精子介导的转基因技术

精子介导的转基因技术是近十几年发展起来的一种新技术.从各个种的实验证明,精子有瞬间吸收外源DNA的能力.这一过程由一系列因子起重要调节作用.一种特异的DNA结合蛋白介导了外源DNA与精子的结合,同时精浆中存在一种因子起抑制两者结合的拮抗作用.CD4分子与外源基因的内化有关.内化的DNA可能与精子核支架结构(nuclear scaffold)结合,并整合或重排.但仍需要大量实验数据进一步证明是否产生真正可遗传的转基因后代,及如何提高转基因效率,以使这一方法得到普遍的推广及应用.     

精子结合外源DNA的特征及影响因素

外源DNA与精子相互作用后的定位及内化率是精子载体法制备转基因动物的关键环节。实验以标记的DNA片段为示踪材料,就精子与外源DNA相互作用的基本特征及影响因素进行了研究。结果表明：山羊精子可自发性结合外源DNA,外源DNA最初结合于顶体后区质膜外表面,随后部分内化进入细胞内。精子对外源DNA的结合和内化能力随供体的不同而差异明显,在实验所检查的35只公羊中,结合率（DNaseⅠ消化前）波动于4.6% ~ 62.4%,内化率（DNaseⅠ消化后）波动于2.1% ~ 53.8%,个体间差异显著（P<0.01）。对于同一供体的精子而言,阻止DNA结合的最主要因素是精浆,与射出的原精液相比,洗涤后精子的结合率和内化率分别提高了3倍和5倍;其次精子获能也将导致结合率和内化率降低（P<0.01）。死精子不能完成外源DNA的内化过程,但反复冻融导致质膜破裂的死精子具有更高的结合率,而且阳性率与动物个体无关。上述结果提示,筛选合适的精子供体,采用优化的转染处理方法是提高精子载体方法效率的前提和保证。     

山羊精子结合和内化外源DNA的特征及影响因素

外源DNA与精子相互作用后的定位及内化率是精子载体法制备转基因动物的关键环节.实验以标记的DNA片段为示踪材料,就精子与外源DNA相互作用的基本特征及影响因素进行了研究.结果表明:山羊精子可自发性结合外源DNA,外源DNA最初结合于顶体后区质膜外表面,随后部分内化进入细胞内.精子对外源DNA的结合和内化能力随供体的不同而差异明显,在实验所检查的35只公羊中,结合率(DNaseⅠ消化前)波动于4.6%～62.4%,内化率(DNaseⅠ消化后)波动于2.1%～53.8%,个体间差异显著(P<0.01).对于同一供体的精子而言,阻止DNA结合的最主要因素是精浆,与射出的原精液相比,洗涤后精子的结合率和内化率分别提高了3倍和5倍;其次精子获能也将导致结合率和内化率降低(P<0.01).死精子不能完成外源DNA的内化过程,但反复冻融导致质膜破裂的死精子具有更高的结合率,而且阳性率与动物个体无关.上述结果提示,筛选合适的精子供体,采用优化的转染处理方法是提高精子载体方法效率的前提和保证.     

精子因素对精子载体法制备转基因山羊的影响

精子具有主动结合、转运、整合外源DNA的能力,并在受精时导入卵母细胞,获得转基因动物.精子介导基因转移(sperm-mediated gene transfer,SMGT)是目前获得转基因动物简单而高效的方法之一.精子因素是影响SMGT方法生产转基因动物的重要方面.本论文结合我们的研究针对转染用山羊(Capra hircus)精液的来源、精子质膜完整性、精液品质及发育阶段等精子因素影响精子结合外源DNA和SMGT方法生产转基因山羊的效率进行了论述,并从这些影响因素入手,提出了筛选精子供体、保持精液品质、调控质膜等措施,提高精子转染外源DNA能力和生产转基因动物的效率.     

精子介导GFP基因在小鼠早期胚胎中的表达

利用DIG末端标记技术和免疫组化技术分析了小鼠精子体外结合内化外源DNA的效率。试验结果表明,不同小鼠个体的精子结合外源DNA的阳性率有明显差异(P<0.01),平均为13%。利用考马斯亮蓝染色评价了小鼠精子顶体反应发生的情况,筛选出TYH培养液为较合适的体外受精液。利用小鼠体外受精技术,将体外转染GFP基因并获能的小鼠精子与成熟卵母细胞进行体外受精,受精卵进行体外培养,表达GFP胚胎的阳性率为4.7%。验证了精子介导制备转基因小鼠胚胎的可行性,并建立了利用精子载体法制备转基因小鼠胚胎的平台。     

精子介导转基因动物的研究进展

精子是高度分化的细胞,它具有潜在的结合外源DNA并在受精过程中将其转入到卵内的能力。随着受精卵的发育,外源基因将随机整合到受体基因组中,部分基因能在成体中表达,部分基因不仅能表达还能遗传给后代。一旦精子能表达外源基因,那么将很容易得到大量的转基因后代。因此,精子能携带外源基因入卵和产量丰富这两大特性使精子作为载体制备转基因动物成为一个简便的途径。精子载体法制备转基因动物无需昂贵的实验设备,亦无需专门的技术。因此,提出后就备受关注。介绍精子介导的转基因动物的制作原理及具体方法的研究进展。     

利用精子介导法向蚕卵导入外源基因的研究

为建立家蚕转基因中切实可行、操作简便的外源基因导入方法,进行了精子介导法探索,以精子介导法的三种方式向家蚕导入所构建质粒pFbGFP,并通过PCR扩增和DNA印迹等手段,已连续两代从基因组DNA检测到导入外源基因GFP的存在,其中的一种导入方式到第二代阳性率约30% .结果表明该法可有效进行家蚕转基因的外源基因导入.     

精子介导GFP基因在小鼠早期胚胎中的表达

利用 DIG 末端标记技术和免疫组化技术分析了小鼠精子体外结合内化外源DNA的效率。试验结果表明,不同小鼠个体的精子结合外源DNA的阳性率有明显差异（P<0.01）,平均为13%。利用考马斯亮蓝染色评价了小鼠精子顶体反应发生的情况,筛选出TYH培养液为较合适的体外受精液。利用小鼠体外受精技术,将体外转染GFP基因并获能的小鼠精子与成熟卵母细胞进行体外受精,受精卵进行体外培养,表达GFP胎的阳性率为4.7%。验证了精子介导制备转基因小鼠胚胎的可行性,并建立了利用精子载体法制备转基因小鼠胚胎的平台。     

精子载体法转基因动物的分子机制与制备策略

精子载体法转基因由于具有简便易行、对胚胎发育影响小的特点而成为最具诱惑力的转基因方法之一,因此研究者们在不同的水平上对该方法进行了研究。从分子水平上简要分析了探讨精子结合外源DNA及其内化转运的机制、外源DNA在精细胞内的存在和降解;基于各种理论研究的进展总结了精子载体法制备转基因动物的策略。     

外源基因对精子的影响及其在山羊早期胚胎中的表达

摘要: 在前期实验中发现, 山羊精子可自发结合外源DNA, 但结合能力在不同动物个体之间差异显著。挑选结合能力明显不同的3只公羊, 进一步探讨了外源DNA对精子的影响及其在早期胚胎中的表达, 结果发现: 外源基因与精子共同孵育后, 精子的活率、顶体反应发生率和受精能力均呈下降态势, 其降幅与精子的结合能力密切相关。利用与DNA共育后的精子进行体外受精, 外源基因可被导入卵母细胞并在早期胚胎中获得表达, 但胚胎阳性率因精子供体不同而差异显著(P<0.05); 其中来源于高、中结合能力供体生产的胚胎, 分别有16.2%(25/154)和5.3%(4/76)可检测到外源基因存在, 但表达仅见于高结合能力供体生产的早期胚胎, 表达率为6.5%(10/154); 低结合能力供体生产的胚胎无外源基因。研究表明, 在以精子载体方法生产转基因动物的实验过程中, 筛选对DNA结合能力较强的精子供体是提高转基因效率的前提, 但需要考虑外源DNA对精子受精能力的影响。