利用人工方法影响、改变动物胚胎品质发育和进程的一种生物技术。在低等动物, 人们早已着手控制或改变其胚胎发育速度, 研究各部分形成的机制, 现在也应用于高等脊椎动物, 特别是哺乳动物中的家畜和野生动物。胚胎工程内容包括胚胎移植、胚胎培养、胚胎分割、性别鉴定、胚胎细胞嵌合、胚胎细胞核移植、体外受精、基因导入等, 所有这些都是在胚胎早期附植前进行的。
胚胎移植 从经济价值较高、遗传性状优秀的母畜体内,冲取经过激素处理超数排卵受精发育的胚胎,移植到同期发情的代母的子宫内,经过妊娠产仔的技术。这不仅有利于家畜的优良品种速繁,而且也有利于品种的培养和改良。这项技术包括同期发情、超数排卵、胚胎常温超低温保存和移植产仔技术。这项技术是胚胎工程的基础。
胚胎培养 应用人工创造的环境,对获取的早期胚胎进行体外培养,以便观察其发育和人工干预某一发育过程的可能性。例如,经过超数排卵冲取动物的受精卵,在人工合成培养基和适宜的气相环境、湿度、温度的条件下培养不同时间,观察其发育。这既是研究胚胎发育的基本技术,也使人工干预进行显微手术成为可能。
胚胎分割 把一个胚胎的细胞分成2组或多组,经过短暂培养使其修复、发育再一同或分别移到不同的代母中,妊娠产多胎。又称人工同卵多胎技术。这是一项成倍或数倍地增加经济遗传性状优秀动物的数量和迅速提高畜群生产质量的技术。分割方法包括用微手术刀和分离微针在显微镜下或显微操作仪下将一个胚胎分割成2份或多份,经过培养再移植,或者将一个具几个卵裂球的胚胎,用机械或化学的方法使卵裂球分开,对每一个卵裂球进行培养,使其再分裂变成一个可移植的胚胎,移植产仔。这不仅可以研究卵裂球到哪个阶段才不具有全能性,而且可以与其他胚胎嵌合研究每个卵裂球的发育方向。
胚胎嵌合 应用动物品系内、种内、种间或属间的两个或多个胚胎以聚合或注入等方法嵌合在一起培养发育移植产仔的技术。其方法是:超数排卵采集胚胎;用物理学方法,酶或酸处理去掉透明带;将两个或多个除去透明带的胚胎移到含有钙离子的37℃的培养液中使其互相融合培养变成囊胚;移到代母的子宫中妊娠产仔;检查预先设计的标记物以判明是否为嵌合体,也可以应用卵裂球集合法,放入空透明带内培养发育移植产仔。1973年前小鼠嵌合体成功,1974年人们先后获得了大鼠、兔、羊的嵌合体,到80年代又获得了牛、猪及小鼠的种间嵌合体,也获得了绵羊和山羊、马和斑马等属间嵌合体。
胚胎细胞核移植 哺乳动物细胞核移植是在1981年由爱勒敏和何普(Illmense & Hoppe)在小鼠上首先获得移核鼠。麦克葛累刺和肖特尔(Mc Grath &Solter)二人完善了这种方法。其过程是:用预先拉制的显微工具固定住桑椹期胚胎,将吸管插入细胞内吸出核,将其注入预先去核的受精卵中,再移到另一个代母子宫中妊娠产仔。也可以用电脉冲方法使移核成功率提高。胚胎移核技术,近年来在兔、牛、山羊和猪上都已获得成功。核移植技术在研究两个原核的作用,核质关系和加速繁殖优良种畜方面,将起着巨大的作用。
基因导入 将外源目的基因导入动物的受精卵中,发育后移植产仔,并可检出外源基因的表达。有表达的动物称为转基因动物。将基因导入受精卵的方法有:将基因整合到反转录病毒上注入胚胎,使之获取外源基因;用显微注射方法直接注入到雄原核中;将外源基因整合到精子体内使其与卵子受精。基因导入的目的是从遗传上提高家畜的生长性能、繁殖性能、饲料利用率和抗病性。已在小鼠、羊、猪等方面取得较好的成绩。
体外受精 取未成熟卵子,体外培养成熟或自输卵管中取排出的卵子与经过处理的精子在体外结合而发育成合子的过程。体外受精合子经过体外或异种动物体内培养,移到同种母体内妊娠产仔,称试管动物。未成熟卵子和排卵卵子的获取有多种方法。①从屠宰场取刚屠杀母畜的卵巢带回实验室,用灭菌注射器抽取卵泡中的卵母细胞,进行体外培养成熟。②从刚排卵的动物的输卵管上部,用手术的方法冲出成熟卵即刻进行受精。或者用腹腔镜从即将排卵的卵泡中采取卵子。精子的取得在大动物是利用射出的精子或冷冻精液,经过人工获能的方法,再用异种动物的离体子宫和输卵管,也可用高离子浓度培养液,钙离子载体A23 187或其他培养液。精子密度比体内人工授精时要高些,才能保证体外成熟卵与获能的精子结合。移植的时机应当选与受精卵所处时间的同期发情的母畜。
性别鉴定 对胚胎细胞性成分的检查,确定胚胎本身性别的程序。鉴定后已知性别的胚胎,可以按照人的意愿,将胚胎移入母体,以产生幼仔或早期淘汰。性别鉴定胚胎的方法有:①性染色体检查,将胚胎取出一小部分,经过体外培养用染色的方法寻找性染色体Y,具有这种染色体的是雄性。②H-Y抗原法,应用免疫荧光方法处理,使雄性胚胎在荧光显微镜下发荧光。③应用Y染色体特异性DNA探针,鉴定胚胎性别。④测定与X染色体相关联酶的活性。⑤Y染色体性别决定DNA片段(sry)法,有此片段者为雄性,无此片段虽有Y染色体也不能形成雄性。