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第三讲：转基因植物和动物 第三节 转基因动物的遗传工程
转基因动物技术自上一世纪80年代开始以来，已经先后建立了转基因小鼠、大鼠、兔、鸡和牛等转基因动物。 自1980年以来，已经采用这一方法获得了转基因的小鼠、兔、猪、绵羊、鱼、大鼠和牛。这一方法是将外源基因注射到受精卵中，然后由经过转基因操作的受精卵发育成新的动物个体。此方法操作简单，转基因速度快，对外源基因片段的大小要求不严，产生嵌合体的比例较小。转入的基因表达状况除与基因构建的表达元件及基因本身有关外，与插入的位点关系也非常大。插入位点不但影响外源基因的表达水平，而且也影响转基因动物本身的生长发育。如果 外源基因插入到原癌基因附近，可能诱导它的活性，导致癌症发生；插入到性染色体附近，可能影响转基因动物的育性。对转基因动物进行分子生物学的分析，可以获得更多的有关基因表达的信息，及基因调控的知识。 此项技术是利用逆转录病毒在感染寄主时可以将病毒的的一部分DNA整合到宿主细胞的特点。通过这一作用，人们可以将体外构建的基因重组到病毒载体上，再用带有目的基因的病毒感染动物细胞，以达到将病毒携带的目的基因转入动物细胞的目的。此项技术早在1974年就有报道。利用逆转录病毒载体技术进行转基因时，一般是采用动物的早期胚胎细胞进行。将它们与病毒共培养，然后将感染病毒的细胞转移到适当的母体完成发育过程，获得转基因动物。逆转录病毒载体技术用于动物转基因的优点是可以进行多细胞胚的转化，在鸡的转化研究中使用的尤其较多。它的缺点是获得纯合体的转基因动物的机会少，病毒载体构建复杂，转入的外源基因的大小受到限制，还有可能在转基因的同时带入病毒载体序列，这是我们所不需要的。 80年代初，英国和美国科学工作者Evans 和Martin等人分别建立了小鼠的干细胞系，这些细胞系被实验证明可以参与生殖细胞的形成。这种细胞系在适当的培养条件下，可以被长期稳定的离体培养，为动物的遗传转化提供了良好的体系。1986年Wagner等利用小鼠的胚胎干细胞将neo基因用逆转录病毒载体技术转入小鼠的胚胎干细胞，随后并获得了转基因的小鼠，证明了利用干细胞获得转基因动物的可能性。此后，人们致力与建立各种动物的胚胎干细胞系，以利用这一体系进行动物细胞的转基因研究。过磷酸钙沉淀、逆转录病毒感染技术和电穿孔技术等都可以应用在胚胎干细胞的转化上。 此外，还有人试图以动物精子为载体进行动物的遗传转化研究，但这方面的研究结果还有争议，尚待进一步证明这一方法的可能性。如果用精子为载体的转化技术得到证实，将为动物转基因开辟一个新的更为有效的途径。 转基因动物在家畜品种改良、遗传疾病动物模型的建立及用转基因动物作生物反应器等领域有重要意义。 很明显，将有利目的基因转入受体动物，将为家畜品种的改良提供一条非常有效的育种新途径，它可以不受传统育种方法只限于可以相互杂交的家畜品种间的有利基因的利用。科学工作者已经通过转基因的途径获得了转基因的鱼、鸡和猪等有经济价值的材料。 我国学者朱作岩用显微注射技术获得了比对照生长快两倍的转基因的金鱼，及生长速度明显加快的转激素基因的鲫鱼、红鲫鱼、银鲫鱼、镜鲤鱼、及泥鳅鱼。美国、加拿大和日本等国将鱼类的生长激素基因、催乳素基因和抗冻蛋白基因转入虹鳟鱼和鲑鱼等。 目前转基因鸡是用逆转录病毒作为载体的转化技术获得的。美国农业部家畜研究所将A型囊膜基因转入鸡，获得了抗A型白血病病毒的转基因鸡，如果这种鸡用于产业化，每年可以使美国养鸡业减少损失几亿元。美国新泽西州将牛生长素基因成功的转入鸡，转基因的鸡比对照明显增大。 科学工作者将致癌基因转入小鼠受精卵，获得了带有致癌基因的小鼠，这些小鼠为研究癌症基因的致病机理及癌症基因表达的调控过程，新药物治疗效果的试验，提供了理想的动物模型。类似的动物模型可以用来研究很多与遗传有关的疾病，如血液病。转基因模型动物也是研究基因治疗的良好材料，为发展针对某种疾病的治疗方案、药物的试验等。 利用转基因动物生产目的基因产物是转基因动物应用的又一重要领域。将外源基因转入动物，获得转基因动物，从动物的乳汁或血液中获得目的产物，代替传统上用的发酵罐。通过基因工程技术可以不断的提高转基因动物基因表达水平，从而使基因产物的产量获得不断提高，用转基因动物生产来代替发酵罐，成本将大大降低，获得可观的经济效益和社会效益。 目前，开展转基因动物的研究还有很多问题尚待解决。转基因技术尚需进一步完善，以提高可重复性和转化效率。转入的外源基因因为是随机插入到受体基因组上，可能引起原来受体基因组上某些基因的突变；转入的外源基因的表达也存在一些问题，如造成基因表达混乱，或不表达等。随着科学工作者的不懈努力，终将使动物的转基因研究达到为人类服务的目的。
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