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1、第第二二节节胚胎工程胚胎工程 胚胎工程指对动物胚胎工程指对动物早期胚胎早期胚胎或或配子配子所进行的多种显微操作和处理技术，如所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，等技术。经过处理后获得的胚胎，还需要移植到还需要移植到雌性雌性动物体内生产后代，以动物体内生产后代，以满足人类大各种需求。满足人类大各种需求。体外受精、体外受精、胚胎体外培养胚胎体外培养胚胎移植、胚胎移植、胚胎分割、胚胎分割、胚胎干细胞胚胎干细胞胚胎工程：胚胎工程：研究的重要内容：研究的重要内容：（技术手段）（技术手段）研
2、究的对象：研究的对象：高等脊椎动物，特别是哺乳动物高等脊椎动物，特别是哺乳动物概概 念：念： 泛指在动物胚胎发育过程中所进行的泛指在动物胚胎发育过程中所进行的各种技术操作。各种技术操作。早先时候的成功例子早先时候的成功例子 1 1、18901890年，世界年，世界首例胚胎移植例首例胚胎移植例子，安哥拉兔的子，安哥拉兔的胚胎移植。胚胎移植。 2 2、19821982年世界第年世界第一胎试管牛犊问一胎试管牛犊问世。世。“试管动物试管动物”采集良种母牛的卵母细胞采集良种母牛的卵母细胞卵母细胞的体外培养卵母细胞的体外培养采集良种公牛精子采集良种公牛精子精子体外获能精子体外获能体外受精体外受精良种牛体外
3、受精胚胎良种牛体外受精胚胎胚胎移植胚胎移植受体牛受体牛良种犊牛良种犊牛成熟期牛成熟期牛屠宰加工厂屠宰加工厂市场市场采集卵巢中的卵母细胞采集卵巢中的卵母细胞“试管牛试管牛”工厂化生产的技术流程工厂化生产的技术流程图图一、体外受精一、体外受精 1 1、概念：、概念： 采取雌性动物的卵细胞和雄性动物的精采取雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在子，使其在试管中受精试管中受精。 2 2、过程：、过程： （1 1）精子的收集和获能；精子的收集和获能；从从附睾附睾中取出成熟的精子，放入培养液中中取出成熟的精子，放入培养液中培养，使精子达到培养，使精子达到获能获能状态，才能传入到状态，才能传入到卵细胞内部
4、卵细胞内部(2)卵母细胞的收集和培养卵母细胞的收集和培养激素激素处理处理超数排卵超数排卵用穿刺针吸取卵泡用穿刺针吸取卵泡液（含卵母细胞）液（含卵母细胞）人工培养，人工培养，使其成熟使其成熟 在在获能溶液获能溶液或或专用的受精溶专用的受精溶液液中共同培养中共同培养一段时间，完一段时间，完成受精过程。成受精过程。(3)获能精子和成熟的卵细胞受精获能精子和成熟的卵细胞受精不同动不同动物胚胎物胚胎移植时移植时间不同间不同桑椹胚阶段桑椹胚阶段：牛、羊牛、羊8个或个或16细胞胚阶段：细胞胚阶段：小鼠、家兔小鼠、家兔4个细胞胚阶段：个细胞胚阶段：试管婴儿试管婴儿 受精卵需经早期发育培养至早期胚胎阶段才受精卵
5、需经早期发育培养至早期胚胎阶段才能完成植入或着床。能完成植入或着床。 通常移植的最适宜时期是发育到通常移植的最适宜时期是发育到8 8细胞以上的细胞以上的胚胎胚胎培养液：培养液：（不同时期，成分不同）（不同时期，成分不同） 水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等。核苷酸以及动物血清等。概念：概念：将受精卵在人工环境下培养成早期胚胎。将受精卵在人工环境下培养成早期胚胎。二、胚胎体外培养二、胚胎体外培养胚胎培养比组织、细胞培养要难。胚胎培养比组织、细胞培养要难。目前只能进行少数几种动物的不同阶段的胚胎培养，目前只能进行少数几种动物的不
6、同阶段的胚胎培养，还无从受精卵到新生儿的全体外胚胎培养技术。还无从受精卵到新生儿的全体外胚胎培养技术。条件：条件：必须配制一系列含有不同成分的培养必须配制一系列含有不同成分的培养液，用以培养不同发育时期的胚胎。液，用以培养不同发育时期的胚胎。三、胚胎移植三、胚胎移植良种雌性动物。良种雌性动物。一般品种的雌性动物。一般品种的雌性动物。1.概念：也称概念：也称“借腹怀胎借腹怀胎”。含义：将经济价值较高、遗传性状优秀的母畜，经过含义：将经济价值较高、遗传性状优秀的母畜，经过激素激素处理，使其处理，使其超数排卵后受精超数排卵后受精，然后将发育的，然后将发育的早期早期胚胎胚胎分别分别移植移植到到同期发情
7、同期发情的代孕母的的代孕母的子宫子宫内，通过代内，通过代孕母妊娠产仔的技术。孕母妊娠产仔的技术。供体：供体： 提供胚胎的个体。提供胚胎的个体。受体：受体： 接受胚胎的个体。接受胚胎的个体。胚胎工程中获得后代的唯一方法胚胎工程中获得后代的唯一方法选择选择供体母牛供体母牛受体母牛受体母牛同期发情处理同期发情处理超数排卵超数排卵供体公牛供体公牛配种配种取出早期胚胎取出早期胚胎质量检查、培养质量检查、培养胚胎移植胚胎移植妊娠检查妊娠检查分娩（胚胎移植的犊牛）分娩（胚胎移植的犊牛）2、胚胎移植的过程：、胚胎移植的过程：未配种未配种同期发情技术：同期发情技术：主要是借助外主要是借助外源激素剌激卵源激素剌激
8、卵巢，使其按照巢，使其按照预定的要求发预定的要求发生变化，使处生变化，使处理母畜的卵巢理母畜的卵巢生理机能都处生理机能都处于相同阶段，于相同阶段，从而达到同期从而达到同期发情发情。为什么胚胎移植能成功? 移植到任何一头动物子宫内都能发育吗移植到任何一头动物子宫内都能发育吗? 同种动物发情排卵后同种动物发情排卵后,在一段时间内供体在一段时间内供体受体具受体具有相同的生理环境。有相同的生理环境。 为什么能收集到胚胎为什么能收集到胚胎? 早期胚胎一定时间内处于游离状态。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？供体和受体会不会发生排斥？ 同种动物之间基本上不排斥。同种动物之间基本上
9、不排斥。 移植的胚胎能否保留供体、受体的特性移植的胚胎能否保留供体、受体的特性? 胚胎虽然与受体有生理和组织上的联系胚胎虽然与受体有生理和组织上的联系,但遗传特但遗传特性不受受体的影响。性不受受体的影响。.3.3.胚胎移植成功与否要有两个条件胚胎移植成功与否要有两个条件 （1 1）胚胎移植一般应在）胚胎移植一般应在同种的雌性同种的雌性供体供体和受体之间进行。和受体之间进行。 （2 2）进行胚胎移植的供体和受体的）进行胚胎移植的供体和受体的生理生理状态状态要相同。要相同。胚胚胎胎移移植植的的优优势：势： 充分发挥雌性个体的繁殖潜力充分发挥雌性个体的繁殖潜力 缩短供体本身的繁殖周期缩短供体本身的繁
10、殖周期 保持供体优良特性保持供体优良特性 大规模繁殖大规模繁殖 节约成本节约成本费用费用 可用于保护珍稀动物可用于保护珍稀动物 .四、胚胎分割四、胚胎分割1.1.概念概念: :2.2.优势优势: : 指借助显微操作技术将早期胚胎切割成几指借助显微操作技术将早期胚胎切割成几等份，再移植到代孕母子宫中发育，产生等份，再移植到代孕母子宫中发育，产生同卵同卵多仔多仔后代的技术。后代的技术。后代具有相同的遗传物质。后代具有相同的遗传物质。可成倍增加胚胎数量，可以快速繁殖良种畜。可成倍增加胚胎数量，可以快速繁殖良种畜。3.3.特点特点: :因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。因此胚胎分割可以
11、看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。4 4、胚胎分割的基本过程、胚胎分割的基本过程 选发育良好的胚胎移入培养液；选发育良好的胚胎移入培养液； 分割胚胎（机械法如切割针或切割刀分割胚分割胚胎（机械法如切割针或切割刀分割胚胎、酶处理使细胞分散）；胎、酶处理使细胞分散）； 移植胚胎或细胞给受体；移植胚胎或细胞给受体； 着床发育产仔。着床发育产仔。问题探讨：问题探讨： a、分割什么时期的胚胎? b、用什么仪器来分割?a、发育良好的，形态正常的、发育良好的，形态正常的32细胞期或囊胚细胞期或囊胚.b、实体显微镜、实体显微镜和和显微操作仪；显微操作仪； 切割刀、切割针切割刀、切割针 不能。胚胎分割的份数越多
12、，操作的难度会越不能。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。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，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，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，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，移植成功率自移植后的恢复和
13、发育的难度会越大，移植成功率自然会降低。然会降低。d、可否无限分割？5 5、操作注意事项：、操作注意事项： 对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细胞团均等对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细胞团均等分割。分割。 原因：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育原因：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
14、育不良，甚至不能发育力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。等问题。6 6、胚胎分割技术的应用、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。为转基因技术、性别控制技术提供活胚材料。五、胚胎干细胞五、胚胎干细胞1.1.概念：概念：（ESES细胞），是由细胞），是由早期胚胎（囊胚）的早期胚胎（囊胚）的内细胞团内细胞团分离出来的一类细胞。分离出来的一类细胞。2.2.特点特点: :1)1)形态：体积小、细胞核大、核仁明显。形态：体积小、细胞核大、核仁明显。2)2)功能：未分化，具有发育的全能性和二倍体核功能：未分化，具有发育的全能性和二倍体核型，可分化为成年动物体内
15、多种组织细胞。型，可分化为成年动物体内多种组织细胞。也包括卵裂球细胞、桑椹胚细胞。也包括卵裂球细胞、桑椹胚细胞。胚胎干细胞：胚胎干细胞：内细胞团细胞；内细胞团细胞；培养关键：培养关键： 需要一种能促进胚胎干细胞的生长，但抑制需要一种能促进胚胎干细胞的生长，但抑制其分化的一种培养体系。其分化的一种培养体系。培养过程：培养过程： 4）培养液中培养胚胎，直到内细胞团突出饲养层；）培养液中培养胚胎，直到内细胞团突出饲养层；5）酶消化或机械剥离内细胞团；）酶消化或机械剥离内细胞团；6）分为单个细胞。）分为单个细胞。3、胚胎干细胞的培养、胚胎干细胞的培养1）制备饲养层；）制备饲养层；2）得到早期胚胎，分离
16、出胚胎干细胞；）得到早期胚胎，分离出胚胎干细胞；3）接种干细胞；）接种干细胞；制备饲养层（胚胎成纤维细胞）制备饲养层（胚胎成纤维细胞） 7）在新鲜培养液中培养。）在新鲜培养液中培养。4 4、胚胎干细胞的主要用途：、胚胎干细胞的主要用途：(1)基因敲除，获得移植器官基因敲除，获得移植器官(2)培育出人造组织器官，用于器官移植培育出人造组织器官，用于器官移植(3)改良并创造动物新品种。改良并创造动物新品种。(4)加快畜牧业的发展速度。加快畜牧业的发展速度。(5)保护珍稀动物和挽救濒危野生动物。保护珍稀动物和挽救濒危野生动物。胚胎干细胞的应用前景胚胎干细胞的应用前景.优点.鼠.应用前景胚胎干细胞核移
17、植胚胎干细胞核移植 概念：概念： 将胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞将胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物的技术。直接由受体完成克隆动物的技术。过程：过程： 细胞核移植；胚胎培养；胚胎移植。细胞核移植；胚胎培养；胚胎移植。特点：特点： 可培养出与细胞核供体极为相似的可培养出与细胞核供体极为相似的“复制品复制品” 按分化潜能分：按分化潜能分： (1)(1)全能干细胞：全能干细胞：具有形成完整个体的分化潜能。具有形成完整个体的分化潜能。 (2)(2)多能干细胞：多能干细胞：具有分化出多种细胞组织的潜能，具有分化出
18、多种细胞组织的潜能，失去发育成完整个体的能力。失去发育成完整个体的能力。 (3)(3)专能干细胞：专能干细胞：只能向一种类型或密切相关的两只能向一种类型或密切相关的两种类型分化的细胞。种类型分化的细胞。如骨髓干细胞、皮肤生发层细如骨髓干细胞、皮肤生发层细胞等胞等。 按来源分：按来源分： (1)(1)胚胎干细胞：胚胎干细胞：当受精卵分裂发育成囊胚时，内当受精卵分裂发育成囊胚时，内层细胞团的细胞即为胚胎干细胞。层细胞团的细胞即为胚胎干细胞。 (2)(2)成体干细胞：成体干细胞：指已分化特定组织中的未分化细指已分化特定组织中的未分化细胞，可来源于胚胎、胎儿和成人的组织中，如造血胞，可来源于胚胎、胎儿和成人的组织中，如造血干细胞、神经干细胞、成肌细胞等。干细胞、神经干细胞、成肌细胞等。 干细胞的分类：干细胞的分类：.分类全能干细胞全能干细胞多能造血干细胞多能造血干细胞单能造血干细胞单能造血干细胞单能造血干细胞单能造血干细胞单能造血干细胞单能造血干细胞红细胞红细胞白细胞白细胞血小板血小板分化分化分化分化