转基因动物

遗传的基本物质是DNA，基因则是位于染色体上有遗传效应的DNA片段，对于储存在生物全套染色体中的全部遗传信息，可称其为基因组。由于不同种类、不同个体的生物基因组成是不同的，因此对动物个体来说，非自身的基因成分属于外源基因，如果把外源基因整合或导入动物染色体基因中，那么这个外源基因就被称为转基因(transgene)（即转移来的基因），这种动物就是转基因动物（transgenic animals）。

转基因动物表达系统，包括外源基因、表达载体和受体细胞等，基因组的转移则是细胞核移植和动物克隆技术，人工合成与设计基因、全基因乃至基因组的转基因技术是合成生物学。

转移方法哺乳类动物基因转移方法，是将改建后的目的基因（或基因组片段）用显微注射等方法注入实验动物的受精卵（或着床前的胚胎细胞），然后将此受精卵（或着床前的胚胎细胞）再植入受体动物的输卵管（或子宫）中，使其发育成携带有外源基因的转基因动物。1

根据外源基因导入的方法和对象的不同，目前制作转基因动物的方法主要有显微注射法、反转录病毒法、胚胎干细胞（embryonic stem cell，ES细胞）法、电脉冲法、精子载体导入法等。

显微注射是最常用且成功率较高的方法，以转基因小鼠的制作为例，大致过程如下。

一、采集受精卵

（1）超数排卵：选取6～8周龄的雌性小鼠，先后腹腔注射5U孕马血清促性腺激素（pregnant mare serum gonactotropin，PMSG）和2.5～5.0U人绒毛膜促性腺激素（humar chorionic gonactotropin，HCG），以促进排卵，然后与鼠龄为12周～l年的雄性小鼠按1:1交配。交配成功的标志是在雌性小鼠的阴道口发现白色的阴道栓。2

（2）取受精卵：与雄性小鼠合笼的次日上午，将确认有阴道栓的雌性小鼠用颈椎脱臼法剖杀，取出输卵管，置于培养液中，在体视显微镜下小心的切开输卵管膨大的壶腹部，用透明质酸酶溶液稍用力冲洗，使受精卵与输卵管分离，并流到培养液中，在体视显微镜下选择原核清晰的受精卵，移人装有培养液的胚胎培养皿中，然后在培养皿滴加矿物油使之覆盖在培养液表面，在CO2孵箱（37℃，5%CO2，95%空气）中培养5h左右（一般在上午10时左右取受精卵，培养至l3时可见雌、雄性原核，多数受精卵通常在13～18时之间原核形成并清晰可见）。

二、向受精卵雄性原核注入DNA溶液

受精卵中，有分别来自卵子和精子的两个原核，通常来自精子的雄性原核较大，能容纳更多的外源DNA，因此一般都是向雄性原核注入DNA溶液；另外，要导入的基因DNA还必须先用琼脂糖凝胶电泳法测定其纯度。将含有10～20个受精卵的培养液滴和DNA液滴共同滴放于载玻片上，然后固定在显微注射仪的载物台上，将视野中央调于DNA液滴上，右手持充满矿物油的玻璃吸管吸取DNA溶液，吸入量以DNA溶液和矿物油之间出现弯月形位置为准，然后再将视野中央移至受精卵液滴上，左手控制持卵吸管，利用负压将受精卵固定，并将右手的吸管尖端移至固定了的受精卵上，继而插入受精卵雄性原核，将DNA溶液注人雄性原核中，为肯定是否已注入，须用肉眼确定雄性原核是否膨大。仅将未损坏的完成操作的卵收集起来，在37℃的CO2孵箱中培养过夜，第2天将发育成2细胞的卵挑选出来。

三、将2细胞的受精卵移植到假妊娠雌性小鼠的输卵管中

用结扎了输精管的雄性小鼠与发情期的雌性小鼠（一般选用ICR小鼠）进行交配，虽然不能引起受精，但可以刺激子宫颈管，使雌性小鼠体内的黄体活化，造成能继续妊娠的内分泌环境，这种小鼠称为假孕雌性小鼠。将经显微注射的细胞受精卵移植至交配第3天的假孕母鼠输卵管中，仍可正常发育。操作时，最好是在两侧输卵管同时移植。这样，情况良好时可得8只仔鼠，有时仅能产生1只仔鼠，因为DNA注入而造成的损伤可使许多受精卵在中途停止发育。

四、导入基因的鉴定

通常，胚胎移植生育出的全部仔鼠中，约有20%～30%具有导入基因，因此要用Southern Blot或PCR法对导入的遗传基因进行分析，以便挑选制作外源性基因导入成功的小鼠进行饲养和繁殖。

基因显微注射法的特点是外源基因的导入整合效率较高，不需载体，直接转移目的基因，目的基因的长度可达lOOkb（10万个碱基对）。它可直接获得纯系，所以实验周期短。但需要贵重精密仪器，技术操作难度大，并且外源基因的整合位点和整合的拷贝数都无法控制，易造成宿主动物基因组的插入突变，引起相应的性状改变，重则致死。

反转录病毒****感染法

反转录病毒具有侵入宿主细胞并整合于细胞染色体DNA的能力。将外源基因DNA插入反转录病毒载体，通过辅助细胞包装成高感染度的病毒颗粒，感染胚胎后，将感染的桑椹期胚胎细胞导入子宫，可发育成携带外源基因的子代动物。

该法整合率较高，目的基因不易破坏，多是单拷贝、单位点整合，适合于难以观察到原核的禽类受精卵。由于病毒衣壳大小的限制，目的基因不宜超过10kb，否则影响活性和稳定。此外，病毒DNA可能影响外源基因在宿主动物的表达。

胚胎干细胞法胚胎干细胞（ES细胞）是指从囊胚期的内细胞团中分离出来的尚未分化的胚胎细胞，具有发育全能性，能进行体外培养