转基因克隆动物技术的优势与关键技术

来源:生物探索 发布时间:2015年03月11日 浏览次数: 【字体: 收藏 打印文章

1、生产效率高

显微注射法等传统的转基因技术具有随机性和不可见性,外源基因的拷贝数和整合位点都是随机的,还可能出现嵌合体,整合率极低,得到的转基因动物数量更少,据统计有的医疗公司从1989年至1997年用显微注射技术生产转基因动物平均51.4个动物才得到一个转基因后代,而得到一个转基因克隆后代只需20.8个母体。

2、周期短,成本低

通过核移植克隆迅速产生大量同质的转基因克隆动物,转基因克隆技术在理论上,只需一代时间,就可以产生一个完整的转基因克隆动物系,从而节约了时间和成本,由于植入代孕母畜的全是转基因胚胎,因而提高生产效率,降低费用。

3、可以决定后代性别

以生物制药为目的的转基因克隆动物,生产中,性别是相当重要的,例如需要用雌性生产乳汁。第一代若为雄性,则要等到女儿成熟后才能生产,至少两代。由于选择体细胞作为供体,可以预先决定性别,还可以用PCR对性别检测,只挑选性别合适的细胞作为核供体。

动物转基因的关键技术

转基因动物的主要技术步骤包括:目的基因的分离与克隆;表达载体的构建;受体细胞的获得;基因导入;受体动物的选择及转基因胚胎的移植;转基因整合表达的检测;转基因动物的性能观测及转基因表达产物的分离与纯化;转基因动物的遗传性能研究以及性能选育;组建转基因动物新类群等。

一、显微注射法

操作步骤包括目的基因的制备、小鼠的准备、受精卵的分离、显微注射、受精卵的移植、转基因小鼠的鉴定。

二、逆转录病毒法

逆转录病毒的核酸为一条单链RNA分子,其基因由两部分组成,一是顺式作用序列,为病毒复制和整合所必需;二是反式作用序列,编码病毒的包装蛋白。将外源基因取代反式作用序列构建成重组载DNA。

另外将包装蛋白基因导入专门的细胞并使之整合到染色体上,形成包装细胞。如果重组病毒DNA导入这种包装细胞中,病毒包装蛋白能将DNA包装成具有感染力的重组蛋白颗粒,能浸染动物细胞而将重组DNA引入宿主细胞。此法是目前制备转基因鸡最有效和最成功的方法。

三、胚胎干细胞法

胚胎干细胞是在哺乳动物胚胎发育早期——囊胚中未分化的细胞。囊胚含有内细胞群,这些未分化的细胞可进一步分裂、分化,发育成个体。由于内细胞群可以发育成完整的个体,因而这些细胞被认为具有全能性。当内细胞群在培养皿中培养时,我们称之为胚胎干细胞。利用这种方法生产转基因动物的具体流程是:分离3.5天的孕鼠的胚细胞,转入培养皿中培养一段时间后分离内层细胞团并收集干细胞克隆,随后酶处理解散细胞,进行干细胞培养、转染,最后植入代孕母鼠体内。

另外,在基因打靶技术是一种定向改变生物活体遗传信息的实验手段,它的产生和发展建立在胚胎干(ES)细胞技术和同源重组技术成就的基础之上,并促进了相关技术的进一步发展。 通过对生物活体遗传信息的定向修饰包括基因灭活、点突变引入、缺失突变、外源基因定位引入、染色体组大片段删除等,并使修饰后的遗传信息在生物活体内遗传,表达突变的性状,从而可以研究基因功能等生命科学的重大问题,以及提供相关的疾病治疗、新药筛选评价模型等。基因打靶技术的发展己使得对特定细胞、组织或者动物个体的遗传物质进行修饰成为可能。

四、精子载体法

精子载体法是精子和外源DNA混合培养时,外源DNA可直接进入精子的头部,通过受精将外源基因引入动物细胞中。外源DNA导入精细胞的方法有DNA与精子共育法、电穿孔导入法、脂质体转染法。

五、体细胞核移植法

1997年,英国科学家Schnieke和Wilmut等通过体细胞核移植技术成功克隆了“多莉”。1997年6月Wilmut报道用胚胎细胞为核供体,获得了表达治疗人血友病的凝血因子IX转基因克隆绵羊“波莉”。1999年,美国科学家Alexander克隆了3头山羊,改变了它们的基因性状,使它们的乳液内含有一种对心脏病具有疗效作用的蛋白质。

六、受体介导法

是将外源DNA与受体分子连接后与胚胎细胞共培养,受体可以介导外源DNA进入受体细胞,从而实现基因转移。1999年,Ivanava用受体介导法制作了转基因鼠。

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