家畜胚胎工程技术研发回顾与联想

鲁向平2016-03-19 17:30:38

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听君一席话,胜读十年书;拜读一段文,留存到如今。教授有教授的真传,读者也有外行的感悟。欣赏和理解专家是“杂家”的本能与境界。“T”型人才、“T”型技艺、“ T”型智慧。 家畜繁殖技术是提高家...

听君一席话,胜读十年书;拜读一段文,留存到如今。教授有教授的真传,读者也有外行的感悟。欣赏和理解专家是“杂家”的本能与境界。“T”型人才、“T”型技艺、“ T”型智慧。

家畜繁殖技术是提高家畜生产、繁殖性能和品种改良的主要技术手段,主要包括胚胎工程、胚胎干细胞工程和生殖细胞工程。家畜繁殖技术的研究对于推进家畜品种改良和生产性能的提高具有重要的现实和长远意义。

国际上,胚胎工程的规模化研究和迅速发展起始于20世纪70年代,80—90年代部分胚胎工程技术逐渐完善并应用于生产。胚胎工程包含超数排卵技术、胚胎移植技术、胚胎分割技术、胚胎冷冻保存技术、体外受精技术、胚胎嵌合技术、单性生殖技术、转基因动物技术和细胞核移植技术等。

胚胎工程技术最新进展主要在动物克隆技术方面。迄今为止,绵羊(1997)、小鼠(1998)、牛(1998)、山羊(1999)、猪(2000)、家兔(2001)、家猫(2002)、马(2003)、骡子(2003)、鹿(2003)和大鼠(2003)等动物体细胞克隆已经获得后代;东方盘羊(2001)、印度野牛(2001)、爪哇野牛(2003)和骡子(2003)等异种克隆获得后代。2003年,美国科学家由小鼠克隆胚胎成功分离得到小鼠胚胎干细胞,2004年,韩国与美国科学家合作利用人类体细胞克隆胚胎成功分离得到人类胚胎干细胞。作为核供体的细胞可以是胚胎细胞,也可以是ES细胞或ES样细胞、胎儿成纤维细胞、未分化的原生殖细胞或高度分化的成年动物体细胞。

我国的胚胎工程研究开始于20世纪70年代早期,但进展很快。目前胚胎工程技术中超数排卵技术、胚胎移植技术、胚胎分割技术和胚胎冷冻保存技术等已经在生产中大面积推广应用,创造了很大的社会和经济效益。西北农林科技大学是国内最早进行胚胎工程研究的单位之一,1980年在国内最早获得山羊胚胎移植的成功。牛,羊胚胎移植、胚胎冷冻保存和胚胎分割技术已规模化应用于生产,近年来进行牛羊胚胎移植1万余例,取得了明显的社会和经济效益。

我国克隆动物研究开始于20世纪80年代,先后获得绵羊、山羊、牛等动物的胚胎分割移植后代。20世纪90年代以后,主要集中于胚胎细胞核移植克隆动物的研究工作,目前我国已经成功获得体细胞克隆山羊、体细胞克隆牛以及胚胎干细胞克隆小鼠。在异种克隆大熊猫研究中获得突破性进展,得到了异种克隆大熊猫胚胎在家猫体内形成的胎儿。我校在该领域研究中处于国内领先及国际先进水平,先后获得胚胎细胞核移植山羊、胚胎细胞核移植家兔、胚胎细胞核移植猪和胚胎细胞核移植牛、体细胞克隆山羊后代,并获得成功体细胞克隆牛妊娠受体。获得大熊猫-山羊、牛-山羊、人-牛、人-猪、牛-山羊异种细胞核移植囊胚。

近年来,干细胞生物工程技术发展很快,尤其胚胎干细胞(ES细胞)已成为生命科学研究的前沿和热点课题。胚胎干细胞生物工程技术的研究应用将会极大地推动细胞生物学、发育生物学、遗传学、胚胎学等基础学科的发展,并将为生物制药工业、临床医学和畜牧业生产带来巨大革命。

动物胚胎干细胞研究始于1981年,Evans和Kaufman首次分离得到小鼠ES细胞。此后,多位学者采用不同方法、材料分别在小鼠、猪、牛、绵羊、家兔、人和猴等多种哺乳动物获得类ES细胞。应用ES细胞先后得到转基因动物和克隆动物,尤其在组织工程中已显示出巨大的应用潜力。

1997年西北农林科技大学由原始生殖细胞得到人类胚胎干细胞。1998年中山大学医学院用体外受精胚胎得到胚胎干细胞。中南大学、中山大学报道已建立人类胚胎干细胞系(2002)。中科院动物所用流产儿原始生殖细胞分离克隆出人类胚胎干细胞,传5代(2001)。上海第二医科大学用人成纤维细胞和兔卵母细胞重组胚分离克隆出胚胎干细胞(2001)。

在动物胚胎干细胞方面,20世纪80年代末,90年代初,中国科学院上海细胞所和北京大学先后得到小鼠胚胎干细胞系。1995年,我校得到牛、猪和山羊ES细胞。1996年,东北农业大学得到兔ES细胞。之后中国科学院上海细胞所、中国农科院畜牧所和东北农业大学先后开展了猪ES细胞的研究。另外,在成体干细胞研究方面,已取得很大进展。

动物生殖细胞工程是家畜繁殖技术领域胚胎工程与胚胎干细胞工程基础研究的重要手段,主要包括动物性别控制和生殖细胞、胚胎冷冻保存技术。在早期胚胎性别鉴定研究方面,目前已建立了用PCR鉴定各种动物胚胎性别的方法,包括人、牛、小鼠、猪等。这种方法简单、快速、准确、经济,其中有些方法只要一种Y染色体特异性引物。Pomt(1995)实验室建立的SRYA或SRYB引物的SRY/ZFY-ZFX双扩增体系,具有可扩增多种动物的优点,用其中一种方法成功地扩增了多种动物,包括牛、绵羊、山羊、马、人、狒狒、狗、猫、大鼠和小鼠的染色体DNA样品。

在生殖细胞冷冻保存研究方面,冷冻精液解冻后活率较低,一般均在0.3左右。且受胎率不高,特别是猪冷冻精液还处于研究阶段,难以在生产中应用。我校动物家畜生殖与内分泌研究室已经做了大量的研究工作。牛、羊精液冻存后,平均活率达到0.50,猪冷冻精液冻存后,活率平均达到0.45~0.50。

在胚胎冷冻方面,令人敬佩的窦忠英、张勇等(1993)用自制的简易胚胎冷冻器冷冻奶牛胚胎,其可用胚率达到84.2%(16/18),移植后母牛的妊娠率达到31.5%(5/16)。朱士恩等(2000)用玻璃化溶液对绵羊体外受精的早期囊胚进行了玻璃化冷冻保存的研究,解冻后胚胎的继续发育率达到80%。恭贺进展、敬佩专家、祝福专家

记得我的一位老乡在企业退休之后,非要我介绍认识克隆专家教授,他自认为退休之后有大量的时间可以自己摸索出一套克隆牛技术,并以此大量赚钱。我费尽口舌也难以说服家乡的朋友,他总自认为有这个能力与水平,并成了一例茶余饭后的笑谈。现代生物工程技术在国内外的研究进展,令人惊讶,令人感慨,也令人难安。特别是来自国外生物高端技术的企业运作情报显示,传说的“TPP”事实上已经在生物技术方面看到了端倪,显示了威力。越接近退休年龄,越到无能为力之时,越感到我们必须奋力直追,竞争是现实的,也是残酷的,其国际竞争程度和强度超出我们的想象。共识加行动,再上一层楼。当年好精神,当年好作风;团队献智慧,领班带头行。是为念、是为想、是为愿、是为记。

西北农林科技大学研究员,中国农业专家咨询团成员,国家有突出贡献的中青年专家,擅长生态经济和不发达地区农村经济发展战略和实体模式探索研究。

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