1、克隆与医学,现代生物学与现代医学,返回总目录,返回篇目录,疾病的生物学机制,1997年2月23日，英国科学家Wilmut等宣布通过克隆技术，获得了世界上第一只来源于体细胞的克隆羊Dolly，“克隆”问题成为科技界、法律界、宗教界、各媒体及全社会热烈讨论的话题。,多利档案 姓名：Dolly 性别：雌 种族：哺乳纲，牛科，绵羊 生日：1996年7月5日 出生地：苏格兰 基因父亲：无 基因母亲：一只Finn Dorset种白绵羊 线粒体母亲：一只苏格兰黑脸羊 生育母亲：另一只苏格兰黑脸羊 进入社交圈时间：1997年2月23日 子女：生育6名，存活5名 死亡：2003年2月14日,1克隆及治疗性克隆的
2、概念,克隆与医学,1.1克隆的一般概念,克隆(clone)指通过无性方式由单个细胞或个体产生的、和亲代非常相似的一群细胞或生物体，在不发生突变的情况下，一个克隆内的所有成员具有完全相同的遗传构成。,克隆与医学,科学家把人工遗传操作动物繁殖的过程叫克隆，这门生物技术叫克隆技术。,克隆就是一种人工诱导的无性繁殖方式,克隆：,克隆与医学,克隆的概念强调,以无性的方式进行增殖或繁殖 一个克隆中的每一成员其遗传构成完全相同,克隆与医学,克隆在分子水平的层次,个体克隆 组织器官克隆 细胞克隆 分子克隆,细胞克隆是指一个祖先细胞经分裂，增殖而形成一群细胞，这些细胞具有相同的遗传组成，该群细胞中的每一个细胞都
3、含有相同的遗传组成和特性，亦称无性繁殖细胞系。,克隆与医学,1.2生殖性克隆及治疗性克隆 1.2.1生殖性克隆及治疗性克隆的概念,克隆与医学,生殖性克隆(reproductive cloning)是指对生物包括人个体的复制，即从被克隆的个体获得细胞之后，将其植入被去除了遗传物质的卵细胞中，通过刺激使重构胚分化发育到囊胚，然后植入母体的子宫里孕育，发育为与供体完全相同的遗传组成的个体。,治疗性克隆(therapeutic cloning)是指出于治疗目的而克隆人的胚胎，提取胚胎干细胞，并使干细胞定向发育，培育出健康的可以修复或替代坏死受损的细胞、组织和器官，然后移植，治疗疾病。,克隆与医学,1.
4、2.2生殖性克隆及治疗性克隆的比较,生殖性克隆与治疗性克隆都是以细胞核移植为基础，生殖性克隆的目的是要得到一个个体，而治疗性克隆只需要得到早期胚胎，然后从早期胚胎中分离得到ES细胞，再将ES细胞分化为人们所需的细胞，进行细胞移植治疗或用以构建组织工程化组织或器官。,克隆与医学,克隆与医学,2动物克隆及治疗性克隆技术的基本方法,克隆与医学,2.1动物克隆技术的基本方法,动物克隆技术的理论依据是细胞具有全能性。从理论上讲，动物体内几乎所有的细胞，包括已分化的体细胞，细胞核中都含有完全相同的遗传信息，具发育的全能性。受体卵细胞质中含有启动细胞核重新编程的各种因子，供体核在卵细胞质内因子的作用下，可以
5、重新回到未分化状态。,克隆与医学,克隆与医学,动物克隆的获得途径,通过核移植将细胞中的细胞核转入去核卵细胞后被激活，借助于卵细胞质中的某些特殊物质，进行重新编程而生长发育 通过胚胎切割的方式产生孪生子 通过细胞融合方法使体细胞与去核的卵细胞融合为重构胚,2.1.1胚胎分割技术,胚胎分割(embryo splitting)技术是指在2细胞期至囊胚期以前的早期胚胎用酶或者是机械方法分割，然后由分割的细胞分别发育产生新个体。 用胚胎分割技术产生的后代数量有限，但方法较简单，可有效地获得同卵孪生后代。,克隆与医学,2.1.2细胞核移植技术,利用细胞拆合或细胞重组技术，将卵母细胞去核作为核受体，以不同来
6、源和阶段的早期胚胎细胞或体细胞或含少量细胞质的细胞核即核质体作为核供体，将后者移入前者中，构建重组胚，供体核在去核卵母细胞的胞质中重新编程，启动卵裂，开始胚胎发育过程。,克隆与医学,细胞核移植技术步骤； 2.1.2.1供体细胞的准备,用于细胞核移植的供体(donor)细胞有：早期胚胎细胞、胚胎干细胞、胚胎成纤维细胞和体细胞，它们可来自活体或体外培养的细胞。,克隆与医学,2.1.2.2受体细胞的准备,核移植的受体(recipient)细胞有：去核卵细胞、受精卵和2细胞胚胎，其中多以卵细胞作为受体。卵细胞一般采用超排卵法或卵巢的卵泡，经体外培养成熟而获得。将收集到的受体细胞经显微操作或其他方式去除
7、细胞核。,克隆与医学,2.1.2.3核移植,利用显微操作技术，将供体核移入去核受体细胞质形成重构胚。,克隆与医学,2.1.2.4重构胚的培养及移植,完成核移植后形成的单个细胞在体外培养一段时间，移入雌性子宫或输卵管进行发育，或者是移入离体输卵管（同种或异种）进行体外培养，再移入雌性子宫或输卵管进行发育，直到出生。,克隆与医学,克隆与医学,体细胞克隆技术示意图,细胞核移植技术产生的遗传组成相同的个体数在理论上可以是无限的。 提供细胞核的细胞还可以是连续核移植的体细胞。随着发育的进程，核维持去核卵发育的能力逐渐减弱。某些成体组织的细胞，可维持去核卵发育到一定时期，并非所有细胞都具有这种能力，连续核
8、移植可促进基因组再程序化。,克隆与医学,2.1.3体细胞与去核卵细胞融合技术,克隆与医学,供体细胞不一定是核，可以是含部分细胞质甚至是整个细胞 不进行核移植，而是用细胞融合技术，使供核细胞与去核卵细胞融合获得重构胚体细胞,2.2治疗性克隆技术,治疗性克隆技术是克隆技术、胚胎干细胞技术、移植技术结合的一种综合技术。,克隆与医学,在核移植的基础上获得重构胚，体外培养至囊胚，分离内细胞团细胞，培养、筛选、获得与供体核完全相同的遗传组成胚胎干细胞。 对胚胎干细胞进行(或不进行)基因修饰，然后定向诱导分化成为预定的细胞、组织和器官。移植入患者病变部位，替代病损细胞、组织、器官，达到治疗的效果。,克隆与医
9、学,克隆与医学,治疗性克隆技术示意图,3动物克隆技术的应用前景,克隆与医学,3.1动物克隆技术与医学 3.1.1克隆技术结合转基因技术制备动物生物反应器,将转基因技术与克隆技术有机结合，以动物体细胞为受体，将药用蛋白基因以DNA转染的方式导入能进行传代培养的动物体细胞内，再以这些携带目的基因的体细胞为核供体，进行动物克隆。,克隆与医学,3.1.2克隆技术构建疾病动物模型,应用克隆技术还可构建疾病动物模型，以研究疾病的发病机制、治疗方案和防治措施。也可应用体细胞克隆技术和干细胞技术研究疾病基因组、功能基因组、以及基因的功能。,克隆与医学,3.1.3克隆技术与组织工程,组织工程(tissue en
10、gineering)是近年来发展起来的一门新兴交叉学科，它是应用工程学和生命科学的原理和方法，创建组织和器官或替代物，植入体内，修复组织缺损，替代损伤的组织、器官，达到提高生活、生存质量，延长生命的目的。,克隆与医学,利用治疗性克隆技术获得组织工程所需的胚胎干细胞可用于培育各种组织、器官进行移植；也可接种于由生物可吸收材料构成的三维结构中，经过适当培养，形成具有一定组织结构的移植物，移植于受损伤部位，细胞继续分裂、分化、重组成新组织，避免排斥反应。,克隆与医学,3.1.4与基因疗法结合治疗遗传疾病,克隆技术与基因疗法结合使用，能全面、彻底、高效地治疗遗传性疾病。 但这只是理想的愿望，要克服技术
11、上、伦理上的诸多困难，在目前情况下是不行的。,克隆与医学,3.2动物克隆技术与遗传育种,克隆技术是一种无性繁殖技术，也称为生物复制技术，体细胞克隆技术的发明和发展极大地扩大了核供体的来源，利用其优势，复制实验动物成为一个主要用途。,克隆与医学,3.2.1扩大优良种群,利用优良动物品种的体细胞作核供体克隆动物，可以避免在自然条件下选种受动物育种周期和生育效率的限制，从而大大缩短育种年限，提高育种效率。,克隆与医学,3.2.2保存基因资源,对优良动物品种的基因，利用活体传代保存往往费时、费力，可将其细胞、组织或胚胎进行低温保存，待需要时解冻复苏，利用克隆技术便可产生克隆动物。,克隆与医学,克隆动物
12、由于遗传背景相互一致，可以基本上消除动物实验中的个体差异，减少实验误差，因而克隆动物本身就是最好的实验动物。,3.2.3拯救濒危动物,动物克隆技术还可用于拯救濒危动物。,克隆与医学,3.3克隆技术存在的问题,体细胞克隆技术的研究应用是多方面的，但克隆技术就如同原子能技术一样，是一把既能造福人类，也可祸害无穷的“双刃剑”。,克隆与医学,3.3克隆技术存在的问题,3.3.1理论和克隆技术不完善问题,克隆与医学,3.3.2克隆与伦理道德和法律,3.3.1理论和克隆技术不完善问题3.3.1.1目前克隆技术无法保证安全性,由于克隆、特别是体细胞克隆是利用体细胞作为核供体，易发生突变，体细胞“重新编程”也
13、易发生程序差错和缺失，从而出现克隆生物个体的流产和死胎、早产、各种各样的先天性疾病，如畸形、免疫性疾病、早衰等。,克隆与医学,3.3.1.2体细胞克隆动物的成功率很低,体细胞克隆动物的成功率仅1/277。主要表现在流产率高，发育异常，出生后对环境适应性差，且体重病理性增加等。,克隆与医学,体细胞克隆动物的成功率很低的原因：,目前对克隆动物各个环节缺乏清楚的理论认识，对供体基因组的去分化和重新编程的机制不清楚 克隆的每一个操作环节上的失误 供体细胞核的分化程度,克隆与医学,3.3.1.3克隆需要大量卵细胞,按一般克隆哺乳动物的经验，要获得一个克隆胚胎至少需要280个卵子，而且还不能保证正常发育。
14、 用动物卵代替，可能诱发新的疾病的广泛传播，而且涉及到一系列伦理问题。,克隆与医学,3.3.1.4影响生物遗传多样性,人类基因的多态性是人类生存和发展的基础，是人类在地球上经过35亿年进化的产物。每个个体的基因组具有高度的整体性、对自然环境的适应性和协调性。克隆人相当于复制某一个体，必然破坏人类基因组的多样性。,克隆与医学,3.3.1.5克隆人改变了人类自然生殖方式,体细胞克隆是一种无性繁殖方式，是一种低级的生殖方式。这是人类自然生殖方式的倒退。,克隆与医学,体细胞克隆不像辅助生育技术那样，通过人工促进精子或卵细胞的成熟或精、卵有效结合来帮助人类的有性生殖过程，而是通过体细胞核移植这种无性方式复制一个基因组结构与现存的或已去世的个体完全一样的人。,3.3.2克隆与伦理道德和法律,克隆与医学,克隆人影响构成社会的单元家庭 克隆人是对人的尊严的践踏，克隆婴儿像产品一样在实验室里被制造和处理、生命的权利和尊严被人为操纵 如何平衡要求克隆的当事人的生育权和他对后裔、对社会伦理责任的问题,克隆与医学,治疗性克隆的三条原则,取得的材料，必须是自愿的，不能是骗来的或是买来的，提供者有知情权 胚胎细胞保留时间不能超过14天，超过则有克隆人之嫌 不能将克隆的胚胎细胞植入人体子宫,
