動物轉基因發展現狀及前景概述

摘要：本文主要從動物轉基因發展歷史、動物轉基因主要技術、轉基因動物技術的應用及轉基因動物安全性問題等四個方面對動物轉基因技術進行了全面概述，分析了該項技術的優勢和可能存在的安全性問題。

關鍵詞：動物轉基因技術，應用，安全性

基因是位于染色體上有遺傳效應的DNA片段，而DNA是遺傳的基本物質，對于儲存在生物全套染色體中的全部遺傳信息，可稱其為基因組。由于不同種類、不同個體的生物基因組成是不同的，因此對動物個體來說，非自身的基因成分屬于外源基因，如果把外源基因整合或導入動物染色體基因中，那么這個外源基因就被稱為轉基因（即轉移來的基因），被導入外源基因，并使之穩定整合于動物的染色體基因組，且能遺傳給后代的一類動物稱為轉基因動物。

1.動物轉基因發展歷史

動物轉基因技術發展至今已近50余年，最初應運轉基因是在1974年，美國科學家Jaenisch等[1]首次應用反轉錄病毒感染胚胎，將猿猴病毒SV40注入小鼠囊胚中，得到部分組織含有SV40DNA的嵌合體小鼠。80年代，Palmiter等[1] 成功研制出了著名的“超級小鼠”，被認為是世界上首批轉基因動物。此后，經過近10余年的發展，直到1997年，willmut等[2] 通過體細胞移植技術創造出了克隆羊多利，該項技術的成功為轉基因動物的制備開辟了新的思路，從而使動物轉基因技術進入了新的發展階段。

2.動物轉基因主要技術

2.1逆轉錄病毒載體法

逆轉錄病毒載體法是最早用于動物轉基因的方法，原理是將外源基因重組到載體轉錄病毒上， 包裝成胎， 也可將它們進行單層共培養， 通過病毒將目的基因插入整合到受體基因組DNA 中去。此方法的優點是宿主范圍廣且呈單一位點拷貝整合，整合效率高，缺點是轉染過程不能準確控制，載體病毒DNA序列會對外源基因在受體中的表達產生影響，且病毒DNA的安全性令人擔心，所以該方法通常不用于商業性轉基因動物[3]。

2.2顯微注射技術

顯微注射技術即通過顯微注射針將外源基因直接注入動物受精卵的雄原核，被注入的外源基因隨機整合到受精卵染色體上，該受精卵發育成為轉基因動物 ，“超級小鼠”就是通過該技術獲得。現在的轉基因動物大都是在Palmiter等方法的基礎上改進的，顯微注射技術是一種應用比較廣泛、效果比較穩定的轉基因動物制作方法。Brandl[4]等利用顯微注射技術成功獲得了轉基因兔、轉基因豬和轉基因綿羊等。

2.3胚胎干細胞法

胚胎干細胞法是用外源基因轉化胚胎干細胞，通過篩選把陽性細胞注入受體動物的囊胚腔[5]或桑椹胚的卵周隙形成嵌合體，它會很快地與受體胚囊的內細胞團聚集在一起，共同參與正常胚泡的發育。該方法優點是外源基因整合率高，植入囊胚前篩選合適的轉化的胚胎干細胞，克服了只能在子代選擇的缺點，并能充分利用分子生物學發展起來的各種先進方法，是很有前途的技術;缺點是不易建立胚胎干細胞系，并且由于通過嵌合體途徑，所以實驗周期長。

2.4體細胞核移植技術

該法是將外源基因整合到供體細胞內，再將供體細胞的細胞核移植到已去核的卵母細胞中，最后將該卵母細胞移植到假孕母體，假孕母體妊娠、分娩后得到的子代即為轉基因動物。

3.轉基因動物技術的應運

3.1人類疾病動物模型建立

轉基因動物模型是一種層次較高的研究體系， 通過精確地失活某些基因或增強某些基因的表達來制作各種人類疾病的模型， 所以研究的結果通常具有較高的真實性。目前疾病的動物模型主要用于遺傳疾病的研究，現已建立起疾病動物模型的遺傳病有： 癌癥、動脈硬化癥、鐮刀狀細胞貧血、地中海貧血、紅細胞增多癥、肝炎、免疫缺陷、自發性高血壓、淋巴系統病、透納氏癥、心肌頓抑和老年癡呆癥等[6]。該技術建立模型準確、試驗次數少、費用花費少，有效縮短了試驗時間，已成為一種“快速篩選”手段。

3.2生產可用于人體器官移植的動物器官

利用轉基因技術改造異種來源器官的遺傳性狀， 降低排異性，使之能適用于人體器官或組織的移植， 可有效解決人類器官或組織移植短缺的問題。Rosengard等[7]通過試驗證實，人的補體抑制因子， 衰退加速因子（hDAF） ，可轉移至豬胚中，并在轉基因豬內皮細胞、血管平滑肌和鱗狀上皮細胞等細胞中有不同程度的表達，從而解決器官移植中的超敏排斥反應， 為異種器官移植展示了良好的前景。Lai等[8] 和Dai等[9] 通過基因打靶和體細胞核移植相結合的技術手段，成功地獲得了α-1， 3半乳糖轉移酶基因敲除豬，消除了豬作為人類器官供體的一個主要障礙，推動了器官移植的發展與應用。

3.3進行異種細胞移植

已知的很多生理功能紊亂、疑難疾病等都與細胞的凋亡或功能異常相關，但人類細胞還不能很好地傳代培養，通過異種細胞移植技術，特別是豬的細胞移植到合適的位點，將使得人類細胞治療成為可能。90年代， Groth等[10]將豬的胰島細胞移植給糖尿病人，對糖尿病人的治療起到了一定作用; Deacon等[11]將豬胎兒神經細胞移植給帕金森患者，并發現移植后的細胞能長久保持活力。目前已產生出很多有效的方案用來對供體豬進行遺傳修飾， 因此， 異種細胞治療必將發展成為一種可以有效治療人類疾病的重要手段。

3.4轉基因動物在農業領域中的應用

轉基因動物技術可以改造動物本身的基因組， 從而推動動物育種進入一個更高層次的育種階段——基因工程育種， 其主要目標是提高動物的遺傳本質， 給物種改良或動物改造帶來極大的機遇。

轉基因技術可以提高動物生長率。如Pursel等[12]把牛的生長激素基因轉入豬， 生產出2個豬的家系， 其生長速度提高11%-14%， 飼料轉化率提高16%-18%。

轉基因技術可以提高動物的抗病能力。如Kerr等[13]將溶葡球菌酶基因轉入小鼠乳腺中， 用來防治由金黃色葡萄球菌引起的乳腺炎， 結果證實表達量高的小鼠乳腺具有明顯的抗性， 這對于防治奶牛乳腺發炎具有潛在的應用前景。

4.轉基因動物的安全性問題

4.1轉基因動物可能造成的環境安全問題

一是轉基因動物逃逸對環境的影響，即轉基因動物在放牧飼養、散養或逃逸時與同類野生動物交配可以將轉入的基因遺傳下去，從而會對生物多樣性造成影響;二是基因水平轉移 （Horizontal gene transfer，HGT）轉基因動物在飼養過程中有可能會通過接觸、交配、分娩和泌乳等行為產生HGT 現象;三是木馬基因效應對環境的影響，研究表明，快速生長的轉基因魚雖然具有野生魚無法比擬的繁殖優勢，但這種魚的后代死亡率卻很高 （約為野生魚死亡率的3倍），如果轉基因魚與野生魚雜交，將可能導致該物種滅絕。因此，Muir 等將轉入的基因比喻為“木馬基因（Trojan genes）”。[14]

4.2轉基因動物食品的安全問題

隨著轉基因動物研究的加速， 轉基因動物食品的安全性越來越受到廣泛關注。傳統的毒理學食品安全評價方法已不能完全適用于轉基因技術食品。1993年， 歐洲經濟合作與發展組織（OECD） 在“現代生物技術食品的安全性評價——概念和原則”的報告中引入了“實質等同性”（ Substantial Equivalence） 原則[15]， 即生物技術食品是否與目前市場上銷售的傳統食品具有實質等同性。1996年， 聯合國糧農組織（ FAO） 和世界衛生組織（WHO） 第二屆生物技術食品安全性評價的專家聯席會議上， 建議將該原則應用于所有轉基因植物、動物和微生物食品的安全性評價[16]。在此會議上針對轉基因動物性食品安全性評價著重強調， 對基因改造的食品， 哺乳動物本身的健康可以作為安全性評價的標志;對一些魚類和無脊椎動物因本身可產生毒素， 需進一步進行安全性評價。

5.結語

動物轉基因技術是人類按著自己的意愿去改變動物的遺傳組成， 涉及生物學、畜牧學、分子遺傳學和細胞遺傳學等多門學科的知識， 是一項富有挑戰性的實驗技術。動物轉基因在改善畜產品質量、提高生產能力、研究人類疾病模型、生產生物醫藥產品等方面都顯示出了廣闊的應用前景，但是否存在一定安全隱患，還有待更多的試驗數據以及更長的時間去印證。

參考文獻：

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作者簡介：王慶師（1985年7月生），性別：男，籍貫：貴州貴陽，畜牧師，碩士，研究方向動物營養與飼料科學.