轉(zhuǎn)基因動(dòng)物

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中文名稱: 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物

英文名稱: Transgenic Animals

曾 用 名:

學(xué)科分類: 遺傳學(xué)

注 釋: 一種生物(通常是老鼠),將外來(lái)基因轉(zhuǎn)入其體內(nèi)成為其基因組的一部分。引入的基因先被分離出來(lái)并設(shè)計(jì)使其攜帶適當(dāng)片段。然后將這段基因注入受精卵,方法如下:對(duì)一只雌老鼠注射激素使其產(chǎn)生大量卵;讓一只雄老鼠與其交配使部分卵受精;將這些卵收集起來(lái),在其卵裂前注入外來(lái)基因物質(zhì)。這些卵被移植入另一個(gè)雌性體內(nèi),在那里它們發(fā)育成型。在某些卵里基因物質(zhì)在隨意位點(diǎn)染色體整合而成為老鼠細(xì)胞的遺傳物質(zhì)。由這種卵發(fā)育成的動(dòng)物將攜帶該基因從而成為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物對(duì)于描述新發(fā)現(xiàn)基因的功能和在大動(dòng)物體內(nèi)產(chǎn)生有益蛋白質(zhì)十分有用

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是指以實(shí)驗(yàn)方法導(dǎo)入外源基因,在染色體組內(nèi)穩(wěn)定整合并能遺傳給后代的一類動(dòng)物。1981年,第一次成功地將外源基因?qū)雱?dòng)物胚胎,創(chuàng)立了轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)。1982年獲得轉(zhuǎn)基因小鼠。轉(zhuǎn)入大鼠生長(zhǎng)激素基因,使小鼠體重為正常個(gè)體的二倍,因而被稱為“超級(jí)小鼠”。此后相繼培育成功了轉(zhuǎn)基因兔、綿羊、豬、魚、昆蟲、牛、雞、山羊、大鼠等轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。

由于轉(zhuǎn)基因動(dòng)物體系打破了自然繁殖中的種間隔離,使基因能在種系關(guān)系很遠(yuǎn)的機(jī)體間流動(dòng),它將對(duì)整個(gè)生命科學(xué)產(chǎn)生全局性影響。因此,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)在1991年第一次國(guó)際基因定位會(huì)議上被公認(rèn)是遺傳學(xué)中繼連鎖分析、體細(xì)胞遺傳和基因克隆之后的第四代技術(shù),被列為生物學(xué)發(fā)展史上126年中第14個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

自1982年轉(zhuǎn)基因鼠問世以來(lái),轉(zhuǎn)基因動(dòng)物研究在許多領(lǐng)域都取得了令人矚目的成就。一般來(lái)講,根據(jù)不同的目的,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物操作可以簡(jiǎn)單地劃分為四種類型:(l)疾病型轉(zhuǎn)基因動(dòng)物;(2)利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物制藥;(3)動(dòng)物改良型;(4)基礎(chǔ)生物學(xué)研究?! ?/p>

應(yīng)用前景

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物在諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景:

1、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是對(duì)多種生命現(xiàn)象本質(zhì)深入了解的工具,如研究基因結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系,細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)的相互關(guān)系,胚胎發(fā)育調(diào)控以及腫瘤等;

2、可以用來(lái)建立多種疾病的動(dòng)物模型,進(jìn)而研究這些疾病的發(fā)病機(jī)理及治療方法;

3、由于轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)可以改造動(dòng)物的基因組,使家畜、家禽的經(jīng)濟(jì)性狀改良更加有效,如使生長(zhǎng)速度加快、瘦肉率提高,肉質(zhì)改善,飼料利用率提高,抗病力增強(qiáng)等。對(duì)于動(dòng)物遺傳資源保護(hù)的意義更加深遠(yuǎn),對(duì)挽救瀕危物種是必不可少的;

4、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物可作為醫(yī)用或食用蛋白生物反應(yīng)器。

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物

1997年2月,第一頭無(wú)性繁殖的克隆羊"多利"現(xiàn)世,標(biāo)志著克隆哺乳動(dòng)物的成功,更有利于轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的培育和利用。

分子水平或者基因水平的基礎(chǔ)上,用人工的手段去改造生物遺傳性狀的基因工程,出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代?;蚬こ虘?yīng)用技術(shù)之一的基因重組,可用于對(duì)不同生物遺傳物質(zhì)的體外人工剪切、組合、拼接,使遺傳物質(zhì)重新組合,然后,通過載體,如微生物、病毒等轉(zhuǎn)入微生物或細(xì)胞內(nèi),進(jìn)行"無(wú)性繁殖",并使所需基因在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)出來(lái),產(chǎn)生人類所需的物質(zhì)或創(chuàng)造新的物種。近年來(lái),國(guó)外已出現(xiàn)了一些"基因作物",如抗腐爛西紅柿、抗除草劑棉花、抗病毒黃瓜馬鈴薯,以及抗蟲玉米等。目前,利用基因重組技術(shù)能分離出來(lái)的目標(biāo)基因已近百種,在農(nóng)作物上實(shí)現(xiàn)目標(biāo)基因表達(dá)的也已有10多種。

所謂轉(zhuǎn)基因動(dòng)物,是用實(shí)驗(yàn)方法,把外源基因?qū)氲絼?dòng)物體內(nèi),這種外源基因與動(dòng)物本身的染色體整合,這時(shí)外源基因就能隨細(xì)胞的分裂而增殖,在體內(nèi)得到表達(dá),并能傳給后代。世界上第一只轉(zhuǎn)基因動(dòng)物巨鼠,是將大白鼠生長(zhǎng)激素導(dǎo)入小白鼠的受精卵中,再將這個(gè)受精卵移入借腹懷胎的母鼠子宮中,產(chǎn)下的小白鼠比一般的大一倍。這只在遺傳學(xué)上具有重大意義的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的研究培育成功,展現(xiàn)出誘人的光明前景。

將外源基因?qū)爰倚?,能使家畜朝人類希望的目?biāo)靠攏,如肉質(zhì)改善、飼料增效、個(gè)體增大、體重增加、奶量提高、脂肪減少等。例如將長(zhǎng)瘦肉的基因?qū)胴i細(xì)胞中,豬就成為瘦肉型;將促乳汁分泌的基因?qū)肱?、羊?xì)胞中,這些轉(zhuǎn)基因牛、羊乳汁猛增;還有科學(xué)家將貂的長(zhǎng)皮毛基因?qū)胙蚣?xì)胞中,培育出長(zhǎng)出類似貂毛毛皮的羊。這些羊易養(yǎng),繁殖快,且"羊貂皮"面積數(shù)倍于貂皮,將使"貂皮"時(shí)裝進(jìn)入尋常百姓家。

基因轉(zhuǎn)移技術(shù),增強(qiáng)動(dòng)物抗病力的研究,也很鼓舞人心。導(dǎo)入抗病或抗寄生蟲的外源基因,牛便不怕"瘋牛病",豬便不怕瘟……從而使畜牧業(yè)"旱澇保收",成為"黃金"產(chǎn)業(yè)。

你聽說(shuō)過6000美元1磅的羊奶嗎?聽說(shuō)過身價(jià)30萬(wàn)美元的羊嗎?聽說(shuō)過每年產(chǎn)奶價(jià)值數(shù)十億美元的奶牛嗎?這不是天方夜譚,而將變成活生生的事實(shí)。

身價(jià)百倍的奧秘何在呢?是在于它們是轉(zhuǎn)基因動(dòng)物,它們的乳汁中含有"藥",它們是天然的、無(wú)公害的"動(dòng)物藥廠"。利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)蛋白質(zhì)、造藥,是全新的生產(chǎn)模式。與細(xì)菌、細(xì)胞等生物工程制藥相比,它有明顯優(yōu)勢(shì):轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的乳汁,可以方便收集,且不損傷動(dòng)物;目的蛋白質(zhì),已經(jīng)過動(dòng)物體內(nèi)加工和修飾,不必再進(jìn)行后加工。而以往微生物、細(xì)胞等生物工程基因產(chǎn)物,要有后加工。用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn),也不需投入大量資金建廠、添設(shè)施、雇用人員等。有人算過帳,用傳統(tǒng)生物技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品,成本需800~5 000美元的,利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物只需0.5美元!美國(guó)每年要有600萬(wàn)人輸血,才夠本國(guó)血友病人所需的凝血因子,而以后只要2頭轉(zhuǎn)基因牛就可代勞。如果有300萬(wàn)頭轉(zhuǎn)基因豬,就可讓全人類用血再無(wú)后顧之憂--再不用人輸出血液,也不用擔(dān)心輸了血后感染艾滋病傳染病。有了能任意植入外源基因的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物,對(duì)少有良藥的遺傳病人、癌癥病人,不啻是大大的福音。

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物還將是人類最好的"器官庫(kù)",提供從皮膚、角膜,到心、肝、腎等幾乎所有的"零件"。讓器官移植專家有充分施展才華的用武之地,讓體內(nèi)部分"零部件"出了故障的病人重獲生的希望。

克隆動(dòng)物的操作過程中,完全可以同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)基因操作。在體細(xì)胞去核并與去核的卵細(xì)胞結(jié)合之前,將有關(guān)的人類基因注入,這樣,培育的"轉(zhuǎn)基因克隆羊",就會(huì)產(chǎn)生出人類蛋白質(zhì)。

第一頭克隆羊"多利"引起的轟動(dòng),在于它的理論價(jià)值,它突破了有性生殖的框架,證明高等動(dòng)物也可以由無(wú)性生殖來(lái)繁衍。我國(guó)轉(zhuǎn)基因羊研究新突破,在于它的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,因?yàn)樗梢宰屓祟愗S衣足食、健康長(zhǎng)壽的美夢(mèng)成真。

那轉(zhuǎn)基因羊的后代是不是轉(zhuǎn)基因羊呢?轉(zhuǎn)基因羊與普通羊交配,即有性繁殖,后代中的一半是轉(zhuǎn)基因羊;但若用克隆--無(wú)性繁殖的方法,那所有的后代都是轉(zhuǎn)基因羊?! ?/p>

其他相關(guān)信息

人類改造自然界的生物種群,開始于人工篩選育種,繼而人工雜交、人工誘變。80年代,我國(guó)科學(xué)家朱作言國(guó)際上首先研制成功了轉(zhuǎn)基因魚。90年代,國(guó)內(nèi)成功研制了轉(zhuǎn)基因羊。

轉(zhuǎn)基因禽類生物反應(yīng)器,包括肝臟輸卵管表達(dá)系統(tǒng)。1993年Ruslin 研究所的Sang博士成功在禽蛋卵黃表達(dá)外源蛋白。1994-1995年我國(guó)曾邦哲提出系統(tǒng)(結(jié)構(gòu))遺傳學(xué)(system genetics)方法和首創(chuàng)了輸卵管生物反應(yīng)器(oviduct bioreactor)的概念 – 轉(zhuǎn)基因禽類金蛋計(jì)劃(Goldegg Plan)。1996年在北京召開了第1屆國(guó)際轉(zhuǎn)基因動(dòng)物學(xué)術(shù)研討會(huì)(秘書長(zhǎng)曾邦哲)和籌建國(guó)際轉(zhuǎn)基因?qū)W協(xié)會(huì)(IUT)并闡述(Zeng BJ)了生物系統(tǒng)論與遺傳學(xué)、生物工程等,至今已召開了5屆會(huì)議,并得到了朱作言、旭日干、劉德培等我國(guó)著名科學(xué)家的參與和支持。

動(dòng)物克隆 –無(wú)性生殖技術(shù),開始于1938年德國(guó)科學(xué)家施佩曼的蠑螈受精卵結(jié)扎實(shí)驗(yàn)。1961年我國(guó)科學(xué)家朱洗采用人工刺激蟾蜍成熟卵,成功研究了兩棲類人工單性生殖。1962年,英國(guó)科學(xué)家J. B. Gurdon,采用核移植法成功培育了非洲爪蟾成體。1980年,美國(guó)生物學(xué)家P. C. Hoppe和日內(nèi)瓦超微型外科專家K. I. Illmense,用胚泡細(xì)胞核移植方法成功繁育了小鼠。

1997年國(guó)I. Wilmut等,用綿羊乳腺細(xì)胞的細(xì)胞核移植到去細(xì)胞核的卵細(xì)胞中,成功得到了克隆羊“多莉”。

基于系統(tǒng)生物學(xué)的基因工程 - 合成生物學(xué),也就是系統(tǒng)生物工程技術(shù)的進(jìn)展,轉(zhuǎn)基因技術(shù)包括轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的研究與開發(fā),進(jìn)入了人工設(shè)計(jì)、合成基因與基因調(diào)控鏈的轉(zhuǎn)基因技術(shù)新的時(shí)期,改變了以往的單基因克隆、載體構(gòu)建與基因轉(zhuǎn)移方法,開啟了全基因合成、基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)乃至人工基因組轉(zhuǎn)移的多基因轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)時(shí)代。

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