10.3.1 转基因动物的制备

10.3.1 转基因动物的制备

转基因动物制备的主要步骤包括:目的基因的分离与克隆;表达载体的构建;受体细胞的获得;基因导入;受体动物的选择及转基因胚胎的移植;转基因整合表达的检测;转基因动物的性能观测及转基因表达产物的分离与纯化;转基因动物的遗传性能研究以及性能选育;组建转基因动物新类群等。

1.外源基因的获得

通过cDNA文库或基因组文库的构建,利用探针筛选出目的基因,或利用PCR方法或化学合成法获得外源目的基因。为了使外源基因进入细胞后能够有效表达,一般需要将外源目的基因克隆于表达载体的高效表达启动子的下游,或置于组织特异性启动子的控制之下。此外,目的基因下游具有强的终止子。外源基因以这种完整的表达盒形式进入动物细胞是在动物细胞内实现表达的基本条件。

2.基因转移的受体细胞

研究转基因动物的制备,首先要考虑用何种转基因受体细胞。选择合适的受体细胞和可行的基因导入途径,是该技术成功的前提。基因转移的受体细胞必须是全能细胞,全能细胞随着细胞分化、胚胎发育,可以把其中的基因组储存的全部遗传信息扩大到生物体所有的细胞中。满足转基因动物需要的受体细胞有以下几种。

(1)原生殖细胞:禽类的原生殖细胞容易分离、培养和冷冻,所以这种受体细胞在禽类动物较易实现。

(2)配子:配子能把自身携带的基因组全部信息和外源基因序列完整地贡献给合子。精子可用作有效的转移载体,所以可以用来作为目的基因的受体。较多的是用重组病毒直接感染精子,精子即可把外源基因传到合子。

(3)受精卵或胚胎内细胞团:精卵结合形成的单细胞受精卵,是最常用的外源基因转移的受体细胞,受精后的早期胚胎及囊胚期稍后的胚胎含有内细胞团,该细胞团内含有未分化的ES细胞,可认为是全能的,至少是多能性的,所以用该时期的内细胞团或囊胚期的细胞作为外源基因的受体细胞,可望达到基因转移的目的。但这种情况下制备的转基因动物多为嵌合体。

3.实验动物的准备——以转基因小鼠为例

(1)不育公鼠:结扎公鼠与母鼠交配以后产生假孕母鼠。受结扎的公鼠需8周以上,对种系无特殊要求。在正式实验前,结扎公鼠须与性成熟的母鼠交配,反复交配两次或三次,经检查雌体有阴道栓,均不怀孕产仔,则证明结扎成功。结扎公鼠使母鼠产生阴道栓的能力可维持2年。值得注意的是,如结扎公鼠与母鼠交配4~6次均不能产生阴道栓,则该公鼠必须替换。

(2)假孕母鼠:作为获得外源基因即转基因胚胎的养母,要求6周至5个月较合适,对种系无特殊要求。其生殖系统的生理状态应与移进胚胎的发育阶段同步化,从而为移植胚胎提供着床和继续发育的生理条件。将选好的成年健康雌性个体与不育雄性个体进行交配,时间应与供体(取受精卵的雌体)同时进行。一般为下午4点合笼,次日早晨选有阴道栓的母鼠待用。

(3)取受精卵的母鼠:如果无特殊遗传背景的要求,一般用杂交F1代受精卵较为理想。因杂交F1代胚胎的发育能力和对外环境的耐受能力都较强,有益于提高移植胚胎的出生率。在对遗传背景有特殊要求的情况下,供卵母鼠需选择种系,例如把一种鼠的等位基因转移到另一种不同等位基因的种系,这种卵供体母鼠必须有特定的遗传背景,因此需用纯系鼠。在实际操作中,通常用孕马血清促性腺激素(PMSG)和人绒毛膜促性腺激素(hCG)进行腹腔注射诱导母鼠超排卵。一般用4~6周母鼠作为超排卵供体,3~4周母鼠产卵更多但卵细胞膜脆性较大,在处理过程中易破裂,而6周以后母鼠产卵逐渐减少。

(4)与卵供体母鼠交配的正常公鼠:公鼠性成熟在6~8周,不同种系有些区别。每只作超排卵的母鼠与一只公鼠交配,次日上午检查是否有阴道栓并记录。如两次以上都不能使母鼠有阴道栓,或总的阴道栓产生率低于80%,则需更换公鼠。