如题所述
l 生产克隆动物
1.1 利用ES细胞生产克隆动物的优势 近年来的研究表明。动物早期胚胎细胞、动物胚胎内细胞团细胞，动物ES细胞和动物原始生殖细胞均具有全能性和多能性。动物早期胚胎细胞数最少，在体外培养易分化。动物原始生殖细胞具有和ES细胞相似的特性，在体外诱导分化可形成多种组织，但PGCs细胞数量有限，限制了其应用。动物ES细胞具有全能性和多能性，并可以在体外增殖、冷冻，因而是克隆动物的理想材料。
1.2 利用ES细胞生产克隆动物的意义
1.2.1 大幅度提高良种家畜的繁殖效率:ES细胞与胚胎嵌合和ES细胞核移植技术可使一头良种家畜在短期内生产较多的具有遗传同质型的动物。这不但可以充分发挥良种动物的生产潜力，而且可以加速动物良种化进程。
1.2.2 抢救濒危动物，保存稀有动物遗传资源:利用ES细胞克隆动物技术，一方面在短期内可以繁殖大量的濒危动物，迅速扩大濒危动物的群体数最;另一方面可以用冷冻的全能性细胞作供体进行细胞核移植克隆稀有动物。
1.2.3 创造新物种:用异种动物细胞核移植和异种动物胚胎嵌合的方法可获得具有新性状的克隆动物或异种动物的嵌合体，这样有可能克服种间繁殖障碍，创造出新物种，获得用传统交配方法无法获得的新性状。
1.2.4 为实验生物学提供新材料:利用细胞核移植技术可以同时克隆遗传基础完全相同的生物个体。这些生物个体可用于遗传参数的估测，饲料营养价值的评定以及环境与动物关系的研究等领域。
2 生产转基因动物
2.1 生产转基因动物的程序和方法 利用ES细胞生产转基因动物的方法有：
(1)胚胎嵌合法:将一定数量的转基因ES细胞注射入囊胚或将转基因ES细胞和裸胚共同培养，生产转基因嵌合胚，将转基因嵌合胚移植给同期发情的受体母畜，使其妊娠，生产携有外源基因的嵌合体动物；
(2)细胞核移植法:以转基因ES细胞作供体进行细胞核移植，生产转基因胚胎，将转基因胚胎移植给受体母畜，生产转基因动物。
2.2 生产转基因动物的意义 与传统育种方法相比较，用ES细胞生产转基因动物的优势是：
(1)打破了物种的界限，突破了亲缘关系的限制，加快了动物群体遗传变异程度。
(2)可以进行定向变异和育种。利用同源重组技术对ES细胞进行遗传操作，通过细胞核移植生产遗传修饰性动物。有可能创造新的物种；
(3)利用ES细胞技术，可在细胞水平对胚胎进行早期选择。这样可以提高选择的准确性，缩短育种时间。
利用阴细胞生产转基因动物，具有重要的作用，表现在：
2.2.1 促进动物生长，提高畜产品产量:目前，已将大鼠、牛、绵羊及人的GH基因先后导人小鼠基因组，得到的转基因小鼠在快速生长期(5～11周龄)生长速度为对照组的4倍。转bGH基因猪的研究结果表明，转基因猪日增重增加，饲料转化率大幅度提高。
2.2.2 生产药用蛋白:可以从转基因动物血浆和乳汁中获取外派药用蛋白质。从转基因动物血浆中提取重组蛋自质的优点是可以反复采血而不需要杀死动物，缺点是采血量受到限制和一些具有生物活性的重组蛋白质分泌进血浆对动物健康有一定的影响。动物乳腺摄取、合成、分泌蛋白质的能力很强，并且能对重组蛋白质进行加工(包括β-羟基化，糖基化，γ-羟基化等)，同时能将重组蛋白质折叠成有功能的构象。因此，转基因动物乳腺成为公认的生产重组蛋白质的理想器官。
2.2.3 动物抗病育种:通过克隆特定病毒基因组中的某些编码片段，对其进行一定修饰后转人家畜基因组，如果转基因在宿主基因组中能够表达，那么畜禽对该病毒的感染应具有一定的抵抗能力。Yamashita等将克隆的小鼠Mx基因有意义链和反意义链插入禽反转录病毒载体中，并以之转染鸡胚胎成纤维细胞(CEF)。结果表明，插入有意义链反转录病毒载体转染的(CEF)对人流感病毒、禽流感病毒的感染具有抵抗作用。
3 生产用于人类器官移植的动物器官
3.1 使人类ES细胞与猪等动物的胚胎嵌合，通过人、猪嵌合体动物为人类提供可移植器官。这样，可以克服异种动物器官移植所出现的免疫排斥反应。
3.2 定向诱导人类ES细胞分化，形成供移植的人体器。利用体细胞核移植技术在体外生产人的克隆胚胎，当克隆胚胎发育至袋胚时，分离并体外培养人胚胎ICM，获取ES细胞。然后在体外定向诱导分化ES细胞，生产包括人肌肉、神经和造血细胞的细胞组织[5]。已有在体外定问分化诱导ES细胞产生造血细胞，神经细胞和心肌组织并将其移植给成年小鼠的报道。体外受精胚胎及体细胞核移植胚胎为人类ES细胞的分离与克隆提供了实验材料。从原始生殖细胞克隆人类ES细胞的成功为利用该项技术生产人体器宵开辟了新途径。Pittenger等已从人间充质细胞分离人的多能性细胞。这些都推动了以人类ES细胞为材料生产人体器官研究的进展。
3.3 将人的基因导入猪等动物ES细胞，生产禽人基因猪.利用转基因猪为人类提供器官移植的材料。
4 研究真核细胞基因表达与调控一种方法是将外派基因导人ES细胞，研究基因在细胞分化和胚胎发育中的作用。另一种方法是利用基因定位整合技术使ES细胞特定位点的基因突变，缺失或失去功能，研究缺乏特定基因的生物细胞分化及胚胎发育状况，从而确定特定基因在生物发育过程中的作用，具体表现在：
4.1 利用转基因技术研究动物内分泌功能的关系例如，利用基因定位技术破坏胚细胞相关基因，可以制备甲状腺、肾上腺、卵巢、胰腺功能紊乱的小鼠模型，来研究高血压和繁殖功能与下丘脑一垂体分泌激素调节的关系。携带有metallothionein启动子和人或大鼠生长激素基因的小鼠，由于人或大鼠生长激素基因的过度表达，使该小鼠比正常小鼠大得多。
4.2 利用基因定位技术可以研究肿瘤的形成过程转基因小鼠可用于研究肿瘤的形成过程。近交小鼠肿瘤发生过程的特异性表明，肿瘤的发生具有遗传性。转基因小鼠肿瘤的形成，为进一步了解从细胞增生到肿瘤形成的过程提供了材料。
4.3 利用基因定位技术研究激素与控制生物发育基因的关系 利用细胞遗传操作技术增加或删去控制发育的有关基因，制备基因缺失型或基因定型小鼠，观测这种小鼠的表现以及对有关激素作用的反应。ES细胞遗传操作技术为从细胞到个体水平系统研究激素和基因对动物生长发育的调控机制提供了工具。
4.4 寻找与生长发育有关的基因 诱捕载体(Entrapment)与ES细胞相结合形成的一种新技术，可以识别在动物发育过程中表达的任何基因及其活动。例如，已知在生物发育过程中具有重要作用的某种蛋白质的结构，利用RT-PCR技术可以合成其相应的cDNA，通过分子杂交技术就可确定该基因在染色体中的位置。利用ES细胞遗传操作技术，可以有目的的探索同源异型盒家族基因的时空表达格局及其与细胞分化和胚胎发育的关系。
5 建立人类遗传病研究的动物模型 Piedrahita等以PJPB和PNMC109为载体(含有抗新霉素G418基因和aPLOE基因序列)，利用间源重组技术定位操作ES细胞的阿卟脂蛋白(apolipoprotein)E基因，制备aPloE基因缺失型ES细胞，将这种ES细胞导入囊胚腔，形成了嵌合胚胎。雌雄突变小鼠交配，生产了携带有ApLoE基因突变的小鼠[13]。这种APDE基因突变性小鼠为科学家研究阿卟脂蛋白缺乏症及其临床治疗方法提供了动物模型。
6 研究ES细胞在胚胎发育过程中的功能Hirofumi等将β-半乳糖苷酶基因导入ES细胞，将转染β-gal基因的ES细胞与早期胚胎嵌合，通过检测β-gal基因的表达来研究ES细胞在细胞分化、胚胎发育及参与各种组织形成过程中的作用。
7 研究基因表达及其产物的生理作用 ES细胞遗传操作技术也可用来研究蛋白质或酶的生理功能。Cozzi等用同源重组技术破坏ES细胞编码金属蛋白酶组织抑制因子(TIMP)的基因，产生金属蛋白酶基因缺失型ES细胞。其特性与同质细胞相似，比普通ES细胞更具有侵袭力。
8 研究同源重组序列长度与外源基因整台效率的关系 Heinte等将Rb基因片段与neo,hyg和HPRT标记基因相连接插入载体的BglⅡ位点，转染ES细胞，外源基因的整合率高达78%[16]。利用同源重组技术定位操作基因组，同源重组序列不可过小，否则会使操作的精确性降低。Thomas等设计了一种载体，使突变序列位于同源重组靶基因位点两侧数千个碱基之外。利用这种替换DNA序列载体，对小鼠ES细胞Hprt位点进行精细遗传操作，制备HPRT突变性细胞株，若同源重组序列DNA长度小于从1kd，重组的准确性降低。Hasty等研究表明，以插入载体和置换载体为工具，利用同源重组使压细胞特定位点发生突变，定点突变的效率与载体同源基因序列的长度有关，当同源序列在1.3～6.7kb之间逐渐增加时，定点突变的效率也随之增加。若同源重组碱基序列大于临界长度(6～8kb)，定位突变的效率就会下降。
9 研究细胞分化的机制利用ES细胞体外培养技术，可不受干扰地对单一的影响胚胎细胞分化的因子进行系统研究。ES细胞在细胞分化研究中的主要作用是：
9.1 研究饲养层抑制ES细胞分化的生理机制 深入研究ES细胞分化抑制的机制，对于阐明细胞分化调节的生理机制，寻求细胞分化调节的途径，具有非常重要的作用。如果人们能利用ES细胞弄清细胞分化的机制，就能从基因转录、翻译等水平对细胞进行操作，定向改变细胞分化的方向。
9.2 研究ES细胞的定向分化 培养的ES细胞在去除分化抑制因素或添加诱导分化因子后就会发生定向分化，形成某种类型组织细胞。Thomas研究发现，体外培养的ES细胞能自行向内脏卵黄囊、血岛及心肌细胞定向分化。Smith等实验证明胚细胞在不含分化抑制物的培养基中能分化形成中胚层;当ES细胞在禽DIA和维生素A酸的培养基中，则分化形成体壁内胚层。
1.1 利用ES细胞生产克隆动物的优势 近年来的研究表明。动物早期胚胎细胞、动物胚胎内细胞团细胞，动物ES细胞和动物原始生殖细胞均具有全能性和多能性。动物早期胚胎细胞数最少，在体外培养易分化。动物原始生殖细胞具有和ES细胞相似的特性，在体外诱导分化可形成多种组织，但PGCs细胞数量有限，限制了其应用。动物ES细胞具有全能性和多能性，并可以在体外增殖、冷冻，因而是克隆动物的理想材料。
1.2 利用ES细胞生产克隆动物的意义
1.2.1 大幅度提高良种家畜的繁殖效率:ES细胞与胚胎嵌合和ES细胞核移植技术可使一头良种家畜在短期内生产较多的具有遗传同质型的动物。这不但可以充分发挥良种动物的生产潜力，而且可以加速动物良种化进程。
1.2.2 抢救濒危动物，保存稀有动物遗传资源:利用ES细胞克隆动物技术，一方面在短期内可以繁殖大量的濒危动物，迅速扩大濒危动物的群体数最;另一方面可以用冷冻的全能性细胞作供体进行细胞核移植克隆稀有动物。
1.2.3 创造新物种:用异种动物细胞核移植和异种动物胚胎嵌合的方法可获得具有新性状的克隆动物或异种动物的嵌合体，这样有可能克服种间繁殖障碍，创造出新物种，获得用传统交配方法无法获得的新性状。
1.2.4 为实验生物学提供新材料:利用细胞核移植技术可以同时克隆遗传基础完全相同的生物个体。这些生物个体可用于遗传参数的估测，饲料营养价值的评定以及环境与动物关系的研究等领域。
2 生产转基因动物
2.1 生产转基因动物的程序和方法 利用ES细胞生产转基因动物的方法有：
(1)胚胎嵌合法:将一定数量的转基因ES细胞注射入囊胚或将转基因ES细胞和裸胚共同培养，生产转基因嵌合胚，将转基因嵌合胚移植给同期发情的受体母畜，使其妊娠，生产携有外源基因的嵌合体动物；
(2)细胞核移植法:以转基因ES细胞作供体进行细胞核移植，生产转基因胚胎，将转基因胚胎移植给受体母畜，生产转基因动物。
2.2 生产转基因动物的意义 与传统育种方法相比较，用ES细胞生产转基因动物的优势是：
(1)打破了物种的界限，突破了亲缘关系的限制，加快了动物群体遗传变异程度。
(2)可以进行定向变异和育种。利用同源重组技术对ES细胞进行遗传操作，通过细胞核移植生产遗传修饰性动物。有可能创造新的物种；
(3)利用ES细胞技术，可在细胞水平对胚胎进行早期选择。这样可以提高选择的准确性，缩短育种时间。
利用阴细胞生产转基因动物，具有重要的作用，表现在：
2.2.1 促进动物生长，提高畜产品产量:目前，已将大鼠、牛、绵羊及人的GH基因先后导人小鼠基因组，得到的转基因小鼠在快速生长期(5～11周龄)生长速度为对照组的4倍。转bGH基因猪的研究结果表明，转基因猪日增重增加，饲料转化率大幅度提高。
2.2.2 生产药用蛋白:可以从转基因动物血浆和乳汁中获取外派药用蛋白质。从转基因动物血浆中提取重组蛋自质的优点是可以反复采血而不需要杀死动物，缺点是采血量受到限制和一些具有生物活性的重组蛋白质分泌进血浆对动物健康有一定的影响。动物乳腺摄取、合成、分泌蛋白质的能力很强，并且能对重组蛋白质进行加工(包括β-羟基化，糖基化，γ-羟基化等)，同时能将重组蛋白质折叠成有功能的构象。因此，转基因动物乳腺成为公认的生产重组蛋白质的理想器官。
2.2.3 动物抗病育种:通过克隆特定病毒基因组中的某些编码片段，对其进行一定修饰后转人家畜基因组，如果转基因在宿主基因组中能够表达，那么畜禽对该病毒的感染应具有一定的抵抗能力。Yamashita等将克隆的小鼠Mx基因有意义链和反意义链插入禽反转录病毒载体中，并以之转染鸡胚胎成纤维细胞(CEF)。结果表明，插入有意义链反转录病毒载体转染的(CEF)对人流感病毒、禽流感病毒的感染具有抵抗作用。
3 生产用于人类器官移植的动物器官
3.1 使人类ES细胞与猪等动物的胚胎嵌合，通过人、猪嵌合体动物为人类提供可移植器官。这样，可以克服异种动物器官移植所出现的免疫排斥反应。
3.2 定向诱导人类ES细胞分化，形成供移植的人体器。利用体细胞核移植技术在体外生产人的克隆胚胎，当克隆胚胎发育至袋胚时，分离并体外培养人胚胎ICM，获取ES细胞。然后在体外定向诱导分化ES细胞，生产包括人肌肉、神经和造血细胞的细胞组织[5]。已有在体外定问分化诱导ES细胞产生造血细胞，神经细胞和心肌组织并将其移植给成年小鼠的报道。体外受精胚胎及体细胞核移植胚胎为人类ES细胞的分离与克隆提供了实验材料。从原始生殖细胞克隆人类ES细胞的成功为利用该项技术生产人体器宵开辟了新途径。Pittenger等已从人间充质细胞分离人的多能性细胞。这些都推动了以人类ES细胞为材料生产人体器官研究的进展。
3.3 将人的基因导入猪等动物ES细胞，生产禽人基因猪.利用转基因猪为人类提供器官移植的材料。
4 研究真核细胞基因表达与调控一种方法是将外派基因导人ES细胞，研究基因在细胞分化和胚胎发育中的作用。另一种方法是利用基因定位整合技术使ES细胞特定位点的基因突变，缺失或失去功能，研究缺乏特定基因的生物细胞分化及胚胎发育状况，从而确定特定基因在生物发育过程中的作用，具体表现在：
4.1 利用转基因技术研究动物内分泌功能的关系例如，利用基因定位技术破坏胚细胞相关基因，可以制备甲状腺、肾上腺、卵巢、胰腺功能紊乱的小鼠模型，来研究高血压和繁殖功能与下丘脑一垂体分泌激素调节的关系。携带有metallothionein启动子和人或大鼠生长激素基因的小鼠，由于人或大鼠生长激素基因的过度表达，使该小鼠比正常小鼠大得多。
4.2 利用基因定位技术可以研究肿瘤的形成过程转基因小鼠可用于研究肿瘤的形成过程。近交小鼠肿瘤发生过程的特异性表明，肿瘤的发生具有遗传性。转基因小鼠肿瘤的形成，为进一步了解从细胞增生到肿瘤形成的过程提供了材料。
4.3 利用基因定位技术研究激素与控制生物发育基因的关系 利用细胞遗传操作技术增加或删去控制发育的有关基因，制备基因缺失型或基因定型小鼠，观测这种小鼠的表现以及对有关激素作用的反应。ES细胞遗传操作技术为从细胞到个体水平系统研究激素和基因对动物生长发育的调控机制提供了工具。
4.4 寻找与生长发育有关的基因 诱捕载体(Entrapment)与ES细胞相结合形成的一种新技术，可以识别在动物发育过程中表达的任何基因及其活动。例如，已知在生物发育过程中具有重要作用的某种蛋白质的结构，利用RT-PCR技术可以合成其相应的cDNA，通过分子杂交技术就可确定该基因在染色体中的位置。利用ES细胞遗传操作技术，可以有目的的探索同源异型盒家族基因的时空表达格局及其与细胞分化和胚胎发育的关系。
5 建立人类遗传病研究的动物模型 Piedrahita等以PJPB和PNMC109为载体(含有抗新霉素G418基因和aPLOE基因序列)，利用间源重组技术定位操作ES细胞的阿卟脂蛋白(apolipoprotein)E基因，制备aPloE基因缺失型ES细胞，将这种ES细胞导入囊胚腔，形成了嵌合胚胎。雌雄突变小鼠交配，生产了携带有ApLoE基因突变的小鼠[13]。这种APDE基因突变性小鼠为科学家研究阿卟脂蛋白缺乏症及其临床治疗方法提供了动物模型。
6 研究ES细胞在胚胎发育过程中的功能Hirofumi等将β-半乳糖苷酶基因导入ES细胞，将转染β-gal基因的ES细胞与早期胚胎嵌合，通过检测β-gal基因的表达来研究ES细胞在细胞分化、胚胎发育及参与各种组织形成过程中的作用。
7 研究基因表达及其产物的生理作用 ES细胞遗传操作技术也可用来研究蛋白质或酶的生理功能。Cozzi等用同源重组技术破坏ES细胞编码金属蛋白酶组织抑制因子(TIMP)的基因，产生金属蛋白酶基因缺失型ES细胞。其特性与同质细胞相似，比普通ES细胞更具有侵袭力。
8 研究同源重组序列长度与外源基因整台效率的关系 Heinte等将Rb基因片段与neo,hyg和HPRT标记基因相连接插入载体的BglⅡ位点，转染ES细胞，外源基因的整合率高达78%[16]。利用同源重组技术定位操作基因组，同源重组序列不可过小，否则会使操作的精确性降低。Thomas等设计了一种载体，使突变序列位于同源重组靶基因位点两侧数千个碱基之外。利用这种替换DNA序列载体，对小鼠ES细胞Hprt位点进行精细遗传操作，制备HPRT突变性细胞株，若同源重组序列DNA长度小于从1kd，重组的准确性降低。Hasty等研究表明，以插入载体和置换载体为工具，利用同源重组使压细胞特定位点发生突变，定点突变的效率与载体同源基因序列的长度有关，当同源序列在1.3～6.7kb之间逐渐增加时，定点突变的效率也随之增加。若同源重组碱基序列大于临界长度(6～8kb)，定位突变的效率就会下降。
9 研究细胞分化的机制利用ES细胞体外培养技术，可不受干扰地对单一的影响胚胎细胞分化的因子进行系统研究。ES细胞在细胞分化研究中的主要作用是：
9.1 研究饲养层抑制ES细胞分化的生理机制 深入研究ES细胞分化抑制的机制，对于阐明细胞分化调节的生理机制，寻求细胞分化调节的途径，具有非常重要的作用。如果人们能利用ES细胞弄清细胞分化的机制，就能从基因转录、翻译等水平对细胞进行操作，定向改变细胞分化的方向。
9.2 研究ES细胞的定向分化 培养的ES细胞在去除分化抑制因素或添加诱导分化因子后就会发生定向分化，形成某种类型组织细胞。Thomas研究发现，体外培养的ES细胞能自行向内脏卵黄囊、血岛及心肌细胞定向分化。Smith等实验证明胚细胞在不含分化抑制物的培养基中能分化形成中胚层;当ES细胞在禽DIA和维生素A酸的培养基中，则分化形成体壁内胚层。
温馨提示：答案为网友推荐，仅供参考
第1个回答 2010-12-28
胚胎干细胞(embryonic stemcells,ESCs)是指从桑椹胚或附植前囊胚内细胞团分离的多潜能细胞,它具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性。无论在体外还是体内环境,ES细胞都能被诱导分化为机体几乎所有的细胞类型本回答被网友采纳
第2个回答 2010-12-28
不会用
