huì)發(fā)生排斥/同種動(dòng)物之間基本上不排斥為什么移植的胚胎能保

4、留供體雙親的特性?胚胎雖然與受體有生理和組織上的聯(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),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(lái)的優(yōu)良特性。,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(gè)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（

5、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(duì)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(gè)體；受體： 健康和正常繁殖能力的個(gè)體處理： 同期發(fā)情具體做法： 注射相關(guān)激素。,（2）采集卵母細(xì)胞方法： 超數(shù)排卵具體做法： 注射促性腺激素,（3）配種或人工授精,精子來(lái)源： 同種優(yōu)良的雄性動(dòng)物。,（4

6、）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(lái)。 為什么在第7天進(jìn)行沖卵？,（5）對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查,你知道檢查的目的嗎？ 此時(shí)胚胎處于什么時(shí)期？,（6）胚胎的保存或移植,胚胎保存的條件是什么？胚胎為什么要保存？,（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）對(duì)受體

7、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)】,①該過(guò)程中兩次使用促性腺激素，第一次對(duì)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。②該過(guò)程中的兩次檢查：第一次對(duì)收集的胚胎進(jìn)行檢查；第二次對(duì)受體母牛是否妊娠進(jìn)行檢查。③產(chǎn)下的犢牛

8、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(lèi)型的精子，二者與受體牛沒(méi)有關(guān)系。④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(gè)條件,（1）胚胎移植一般應(yīng)在同種的雌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。,二、胚胎分割 閱讀課本，思考以下問(wèn)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(guò)程,1.概念:

9、 采用顯微手術(shù)（機(jī)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(diǎn)： 后代具有相同的遺傳物質(zhì)， 因此胚胎分割可以看做動(dòng)物無(wú)性繁殖或克隆的方法之一。3、理論基礎(chǔ) 動(dòng)物胚胎細(xì)胞的全能性。 所以胚胎分割的時(shí)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

10、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(kāi)，吸出其中的半個(gè)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。,.切幾份, 之間關(guān)系, 有什么方法, 目前主要是2份, 原因 概念,.切什么時(shí)期,.注入空透明帶,.半裸胚直接到受體,選擇良好的桑椹胚或囊胚移入培養(yǎng)皿中，用分割針或分割刀片將其切開(kāi)，吸出其中的半個(gè)胚

11、胎注入透明帶中或直接移植給受體。,基本過(guò)程：,.半裸胚直接移植, 均等, 為什么只能2份,.還存在什么問(wèn)題,,.,.性別鑒定2,精子分離流程示意圖,精子分離Chamber,（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(chēng)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染色體的大小及形態(tài)判斷性別，準(zhǔn)確率達(dá)10

12、0%。但過(guò)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、SRY—PCR鑒定法：從早期胚胎中取出一個(gè)或幾個(gè)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)： ①對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，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(yíng)養(yǎng)

13、。若分割時(shí)不能將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，會(huì)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(wèn)題。,②胚胎分割的份數(shù)越多，操作的難度會(huì)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(huì)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(huì)更大。因此，分割的份數(shù)越多，技術(shù)的難度會(huì)越大，移植后的恢復(fù)和發(fā)育的難度會(huì)越大，移

14、植成功率自然會(huì)降低。,8、胚胎分割技術(shù)的缺陷（1）剛出生動(dòng)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。,歸納小結(jié),三.胚胎干細(xì)胞,閱讀課本，思考以下問(wèn)題：（1）什么是胚胎干細(xì)胞？ 簡(jiǎn)稱(chēng)是什么？（2）胚胎干細(xì)胞的來(lái)源。（3）胚胎干細(xì)胞的特性。（4）胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用。,提醒 試管嬰

15、兒(動(dòng)物)技術(shù)為有性生殖，胚胎分割移植為無(wú)性生殖。胚胎移植是有性生殖還是無(wú)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(xì)胞發(fā)育而成的。,干細(xì)胞,干細(xì)胞是一種具有多項(xiàng)分化潛能和自我復(fù)制、更新能力的原始未分化細(xì)胞，是形成哺乳類(lèi)各種組織器官的祖宗細(xì)胞。,多能、專(zhuān)能.,,全能細(xì)胞,根據(jù)來(lái)源和個(gè)體發(fā)育過(guò)程中先后次序不同，干細(xì)胞可分為：胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞／組織干細(xì)胞,分類(lèi),全能干細(xì)胞（胚胎干細(xì)胞）桑椹胚及以前（如受精

16、卵）由內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞、原始性腺細(xì)胞分離出來(lái)能發(fā)育成完整個(gè)體多能干細(xì)胞(成體干細(xì)胞)能分化出動(dòng)物體內(nèi)的多種組織（造血干細(xì)胞）專(zhuān)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,按照分化潛能大小來(lái)分類(lèi),,,.,.分類(lèi),,干細(xì)胞可以通過(guò)以下四個(gè)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；

17、(4)從成體中獲得。,胚胎干細(xì)胞:,.加圖，歸納,.特點(diǎn),胚胎干細(xì)胞:內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞原始性腺細(xì)胞,概念：由 或_______中分離出來(lái)的一類(lèi)細(xì)胞。簡(jiǎn)稱(chēng)ES或EK細(xì)胞。,早期胚胎,原始性腺,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，可以分化成任何一種組織。體外培養(yǎng)，只增殖不分化。可冷凍保存；可進(jìn)行遺傳改造,.為什么要移植，練習(xí)冊(cè)P56 11,.全能細(xì)胞,胚胎干細(xì)胞,.鼠,應(yīng)用,.應(yīng)用

18、前景,3.主要用途 閱讀課本相關(guān)內(nèi)容，說(shuō)說(shuō)胚胎干細(xì)胞有什么具體用途？,（1）治療人類(lèi)的某些頑癥。 人類(lèi)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(dòng)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。,

19、（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(guò)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(wèn)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)。,誘導(dǎo)因子：誘導(dǎo)ES細(xì)胞向不同類(lèi)型的組織細(xì)胞分化。,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

20、(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(lèi)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(cè)、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(guò)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

21、島素細(xì)胞，注入病人胰臟中，通過(guò)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(lài)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(lèi)幾乎所有的組織壞死性或退化性疾病，它將是人類(lèi)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,,1.概念： 簡(jiǎn)稱(chēng)ES或EK細(xì)胞,是由早期胚胎或原始性腺中分離出來(lái)的一類(lèi)細(xì)胞。 干細(xì)胞的分類(lèi)： （1）全能干細(xì)胞 （2）多能干細(xì)胞

22、（3）專(zhuān)能干細(xì)胞,2.特點(diǎn):（1）形態(tài)： 體積小.細(xì)胞核大,核仁明顯；（2）功能： 具有發(fā)育的全能性.可分化為成年動(dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞.體外培養(yǎng)可增殖不分化；（3）在體外培養(yǎng)的條件下，ES細(xì)胞可以增殖而不發(fā)生分化。對(duì)它可以進(jìn)行冷凍保存，也可以進(jìn)行遺傳改造。,練習(xí),1.下列有關(guān)動(dòng)物胚胎移植的敘述中，錯(cuò)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)

23、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(guò)程在試管中進(jìn)行,A,2.下列對(duì)于優(yōu)良種畜的胚胎移植的說(shuō)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.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(guò)程中形成胎盤(pán)與受體相連，并通過(guò)胎盤(pán)與受體的血液進(jìn)行物質(zhì)交換。以下說(shuō)法正確的是（

24、 ）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(huì)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(guò)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(dòng)物的方法有（ ）A. 細(xì)胞核移植 B. 胚胎分割 C. 體

25、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（ ）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(kāi)發(fā)提供材料 B．為細(xì)胞和組織移植提供無(wú)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(dòng)物新品種,AB,AD,AB

26、D,14、（多選）下列關(guān)于干細(xì)胞的說(shuō)法正確的是（ ）A．專(zhuān)能干細(xì)胞只能分化成一種類(lèi)型或功能密切相關(guān)的兩種類(lèi)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(gè)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(lèi)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)成就中，對(duì)胚胎干細(xì)胞應(yīng)用臨床治療具有重大意義的是（ ） A

27、. 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(guó)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(guó)科學(xué)家將“早期”的人胚胎干細(xì)胞植人因脊椎受傷而無(wú)法行走的鼠體內(nèi)，癱瘓的鼠又能重新行走 D. 2002年英國(guó)科學(xué)家對(duì)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(duì)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