专题三胚胎工程的应用及前景

3.3胚胎工程的应用及前景胚胎工程技术：体外受精胚胎移植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。1.胚胎移植——P74将雌性动物的早期胚胎,或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内,使之发育为新个体的技术。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。(如转基因、核移植)胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。在胚胎工程中通过任何一项技术，如转基因、核移植，或体外受精等技术获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代。因此，胚胎移植又是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。2.胚胎移植的现状和意义1)保持供体优良特性(加速育种工作和品种改良)2)节约成本、费用(大量节省购买种畜的费用)；3)大规模繁殖(一胎多产)；4)保存品种资源和保护濒危物种；5)充分发挥雌性个体的繁殖潜力,缩短供体本身的繁殖周期。为什么胚胎移植能成功?•移动到任何一头动物子宫内都能发育吗?–同种动物同期发情排卵后,在一段时间内供体和受体具有相同的生理环境•为什么能收集到胚胎?–早期胚胎一定时间内处于游离状态•供体和受体会不会发生排斥？–受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应•为什么移植的胚胎能保留供体双亲的特性?–胚胎虽然与受体子宫建立正常的生理和组织上的联系,但遗传特性不受受体的影响生理学基础3.胚胎移植的生理学基础P76胚胎移植的实质P76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换，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此各种性状均能保持其原来的优良特性。思考与讨论:P761、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后相似吗？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或相似，移入胚胎一侧的受体子宫对应的卵巢必须有黄体存在。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？P76（1）供体、受体的选择和处理（2）配种或进行人工授精（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：遗传性能和生产性能优秀的个体；受体：健康的体质和正常繁殖能力的个体处理：同期发情具体做法：注射相关性激素（如孕激素）。（2）采集卵母细胞方法：超数排卵具体做法：对供体母牛注射促性腺激素（3）配种或人工授精精子来源：同种优良的雄性动物。（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。为什么在第7天进行冲卵？（5）对胚胎进行质量检查此时胚胎处于什么时期？（桑椹胚或囊胚）（6）胚胎的保存或移植胚胎保存的条件是什么？（-196℃的液氮中保存）（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】①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。②该过程中的两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。③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。④冲卵的含义是从子宫中冲出胚胎，而非冲出卵子。胚胎移植成功与否要有两个条件（1）胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。（2）进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。胚胎移植实现了优良性状个体的繁育，如果我们能确定某个胚胎将发育为非常理想的个体，那么有没有办法让这样的一个胚胎一次性地繁育更多的个体？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1.概念:采用机械方法的方法将早期胚胎分割成2等分,4等分或8等分等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术。2.特点：同一胚胎的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。为什么选择这样的胚胎发育时期？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。.切什么时期.半裸胚直接移植,均等,为什么只能2份.还存在什么问题（二）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、SRY—PCR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：①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。②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。9、胚胎分割技术的应用:为转基因技术、性别控制技术提供活胚材料。提醒试管婴儿(动物)技术为有性生殖，胚胎分割移植为无性生殖。胚胎移植是有性生殖还是无性生殖取决于胚胎是由受精卵形成的还是核移植技术形成重组细胞发育而成的。归纳小结胚胎不能无限分割，那么有没有别的办法实现优良个体的多胎繁殖呢？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.特点胚胎干细胞来源:早期胚胎原始性腺概念：由或_______中分离出来的一类细胞。简称ES或EK细胞。早期胚胎原始性腺分类•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.分别指什么,分化程度,潜能；核全能性；目前初始化.应用干细胞按照分化潜能大小来分类..分类干细胞可以通过以下四个途径获得：(1)从体外培养的胚胎获得；(2)从早期流产的胎儿中获得；(3)从克隆的胚胎中获得；(4)从成体中获得。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，可以分化成成年动物的任何一种组织。–体外培养，可以只增殖不分化。可冷冻保存；可进行遗传改造胚胎干细胞3.主要用途阅读课本相关内容，说说胚胎干细胞有什么具体用途？（1）治疗人类的某些顽症。人类由于细胞坏死、退化或功能异常引起的疾病，如帕金森综合症、少年糖尿病和老年痴呆症等，已成为医学上尚未攻克的顽症。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。衰老细胞、癌细胞和胚胎干细胞的特征比较练习•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B3.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A4.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C10、（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11、（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12、（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ABADABD14、（多选）下列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ABCD15、（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对供、受体母畜进行选择，并进行同期发情处理配种或人工授精收集胚胎胚胎移植对受体母畜进行是否妊娠的检查（一）思考与探究P811.（2）应该怎样选择供体公、母牛和受体母牛？在②中，为什么要用促性腺激素处理供体母牛，在促性腺激素处理供体母牛前，为什么需要对供体和受体母牛进行同期发情处理？答：供体公、母牛应具有人类所需的优良遗传性状的个体，受体母牛必须具有正常的孕育、生殖后代的能力；用促性腺激素处理供体母牛是为了引起超数排卵，可以获得较多的胚胎；进行同期发情处理，才能使它们的生理条件达到同步或一致，使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件。（一）思考与探究1.（3）在右侧的流程图中，哪一步需要进