轉基因雞

英國研製抗H5N1病毒的雞

英國科學家正在培育抗H5N1型禽流感病毒的轉基因雞,以應對這種高致病性病毒對人類社會的長期威脅。這項研究由劍橋大學和蘇格蘭羅斯林研究所的科學家負責。科學家們已經通過添加遺傳物質片段的方法,使雞細胞具備了抵抗H5N1型禽流感病毒的能力。這項技術如果經實驗證明成功,還可以用來培育抗其他類型禽流感病毒的轉基因雞。

試驗


科學家們正在對三種方法進行實驗:
第一種是將控制產生抗病毒蛋白Mx的基因插入正常雞細胞中,增強其抵抗H5N1型和其他類型禽流感病毒的能力,很多品種的雞體內該基因都存在缺陷;
第二種是利用RNA(核糖核酸)干擾技術,通過RNA片段干擾禽流感病毒的工作,以使雞細胞獲得抗多種禽流感病毒的能力;
第三種方法是利用RNA分子誘使病毒對RNA進行複製,而不是自我複製。科學家們說,這三種方法將來也許可以結合在一起,共同用來培育轉基因雞。
細胞內加入DNA
多莉”誕生地、愛丁堡的羅斯林研究院與英國劍橋大學科學家共同進行的研究已證明,只要在細胞內加入細小的脫氧核糖核酸(DNA),細胞便能避過禽流感病毒威脅。科學家將於未來數星期,將這些基因物質植入雞蛋內,希望孵化出全球首批抗流感雞隻。
科學家聲稱,克隆雞能避免任何一種型號的禽流感侵襲,包括最致命的H5N1,將大大降低人類經禽鳥感染禽流感的危機。這個研究計劃由羅斯林研究院的鳥類分子生物學家HelenSang博士率領。

案例


美國

美國喬治亞大學和 A viGenics公司與主辦第1屆國際轉基因動物學術研討會秘書長中科院曾邦哲1996年的通信中得知轉基因禽類輸卵管生物反應器的研究之後,啟動了該研究項目,2002年4月1日在英國《自然生物技術》雜誌4月刊上撰文宣布,他們在家禽轉基因研究領域獲得突破性進展,已培育出能產下含人體所需蛋白質的轉基因雞蛋的克隆雞。由公司科學家亞歷克斯·哈維領導的研究小組將一種細菌的基因片段改造后導入雞胚胎,培育出了可充當β內醯胺酶製造器的轉基因雞。他們先用這種技術對546個孵卵雞蛋進行處理,孵化出了126隻小雞,其中10%攜帶新基因;然後將攜帶高水平β內醯胺酶基因的精子和卵子匹配,培育出了能有效遺傳父母新基因特性的後代。連續遺傳幾代后,就培育出能產含藥物成份的轉基因雞蛋的母雞。
研究人員說,由於轉基因雞從孵化到長成的時間比轉基因奶羊和奶牛都短得多,從孵化成雞到能下蛋只需7個半月,因此有可能成為一種更快速和更豐富的生物製藥來源,用來生產治療從失血到癌症,從囊腫性纖維化糖尿病等多種疾病的各種藥物。

中國

上海出現了全國第一家轉基因雞產業開發公司在全國率先開發通過雞蛋蛋清表達外源基因的技術。
其主要成果在於:構建了能在雞蛋蛋清中表達外源基因的表達載體;建立了有效的軒基因技術,轉基因效率在30%至70%之間;在20%以上的轉基因雞所產的雞蛋蛋清中檢測到了實驗用的外源基因“人瘦素蛋白”,其中最高表達量在每升蛋清中含10毫克至30毫克。
這一技術穩定后,有幾種產業開發的可能:一是改良雞的種質品質,培育出高生長速度、抗病毒、產低膽固醇蛋的轉基因雞品系;二是利用雞蛋蛋清作為生物反應器,在蛋清中生產有藥用價值的蛋白質多肽,如人高密度脂蛋白、人血清白蛋白等各種細胞因子、疫苗和抗體。市場上將出現真正具有防心血管病、抗癌等效用的“營養蛋”、“保健蛋”。
按照國家《農業轉基因生物安全管理》規定,相關技術需進行安全性評價,在取得安全證書后,才能進入生產。

培育


通過顯微注射生產轉基因雞
(l)單細胞受精卵顯微注射法。人們發現,當外源DNA注射到海膽、斑馬魚和爪蟾等脊椎動物受精卵細胞質中,當卵快速分裂時,外源DNA能暫時停留染色體外複製,並可低頻率地結合到染色體基因組中。得益於上述研究的啟示,在體外將外源基因注射到單細胞受精卵細胞質中,經過體外培養后,成功地產生了轉基因雞。但是,此種方法取到一個受精卵需要一隻母雞,若操作失敗,一個細胞的損失就相當於一隻母雞的損失,成本較高,並且受精卵體外孵化條件也很複雜,操作難度較大。
(2)受精卵原核注射法。在國內,李贊東等將脂質體包裝后的質粒pMiwz(含有報告基因LacZ)注入囊胚期胚盤中,轉基因獲得成功,並證明囊胚期注射外源基因可以獲得轉染的原生殖細胞(PGCs),並能夠傳給下一代。在國外,Jamie love等將帶有目的基因質粒DNA注射入雞受精卵的胚胎中,體外培養12h后發現近一半存活,40%胚胎中含有質粒DNA,有6%相當於每一個細胞含有1個拷貝的外源基因,7隻存活至性成熟雛雞中的一隻將3.4%外源基因傳遞給其後代。此種方法可以得到轉基因嵌合體雞,但轉基因細胞的嵌合部位和嵌合程度不容易確定。
雞卵原始胚細胞的彈道轉染
該技術最初應用於植物細胞的轉基因操作,其中包括兩大組成部分:離子加速系統和離子包裝系統。此種方法效率較高,並且由於用的是不同大小的鎢離子,而且胚胎新月區下主要是卵黃蛋白,所以不必考慮投射彈的速度和穿入的深度(白占濤等,2000)。但是,由於此方法導入的DNA很難整合到雞的基因組中,故遺傳穩定性和傳代性不強。
逆轉錄病毒載體法
此法是利用病毒正常生命周期特徵來感染家禽,從而導入外源並達到整合的目的。現在使用的病毒載體有兩類:複製完全型和複製缺陷型(高波,2000)。複製完全型逆轉錄病毒包含全部結構基因能自我複製,並能重複感染細胞。而複製缺陷型逆轉錄病毒缺乏部分或全部結構基因,不能自我複製,需在輔助細胞中繁殖。反轉錄載體法的整合效率比電穿孔和脂質體轉染法要高,但是由於基因片段大小的限制和獲得高滴度病毒有困難,所以目前主要停留在實驗室階段,還未廣泛應用於商業生產(劉向萍,2003)。
精子載體法
這種方法利用精卵結合的正常生理過程來完成外源基因的導入,具有簡便易行,對卵原核無損傷等特點,但對精子的損傷是十分棘手的問題,並且整合度也不高。
(1)脂質體介導精子載體法。在國內,杜立新等曾對此方法作過探討,其大體實驗步驟包括:脂質體-DNA複合的製備,mDm-His法獲能精子的人工授精、轉基因雞的檢測。發現的問題是精子活力下降、外源基因表達率隨胚胎髮育而降低等問題。
(2)精子細胞電穿孔法。電穿孔法是促進DNA與動物精子結合的一種重要方法。它利用高壓電場使精子質膜產生暫時性孔洞,從而使外源DNA比較容易地進入細胞內。鍾家玉研究發現,先讓精子脫水再水化或者對浸浴在外源基因中的精子進行電脈衝,得出的陽性率都比僅僅將外源基因和精子混合大得多。先脫水再置於低滲液,精子會吸入低滲液,而正是這一過程使陽性率大大提高,外源基因非常可能隨著低滲液進入精子。
胚胎幹細胞原生殖細胞操作法
胚胎幹細胞(ES)是從早期胚胎的內細胞團經體外培養建立起來的多能細胞系。當ES被注入X期囊胚后可參與包括生殖腺在內的各種組織嵌合體的形成,通常利用反轉錄病毒載體、電擊法等將外源基因導入ES細胞中,將有功能的轉入基因整合到ES細胞基因組內的非必需基因位點上,經篩選、培養,而後用於轉基因雞生產。

應用


1.加快QTL選擇進程 在某些情況下,轉基因家禽可以作為驗證候選數量性狀位點假設的一種方法。比如,我們已經通過某種分子標記從整個雞的基因組中確定下了某幾個位點中的一個或部分為某一性狀的QTL,這時我們就可以對這幾個位點進行順序突變,然後根據表型逐個排除,最終確定主效基因。但是,進行突變或有巨大效應的單個基因插入到基因組后,可能會產生一系列不利的表型反應,如同在高選擇強度下對單個性狀選擇時經常表現的那樣,這樣可能會給研究過程帶來不便,比如很高的死亡率、整體功能的失調等,這些都會影響性狀的表現(嚴華祥,1994)。但是,隨著基因組功能研究的深入,許多負表現會被克服,轉基因方法可能會取代傳統的選擇方法。
2.提高肉蛋的產量與質量 可以通過轉基因操作將作用顯著的激素和生長因子的基因導入雞的基因組或對某些生產性能不利基因進行剔除,從而大大提高其產量。如把反芻動物小腸細胞中的纖維素酶基因導入雞體,使雞體可以分解多糖,這樣,就產生了食草而產蛋長肉的雞,並且增加了雞的飼料來源。
3.進行抗病育種 應用基因剔除技術破壞雞體內源的病毒受體基因,可以防止病毒侵入。也可以通過標記輔助選擇技術找出與雞的抗病特性相關的位點,然後進行PCR擴增,再通過適當的方法導入雞的胚胎細胞,並使用酶切技術對其同源序列進行替換,然後進行胚胎培養,最後結合數量遺傳學的方法進行抗病品系培育。
4.生產醫用、保健蛋白 繼乳腺生物反應器之後,轉基因雞生物反應器又成為新的熱點。通過轉基因技術導入人和動物各種抗體的基因,用來防治人和動物的疾病,又可將SOD基因和人瘦素蛋白基因導入雞的基因組中,用來生產化妝品和保健品。因為轉基因雞有著其特殊的優越性,故利用轉基因雞生產藥物的研究在國際上受到極大關注和重視,必將產生極大的經濟與社會效益。

問題


專家們也指出,即使這項技術證明可行,要想真正投入應用還需要幾年時間。該技術在應用過程中,可能會遇到來自政府監管部門和公眾輿論等方面的障礙。
動物保護組織的主管安德魯·泰勒則對這種新技術表示擔憂,他認為通過人為方法對動物的基因進行修正是一種很危險的做法。培育轉基因動物的負面影響非常多,會造成動物成活率降低,小動物出現先天缺陷的比例升高,雌性動物不育等一系列嚴重的問題。

趣言


在2010年4月“非政府組織氣候變化大會”上,玻利維亞總統莫拉萊斯在大會論壇上拋出“轉基因雞肉導致男性同性戀和謝頂”的言論。他呼籲,必須就此採取措施,如若不然,50年之後,全世界人民都是禿子……