动物克隆技术的发展和现状(文献综述)

动物克隆技术的发展和现状(文献综述) ——动物遗传文献综述 1 动物克隆技术的发展和现状 摘要:本文简要概述了克隆的概念，全面综述了国内外动物克隆技术及其原理、研究进展和现状，并根据当前克隆技术理论和实践，对该技术的应用和价值进行综述和讨论。 关键词:动物克隆;核移植;体细胞克隆 动物克隆技术，又称动物核移植或无性繁殖技术。它是通过特殊的人工手段，对动物特定发育阶段的核供体(如胚胎分裂球或体细胞核)及其相关的核受体(如去核的原核胚或成熟的卵母细胞)，不经有性繁殖，进行体外重构，并通过胚胎移植，从而达到扩大同基因型动物种群的目的。 动物克隆技术在畜牧业生产、医药生产和疾病治疗、生物学基础理论研究以及野生濒危动物的拯救和保护等诸多领域发挥着巨大作用。 1 动物克隆技术的发展 1.1 国外克隆技术的发展: 早在1938年，Spemann就通过蝾螈胚胎分割实验证明了自己的核移植设想。 1952年，Briggs和King将青蛙卵进行核移植，获得重组胚并发育形成小蝌蚪，20世纪六七十年代两栖类、鱼类也相继克隆成功[1]。 1996年,Hoppes克隆小鼠成功标志首例哺乳动物克隆成功[2]。随后，他采用显微去核和病毒介导相继获得克隆羊、克隆兔、克隆猪[3,4]。 1996年，美国克隆猴获得成功，这是人类首次灵长类克隆成功，并引发克隆人与伦理争论[5]。 1997年，克隆绵阳“多莉”的诞生，标志体细胞克隆进入了一个新时代。 1998年，Wilmut等利用核移植和转基因技术，成功地获得了转基因克隆绵阳。 1999年，华裔科学家赖良学等通过基因敲除和体细胞克隆技术相结合，成功获得“基因敲除”克隆猪。 2002年，华裔科学家杨向中宣布成功获得具有两种人类凝血因子的“双基因”克隆猪。 1.2 国内克隆技术的发展 我国的动物克隆技术相对发展比较晚，但几年发展速度较快并且受到国际同行的高度肯定和认可。无论是在同种动物的胚胎细胞克隆、同种动物的体细胞克隆还是异种动物的克隆方面都有很大进步。 同种动物胚胎细胞克隆:1972年，童第周利用核移植技术首次获得了克隆黑斑鲤鱼。1990年，张涌等由同一个胚胎经过多代克隆之后，分别移植于几个羊受体内获得了45只克隆羊。1993年，王斌和范必勤等通过胚胎细胞核移植得到了3只克隆兔。1995年，邹贤刚和杜森进行了山羊继代研究，得到了4只克隆羊。1997年，陆长富和卢光秀等供货的了6只核移植仔鼠。1998年，杜森等用羊胎儿成纤维细胞获得2头克隆山羊。 同种动物体细胞克隆:2002年10月16日中午，中国第一头利用玻璃化冷冻技术培育出的体细胞克隆牛在山东省梁山县诞生;2005年，我国第一头体细胞克隆猪诞生。2013年，一胎8头体细胞克隆小猪在南京农业大学诞生，这是江苏省首例利用徒手克隆核移植技术生产的克隆猪;2013年，世界首例体细胞克隆山羊“元元”在杨凌西北农林科技大学诞生，这一重大科技事件的发生，标志着我国在世界克隆技术领域占据领先地位。 2 异种动物克隆:1999年，陈大元等研究发现去核兔卵母细胞可以去核兔卵母细胞可以支持成年大熊猫体细胞重编程，2001年，谭世俭等进行了水牛和黄牛胚胎细胞核移植获得种间核移植囊胚，2004年杨彩侠使大大熊猫-兔的异种重构胚在家猫子宫内着床成功[6]。 以上为克隆动物的发展历程，近几年国内外克隆技术也有很大突破。2003年5月28日，世界上第一例真正的自体克隆动物一——不用代孕母亲母体自身繁育自己的体细胞克隆体的克隆动物诞生，这匹健康克隆马的出世，是世界上首例哺乳动 物生下自己的克隆体。在克隆人方面，2003年8月，中国科学家在世界上首次采用克隆技术培育出含人、兔DNA混合物胚胎。2003年9月 ，美国克隆技术专家扎沃斯宣布他已克隆出了含人、DNA的混合胚胎。人与动物DNA混合胚胎的培育成功，为克服人类细胞染色体在克隆的“核移植”过程中常会出现的破坏和紊乱现象迈出了重要的一步。据提前出版的美国《连线》杂志披露，美国先进细胞技术公司的兰扎等人在不久前成功克隆了含16个细胞的人类早期胚胎，可以植入子宫繁殖后代。2012年，卫恒习，李秋艳等人首次利用不同发育阶段克隆胚胎混合一直的方法确定了最佳的供受体同期性选择方法[7]。 由此看来，克隆技术日渐成熟，并且必将会得到广泛的应用。 2 动物克隆的理论技术 近几年，动物克隆技术的核心是核移植，所谓核移植是指将胚胎或体细胞的细胞核用显微外科手术的方法移入去和的卵母细胞中，构建重组胚，通过体内或体外培养、胚胎移植，产生与工体细胞基因型想通后的的技术过程。根据核供体的来源不同，可分为以下几种: 2.1 胚胎细胞核移植 胚胎细胞核移植是指用显微首发将耽搁胚胎细胞导入去除染色质的成熟卵母细胞，电融合后发育成胚胎，将该重组胚胎移植给受体，妊娠产仔。理论上，一个胚胎有多少个细胞，就可以克隆出多少个动物。 2.2 胚胎干细胞核移植 胚胎干细胞是早起胚胎或原始生长细胞经离体抑制分化筛选出的在发育上类似于早期胚胎的内细胞团，具有分化潜能和整倍体核型。利用胚胎干细胞核移植克隆动物，即一直胚胎细胞分化，细胞数倍增，使每个细胞具有发育成个体的能力。将这种细胞利用核移植技术导入去除染色质的成熟卵母细胞内，电融合后发育成胚胎，移植给受体，妊娠产仔，得到克隆动物。 2.3 胎儿成纤维细胞核移植 从早期胎儿分离出单个成纤维细胞，导入去除染色质的成熟卵母细胞内，电融合后发育成胚胎，移植给受体，得到克隆动物。这比胚胎干细胞克隆动物更进一步，因为成纤维细胞是分化了的细胞，它发育成新的个体，是动物体细胞全能型理论的突破。 3 动物克隆技术的应用 3.1 改善畜产品品质和提高动物生长速度 在动物杂种优势利用方面，哺乳动物的克隆技术费时少，选育的种畜性状稳定，并且可以提高动物的生长速度。通过克隆胚胎的方法能大量繁殖畜群中特别优秀的个体，而且易于优良性状的保存。同时，克隆是从细胞开始的，这将使不同地区之间的物种交流很便利。因此通过克隆，可以迅速对优良畜禽的基因进行整合，培养出优良的畜种。 3 3.2 构建生物反应器(即转基因动物)生产药物 乳腺生物反应器的应用十分广泛。它基于转基因技术平台，使外源基因导入动物基因组中并定位表达与动物乳腺，利用动物乳腺天然、高效合成并分泌蛋白的能力，在动物的乳汁中生产一些具有重要价值的药物。 3.3 用克隆动物做器官移植的供体 器官移植，特别是异种器官移植，最大障碍时排异反应，它是人体内预存的天然抗体及补体街道的抗异种血管内皮细胞的排异反应。克隆技术可以改变动物器官组织相容性基因属性，从而降低人类免疫系统的危害，甚至可以直接生产处人类心脏、皮肤、造血干细胞等，供临床使用。 动物克隆技术的日渐成熟以及与转基因技术的结合，必将会给人类带来很大的益处。目前的技术还不太完善，克隆出的部分个体表现出生理或免疫缺陷，即使是正常发育的“多利”，也被发现有早衰迹象。由于克隆技术的巨大效益，人类必将会进行更深的研究，使克隆技术日臻完善，我们也必将听到克隆技术给人类带来的福音。 参考文献: [l]. Bondioli K.R.M.E, Westhusin C ，R. Looney production of identical of spring by nuclear transfer(Theriogenology(1990,33,165-74 [2]. Gordon J.W.,Scangos G.A.,Plotkin D.J.,et al.Genetic transformation of mouse embryo by micro injection of purified DNA.Proc Nail Acad Sci USA ,1980;77;7380—7384 [3]. Wilmut l.A.E., Schieke J.McWhiretal.Campbell H.S. Viable offspringderiver from fetal and adult mammalian cell. Nature ,1997;385;810-813 [4]. Prather R.S.F., Barnes F.L.,Sims M.M Nueleartran plantaion in the ebovine embryo:assessment of donor nuclei and recipient cyte. Biol.Reprod. 1987;37;859-866 [5]. Rogina B.,Reenan R.A.,Nilsen S.P.,et al.Extended life span conferred by cotran sprortergeneemulation sindrosophila. Science,2000;290(5499);2137 [6]. 杨彩侠. 猕猴重构胚和大熊猫异种克隆研究 [ D ](北京:中国科学院动物研究所，2004( [7]. 卫恒习,李秋艳等. 胚胎移植方法和受体母猪因素对克隆猪生产效率的影响. [J]. 中国农业科学. 2012,45,(15);3147—3153 [8]. 刘长青,陆涛峰等. 转基因克隆技术的应用及生物反应器的建立.[J].现代生物医学进展. [9]. 戴建军等. 小型猪克隆胚的构建及胚胎移植研究.[J] 实验动物与比较医学. 2011,,31(5) 4