了解转基因动物吗 认识转基因给人类做出的贡献

一、转基因的概述

　　1.遗传的基本物质是DNA，基因则是位于染色体上有遗传效应的DN*段，对于储存在生物全套染色体中的全部遗传信息，可称其为基因组。由于不同种类、不同个体的生物基因组成是不同的，因此对动物个体来说，非自身的基因成分属于外源基因，如果把外源基因整合或导入动物染色体基因中，那么这个外源基因就被称为转基因(transgene)(即转移来的基因)，这种动物就是转基因动物(transgenic animals)。

　　2.转基因动物是指将特定的外源基因导全动物受精卵或胚胎，使之稳定整合于动物的染色体基因组并能遗传给后代的一类动物。

　　3.基因治疗(gene therapy)是指将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿因基因缺陷和异常引起的疾病，以达到治疗目的。也包括转基因等方面的技术应用。也就是将外源基因通过基因转移技术将其插入病人的适当的受体细胞中，使外源基因制造的产物能治疗某种疾病。从广义说，基因治疗还可包括从DNA水平采取的治疗某些疾病的措施和新技术。

二、转基因的转移方法

　　一、显微注射

　　是最常用且成功率较高的方法，以转基因小鼠的制作为例，大致过程如下。

　　1.采集受精卵

　　2.向受精卵雄性原核注入DNA溶液

　　3.将2细胞的受精卵移植到假妊娠雌性小鼠的输卵管中

　　4.导入基因的鉴定

　　二、反转录病毒感染法

　　反转录病毒具有侵入宿主细胞并整合于细胞染色体DNA的能力。将外源基因DNA插入反转录病毒载体，通过辅助细胞包装成高感染度的病毒颗粒，感染胚胎后，将感染的桑椹期胚胎细胞导入子宫，可发育成携带外源基因的子代动物。

　　该法整合率较高，目的基因不易破坏，多是单拷贝、单位点整合，适合于难以观察到原核的禽类受精卵。由于病毒衣壳大小的限制，目的基因不宜超过10kb，否则影响活性和稳定。此外，病毒DNA可能影响外源基因在宿主动物的表达。

　　三、胚胎干细胞法

　　(1)获取发育至一定时期的胚胎，经培养后，剥离和分散内细胞团，再培养，最后分离、扩散、鉴定ES细胞。

　　(2)通过基因打靶技术，将外源基因经逆转录病毒感染、电脉冲法等方法导入ES细胞，体外培养和筛选有外源基因表达者。

　　(3)获取囊胚期胚胎，作为ES细胞的移植受体。

　　(4)通过显微操作将ES细胞注入到囊胚期胚胎的腔内，使之与内细胞团紧靠在一起，成为嵌合体。

　　(5)将注射过的胚胎，经培养后筛选无发育缺损的囊胚，移植到交配第3天的假孕受体动物子宫内，培育出转基因动物。

　　四、电脉冲法

　　将供体DNA与受体细胞充分混匀，在外界的高电压短脉冲下改变细胞膜结构，使细胞膜产生瞬间可逆性电穿孔，从而使一定大小的DNA可以通过细胞膜进入细胞，运送到细胞核。

　　五、精子导入法

　　利用精子作为外源基因载体，借助受精作用把外源綦因导人受精卵，整合到受精卵的基因组中，称之为精子载体导入法，是构建转基因动物的一种新尝试。该法简单、方便，依靠生理受带过程，免去了对原核的损伤。但在实践中成功率较低，对精子是否可作为外源DNA的载体也存在争论。目前这_技术尚处在探索阶段。该法可以将人工授精、体外受精与转.

三、转基因的应用

　　一、基础理论

　　1.发育生物学的研究

　　转基因动物可用于观察目的基因在胚胎不同发育阶段的特异性表达、关闭及调控机制，了解调控顺序(如增强子、启动子)在组织特异性表达中的作用。

　　2.遗传学研究

　　利用自然突变或人为修饰的基因作为外源基因，构建转基因动物，研究导人的异常基因的表型效应，可以了解基因站构和功能的盖系，还可用于基因组印迹分析、遗传缺陷的矫正等。

　　医学研究

　　3.心血管疾病的研究

　　各种调节心血管功能的因子如转脂蛋白、转纤维蛋白溶酶原等都可通过转基因动物来了解其生理功能及作用，建立如动脉粥样硬化、突发性高血压、静脉闭塞等转基因动物模型。

　　4.肿瘤学研究

　　肿瘤基因的发现是近10年来肿瘤学研究的重大突破，现已发现乳腺癌基因等100多个肿瘤基因。实验证明，各种脊椎动物都携带肿瘤基因，在通常情况下并不引起细胞癌变，只有在某些条件下才能被激活使癌细胞增生而导致癌变。建立带有肿瘤基因的转基因动物可了解哪些组织对肿瘤基因转化活性敏感、肿瘤形成与其基因的关系、肿瘤基因生长分化影响等等。

　　5.遗传病研究

　　通常是将功能正常的外源基因导入动物体的靶细胞内，用来弥补缺陷的基因，改变患病细胞的遗传物质，进行基因治疗。

　　6.免疫学研究

　　巴宾耐特(Babinet)发现虽然转基因小鼠产生HBsAg，但在6个月内没有任何病理变化，表现为一种持续的带病毒状态。这些结果表明：乙型肝炎患者的肝细胞损伤不是由HBV的HBsAg表达直接引起，而是通过对肝细胞膜上的病毒抗原发生免疫反应造成的。

　　二、改良培育

　　经典的遗传育种方法要在同种或亲源关系很近的种间才能进行，并且受到变异或突变的限制，而使用重组DNA技术在短时间内就可使亲缘关系很远的种间遗传信息进行交换和重组。另外由于转基因动物可以稳定地整合外源基因，并在合适的组织表达，还能将这种性状遗传给后代，这样就可以生产出生长快、产肉、产毛、产奶更多而耗料极少的转基因家畜，为家畜改良提供一条重要的途径。

　　三、研制生产

　　将在医学领域中有价值的生物活性蛋白基因导人家畜或家禽的受精卵，在发育成的转基因动物体液或血液、乳、尿、腹水中收获基因产物，便可获得大量有价值的生物活性蛋白，通常将此动物称为“动物生物反应器”。

四、转基因的研究发展

　　1.人类改造自然界的生物种群，开始于人工筛选育种，继而人工杂交、人工诱变。80年代，中国科学家朱作言国际上首先研制成功了转基因鱼。90年代，国内成功研制了转基因羊。

　　2.转基因禽类生物反应器，包括肝脏和输卵管表达系统。1993年Ruslin 研究所的Sang博士成功在禽蛋卵黄表达外源蛋白。1994-1995年中国曾邦哲提出系统(结构)遗传学(system genetics)方法和首创了输卵管生物反应器(oviduct bioreactor)的概念与术语、词汇等 –转基因禽类金蛋计划(Goldegg Plan)。1996年在北京召开了第1届国际转基因动物学术研讨会(秘书长曾邦哲)并阐述(Zeng BJ)了输卵管生物反应器、生物系统论与遗传学、生物工程等，并得到了朱作言、旭日干、刘德培等中国著名科学家的参与和支持，哺乳动物乳腺生物反应器和禽类输卵管生物反应器成为转基因动物的重要方向。

　　3.1997年英国I. Wilmut等，用绵羊乳腺细胞的细胞核移植到去细胞核的卵细胞中，成功得到了克隆羊“多莉”，克隆动物的主要目的是解决用作生物反应器的转基因动物品系的纯种繁殖问题。

　　4.21世纪，基于系统生物学的基因工程 -合成生物学，也就是系统生物工程技术的进展，转基因技术包括转基因动物的研究与开发，进入了人工设计、合成基因与基因调控链的转基因系统生物技术新的时期，改变了以往的单基因克隆、载体构建与基因转移方法，开启了全基因合成、基因调控网络设计乃至人工基因组转移的多基因转基因生物技术时代。