第2節(jié)動物細(xì)胞培養(yǎng)三動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物從社會中來2017年11月27日和12月5日,克隆猴“中中”和“華華”先后在上海誕生?？寺『锏恼Q生，標(biāo)志著我國克隆技術(shù)走在了世界前列。靈長類動物是和人類最相似的實(shí)驗(yàn)動物，對研究人類的生殖、發(fā)育和疾病等有著重要意義?？寺游锷婕暗纳锛夹g(shù)：體細(xì)胞核移植技術(shù)、動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、動物細(xì)胞融合技術(shù)、早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)、胚胎移植技術(shù)。等。其中核心技術(shù)是體細(xì)胞核移植技術(shù)。一、動物細(xì)胞核移植1．動物細(xì)胞核移植技術(shù)概念將動物一個細(xì)胞的細(xì)胞核移入去核的卵母細(xì)胞中，使這個重新組合的細(xì)胞發(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育為動物個體的技術(shù)。2．哺乳動物核移植分類種類難易程度原因胚胎細(xì)胞核移植相對容易分化程度低，全能性容易表現(xiàn)體細(xì)胞核移植十分困難分化程度高，全能性難表現(xiàn)將供體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞。二、體細(xì)胞核移植過程從屠宰場收集牛卵巢，采集卵母細(xì)胞(左邊照片為研究人員正在使用設(shè)備從牛的卵巢采集卵母細(xì)胞)，在體外培養(yǎng)到MII期從供體高產(chǎn)奶牛身體的某一部位(如耳)上取體細(xì)胞，進(jìn)行培養(yǎng)高產(chǎn)奶牛(供體)通過顯微操作去核。通過電融合法使兩細(xì)胞融合，供體核進(jìn)入卵母細(xì)胞，形成重構(gòu)胚。用物理或化學(xué)方法(如電刺激、Ca2+載體、乙醇和蛋白酶合成抑制劑等)激活重構(gòu)胚，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育進(jìn)程生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛將胚胎移入受體(代孕)母牛體內(nèi)二、體細(xì)胞核移植過程細(xì)胞培養(yǎng)MII期去核細(xì)胞融合用物理或化學(xué)方法激活重構(gòu)胚取供體細(xì)胞采集卵母細(xì)胞供體細(xì)胞去核卵母細(xì)胞重構(gòu)胚將胚胎移入受體(代孕)母牛體內(nèi)生出與供體遺傳物質(zhì)基本相同的克隆動物將供體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞思考·討論有關(guān)體細(xì)胞核移植的問題1.在將體細(xì)胞的核移植到卵母細(xì)胞之前，為什么必須先對卵母細(xì)胞進(jìn)行去核操作?2.用上述體細(xì)胞核移植技術(shù)培育的克隆動物，是對體細(xì)胞供體動物進(jìn)行了100%的復(fù)制嗎?為什么?為了使核移植的胚胎或動物的核遺傳物質(zhì)全部來自有重要利用價值的動物提供的體細(xì)胞。不是；克隆動物細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)來自供體動物，但細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)同時來自供體細(xì)胞和受體卵母細(xì)胞。此外，生物性狀還受環(huán)境因素的影響。思考·討論有關(guān)體細(xì)胞核移植的問題3.體細(xì)胞核移植技術(shù)與誘導(dǎo)iPS細(xì)胞相比，有什么相似或不同之處?請你預(yù)測它們應(yīng)用前景的差異。體細(xì)胞核移植技術(shù)獲得的重構(gòu)胚和iPS細(xì)胞都具有發(fā)育的全能性;不同之處:體細(xì)胞核移植技術(shù)需對卵母細(xì)胞進(jìn)行去核操作，誘導(dǎo)iPS細(xì)胞需要借助載體將特定基因?qū)爰?xì)胞。前景:體細(xì)胞核移植技術(shù)主要應(yīng)用于畜牧生產(chǎn)獲得克隆動物、醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域治療人類疾病;iPS細(xì)胞除用于治療人類疾病外，也可用于對體細(xì)胞編程機(jī)理、細(xì)胞再生機(jī)理等的研究。(1)原理：動物細(xì)胞核的全能性。(2)供體：有重要利用價值的動物的體細(xì)胞。(3)去核細(xì)胞：MⅡ期卵母細(xì)胞①選擇原因：a.體積大，易操作；b.MⅡ期卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中含有激發(fā)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)和營養(yǎng)條件。②去核原因：保證克隆動物的核基因全部來自供體細(xì)胞。③去核方法：常用顯微操作去核；也可采用梯度離心、紫外線短時間照射和化學(xué)物質(zhì)處理等方法去核或使其中的DNA變性。(4)克隆動物遺傳物質(zhì)來源①核內(nèi)遺傳物質(zhì)：全部來自供體細(xì)胞。②細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)：一部分來自核供體細(xì)胞，另一部分來自卵母細(xì)胞。核心歸納動物體細(xì)胞核移植(1)誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合常用的方法有PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導(dǎo)法；激活重構(gòu)胚的常用方法有電刺激、Ca2＋載體、乙醇和蛋白酶合成抑制劑等。(2)克隆動物技術(shù)屬于無性繁殖技術(shù)。(3)動物體細(xì)胞核移植的原理是細(xì)胞核的全能性，而不是動物細(xì)胞的全能性。特別提醒(1)克隆動物的制備體現(xiàn)了動物細(xì)胞的全能性(

)(2)克隆動物的遺傳物質(zhì)全部來自供體細(xì)胞(

)(3)減數(shù)分裂Ⅱ中期卵母細(xì)胞中的“核”其實(shí)是紡錘體—染色體復(fù)合物(

)(4)重構(gòu)胚具有發(fā)育成完整個體的能力(

)××√√辨析易錯易混三、體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在問題1.應(yīng)用前景畜牧生產(chǎn)加速家畜遺傳改良進(jìn)程、促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白治療人類疾病(1)轉(zhuǎn)基因克隆動物的細(xì)胞、組織或器官可以作為異種移植的供體；(2)患者自身的人核移植胚胎干細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)分化能形成相應(yīng)的細(xì)胞、組織或器官，將它們移植給患者時可以避免免疫排斥反應(yīng)?？茖W(xué)研究(1)研究克隆動物可使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過程;(2)克隆一批遺傳背景相同的動物，可以通過它們之間的對比來分析致病基因;(3)克隆特定疾病模型的動物，還能為研究該疾病的致病機(jī)制和開發(fā)相應(yīng)的藥物提供幫助。保護(hù)瀕危物種有望增加瀕危物種的存活數(shù)量。該技術(shù)的成功率仍然非常低，各個技術(shù)環(huán)節(jié)也有待進(jìn)一步改進(jìn)。

(2)核移植的理論研究較為滯后，需要與發(fā)育生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和分子遺傳學(xué)等學(xué)科更深層次的理論研究相結(jié)合。(3)絕大多數(shù)克隆動物存在健康問題，許多克隆動物表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷，如體型過大、異常肥胖、發(fā)育困難、臟器缺陷和免疫失調(diào)等。2.存在問題克隆牛的繁育過程，會涉及3頭牛，即提供卵母細(xì)胞的牛A、提供體細(xì)胞的牛B，以及代孕母牛C?？寺∨５谋硇团c上述哪些牛有關(guān)？為什么？都有關(guān)；因?yàn)榭寺∨＜?xì)胞質(zhì)中的基因有一部分來自提供卵母細(xì)胞的牛A，細(xì)胞核中的基因和細(xì)胞質(zhì)中的另一部分基因來自提供體細(xì)胞的牛B，代孕母牛C提供了克隆牛早期發(fā)育的環(huán)境，所以克隆牛的表型與A、B、C3頭牛都有關(guān)。(1)體細(xì)胞克隆技術(shù)可以加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育。()(2)克隆動物的細(xì)胞、組織或器官可以作為異種移植的供體治療人類疾病，而且可以避免免疫排斥反應(yīng)。()(3)一些研究者指出，絕大多數(shù)克隆動物存在健康問題，許多克隆動物表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷。()(4)目前，體細(xì)胞克隆技術(shù)的成功率雖然比較高，但是各個技術(shù)環(huán)節(jié)還有待進(jìn)一步改進(jìn)。()√×√×辨析易錯易混知識網(wǎng)絡(luò)生物技術(shù)的發(fā)展速度很快，已滅絕生物的“復(fù)生”將不再是神話。如果世界上最后一頭野驢剛死亡，以下提供的“復(fù)生”野驢個體