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转基因克隆动物技术涉及的生物学问题|生物学转基因

Answer 1

　　1　转基因克隆动物技术简介 　　 　　转基因克隆动物技术是转基因动物技术与克隆动物技术的有机结合，它是以动物体细胞(包括动物成体体细胞、胎儿成纤维细胞等)为受体，将目的基因导入其中，再以这些体细胞为核供体，进行动物克隆。这种结合不仅仅是简单的技术叠加，而是技术的重组、综合和优化，它实现了高效率、低成本的转基因动物制作，已成为当前动物生物技术领域研究的新热点。
　　
　　1.1转基因克隆动物技术的发展历程
　　Wilmut研究小组在取得克隆绵羊“多利”后，Schnieke等用阳离子脂质体介导外源基因转染到培养的绵羊胎儿成纤维细胞中，然后将细胞融入去核卵母细胞中，经激活后在体外培养至囊胚期，移入同步受体母羊中，最后获得6只转基因绵羊。
　　Cibelli等用同一方法获得了3只转基因牛。
　　2004年6月21日，日本静冈县中小家畜实验场宣布，该实验场和北里大学合作，成功克隆出了体内含有水母基因的转基因猪。该实验第一次成功地把转基因技术和体细胞克隆技术有机地结合在一起。
　　2006年12月24日，我国东北农业大学刘忠华教授的转基因克隆猪获得成功，3头含绿色荧光蛋白的转基因克隆猪自然分娩。
　　
　　1.2转基因克隆动物培育过程
　　转基因克隆动物的培育过程如图1所示。
　　
　　2　转基因克隆动物涉及的生物学问题
　　
　　2.1生物技术
　　2.1.1基因工程
　　图1中过程A表示目的基因的获取，目前常用的方法有以下几种：①从基因文库中获取目的基因；②利用PCR技术扩增目的基因；③通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。得到目的基因后，还要构建基因表达载体，才能导入受体细胞。
　　
　　图1中过程C表示将目的基因导入受体细胞，常用的方法为显微注射法。目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，还需要对目的基因进行分子水平上的检测。检测方法包括：DNA分子杂交法、DNA-RNA杂交法和抗原一抗体杂交法。
　　2.1.2细胞工程
　　图1中过程B表示从供体动物的某一部位取体细胞，在体外进行动物细胞培养，得到能进行传代的体细胞。过程D和E表示采用显微操作技术，用微型吸管吸出供体细胞的细胞核，注入去核的卵母细胞中(也有人将供体细胞注入受体细胞中)。过程F表示从受体动物中获得卵巢，再采集卵母细胞，在体外培养成熟，即培养到减数第二次分裂中期。过程G表示通过电刺激使两个细胞融合，得到重组细胞。
　　2.1.3胚胎工程
　　图1中过程H表示胚胎的早期培养。将重组细胞移入发育培养液中继续培养，早期胚胎的培养液成分较复杂，除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。当胚胎发育到适宜的阶段时，进行胚胎移植(过程I)，或将胚胎冷冻保存。在胚胎移植之前，需要对**动物用激素进行同期发情处理，使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致。胚胎的移植方法有两种：①手术法：引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口；②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。得到早期胚胎后，可通过胚胎分割技术以获得更多的转基因动物。
　　
　　2.2生物遗传
　　通过转基因克隆动物技术获得转基因动物的过程属于无性生殖，后代的遗传物质除外源基因外，基本与供体动物相同，其核基因型由核移植的供体细胞决定，性别也与其相同。因此，后代的遗传性状基本与供体动物一致。该转基因克隆动物的细胞质基因来自去核的卵母细胞，也在某些方面控制着生物的性状，这样，后代与供体动物还是存在少量差异的。这种差异引起的因素还可能来自影响后天生长发育的外界条件。
　　
　　3　转基因克隆动物技术的优势
　　
　　3.1生产效率高
　　显微注射法等传统的转基因技术具有随机性和不可见性，外源基因的拷贝数和整合位点都是随机的，还可能出现嵌合体，整合率极低，得到的转基因动物数量更少。据统计有的医疗公司从1989年至1997年用显微注射技术生产转基因动物平均51.4个动物才得到一个转基因后代，而得到一个转基因克隆后代只需20.8个母体。
　　
　　3.2周期短，成本低
　　通过核移植克隆迅速产生大量同质的转基因克隆动物，转基因克隆技术在理论上只需一代时间，就可以产生一个完整的转基因克隆动物系，从而节约了时间和成本，由于植入**母畜的全是转基因胚胎，因而提高生产效率，降低费用。
　　
　　3.3可以决定后代性别
　　以生物制药为目的的转基因克隆动物，生产中，性别是相当重要的，例如需要用雌性生产乳汁。第一代若为雄性，则要等到子一代雌性成熟后才能生产，至少两代。由于选择体细胞作为供体，可以预先决定性别，还可以用PCR对性别检测，只挑选性别合适的细胞作为核供体。