第十四章 转基因动物和动物克隆 一、转基因动物（概念、研究、问题） 二、转基因的“动物药厂” 三、抗感染动物 第十四章       转基因动物和动物克隆 一、转基因动物（概念、研究、问题） 二、转基因的“动物药厂” 三、抗感染动物 四、转基因动物技术路线中的转基因胚胎干细胞 五、基因敲除的小鼠模型（概念、方法、特点、应用） 六、克隆羊和动物克隆（概念、意义） 七、克隆人

一、转基因动物的概念 所谓转基因动物就是把外源性目的基因导入动物的受精卵或其囊胚细胞中，后改用注入受精卵的任何一个前核，并在细胞基因组中稳定整合，再将合格的重组受精卵或囊胚细胞筛选出来，采用借腹怀孕法寄养在雌性动物（foster mother）的子宫内, 使之发育成具表达目的基因的胚胎动物, 并能传给下一代。这样，生育的动物为转基因动物。这类动物由于外源性目的基因的稳定存在而赋于子代动物个体。 如图14-1

二、转基因的“动物药厂” 为了使转基因动物体内能产生大量的目的蛋白，满足应用的需求，人们特别希望转基因动物能在某些腺体细胞内产生并被分泌到体外，而哺乳动物的乳腺就是一个理想的外分泌器官。若目的基因所限定在乳腺细胞中大量表达，就能从转基因的动物乳汁里获得需要的基因产物。这时转基因动物乳腺就成为一个为生产某种生物活性蛋白的生物反应器（乳腺反应器）。转基因动物总有一天会成为“动物药厂”。它们可以持续地将人们所希望的蛋白质基因（你所宠爱的基因、YFG）。 下一页

三、抗感染动物 大型畜牧场由于牲畜饲养或放牧规模大，一旦被传染性细菌或病毒感染，很快就会传播扩散，造成大批动物发病或死亡。尽管现已有一些疫苗用于预防接种及一些抗感染药物用于治疗，但培育抗感染动物是人们长久以来的期望。目前已经有人试验将特定基因导入动物体内，培育出产生特异性抗体的转基因动物来提高其抗传染性细菌、抗病毒的能力。有望提高牲畜的抗病毒能力, 有较大的应用价值。

四、转基因动物技术路线中的转基因胚胎干细胞 胚胎干细胞（ES）可从鼠胚胎外胚层中分离获得，既可体外培养建株，又具全能分化潜能。ES细胞接种适当小鼠胚胎中产生嵌合小鼠。若将外源基因转入ES细胞后，再接种到胚胎中可产生转基因嵌合小鼠。迄今，只有培养的小鼠ES细胞可以分化为体细胞或胚系细胞。而其他动物如羊、牛和猪的ES细胞都没有这种能力。（采用ES细胞的优点）

五、基因敲除的小鼠模型的建立方法 培育基因靶向性敲除小鼠的实施步骤为： 1.首先将某基因突变位点经同源重组引入小鼠ES细胞。 2.将含有靶向敲除的突变基因位点的ES细胞注入小鼠早期胚胎中, 孕育出嵌合小鼠, 此嵌合小鼠体内胚系细胞群和体细胞群都会有来自ES细胞和受者胚胎鼠细胞的DNA。 3.检测嵌合小鼠交配后的生殖细胞内是否整合有突变的基因位点。 4.在各只敲除的突变基因位点杂合性小鼠之间交配, 以产生纯合性基因敲除小鼠。

六、克隆羊和动物克隆 动物克隆和转基因动物的技术不同，动物克隆技术是核移植的一种无性繁殖法，把经过处理的成年动物体细胞（如羊乳腺细胞）和另一只动物的去核卵细胞（如羊卵细胞）进行细胞融合，短期培养以后形成胚胎细胞，再植入借腹怀孕的寄养的母体子宫内，使发育成提供体细胞遗传的那只动物的克隆。克隆羊的培育是核移植的无性繁殖，是体细胞的整套基因导入。克隆羊只是从供体细胞中获得遗传物质，因此克隆羊是与供体羊遗传性状完全一模一样，这种通过无性繁殖方式进行动物克隆打破了传统的有性生殖概念。 （如图1、图2）

转基因动物存在的问题 随即整合如何控制 如何使目的基因定位在特定组织中 导致畸形产生的问题

牛、羊的乳中蛋白质大多为酪蛋白、β-乳清蛋白、酸性蛋白、表达时需由特定的启动子调节分泌出来，该启动子定位在乳腺细胞中。现将该启动子克隆出来用于转基因动物中。

采用ES细胞的优点 可提供足够量的ES细胞，进行转基因来源方便。 有充足的间隙对转基因细胞进行选择和鉴定检测，以剔除不合格ES细胞。 可在细胞基因组中发生同源重组，从而可导致特定位点基因发生改变。

基因敲除 基因敲除是向正常生物个体内引入某个突变基因位点而选择性地使某特定基因功能失活的技术，可培养出靶向性剔除某基因的小鼠，而导致行为特性改变。

特点 培养成功率低，技术难度大，尽管对研究遗传与疾病的相关性十分有用，但若敲除致命的功能基因，可使胚胎早期发生死亡。若所敲除基因可被其他功能基因代偿，则使表型改变模糊不明，有局限性。

应用 由毒素基因在启动调控元件调控下，导入脂肪细胞，可控制脂肪形成，从而减肥，称“组织自杀技术”。 构建转基因不育疟蚊，交配后不产卵或产卵不发育，使蚊生物种群失调，进而灭蚊，防止传染病流行。

动物克隆的重大意义 动物克隆技术不仅理论上有重大突破，无需有性繁殖即可生产动物，而且可利用克隆羊技术来克隆人体器官，有医学价值，还可使难以生殖或即将灭种的动物（如熊猫）采用无性繁殖方式来繁殖后代，因此引起全世界关注。现又有克隆牛、克隆猪、克隆羊的问世，现在正在克隆熊猫。

转基因动物研究（大动物） hGH转基因兔、羊、牛，通过一定的技术路线转变成巨兔、巨鱼、居猪、巨羊。 转基因变性，Y染色体转入雌鼠卵变雄性。 转基因：聪明基因（NR2B)主要在X染色体上，男性X染色体来源于母亲，若母亲X趋于聪明/变痴，则男孩明显，女孩不明显。

动物克隆与克隆人 利用克隆羊技术，当然也能克隆出人，因此克隆人倍受关注，遭到许多国家反对，克隆人违背伦理道德和人性尊严，当然不得人心，但作为一项技术不能制止，科学总是按照客观规律发展的。我国反对克隆人，但不反对克隆有医用价值的人体器官，主张在控制条件下，有序进行。

乳腺发生器 若将 tpA基因组装在β-乳球蛋白启动子下游进行。转基因动物实验发现转基因动物体细胞基因组中有tpA基因，但不表达，且只在乳腺中表达，在乳汁中含高浓度tpA 蛋白。 我国曾溢涛等研究人员将凝血因子Ⅸ通过生殖细胞遗传给小羊在后代的母羊乳汁中可分泌该凝血因子，可用于治疗血友病。这样只要大面积养羊，既可通过喝奶治病，也可从乳汁中提取药用目的蛋白。（如图）