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胚胎嵌合技术.ppt
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1、第七章第七章 胚胚 胎胎 嵌嵌 合合 技技 术术王王 子子 玉玉南京农业大学南京农业大学动物胚胎工程技术中心动物胚胎工程技术中心动物克隆动物克隆主要内容主要内容一、研究概况一、研究概况二、嵌合体动物定义二、嵌合体动物定义三、生产方法三、生产方法四、应用前景四、应用前景五、嵌合体研究存在的五、嵌合体研究存在的 问题问题一、研究概况一、研究概况嵌合体嵌合体(chimera)(chimera)一词源于古希腊神话,其意是一词源于古希腊神话,其意是指狮头、羊身、龙尾等部分拼凑起来的怪兽。指狮头、羊身、龙尾等部分拼凑起来的怪兽。中国的中国的“龙龙”:九似:九似 图腾图腾“龙角似鹿、头似驼、眼似鬼、项似蛇、
2、腹似蜃、龙角似鹿、头似驼、眼似鬼、项似蛇、腹似蜃、鳞似鲤、爪似鹰、掌似虎、耳似牛鳞似鲤、爪似鹰、掌似虎、耳似牛”嵌合在生物学上是指同一个体中,基因型相异的嵌合在生物学上是指同一个体中,基因型相异的细胞或组织混合存在的状态。细胞或组织混合存在的状态。现代的胚胎工程技术中,也有一种叫胚胎嵌合的技术。现代的胚胎工程技术中,也有一种叫胚胎嵌合的技术。它是将个胚胎细胞(同种或异种动物胚胎)合并,它是将个胚胎细胞(同种或异种动物胚胎)合并,共同发育成个胚胎,即共同发育成个胚胎,即“嵌合胚胎嵌合胚胎”,然后将这个胚,然后将这个胚胎移植给受体,让其妊娠产仔。如果产下来的幼仔具胎移植给受体,让其妊娠产仔。如果产
3、下来的幼仔具有以上种动物胚胎的细胞,则称其为有以上种动物胚胎的细胞,则称其为“嵌合体动物嵌合体动物”。例如,用同一种类的黑鼠和白鼠胚胎嵌合,可生下例如,用同一种类的黑鼠和白鼠胚胎嵌合,可生下黑黑白相间的花小鼠白相间的花小鼠;不同种类的;不同种类的绵羊和山羊胚胎细胞嵌绵羊和山羊胚胎细胞嵌合,可生下绵山羊,它既有绵羊的特征,又有山羊的合,可生下绵山羊,它既有绵羊的特征,又有山羊的特征。特征。美国科学家将人类的干细胞加入到了许多动物的胚胎中,美国科学家将人类的干细胞加入到了许多动物的胚胎中,制造长着人的器官的嵌合体动物,例如制造长着人的器官的嵌合体动物,例如猪体内流着人的猪体内流着人的血液的血液的“
4、人猪人猪”,羊体内的肝脏羊体内的肝脏80%80%的成分属于人类的肝的成分属于人类的肝脏的脏的“人羊人羊”,老鼠头颅里加入人的脑细胞的,老鼠头颅里加入人的脑细胞的“人鼠人鼠”等。等。“当人的器官在动物的体内生长,拥有人类细胞的猪或当人的器官在动物的体内生长,拥有人类细胞的猪或老鼠,是不是会像人类一样思考,却和动物一样行事?老鼠,是不是会像人类一样思考,却和动物一样行事?”“它们所带给人类社会的恐惧,早已超越了人类认知的它们所带给人类社会的恐惧,早已超越了人类认知的界限和人类对科学成果的接纳空间界限和人类对科学成果的接纳空间”。“嵌合体嵌合体”是在生物界非常普遍的自然现象。是在生物界非常普遍的自然
5、现象。孪生子在同一个子宫中发育时会发生细胞交流,大多数孪孪生子在同一个子宫中发育时会发生细胞交流,大多数孪生子体内都携带着某些来自其同胞的细胞,他们都是嵌合生子体内都携带着某些来自其同胞的细胞,他们都是嵌合体。体。在胎儿发育过程中,母体和胎儿也会发生细胞交流在胎儿发育过程中,母体和胎儿也会发生细胞交流(从孕(从孕妇血液中可检测到胎儿的细胞),妇血液中可检测到胎儿的细胞),多数母亲体内终生携带多数母亲体内终生携带着她们生下的子女的某些细胞,许多人体内也携带着他们着她们生下的子女的某些细胞,许多人体内也携带着他们的母亲的某些细胞,这些母亲、子女也都是嵌合体。的母亲的某些细胞,这些母亲、子女也都是嵌
6、合体。那些接受器官移植的人,更全都是嵌合体那些接受器官移植的人,更全都是嵌合体。不同的物种也可以形成嵌合体。不同的物种也可以形成嵌合体。例如把两个来自异种动物的胚胎嵌合成一个胚胎,例如把两个来自异种动物的胚胎嵌合成一个胚胎,就可以培育出就可以培育出异种嵌合体动物,像绵羊异种嵌合体动物,像绵羊-山羊嵌合山羊嵌合体、马体、马-斑马嵌合体等都已培育成功。斑马嵌合体等都已培育成功。许多心脏病患者移植了猪或牛的瓣膜,也是异种许多心脏病患者移植了猪或牛的瓣膜,也是异种嵌合体。嵌合体。重组重组DNADNA技术、转基因技术事实上也都是在制造分技术、转基因技术事实上也都是在制造分子层次上的嵌合体。子层次上的嵌合
7、体。用日本黑牛精子与荷斯坦母牛卵母细胞受用日本黑牛精子与荷斯坦母牛卵母细胞受精和利木赞牛精子与日本红牛卵母细胞受精和利木赞牛精子与日本红牛卵母细胞受精,通过体外胚胎聚合的方法,获得精,通过体外胚胎聚合的方法,获得2 2头四头四品种嵌合体牛品种嵌合体牛 铃木达行铃木达行19981998二、嵌合体动物定义二、嵌合体动物定义天然嵌合体?天然嵌合体?骡子:不是。是杂种骡子:不是。是杂种三、生产方法三、生产方法1 1 囊胚显微注射法:囊胚显微注射法:用显微操作技术将供胚的全部内细胞团注入除去部分内细用显微操作技术将供胚的全部内细胞团注入除去部分内细胞团的受胚囊胚腔中,或将供胚的部分内细胞团注入受胚胞团的
8、受胚囊胚腔中,或将供胚的部分内细胞团注入受胚的的囊胚腔囊胚腔中,也可以向受胚囊胚腔中(或卵周间隙)注入中,也可以向受胚囊胚腔中(或卵周间隙)注入1616细胞至桑甚胚的卵裂球、胚胎干细胞或已分化的细胞,细胞至桑甚胚的卵裂球、胚胎干细胞或已分化的细胞,使其发育为嵌合胚胎的方法即为囊胚注入法使其发育为嵌合胚胎的方法即为囊胚注入法。囊胚腔注射法嵌合体获得率最高囊胚腔注射法嵌合体获得率最高2.2.聚合法聚合法是指将是指将去除透明带的两枚去除透明带的两枚8 8细胞至桑葚期胚胎,细胞至桑葚期胚胎,或来自两个不同胚胎的卵裂球,或卵裂球与胚或来自两个不同胚胎的卵裂球,或卵裂球与胚胎聚合胎聚合在一起的方法。在一起
9、的方法。酶消化法去除透明带酶消化法去除透明带0.2-0.50.2-0.5链霉蛋白酶在链霉蛋白酶在25-2725-27下处理下处理3min3min,移入含,移入含BSABSA(牛血清白蛋白)的培养(牛血清白蛋白)的培养液中终止酶的消化作用,用培养液洗净卵液中终止酶的消化作用,用培养液洗净卵子(三次)。子(三次)。裸胚聚合裸胚聚合:移入胚胎联结液小滴(植物凝移入胚胎联结液小滴(植物凝集素集素A A,PHAPHA,起粘合作用)中,培养,起粘合作用)中,培养10-10-20min20min,将融合胚轻轻移入,将融合胚轻轻移入20%PBS20%PBS中洗涤中洗涤两次,继续培养两次,继续培养5h-10h5
10、h-10h后,移植入同期发后,移植入同期发情的受体输卵管或子宫角中。情的受体输卵管或子宫角中。卵裂球聚合:卵裂球聚合:取相同数量的两个不同种属的卵裂取相同数量的两个不同种属的卵裂球装入空的透明带内,加入球装入空的透明带内,加入PHAPHA使其聚合,用琼脂使其聚合,用琼脂包埋后体外直接培养或移入兔输卵管中使其发育包埋后体外直接培养或移入兔输卵管中使其发育至囊胚,最后再移入受体子宫角内。至囊胚,最后再移入受体子宫角内。卵裂球与胚胎聚合卵裂球与胚胎聚合:将解离好的卵裂球慢慢释放将解离好的卵裂球慢慢释放于另一个裸胚的正上方,使二者直接接触,借助于另一个裸胚的正上方,使二者直接接触,借助于于PHAPHA
11、的作用使之聚合。的作用使之聚合。四、应用前景四、应用前景胚胎嵌合是哺乳动物胚胎工程的重要组成部分,胚胎嵌合是哺乳动物胚胎工程的重要组成部分,作为一种特殊的研究手段,在作为一种特殊的研究手段,在发育生物学、细发育生物学、细胞生物学、胚胎学、病理学、免疫学、医学以胞生物学、胚胎学、病理学、免疫学、医学以及动物生产及动物生产等领域都有着重要的作用。等领域都有着重要的作用。1.1.在发育及细胞生物学方面的运用在发育及细胞生物学方面的运用(1)(1)研究胚胎分化规律研究胚胎分化规律 胚胎嵌合技术是胚胎嵌合技术是研究分析哺乳动物发生机制的重研究分析哺乳动物发生机制的重要手段之一要手段之一。将基因型不同的胚
12、胎细胞嵌合在一。将基因型不同的胚胎细胞嵌合在一起,根据其在嵌合体组织或器官中的分布及存活起,根据其在嵌合体组织或器官中的分布及存活率情况,研究胚胎早期分化的规律。率情况,研究胚胎早期分化的规律。同时,通过嵌合胚胎内细胞团以外的细胞,可以同时,通过嵌合胚胎内细胞团以外的细胞,可以研究各类胚细胞核的全能性及其正常分化能力。研究各类胚细胞核的全能性及其正常分化能力。(2)(2)研究性分化机理研究性分化机理 利用嵌合体可以研究性别分化以及参与性分化的细胞及其利用嵌合体可以研究性别分化以及参与性分化的细胞及其规律。规律。(3)(3)孤雌生殖孤雌生殖 利用嵌合体技术,己获得了孤雌生殖小鼠。胎盘发育不全。利
13、用嵌合体技术,己获得了孤雌生殖小鼠。胎盘发育不全。铃木达行等(铃木达行等(19981998)通过聚合从日本红牛获取的卵母细胞)通过聚合从日本红牛获取的卵母细胞的孤雌生殖二倍体胚胎和用荷斯坦母牛卵母细胞进行的孤雌生殖二倍体胚胎和用荷斯坦母牛卵母细胞进行IVFIVF的胚胎,获得的胚胎,获得2 2死死1 1活活3 3头嵌合体犊牛。头嵌合体犊牛。2.2.在免疫学与医学方面的运用在免疫学与医学方面的运用(1)(1)用于免疫功能的分析用于免疫功能的分析 通通过过分分析析嵌嵌合合体体中中白白细细胞胞的的免免疫疫应应答答,可可揭揭示示正正常常的的免免疫疫防御机理。防御机理。(2)(2)建立遗传病动物模型建立遗
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