动物转基因技术研究进展及其应用前景孙凤俊张佳谊韩广文（北京奶牛中心北京延庆102100）摘要：转基因技术作为生命科学的前沿技术之一，已经逐渐走入了人们的生活。
转基因技术可以认为是在一定程度上通过科学技术手段让其他生物、植物朝着对人类有利方向发展的技术。
本文介绍了转基因技术及其应用研究现状，并预测了未来发展前景，阐述了该技术的利弊关系，指出只有通过正确的引导和规范管理，才能很好地利用该技术，使它为人类服务。
关键词：转基因应用利弊关系1. 引言转基因技术是生命科学前沿的重要领域之一。
自从人类耕种作物以来，我们的祖先就从未停止过作物的遗传改良。
过去的几千年里农作物改良的方式主要是对自然突变产生的优良基因和重组体的选择和利用，通过随机和自然的方式来积累优良基因。
遗传学创立后近百年的动植物育种则是采用人工杂交的方法，进行优良基因的重组和外源基因的导入而实现遗传改良。
因此，可以认为转基因技术是与传统技术一脉相承的，其本质都是通过获得优良基因进行遗传改良。
但在基因转移的范围和效率上，转基因技术与传统育种技术有两点重要区别，第一，传统技术一般只能在生物种内个体间实现基因转移，而转基因技术所转移的基因则不受生物体间亲缘关系的限制；第二，传统的杂交和选择技术一般是在生物个体水平上进行，操作对象是整个基因组，所转移的是大量的基因，不可能准确地对某个基因进行操作和选择，对后代的表现预见性较差。
而转基因技术所操作和转移的一般是经过明确定义的基因，功能清楚，后代表现可准确预期。
因此，转基因技术是对传统技术的发展和补充。
将两者紧密结合，可相得益彰，大大地提高动植物品种改良的效率。
2. 动物转基因技术概况转基因技术是指用人工分离和修饰过的外源基因导入生物体的基因组中，从而使生物体的遗传性状发生改变的技术，可分为转基因动物与转基因植物两大分支。
人们常说的“遗传工程”、“基因工程”、“遗传转化”均为转基因的同义词。
资助项目：北京市奶牛良种选育与繁育体系建设项目编号：D12110500330000作者简介：孙凤俊，男，1958年10月出生，辽宁省岫岩县人。
北京奶牛中心科研中心研究员，主要从事奶牛繁殖技术研究。
Email:*****************转基因动物是指用实验导入的方法将外源基因在染色体基因内稳定整合并能稳定表达的一类动物。
1974年，Jaenisch应用显微注射法，在世界上首次成功地获得了SV40DNA转基因小鼠。
其后，Costantini将兔-珠蛋白基因注入小鼠的受精卵，使受精卵发育成小鼠，表达出了兔卜珠蛋白；Palmiter等把大鼠的生长激素基因导人小鼠受精卵内，获得“超级”小鼠；Church获得了首例转基因牛。
到目前为止，人们已经成功地获得了转基因鼠、鸡、山羊、猪、绵羊、牛、蛙以及多种转基因鱼 [1]。
主要的转基因动物技术包括有：2.1原核显微注射法原核显微注射法又称DNA显微注射法，即通过显微操作仪将外源基因直接用注射器注入受精卵，利用外源基因整合到DNA中，发育成转基因动物。
其创始人是Jaenisch和Mintz 等。
这种方法的特点是外源基因的导入整合效率较高，不需要载体，直接转移目的基因，目的基因的长度可达100Kb。
它可以直接获得纯系，实验周期短。
但需要贵重精密仪器，技术操作较难，并且外源基因的整合位点和整合的拷贝数都无法控制，易造成宿主动物基因组的插入突变，引起相应的性状改变，重则致死。
原核显微注射法效率很低，且成本高。
显微注射效率不足1%，移植数千枚胚胎，仅可以获得几个转基因后代。
原核显微注射法的第二个缺陷是变异高的转基因副本随机整合，导致表达的可变性。
整合需要在转基因片段上带有强制性，随机整合可能导致有害突变。
尽管原核显微注射法存在这些不足，然而，应用该法已经成功地应用于生产转基因牛[3]，山羊[4]，绵羊[4]，猪[5] ，对人类医疗目的，进行商业化生产具有很高的价值。
2.2逆转录病毒载体法指将目的基因重组到逆转录病毒载体上，制成高浓度的病毒颗粒，人为感染着床前或着床后的胚胎，也可以直接将胚胎与能释放逆转录病毒的单层培养细胞共孵育以达到感染的目的，通过病毒将外源目的基因插入整合到宿主基因组DNA中去。
这种逆转录病毒被用重组DNA技术修饰后作为基因载体在应用中优于微注射法之处为：无需要重排，可在整合点整合转移基因的单个拷贝；将胚胎置于高浓度病毒容器中，或者与被感染的细胞体外共同培养，或微注射鸡胚盘里，整合有逆转录病毒的DNA的胚胎率高。
缺点是：需要生产带有转基因的逆转录病毒；插入逆转录病毒的基因有一定的大小限度；所得转基因家畜的嵌合性很高，而需要广泛的杂交，以建立转基因系；转基因的表达问题尚未解决。
2.3胚胎干细胞介导法该法是将基因导入胚胎干细胞；然后将转基因的胚胎干细胞注射于动物囊胚后可参与宿主的胚胎构成，形成嵌合体，直至达到种系嵌合。
其优点是：在将胚胎干细胞植入胚胎前，可以在体外选择一个特殊的基因型，用外源DNA转入以后，胚胎干细胞可以被克隆，继而可以筛选含有整合外源DNA的细胞用于细胞融合，由此可以得到很多遗传上相同的转基因动物。
缺点就是许多嵌合体转基因动物生殖细胞内不含有转基因。
目前，胚胎干细胞介导法在小鼠上应用比较成熟，在大动物上应用较晚。
3. 动物转基因技术应用研究进展二十余年前已经证实生产转基因家畜是可行的[2]。
但生产转基因家畜的方法具有许多局限性，阻碍其在科研和商业化上的应用。
尽管如此，转基因技术仍然取得了重要进展，目前已经建立了许多行之有效的DNA转移体系，而且效率得到很大提高，从而降低转基因动物的生产成本。
现在已有在染色体组内特殊位点转移目的外来基因的方法[6–10]。
美国科学家在最新一期《自然生物技术》杂志上报告说，他们培育的转基因奶牛能有效抵抗由金黄色葡萄球菌感染引发的牛乳腺炎，研究人员向转基因奶牛和普通奶牛的乳腺中注射含有金黄色葡萄球菌的溶液。
结果，转基因奶牛的乳腺感染面积平均为14%，而普通奶牛的乳腺感染面积平均为71%，体内产生“溶葡萄球菌”最多的转基因奶牛的乳腺则没有任何感染迹象。
不过，研究人员指出，这种转基因奶牛只能抵抗由金黄色葡萄球菌感染导致的牛乳腺炎，对其他细菌引发的牛乳腺炎不一定有抵抗力。
另外，尽管基因改良是一种非常不错的技术，但它不能取代其他预防牛乳腺炎的措施。
新西兰培育的转基因奶牛：由此培育而成的转基因奶牛所产的奶中β酪蛋白含量提高了20%,K酪蛋白的含量也增加了一倍,这两种酪蛋白也正是干酪和酸奶制品的主要成分。
比如说,有些转基因奶牛可以成为生产医用蛋白质或某些药物制品的经济有效的“工厂”,...我国应用转基因技术生产转基因奶牛取得了重大进展。
在山东科龙畜牧产业有限公司与中国农业大学合作建立的转基因动物基地，获得两头转有人乳铁蛋白基因的克隆牛。
专家说，这两头克隆牛长大后，所产牛奶含有人奶的成分，具有极高的营养价值。
北京奶牛中心与中国农业大学合作，开展了转基因牛胚胎移植试验并获得成功。
研究人员利用中国农业大学国家重点实验室培育的转基因母牛作为供体，通过注射促卵泡激素药物进行超数排卵处理，并在母牛发情后利用优秀种公牛冷冻精液配种，生产体内胚胎，将获得的胚胎移植给奶牛中心良种场荷斯坦青年母牛受体子宫内。
应用超数排卵技术生产转基因牛胚胎，供体是转基因母牛，而配种使用的冷冻精液来自于非转基因种公牛，因此，生产的奶牛胚胎应有50%携带转基因。
2006年至2010年，累计移植转基因牛胚胎108枚，移植妊娠率高达66.5%。
产犊牛24头，其中公牛17头，母牛7头；成活17头（6头母牛，11头公牛），死亡7头（1头母牛，6头公牛）；经中国农业大学研究人员采用PCR检测21头（包括4头死亡，17头成活的），携带转基因的犊牛8头（1头公牛犊出生死亡，7头成活），7头成活犊牛中， 6头公牛犊，已转入公牛站，另1头母牛犊，）。
阴性的13头（死亡的3头）。
该试验研究的成功，为今后快速扩繁转基因奶牛和实现产业化生产奠定了基础。
转基因牛所产牛奶含有丰富的高附加值营养成分，尤其对老年人和儿童具有重要营养保健作用，应用前景广阔。
4. 转基因技术的发展展望当前条件下，转基因技术还存在许多不足，还处于不断的发展与完善之中，表现在：转基因表达水平低，许多转基因的表达强烈地位受着其宿主染色体上整合位点的影响，往往出现异位表达和个体发育不适宜阶段表达，影响转基因表达能力或基因表达的组织特异性，从而使大部分转基因表达水平极低，极少部分基因表达水平过高；难以控制转基因在宿主基因组中的行为，转基因随机整合于动物的基因组中，可能会引起宿生细胞染色体的插入突变，还会造成插入位点的基因片段丢失，插入位点周围序列的倍增及基因的转移，也可能激活正常状态下处于关闭状态的基因；不了解哪些基因控制多数生理过程，不了解基因表达的发育控制和组织特异性控制的机制；制作转基因动物的效率低，这是目前几乎所有从事转基因动物研究的实验室都面临的问题，也是制约着这项技术广泛应用的关键。
相信只要通过科学家的进一步研究和各国对转基因技术的规范管理，保证转基因技术的研究和开发的健康而有序，制定相关的法律、法规，健全转基因生物和转基因食品的管理，如对转基因作物进行监管，对转基因食品进行标识等，应该更深入的了解转基因技术其中的奥秘，只有更了解它才能利用好它，让我们的生活更加美好和谐，使公众对转基因技术有一个较为科学的认识，主动地接受转基因食品，使转基因技术贴近民众，造福于人类。
参考文献[1]郭黠，谢辉，何承伟．转基因动物研究进展[J]．医学综述，2006（5）[2] Hammer RE, Pursel VG, Rexroad Jr CE, Wall RJ, Bolt DJ,Palmiter RD, et al. Production of transgenic rabbits, sheep andpigs by microinjection. Nature 1985;315: 680–3.[3] Krimpenfort P, Rademakers A, Eyestone W, van der Schans A,van den Broek S, Kooiman P, et al. Generation of transgenic dairy cattle using in vitro embryo production. Bio/Technology 1991; 9:844–7.[4] Wright G, Carver A, Cottom D, Reeves D, Scott A, Simons P,et al. High level expression of active human a-1 antitrypsin in themilk of transgenic sheep. Bio/Technology 1991;9:830–4.[5] Velander WH, Johnson JL, Page RL, Russell CG, SubramanianA, Wilkins TD, et al. High level expression of a heterologous inthe milk of transgenic swine using the human cDNA encodingprotein C. Proc Natl Acad Sci USA 1992;83:12003–7.[6] McCreath KJ, Howcroft J, Campbell KH, Colman A, SchniekeAE, Kind AJ. Production of gene-targeted sheep by nuclear transfer from cultured somatic cells. Nature 2000;405:1066–9.[7] Denning C, Burl S, Ainslie A, Bracken J, Dinnyes A, Fletcher J,et al. Deletion of the a-(1,3)galactosyl transferase (GGTA1) gene and the prion protein (PrP) gene in sheep. Nat Biotechnol2001;19:559–62.J.M. Robl et al. / Theriogenology 67 (2007) 127–133 131[8] Lai L, Kolber-Simonds D, Park KW, Cheong HT, Greenstein JL,Im GS, et al. Production ofa-1,3-galactosyltransferase knockoutpigs by nuclear transfer cloning. Science 2002;295:1089–92.[9] Dai Y, Vaught TD, Boone J, Chen SH, Phelps CJ, Ball S, et al.Targeted disruption of thea-1,3-galactosyltransferase gene in cloned pigs. Nat Biotechnol 2002;20:251–5.[10] Kuroiwa Y, Kasinathan P, Matsushita H, Sathiyaselan J, SullivanEJ, Kakitani M, et al. Sequential targeting of the genes encodingimmunoglobulin-m and prion protein in cattle. Nat Genet2004;36:775–80.注：该论文发表于《北京奶业》2012.02。