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1、 克隆技术的发展及其趋势 面对即将到来的克隆时代 克隆技术将向世界充分展示它的迷人前景 展示它在改善人类未来生活质量方面广泛的潜能 一 什么是克隆技术二 克隆技术的发展历程三 克隆羊 多利 四 克隆技术应用前景五 克隆技术还远未成熟六 关于克隆人 克隆 是Clone的译音 意为无性繁殖 英语 Clone 一词起源于希腊文 Klone 原意是用 嫩枝 或 插条 繁殖 克隆 即由同一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系 该细胞系中每个细胞的基因彼此相同 一 什么是克隆技术 现在 克隆 的含义已不仅仅是简单的 无性繁殖 凡来自一个祖先 经过无性繁殖出的一群个体 也叫 克隆 这种来自一个祖先的无性繁殖的
2、后代群体也叫 无性繁殖系 简称无性系 一 什么是克隆技术 在自然界 有不少植物具有先天的克隆本能 如番薯 马铃薯 玫瑰等的插枝繁殖的植物 动物界也有无性繁殖 不过多见于无脊椎动物 如原生动物的分裂生殖 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 一 什么是克隆技术 克隆技术在现代生物学中被称为 生物放大技术 它已经历了三个发展时期 第一个时期是微生物克隆 即用一个细菌很快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 比如用遗传基因 DNA克隆 第三个时期是动物克隆 即由一个细胞克隆成一个动物 克隆绵羊 多利 由一头母羊的体细胞克隆而来 使用的便是动物
3、克隆技术 一 什么是克隆技术 1 同种体细胞核移植早在本世纪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 一 什么是克隆技术 英国牛津大学的科学家在1960年和1962年 先后用非洲一种有爪的蟾蜍 非洲爪蟾 进行过克隆试验 试验方式是光用紫外线照射爪蟾卵细胞 破坏其中的核 然后依靠高超的外科手术从爪蟾蝌蚪的肠上皮细胞 肝细胞 肾细胞中取出核 并把这些细胞的核精确地放进已被紫外线破坏了细胞核的卵细胞内 经过精心照料 这些换核卵中终于有一部分长出了活蹦乱跳的爪蟾 这种爪蟾不是经过精细胞和卵细胞州结合产生的 所以
4、是克隆爪蟾 一 什么是克隆技术 2 同种胚胎细胞核移植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 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 一 什么是克隆技术 3 异种细胞核移植技术我国科学家首先提出并首先解决了这个问题 他们设法把鲤鱼胚胎细胞的核取代了鲫鱼卵细胞的核 鲤鱼细胞核和鲫鱼卵细胞质居然能相安无事 并开始了类似受精卵分裂发育的过程 最后长出有 胡须 的 鲤鲫鱼 这种鱼有 胡须 生长快 完全像鲤鱼 但它的侧线鳞
5、片数和脊椎骨的数目与鲫鱼相同 而且鱼味鲜美不亚于鲫鱼 这种人工克隆新鱼种的出现为鱼类育种开辟了新途径 一 什么是克隆技术 3 异种细胞核移植技术1997年3月 中国科学院动物研究所研究员陈大元率先提出了克隆大熊猫的设想 1999年 陈大元领导的小组将大熊猫的体细胞植入去核后的兔卵细胞中 成功地培育出了大熊猫的早期胚胎 克隆大熊猫面临的两个关键问题中的一个已经解决 另一个难题是制备的胚胎能够在异种动物体内全程发育 一 什么是克隆技术 1938年 德国科学家汉斯 斯伯曼建议用成年动物的细胞核植入卵子的办法进行哺乳动物克隆 1952年 美国科学家布雷格斯和金运用汉斯 斯伯曼的构想 克隆了蝌蚪 198
6、4年 丹麦科学家斯丁 维拉德森成功利用胚胎细胞克隆出一只绵羊 这是首次证实的通过核移植技术克隆哺乳动物 二 克隆技术的发展历程 1997年2月 英国科学家伊恩 威尔姆特和同事宣布第一头用成年母羊体细胞克隆的绵羊多莉诞生 1998年1月 美国科学家们以牛的卵子为受体 成功克隆出猪 牛 羊 鼠和猕猴等5种哺乳动物的胚胎 1998年7月22日 科学家采用一种新克隆技术 用成年鼠的体细胞成功地培育出了第三代共50多只克隆鼠 这是人类第一次用克隆动物克隆出克隆动物 二 克隆技术的发展历程 1999年5月31日 美国夏威夷大学的科学家 利用成年体细胞克隆出第一只雄性老鼠 1999年6月17日 以美藉华人科
7、学家杨向中为首的研究小组利用一头13岁高龄的母牛耳朵上取出的细胞克隆出小牛 二 克隆技术的发展历程 2000年1月3日 美国著名华人杨向东 用体外长期培养后的公牛耳皮细胞成功克隆出6头牛犊 2000年4月13日 美国科学家克隆出了第一只非人类的灵长类动物 短尾猴 泰特拉 这意味着克隆人本身已没有技术障碍 二 克隆技术的发展历程 2000年12月19日 英国众议院通过一项法案 允许科学家克隆人体早期胚胎 2001年1月31日 意大利科学家塞韦里诺 安蒂诺宣布计划克隆人 并有美日科学家参与 2001年11月25日 美国先进细胞技术公司宣布首次克隆成功了处于早期阶段的人类胚胎 二 克隆技术的发展历程
8、 2002年2月 成功克隆出老鼠的日本研究人员称 他们发现所有的克隆老鼠都死得比较早 从而引发了关于克隆技术安全的担忧 同月 科学家的研究指出 克隆老鼠和正常老鼠相比显得更加肥胖 二 克隆技术的发展历程 2002年11月26日 意大利著名胚胎学专家安蒂诺里宣布 一名怀有克隆胚胎的妇女已经怀孕33周 克隆婴儿将在2003年1月降生 2003年1月22日 由美国邪教组织雷尔教派资助成立的 克隆援助 公司称 世界上第三个 克隆婴儿 已经出生 但是到目前为止 该公司还没有提供过任何证据证明这几名克隆婴儿的真实性 二 克隆技术的发展历程 1985年 中科院发育生物研究所陆德裕研究员进行 哺乳动物胚胎细胞
9、发育能力的研究以及克隆动物的培养 以去核卵母细胞发育作受体 移植到兔输卵管中培养 约25 发育成胚胎 利用兔的原始外胚层 胚胎外胚层 原始生殖细胞基进行实验 得到35 100 的嵌合体兔 二 克隆技术的发展历程 中国克隆技术发展大事记 1987年 中科院发育生物所沈立兵博士进行 猪的嵌合体研究 进行了15组胚胎移植 怀胎率40 其中2号母猪于1990年10月5日产下2头嵌合体仔猪 二 克隆技术的发展历程 中国克隆技术发展大事记 1987年 西北农业大学王建辰教授进行 绵 山羊胚胎融合及山羊卵核移植 在世界上获得了首批山羊卵核移植后代 有5只山羊产出5只卵核移植后代 建立了山羊留名核移植程序 实
10、现了山羊胚胎 克隆化 的可能性 二 克隆技术的发展历程 中国克隆技术发展大事记 1992年 助江苏省农科院王斌助理研究员进行 兔胚细胞周期影响核移植重组胚核质作用 以兔胚卵裂球作供体核 将其移入去核卵母细胞 电融合后重组成胚 获得5只移核家兔 二 克隆技术的发展历程 中国克隆技术发展大事记 1992年 湖北省农科院赵浩斌副研究员等进行 猪卵核移植的研究 建立了实验模型 得到了移核猪 2001年11月3日我国首例健康成活胎儿皮肤上皮细胞克隆牛在山东莱阳农学院动物胚胎工程中心实验场诞生 二 克隆技术的发展历程 中国克隆技术发展大事记 2002年1月18日21时25分中科院主持的第一头克隆牛 委委
11、在山东省曹县城郊五里墩村剖腹产诞生 但当天23时夭折 2002年4月19日中国农业大学主持的第一头克隆黄牛在唐山隆生 二 克隆技术的发展历程 中国克隆技术发展大事记 2002年12月10日中国农业大学主持的北京第一头克隆牛 顺华 在顺义诞生 2003年5月23日中科院与新疆金牛公司合作的新疆第一头克隆牛 金牛 盖瑞1号 出生 不久死亡 二 克隆技术的发展历程 中国克隆技术发展大事记 多利羊的叫声响遍全球 这只不同凡响的小羊是由英国爱丁堡大学罗斯林学院 Edinburgh sRoslinInstitute 的胚胎学家伊恩 威尔马特 IanWilmut 领导的科研小组从一只成年绵羊的乳腺细胞克隆出
12、来的 三 克隆羊多利 克隆羊多利 Dolly 就是首次利用细胞克隆技术克隆成功的 它在生物工程史上揭开了新的一页 首先 科学家从一只产自芬兰的6岁成年多塞特母绵羊A的乳腺中取出一个本身并没有繁殖能力的普通细胞 将这个细胞的基因分离出来备用 1 多利 的克隆技术原理 三 克隆羊多利 的乳腺细胞的基因 形成一个含有新遗传物质的卵细胞 再将这个基因己被 调包 的卵细胞放电激活 促使它分裂发育成胚胎 三 克隆羊多利 然后 科学家在取出另一只母绵羊B的未受精的卵细胞 将这个卵细胞中的基因取出 换上母绵羊A 1 多利 的克隆技术原理 科学家总共用了八百二十四个融合细胞 用来复制 多利 的乳房细胞组有二百七
13、十七个 最后共产下八头羊 而其中一头在出生几分钟就夭折 由此也可看得出实验的繁琐与困难 三 克隆羊多利 1 多利 的克隆技术原理 为什么其它克隆动物并未在世界上产生这样大的影响呢 这是因为其它克隆动物的遗传基因来自胚胎 且都是用胚胎细胞进行的核移植 严格地说不算是 无性繁殖 另一原因 胚胎细胞本身是通过有性繁殖的 其细胞核中的基因组一半来自父本 一半来自母本 三 克隆羊多利 2 多利 对世界的影响 而 多利 的基因组 全都来自单亲 这才是真正的无性繁殖 因此 从严格的意义上说 多利 是世界上第一个真正克隆出来的哺乳动物 其特点就在于它与它提供遗传物质的供体 那头6岁母羊具有完全相同的基因 三
14、克隆羊多利 2 多利 对世界的影响 这一实验的成功 推翻了遗传学一条上百年的定律 体细胞的功能高度分化 不可能重新发育成个体 从技术上看 两种方法没有特别大的差别 但实质在于胚胎克隆出的是后代 体细胞克隆出的是自己 三 克隆羊多利 2 多利 对世界的影响 多利 的诞生 意味着人类可以利用动物的一个组织细胞 像翻录磁带或复印文件一样 大量生产出相同的生命 这是生物工程技术发展史中的一个里程碑 也是人类历史上的一项重大科学突破 三 克隆羊多利 2 多利 对世界的影响 克隆技术被誉为 一座挖掘不尽的金矿 它在生产实践上具有重要的意义 潜在的经济价值十分巨大 首先 在动物杂种优势利用方面 较常规方法而
15、言 哺乳动物克隆技术费时少 选育的种畜性状稳定 四 克隆技术应用前景 其次 克隆技术在抢救濒危珍稀物种 保护生物多样性方面可发挥重要作用 即使在自然交配成功率很低的情况下 科研人员也可以从濒危珍稀动物个体身上选择适当的体细胞进行无性繁殖 达到有效保护这些物种的目的 我国的大熊猫是国宝 但自然交配成功率低 因此己濒临绝种 如何挽救这类珍稀动物 克隆 为人类提供了切实可行的途径 四 克隆技术应用前景 克隆技术可使人类对流产有更多的认识 以发展治疗习惯性流产的方法 解除那些不能成为母亲的女性的痛苦 同时 通过研究桑葚胚附着于子宫壁的原理 有望发展新的避孕技术 四 克隆技术应用前景 克隆实验的实施促进
16、了遗传学的发展 可以用来生产可供人类移植的器官等 并且接受移植的患者不会出现排异反应 这也就是所谓的 治疗性克隆 治疗性克隆 在医学领域具有很大的潜力 它和一部分科学狂人所鼓吹的 生殖性克隆 即 克隆人 是不同的 应该区别对待 四 克隆技术应用前景 胚胎发育过程中桑葚胚的生长特征与癌细胞的生长有相似之处 如果人类在研究克隆技术的过程中找到了制止胚胎发育进程的方法 则在治疗中终止癌症的扩散应该也为时不远了 四 克隆技术应用前景 还可提供某些药物原料以提高人类免疫功能等 在小羊多利之前 英国罗斯林研究所曾培育出一只奶中含治疗血友病药物原料的转基因羊 一家公司以50万英镑的高价买去 如果利用体细胞大批 复制 这只羊 就可挽救更多患者的生命 四 克隆技术应用前景 英国PPL公司已培育出羊奶中含有治疗肺气肿的a一 抗胰蛋白酶的母羊 这种羊奶的售价是6千美元一升 一只母羊就好比一座制药厂 用什么办法能最有效 最方便地使这种羊扩大繁殖呢 最好的办法就是 克隆 同样 荷兰PHP公司培育出能分泌人乳铁蛋白的牛 以色列LAS公司育成了能生产血清白蛋白的羊 这些高附加值的牲畜如何有效地繁殖 答案当然还是 克
