Question

【题目】2017年，中国科学院遗传与发育生物学研究所张永清实验室与暨南大学李晓江教授和美国杜克大学姜永辉教授合作，利用CRISPR/Cas9基因系统（具有基因编辑功能），成功改造了正常食蟹猴基因组中的SHANK3基因（与自闭症有关），人工培育出自闭症食蟹猴，从而为人类自闭症的研究和治疗奠定了重要基础。其操作过程如图：

回答下列问题。

（1）进行甲过程前，采集的卵母细胞需在体外培养到__________期才能与__________的精子受精。

（2）将CRISPR/Cas9基因系统注入受精卵后，所产生的Cas9蛋白能在特定部位切割SHANK3基因（下图虚线所示），使该基因特定部位的两个核苷酸之间的______（填化学键）断开，产生具有______末端的DNA片段。

（3）乙过程应将受精卵移入__________中继续培养，当胚胎发育到适宜的阶段既可将其取出进行丙过程的操作，也可将其放入__________中冷冻保存。

（4）为满足科学研究的需要，可利用这只猴子通过克隆技术来培育多只自闭症食蟹猴。请写出培育过程中所用到的生物技术名称____________________（至少答出两种）。

Answer 1

【答案】减数第二次分裂中期（MII中期） 获能 磷酸二酯键 平 发育培养液 液态氮 （体）细胞核移植、早期胚胎培养、胚胎分割、胚胎移植等

【解析】

1、胚胎的早期培养

精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。哺乳动物胚胎的培养液成分一般都比较复杂，除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植，或冷冻保存。

2、胚胎移植

胚胎移植是指将雌性动物体内的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。 其中提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体叫“受体”。胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。供体胚胎获得的途径可以是转基因，核移植或体外受精方式得到的。

3、限制酶能够识别DNA中特定的核苷酸序列，切割的部位是核苷酸之间的磷酸二酯键，从而将DNA分子切成两段，出现黏性末端或平末端。

（1）体外受精所用的卵母细胞需在体外培养到减数第二次分裂中期（MⅡ中期）才能与获能的精子受精。

（2）题意显示，Cas9蛋白能在特定部位切割SHANK3基因，推测Cas9蛋白为限制酶，由图示可知该基因特定部位断开的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键，经其切割后产生的DNA片段具有平末端。

（3）乙过程为早期胚胎培养的过程，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，当胚胎发育到适宜的阶段既可将其取出进行丙过程的操作，也可将其放入液态氮中冷冻保存。

（4）利用克隆技术来培育多只自闭症食蟹猴，通过核移植技术得到重组细胞，再进行早期胚胎培养，培育到桑椹胚或囊胚期，进行胚胎分割，操作过程需要特别注意将内细胞团进行均等分割。故在此过程中用到的生物技术名称有：（体）细胞核移植、早期胚胎培养、胚胎分割、胚胎移植等。