多莉的诞生条目Word文件下载.docx
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到1995年,在主要的哺乳动物中,胚胎细胞核移植都获得成功,包括冷冻和体外生产的胚胎;
对胚胎干细胞或成体干细胞的核移植实验,也都做了尝试。
但到1995年为止,成体动物已分化细胞核移植一直未能取得成功。
条目3:
“多莉”的前世今生
1996年7月5日一只妊娠了148天,体重为6.6千克,编号为6LL3的小绵羊“多莉”来到这个世界,它是科学家们用克隆技术“复制”出来的。
1997年2月23日被介绍给公众。
从此它就成了“羊明星”,在科学家门的精心照顾下享尽了“羊间”的荣华富贵,生长正常。
1997年底与一头威尔士山羊“喜结良缘”自然交配怀孕。
1998年4月13日凌晨4时“喜得贵子”,生下了一只雌性的体重为2.7千克的小羊羔,取名为“邦妮(Bonnie)”。
这说明生世不凡的“多莉”具有正常的生育能力。
1999年,“多莉”一家又迎来了3个可爱的羊宝宝。
那时,已经是4个孩子母亲的“多莉”显得富态而慈祥。
1999年,幸福生活刚刚开始,糟糕的消息便传来:
罗斯林研究所的科学家他们发现多莉体内细胞开始显露老年动物的特征。
2003年2月14日,经兽医诊断,多莉患有严重的进行性肺病。
研究所决定为“多莉”实施“安乐死”。
条目4:
“多莉”的诞生的过程:
步骤一:
从一只6岁芬兰多塞特白面母绵羊(A)的乳腺中取出乳腺细胞,将其放入低浓度的营养培养液中,细胞逐渐停止分裂,此细胞称之为“供体细胞”;
步骤二:
从一头苏格兰黑面母绵羊(B)的卵巢中取出未受精的卵细胞,并立即将细胞核除去,留下一个无核的卵细胞,此细胞称之为“受体细胞”;
这是一张显微注射仪的局部放大图。
这是一根持卵针,用来吸住卵细胞,因为卵子是圆的,如果不把它吸住,扎它的时候它总要动。
另一根针是注射细胞、精子、体细胞、胚胎细胞、抗体、基因等的针,分别把要注射的东西吸进去然后进行注射。
卵细胞的去核也是用这根针去掉的,所谓去核是国际上通用的说法,实际上去掉的不是核,是卵细胞的核遗传物质。
这根针是操作针,用它来进行操作。
步骤三:
利用电脉冲方法,使供体细胞的细胞核和受体细胞融合,最后形成“融合细胞”。
电脉冲可以产生类似于自然受精过程中的一系列反应,使融合细胞也能像受精卵一样进行细胞分裂、分化,从而形成“胚胎细胞”;
这台是显微注射仪,可以把操作过程在电视屏幕上显示出来。
这是电融合仪,因为体细胞放到圆形卵子的透明带下要经过电融合使体细胞的细胞膜跟卵质膜融合,它的核才能跑到去核卵细胞的细胞质里面。
步骤四:
将胚胎细胞转移到另一只苏格兰黑面母绵羊(C)的子宫内,胚胎细胞进一步分化和发育,最后形成小绵羊--“多莉”。
条目5:
世界克隆大事记
-公元前5000年·
谷物选种
人类祖先发现,最茁壮的植株的种子培植出的谷物也更优良。
这是人类开始按照人的意图控制生命的开端,这也是克隆技术最终目标的最初体现。
-1952年蝌蚪
小小的蝌蚪改写了生物技术发展史,成为世界上第一种被克隆的动物。
美国科学家罗伯特·
布里格斯和托玛斯·
金用一只蝌蚪的细胞创造了与原版完全一样的复制品。
-1963年鲤鱼,中国科学家童第周早在1963年就通过将一只雄性鲤鱼的遗传物质注入雌性鲤鱼的卵中从而成功克隆了一只雌性鲤鱼,比多利羊的克隆早了33年。
但由于相关论文是发表在一本中文科学期刊,并没有翻译成英文,所以并不为国际上所知晓。
-1997年,英国罗斯林研究所宣布用成年羊乳腺细胞首次获得克隆羊。
-1998年,日本科学家用子宫和输卵管细胞成功克隆牛。
-1998年,美国夏威夷大学科学家成功用卵丘细胞进行了小鼠的克隆、克隆再克隆。
-1998年,新西兰成功地克隆了奶牛并克隆了世界上仅存的最后一头珍稀牛。
-1999年10月和2000年5月,我国扬州大学与中科院发育所合作,用携带外源基因的体细胞克隆出转基因的山羊。
-2000年,我国西北农业大学用体细胞克隆出山羊。
猕猴:
2000年1月,Tetra,雌性。
猪:
2000年3月,美国科学家采用原核互换的两步核移植的方法获世界首例克隆出5只苏格兰PPL小猪;
8月,Xena,雌性
-2001年,牛Alpha和Beta,雄性
-2002年,世界上第一只克隆猫在美国诞生。
-2002年,中国科学院动物所与山东曹县合作,自主完成了我国首批成年体细胞克隆牛群体。
后来与新疆金牛公司合作,与北京锦绣大地合作都成功重复出了克隆牛群体。
-2002年,世界上第一只克隆兔在法国诞生。
-2003年,世界上第一只克隆马在美国诞生。
-2003年,世界上第一只克隆骡子在美国诞生。
-2003年,法国克隆大鼠诞生。
-2005年,世界首例克隆狗在韩国诞生。
-2005年,中国农大首只用胎儿体细胞克隆猪成功。
韩国首尔大学实验队成功克隆狗-史纳比
-2006年年底,有报道称越南成功克隆出猴子和野猪。
条目6:
中国克隆动物研究大事记
-1965年生物学家童第周对金鱼、鲫鱼进行细胞核移植。
-1990年西北农业大学畜牧所克隆一只山羊。
-1992年江苏农科院克隆一只兔子。
-1993年中科院发育生物学研究所与扬州大学农学院携手合作,克隆一只山羊。
-1995年1.华南师范大学与广西农业大学合作,克隆一头奶牛和黄牛的杂种牛。
2.西北农业大学畜牧所克隆六头猪。
-1996年1.湖南医科大学人类生殖工程研究所克隆六只老鼠。
2.中国农科院畜牧所克隆一头公牛。
(以上为胚胎细胞克隆研究)
-1999年1.中国科学家周琪在法国获得卵丘细胞克隆小鼠,在国际上首次验证了小鼠成年体细胞克隆工作的可重复性,于2000年5月用胚胎干细胞克隆出小鼠“哈尔滨”,并于2000年10月获得第一只不采用“多莉羊”专利技术的克隆牛。
2.中国科学院动物研究所研究员陈大元领导的小组将大熊猫的体细胞植入去核后的兔卵细胞中,成功地培育出了大熊猫的早期胚胎。
-1999年和2000年扬州大学与中科院发育所合作,用携带外源基因的体细胞克隆出转基因的山羊。
-2000年我国生物胚胎专家张涌在西北农林科技大学种羊场接生了一只雌性体细胞克隆山羊“阳阳”。
“阳阳”经自然受孕产下一对混血儿女,“阳阳”的生产可以证明体细胞克隆山羊和胚胎克隆山羊具有与普通山羊一样的生育繁殖能力。
2002年我国首批成年体细胞克隆牛群体诞生。
-2001年11月山东莱阳农学院的科学家成功地克隆了2头健康的日本黑牛“康康”和“双双”。
-2002年3月至5月,中国科学院动物研究所和中国农业大学的科学家们已经能够在国内成功生产体细胞克隆牛胚胎,并已开始了较大规模的体细胞克隆胚胎的移植试验,其各项技术指标均已接近或达到国际先进水平。
条目7:
细胞核移植及其在克隆中的应用:
生产哺乳动物克隆的方法主要有胚胎分割和细胞核移植两种。
克隆羊“多莉”,以及其后各国科学家培育的各种克隆动物,采用的都是细胞核移植技术。
所谓细胞核移植,是指将不同发育时期的胚胎或成体动物的细胞核,经显微手术和细胞融合方法移植到去核卵母细胞中,重新组成胚胎并使之发育成熟的过程。
与胚胎分割技术不同,细胞核移植技术,特别是细胞核连续移植技术可以产生无限个遗传相同的个体。
由于细胞核移植是产生克隆动物的有效方法,故人们往往把它称为动物克隆技术。
20世纪70年代,我国科学家用核移植技术成功地培育出将鲤鱼和鲫鱼优点集于一身的、可正常繁殖的鲤鲫。
具体方法是:
他们用极细的玻璃管,从鲫鱼未受精的卵细胞中吸出细胞核,再用同样的方法,从鲤鱼的囊胚细胞中吸出细胞核,然后把鲤鱼囊胚细胞的核移植入去核的鲫鱼未受精卵中,形成一个组装细胞,经过精心培育长成鲤鲫,并具有正常的生殖能力,这种鱼已在北京等地推广。
条目8:
动物胚胎移植与体细胞克隆
由于哺乳动物如牛、羊等,妊娠时间长,每胎产子数少,繁殖速度比较慢。
为解决这一问题,科学家们采用了胚胎移植技术。
以优良种牛的繁殖为例:
首先用激素促进良种母牛多排卵,然后把卵细胞从母牛体内取出,在试管内与人工采集的精子进行体外受精,培育成胚胎,再把胚胎送入经过激素处理、可以接受胚胎植入的母牛子宫内,孕育成小牛产出。
用这种方法得到的小牛叫做试管牛,一头良种母牛一年可繁殖这样的试管牛上百头。
动物胚胎移植主要是通过对优良供体母畜作同期排卵处理和体内胚胎生产或体外人工授精(IVF)的方法,以大量获得优良的动物胚胎后再将其移植给普通代孕受体母牛进行快速繁殖优良动物的生物技术。
胚胎移植技术主要用于快速扩大优秀种公牛和核心母牛的数量。
尽管单个胚胎的生产成本较高,但由于种公牛和种母牛较高的经济价值和社会价值,以及利用胚胎移植在育种方面可以获得同胞或同卵双生牛进行后裔测定等优势,因此,该技术在种公牛的选育和优质核心母牛群的培育以及加快育种步伐方面均具有极大的优越性。
哺乳动物体细胞克隆技术,是指通过显微操作去核、核供体细胞的融合、重构胚激活等实验室手段,将某种类型的体细胞和核受体(一般是成熟卵母细胞)进行体外融合重构以形成克隆胚胎,再将克隆胚进行胚胎移植给代孕的母畜,达到大量生产遗传同质哺乳动物的一种生物技术。
目前,动物克隆技术还没有完全成熟,因此,主要是用于生产具有高附加值的转基因动物、优良种畜和保护濒危动物遗传资源方面。
条目9:
克隆的应用价值
(1)农业遗传育种
在农业方面,人们利用“克隆”技术培育出大量具有抗旱、抗倒伏、抗病虫害的优质高产品种,大大提高了粮食产量。
在这方面我国已迈入世界最先进的前列。
(2)培育优良畜种和生产实验动物
目前在动物育种中所采用的方法主要是杂交育种,即把两个具有不同优良性状的雌雄个体进行交配,然后在后代中去选择人们所需要的个体。
要获得一个优良品种,往往需要几年甚至几十年的时间,而且必须不断地进行育种。
如果采用动物个体克隆技术,就可以大量复制出人类所需要的优良个体,还可以大大缩短育种时间和节省大量的人力、物力。
(3)生产转基因动物
转基因动物是指以实验方法导入外源基因,在染色体组内稳定整合并能遗传给后代的一类动物。
转基因动物死亡率高,常出现不育导致转基因难以传代,无法大规模生产。
转基因克隆技术是转基因技术和动物克隆技术的有机结合,其研究意义和实用价值超过了原本的两种技术。
它以转基因细胞为核供体,采用体细胞核移植技术产生转基因克隆动物,实现种质创新。
目前有许多基因工程产品是由微生物细胞或动物细胞产生的,但有的基因工程产品则是由转基因的动物个体产生的,比如人乳铁蛋白、抗凝血酶、血清白蛋白等医用蛋白质。
这些蛋白质的价格十分昂贵。
要获得一个高效表达这些基因的转基因动物往往需要投入大量的人力和物力,但是要想使具有如此优良性状的个体稳定地长期保存下去,几乎是不可能的。
因为转基因动物不仅能正常生长,而且还应有正常的生殖能力。
当这种个体与异性个体交配后,常常不能保证每个后代个体都仍然保持与亲代相同的优良性状。
如果利用动物克隆技术,就可利用转基因动物的体细胞大量复制出具有相同优良性状的个体。
很显然,将基因克隆和个体克隆两种技术结合起来,将会对人类的生活产生深远的影响。
通过家畜乳腺分泌大量安全、高效、廉价的人体药用蛋白,一直是转基因动物研究的热点。
到现在已有数十种人体蛋白在家畜乳腺中表达,这些蛋白可以用于治疗人类相关疾病。
把高表达的细胞通过克隆技术放入去核的卵母细胞中发育出后代,它的后代的奶里面就会有所需的药物蛋白。
(4)克隆技术与医疗
在当代,医生几乎能在所有人类器官和组织上施行移植手术。
但就科学技术而言,器官移植中的排斥反应仍是最为头痛的事。
器官移植要求细胞表面的HLA要至少有一半相同以上才能进行移植,否则就会产生排斥反应。
排斥反应的原因是组织不配型导致相容性差。
把患者体细胞移植到去核卵母细胞中形成重组胚,把重组胚体外培养到囊胚,然后从囊胚内分离出胚胎干细胞,获得的胚胎干细胞使之定向分化为所需的特定细胞类型(如神经细胞,肌肉细胞和血细胞),用于替代疗法。
这种核移植法的最终目的是用于干细胞治疗,而非得到克隆个体,科学家们称之为“治疗克隆”。
克隆技术还可用来大量繁殖有价值的基因,例如,在医学方面,人们正是通过“克隆”技术生产出治疗糖尿病的胰岛素、使侏儒症患者重新长高的生长激素和能抗多种病毒感染的干挠素,等等。
(5)复制濒危的动物物种,保存和传播动物物种资源
克隆技术对保护物种特别是珍稀、濒危物种来讲是一个福音,具有很大的应用前景。
从生物学的角度看,这也是克隆技术最有价值的地方之一。
条目10:
克隆食品是否安全?
新兴技术克隆肉质最优良、奶水最多产牲畜的能力引起全球广泛兴趣。
而安全问题是全球人们最关心的。
1、安全
随着技术的进步,出生50天以后的克隆动物,已经能够和普通动物一样的健康。
科学家们主要对克隆肉的蛋白质构成、脂肪酸等方面进行测试,与普通肉对比。
对转基因食品无害性的评估主要有以下几方面:
是否有毒性、引起过敏反应、营养或毒性蛋白质的特性、注入基因的稳定性、基因改变引起的营养效果。
2、法规
美国食品和药物管理局不打算要求生产商注明产品为“克隆肉”或“克隆奶”。
据称,日本很早之前就开始出售克隆牛肉,只是从未标明。
欧盟要求转基因食品的基因改变不得超过基因总量的1%,市场上出售的转基因食品必须贴标签。
3、我国状况
目前中国克隆动物产品距离产业化还有“漫长的道路”,原因并不在于缺乏安全性审查的标准,因为安全性标准完全可以参照国外既有的标准。
专家认为真正的距离在于技术,而“个别的科研团体能够克隆,是不可能实现产业化的。
”
2000年以后,随着克隆技术的成熟,世界各地的科学家开始探索克隆产业化,中国的科研工作者也加入了实现产业化的努力当中。
在很多国外研究者看来,中国人的智慧和勇气,常常能制造轰动性的成果,在克隆动物产品产业化的领域,中国的表现也值得期待。
条目11:
克隆与转基因
“克隆”和“转基因”都是目前在生物技术中出现频率极高的名词,它们之间最大的不同是前者纹丝不动地保留了原来的遗传性状,而后者则改变了原来的遗传性状。
另外,“克隆”是无性繁殖的意思,克隆动物是不经过生殖细胞而直接由体细胞获得的新个体;
而转基因动物并不是无性繁殖的,它和普通动物的区别只在于转基因是在受精卵或胚胎干细胞中转入了另外的基因。
克隆和转基因虽然拥有本质的区别,但并不是说它们是水火不容的,相反,如果能将克隆技术和转基因技术结合起来的话,也许可以在短时间内就得到许多一模一样的拥有优良性状的转基因动物。
也就是说,转基因动物将不再是单个生产,而是批量生产。
这对于制药或器官移植等领域来说是一个很有潜力的发展方向。
条目12:
转基因动物
1982年获得转基因小鼠,转入大鼠的生长激素基因,使小鼠体重为正常个体的二倍,因而被称为"
超级小鼠"
。
以后相继在10年间报道过转基因兔、绵羊、猪、鱼、昆虫、牛、鸡、山羊、大鼠等转基因动物的成功。
由于转基因动物体系打破了自然繁殖中的种间隔离,被列为生物学发展史上126年中第14个转折点。
转基因动物研究是动物生物工程领域中最诱人和最有发展前景的课题之一,转基因动物可作为医用器官移植的供体、作为生物反应器,以及用于家畜遗传改良、创建疾病实验模型等。
但目前转基因动物的实际应用并不多,除单一基因修饰的转基因小鼠医学模型较早得到应用外,转基因动物乳腺生物反应器生产药物蛋白的研究时间较长,已进行了10多年,但目前在全世界范围内仅有2例药品进入3期临床试验,5~6个药品进入2期临床试验;
而其农艺性状发生改良、可资畜牧生产应用的转基因家畜品系至今没有诞生。
转基因动物制作效率低、定点整合困难所导致的成本过高和调控失灵,以及转基因动物有性繁殖后代遗传性状出现分离、难以保持始祖的优良胜状,是制约当今转基因动物实用化进程的主要原因。
体细胞克隆的成功为转基因动物生产掀起一场新的革命,动物体细胞克隆技术为迅速放大转基因动物所产生的种质创新效果提供了技术可能。
采用简便的体细胞转染技术实施目标基因的转移,可以避免家畜生殖细胞来源困难和低效率。
同时,采用转基因体细胞系,可以在实验室条件下进行转基因整合预检和性别预选。
在核移植前,先把目的外源基因和标记基因(如LagZ基因和新霉素抗生基因)的融合基因导入培养的体细胞中,再通过标记基因的表现来筛选转基因阳性细胞及其克隆,然后把此阳性细胞的核移植到去核卵母细胞中,最后生产出的动物在理论上应是100%的阳性转基因动物。
采用此法,Schnieke等(BioReport,1997)已成功获得6只转基因绵羊,其中3只带有人凝血因子IX基因和标记基因(新霉素抗性基因),3只带有标记基因,目的外源基因整合率高达50%。
Cibelli(Science,1997)同样利用核移植法获得3头转基因牛,证实了该法的有效性。
由此可以看出,当今动物克隆技术最重要的应用方向之一,就是高附加值转基因克隆动物的研究开发。
条目13:
治疗性克隆
胚胎干细胞(ES)是具有形成所有成年细胞类型潜力的全能干细胞。
科学家们一直试图诱导各种干细胞定向分化为特定的组织类型,来替代那些受损的体内组织,比如把产生胰岛素的细胞植入糖尿病患者体内。
科学家们已经能够使猪ES细胞转变为跳动的心肌细胞,使人ES细胞生成神经细胞和间充质细胞和使小鼠ES细胞分化为内胚层细胞。
这些结果为细胞和组织替代疗法开辟了道路。
目前,科学家已成功分离到人ES细胞(Thomson等1998,Science),而体细胞克隆技术为生产患者自身的ES细胞提供了可能。
把患者体细胞移植到去核卵母细胞中形成重组胚,把重组胚体外培养到囊胚,然后从囊胚内分离出ES细胞,获得的ES细胞使之定向分化为所需的特定细胞类型(如神经细胞,肌肉细胞和血细胞),用于替代疗法。