动物转基技术理论及其研究进展.doc

?? ? 《畜牧学》课程作业 题目：动物转基因技术理论及其研究进展 学 院：农学院 专业年级：种子科学与工程2011级 学 号： 学生姓名： 动物转基因技术理论及其研究进展 摘要：动物转基因技术是21世纪发展最为迅速的生物高新技术之一，它是指通过基因工程技术将外源基因整合到受体动物基因组中，从而使其得以表达和遗传的生物技术。动物转基因的关键限制因素是转基因效率和基因表达的精确调控。目前有多种转基因技术，每一种技术各有其优缺点，仍然需要进一步研究。随着研究的深入，转基因技术必将在探讨基因功能、动物遗传改良、生物反应器、动物疾病模型、器官移植等领域有广阔的应用前景。文章综述了近年发展的提高转基因效率的生殖干细胞法、提高转基因精确性的基因打靶法、RNA干扰(RNAi)介导的基因沉默技术和诱导多能干细胞(iPS)转基因技术。新的转基因技术为转基因动物的研究提供了更好的平台，可以加快促进人类医药卫生、畜牧生产等领域的发展。 关键词：转基因技术；基因打靶；RNA干扰；iPS细胞 动物转基因技术是在经典遗传学、分子遗传学、结构遗传学和DNA重组技术的基础上，运用基因丁程等实验技术手段，将分离得到的外源目的基因或重组基因导人动物受精卯或早期胚胎细胞中，使之整合到宿主细胞基因组内，随细胞的分裂而增殖，并稳定地遗传给下一代的一种生物技术。转基因技术开始于20世纪80年代，Jaenisch等首次应用反转录病毒感染胚胎，制备了转基因动物。随着新技术新方法的出现，动物转基因技术也在不断的完善之中。利用传统的转基因方法，如显微注射法、精子载体法、电穿孔法、脂质体介导法等，已经制备了转基因小鼠、大鼠、猪、牛、羊、鸡等多种转基因动物。经过20多年的发展，动物转基因技术在其多样性和实用性方面均取得了显著的进步，尤其是近几年发展的几项新技术，使转基因动物的研究产生了历史性的飞跃。通过生殖干细胞介导的转基因技术、对胚胎干细胞以及体细胞等进行基因打靶的定点整合转基因技术、RNA干扰介导的基因沉默技术以及诱导多能干细胞(iPS)技术，提高了转基因动物制备效率，使基因表达的精确调控成为现实。更多更新颖的动物转基因技术的出现，使得转基因动物具有更加广阔的应用前景，如制备动物生物反应器、提高畜禽生产能力及肉奶品质、培育抗病动物、生产人类用动物器官、建立人类疾病模型等，将给人类带来巨大的经济效益。 一、生殖干细胞法 1.1 精原干细胞法 精原干细胞(Spermatogonial stem cells，SSCs)是在哺乳动物的睾丸内一群像胚胎干细胞(Embryostem cells．ES cells)一样具有高度自我更新能力和分化潜能的细胞。精原干细胞位于雄性动物体内曲细精管生精上皮基膜内，不仅能够自我更新生成新的干细胞，而且可以源源不断的增殖分化形成各阶段的生殖细胞直至精子，从而向下一代传递遗传信息。精原干细胞移植技术是近年发展起来的一项新的动物繁殖技术，该技术是将体外培养的适龄雄性供体动物的精原干细胞注入适龄受体动物的生精小管中，进而产生精子。此项技术为研究精子的发生以及转基因动物的制作提供了一个极佳的思路，因为在体外培养精原干细胞的过程中可以探索最佳的DNA转染条件，还能够对转染外源基因的阳性精原干细胞进行筛选，从而大大提高了转基因效率。利用精原干细胞进行转基因已成为目前转基因动物研究领域的热点之一。 1994年，Brinster等首先建立了该技术，并实现了供体小鼠的精原干细胞在受体中进行精子发生和单倍体的生殖遗传。在应用该技术过程中的异种移植法更是富有挑战性的创新。Nagano等在体外用反转录病毒对小鼠精原干细胞进行转染，转染效率为2％～20％。将转染后的精原干细胞移植入受体小鼠睾丸中，结果在子代中发现4．5％的子代小鼠为稳定的转基因小鼠，并表达外源基因，提示外源基因已被稳定整合入干细胞基因组。Kanatsu．Shinohara等尝试将携带有增强型绿色荧光蛋白基因(EGFP)的慢病毒载体与体外培养的大鼠精原干细胞混合，然后将其移植到免疫缺陷的小鼠睾丸中，观察发现大鼠精原干细胞在小鼠睾丸内产生了表达EGFP的生精细胞，并生成精子，最终生产出转基因大鼠。Honaramooz等通过腺相关病毒(Denoa．ssociatedvirus，AAv)携带GFP 报告基因转染体外培养的山羊精原干细胞，然后将其移植到射线照射处理过的受体山羊睾丸内，转染后的精原干细胞能够定植并生成精子。采精后进行体外受精，转基因胚胎阳性率可达10％。这是第一个成功通过精原干细胞移