动物转基因发展现状及前景概述

摘要：本文主要从动物转基因发展历史、动物转基因主要技术、转基因动物技术的应用及转基因动物安全性问题等四个方面对动物转基因技术进行了全面概述，分析了该项技术的优势和可能存在的安全性问题。

关键词：动物转基因技术，应用，安全性

基因是位于染色体上有遗传效应的DNA片段，而DNA是遗传的基本物质，对于储存在生物全套染色体中的全部遗传信息，可称其为基因组。由于不同种类、不同个体的生物基因组成是不同的，因此对动物个体来说，非自身的基因成分属于外源基因，如果把外源基因整合或导入动物染色体基因中，那么这个外源基因就被称为转基因（即转移来的基因），被导入外源基因，并使之稳定整合于动物的染色体基因组，且能遗传给后代的一类动物称为转基因动物。

1.动物转基因发展历史

动物转基因技术发展至今已近50余年，最初应运转基因是在1974年，美国科学家Jaenisch等[1]首次应用反转录病毒感染胚胎，将猿猴病毒SV40注入小鼠囊胚中，得到部分组织含有SV40DNA的嵌合体小鼠。80年代，Palmiter等[1] 成功研制出了著名的“超级小鼠”，被认为是世界上首批转基因动物。此后，经过近10余年的发展，直到1997年，willmut等[2] 通过体细胞移植技术创造出了克隆羊多利，该项技术的成功为转基因动物的制备开辟了新的思路，从而使动物转基因技术进入了新的发展阶段。

2.动物转基因主要技术

2.1逆转录病毒载体法

逆转录病毒载体法是最早用于动物转基因的方法，原理是将外源基因重组到载体转录病毒上， 包装成胎， 也可将它们进行单层共培养， 通过病毒将目的基因插入整合到受体基因组DNA 中去。此方法的优点是宿主范围广且呈单一位点拷贝整合，整合效率高，缺点是转染过程不能准确控制，载体病毒DNA序列会对外源基因在受体中的表达产生影响，且病毒DNA的安全性令人担心，所以该方法通常不用于商业性转基因动物[3]。

2.2显微注射技术

显微注射技术即通过显微注射针将外源基因直接注入动物受精卵的雄原核，被注入的外源基因随机整合到受精卵染色体上，该受精卵发育成为转基因动物 ，“超级小鼠”就是通过该技术获得。现在的转基因动物大都是在Palmiter等方法的基础上改进的，显微注射技术是一种应用比较广泛、效果比较稳定的转基因动物制作方法。Brandl[4]等利用显微注射技术成功获得了转基因兔、转基因猪和转基因绵羊等。

2.3胚胎干细胞法

胚胎干细胞法是用外源基因转化胚胎干细胞，通过筛选把阳性细胞注入受体动物的囊胚腔[5]或桑椹胚的卵周隙形成嵌合体，它会很快地与受体胚囊的内细胞团聚集在一起，共同参与正常胚泡的发育。该方法优点是外源基因整合率高，植入囊胚前筛选合适的转化的胚胎干细胞，克服了只能在子代选择的缺点，并能充分利用分子生物学发展起来的各种先进方法，是很有前途的技术;缺点是不易建立胚胎干细胞系，并且由于通过嵌合体途径，所以实验周期长。

2.4体细胞核移植技术

该法是将外源基因整合到供体细胞内，再将供体细胞的细胞核移植到已去核的卵母细胞中，最后将该卵母细胞移植到假孕母体，假孕母体妊娠、分娩后得到的子代即为转基因动物。

3.转基因动物技术的应运

3.1人类疾病动物模型建立

转基因动物模型是一种层次较高的研究体系， 通过精确地失活某些基因或增强某些基因的表达来制作各种人类疾病的模型， 所以研究的结果通常具有较高的真实性。目前疾病的动物模型主要用于遗传疾病的研究，现已建立起疾病动物模型的遗传病有： 癌症、动脉硬化症、镰刀状细胞贫血、地中海贫血、红细胞增多症、肝炎、免疫缺陷、自发性高血压、淋巴系统病、透纳氏症、心肌顿抑和老年痴呆症等[6]。该技术建立模型准确、试验次数少、费用花费少，有效缩短了试验时间，已成为一种“快速筛选”手段。

3.2生产可用于人体器官移植的动物器官

利用转基因技术改造异种来源器官的遗传性状， 降低排异性，使之能适用于人体器官或组织的移植， 可有效解决人类器官或组织移植短缺的问题。Rosengard等[7]通过试验证实，人的补体抑制因子， 衰退加速因子（hDAF） ，可转移至猪胚中，并在转基因猪内皮细胞、血管平滑肌和鳞状上皮细胞等细胞中有不同程度的表达，从而解决器官移植中的超敏排斥反应， 为异种器官移植展示了良好的前景。Lai等[8] 和Dai等[9] 通过基因打靶和体细胞核移植相结合的技术手段，成功地获得了α-1， 3半乳糖转移酶基因敲除猪，消除了猪作为人类器官供体的一个主要障碍，推动了器官移植的發展与应用。

3.3进行异种细胞移植

已知的很多生理功能紊乱、疑难疾病等都与细胞的凋亡或功能异常相关，但人类细胞还不能很好地传代培养，通过异种细胞移植技术，特别是猪的细胞移植到合适的位点，将使得人类细胞治疗成为可能。90年代， Groth等[10]将猪的胰岛细胞移植给糖尿病人，对糖尿病人的治疗起到了一定作用; Deacon等[11]将猪胎儿神经细胞移植给帕金森患者，并发现移植后的细胞能长久保持活力。目前已产生出很多有效的方案用来对供体猪进行遗传修饰， 因此， 异种细胞治疗必将发展成为一种可以有效治疗人类疾病的重要手段。

3.4转基因动物在农业领域中的应用

转基因动物技术可以改造动物本身的基因组， 从而推动动物育种进入一个更高层次的育种阶段——基因工程育种， 其主要目标是提高动物的遗传本质， 给物种改良或动物改造带来极大的机遇。

转基因技术可以提高动物生长率。如Pursel等[12]把牛的生长激素基因转入猪， 生产出2个猪的家系， 其生长速度提高11%-14%， 饲料转化率提高16%-18%。

转基因技术可以提高动物的抗病能力。如Kerr等[13]将溶葡球菌酶基因转入小鼠乳腺中， 用来防治由金黄色葡萄球菌引起的乳腺炎， 结果证实表达量高的小鼠乳腺具有明显的抗性， 这对于防治奶牛乳腺发炎具有潜在的应用前景。

4.转基因动物的安全性问题

4.1转基因动物可能造成的环境安全问题

一是转基因动物逃逸对环境的影响，即转基因动物在放牧饲养、散养或逃逸时与同类野生动物交配可以将转入的基因遗传下去，从而会对生物多样性造成影响;二是基因水平转移 （Horizontal gene transfer，HGT）转基因动物在饲养过程中有可能会通过接触、交配、分娩和泌乳等行为产生HGT 现象;三是木马基因效应对环境的影响，研究表明，快速生长的转基因鱼虽然具有野生鱼无法比拟的繁殖优势，但这种鱼的后代死亡率却很高 （约为野生鱼死亡率的3倍），如果转基因鱼与野生鱼杂交，将可能导致该物种灭绝。因此，Muir 等将转入的基因比喻为“木马基因（Trojan genes）”。[14]

4.2转基因动物食品的安全问题

随着转基因动物研究的加速， 转基因动物食品的安全性越来越受到广泛关注。传统的毒理学食品安全评价方法已不能完全适用于转基因技术食品。1993年， 欧洲经济合作与发展组织（OECD） 在“现代生物技术食品的安全性评价——概念和原则”的报告中引入了“实质等同性”（ Substantial Equivalence） 原则[15]， 即生物技术食品是否与目前市场上销售的传统食品具有实质等同性。1996年， 联合国粮农组织（ FAO） 和世界卫生组织（WHO） 第二届生物技术食品安全性评价的专家联席会议上， 建议将该原则应用于所有转基因植物、动物和微生物食品的安全性评价[16]。在此会议上针对转基因动物性食品安全性评价着重强调， 对基因改造的食品， 哺乳动物本身的健康可以作为安全性评价的标志;对一些鱼类和无脊椎动物因本身可产生毒素， 需进一步进行安全性评价。

5.结语

动物转基因技术是人类按着自己的意愿去改变动物的遗传组成， 涉及生物学、畜牧学、分子遗传学和细胞遗传学等多门学科的知识， 是一项富有挑战性的实验技术。动物转基因在改善畜产品质量、提高生产能力、研究人类疾病模型、生产生物医药产品等方面都显示出了广阔的应用前景，但是否存在一定安全隐患，还有待更多的试验数据以及更长的时间去印证。

参考文献：

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[3] 程焉平， 炳 昌. 转基因动物的研究与应用[J] . 松辽学刊（自然科学版） ， 2002 （ 1） ： 5- 7.

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[5] 岳文斌， 张建红. 动物繁殖及营养调控[M] . 北京： 中国农业出版社， 2004. 91 - 98.

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[15] OECD. Safety evaluat ion of foods produced by modern biotechnology： concept and principle [R] . Paris， 1993.

[16] FAP/ WHO. Biotechnology and food safety. Report of second joint consultation FAO/ WHO[R] . Rome： FAP/ WHO， 1996.

作者简介：王庆师（1985年7月生），性别：男，籍贯：贵州贵阳，畜牧师，硕士，研究方向动物营养与饲料科学.