动物克隆与转基因技术

克隆技术的发展克隆，是Clone的译音，意为无性繁殖，克隆技术即无性繁殖技术。

前不久报道的英国罗斯林研究所试验成功的克隆羊多利，是首次利用体细胞克隆成功的，它在生物工程史上揭开了新的一页。

克隆技术已经历了三个发展时期：第一个时期是微生物克隆，即由一个细菌复制出成千上万个和它一模一样的细菌而变成一个细菌群。

第二个时期是生物技术克隆，如DNA克隆。

第三个时期就是动物克隆，即由一个细胞克隆成一个动物。

在自然界，有不少植物具有先天的克隆本能，如番薯、马铃薯、玫瑰等插枝繁殖的植物。

而动物的克隆技术，则经历了由胚胎细胞到体细胞的发展过程。

早在本世纪50年代，美国的科学家以两栖动物和鱼类作研究对象，首创了细胞核移植技术，他们研究细胞发育分化的潜能问题，细胞质和细胞核的相互作用问题。

1986年英国科学家魏拉德森首次把胚胎细胞利用细胞核移植法克隆出一只羊，以后又有人相继克隆出牛、羊、鼠、兔、猴等动物。

我国的克隆技术也颇有成就，80年代末，我国克隆出一只兔，1991年西北农业大学发育研究所与江苏农学院克隆羊成功，1993年中科院发育生物研究所与扬州大学农学院共同克隆出一批山羊，1995年华南师大和广西农大合作克隆出牛，接着中国农科院畜牧研究所于1996年克隆牛获得成功。

而美国最近克隆猴取得成功，日本科学家也声称他们繁殖出200多头“克隆牛”。

以上所述的克隆动物，都是用胚胎细胞作为供体细胞进行细胞核移植而获得成功的。

1997年2月英国罗斯林研究所宣布克隆成功的小羊多利，是用乳腺上皮细胞作为供体细胞进行细胞核移植的，它翻开了生物克隆史上崭新的一页，突破了利用胚胎细胞进行核移植的传统方式，使克隆技术有了长足的进展。

整个克隆过程如下：科学家选取了三只母羊，先将一只母羊的卵细胞中所有遗传物质吸出，然后将另一只6岁母羊的乳腺细胞与之融合，形成一个含有新遗传物质的卵细胞，并促使它分裂发育成胚胎，当这一胚胎生长到一定程度时再将它植入第三只母羊的子宫中，由它孕育并产下克隆羊多利。

关于转基因转基因：将不同来源的DNA分子进行重组，克服了天然物种生殖隔离的屏障，将具有某种特性的基因分离和克隆，再转接到另外的生物细胞内。

从而可以按照人们的意愿创造出自然界中原来并不存在的新的生物功能和类型。

转基因技术：将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的可遗传的修饰，这一技术称之为转基因技术（Transgenetechnology）。

人们常说的"遗传工程"、"基因工程"、"遗传转化"均为转基因的同义词。

经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为"遗传修饰过的生物体"（Geneticallymodifiedorganism，简称GMO）。

转基因生物是指遗传物质基因被改变的生物，其基因改变的方式是通过转基因技术，而不是以自然增殖或自然重组的方式产生。

目前已经进入食品领域的三类转基因生物包括：转基因动物、转基因植物、转基因微生物。

现在市场上常见的小西红柿算是转基因食品么？•小西红柿其实并不属于转基因食品，它是通过常规育种方法培育的。

几种常用的植物转基因方法遗传转化的方法按其是否需要通过组织培养、再生植株可分成两大类，第一类需要通过组织培养再生植株，常用的方法有农杆菌介导转化法、基因枪法；另一类方法不需要通过组织培养，目前比较成熟的主要有花粉管通道法。

1．农杆菌介导转化法农杆菌是普遍存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌，它能在自然条件下趋化性地感染大多数双子叶植物的受伤部位，并诱导产生冠瘿瘤或发状根。

根癌农杆菌和发根农杆菌中细胞中分别含有Ti质粒和Ri质粒，其上有一段T-DNA，农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将T-DNA插入到植物基因组中。

因此，农杆菌是一种天然的植物遗传转化体系。

人们将目的基因插入到经过改造的T-DNA区，借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞的转移与整合，然后通过细胞和组织培养技术，再生出转基因植株。

克隆技术的应用前景奇妙的克隆技术已展示出广阔的应用前景，概括起来大致有以下四个方面：（1）培育优良畜种和生产实验动物；（2）生产转基因动物；（3）生产人胚胎干细胞用于细胞和组织替代疗法；（4）复制濒危的动物物种，保存和传播动物物种资源。

以下就生产转基因动物和胚胎干细胞作简要说明。

转基因动物研究是动物生物工程领域中最诱人和最有发展前景的课题之一，转基因动物可作为医用器官移植的供体、作为生物反应器，以及用于家畜遗传改良、创建疾病实验模型等。

但目前转基因动物的实际应用并不多，除单一基因修饰的转基因小鼠医学模型较早得到应用外，转基因动物乳腺生物反应器生产药物蛋白的研究时间较长，已进行了10多年，但目前在全世界范围内仅有2例药品进入3期临床试验，5～6个药品进入2期临床试验；而其农艺性状发生改良、可资畜牧生产应用的转基因家畜品系至今没有诞生。

转基因动物制作效率低、定点整合困难所导致的成本过高和调控失灵，以及转基因动物有性繁殖后代遗传性状出现分离、难以保持始祖的优良胜状，是制约当今转基因动物实用化进程的主要原因。

体细胞克隆的成功为转基因动物生产掀起一场新的革命，动物体细胞克隆技术为迅速放大转基因动物所产生的种质创新效果提供了技术可能。

采用简便的体细胞转染技术实施目标基因的转移，可以避免家畜生殖细胞来源困难和低效率。

同时，采用转基因体细胞系，可以在实验室条件下进行转基因整合预检和性别预选。

在核移植前，先把目的外源基因和标记基因（如LagZ基因和新霉素抗生基因）的融合基因导入培养的体细胞中，再通过标记基因的表现来筛选转基因阳性细胞及其克隆，然后把此阳性细胞的核移植到去核卵母细胞中，最后生产出的动物在理论上应是100%的阳性转基因动物。

采用此法，Schnieke等（BioReport，1997）已成功获得6只转基因绵羊，其中3只带有人凝血因子IX基因和标记基因（新霉素抗性基因），3只带有标记基因，目的外源基因整合率高达50%。

转基因技术原理
转基因技术是一种将外源基因导入到目标生物体中的技术，以改变目标生物体的遗传特性。

其原理主要包括以下几个步骤：
1. 选择目标基因：根据需要改变的性状，选择与之相关的基因作为目标基因。

2. 克隆目标基因：通过PCR（聚合酶链式反应）等方法，从
源生物体中提取目标基因的DNA序列，并进行克隆。

3. 构建转基因载体：将克隆得到的目标基因插入到合适的载体（如质粒）上，构建转基因载体。

4. 转化目标生物体：将转基因载体导入到目标生物体的细胞中。

可以通过基因枪、冷冻融合、细菌介导转化等方式进行。

5. 转基因生物体的筛选与培养：将转化后的细胞进行筛选，剔除未成功转化的细胞，并培养转基因生物体。

6. 目标基因表达与分析：通过PCR、酶切、Southern blot等方法，检测转基因生物体是否成功表达目标基因，并对表达的性状进行分析。

转基因技术的原理基于基因的核酸序列具有一致性，无论是来源于哺乳动物、植物或微生物，都是由碱基对组成的。

因此，通过改变目标生物体DNA序列，即改变了生物体内所编码蛋
白质的氨基酸序列，从而改变了生物体的性状。

转基因技术在农业、医学、生物工程等领域具有广泛应用前景。

转基因动物技术是指借助基因工程技术将体外重组的结构基因导入受精卵或早期胚胎，培育出转基因动物（Transgenic Animal）的技术。

整合到动物基因组上的外源结构基因称为转基因。

转基因技术被公认为是遗传学研究中继本世纪初的连锁分析、60年代的体细胞遗传和70年代的基因克隆之后的第四代技术。

本文综述转基因动物近年来的研究进展，着重阐述了转基因动物的方法，并对转基因动物技术存在的问题进行了探讨。

1．显微注射法显微注射法是目前最常用的建立转基因动物的方法之一，其基本过程是利用显微操作系统和显微注射技术将外源基因直接注入实验动物的受精卵原核，使外源基因整合到动物基因组，再通过胚胎移植技术将整合有外源基因的受精卵移植到受体的子宫内继续发育，进而得到转基因动物。

1980年Gordon等用显微注射法获得了2只转基因小鼠；1982年Palmiter等人应用显微注射技术成功地将人的生长激素基因注射到小鼠受精卵的雄原核中，获得了整合并表达生长激素外源基因的小鼠。

其后转基因兔、转基因绵羊、转基因猪、转基因牛及转基因鸡、转基因鱼和转基因山羊亦陆续成功。

一般情况下，通过显微注射技术获得的转基因动物成功率很低，大约在1/1000。

20世纪80年代中后期，动物生物反应器又成为显微注射法建立转基因动物研究的新热点。

这项工作主要在大的家畜（尤其是奶牛和奶山羊）上。

Ebert、Wright等人在1991年得到目的基因高表达的转基因山羊。

Wall等在1991年得到目的基因在乳腺中表达的转基因牛。

Sharma等1994年研究工作则更为惊人，在所得的7 头原代转基因猪中，有一头血液里含有45％的人a－珠蛋白成分，且该头母猪产下的仔猪中，约有42.5%的个体表达有目的基因成分。

表明该基因可以遗传。

显微注射法虽然是目前最经典可靠、应用最广泛的方法,但它的整合率低,只有1%～5%,且成本高;基因只能加入,不能剔除或原位修饰;整合是随机的,由于插入位点的关系,转基因的表达不确定;随机整合可能破坏重要的内源性DNA序列或激活细胞的致癌基因;产生的转基因动物常常是嵌合体,即并非所有细胞都整合有外源基因;以及不能在胚胎早期确定性别等等。

1996年7月5日，位于苏格兰爱丁堡市郊的罗斯林研究所里诞生了一头大个头儿羊羔，实验室编号为6LL3，克隆羊项目小组主管伊恩·威尔默特以著名乡村歌手多利·帕顿的名字命名这头羊。

多利日后成为世界最著名的绵羊，而它曾经的编号却鲜为人知。

小羊多利浑身洁白，长着细长的弯弯曲曲的羊毛，粉扑扑的鼻子，右耳上系着一个红色小身份牌。

7个月大的它尽管已具有成年羊的轮廓，但仍然很顽皮，活泼地在羊圈里蹦来蹦去，从饲养员手中抢东西吃。

也许是近几天见了世面的缘故，见到我克隆羊之父维尔莫特向它招手它并不害怕，却从金属栅栏里探出头来好奇地看着记者。

它歪着头，嘴巴略微张开，嘴角向上翘起，仿佛微笑着故意摆出大明星的派头等待记者拍照。

培育多利羊的罗斯林研究所副所长格里芬说：“小羊多利并不知道自己与众不同的身份，它像其他小羊一样吃草、睡觉和玩耍。

几个月前还在生育自己的母亲面前撒欢。

尽管目前它已重达45公斤，但从年龄上讲它还是只小羊。

”多利于1997年首次公开亮相，震动整个世界，美国《科学》杂志把多利的诞生评为当年世界十大科技进步的第一项。

细胞核转移技术虽然取得突破，但培育合成卵细胞的失败率极高，即使培育成胚胎，许多都存在缺陷或者降生后早亡。

2003年2月，不到7岁的多利因肺部感染而被科研人员实施“安乐死”。

而普通绵羊通常可存活11到12年。

这项研究不仅对胚胎学、发育遗传学、医学有重大意义，而且也有巨大的经济克隆羊“多莉”和它生下的小羊潜力。

克隆技术可以用于器官移植，造福人类；也可以通过这顶技术改良物种，给畜牧业带来好处。

克隆技术若与转基因技术相结合，可大批量“复制”含有可产生药物原料的转基因动物，从而使克隆技术更好地为人类服务。

目前，世界第一批无性繁殖的转基因羊也在英国诞生。

但我国有关科学家提出应明确禁止克隆技术应用于人类，否则将产生一系列伦理学、法律学等的灾难性问题。

世界各大媒体对多利的去世还是给予了很大关注。