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动物转基因技术的发展综述

动物转基因技术的发展（综述）

姓名:

xxx

学号：

xxx

摘要：

本文介绍了转基因及转基因技术的概念，详述了转基因动物的发展历程、现状及其发展趋势；通过列举重点分析了转基因技术手段与转基因检测方法，并且比较各种方法之间的差异。

呼吁人们辩证的看待转基因食品，正确认识转基因技术并且包容的看待转基因的发展。

关键词：

发展史，转基因手段，检测手段，优缺点，伦理问题，法律监管

引言：

转基因技术不仅是21世纪生物技术发展的热点，也是舆论声音最多的话题。

如今动、植物的转基因食品逐渐步入人们的日常生活，它正潜移默化的改变着我们的饮食习惯和结构。

认识它们、了解它们，会使我们对社会谣传的各种转基因的舆论有一个辩证、清晰的认识。

转基因技术是生命科学前沿的重要领域之一，它的发展标志着人类科学的巨大进步。

但是，面对转基因技术暴露的生态、环境问题，生物多样化问题以及基因漂移等问题，我们也要正视。

使转基因技术造福人类才是我们的最终目标。

1、动物转基因技术发展史

从20世纪70年代中期开始，人们开始尝试用各种办法像动物体内转移外源基因。

1975年Gordon等人用爪蟾的分化细胞进行核移植得到了蝌蚪，证实了两栖动物部分分化的细胞具有发育的全能性，细胞分化后基因组的改变是可逆的，基因组中存在重新启动发育所需要的所有基因。

该理论为哺乳动物体细胞核移植技术的研究奠定了理论基础。

80年代后，动物转基因技术中展较快的一种方法是：

从目的供体物种体内获得带有特定优良遗传性状的DNA片段，即目的基因，直接或通过载体导入被改造物种即“受体物种”的胚胎内，培养出优良的新品种。

Gordon首先用受精卵原核注射法,将疱疹病毒基因SV40DNA段和PBR32DNA段分别注射到小鼠原核期的胚胎中,获得了相应的转基因小鼠年Palmiter等又将带有小鼠MT启动子的大鼠生长激素基因（RGH）导入小鼠的受精卵,得到转基因小鼠的成年体重是对照的2倍,被称为超级小鼠。

1997年,Wilmut等用来自胎儿的成纤维细胞和成年绵羊的乳腺上皮细胞进行核移植,得到了3只来自胎儿成纤维细胞的核移植绵羊和1只来自成年绵羊体细胞的核移植绵羊多利,首次证明了成年动物的分化细胞具有发育的全能性,可以维持核移植胚胎发育到出生。

体细胞克隆小鼠、牛及山羊的成功,证明了高度分化的动物细胞具有全能性。

21世纪以来，动物转基因技术已经有了长足的发展。

目前，生长速率快、抗病力强、肉质好的转基因兔、猪、鸡已经问世。

梁利群等克隆子大马哈鱼的生长素基因，在体外经过和鲤鱼的MT启动子基因重组，导入黑龙江野鲤，选育出了超级鲤。

近期，有人将疫苗的基因转移入羊的乳腺，使这些产物随乳汁而分泌，比用工程菌生产的成本更低、产量更大。

1997年9月上海医学遗传研究所与复旦大学合作的转基因羊的乳汁中含有人的凝血因子。

这是人类通过动物转基因，廉价、大量生产珍贵药物的重要突破。

二、动物转基因食品详述

1、转基因、转基因食品概念

首先，转基因技术是指将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，从而使生物体的遗传性状发生改变的技术。

而转基因食品（GeneticallyModifiedFoods，GMF）则是利用现代分子生物技术，将某些生物的基因转移到其他物种中去，改造生物的遗传物质，使其在形状、营养品质、消费品质等方面向人们所需要的目标转变。

以转基因生物为直接食品、原料，加工生产的食品就是“转基因食品”。

我们可以根据转基因食品的来源，分为：

植物性转基因食品，动物性转基因食品，微生物转基因食品。

本文主要介绍的是转基因植物和转基因动物。

2、动物转基因食品种类

目前，人类能够获得的转基因动物有：

超级鲤，超级鼠，鸡，山羊，猪，绵羊，牛，蛙等。

通过转基因技术，我们能使某些动物体型更大；能提高动物的产仔数、产奶量；能增加猪肉的瘦肉量，提高口感；能提高动物皮毛品质与加工性能；能提高动物的抗寄生虫能力；能增加蛋白质的种类，提高营养；能提高动物的抗病性；能培育出产生人体分泌物的动物。

3、动物转基因主要运用手段

（1）传统方法

传统的哺乳类动物基因转移方法，是将改建后的目的基因（或基因组片段）用显微注射等方法注入实验动物的受精卵（或着床前的胚胎细胞），然后将此受精卵（或着床前的胚胎细胞）再植入受体动物的输卵管（或子宫）中，使其发育成携带有外源基因的转基因动物。

根据外源基因导入的方法和对象的不同，目前制作转基因动物的方法主要有显微注射法、反转录病毒法、胚胎干细胞法、精子载体导入法等。

显微注射是最常用且成功率较高的方法。

接下来分别介绍以上方法。

1）显微注射法：

显微注射法又称DNA显微注射法，是指用显微操作仪将外源基因直接主入手蹄动物的受精卵中，是外源基因整合到受精卵的基因组中，最终发育成转基因动物的技术。

显微注射法最早由美国人Gordon发明，Palmiter成功用此方法研制出了超级小鼠，此后转基因兔、转基因绵阳、转基因山羊随即问世。

显微注射法是目前动物转基因生产中应用最广泛、最有效的方法之一。

2）反转录病毒法：

它是利用逆转录病毒的长末端重复序列（LTR）区域具有启动子活性的特点，将外源基因连接到LTR下游进行基因重组后，制成高滴度的病毒颗粒，认人为感染着床前或着床后的胚胎，也可让胚胎与能释放逆转录病毒的单层培养细胞共孵育已达到感染目的。

逆转录病毒RNA进入宿主细胞后，被反转录为DNA，并在整合酶和其末端特殊核酸序列作用下，整合到宿主细胞的基因组，进行表达和遗传，得到转基因动物。

例如嵌合鸡的制作。

3）精子载体法：

精子载体法是指将外源基因与精子共同培养，或者过电穿孔、脂质体介导等方法将外源基因导入成熟的镜子，使精子携带外源DNA进入卵细胞受精，得到整合有外源DNA的受精卵，然后经胚胎移植将转基因受精卵转移到同期发情的动物子宫内，经胚胎发育产生转基因动物。

例如，1989年制成的转基因阳性鼠。

4）体细胞核移植法：

此方法首先要将目标基因转移到体外培育的动物细胞中，筛选出阳性转基因细胞并进行繁殖，制备出供移植用的细胞核供体。

然后将转基因细胞核供体移植到去核的卵母细胞中，重构胚胎经过激活和培养后，移植到代孕动物中，从而产生转基因动物。

比如最著名的克隆羊多莉，表达人凝血因子的转基因绵阳等。

四种方法各有千秋，也各自暴露出各自的缺陷。

下面表格是四中传统方法的特点的比较。

方法比较

特点

显微注射法

外源基因的导入整合效率较高，不需载体，实验周期短。

但需要贵重精密仪器，技术操作难度大，拷贝数都无法控制，易造成宿主动物基因组的插入突变，引起相应的性状改变，重则致死。

反转录病毒法

该法整合率较高，操作简单，但是表达率低。

目的基因不易破坏，多是单拷贝、单位点整合，适合于难以观察到原核的禽类受精卵。

基因导入受体细胞的过程，有可能激活原癌基因或者其他有害基因。

得到的转基因家禽多为嵌合体，需要广泛杂交，以建立转基因系。

由于病毒衣壳大小的限制，目的基因不宜超过10kb，否则影响活性和稳定。

精子载体导入法

该法简单、方便，不需要昂贵的显微操作以及设施。

动物育种不经过嵌合体，周期缩短，依靠生理受带过程，免去了对原核的损伤，整合率高。

但在实践中成功率较低，结果不稳定，重复性差。

体细胞核移植法

最突出的优点是可以减少受体动物的数目，不需要用受体母畜来承担那些非转基因的胚胎。

因为该方法事先对阳性细胞进行筛选，简化了环节。

转基因后代遗传背景及遗传稳定性一致，不需要选配就可以建立转基因群体。

它的不足之处在于，费用高，效率低，制成的部分个体表现生理或免疫缺陷。

而且对设备和技术要求很高。

（2）最新方法

近几年来。

又有三种转基因的方法流行开来，一个是性腺转基因法，一个是RNAi转基因法，还有一个是基因打靶技术。

1）性腺转基因法：

应用各种手段，将外源基因转染原始生殖细胞后，或将外源基因或其载体直接侏儒生殖细胞内，使其整合入生殖细胞基因组中，再通过有性生殖产生转基因动物。

最著名的例子是Kim等人把外源基因用脂质体转染精原细胞，再将被转染的精原细胞注射到精原细胞被破坏的雄性动物睾丸的曲精细管内，发现小鼠康复后，可以产生携带外源基因的精子，这只雄鼠与雌鼠交配后，成功获得表达绿色荧光蛋白的转基因仔鼠。

性腺转基因法操作简单，技术要求低，难度小。

缺点是，外源基因随机整合进入宿主基因组，难以实现定点整合。

2）RNAi转基因法：

RNAi是一种序列特异性的转录后基因沉默机制（PTGS），它通过一段双链siRNA或者单链miRNA导致同源mRNA降解，从而阻断目的基因的表达。

RNAi是一种进化上保守的抵御转基因或外来病毒侵犯的防御机制。

1990年才开始走入科学家的视野，2002年，MasaruOkabe实验室成功建立了第一种应用RNAi机制得到转基因小鼠的实验。

RNAi可以作为一种有效的工具来产生转录后基因沉默的效果，从而抑制特定基因的表达，这种方法已在线虫、果蝇、老鼠等模式生物中得到成功应用。

但是，由于RNAi机制至今仍未解释清楚，很多设计的dsRNA不能产生抑制靶基因转录后沉默的效果。

而且，此方法只是在转录水平上降低基因表达，不能像基因敲除那样100%的吧基因从基因组中剔除干净。

3）基因打靶法：

基因打靶技术是一种利用DNA同源重组原理和胚胎干细胞技术按定向组合的方式改变生物遗传信息的实验技术。

它通过外源载体和内源靶位点相同的核苷酸序列之间的同源重组，使外源DNA定点整合到靶细胞的特定的基因座上。

例如，Thomas等首先对小鼠胚胎干细胞进行了基因打靶，然后将此打靶的胚胎干细胞移植进入小鼠囊胚，将此重组胚移植进入代孕母鼠，最后产出嵌合体仔鼠，通过遗传育种获得基因敲除的纯合鼠。

基因打靶技术可以精细的修饰和改造基因的DNA片段，具有位点专一性强和打靶后目的片段可以和染色体DNA共同稳定遗传的特性。

基因打靶技术克服了随机整合的盲目性和偶然性，整合位点精确，表达水平高。

但是，它的打靶及检测效率低；能自发进行二次同源重组。

4、动物转基因的检测方法

转基因动物的检测可以从转基因的水平分类：

转录水平，翻译水平，转基因动物整体表型的水平。

各个分类下的主要检测方法已在下面表格列出。

检测水平

检测方法

染色体和基因水平

DNA斑点杂交法，PCR技术,Southern印迹法，染色体原位杂交，整合拷贝数的检测

转录水平

Northern印迹法，RT-PCR，引物延伸分析，RNase保护分析，RNaseSl保护分析法

翻译水平

免疫荧光抗体法检测表达蛋白，免疫沉淀法检测表达蛋白，Western印迹分析检测表达蛋白质，免疫酶标法（ELISA分析），生物化学性质和生物学活性分析

转基因动物整体表型的水平

通过动物整体水平上观察表现型的改变,分析基因型对动物整体性状和生理功能的影响,来进一步鉴定基因的性质。

基于以上分类，每种检测水平下，又有几种主要的检测手段。

下表选出了动物转基因中重要的几种检测方式进行描述。

这些方法的实施过程如下表。

检测水平分类

主要检测手段

检测方法描述

染色体和基因水平

DNA斑点杂交法

通过直接将变性的待测DNA样品点在尼龙膜（或硝酸纤维素膜）等固体支持物上,然后和探针杂交,从而检测样品中是否存在目的DNA序列。

PCR技术

在基因模板DNA、引物和四种脱氧核糖核苷酸存在下，依赖于DNA聚合酶的酶促合成反应，在短时内可将模板DNA扩增至百万倍下检测。

Southern印迹法

通过探针和已结合于硝酸纤维素膜（或尼龙膜）上的经酶切、电泳分离的变性DNA链杂交,检测样品中是否存在目的DNA序列的方法。

转录

水平

Northern印迹法

该方法是通过探针和已结合于硝酸纤维素膜上的RNA分子杂交,检测样品中是否存在目的RNA序列。

RT-PCR

以总RNA或mRNA为模板,逆转录合成cDNA的第一条链,经这条链为模板,在有一对特异引物存在的情况下进行PCR检测转基因是否表达,还可进行定量分析。

RNase保护分析

在RNA探针和靶RNA分子杂交时,如果二者的同源性不同,则形成杂交体的结构不同，用RNase处理杂交体时完全互补的杂交体不被RNase水解（被保护）,而未杂交的单链和杂交体中的单链环则被水解。

翻译

水平

免疫荧光抗体法检测表达蛋白

此方法利用待检细胞株先后与第一抗体、第二抗体反应,再用荧光显微镜观察照相即可。

免疫酶标法（ELISA分析）

以酶作为标记物或指示剂,进行抗原或抗体的检测。

该方法特异、敏感,与放射免疫法比较,具有所需仪器设备简单、试剂价廉、无放射性危害等优点。

5、动物转基因食品的优缺点

随着转基因食品端上餐桌，它的安全性就备受瞩目。

首先，不可否认，动物转基因食品有着非转基因食品所不具备的优势。

但是，动物转基因食物也有着潜在的风险。

优势：

（1）转基因动物充当“动物反应器”，在生产人类要用蛋白的领域已取得了初步成功。

现在已经投入应用的有：

ɑ-1,2抗胰蛋白酶，乳铁蛋白，人血清蛋白，人凝血因子

，抗凝血酶

，胶原，血纤维蛋白原，蛋白质C等。

（2）转基因技术提高了禽畜生产能力。

比如生长素的转基因猪，不仅其脂肪比例减少，生长速度加快，饲料用量少。

（3）转基因技术可以改变畜产品的品质。

比如，现在的乳性状的改良，乳汁中溶菌酶含量增多，不仅减少动物产奶时的乳房发炎，还能延长奶的保鲜期。

再比如改良产毛特性，比如生产彩色羊毛，或者提高毛的色泽柔软度和产量。

（4）转基因还能培育抗病动物。

通过将抗病基因导入受精卵，发育出的个体具有抗病能力，或者减轻感染发病的危害。

比如，含干扰素的转基因鼠，小鼠对狂犬病的抵御能力大大提高。

风险：

（1）过敏反应。

有些天然食物的蛋白质通过转基因在别的物种中表达的时候，如果有一类人对这种蛋白质过敏，则这类人对转基因食品依旧过敏。

这种情况一旦发生，会对人体的器官造成损伤，或者使人体其他机能受损。

（2）具有优势性状的转基因生物对生态平衡或者物种多样性造成影响。

转基因动植物、微生物，如果它们的生存范围一旦扩大，就会对这个大范围内的其他物种造成侵害或者剥夺它们的生存空间，更严重的，有可能会造成其他弱势的动物种族遭受灭绝的危险。

（3）转基因动物器官移植有可能会引起人兽共患同一种疾病的现象。

将动物的脏器移植给人，首先会引起排斥反应，其次，人有可能患上动物才会患的疾病。

（4）由于转基因食品的表达检测使用抗生素标记，这样一来，使用的人体内不可避免留有抗生素，使用这会对抗生素产生抗性。

（5）在转基因的过程中，未知的DNA片段有可能一同表达出来，可能会造成一定的未知风险。

（6）最严重的是：

动物的转基因研究可能会引发社会伦理问题。

首先，这种技术打破了自然生产演化的自然规律，让人们难以接收；其次，这项技术对于动植物本身是否有伤害，是否会间接伤害到人类自身值得探究；最后，进行人体试验或者动物器官给人移植，是否可行，从道德上是否损害了人类的尊严等等问题始终困扰着我们。

3、动物转基因的伦理问题

目前，转基因引起的伦理问题有以下四个方面：

（1）安全性问题

一些学者或研究机构对转基因食品的安全性进行了研究,问题主要集中在转基因作物转基因食品对人体健康、生态环境和生物多样性的影响。

转基因作物既可以给环境带来益处，像减少了农药和化肥的使用；但是，有可能引起基因污染的问题，回个生态造成危害，而且但以种植转基因作物势必会减少物种多样性。

短期来看，转基因对生态和人类健康的影响较小，长期来看就很难下定论了。

（2）基因专利与利益分配问题

首先，对人的基因进行专利实质等同于给人类进行专利,是不符合伦理道德的。

随后,为了规范对生物技术方面的专利，允许对活性生物体、基因包括人的细胞和基因授予专利权，国家法规定：

“可以增加限制或禁止的规定,或者对研究进行管理和对该结果进行使用或商业化等,并尤其从公共健康、安全、环境保护、动物的生存、基因多样性的保存以及遵循一定的道德标准等的要求的角度来考虑是这样。

”基因专利会引发两类问题：

一是基因专利会引起严重的利益分配不公。

拥有大量基因专利的发达国家对发展中国家有较大的控制权,垄断转基因食品的市场并从中牟取暴利。

二是对转基因动物,对生命进行专利,是否合适那么,生命的本质是什么生命的价值何在我们不得不重新思考基因专利所引发的这些问题。

（3）标识与知情权问题

斯蒂芬·诺蒂哈姆认为,对转基因食品进行明确,易懂的标识,是对消费者知情选择权的尊重。

基于尊重消费者的知情选择权,大多数国家,许多科学家、消费者对于转基因食品进行明确的标识没有异议。

基于尊重消费者的自主选择权要求对转基因食品进行标识可以成为压倒其他各种反对转基因食品标识的理由。

鉴于目前转基因食品还存在许多不确定性因素,转基因食品的安全性尚未定论,通过标识让消费者自主做出选择,不仅是对消费者权利的尊重,也是企业伦理精神的体现。

（4）商业化问题

转基因食品的商业化需要重点考虑风险一收益和利益分配两个问题。

一方面,转基因作物转基因食品对人类健康与生态环境有潜在风险,但它们也能给人类带来巨大的经济效益，问题的关键是应该如何权衡风险一收益问题,这就需要我们研究出风险一收益评估的合理方法。

另一方面,转基因作物转基因食品的商业化也会引起严重的利益分配不公。

转基因技术及其转基因食品的商业化正在进一步加大贫富差距。

因此,如何确保由转基因食品引起的利益的公正分配,是目前生命科学家、经济学家、伦理学家、社会学家急需解决的问题。

四、动物转基因的法律监管

学者们对于转基因食品安全监管的研究在这几年呈一种急剧上升的趋势。

近几年转基因食品的管制特点有以下几个方面：

（1）世界各国的安全监管制度多以美国、欧盟、日本等国的借鉴研究居多。

但是这些研究多是一种描述性的研究。

描述该国的转基因食品发展的状况，该国转基因食品的监管主体，转基因食品上市审批过程，标识制度。

（2）研究深入性不够，杂乱无章，不成系统。

（3）国外转基因食品安全监管法律制度的研究不够全面。

现在大多数学者都是从国外的监管理念，监管主体，监管手段这三方面进行研究。

我国的转基因食品安全监管法律制度的研究还是比较全面的。

无论是在监管主体，监管手段，还是监管责任方面都有所涉及。

但是对于研究内容的深入程度还是不够，描述性语言居多。

对于监管主体的研究缺乏深入性，如监管主体的职能设置，如何分工，运行机制等等，都没有涉及到。

另外，对于我国转基因食品安全监管的手段，学者们依旧在原先的框架内进行反复研究，仅仅还是上市审批制度，标识制度等等，而标识制度的内容有无缺陷，面对现在的情况标识目录是否能够起到应有的作用。

从监管手段的丰富程度上难以有所突破。

五、总结

尽管人们对转基因食品存在着许多疑虑，但笔者还是坚信转基因食品利多弊少，而很多科学家也相信当人们对转基因食品习以为常，就像我们对使用农药的态度一样的时候，转基因食品的发展是不可限量的。

转基因食品是一个有巨大潜力的产业，它的发展速度快慢，很大程度上取决于最后的科学证明。

关于转基因作物的争议，应该是一种正常现象。

它的原因有三。

（1）新开发的品种本身还不完善，它对人体和环境的中长期影响有待观察，人们表示担忧是有正当理由的。

（2）总会有一些意识保守的人对新科技产物不习惯，拒绝接受。

（3）受贸易利益冲突的影响，一些国家的政府和利益集团利用转基因食品的不够完善而大打贸易战，使事情变得更复杂了。

我国转基因食品发展的现状与我国政府的态度我国现代生物技术起步晚，但发展很快。

无论是转基因植物还是转基因动物，我国的发展都十分迅速。

目前，我国的转基因植物47种，其中7种进入大田实验。

1998年以来，科技人员把除草剂的基因转移到40多个稻种上，研制出一大批基因杂交水稻。

他们经过分析，确认转基因稻米与普通的大米一样，无毒无害，不会对动物的生长发育产生不良影响。

从中国水稻研究所1999年9月24日举行的转基因水稻成果展示会上传出消息，我国首创的转基因水稻已经走出实验室，完成了大田示范。

我国转基因动物及其产业化研究正呈现“加速度”。

转基因动物的研究，以及用转基因动物乳汁生产基因药物的乳腺生物反应器技术，因其成本低、周期短、效益高等显著特点，而受到广泛关注。

对于转基因技术的发展，我国政府一方面采取措施，鼓励、支持、推动国际国内的研究开发；另一方面，对生物安全问题的广泛性、潜在性、长期性、严重性予以高度重视，以对全人类和子孙后代长远利益负责的态度做好生物安全管理工作。

我国生物安全管理的原则首先是以预防为主，在生物技术产品开发的最初阶段就要重视其安全问题，对明显有风险的项目不能上马，明显有风险的产品不能开发。

对于转基因生物的环境释放，需要根据情况，限定品种、时间、地点和规模，由小到大，循序渐进。

管理目标为：

（1）建立健全生物安全管理法规体系，将生物技术的研究、开发、试验和生物技术产品的生产、环境释放、商业化、销售、使用等方面的管理纳入法制轨道。

（2）建立转基因生物进出口管理机制，有效地防止因国外转基因生物及其产品的输入而造成的对人体和环境的危害。

（3）建立转基因生物风险评估和风险管理的技术体系，开发能够准确评估其环境风险的科学技术手段。

（4）建立转基因的环境监测系统，开发生物安全管理信息系统。

由以上可以看出，我国审批的食品是经过严格审查的，其安全性是有保障的。

或许不久的将来，我们将对转基因食品习以为常，根本不会再多想一下它究竟是普通食品，还是转基因食品。

更不会有人来谈转基因食品是福星还是灾星的问题了。

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