《动物克隆技术》PPT课件

128动物克隆技术的研究现状及发展方向8.1克隆技术概述8.2哺乳动物克隆的基本过程8.3动物克隆的影响因素8.4克隆技术存在的问题8.5核移植后核重编程研究进展8.6动物克隆技术的发展方向38.1克隆技术概述一、什么是克隆技术二、克隆技术的研究历史三、克隆技术的意义四、动物克隆技术的分类4一、什么是克隆技术克隆，是Clone的译音，意为无性繁殖。英语“Clone”一词起源于希腊文“Klone”，原意是用“嫩枝”或“插条”繁殖。如今，克隆是指生物体通过体细胞进行的无性繁殖，以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群，这种来自一个祖先的无性繁殖的后代群体也叫“无性繁殖系”，简称无性系。5动物克隆指不通过精子和卵子受精过程而获得与亲本具有相同遗传物质的后代的过程。克隆也可以理解为复制、拷贝，就是从原型中产生出同样的复制品，它的外表及遗传基因与原型完全相同。如由“亲本”序列产生的DNA序列等等6在自然界，有不少植物具有先天的克隆本能，如番薯、马铃薯、玫瑰等插枝繁殖的植物。而动物的克隆技术，则经历了由胚胎细胞到体细胞的发展过程。克隆技术即无性繁殖技术。10年前报道的克隆羊多莉（Dolly），就是首次利用这种技术克隆成功的，它在生物工程史上揭开了新的一页。7二、克隆技术的研究历史1938年,德国科家Spemman提出了将胚胎细胞核移植到去核卵母细胞中的构想。1952年,英国的Briggs和King利用蛙原肠胚以前的细胞核与去核蛙卵构建的重构胚克隆获得了成蛙;同时,他们还发现其原肠以后的细胞只能支持重构胚发育到一定程度,并据此认为胚胎细胞发育的能力,会随着胚胎的发育逐步下降。81962年,英国剑桥大学的Gurdon用囊胚细胞移植的方法获得了可繁殖的爪蟾,并再次证明成熟蛙已分化的细胞核,只能支持发育到蝌蚪,而不能发育成蛙。1963年,童第周等对鱼类胚胎细胞进行核移植技术,获得成功。哺乳动物胚胎细胞核移植研究的最初成果在1981年取得，卡尔.伊尔门泽(Illmensee)和彼得.霍佩(Hoppe)用小鼠囊胚的内细胞团细胞经核移植得到发育正常的小鼠。但其结果未被其他实验室重复出来。91983年,美国科学家McGrath和Solter利用显微操作技术结合电融合方法得到了克隆小鼠。可以说,这一工作真正拉开了哺乳动物克隆的序幕。1986年,英国的Willadsen报道用早期的胚胎细胞克隆出第一只羊。此后,其他科学家相继成功地克隆出牛(1987)、兔(1988)、猪(1989)。1996年,Campbell等报告用培养传代的羊胚盘细胞经无血清饥饿法使其进入G0期,移入卵母细胞后可正常发育到产仔。101997年2月,英国罗斯林研究所的Wilmut等利用5岁绵羊的乳腺上皮细胞进行核移植试验,并成功地获得了世界上第一只体细胞克隆绵羊“多莉(Dolly)”,这是克隆技术的一个新的里程碑。Wilmut博士等建立的一整套绵羊体细胞移植程序,如恢复体细胞核全能性的“血清饥饿法”、体细胞传代阶段的确定以及体细胞克隆后代与亲本核供体间的DNA微卫星分析等技术,成为全世界同行公认的哺乳动物细胞核移植的基本程序。1112多莉和威尔穆特13此后,他们又用绵羊的胚胎细胞进行核移植实验,成功地获得了整合有人凝血因子XI的转基因绵羊,取名“波莉(Polly)”，这样波莉成年后就可能在乳汁中大量表达昂贵的医用人凝血因子XI。1998年4月13日克隆羊多莉和公羊戴维进行正常交配的后代——女儿邦尼诞生。邦尼的诞生表明,克隆动物并没有丧失生殖能力。14多莉和邦妮151998年5月,美国科学家利用胎儿成纤维细胞克隆3头牛,而且携带了转移的基因。1998年7月Wakayama等成功地用小鼠的卵丘细胞克隆和再克隆出小鼠,这是人类第一次用克隆动物再克隆出克隆动物。16这只克隆猴名叫“泰特拉”2000年1月，一只克隆猕猴在美国俄勒冈地区灵长类动物研究中心呱呱坠地。这是全世界第一次成功地克隆灵长类动物。这意味着克隆人本身已没有技术障碍。172001年1月,日本科学家用克隆牛的体细胞克隆的第二代克隆牛通过剖腹产而降生。这头克隆牛所使用的体细胞来自1999年2月初出生的第一代雄性克隆牛的耳细胞。182001年3月,英国产生克隆绵羊“多莉”的公司成功培育出5只克隆小猪,期望用于人体器官移植的研究。五只克隆猪全为雌性，最大的一只为Millie，取意于单词millenium（千禧）。192001年，美国得克萨斯农工大学培育的第一只克隆猫CC大老鼠难以复制，2003年法国复制的名为“拉尔夫（Ralph）”的老鼠是第一只。20克隆骡子：2003年5月5日，一头名为“IdahoGem”的骡子在母驴子宫中经过346天的正常妊娠期后降生了。IdahoGem是赛骡世界冠军Taz的兄弟。具体过程是：美国爱达荷大学的科学家让Taz的双亲再次杂交，然后从45天的胎儿中提取出体细胞，将其核移植到去核的马卵细胞中，随后将卵细胞放入母驴子宫内。212003年5月23日，美国得州农业机械大学培育出世界第一只克隆白尾鹿，名字叫“杜威（Dewey）”。得州农业机械大学也因此成为了全球第一个克隆出五个物种的学术机构，他们此前克隆过牛、山羊、猪和猫。22克隆马及其“母亲兼姐姐”2003年5月底意大利克雷莫纳再生技术实验室的研究人员克隆出了第一只驮马。2004年，美国也克隆出马。23克隆非洲野猫：2003年8月6号，奥特朋濒危动物研究中心的研究人员通过单体克隆技术首次成功克隆出一只非洲野猫，取名蒂托。11月15日，科学家们又成功地克隆出另外两只非洲野猫。242004年，就职于美国依阿华大学的李子义教授成功培育出了世界首批“克隆雪貂”，取名为“利比（Libby）”和“利丽（Lilly）”。252005年，世界首例克隆狗在韩国诞生。韩国汉城国立大学兽医学院的科学家利用干细胞移植手术成功培育出克隆狗。这只雄性的阿富汗猎犬小宝宝名叫斯奴比，它出生在2005年4月24日。26首尔大学教授李柄千和申南植领导的研究小组于2005年10月18日和26日先后获得了两头体重分别为430克和530克的雌性克隆狼。两只克隆狼的名字分别为Snuwolf和Snuwolfy。这是用首尔大学的英文缩写snu和狼的英文词Wolf组合而成。被克隆的灰狼是韩国环境部指定的1级野生保护动物。到目前为止，韩国已经有20年没发现野生灰狼。2728我国的克隆技术也毫不逊色60年代，生物学家童第周对金鱼、鲫鱼进行细胞核移植。1978年又成功地进行了黑斑蛙的克隆试验，他将黑斑蛙的红细胞的核移入事先除去了核的黑斑蛙卵中，这种换核卵最后长成能在水中自由游泳的蝌蚪。291979年春，中国科学院武汉水生生物研究所的科学家把鲫鱼囊胚细胞核移放到鲫鱼卵细胞内，在189个这种换核卵细胞中，最终只有一条幼鱼度过难关，经过80多天培养后长成8厘米长的克隆鲫鱼。301990年5月，西北农业大学畜牧所克隆一只山羊。1992年，江苏农科院克隆一只兔子。1993年，中科院发育生物学研究所与扬州大学农学院合作，克隆一只山羊。1995年7月，华南师大与广西农大合作，克隆一头奶牛、黄牛杂种牛。1995年10月，西北农大克隆6头猪。311996年12月，湖南医大克隆6只老鼠。同年中国农科院畜牧所克隆一头公牛犊。1997年3月，中国科学院动物研究所研究员陈大元率先提出了克隆大熊猫的设想。1999年，陈大元领导的小组将大熊猫的体细胞植入去核后的兔卵细胞中，成功地培育出了大熊猫的早期胚胎，克隆大熊猫面临的两个关键问题中的一个已经解决。321999年10月和2000年5月，我国扬州大学与中科院发育所合作，用携带外源基因的体细胞克隆出转基因的山羊。2000年，我国西北农业大学用体细胞克隆出山羊。2002年，中国科学院动物所与山东曹县合作，自主完成了我国首批成年体细胞克隆牛群体。后来与新疆金牛公司合作，与北京锦绣大地合作都成功重复出了克隆牛群体。332003年,李宁等培育了10头体细胞克隆牛，其中包括两头转基因体细胞克隆牛：“乐娃”、“岩娃”。“乐娃”转入了绿色荧光蛋白基因,标志着我国在转基因体细胞克隆的新突破。“岩娃”创造了两个世界首次：首次获得了转有人岩藻糖转移酶基因的转基因体细胞克隆牛；首次获得了在同一头牛中转有3种外源基因（绿色荧光蛋白基因、人岩藻糖转移酶基因和新霉素抗性基因）的转基因体细胞克隆牛，这标志着我国转基因体细胞克隆牛的生产技术体系已经成熟。2005年，中国农大首只用胎儿体细胞克隆猪成功。342009年2月2日山东省干细胞工程技术研究中心宣布，由这个中心李建远教授率领的科研团队，攻克人类胚胎克隆技术，成功克隆出5枚符合国际公认技术鉴定指标的人类囊胚。这一研究成果于2009年1月27日在这一领域国际权威学术期刊《CLONINGANDSTEMCELLS》杂志网络版发表。35课题首席专家李建远据介绍，此次研究者选择了健康卵细胞志愿捐献者12人，经促排卵获得135枚卵细胞，经试验最终成功获取囊胚5枚，其中，4枚囊胚的供体细胞来源于正常人皮肤纤维细胞，1枚来源于帕金森病患者外周血淋巴细胞。36李建元教授的研究团队主要采用先进的三维立体偏振光纺锤体成像系统(对细胞无损伤)，对卵母细胞纺锤体(核DNA)精确定位后，再用微激光对卵子的透明带打孔，精确剔除卵子细胞核。371938—2009，克隆技术从构想提出至今只有70年历史。1983—2009，哺乳动物的克隆仅20多年历史。38三、克隆技术的意义小羊多莉是世界上第一个利用体细胞克隆成功的动物。体细胞克隆的成功可以说是生命科学发展史上的一个里程碑。它从实践上证明了高度分化的体细胞(如成纤维细胞或乳腺上皮细胞)在适当的条件下可以回复到其起始状态,即完全恢复了全能性。39克隆技术取得突破，给人类带来极大的好处：有利于生物遗传疾病的治疗；为优良品种的培育和扩群等提供了重要途径，使畜牧业的成本降低，效率提高；利用克隆技术可以大量复制珍稀动物，挽救濒危物种，调节大自然的生态平衡，为人类造福。40关于体细胞克隆的争论41克隆动物会早衰吗中国科学院动物所研究员陈大元指出，多莉羊的早衰比较特殊，而且多莉羊就一个，又得过关节炎、肺炎，没有其他对照，属于特殊情况，不足以用它来说明克隆动物都是短命的。有人因为克隆动物成活率低而不重视它，但是这些缺陷会随着时间推移逐步改进。42克隆动物会早衰吗美籍华人科学家、康涅狄格大学教授杨向中在美国用13岁的老龄牛克隆成功，使其寿命延长，证明了克隆动物并不短命。美国ACT公司克隆的24头牛都做了牛妈妈，说明克隆动物的繁殖能力没有减退。2000年，美国洛克菲勒大学的科学家宣布，他们在培育出连续6代克隆鼠后发现，克隆动物的染色体端粒不一定比正常动物更短，因而未必会早衰。这和早先有些科学家猜测端粒缩短导致早衰并不一致。43克隆动物会早衰吗中国农业大学教授李宁也认为，克隆不会影响动物的寿命，多利羊的情况很特殊，科学界还达成了共识，那就是克隆不会导致衰老；早期死亡是可能的，但顺利出生、长大后就不会无故死亡。“问题就是效率太低。所以科学家还在努力。”44伦理道德之争生命伦理的基本原则是:不伤害、有利、尊重和公正。45支持克隆人461．“不让我们克隆人，就是不让我们修正我们的错误，人类历史难道能够这样构造吗？”——《纽约时报书评》2．“当然应该‘克隆’人，如果谁第一个掌握了这个技术，他就是我真正的、也是唯一的竞争对手。”——比尔·盖茨支持克隆人473．“克隆人绝对是科学上了不起的进步，克隆技术必将创造２１世纪的辉煌。”——麻省理工学院生命工程教授约翰·布洛克4．“人体商业化是人类经济活动中无与伦比的成就，毫无疑问，克隆技术的出现将为世人创造一个最为广泛和深远的市场。”——英国《经济学家》杂志。支持克隆人48反对克隆人491．克隆技术现在还不成熟，克隆人可能有很多先天性生理缺陷。2．克隆人的身份难以认定，他们与被克隆者之间的关系无法纳入现