胚胎是懷孕最初兩個(gè)月內(nèi)的幼體。囊胚、胚的早期發(fā)育和胚胎發(fā)育是一個(gè)連續(xù)過程。在體節(jié)時(shí)期,三個(gè)胚層都發(fā)生了變化。外胚層在背部中線凹陷成溝,稱神經(jīng)溝,溝的兩岸稱神經(jīng)脊。神經(jīng)脊逐漸接近、愈合,致使神經(jīng)演變?yōu)榭v貫胚體的神經(jīng)管。神經(jīng)管和神經(jīng)脊將來演化為神經(jīng)系統(tǒng)。內(nèi)胚層隨著胚體卷曲成管狀,稱原腸,原腸依部位又分為前腸、中腸和后腸。
2021年2月,《最高人民法院最高人民檢察院關(guān)于執(zhí)行<中華人民共和國刑法>確定罪名的補(bǔ)充規(guī)定(七)》規(guī)定了非法植入基因編輯、克隆胚胎罪罪名。
發(fā)育過程
一般來說,卵子在受精卵后的2周內(nèi)稱孕卵或受精卵;受精后的第3~8周稱為胚胎。從一個(gè)受精卵發(fā)育成為一個(gè)新個(gè)體,要經(jīng)歷一系列非常復(fù)雜的變化,這里只能簡(jiǎn)要地介紹胚胎發(fā)育的情況。卵細(xì)胞受精以后即開始分裂、發(fā)育,形成為胚胎。先形成的胚胎為桑葚胚(胚胎的形狀像桑葚),然后形成囊胚(胚胎呈囊狀),并且植入在子宮內(nèi)膜中,吸取母體的營養(yǎng),繼續(xù)發(fā)育。囊胚壁為滋養(yǎng)層,囊中有內(nèi)細(xì)胞群。胚胎繼續(xù)發(fā)育,內(nèi)細(xì)胞群的一部分發(fā)育成外胚層、內(nèi)胚層和中胚層這三個(gè)胚層,再由這三個(gè)胚層分化發(fā)育成人體的所有組織和器官。
卵裂及胚泡
受精卵后26~30小時(shí)開始卵裂,每10~12小時(shí)進(jìn)行一次卵裂,有16~32個(gè)細(xì)胞時(shí)開始稱為桑葚胚,此時(shí)開始到達(dá)子宮腔。第4~5天時(shí),形成早期胚泡,透明帶溶解消失,胚泡開始侵入子宮內(nèi)膜,11~12天完成植入。胚泡滋養(yǎng)層細(xì)胞迅速增殖,由單層變?yōu)閺?fù)層,外層細(xì)胞融合形成合體滋養(yǎng)層,深部的一層細(xì)胞界限明顯,稱細(xì)胞滋養(yǎng)層。植入后,滋養(yǎng)層向外長出許多指狀突起,稱絨毛,逐漸發(fā)育、分化形成胎盤。滋養(yǎng)層直接從母體血液中吸取營養(yǎng)供胚胎發(fā)育所需。
植入
胚泡逐步埋入子宮內(nèi)膜的過程稱植入(inplantation),又稱著床(imbed)。著床是哺乳動(dòng)物特有的生殖活動(dòng)。植入約于受精卵后第5—6天開始,第11—12天完成。研究表明,胚泡產(chǎn)生的層粘連蛋白(laminin)和子宮內(nèi)膜上的受體蛋白促使胚泡粘附在子宮內(nèi)膜,胚泡與子宮內(nèi)膜隨即形成微絨毛交錯(cuò)現(xiàn)象,滋養(yǎng)層細(xì)胞和內(nèi)膜上皮細(xì)胞間形成橋粒等專門固著結(jié)構(gòu)。植入時(shí),內(nèi)細(xì)胞群側(cè)的滋養(yǎng)層先與子宮內(nèi)膜接觸,并分泌蛋白酶,消化與其接觸的宮內(nèi)膜組織,胚泡則沿著被消化組織的缺口逐漸埋入子宮內(nèi)膜功能層。經(jīng)過著床,原來漂流的胚泡緊密附著于子宮壁,進(jìn)而埋入子宮壁中,從而取得母體營養(yǎng)和保護(hù),建立起母子間結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系。
植入是一個(gè)深刻變化過程,母子雙方暫時(shí)的結(jié)合,是將兩個(gè)在基因型上和在發(fā)育階段上不同的個(gè)體統(tǒng)一起來,兩者既緊密聯(lián)系又保持各自的獨(dú)立。從某種意義上來說,胚泡著床與同種異體移植過程十分類似。子宮對(duì)胚泡這個(gè)“異體”不僅不排斥,反而能夠容納并保護(hù)其正常發(fā)育,直至分娩。
植入過程相當(dāng)復(fù)雜,胚泡的發(fā)育必須與子宮內(nèi)膜的改變同步才能發(fā)生植入。幾乎所有哺乳動(dòng)物的子宮僅在某一特定的時(shí)期才允許著床,同時(shí),胚泡也只在特定發(fā)育階段才能與子宮內(nèi)膜識(shí)別并著床。這個(gè)特定發(fā)育階段在各種動(dòng)物胚胎之間有很大差別。
在植入過程中,滋養(yǎng)層細(xì)胞迅速增值并分化為內(nèi)外兩層,外層細(xì)胞的細(xì)胞界限消失,稱合體滋養(yǎng)層;內(nèi)層由單層立方細(xì)胞組成,稱細(xì)胞滋養(yǎng)層。細(xì)胞滋養(yǎng)層細(xì)胞有分裂能力,可不斷產(chǎn)生新細(xì)胞加入合體滋養(yǎng)層。胚泡全部植入子宮內(nèi)膜后,缺口修復(fù),植入完成。此時(shí),合體滋養(yǎng)層內(nèi)出現(xiàn)腔隙,其內(nèi)含有母體血液。
胚盤形成
第2周時(shí)進(jìn)行胚泡內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞增殖與重排。靠近胚泡腔的細(xì)胞形成一層立方形細(xì)胞,為胚胎本身的內(nèi)胚層;內(nèi)胚層上方的細(xì)胞呈柱狀,為外胚層;兩層細(xì)胞緊密相貼形成橢圓形的二胚層胚盤。胚盤下方內(nèi)胚層延伸,形成卵黃囊內(nèi)層。胚盤內(nèi)胚層構(gòu)成卵黃囊頂壁,胚盤上方外胚層與滋養(yǎng)層間出現(xiàn)腔隙,逐漸擴(kuò)大成羊膜腔。胚盤外胚層構(gòu)成羊膜囊底壁,羊膜囊其余部分來自滋養(yǎng)層。胚盤上原條的出現(xiàn)與退縮,標(biāo)志著中胚層的形成與三胚層胚盤的建立。中軸線的中胚層形成脊索。在脊索頭端前方及原條尾端后方各有一圓形區(qū),沒有中胚層進(jìn)入,內(nèi)外胚層緊密相貼,分別稱口咽膜及泄殖腔膜,為以后形成口腔和肛門的部位。脊索誘導(dǎo)其上方外胚層增厚形成神經(jīng)板,進(jìn)而形成神經(jīng)溝及神經(jīng)褶,神經(jīng)褶在背中線愈合形成神經(jīng)管。神經(jīng)管頭端與尾端尚未閉合的孔,稱前、后神經(jīng)孔,于第4周末全部閉合。
體形建立
三胚層所構(gòu)成橢圓形扁平胚盤,由于其中部細(xì)胞生長迅速,周緣向腹側(cè)卷折,分別形成頭褶、尾褶及腹褶。頭、尾、腹褶進(jìn)一步卷折向中央收縮,在胚體腹側(cè)與尿囊及卵黃囊柄的附著點(diǎn)形成一圓柱形臍帶區(qū)。胚胎由盤狀逐漸形成頭寬尾細(xì)的圓柱形,胚體懸浮于羊膜腔內(nèi)羊水中。上、下肢芽于第4周先后出現(xiàn),至第8周末,肢芽的各區(qū)段明顯可辨,手指及足趾形成。外生殖突出現(xiàn),但尚不能分辨性別。
顏面感官形成
顏面造型始于第4~5周;形成5個(gè)隆起,第7周面突移動(dòng),開始形成顏面;第8周形成具有人臉特征的顏面。眼、耳、鼻等感官形成并定位。
早期分化
中胚層分為三部分,在脊索兩旁的中胚層為軸旁中胚層,其外方為間介中胚層,最外側(cè)為側(cè)板中胚層。第3周末,兩側(cè)軸旁中胚層增厚并分節(jié),形成體節(jié),致使體表形成許多小的隆起,第5周末,44對(duì)體節(jié)全部形成。每個(gè)體節(jié)將分化形成生骨節(jié)、生肌節(jié)及生皮節(jié)。它們分別形成該體節(jié)段內(nèi)的軟骨、骨、肌肉以及皮膚真皮。間介中胚層形成泌尿生殖系統(tǒng)。側(cè)板中胚層由于中間出現(xiàn)腔隙而分為兩層,緊貼外胚層的中胚層稱體壁中胚層,將分化為體壁的骨骼、肌肉和結(jié)締組織等;圍于內(nèi)胚層周圍的中胚層稱臟壁中胚層,將分化為內(nèi)臟器官的平滑肌、結(jié)締組織和漿膜等。二層之間的腔稱原始胚內(nèi)體腔,以后分化為心包腔、胸腔及腹腔。
內(nèi)胚層
隨圓柱形胚體的形成,內(nèi)胚層卷折形成原腸,為消化和呼吸系統(tǒng)的原基,將分化為消化管、消化腺、喉、氣管和肺的上皮以及甲狀腺、甲狀旁腺、胸腺、膀胱及尿道等的上皮。
外胚層
神經(jīng)管頭區(qū)迅速生長,形成5個(gè)腦泡,神經(jīng)管向腹側(cè)彎曲,使胚胎呈“C”形。在神經(jīng)管形成時(shí),兩側(cè)神經(jīng)褶外側(cè)的外胚層細(xì)胞與神經(jīng)褶脫離,形成位于神經(jīng)管背外側(cè)的細(xì)胞索,稱神經(jīng)嵴,以后分化為周圍神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)節(jié)及腎上腺髓質(zhì)等。位于體表的外層將分化為表皮及其衍生物,一些器官的上皮組織。
至第8周末,體內(nèi)主要器官系統(tǒng)雛形結(jié)構(gòu)均已建立,可區(qū)分出頭、面、頸、軀干及四肢,胚胎初具人形。
性激素影響
在正常人的性器官分化過程中,無論是男性基因還是女性基因,在開始發(fā)育的頭幾周內(nèi),其性器官在解剖上是毫無區(qū)別的。大約懷孕六周開始出現(xiàn)原始性腺。這時(shí)的原始性腺具有雙向腺趨勢(shì),即原始性腺既可能發(fā)育成睪丸,又可能發(fā)育成卵巢,這取決于以后的發(fā)展。大約第八周,原始性腺分化成功能性睪丸,具備了分泌睪丸酮的能力。反之,則向女性化方向發(fā)育,一直到懷孕后大約第十二周才出現(xiàn)了卵巢的分化。
雌激素有促進(jìn)骨骼生長和骨骼閉合的雙重作用。因?yàn)榕⒆影l(fā)育一般比男孩子早兩年。因此,在剛開始發(fā)育時(shí)女孩子一度比男孩子個(gè)子高,但由于骨骼閉合早,因此,男孩子后來居上,一般要比女孩子長得高大。
胚胎致畸
胚胎的發(fā)育過程是一個(gè)極為細(xì)致復(fù)雜的過程,是細(xì)胞和組織按照一定的順序進(jìn)行分化的過程,在這個(gè)過程中任何一個(gè)環(huán)節(jié)受到干擾,就會(huì)導(dǎo)致各種畸形。特別是器官迅速分化發(fā)育時(shí),最易受到致畸因子的干擾。
人胚對(duì)致畸因素的敏感期隨胎齡不同而異,可分為不敏感期,敏感期及低敏感期。
不敏感期
指受孕后2周內(nèi)(末次月經(jīng)的第14-28天)此時(shí)的胚胎呈細(xì)胞胚體,尚無細(xì)胞及器官組織的分化,與母體的接觸范圍小,細(xì)胞胚體單純,對(duì)一般有害物質(zhì)均不敏感。倘若遭受侵害,重者胚體細(xì)胞全部死亡或大部分被破壞,而致早孕流產(chǎn),臨床可表現(xiàn)為一次月經(jīng)過多,或經(jīng)期延長;如損害輕微,胚體細(xì)胞可自行修復(fù),繼續(xù)正常發(fā)育,不形成異常。故此期稱不敏感期。
敏感期
指受孕后3-8周(末次月經(jīng)的第5-10周)。此期是人胚胎發(fā)育的最重要時(shí)期,所有主要的外表和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都在此時(shí)開始發(fā)育。許多重要器官及系統(tǒng),如中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心臟、眼、四肢、五官、女性外生殖器等都在此期陸續(xù)萌芽分化,組織嬌嫩、敏感、極易受到內(nèi)外環(huán)境因素的影響與損害,而導(dǎo)致嚴(yán)重的形體與內(nèi)臟的畸形。根據(jù)人類胚胎發(fā)育時(shí)間的研究,引起主要器官畸形的最危險(xiǎn)時(shí)期均在此期,如腦在受孕后的15-27天,眼在24-29天,心臟在20-29天,四肢在24-36天,生殖器在26-62天。故此期稱為敏感期。
低敏感期
指受孕后9-38周(末次月經(jīng)的第11-40周)。此期人胚胎進(jìn)入胎兒期,器官組織漸趨發(fā)育成形,對(duì)有害物質(zhì)的敏感性下降,如受侵害則表現(xiàn)為某些生理功能障礙或小形體異常。但因大腦及中樞神經(jīng)系統(tǒng)分化發(fā)育時(shí)間較長,直到妊娠晚期還保持對(duì)致畸因子的敏感性,故在孕晚期受侵害亦可影響胎兒智力發(fā)育。
停止發(fā)育原因
一、自身免疫抗體與胚胎停育的關(guān)系:
1.抗精子抗體(ASAB)與胚胎停育,抗精子抗體作用于子宮胎盤血管內(nèi)皮細(xì)胞上的磷脂,使血管內(nèi)皮細(xì)胞受損,血小板聚集,血栓形成,使蛻蟆或胎盤血供不足,發(fā)生胎停育。也有人認(rèn)為抗精子抗體的產(chǎn)生與人工流產(chǎn)術(shù)后導(dǎo)致局部炎癥有關(guān)。抗精子抗體還可以通過干擾胚胎著床、發(fā)育及胎盤形成而引起胎停育。
2.抗精子抗體與胎停育:精漿內(nèi)有強(qiáng)效的免疫抑制物,若免疫抑制物不足或缺陷,女方對(duì)丈夫的精子就易產(chǎn)生免疫反應(yīng),導(dǎo)致受精卵著床及發(fā)育異常,此外精子本身的異常也與胎停育密切相關(guān)。
3.抗子宮內(nèi)膜抗體與胎停育:抗子宮內(nèi)膜抗體是一種以子宮內(nèi)膜為靶細(xì)胞,并引起病理反應(yīng)的自身抗體,抗子宮內(nèi)膜抗體(EMAB)與子宮內(nèi)膜中抗原結(jié)合,激活補(bǔ)體,致子宮內(nèi)膜產(chǎn)生細(xì)胞毒損作用,對(duì)孕卵產(chǎn)生抗植入作用,引起不育或流產(chǎn),當(dāng)子宮內(nèi)膜炎或內(nèi)膜異位癥時(shí),內(nèi)膜組織可能轉(zhuǎn)化為抗原或半抗原刺激機(jī)體合成抗子宮內(nèi)膜抗體。
二、內(nèi)分泌異常與胎停育的關(guān)系:
1.高泌乳素(PRL)與胎停育:血清泌乳素是垂體前葉分泌的一種多肽激素。若腦垂體功能異常或占位性病變則可發(fā)生高泌乳素血癥,抑制下丘腦促性腺激素的合成和釋放,引起卵泡發(fā)育及排卵障礙,并干擾受精和胚胎發(fā)育,導(dǎo)致不育或胎停育。
2.孕激素(P)與胎停育:正常妊娠中,隨著受精卵的發(fā)育,絨毛分泌人絨毛膜促性激素,黃體功能進(jìn)一步提高,當(dāng)黃體功能不全,孕激素分泌受到影響,勢(shì)必影響胚胎的正常發(fā)育。
三、宮頸支原體感染與胎停發(fā)育的關(guān)系
支原體(UU)可通過垂直傳播影響胚胎,最終導(dǎo)致胚胎發(fā)育障礙而流產(chǎn)。
四、其它因素與胎停育的關(guān)系:
1.染色體異常與胎停育,在胎停育流產(chǎn)的患者中,最常見的染色體異常是平衡易位,對(duì)于染色體平衡易位攜帶者其自身遺傳物質(zhì)無丟失,但配子在減數(shù)分裂時(shí)會(huì)產(chǎn)生異常配子,這些配子與正常配子結(jié)合后即可導(dǎo)致流產(chǎn)、死胎、智力低下和畸形等遺傳效應(yīng)。
2.精子異常,胎停育精子密度和活力異常明顯高于正常人群,提示對(duì)不育夫婦應(yīng)先治療精子異常后妊娠。
與干細(xì)胞
干細(xì)胞是人體組織的基本形成元素,世界各地的科研人員目前正積極地展開研究,將干細(xì)胞轉(zhuǎn)變成全新與健康的細(xì)胞,以修復(fù)逐漸壞死的心臟、肝臟、頭腦和其他器官。
干細(xì)胞可從成人體內(nèi)抽取,或是從胚胎中抽取。而胚胎干細(xì)胞和成人干細(xì)胞最大的不同,莫過于胚胎干細(xì)胞是人類最初的細(xì)胞,較成人干細(xì)胞有伸縮性和適應(yīng)能力,其發(fā)展?jié)撃茏匀桓菬o盡無窮。科研人員相信,從胚胎抽取出的干細(xì)胞能被轉(zhuǎn)變?yōu)槿梭w內(nèi)200多種細(xì)胞組織的任何一種。胚胎干細(xì)胞的移植
1.胚胎干細(xì)胞的含義:由早期胚胎[囊胚]或原始性腺[胎兒]中分離出來的一類細(xì)胞,又叫ES或EK細(xì)胞。
2.特征:形態(tài)上體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯;功能上具有發(fā)育的全能性,即可分化為成年動(dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。[體外培養(yǎng)下,ES細(xì)胞可以只增殖不分化]
3.應(yīng)用:用于治療人類疾病,如利用ES細(xì)胞誘導(dǎo)其分化成新的組織細(xì)胞特性,移植ES細(xì)胞可使壞死或退化的部位得以修復(fù)。
胚胎工程
胚胎工程是指對(duì)動(dòng)物早期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù),如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的胚胎,還需移植到雌性動(dòng)物體內(nèi)生產(chǎn)后代,以滿足人類的各種需求。
動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過程
1.受精卵場(chǎng)所是母體的輸卵管。
2.卵裂期:特點(diǎn):細(xì)胞有絲分裂,細(xì)胞數(shù)量不斷增加,但胚胎的總體體積并不增加,或略有減小。
3.桑葚胚:特點(diǎn):胚胎細(xì)胞數(shù)目達(dá)到32個(gè)左右時(shí),胚胎形成致密的細(xì)胞團(tuán),形似桑葚。是全能細(xì)胞。
4.囊 胚:特點(diǎn):細(xì)胞開始出現(xiàn)分化(該時(shí)期細(xì)胞的全能性仍比較高)。聚集在胚胎一端個(gè)體較大的細(xì)胞稱為內(nèi)細(xì)胞團(tuán),將來發(fā)育成胎兒的各種組織。中間的空腔稱為囊胚腔。
5.原腸胚:特點(diǎn):有了三胚層的分化,具有囊胚腔和原腸腔。
胚胎工程的應(yīng)用
1.體外受精和胚胎的早期培養(yǎng)
(1)卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng):主要方法:用促性腺激素處理,使其排出更多的卵子,然后,從輸卵管中沖取卵子,直接與獲能的精子在體外受精。第二種方法:從剛屠宰母畜的卵巢中采集卵母細(xì)胞;第三種方法是借助超聲波探測(cè)儀、腹腔鏡等直接從活體動(dòng)物的卵巢中吸取卵母細(xì)胞。采集的卵母細(xì)胞,都要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后,才能與獲能的精子受精卵。
(2) 精子的采集和獲能:在體外受精前,要對(duì)精子進(jìn)行獲能處理。
(3) 受精:獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵細(xì)胞在獲能溶液或?qū)S玫氖芫芤褐型瓿墒芫^程。
(4)胚胎的早期培養(yǎng):精子與卵子在體外受精后,應(yīng)將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng),以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。培養(yǎng)液成分較復(fù)雜,除一些無機(jī)鹽和有機(jī)鹽外,還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分,以及血清等物質(zhì)。當(dāng)胚胎發(fā)育到適宜的階段時(shí),可將其取出向受體移植或冷凍保存。不同動(dòng)物胚胎移植的時(shí)間不同。(牛、羊一般要培育到桑葚胚或囊胚階段才能進(jìn)行移植,小鼠、家兔等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物可在更早的階段移植,人的體外受精胚胎可在4個(gè)細(xì)胞階段移植。)
2.胚胎移植
(1)胚胎移植是指將雌性動(dòng)物的早期胚胎,或者通過體外受精及其它方式得到的胚胎,移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其它雌性動(dòng)物的體內(nèi),使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。其中提供胚胎的個(gè)體稱為“供體”,接受胚胎的個(gè)體稱為“受體”。(供體為優(yōu)良品種,作為受體的雌性動(dòng)物應(yīng)為常見或存量大的品種。)
地位:如轉(zhuǎn)基因、核移植,或體外受精等任何一項(xiàng)胚胎工程技術(shù)所生產(chǎn)的胚胎,都必須經(jīng)過胚胎移植技術(shù)才能獲得后代,是胚胎工程的最后一道“工序”。
(2) 胚胎移植的意義:大大縮短了供體本身的繁殖周期,充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖能力。
(3) 生理學(xué)基礎(chǔ):①動(dòng)物發(fā)情排卵后,同種動(dòng)物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的。這就為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境。
②早期胚胎在一定時(shí)間內(nèi)處于游離狀態(tài)。這就為胚胎的收集提供了可能。
③受體對(duì)移入子宮的外來胚胎不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。這為胚胎在受體的存活提供了可能。
④供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系,但供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受影響。
(4) 基本程序主要包括:
①對(duì)供、受體的選擇和處理。選擇遺傳特性和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的供體,有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的受體,供體和受體是同一物種。并用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理,用促性腺激素對(duì)供體母牛做超數(shù)排卵處理。
③對(duì)胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存。配種或輸精后第7天,用特制的沖卵裝置,把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來(也叫沖卵)。對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查,此時(shí)的胚胎應(yīng)發(fā)育到桑葚或胚囊胚階段。直接向受體移植或放入-196℃的液氮中保存。
④對(duì)胚胎進(jìn)行移植。
⑤移植后的檢查。對(duì)受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查。
3.胚胎分割
(1)概念:是指采用機(jī)械方法將早期胚胎切割2等份、4等份等,經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。
(2)意義:來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì),屬于無性繁殖。
(3)材料:發(fā)育良好,形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚。(桑葚胚至囊胚的發(fā)育過程中,細(xì)胞開始分化,但其全能性仍很高,也可用于胚胎分割。)
(4)操作過程:對(duì)囊胚階段的胚胎分割時(shí),要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割,否則會(huì)影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。
植物胚胎
胚(embryo)由受精卵(合子)發(fā)育而成的新一代植物體的雛型(即原始體)。是種子的最重要的組成部分。在種子中胚是唯一有生命的部分,已有初步的器官分化,包括小麥胚芽、胚軸、胚根和子葉四部分。
1.胚芽位于胚的頂端,是未來植物莖葉系統(tǒng)的原始體,將來發(fā)育成為植物的地上部分。
2.胚軸位于胚芽和胚根之間,并與子葉相連,以后形成根狀莖相連的部分。在種子萌發(fā)時(shí),胚軸的生長對(duì)某些種子的子葉出土有很大的幫助。
3.胚根位于胚軸之下,為胚提供營養(yǎng),呈圓錐狀,是種子內(nèi)主根的雛型,將來可發(fā)育成植物的主根,并形成植株的根系。(4)胚是由胚芽,胚軸,胚根,子葉組成的,子葉是胚的葉,或者說,是暫時(shí)的葉,一般為1或2片,位于胚軸的側(cè)方。被子植物門中,胚具1片子葉的,稱單子葉植物。具2片子葉的,稱雙子葉植物綱,子葉在提供營養(yǎng)之后脫落。裸子植物的胚具有多個(gè)子葉,如松屬具子葉3~18枚,給無胚乳的種子提供營養(yǎng),或給有胚乳的種子運(yùn)輸營養(yǎng)。
發(fā)育規(guī)律
從精子與卵子結(jié)合、胚胎著床、胎兒發(fā)育直至分娩,這一時(shí)期稱為妊娠期,對(duì)新形成的生命個(gè)體來說,稱為胚胎期。妊娠母豬既是仔豬的生產(chǎn)者,又是營養(yǎng)物質(zhì)的最大消費(fèi)者,妊娠期約占母豬整個(gè)生產(chǎn)周期的2/3。因此,妊娠母豬飼養(yǎng)管理任務(wù)是,以最少的飼料保證胎兒在母體內(nèi)得到正常的生長發(fā)育,防止流產(chǎn),同時(shí)保證母豬有較好的體況,為產(chǎn)后初期泌乳及斷乳后正常發(fā)情打下基礎(chǔ)。
胚胎的生長發(fā)育規(guī)律
分析胚胎期的生長發(fā)育情況可以發(fā)現(xiàn),胚胎期前1/3時(shí)期,胚胎重量的增加很緩慢,但胚胎的分化很強(qiáng)烈,而胚胎期的后2/3時(shí)期,胚胎重量的增加很迅速。以民豬為例:妊娠60天時(shí),胚胎重僅占初生重的8.7%,其個(gè)體重的60%以上是在妊娠的后一個(gè)月增長的。所以加強(qiáng)母豬妊娠前、后兩期的飼養(yǎng)管理是保證胚胎正常生長發(fā)育的關(guān)鍵。
一是妊娠前30天內(nèi)的死亡。卵子在輸卵管的壺腹部受精卵形成合子,合子在輸卵管中呈游離狀態(tài),并不斷向子宮游動(dòng)。約24—48小時(shí)到達(dá)子宮系膜的對(duì)側(cè)上,并在它周圍形成胎盤,這個(gè)過程大約需12—24天。受精卵在第9—13天的附植初期,易受各種因素的影響而死亡,如近親繁殖、飼養(yǎng)不當(dāng)、熱應(yīng)激、產(chǎn)道感染等,這是胚胎死亡的第一個(gè)高峰期。
二是妊娠中期的死亡。妊娠60—70天后胚胎生長發(fā)育加快,由于胚胎在爭(zhēng)奪胎盤分泌的某種有利于其發(fā)育的類蛋白質(zhì)類物質(zhì)而造成營養(yǎng)供應(yīng)不均,致使一部分胚胎死亡或發(fā)育不良。此外,粗暴地對(duì)待母豬,如鞭打、追趕等以及母豬間互相擁擠、咬架等,都能通過神經(jīng)刺激而干擾子宮血液循環(huán),減少對(duì)胚胎的營養(yǎng)供應(yīng),增加死亡。這是胚胎死亡的第二個(gè)高峰期。
三是妊娠后期和臨產(chǎn)前的死亡。此期胎盤停止生長,而胎兒迅速生長,或由于胎盤機(jī)能不健全,胎盤循環(huán)失常,影響營養(yǎng)物質(zhì)通過胎盤,不足以供給胎兒發(fā)育所需營養(yǎng),致使胚胎死亡。同時(shí)母豬臨產(chǎn)前受不良刺激,如擠壓、劇烈活動(dòng)等,也可導(dǎo)致臍帶中斷而死亡。這是胚胎死亡的第三個(gè)高峰期。
存活率因素
胚胎存活率高低,表現(xiàn)為窩產(chǎn)仔數(shù)。影響胚胎存活率高低的因素很多,也很復(fù)雜,主要有以下幾種。
遺傳
不同品種豬的胚胎存活率有一定的差異。據(jù)報(bào)道,梅山豬在妊娠30日齡時(shí)胚胎存活率(85%~90%)高于大白豬(66%一70%);;其原因與其子宮內(nèi)環(huán)境有很大關(guān)系。
近交與雜交
繁殖性狀是對(duì)近交反應(yīng)最敏感的性狀之一,近交往往造成胚胎存活率降低,畸形胚胎比例增加。因此在商品生產(chǎn)群中要竭力避免近親繁殖。雜交與近交的效應(yīng)相反,繁殖性狀是雜種優(yōu)勢(shì)多現(xiàn)最明顯的性狀,窩產(chǎn)仔數(shù)的雜種優(yōu)勢(shì)率在15%以上。因此在商品生產(chǎn)中應(yīng)盡力利用雜種母豬。
母豬年齡
在影響胚胎存活率的諸因素中,母豬的年齡是一個(gè)影響較大、最穩(wěn)定、最可預(yù)見的因素。一般規(guī)律是,第五胎以前,窩產(chǎn)仔數(shù)隨胎次的增加而遞增,至第七胎保持這一水平,第七胎后開始下降。因此要注意淘汰繁殖力低的老齡母豬,由壯齡母豬構(gòu)成生產(chǎn)群。
精液品質(zhì)
在公豬精液中,精子占2%--5%,每毫升精液中約有1.5億精子,正常精子占大多數(shù)。公豬精液中精子密度過低、死精子或畸形精子過多、PH過高或過低、顏色發(fā)紅或發(fā)綠等,均屬異常精液,用產(chǎn)生異常精液的公豬進(jìn)行配種或人工授精,會(huì)降低受精率,使胚胎死亡率增高。
母豬體況
母豬的體況及飼糧營養(yǎng)水平對(duì)母豬的繁殖性能有直接的影響。母體過肥、過瘦都會(huì)使排卵數(shù)減少,胚胎存活率降低。妊娠母豬過肥會(huì)導(dǎo)致卵巢、子宮周圍過度沉積脂肪,使卵子和胚胎的發(fā)育失去正常的生理環(huán)境,造成產(chǎn)仔少,弱小仔豬比例上升。在通常情況下,妊娠前、中期容易造成母豬過肥,尤其是在飼糧缺少青綠飼料的情況下,危害更為嚴(yán)重。母體過瘦,也會(huì)使卵子、受精卵的活力降低,進(jìn)而使胚胎的存活率降低。中上等體況的母豬,胚胎成活率最高。
溫度
高溫或低溫都會(huì)降低胚胎存活率,尤以高溫的影響較大。在32℃左右的溫度下飼養(yǎng)妊娠25天的母豬,其活胚胎數(shù)要比在15.5℃飼養(yǎng)的母豬約少3個(gè)。因此,豬舍應(yīng)保持適宜的溫度(16~22℃),相對(duì)濕度70%~80%為宜。其他,如母豬配種前的短期優(yōu)飼、配種時(shí)采用復(fù)配法、建立良好的衛(wèi)生條件以減少子宮的感染機(jī)會(huì)、嚴(yán)禁鞭打、合理分群防止母豬互相擁擠、咬架等,均可提高母豬的產(chǎn)仔數(shù)。
胚胎科學(xué)
1998年克林頓曾經(jīng)簽署法案,禁止向人-動(dòng)物卵細(xì)胞核移植研究撥款。大家可能還記得韓國科學(xué)家黃禹錫,他曾首次成功克隆過狗,還宣稱克隆過人類胚胎。但是他宣稱的人類胚胎克隆的研究被揭露造假并有償購買了人類卵子,后者是為韓國的法律所不容許的。
運(yùn)用其他動(dòng)物的卵子可以某種程度上緩解人類卵子資源有限的情況。我國正是世界上最早開展這一類研究的國家,早在2003年8月,時(shí)任上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院發(fā)育生物學(xué)研究中心主任的盛慧珍領(lǐng)導(dǎo)的研究小組運(yùn)用克隆技術(shù),從外科廢棄的皮膚組織中提取細(xì)胞,并將這些細(xì)胞融合到兔子的去核卵母細(xì)胞中,成功獲得數(shù)百個(gè)融合胚胎,并提取得到了胚胎干細(xì)胞。(該項(xiàng)研究已中斷)
2007年9月5日,英國“人工授精與胚胎學(xué)管理局”(HFEA)通過了一項(xiàng)法案,允許在嚴(yán)格監(jiān)管的前提下開展第四類人獸合體研究,并且規(guī)定采用這種技術(shù)獲得的胚胎必須在發(fā)育第14天之前銷毀。此后,來自倫敦國王學(xué)院(King’s College London)、紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)(Newcastle University)和華威大學(xué)(Warwick University)的三間實(shí)驗(yàn)室獲準(zhǔn)進(jìn)行此類研究。這也是《每日郵報(bào)》里提到的“三年內(nèi)”的由來,那155個(gè)混合胚胎,都是第四類技術(shù)的結(jié)果。也就是說,它們都是合法的,這些實(shí)驗(yàn)更談不上秘密。2008年4月1日,紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)萊利·阿姆斯壯小組(Lyle Armstrong)制造出了人—牛混合胚胎,當(dāng)時(shí)在媒體中引起了巨大的反響,《每日郵報(bào)》在4月2日也跟進(jìn)發(fā)出了報(bào)道。
動(dòng)物胚胎發(fā)育
雖然動(dòng)物的種類繁多,但是胚胎的發(fā)育依然擁有相似的過程,能夠分成受精卵、卵裂、桑葚胚、囊胚、原腸胚與器官形成等階段。此外脊椎動(dòng)物的胚胎發(fā)育過程中,各種動(dòng)物共同擁有的特征會(huì)首先出現(xiàn)(如皮膚),之后才逐漸發(fā)展出特化的構(gòu)造(如魚鱗),而且較復(fù)雜的物種與較原始的物種之間一開始相當(dāng)類似,之后才隨著發(fā)育的時(shí)間而慢慢增加變異。
受精
受精在卵子的細(xì)胞膜外圍有一些外套膜,第一層由糖蛋白構(gòu)成,一般稱為卵黃膜,在哺乳類則稱為卵鞘(zona pellucida)。當(dāng)一個(gè)精子進(jìn)入卵子之后,大多數(shù)物種的卵子會(huì)形成一道保護(hù),使其他的精子無法再進(jìn)入卵子。少數(shù)的物種,如某些鳥類和爬蟲類,雖然會(huì)讓其他的精子進(jìn)入,但是依然只有一個(gè)精子能夠與卵子的細(xì)胞核作用。精子與卵子的細(xì)胞核會(huì)融合,并且形成一個(gè)具有雙套染色體的受精卵。
在復(fù)制科技中,取代受精的過程是將卵子的細(xì)胞核移出,再將體細(xì)胞植入卵子中。行無性繁殖的動(dòng)物則通常不需要進(jìn)行細(xì)胞融合,而是以出芽生殖或是分裂生殖的方式直接產(chǎn)生幼體。
卵裂
卵裂的過程。
卵裂精子與卵子結(jié)合之后會(huì)形成受精卵,由于卵黃的分布具有不對(duì)稱的特性,因此受精卵可以分為動(dòng)物極(會(huì)發(fā)展成外胚層)和植物極(會(huì)發(fā)展成中胚層與內(nèi)胚層)。在卵裂時(shí)期,卵子會(huì)先分裂成兩個(gè)細(xì)胞,之后細(xì)胞通常會(huì)逐次倍增,但是對(duì)哺乳類而言,有時(shí)候會(huì)有不同時(shí)分裂并造成只有奇數(shù)個(gè)細(xì)胞的現(xiàn)象。在這個(gè)階段,胚胎的總體積大致不變。
細(xì)胞分裂成16到64個(gè)細(xì)胞的階段,稱為桑葚胚(morula),在這個(gè)階段,動(dòng)物極的分裂頻率會(huì)超越靠近植物極且具有卵黃的細(xì)胞群。到了128個(gè)以上細(xì)胞數(shù)目的階段,稱為囊胚(blastula),囊胚內(nèi)部靠近動(dòng)物極的區(qū)域會(huì)形成一個(gè)囊胚腔。
不同的物種具有不同的卵裂方式,可以分為完全卵裂(holoblastic cleavege)和不完全卵裂(meroblastic 卵裂),分別又可以細(xì)分成許多不同方式。如無脊椎動(dòng)物的輻射卵裂與螺旋卵裂、哺乳動(dòng)物的旋轉(zhuǎn)式分裂等。
原腸胚
原腸胚當(dāng)細(xì)胞分裂成為囊胚之后,會(huì)經(jīng)過一段稱為原腸形成的型態(tài)發(fā)生過程,之后形成原腸胚。原腸形成過程有許多不同方式,能夠大致分成5種':
內(nèi)陷式(Invagination) - 植物極的細(xì)胞向胚胎內(nèi)部凹陷,最后穿過胚胎在另一端開口,值得注意的是,后來出現(xiàn)的開口會(huì)成為動(dòng)物的口部,原先的凹陷處則成為肛門,后口動(dòng)物因此得名,例如海膽的內(nèi)胚層。
衰退式(Involution)- 植物極的細(xì)胞向內(nèi)沿囊胚腔內(nèi)壁增生,外部則被動(dòng)物極細(xì)胞取代,例如青蛙的中胚層。
進(jìn)入式(Ingression)- 特定地方的細(xì)胞在分裂之后,移動(dòng)到其他特定的位置,例如海膽的中胚層、果蠅的神經(jīng)母細(xì)胞。
脫層式(Delamination)- 外層的細(xì)胞滑動(dòng),原本只有一層的細(xì)胞增生為兩層,例如哺乳類與鳥類的下胚層(hypoblast)。
包覆式(Epiboly)- 外層的細(xì)胞擴(kuò)張,向植物極的凹陷處擠壓,逐漸向囊胚腔內(nèi)壁移動(dòng)成為兩層,例如青蛙與海膽的外胚層。
動(dòng)物的胚胎利用這5種方式形成了外胚層、中胚層與內(nèi)胚層的組合,而這三種胚層在之后會(huì)形成各種細(xì)胞。例如由內(nèi)胚層發(fā)展而來,具有具有多潛能性的的間葉細(xì)胞,可以分化成纖維母細(xì)胞、軟骨母細(xì)胞、硬骨母細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、橫紋肌母細(xì)胞、造血母細(xì)胞等等。
器官形成
外胚層、中胚層與內(nèi)胚層形成各種組織和器官的過程,稱為器官形成,也稱做器官發(fā)生。以青蛙的胚胎為例,在器官形成的早期,外胚層會(huì)在突起之后向內(nèi)凹陷,形成神經(jīng)脊與神經(jīng)管;中胚層則會(huì)形成中胚層節(jié)(somite)與脊椎,中胚葉節(jié)包圍的空間稱為體腔。
法律法規(guī)
第三百三十六條之一(《刑法修正案(十一)》第三十九條),非法植入基因編輯、克隆胚胎罪,本規(guī)定自2021年3月1日起施行。
2021年2月,《最高人民法院最高人民檢察院關(guān)于執(zhí)行<中華人民共和國刑法>確定罪名的補(bǔ)充規(guī)定(七)》規(guī)定了非法植入基因編輯、克隆胚胎罪罪名。
參考資料 >
最高人民檢察院關(guān)于執(zhí)行《中華人民共和國刑法》確定罪名的補(bǔ)充規(guī)定(七) - 中華人民共和.中華人民共和國最高人民法院.2021-02-28