郭萍萍转基因动物及其在医学上的应用120120908

1湖北省高等教育自学考试本科毕业生姓名：郭萍萍本科专业：生物工程准考证号：0146102113962目录摘要……………………………………………………………………………2关键词…………………………………………………………………………2前言……………………………………………………………………………31转基因动物……………………………………………………………………………31.1转基因动物的概念…………………………………………………………31.2转基因动物技术的现状…………………………………………………31.2.1生产转基因动物需要高水平DNA的操作…………………31.2.2动物转基因技术效率低下……………………………………31.2.3基因非定向整合限制了转基因动物的用途………………41.3转基因动物的研究历程…………………………………………………41.4新的技术高潮即将来临…………………………………………………42转基因方法……………………………………………………………………………42.1显微注射……………………………………………………………………42.1.1什么是显微注射………………………………………………42.1.2显微注射实验操作……………………………………………52.1.3显微注射生产转基因小鼠……………………………………82.2体细胞克隆生产转基因动物…………………………………………82.3转基因克隆动物的优势…………………………………………………92.4其他转基因方法…………………………………………………………92.4.1反转录病毒载体………………………………………………92.4.2精子介导…………………………………………………………93转基因动物的发展前景………………………………………………………………93.1在动物上的应用…………………………………………………………93.2在农业领域的应用………………………………………………………103.3在环保领域的应用……………………………………………………103.4在生物材料上的应用…………………………………………………113.5存在问题…………………………………………………………………114结论与总结…………………………………………………………………………11参考文献………………………………………………………………………………123转基因动物及其在医学上的应用摘要：转基因动物研究是人类按着自己的意愿有目的、有计划、有根据、有预见的改变动物的遗传组织，是基于现代分子生物学、动物胚胎和配子生物工程技术的一项实验技术。这种技术可以改造动物本身的基因组，从而推动动物育种进入了一个更高层次的育种阶段———基因工程育种，其主要目标是提高动物的遗传物质。其本质是利用重组DNA技术构造出各种优良的载体，通过转基因技术，植入动物的卵细胞，培养出新品种。通过克隆某些特定基因组中的某些编码片段，对它们加工后导入受体基因组，在宿主细胞中得到表达的转基因动物对该种病毒有抵抗力，另外，由于体细胞克隆技术能使优良的种畜迅速扩群，在短时间内能培养出新品种，所以转基因动物在动物遗传资源的保护中起着举足轻重的作用，为濒危动物的挽救提供了有利途径。关键词：转基因动物，体细胞克隆技术Transgenicanimalstudiesarehumanpurposesaccordingtotheirownwill,haveplanned,accordingto,anticipatechangeintheanimal'sgeneticorganization,modernmolecularbiologyandanimalembryosandgametesisbasedonanexperimentaltechniqueofbioengineeringtechniques.Thetechnologycantransformanimalitsgenome,drivingintoahigherlevelofanimalbreedingandbreedingphase---geneticengineeringbreeding,itsmaingoalistoimprovetheanimal'sgeneticmaterial.ItsessenceisusingrecombinantDNAtechnologytoconstructavarietyofexcellentcarrierbytransgenictechnology,implantinganimaleggs,cultivationofnewvarieties.Byclonesomespecificgenegroupintheofsomecodingfragment,ontheyprocessingHouimportreceptorgenegroup,inhostcellintheareexpressionoftransgenicanimalonthespeciesvirushasresistance,also,duetosomaticclonetechnologycanmakesfineofbreedingstockquicklyspreadGroup,inshorttimeinternalenergytrainingoutnewvarieties,sotransgenicanimalinanimalgeneticresourcesofprotectionintheupwithimportantofrole,forendangeredanimalofsaveprovideshasfavourableway.Keywords：Transgenicanimal，Thetechnologyofsomaticcellcloning4前言转基因动物的技术是在20世纪80年代成熟起来的，其成功的标志是使用直接向动物胚胎注射纯化的DNA分子的方法，生产出各种转基因动物。这种方法一直沿用到20世纪末，没有任何实质性的改进。显微注射DNA生产转基因是一种很可靠的方法，但也是一种效力低的方法。这种方法的固有缺点是生产转基因动物的概率太低，若以注射DNA并实施胚胎移植的胚胎为基数来计算，在各种动物中的成功率在1%-5%的范围内。此外，即使得到了转基因动物，外源基因也不一定表达或正确表达。因此，受技术体系本身所形成的制约，使得生产转基因动物数量很少，在这一点上与转基因植物形成鲜明的对照。体细胞克隆技术是动物细胞操作和整体操作之间的桥梁，其科学意义是十分重大的。有了体细胞克隆技术，转基因操作的研究将主要在离体培养的细胞上进行，获得了与生产基因植物大致等同的技术优势。1.转基因动物1.1转基因动物的概念将外源重组基因转染并整合到动物受体细胞基因组中，从而形成在体表达外源基因的动物，称为转基因动物。转基因动物表达系统包括外源基因，表达载体和受体细胞等，基因组的转移则是细胞核移植和动物克隆技术，人工合成与设计基因，全基因乃至基因组的转基因技术是合成生物学。1.2转基因动物技术的现状1.2.1生产转基因动物需要高水平DNA操作在动物体中，除了那些担负基本生命功能的特家基因以外，绝大多数基因呈组织特异性表达。因此，若想在动物中表达一个外源基因，首先要分离一个原本就在靶组织中表达的动物基因，使用这个基因的调控元件构建一个表达载体，再把目的基因的编码DNA序列插入到表达载体的适当位置，构建成有可能在动物中表达的结构，用于转基因实验。因此，近年来有人尝试用更长的载体，直接从BAC库中或YAC库中分离包含某个动物基因的大片段，用来作为转基因的载体，其目的就是试图将某一个基因正确表达所需的所有调控元件都包括在内，以便插入到载体之上的目的基因在转基因动物中实现不依赖整合位置的高效表达。1.2.2动物转基因技术效率低下自从1980年首次报道通过向单细胞胚胎显微注射DNA生产出第一只转基因小鼠以来，在动物转基因技术上取得重大的技术改造，显微注射仍旧是最常用的动物转基因技术。显微注射DNA不仅需要昂贵的设备和训练有素的操作人员，而且效率低下。以生产转基因牛为例，每头受体母牛一次只能转授一个两个胚胎，接受现有效率，每产生一头转基因的牛需要使用几百头牛作受体，其成本达到了不能承受的程度。除了显微注射DNA生产转基因动物的方法之外，还有精于反转录病毒载体传染和ES细胞途径等方法，这些方法虽然也能生产出转基因动物，但各自均有其自身的缺陷，应用不广泛，尚不能取代显微注射法的地位。51.2.3基因非定向整合限制了转基因动物的用途目前，除了在小鼠中可以进行基因定向转以外，已经生产出来的其他转基因动物均是基因随机整合和表达的结果。转基因动物中的生长激素基因，却是在肝脏或其他组织中表达，不受任何生理调控。所以，实际表现是它的破坏作用往往超过有盖作用。从实践角度来讲，除了在非常特殊的情况下，例如在乳腺中大量生产某种有医用价值的蛋白质，依靠基因随机整合技术很难培育出有价值的动物出种。1.3转基因动物的研究历程1982年，英国Nature上发表Brinster和Palmiter利用转基因技术得到含有外源GH基因的超级小白鼠的消息,引起全世界轰动。这是外源基因首次在动物体内得到表达。1985年,美国人用转移GH基因、GRF基因和IGF1基因的方法,生产出转基因兔、转基因羊和转基因猪;同年德国Berm转入人的GH基因生产出转基因兔和转基因猪;1987年,澳大利亚转移羊利用注射牛GH基因的方法生产出转基因猪。由于病理反应,此阶段并未培育出有价值的转基因动物。1987年,美国的Gordon等人首次报道在小鼠的乳腺组织中表达了人的tPA基因。在此后的4年中,陆续有数种有商业开发价值的产品在动物乳腺中生产出来。1991年英国人在绵羊乳腺中表达了人的抗胰蛋白酶基因;1992年美国的Velander又报道在猪的乳腺中表达了人的C蛋白基因。此后,由于商业目的,公开报道减少,但生物反应器方面的研究一直在进行,有人还研究利用膀胱作为生物反应器。除上述生物反应器的应用研究之外,在动物育种方面也取得了较大进展。由于国家大力支持,我国在转基因动物研究方面也取得了较大的进展。利用转移羊的MT/猪GH融合基因的方法,获得了快速生长的转基因猪;1990年获得快速生长的转基因兔;1991年获得快速生长的转基因羊。1.4新的技术高潮即将来临从人类基因组的计划是为20世纪最伟大的科学工程之一取得成功，它的目标是破解人体全部基因的DNA序列。研究基因的功能和基因间工作，最有效的手段是基因剔除技术和把下工修饰后的基因序列定向地整合到它原有的基因库上。基因定向整合只能在细胞中完成，经过基因修饰的细胞需要变成动物，只有在动物体内才能观察和检验基因的功能。转基因动物体作为医马研究的模型，也将会发生重大变化。理想的医学动物的模型，应当选择性和生理代谢最接近人类的动物种类，制造出来的遗传和生理缺陷类似于人类的某种疾患，实用价值才会高。2.转基因方法2.1显微注射2.1.1什么是显微注射显微注射就是借助光学显微镜的放大作用，直接把DNA注射到动物早期胚胎、胚胎干细胞、体细胞或卵母细胞中你，然后生产动物个体。经过显微注射DNA发育而成的动物中，有少数整合了被注射的DNA分子，成为转基因动物。在显微注射的策略中，值得一提的是双原核注射法，调整受精卵的位置，使雌雄原核在同一平面上直线排列。用比较细长的注射针先刺穿近端的原核，然后刺入远端的原核。接着将一部分DNA注入远端的原核，然后把针撤回使针孔进入近端原核内，注入DNA。这样可以使转化效率大大提高。62.1.2显微注射实验操作导入DNA的制备显微注射首先涉及导入DNA的制备，显微注射的转入基因通常为去除载体序列的线状DNA，转基因所用载体是真核表达载体，即含有在哺乳动物细胞内表达的真核启动子。所谓组织特异性的实现多是通过组织特异性启动子来实现组织特异性表达的。制备转基因小鼠，必须对待导入DNA进行分离纯化。实验必须用经过琼脂糖电泳鉴定并确定其纯度的D