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荧光猪:展示生命科学的炫丽色彩
【字体: 大 中 小 】 时间:2008年01月14日 来源:生物通
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成功克隆绿色荧光转基因猪并实现稳定遗传,不仅为我国的科学家带来世界级的学术声誉,也引起普通民众的极大兴趣。生物通将为您介绍,荧光猪亮丽绿色背后的生命科学知识以及这一研究的重要意义。
绿色荧光猪是如何研制出来的?
绿色荧光克隆猪的繁育过程类似于克隆羊多利的诞生,都是基于相同的原理:动物高度分化的细胞核含有全套的个体遗传信息,保持着全能性,有发育为完整个体的潜在能力。利用这个原理,研究人员先在猪的体细胞中植入可合成绿色荧光蛋白质的基因,然后取出含转基因的细胞核,再将其植入猪的未受精卵(已剔除细胞核)中,制成胚胎,最后植入猪的子宫内。经过正常的发育,最终母猪就能产下绿色荧光转基因克隆猪。未受精卵的作用是提供必要的营养物质和发育信息,而转基因细胞核则决定了最终克隆猪的表型。
尽管原理并不复杂,但要成功克隆转基因猪并不是一件容易的事。主要的难点在于,将细胞核注入未受精卵后的成活率很低,大部分克隆的胎儿面临流产,即便能够出生,也有百分之五十以上的克隆动物因器官发育不全出现早期夭折。据已发表的资料显示,转基因猪注射胚胎的成活率,在0.16%--0.89%之间。2006年,台湾大学的一个研究团队宣称将转基因猪的成功率提高到1.13%,并且全部能够表现所转基因的功能。
为什么有些小猪会发出绿色荧光?而另外一些不能?
刘教授在荧光猪中使用的GFP基因,是从一种特殊的水母中分离得到的报告基因。在转基因生物中,GFP基因的表达产物绿色荧光蛋白在紫外光的激发下,可发出明亮的绿光,非常方便地进行直观鉴定,因此在分子和细胞生物学中有非常广泛的应用。
荧光猪不仅仅只有蹄子,舌头等几个部位可以发出荧光,它们其实是全身都可以发光的。但是由于有毛发的遮蔽作用和蛋白堆积的量的不同,在紫外线灯的照射下我们能用肉眼看到的只有小猪的蹄子、鼻子和舌头发出绿色的荧光。刘忠华说,如果在荧光显微镜下观察,则可以观察到全身的细胞都具有荧光表达。
至于今年1月初新生的11头小猪,仅有2头遗传了母猪的绿色荧光特性,则是因为孟德尔遗传法则的分离和自由组合规律。在转基因母猪中,每一个细胞只有一份染色体含绿色荧光蛋白基因,另一份则没有,因此在产生卵细胞的过程中染色体发生分离,形成含有或不含有GFP基因的卵细胞。这两种卵细胞具有均等的机会与含有或不含有GFP基因的普通精细胞结合,因此最终得到的受精卵含有或不含有GFP基因的比例为1:1。绿色荧光的转基因母猪与普通公猪交配,在有足够多、数据具有统计意义的后代当中,小猪身上带有绿色荧光的几率应达到50%。因此,在刘教授得到的11头小猪中,理论上应该有5~6只具有绿色荧光的特性,实际上只有2头,是因为总数较少的原因,所以仍然可以认为是正常合理的。
荧光猪的成功遗传有何意义?
l 基础研究价值
提取绿色荧光蛋白转基因猪的骨髓、血液及其他不同组织样本并分离出其中的成体干细胞(也表达绿色荧光蛋白),就可以将此作为干细胞分化、增殖以及修补等再生医学研究结果的标示物。绿色荧光蛋白转基因猪研究某种疾病,特别是心血管疾病的模型。
l 外科移植研究
猪具有与人相似体积的器官,与人的组织相容性也较好,而且来源丰富,因此一直是外科移植的研究热点。但问题是,移植的猪器官,例如烧伤后使用的异种皮,会激发人体的急性免疫排斥反应。这是由于猪的器官含有糖蛋白这样的抗原决定簇引起的,因此构建不具备糖基化能力的转基因猪,则可以克服这个难题。
l 用作生物反应器
在猪的血液或乳汁特异地表达具有经济效益的蛋白质,或者促进生产某种物质的酶,便于收集、提纯用做药物或工业用品。
l 改进猪肉的质量
如果植入的不是绿色荧光蛋白,而是抑肌基因,也就是去除了抑制肌肉生长的基因,让猪的肌肉生长不受抑制,可大大提高猪肉的生长速度,提高养殖的生产效率。
还有其它人研究过转基因克隆猪吗?除了猪,还有什么动物成功实现转基因克隆?
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l 2007年8月:第一头拥有阿兹海默症(早老型痴呆症)基因的小猪将于今年8月在丹麦出生。
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(生物通,揭鹰)