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。,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。,一 胚胎移植,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。,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
2、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? 同种动物发情排卵后,在一段时间内供体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/ 同种动物之间基本上不排斥 为什么移植的胚胎能保留供体双亲的特性
3、? 胚胎虽然与受体有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,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:P76 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
4、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。,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？ 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：健康和正常繁殖能力的个体 处理：同期发情 具体做法：注射
5、相关激素。,（2）采集卵母细胞 方法：超数排卵 具体做法：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,你知道检查的目的吗？此时胚胎处于什么时期？,（6）胚胎的保存或移植,胚胎保存的条件是什么？ 胚胎为什么要保存？,（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
6、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】,该过程中两次使用促性腺激素， 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
7、移植的供体和受体的生理状态要相同。,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:采用显微手术（机械方法）的方法将早期胚胎分割成2分胚,4分胚或8分胚,经体内或体外培养后植入受体，以得到同卵双胎或同卵多胎的技术。,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
8、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。,.切几份, 之间关系, 有什么方法, 目前主要是2份, 原因 概念,.切什么时期,.注入空透明带,.半裸胚直接到受体,选择良好的桑椹胚或囊胚移入培养皿中，用分割针或分割刀片将其切开，吸出其中的半个胚胎注入透明带中或直接移植给受体。,基本过程：,.半裸胚直接移植, 均等, 为什么只能2份,.还存在什么问题,.,.性别鉴定2,精子分离流程示意图,精子分离Chamber,（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
9、，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：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
10、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。,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。,
11、归纳小结,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。,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。,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
12、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,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。,胚胎干细胞:,.加图，归纳,.特点,胚胎干细胞: 内细胞团细胞 原始性腺细胞,概念：由 或_中分离出来的一类细胞。简称ES或EK细胞。,
13、早期胚胎,原始性腺,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,胚胎干细胞,.鼠,应用,.应用前景,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
14、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。,诱导因子：诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。,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
15、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,干细胞应用前景非常广阔，比如可用于细胞治疗、基因治疗、药物筛检和毒性的检测、生物体发育机制研究等。其中最吸引人的应用，是将干细胞分化成某一特定的细胞、组织，甚至器官，通过移植，使之再建起受损的组织，甚至器官。比如，将干细胞在体外分化为胰岛素细胞，注入病人胰脏中，通过增殖，构成病人新的胰岛组织，它就可以替代病人受损的胰岛组织，使依赖注射胰岛素维持生命的病人得到根治。人们预言，干细胞有可能用于治疗人类几乎所有的组织坏死性或退化性疾病，它将是人类医疗史上的一次革命。,衰老细胞、癌细胞和胚胎干细胞的特征比较,1.概念：简称ES或EK
16、细胞,是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。干细胞的分类：（1）全能干细胞（2）多能干细胞（3）专能干细胞,2.特点: （1）形态：体积小.细胞核大,核仁明显； （2）功能：具有发育的全能性.可分化为成年动物体内任何一种组织细胞.体外培养可增殖不分化； （3）在体外培养的条件下，ES细胞可以增殖而不发生分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。,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
17、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,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,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,C,10、（多选）克隆动
18、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,AB,AD,ABD,14、（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
19、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,15、（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
20、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 P81 1.（2）应该怎样选择供体公、母牛和受体母牛？在中，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，哪一步需要进行冲卵？冲卵是把母畜的卵子冲出来吗？ 答：第步需要进行冲卵，冲卵是指将供体母畜体内的受精卵冲出来，而不是把卵子冲出来。 （4）用胚胎移植繁育良种种畜具有哪些实用意义？ 胚胎移植可充分发挥雌性优秀个体的繁殖潜力。 具体表现为：缩短了供体本身的繁殖周期，同时通过超数排卵处理和胚胎移植可获得比自然繁殖多十几倍到几十倍的后代。可在短期大幅度增加优良个体母畜和公畜的后代数量，迅速扩大良种畜群，加速育种和品种改良工作。 经冷冻保存的胚胎可进行国内和国际交换，代替活畜的引种或进出口。 通过胚胎移植可以人为生产双胎或多胎。 可以通过保存胚胎来保存品种资源和濒危动物。,
