精子载体法制备转基因动物的研究进展

精子载体法是一种低成本、简单快速制备转基因动物的方法.外源基因主要通过两种方式实现基因整合,一种是直接整合到精子的基因组中;另一种是通过精子携带进入卵细胞,然后整合到受精卵的基因组中.尽管现在已经有很多利用精子载体法获得了转基因动物的研究,但是基于精子在受精过程中,结合、内化、以及转运外源基因等方面能力的差异,转染效率仍有待提高.就利用精子载体法制备转基因动物过程中,精子载体法制备转基因动物的分子机制和方法方面进行系统的阐述和分析.     

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.     

精子作载体的转基因鱼研究

本文报道了以精子为载体将美洲拟蝶抗冻蛋白基因导入罗非鱼卵,构建转基因鱼的方法,此法简单易行。斑点杂文和ＳｏｕｔｈｅｒｎＢｌｏｔ杂交结果表明,外源基因的整合率为１８．１％,与其它方法构建转基因鱼的外源基因整合率相近。     

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。     

精子介导转基因动物的制备

采用直接注射的方法,将脂质体包裹的含人乳铁蛋白基因的重组质粒pLNCXHLF注入兔睾丸组织和羊输精管中,一个月后分别与正常雌兔及正常的母羊交配。所产仔兔均为活体,经PCR和Southern检测,转基因仔兔阳性率平均为35%(11/31);羔羊经引物F1/R1系统PCR检测阳性率为33.3％（4/12）,F2/R2系统PCR检测阳性率为25%（3/12）。将流产羔羊组织解剖后提取舌、肺、肝脏、肌肉、皮肤、脑、生殖腺、脾脏、小肠、心脏、肾脏共11种组织的总DNA进行PCR检测,发现：F1/R1和F2/R2系统PCR检测出阳性信号存在于不同组织;F2/R2 PCR系统检测阳性信号较F1/R1 PCR系统少;而且各种组织的外源DNA存在的拷贝数不等,造成阳性信号的强弱程度不同。结果表明：1）脂质体包裹外源基因转染精子的方法,可将外源基因导入受精卵,并得到了较高的转基因阳性率;2）精子携带外源DNA的整合过程是随机的,在受精过程和胚胎早期分化过程中可能发生了片段丢失、不完全整合或游离于基因组存在而产生嵌合体。本文的研究结果证明了该方法是一种简捷有效的新途径,为进一步深入探讨精子介导转基因动物制备可行性奠定了基础,给精子载体法制备转基因哺乳动物研究提供了有价值的参考。 Abstract:The recombinant plasmids pLNCXHLF fused with human lactoferritin gene were directly injected into male rabbit's testis and male goat's spermaductus.The transfected males were fertilized with females one month later.Using F1/R1 PCR system and southern blotting,the transgenic positive rate of rabbit offsprings genomic DNA was 35%(11/31).From the PCR results of F1/R1 and F2/R2 system,the transgenic positive rate of genomic DNA of goat offsprings were 33.3% (4/12)and 25%(3/12) respectively.We prepared genomic DNA from 11 kinds of tissues of goat offsprings,which were tongue,lung,liver,muscle,skin,brain,gonad,spleen,intestines,heart,and kidney.The result of F1/R1 PCR system indicated that the abilities to uptake exogenous DNA were various in different tissues;the positive signals of F2/R2 PCR system were feebler than the ones of F1/R1 PCR system,and the density of positive signals attributed to the amount of copies of exogenous DNA in the tissues.In this experiment,spermatozoa-mediated gene transfer can produce the transgenic animals after exogenous DNA being entrapped by liposome.But during the course of fertilization and the early process of embryo proliferation,the exogenous DNA had lost segments,partly integrated,or existed outside of genomic DNA.So the rate of chimera was relatively high.According to this result,this method is not only a simple and effective way to produce transgenic animals but also make references to other researchers to prepare transgenic mammals by this means.     

转基因动物技术研究综述

较全面介绍了转基因动物的制作方法如显微注射法、精子载体法、YAC载体法、核移植法等,并对研究中出现的制作效率低、外源基因表达不理想、对宿主和环境产生不利影响等问题作了探讨。     

精子介导转基因动物的制备

近年来 ,通过显微注射DNA至孵育的卵母细胞原核或外源基因转染后的胚胎干细胞进行转基因动物的生产已取得了令人瞩目的成就。在过去的 1 0年中 ,以精子作载体制备转基因哺乳动物或脊椎动物也取得了一些不同程度的进展。这些技术主要包括 :直接将外源DNA与精子共孵育至成熟 ;提取分离的精子DNA或进行预处理至精子发育成熟 ;以及在辅助受精前分离精子细胞等。此外 ,一些显微注射技术 ,如在输精管内进行体内直接转染雄性生殖细胞 ;将体内转染的雄性生殖细胞植入已分离的雄性生殖细胞 ,再显微注射至受体的睾丸 ,这些技术也逐渐成熟起来。研究表明 ,通过体内、体外转染外源DNA的显微操作技术只需将雄性受体与野生型雌性交配就可产生出转基因的后代个体 ,同时也避免了辅助受精和胚胎操作带来的机械损伤 ,因此具有一定的优势。本文综述了精子介导转基因 (SMGT)技术的发展历程、研究现状及前沿进展。     

利用雄性生殖细胞建立转基因动物

追溯了用雄性生殖细胞建立转基因动物的发展历程 ,系统阐述了本领域理论和实践的最新进展 ,围绕方法学逐渐改进和完善的过程 ,从利用精子和精原干细胞携带外源DNA两个方向展开 ,分析和评价了DNA转移方法与精子载体法结合、胞浆内单精子注射、蛋白连接的精子介导的基因转移、输精管注射法以及曲细精管显微注射法和精原干细胞移植法 6种实验设计方法。     

用慢病毒载体制备转基因动物的研究进展

慢病毒是逆转录病毒的一种 ,具有逆转录病毒的基本结构 ,但也有不同于逆转录病毒的组份和特性 ,作为基因治疗载体发展起来 ,最近已用于转基因动物制备。慢病毒像其它逆转录病毒一样 ,其基因组经逆转录后能整合在宿主DNA上 ;由于病毒载体经改构后 ,不在宿主细胞增殖 ,不会导致寄主细胞的死亡 ,被它感染的或转化的动物细胞能够连续传代 ;这种载体的最大优势是能感染静止细胞和不产生嵌合体动物。详细介绍了慢病毒载体构建原理、近年慢病毒载体在转基因动物制备方法和应用研究的新进展。     

采用高分子介导精子作载体制备转基因泥鳅

为探讨树形高分子介导精子载体技术产生转基因动物,将泥鳅精子与具有标记基因LacZ的pCH110重组质粒和树形高分子在保存液内孵育,经DNA原位杂交检测发现树形高分子介导下精子携事外源DNA的效率得到较大的提高,将捕获了外源DNA的精子,再与泥鳅卵进行体外人工受精。由此发育的鱼苗经PCR和LacZ组织化学检测,获得了高比例的转基因泥鳅,外源基因LacZ在泥鳅幼苗头部得到了明显表达。     

转基因动物技术的研究进展及应用

文章综述了转基因动物的制作的主要方法及其优缺点,包括显微原核注射法、逆转录病毒感染法、胚胎干细胞介导法、体细胞核移植技术、精子载体法、胞浆内单精子注射法以及卵母细胞载体法等。阐述了转基因动物技术在人类疾病模型、生产人体器官、动物反应器和改良动物品种及其生产性能等方面的应用,并提出转基因动物技术存在的一些技术难题和安全性问题。     

利用卵胞浆精子注射（ICSI）技术生产转基因小鼠

在掌握小鼠ICSI技术的基础上,进行了ICSI技术生产转基因小鼠的研究。来自成年KM小鼠附睾尾的精子,使用未加抗冻剂的HEPES-CZB溶液,在液氮中冻融1次后,用于本实验。解冻精子与DNA混匀1min后,精子头被显微注射到B6D2F1小鼠成熟卵母细胞质中。精子头与pEGFP-N1环状DNA共注射生产的ICSI受精卵,在CZB溶液中培养至囊胚期时,39.1%(9/23)的囊胚表达GFP基因。精子注射后6h,直接移植ICSI受精卵后,7只妊娠受体一共产仔30只,效率为23.8%(30/126)。Southernblot分析其中16只小鼠发现,3只(18.8%)转基因小鼠同时整合了GFP和Neomycin基因,它们全部来自精子和线性DNA混合的实验组(阳性效率为33.3%,3/9),相反,精子与环状质粒DNA共注射生产的7只ICSI后代中,没有检测到外源基因。转基因小鼠整合的外源基因能够传递给它们后代。结果说明,利用ICSI技术可以高效地生产转基因小鼠,宿主基因组可能更容易整合线性化的外源基因。     

转基因动物在microRNA研究中的应用

MicroRNA是一类在转录后水平上调节基因表达的非编码小分子RNA,在生物体生理、病理等过程中发挥重要作用．MicroRNA功能的研究将是未来人们关注的焦点．通过转基因技术建立的多种动物模型在整体水平揭示了基因的功能．近年,以microRNA为研究对象的转基因动物模型数量不断增加,构建策略不断丰富．通过miRNA过表达、敲除及敲减等手段已揭示了miRNA在肿瘤、心血管系统疾病等多方面的作用．转基因动物正成为microRNA研究中不可或缺的工具．     

精子获能的分子机制

精子获能作为受精的前提条件,其机制目前尚未完全研究清楚。本文主要讨论了一些生化因子（如：血清、Ca^ 、HCO3^-、cAMP、PTP等）及生理因子（如pH、膜电位、自由基等）在精子获能中的重要作用。     

以精子为载体的体外转基因猪胚胎研究

去精清精子与外源DNA共孵育,使其携带外源DNA,再与成熟卵母细胞进行体外受精,生产转基因猪胚胎,为通过胚胎移植生产转基因猪奠定基础。结果:通过PCR从不同时期胚胎中检测出携带外源DNA的阳性胚,说明精子与外源DNA共孵育能使精子携带外源DNA,并通过体外受精技术使外源DNA进入早期胚胎。     

转基因动物在生物制药工业中的应用

简要论述了转基因动物的概念、制作方法及应用领域,回顾了转基因动物技术的发展及现状,分析了转基因动物与克隆动物的区别.就转基因动物在制药工业和生物医药领域中的国内外研究与开发应用情况进行了阐述,同时展望了转基因动物制药的发展前景及对社会的影响.     

转基因动物技术的研究进展

转基因动物是其基因组内稳定整合了所导入的外源基因的动物。目前转基因实验动物体系的研究,主要集中在导入方法和提高整合和表达效率两个方面。本文对这两个方面的进展作一综述。 Abstract：Transgenic animals are those whose genome have foreign genes integrated. Nowadays, researches concentrated in the ways of gene transfer and of improving efficiency of integration and expression.The paper has con cluded these two aspects.     

Sperm mediated gene transfer in pig: Selection of donor boars and optimization of DNA uptake

Transgenic animals are produced primarily by microinjecting exogenous DNA into the male pronuclei of a zygote. Microinjection is successful in mice but not efficient in farm animals, limiting its general utility. We have pursued an alternative technology for producing transgenic animals: Sperm Mediated Gene Transfer (SMGT). Based on our finding that sperm cells bind and internalize exogenous DNA, we used sperm as a vector for transmitting, not only their own DNA, but also, the exogenously-introduced gene of interest to the zygote. SMGT is highly efficient (up to greater than 80%) and relatively inexpensive; it can be used in species refractory to microinjection, whenever reproduction is mediated by gametes. In this report, we describe the procedure for selection of sperm donors and optimization of DNA uptake that are the key steps for the successful outcome of SMGT. We found that the nominal parameters that boar sperm should possess to serve as a good vector for exogenous DNA are the quality of semen based on standard parameters used in conventional animal breeding programs (volume, concentration, presence of abnormal sperm cells, motility at time of collection, and high progressive motility after 2 hr) and the ability of the sperm cells to take up and internalize exogenous DNA. The results described provide significant advances in SMGT technology applied to pigs, so that transgenic pigs can be efficiently obtained. Mol.     

T-DNA转移及整合的分子机制研究进展

农杆菌介导的外源基因转化是目前植物转基因应用比较广泛的方法。近年来关于农杆菌介导的整合机制的研究已经取得了很大的进步。研究表明,在VirD2和VirE2协助下,农杆菌转移T-DNA进入植物细胞,这两种蛋白共同协助T-DNA完成转移、核定位及在植物基因组中的整合。近年来关于拟南芥突变体的研究表明,被转化植物的宿主基因在T-DNA转移及整合过程中发挥主要的作用。通过对现有研究成果详细讨论了Vir’蛋白(VirD2和VirE2)及植物基因在农杆菌介导植物转化中的作用,详细讨论了依靠VirD2蛋白和SDSA(synthesis-dependent strand-annealing)整合的两类不同的整合模式,根据最新的研究成果阐述了以基因组的双链断裂修复为基础的整合模型,并提出新的观点。