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 21-1
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 21-1、图 21-2）
转基因动物研究（大动物）
1,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。
1,转基因变性,Y染色体转入雌鼠卵变雄性。
2,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。
转基因动物存在的问题
1,随即整合如何控制
2,如何使目的基因定位在特定组织中
3,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
1,可提供足够量的 ES细胞，进行转基因来
源方便。
2,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。
3,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。
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）
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 21-1
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）。
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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 21-1、图 21-2）
转基因动物研究（大动物）
1,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。
1,转基因变性,Y染色体转入雌鼠卵变雄性。
2,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。
转基因动物存在的问题
1,随即整合如何控制
2,如何使目的基因定位在特定组织中
3,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
1,可提供足够量的 ES细胞，进行转基因来
源方便。
2,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。
3,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。
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）
