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家畜核移植

不经过有性繁殖的过程,连续不断地复制遗传上相同克隆动物的一项家畜繁殖新技术,亦称哺乳动物的无性繁殖(即克隆哺乳动物,cloning mam-mals)。哺乳动物可以通过两种方式进行无性繁殖。一种是通过胚胎切割进行所谓的变相的无性繁殖,这种方式不可能作到无限量和连续不断地进行同一基因型动物的扩繁,因此其应用有一定的局限性(见胚胎分割)。

不经过有性繁殖的过程,连续不断地复制遗传上相同克隆动物的一项家畜繁殖新技术,亦称哺乳动物的无性繁殖(即克隆哺乳动物,cloning mam-mals)。

哺乳动物可以通过两种方式进行无性繁殖。一种是通过胚胎切割进行所谓的变相的无性繁殖,这种方式不可能作到无限量和连续不断地进行同一基因型动物的扩繁,因此其应用有一定的局限性(见胚胎分割)。另一种是通过核移植的方法进行真正的无性繁殖(true cloning)。

采用核移植技术可以大量复制同基因型的高产家畜,同时还可以控制家畜的性别,为家畜育种提供大量珍贵的遗传材料,加速家畜遗传改进的进程。此项技术一旦在家畜育种和畜牧业中得到广泛应用,无性繁殖将代替(或部分代替)家畜的有性繁殖。

哺乳动物核移植研究进展很快,继试验动物小鼠胚胎核移植成功(1983)之后,仅在6年的时间内就相继取得了羊(1983)、牛(1987)、兔(1988)和猪(1989)等几种主要家畜核移植成功的结果。由于哺乳动物核移植潜在着巨大的经济效益,所以家畜核移植,特别是牛的核移植研究,已经成为当前动物细胞工程研究的热点。

中国在哺乳动物核移植的研究中,取得了兔(1991)、山羊(1991)胚胎核移植成功的结果。

胚胎细胞在未分化之前具有全能性(totipotent),而全能的细胞能够形成胎儿的各种组织和胎盘组织。如果将具有全能性的细胞核移入去核的卵母细胞中,这个移入的核将经历着各种变化。移入的细胞核与受体细胞质之间相互进行蛋白质交换,细胞核则进行重新编码(改造),使之面貌和行为与合子的原核相同,从而把生命的时钟重新拨回到“0”。这样一个重构胚又重新步入新的生命里程。

到目前为止,反刍动物(羊、牛)胚胎在64细胞前,甚至处于分化初期囊胚的内细胞团细胞核,也具有支持核移植重构胚发育至完整胎儿的全能性。所以从一个胚胎可以得到多个核供体,同时其全部分裂球都含有完全相同的遗传物质。通过核移植及重构胚的再移植,可以大量(从理论上讲是无限量)的克隆相同性别和基因型的后代。由于核移植的各个技术环节的效率还非常低,目前此项技术仍然处于研究阶段。

核移植的操作程序,基本上参照布瑞格斯(R.Briggs)和金氏(T.J.King)提出的两栖类移植方法,由麦克格拉斯(J.McGrath)加以改进之后适用于哺乳动物。①需准备一批去核的卵母细胞。为此需用细胞松弛素处理卵母细胞,使细胞骨架松弛而质膜不易破碎。卵母细胞用固定微吸管吸住,用另一只微细管从极体一侧扎入透明带,将核物质连同部分细胞质一起吸入微细管。当移出微细管时,质膜则被拉断,形成两个膜包着的囊球(一个在透明带里,另一个在微细管中)。最初吸取染色体是盲目的,现用DNA染料在荧光显微镜下显现核物质,以使卵母细胞每次都能成功地去核。②将核供体胚胎分离的裂球移入去核的卵母细胞的透明带,将移植好的卵置电融合槽中,按一定的电场强度和持续时间进行电融合处理,使卵母细胞及裂球融为一体(即完成了核移植的全过程)。

在完成以上核移植程序之前,必须完善以下3项技术:①不破坏受体卵的去核方法;②分离完整的胚胎分裂球(供核体)技术;③不损伤受体卵和供体核的核移植方法。

哺乳动物核移植的研究,还没有从分子水平解释核移植中出现的问题。对妊娠率低的出生仔畜体型过大等问题的解释,多是用实验动物作的试验。

由于核移植技术尚不能创造维持研究的费用,克隆的成本费用高,而且成功率低,多数研究单位将转入基础研究,完善核移植技术,以提高其生产克隆动物的效率。