第2章第2节考点四动物体细胞核移植技术和克隆动物

同学们好！今天我们学习第2章第2节考点四。
考点四：动物体细胞核移植技术和克隆动物。
“（悟空）拔一把毫毛，丢在口中嚼碎，望空喷去，叫一声变！即变作三二百个小猴，周围攒簇。”这是《西游记》中的一段描述，展示了中华先贤的想象力。毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出猴来吗？
我们知道，这其实已经在某种程度上得到了实现。核移植相当于孙悟空施的“魔法”，科学家通过它成功培育了克隆猴等克隆动物。
一、概念。动物细胞核移植技术是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。
减数第二次分裂 中期卵母细胞中的“核”其实是纺锤体﹣染色体复合物。文中所说的“去核”是去除该复合物。
二、种类。
哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。由于动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易，而动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难，因此动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。而在动物体细胞核移植中，非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难。主要原因一方面是供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其分化前的功能状态，这导致了胚胎发育率低；另一方面是对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。我国科学家经过多年努力，攻克了这些障碍，终于成功获得了体细胞克隆猴。
三、体细胞核移植的过程。
应用体细胞核移植技术，我国已成功地克隆了牛、羊、猪和猴等多种哺乳动物。下面以克隆高产奶牛为例，来说明体细胞核移植的大致过程。
1、从屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞，在体外培养到减数第二次分裂中期。通过显微操作去核。
目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法。也有人采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法。这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的 DNA 变性。
2 、从供体高产奶牛身体的某一部位（如耳）上取体细胞，进行培养。
3、将供体细胞注入去核的卵母细胞。
通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚。重构胚是指人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力。
4、用物理或化学方法（如电刺激、 钙离子载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等）激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程。
5、将胚胎移入受体（代孕）母牛体内。生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛。
四、有关体细胞核移植的问题。
1、在将体细胞的核移植到卵母细胞之前，为什么必须先对卵母细胞进行去核操作？
为了使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞。
2、你认为用上述体细胞核移植技术培育的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100％的复制吗？为什么？
克隆动物绝大部分 DNA 来自体细胞供体（即核供体）动物的细胞核，但其细胞核外的 DNA ，即线粒体中的 DNA 同时来自核供体细胞和受体卵母细胞。所以，用教材中所述的方法克隆动物不是对核供体动物进行完全相同的复制。
此外，即便动物的遗传基础完全相同，但由于动物的发育及一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，克隆动物所生活的环境与核供体动物生活的环境不会完全相同，所以从这一角度看，克隆动物也不是对核供体动物进行100％的复制。
3、体细胞核移植技术与诱导 i P S 细胞相比，有什么相似或不同之处？
利用体细胞核移植技术和诱导 i P S 细胞都能生成干细胞，但它们的过程是完全不同的。通过体细胞核移植技术可以生成带有核供体细胞遗传物质的胚胎干细胞；诱导 i P S 细胞需要在细胞中表达几个关键基因，将细胞逆转到类似胚胎干细胞的状态。体细胞核移植技术对核供体细胞有较高要求，一般情况下体细胞的分化程度越高，它重编程为干细胞的成功率就越低；可诱导成为 i P S 细胞的细胞来源相对广一些，研究表明成纤维细胞、 B 淋巴细胞、脂肪干细胞等都可以诱导成为 iPS 细胞。体细胞核移植技术涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作；诱导 iPS 细胞的技术流程相对简单，可能更适合用于生产实践。
五、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题。
1、应用前景。体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生以及其他领域有着广泛的应用前景。
在畜牧生产中，利用体细胞核移植技术，可以加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育。在医药卫生领域，通过建立转基因体细胞系，再利用体细胞核移植技术培育的转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白；在治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为异种移植的供体；以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞，经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官，将它们移植给患者时可以避免免疫排斥反应。此外，研究克隆动物可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程；克隆一批遗传背景相同的动物，可以通过它们之间的对比来分析致病基因；克隆特定疾病模型的动物，还能为研究该疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助。在保护濒危物种方面，该技术有望增加濒危物种的存活数量。
2、存在问题。尽管通过体细胞核移植技术已经获得了多种克隆动物，但该技术的成功率仍然非常低，各个技术环节也有待进一步改进。相对于技术研究，核移植的理论研究较为滞后，需要与发育生物学、细胞生物学和分子遗传学等学科更深层次的理论研究相结合。此外，一些研究者指出，绝大多数克隆动物存在健康问题，许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，如体型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。总之，体细胞核移植技术的研究仍在继续深入，人类对克隆技术的应用还有许多问题需要解决。期待在不远的将来，克隆技术能更好地造福于人类。以上是考点四的内容。欢迎留言。