33胚胎工程及其应用2014.ppt

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1、3.3胚胎工程的应用及前景,胚胎工程技术： 胚胎移植 体外受精 胚胎分割 胚胎干细胞培养 目前应用较多的是： 胚胎移植、胚胎分割、体外生产胚胎技术。,一、胚胎移植,1.概念: 将雌性动物的 ，或者通过其他方式得到的胚胎，移植到 的、 的其他雌性动物的体内，使之发育为新个体的技术。,同种,生理状态相同,早期胚胎,胚胎的来源： 雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎。 供体：提供胚胎的个体。 受体：接受胚胎的个体。 受体的条件： 同种、生理状态相同。,供体和受体的选择 供体:育种价值高、生殖机能强、体质强健 受体:数量多、价格较低、体型中上等、非优良品种、健康状况良好,供体的主要职能：

2、只产生具有优良遗传特性的胚胎 受体的职能： 担任繁重而漫长的妊娠和育仔的任务,2.胚胎移植的现状和意义,1)加速育种工作和品种改良； 2)大量节省购买种畜的费用； 3)一胎多产； 4)保存品种资源和濒危物种； 5)可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,缩短繁殖周期,增加一生繁殖的后代数量。,3.胚胎移植的生理学基础,1)供体和受体相同的生理环境； 2)早期胚胎处于游离状态,为胚胎的收集提供了可能； 3)受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥； 4)胚胎与受体建立正常的联系,但遗传物质没有改变。,1）.哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内同种动物的供体和受体生殖器官的生理变化是相同的。

3、 为供体胚胎移入受体提供相同的生理环境,2）.哺乳动物的胚胎形成后处于游离状态，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系。 为胚胎的收集提供了可能,3）.受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。 为胚胎在受体内的存活提供了可能,4.）供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎，其遗传特性在孕育过程中不受任何影响。,思考与讨论: 1、在胚胎移植操作中，怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？例如，供、受体的发情时间要一致吗？供体胚胎移入受体子宫的位置，应与在供体内的位置相同或相似吗？,答案：应对供体和受体母畜进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步后

4、一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。因此，必须做到供、受体母畜的发情时间一致。同时还要做到移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位置相同后相似，移入胚胎一侧的受体子宫对应的卵巢必须有黄体存在。,2、胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗？ 正确。,4、胚胎移植的基本程序 阅读课本，思考胚胎移植的基本程序包括哪几个步骤？ （1）供体、受体的选择和处理 （2）配种或进行人工受精 （3）胚胎的收集、检查、培养或保存 （4）胚胎移植 （5）移植后的检查,（1）对供体、受体进行选择,供体： 遗传性能和生产性

5、能优秀的个体； 受体： 健康和正常繁殖能力的个体 处理： 同期发情 具体做法： 注射相关激素。,模式之一波尔羊&奶山羊,供体和受体的选择,模式之二杜泊羊&地方绵羊,羊同期发情,（2）采集卵母细胞 方法： 超数排卵 具体做法： 注射促性腺激素,供体超排处理：注射促性腺激素,超排卵技术,利用促性腺激素处理，使得卵巢中有更多的卵泡发育，更多的卵被排出，这个过程就称为超数排卵。,（3）配种或人工受精,精子来源： 同种优良的雄性动物。,供体配种,（4）胚胎的收集,在配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来。,冲卵,（5）对胚胎进行质量检查,胚胎检查,胚胎检查,胚胎检查,（6）

6、胚胎的保存或移植,胚胎移植或保存,胚胎移植,非手术法移胚,手术法移胚,（7）胚胎的移植,方法一：手术法 具体做法：引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口。 方法二：非手术法 将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。,（8）对受体母牛进行是否妊娠的检查,（9）受体母牛产下胚胎移植的犊牛,受体产下犊子,选择,供体母牛,受体母牛,同期发情处理,超数排卵,供体公牛,配种,冲卵,质量检查、培养,胚胎移植,妊娠检查,分娩（胚胎移植的犊牛）,总结：,【归纳总结】,该过程中两次使用激素， 第一次对受、供体进行同期发情处理； 第二次用于供体的超数排卵。 该过程中的两次检查： 第一次对收集

7、的胚胎进行检查； 第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。 产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体牛， 性别取决于公牛提供何种类型的精子，二者与受体牛没有关系。 冲卵的含义是从子宫中冲出胚胎，而非冲出卵子。,胚胎移植成功的关键,同时发情 植入相应部位 同物种,课堂练习,1.下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误的是（ ） A.受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植 B.受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态 C.超数排卵技术要使用一定的激素 D.试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行,A,2.下列对于优良种畜的胚胎移植的说法不正确的是（ ） A.供体母牛必须是同一物种的良种 B.受体母牛必须是同一物种的良

8、种 C.供体公牛必须是同一物种的良种 D.受体母牛可以是同一物种的一般健康牛,B,3.供体的胚胎移植到受体后，游离的胚胎在发育过程中形成胎盘与受体相连，并通过胎盘与受体的血液进行物质交换。以下说法正确的是（ ） A.受体是为供体胚胎提供发育的条件 B.受体与胚胎血型应相同，否则会发生免疫排斥反应 C.受体与胚胎血液混融在一起 D.胚胎心肺功能都能正常运行,A,二、胚胎分割 阅读课本，思考以下问题： （1）胚胎分割的概念 （2）胚胎分割特点 （3）胚胎分割的理论基础 （4）胚胎分割操作过程,优势:可成倍增加胚胎数量，可以快速繁殖良种畜。,1概念:采用机械方法将早期胚胎切割成2等份，4等份或8等份

9、等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。,2.特点： 后代具有相同的遗传物质， 因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。 3、理论基础 动物胚胎细胞的全能性。 所以胚胎分割的时期为： 囊胚或桑椹胚。,4、选择的胚胎： 发育良好的,形态正常的桑椹胚或囊胚。 5、使用的主要仪器： 实体显微镜和显微操作仪。 6、具体操作 用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半胚移植给受体。,胚胎分割的基本过程 胚胎选择 胚胎移入操作液； 分割胚胎； 移植胚胎给受体或注入空透明带中； 着床产仔,胚胎分割的基本操作,选择良好的桑椹胚或囊胚移入培养皿中，用分割针或

10、分割刀片将其切开，吸出其中的半个胚胎注入透明带中或直接移植给受体。,胚胎分割的基本过程,胚胎移入培养液,分割胚胎（机械法、酶处理）,移植胚胎给受体,着床产仔,胚胎分割移植的显微操作,7、操作注意事项： 对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细胞团均等分割。 原因：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。,精子分离流程示意图,精子分离Chamber,早期胚胎的性别鉴定 1、核型分析法：细胞遗传学方法又称为核型分析

11、法。常采用切割胚，一半用于鉴定性别，一半用于冷冻或移植。其基本原理是取一部分细胞，先用秋水仙素处理，再固定染色，检查性染色体，根据人色体中期的谱带差异、Y染色体的大小及形态判断性别，准确率达100%。但过程复杂，且要求操作人员有丰富的经验。,胚 胎 性 别 鉴 定,2、SRYPCR鉴定法： 从早期胚胎中取出一个或几个卵裂球， 用特异性引物扩增SRY基因，能够产生出扩增DNA片段的胚胎即为雄性，反之为雌性。 再把确定性别的胚胎移植到子宫。,7、操作注意事项： 胚胎分割的份数越多，操作的难度会越大，移植的成功率也越低。 早期胚胎的体积很小，只有在显微镜下才能看到；再者，细胞数目是有限的。分割的份数

12、越多，不但难以做到均等分割，每一份的细胞数会越少，而且作为囊胚期的胚胎内细胞团细胞所受的影响会更大。因此，分割的份数越多，技术的难度会越大，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率自然会降低。,8、胚胎分割技术的缺陷 （1）刚出生动物的体重偏低，毛色和斑纹还存在差异； （2）采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的。,三.胚胎干细胞,阅读课本，思考以下问题： （1）什么是胚胎干细胞？ 简称是什么？ （2）胚胎干细胞的来源。 （3）胚胎干细胞的特性。 （4）胚胎干细胞的应用。,.加图，归纳,.特点,胚胎干细胞: 内细胞团细胞 原始性腺细胞,1概念：由 或_中分离出来的一类细胞。简称ES或E

13、K细胞。,早期胚胎,原始性腺,全能细胞,囊胚,胎儿,内细胞团细胞,生殖腺细胞,受精,胚胎干细胞分离培养,分离内细胞团,胰蛋白酶处理,转入培养皿中培养,不加饲养层细胞培养,细胞分化,饲养层的细胞一般是胚胎成纤维细胞，因为胚胎成纤维细胞可以分泌一些能抑制细胞分化的物质，满足促进干细胞生长的同时抑制干细胞分化的条件。,EK细胞,ES细胞,形态、功能,形态： 体积小、细胞核大、核仁明显 功能： 具有发育的全能性，可以分化成任何一种组织。 体外培养，只增殖不分化。可冷冻保存；可进行遗传改造,.为什么要移植，练习册P56 11,.全能细胞,2胚胎干细胞,3.主要用途 阅读课本相关内容，说说胚胎干细胞有什么

14、具体用途？,（1）治疗人类的某些顽症。 利用ES细胞可以诱导分化形成新的组织 细胞的特性，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。目前，在动物实验方面，用ES细胞诱导分化出的某些组织细胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑难病症。,（2）培育出人造组织器官，用于器官移植。 随着组织工程技术的发展，通过ES细胞体外诱导分化，还可以培育出人造组织器官，解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。,（3）ES细胞也是研究体外细胞分化的理想材料。 ES细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态。 在培养液中加入分化诱导因子,就可以诱

15、导ES细胞向不同类型的组织细胞分化.,胚胎干细胞核移植： 指把胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物的技术。,胚胎干细胞的应用前景,.优点,1）移植ES细胞修复坏死或退化部位，治愈糖尿病、肝(心)衰竭、_等病症 2）ES细胞体外诱导分化，可培育_ 3)ES细胞在牛黄酸、丁酰环腺苷酸等诱导因子作用下可向不同类型组织细胞_,成骨不良,人造组织器官,分化,练习 4.利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，实现此过程的重要原因是（ ） A.细胞分裂 B.细胞特化 C.细胞分化 D.细胞增殖,5.下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述，正确的是( ) A卵裂期胚胎中

16、细胞数目和有机物总量在不断增加 B胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割 C胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点 D胚胎干细胞是一类未分化细胞，可从早期胚胎中分离获取,6.胚胎移植主要包括以下步骤，排出正确的顺序( ) 配种或进行人工授精 检查 对胚胎进行移植 移植后的检查 对供、受体的选择和处理 对胚胎的收集 培养或保存 A B C D,7.胚胎干细胞的特点是( ) A不受机体控制，连续进行分裂 B活性降低，水分减少 C体积小，细胞核大，核仁明显 D细胞核体积小，染色质固缩,8.下列对“人类胚胎干细胞”这一概念的理解，符合的一项是( ) A人类胚胎干细胞即人类胚胎发育早期囊胚

17、外表的扁平细胞和囊胚腔内侧的内细胞团 B人类胚胎干细胞就是人类胚胎发育早期囊胚腔内侧的内细胞团 C人类胚胎干细胞是人类囊胚中可发育成胎盘、肝、肺、骨骼、皮肤等的全能性细胞 D人类胚胎干细胞不仅指人类囊胚中未分化的细胞，也指成人身上的成年干细胞,干细胞,干细胞是一种具有多项分化潜能和自我复制、更新能力的原始未分化细胞，是形成哺乳类各种组织器官的祖宗细胞。,多能、专能.,全能细胞,根据来源和个体发育过程中先后次序不同， 干细胞可分为： 胚胎干细胞和 成体干细胞组织干细胞,分类,全能干细胞（胚胎干细胞） 桑椹胚及以前（如受精卵） 由内细胞团细胞、原始性腺细胞分离出来 能发育成完整个体 多能干细胞(成

18、体干细胞) 能分化出动物体内的多种组织（造血干细胞） 专能干细胞 如成肌细胞、皮肤生发层细胞等 能分化出特定的（一种或两种）组织,按照分化潜能大小来分类,9、（多选）克隆动物的方法有（ ） A. 细胞核移植 B. 胚胎分割 C. 体外受精 D. 转基因技术 10、（多选）胚胎分割所需要的主要仪器设备为（ ） A.显微操作仪 B.电子显微镜 C.电子切割仪 D. 实体显微镜 11、（多选）下列各项中，属于胚胎干细胞技术的应用的有（ ） A为新药的研究和开发提供材料 B为细胞和组织移植提供无免疫原性的材料 C有目的地促进某种生物的进化 D改良并创造动物新品种,AB,AD,ABD,12、（多选）下列

19、关于干细胞的说法正确的是（ ） A专能干细胞只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞 B多能干细胞具有分化成多种组织细胞的潜能，但却失去了发育成完整个体的能力 C全能干细胞可以分化为全身200多种细胞类型，并进一步形成机体的所有组织、器官 D胚胎干细胞是全能干细胞,ABCD,13、（多选）下列各项成就中，对胚胎干细胞应用临床治疗具有重大意义的是（ ） A. 2003年日本科学家用猴胚胎干细胞治疗猴帕金森氏综合征获得成功 B. 2001年美国科学家成功诱导猴的胚胎干细胞在体外形成神经细胞、心肌细胞等 C. 2004年美国科学家将“早期”的人胚胎干细胞植人因脊椎受伤而无法行走的鼠体内，瘫痪的鼠又能重新行走 D. 2002年英国科学家对鼠胚胎干细胞的免疫缺陷基因进行修复后，再将其植人鼠体内，结果修复了鼠的免疫系统缺陷,ABCD,