1、什么是动物细胞核移植技术？动物体细胞核移植的基本过程是什么？动物体细胞核移植技术的应用前景有哪些？怎样理性看待体细胞核移植技术存在的问题？动物体细胞核移植技术和克隆动物 CONTENTS 目录 动物细胞核移植技术 Animal nuclear transfer techniques01体细胞核移植的过程 Process of somatic cell nuclear transfer02体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 Application prospect and existing problems of somatic cell nuclear transfer03习题巩固 Exe
2、rcises to consolidate04动物细胞核移植技术 Animal nuclear transfer techniquesPART 01 Problems discussed00 问题探讨“（悟空）拔一把毫毛，丢在口中嚼碎，望空喷去，叫一声变！，即变作三二百个小猴，周围攒簇（c）。”这是西游记中的一段描述，展示了中华先贤的想象力。毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出猴来吗？2017年，中国的科学家将这一幕变成了现实，他们利用体细胞核移植技术成功克隆出两只猕猴“中中”和“华华”（如右图)。Problems discussedCloning technology00 问题探讨克隆技术
3、 为何不称为“克隆技术”而是“核移植技术”？克隆（Clone）技术：在生物学上包含分子、细胞、个体3个层次，即分子克隆、细胞克隆、个体克隆。是一个很广的概念，凡指新形成的事、物与亲本一致的现象均可称为“克隆”。单克隆抗体技术、PCR技术动物细胞培养技术植物细胞培养技术植物组织培养技术核移植技术Problems discussed00 问题探讨 1.克隆猴的过程中最大的困难是什么？最大的困难是如何才能激发动物细胞表达其全能性。2.由于植物细胞具有全能性，所以可以直接利用其体细胞培育出克隆植物。可以直接利用动物细胞培育出克隆动物吗？不能。因为动物细胞的全能性受到限制，不能经培养直接发育成完整个体，
4、所以动物通过体细胞核移植技术得到克隆动物。Animal nuclear transfer techniques01 动物细胞核移植技术 1.概念：将动物的一个细胞的，移入中，使这个重新组合的细胞发育成，继而发育成的技术。细胞核去核的卵母细胞新胚胎动物个体卵母细胞 动物细胞 去核 取核 移入 重组细胞 新胚胎 克隆动物 发育 发育 2.原理：动物细胞核的全能性3.生殖方式：无性生殖Animal nuclear transfer techniques01 动物细胞核移植技术 卵母细胞 动物细胞 去核 取核 移入 重组细胞 发育 新胚胎 发育 克隆动物 1.克隆动物不是核供体动物100%复制的原因是
5、什么？克隆动物的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞的细胞质。生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境等因素的影响。Animal nuclear transfer techniques01 动物细胞核移植技术 4.哺乳动物核移植分类：种类 难易程度 原因 相对容易 十分困难 胚胎细胞核移植体细胞核移植分化程度低，全能性容易表现分化程度高，全能性难表现动物细胞核的全能性整个细胞随分化程度的提高，分化潜能逐渐减弱，全能性受到限制。Animal nuclear transfer techniques01 动物细胞核移植技术 5.非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因：供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢
6、复其前的功能状态，这导致了；胚胎发育率低对非人灵长类动物进行操作的技术尚不完善。胚胎分化非人灵长类动物：具有许多与人类相似的生物学特征的灵长类动物。我国科学家经过多年努力，攻克了这些障碍，终于成功获得了体细胞克隆猴。体细胞核移植的过程 Process of somatic cell nuclear transferPART 02 Process of somatic cell nuclear transferTake somatic cloning of cattle02 体细胞核移植的过程以体细胞克隆牛为例 从屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞(研究人员正在使用设备从牛的卵巢采集卵母细胞)，在体
7、外培养到M期高产奶牛(供体)从供体高产奶牛身体的某一部位(如耳)上取体细胞，进行细胞培养通过显微操作去核将供体细胞注射入去核的卵母细胞通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚胎将胚胎移入受体(代孕)母牛体内出生与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛Process of somatic cell nuclear transferOocyte selection02 体细胞核移植的过程卵母细胞选择 从屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞(研究人员正在使用设备从牛的卵巢采集卵母细胞)，在体外培养到M期。卵母细胞体积大，易操作卵黄多，营养物质丰富。1.为何选用卵母细胞？2.为何要培养到M期？含有促
8、使细胞核表达全能性的物质和营养条件正常排出的卵子即处于M期Process of somatic cell nuclear transferSelection and culture of donor cells02 体细胞核移植的过程供体细胞的选择和培养 高产奶牛(供体)一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。从供体高产奶牛身体的某一部位(如耳)上取体细胞，进行细胞培养。Process of somatic cell nuclear transferOocyte enucleate02 体细胞核移植的过程卵母细胞去核 通过显微
9、操作去核 实际上是去除纺锤体-染色体复合物 1.卵母细胞去核的原因是什么？保证克隆动物的遗传物质最大限度来自优良供体。2.卵母细胞去核的方法显微操作去核法梯度离心紫外光短时间照射化学物质处理使DNA变性失活，达到去核的目的。没有刺破卵母细胞膜，对卵母细胞伤害小。Process of somatic cell nuclear transferDonor nuclei were transplanted into enucleated oocytes02 体细胞核移植的过程供体核移植到去核卵母细胞 将供体细胞注射入去核的卵母细胞 通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚胎。人工重新
10、构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力。将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因：对卵母细胞损伤较小；保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。直接将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带内Process of somatic cell nuclear transferActivation of reconstructed embryos and embryo transfer02 体细胞核移植的过程重构胚胎的激活、胚胎移植 将胚胎移入受体(代孕)母牛体内 用物理或化学方法(如电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等)激活重构胚胎，使其完成细胞分裂和发育进程。Process of somatic c
11、ell nuclear transferChildbirth gives birth to cloned animals02 体细胞核移植的过程分娩获得克隆动物 将胚胎移入受体(代孕)母牛体内 出生与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛 新生个体的细胞质基因一部分来自去核卵母细胞，一般分来自供体细胞。Process of somatic cell nuclear transfer02 体细胞核移植的过程 细胞培养MII期去核细胞融合激活重构胚取供体细胞采集卵母细胞供体细胞去核卵母细胞重构胚胎早期胚胎将胚胎移入受体（代孕）母牛体内将供体细胞注入去核的卵母细胞生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛动物细胞
12、培养 动物细胞核移植 早期胚胎培养 胚胎移植 1.繁殖方式：无性繁殖2.原理：动物细胞核的全能性Problems related to somatic cell nuclear transfer02 有关体细胞核移植的问题 1.在讲体细胞的核移植到卵母细胞之前，为什么必须对卵母细胞进行去核操作？为了使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞。2.你认为用上述体细胞核移植技术培育的克隆动物，是对体细胞动物进行了100%的复制吗？为什么？克隆动物绝大部分DNA来自供体动物的细胞核，但线粒体中的DNA（细胞质中的DNA）同时来自供体细胞和受体卵母细胞；环境也会影响克隆动
13、物的性状，其环境与供体不完全相同；可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异。Problems related to somatic cell nuclear transfer02 有关体细胞核移植的问题 3.体细胞核移植技术与诱导iPS细胞相比，有什么相似或不同之处？请你预测它们应用前景的差异。利用体细胞核移植技术和诱导 iPS 细胞都能生成干细胞，但它们的过程是完全不同的。通过体细胞核移植技术可以生成带有核供体细胞遗传物质的胚胎干细胞；诱导 iPS 细胞需要在细胞中表达几个关键基因，将细胞逆转到类似胚胎干细胞的状态。Problems related to somatic cell nucle
14、ar transfer02 有关体细胞核移植的问题 体细胞核移植技术对核供体细胞有较高要求，一般情况下体细胞的分化程度越高，它重编程为干细胞的成功率就越低；可诱导成为 iPS 细胞的细胞来源相对广一些，研究表明成纤维细胞、B 淋巴细胞、脂肪干细胞等都可以诱导成为 iPS 细胞。体细胞核移植技术涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作；诱导 iPS 细胞的技术流程相对简单，可能更适合用于生产实践。目前科学家还在研究由这两种技术生成的干细胞在基因表达、DNA 甲基化等方面的差异，这些研究成果也将直接影响它们今后的应用。体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 Application prospect
15、 and existing problems of somatic cell nuclear transferPART 03 03体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 Application prospect and existing problems of somatic cell nuclear transfer应用前景（1）在畜牧生产中加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育 03体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 Application prospect and existing problems of somatic cell nuclear transfer（2）在医药卫生领域
16、：建立转基因体细胞系，再利用此技术培育的转基因克隆动物可作为生物反应器生产珍贵的医用蛋白。治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官，可作为异种移植的供体。患者的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，能形成相应的细胞、组织或器官可用于移植以避免免疫排斥反应。治疗性克隆 03治疗性克隆与iPS细胞治疗 Therapeutic cloning and iPS cell therapy病人取核去核卵母细胞重构胚胎各种细胞组织或器官诱导取出体细胞核移植移植成纤维细胞取出转入相关因子iPS细胞各种细胞组织或器官胚胎干细胞取出诱导移植治疗性克隆iPS细胞治疗细胞发生转化03体细胞核移植技术的应用前景及存在的
17、问题 Application prospect and existing problems of somatic cell nuclear transfer（3）在科研领域：研究克隆动物可以使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程；克隆一批遗传背景相同的动物，可以通过它们之间的对比来分析致病基因；克隆特定疾病模型的动物，还能为研究该疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助。03体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 Application prospect and existing problems of somatic cell nuclear transfer（4）在保护濒危物种方面：该技术有望
18、增加濒危物种的存活数量黑草黄弄蝶 白鳍豚金丝猴03体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 Application prospect and existing problems of somatic cell nuclear transfer存在问题（1）该技术的成功率非常低，各个技术环节有待进一步改进。（2）相对于技术研究，核移植的理论研究较为滞后，需要与发育生物学、细胞生物学和分子遗传学等学科更深层次的理论研究相结合。（3）绝大多数克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷，如体型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。用物理或化学方法激活重构胚 通过显微操作去核 习题巩固 Exer
19、cises to consolidatePART 04 04习题巩固 Exercises to consolidate1.假设世界上最后一头野驴刚死亡，以下使它“复生”的方案中可行的是()A.将野驴的基因导人家驴的受精卵中，培域植育出新个体B.将野驴的体细胞取出，利用组织培养培育出新个体C.将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养培育出新个体D.将野驴的体细胞核移植到家驴的去核卵母细胞中，经孕育培育出新个体D04习题巩固 Exercises to consolidate2.2017年，某国批准了首例使用细胞核移植技术培育“三亲婴儿”的申请。其培育过程可选用如下技术路线。04习题巩固 Exercis
20、es to consolidate据图分析下列叙述错误的是()A.该技术涉及动物细胞培养、细胞核移植等操作B.该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代C.卵母细胞捐献者携带的红绿色盲基因能够遗传给“三亲婴儿”D.“三亲婴儿”同时拥有自己父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因C04习题巩固 Exercises to consolidate1.大熊猫是我国的国宝。尽管我国政府采取了许多保护措施，但由于大熊猫的繁殖能力低，幼仔成活率也低，它的数量仍然非常少。有科学家尝试采用体细胞核移植技术来克隆大熊猫。请你结合本节所学内容并搜集相关资料了解这方面的研究进展。也有人不赞成进行克隆大熊猫的研究，认为保
21、护大熊猫的最好措施就是保护现有大熊猫及其生存环境，对此你有什么看法？是否赞成克隆大熊猫。只要言之有理。就应该予以支持。并且还应该让他们认识到无论赞成还是反对克隆大熊猫的研究，都应该保护好大熊猫的生存环境，否则即使成功克隆了大熊猫，它们没有适宜的生存环境，也可能走向灭绝。04习题巩固 Exercises to consolidate2.2003年，世界上第一只用体细胞克隆的动物多莉，因患有严重的肺部疾病被实施了安乐死。它只活了7岁，而普通绵羊的平均寿命在12岁左右。多莉的死亡引发了关于克隆动物是否早衰的争论。一些研究者认为，克隆动物的端粒比较短，基因表达不正常，早衰是一种必然现象。另一些研究者则认为，克隆动物的遗传物质是正常的，目前发现的早衰迹象是在克隆过程中的一些技术问题造成的；或者克隆动物在发育过程中出现了变异，早衰只是偶然现象。请你搜集资料，寻找支持各方观点的研究证据。你也可以调查克隆动物存在的其他问题，并说明科学家是如何解决这些问题的。04习题巩固 Exercises to consolidate 注意证据的来源及其真实性和可靠性。进一步引导学生认识到虽然目前对克隆动物的早衰问题存在争论，但这样的争论有利于人类进一步了解生命现象，也有利于克隆技术更好地应用于医疗、农牧业等领域。课时作业 THANK YOU
