Transgene životinje: za čega? Izgledi za stvaranje i korištenje transgeničnih životinja s novim korisnim svojstvima

Transgene životinje, čiji primjeri će biti dani niže, dobiveni su eksperimentalno. U svim njihovim stanicama sadrže dodatni DNA transgen ugrađen u stanice životinje s kromosomima i ostvaruje se. Transgen je naslijeđen, prema zakonima Mendela.

Razlozi za stvaranje

Transgenične biljke i životinje se razlikuju u stupnju složenosti njihova stvaranja. Životinje se koriste za rješavanje teorijskih problema u biomedicini i poljoprivredi. Među razlozima stvaranja transgenskih organizama može se naznačiti sljedeće:

• životinje s genima hormona rasta pod jednakim uvjetima sadržaja proizvode povećane stope rasta;
• ojačati imunitet na infekcije;
• za dobivanje biološki aktivnih tvari;
• za dobivanje ljudskih proteina iz transgenskih životinja;
• Upotreba životinja kao bioreaktora za dobivanje lijekova.

Prve takve životinje dobivene su 1974. godine u Cambridgeu od strane znanstvenika pod imenom Rudolf Janisch. Ubrizgavao je DNK virus majmuna u embrij miša. U Rusiji su prve transgene životinje uzgojene 1982.

recepcija

Zašto nam treba transgene životinje? Njihovo stvaranje odvija se prenošenjem klonirane DNA u jezgre oplođenih jaja, nazvanih zigoti ili stabljivim embrionalnim stanicama. Nakon toga se reproduktivni organi zamjenjuju promijenjenim zigotama ili ovulama.

Ako ne idete u detalje, cijeli proces je sljedeći:

1. Klonirani gen je uveden u jezgru prethodno oplodene ovule.
2. Govorni ovule s ugrađenom DNA smještaju se u prethodno odabranu ženu za daljnje trudnoće transgeničnog fetusa.
3. Potomstvo, rođeno s uvođenjem inozemne DNA, odabrano je tako da se klonirani gen nalazi u svakoj stanici dobivenog organizma.
4. Pasmine životinja koje u stanicama klice imaju klonirani gen.
5. Tako se dobiva nova genetska linija.

Takvi eksperimenti su vrlo skupe u smislu vremena potrebnog za to. Unatoč tome, transgenesis postaje snažan alat za proučavanje ljudskih bolesti. Uz pomoć transgeneze, radi se na genetskoj modifikaciji mliječnih žlijezda životinja kako bi se dobilo od mlijeka proteina identična čovjeku, kao i za proizvodnju farmaceutskih pripravaka.

Metode transgeneze životinja

Za koga? Transgene životinje su zasebne osobe čiji je genom karakteriziran umjetno nadopunjenim genetskim informacijama. Transgen je u jednom slučaju nezavisna regija DNA s vlastitim regulatornim sekvencama. U drugom, to je DNA-hibridni (rekombinantni) gen stvoren iz različitih molekula.

Transgen je stranac koji je umjetno uvoden i fiksiran u životinjskoj DNA. Transgeneza je proces integriranja i prijenosa stranih genetskih informacija u genom životinje.

Postoje određene metode za proizvodnju transgeničnih životinja. Među njima su:

1. Metoda mikroinjekcije.
2. Metoda korištenja retrovirusnih vektora.
3. Transplantacija staničnih jezgri, koje se uzgajaju in vitro.
4. Metoda liposoma - nosača DNA.
5. Metoda korištenja testisa testisa.

Metoda mikroinjekcije

Po prvi put je korištena metoda mikroinjekcije za proizvodnju transgeničnih životinja. To se dogodilo 1985. istodobno u dva istraživačka laboratorija. Jedan od njih pripada Sjedinjenim Državama, a drugi je bio u Njemačkoj. Trenutno je ova metoda najčešće korištena.

Metoda se temelji na mikroinjektiranje uvođenju gena konstrukcija u muški pronukleus otopina (jezgra) prekursora zigota. Kada se oplodi u jaja, formiraju se dvije jezgre, od kojih je jedan muški (muški predukus), a druga - ženska (žensko jezgra). Mužjaci i ženke pronukleina nakon konvergencije kombiniraju se u zajedničku jezgru s kombinacijom roditeljskih i majčinih kromosoma u jedan genotip embrija.

Uspjeh mikroinjekcije može se procijeniti povećanjem volumena pronukleusa faktorom od 1,5. Kada je postupak završen, dobiveni embriji se uzgajaju nekoliko sati, a zatim se nekoliko ženki istovremeno umetne u maternicu.

Nakon rođenja potomka napravljena je analiza za integraciju transgena uzorkovanjem. Broj transgenskih beba od ukupnog broja potomaka rođenih uz pomoć ove metode vrlo je beznačajan. Subjekti miševa je oko 15%, svinje - od 10 do 15%, ovce, koze i ovce, ovaj lik skreće od 5 do 10%. Za poboljšanje ovog omjera, znanstvenici rade do danas.

Metoda korištenja retrovirusnih vektora

Prijenos DNK u embrionalne linije životinja uz pomoć retrovirusnih vektora je prilično djelotvorna metoda. Retrovirusi su nukleirani virusi. Njihov genetski materijal je jednolančana ribonukleinska kiselina (RNA).

Retrovirusi mogu biti ekotropska, koja se mogu reproducirati u stanicama jedne vrste životinja ili nekoliko sličnih vrsta. Na primjer, virus mišje leukemije može se umnožiti samo u mišjim ili štakorskim stanicama. Ampiotropni virusi su sposobni širiti se u mnogim vrstama životinja.

Retrovirus prodire u stanicu pomoću mikropinocitoze - transport malih molekula. U nekim virusima, transkripcija se odvija u jezgri stanice, u drugima - u citoplazmi. Ako se integracija javlja u genomu generativnih stanica, retrovirusi su naslijedili potomci. Ovdje govorimo o endogenim retrovirusima.

Po prvi put, virusna DNA pronađena je u stanicama odraslih miša 1974. godine. Zygotic infekcija u većini slučajeva dovodi do proizvodnje transgenskih životinja, budući da je moguće integrirati ako stanica uđe u neizravnu podjelu nakon DNA replikacije.

Prednosti korištenja retrovirusnih vektora:

1. Gotovo 100% zametaka tretiranih retrovirusom može biti zaraženo.
2. Postalo je moguće provoditi gensku terapiju nasljednih bolesti.
3. Retrovirusi omogućuju transformaciju pojedinih organa (na primjer, mliječne žlijezde za povećanje prinosa mlijeka).

Nedostaci korištenja retrovirusnih vektora:

1. Ograničeni kapacitet.
2. Suzbijanje ekspresije transgena in vivo.
3. Nizak titar (riješen pseudotipiziranjem).
4. Mogućnost staničnih onkogena.
5. Nemogućnost prijenosa nasljeđivanjem transformacije odvojenih organa.

Metoda transplantacije staničnih jezgri

Posebna značajka metode je uporaba transformiranih staničnih linija za proizvodnju transgeničnih pojedinaca koji koriste genske konstrukte. Za to se uzimaju linije stabljika, kao i somatske stanice koje se uzgajaju in vitro, tj. In vitro.

Jedna od metoda nuklearne transplantacije je metoda mikromanipulacije, a sastoji se od sljedećeg:

1. Pomoću mikropipeta, pronukleoti se ekstrahiraju nakon što se probijaju zone peludida i zona plazmatske membrane.
2. Pipeta s velikim promjerom u istoj bušotini umetnuta je jezgra s kompletnim skupom kromosoma iz donora.

Ovom metodom, citozija zigota je mnogo manje ozlijeđena, poput donorske jezgre.

Postoji još jedan način nuklearne transplantacije. Ova metoda se sastoji u tome da se u tu svrhu koriste citokalazini, tj. Tvari koje se sintetiziraju uz pomoć gljiva. Struktura mikroenzima (filamenti koji se sastoje od molekula globularnog proteinskog aktina) uništava se citokalasin B, nakon čega se jezgra može locirati na jedinstven način.

Jezgra, uz pomoć tanke niti citoplazme, ostaje povezana s ćelijom. Zatim se ova veza umjetno razdvaja centrifugiranjem. Postoje citoplasti (stanice bez jezgre) i karioplaste (jezgre okružene citoplazmom). U gradijentu gustoće, citoplasti su odvojeni od intaktnih stanica i mogu se koristiti za povezivanje s drugim karioplastima stanica da bi se formirala održiva stanica.

Metoda liposoma - nosača DNA

Ovo je najopasnija metoda transgeneze. Njegova značajka je uporaba liposoma kako bi se očuvala i prenijela gene u njih. Liposomi su stvoreni s različitim svojstvima. Nisu imunogene i nemaju toksičnost.

Međutim, ova metoda nije učinkovita, jer se DNK, koji se prenosi na taj način, odmah lovi i uništi.

Metoda korištenja testisa testisa

Sperm je prirodni vektor koji prenosi DNA u stanicu. No, studije provedene na ovom području pokazale su mješovite rezultate metode. U eksperimentima M. Lavitrano 1989 iskusni 30% miševa koji su dobiveni pomoću modificiranog injekcija sperme u neoplođenim mišjih jaja su transgene, i može prenositi transgen nasljedna.

U drugom slučaju, mnogi pokušaji ponoviti ovaj rezultat u drugim laboratorijima nisu bili uspješni, pod različitim uvjetima dobiveni su različiti rezultati. Iz svega ovoga možemo pretpostaviti da se uspješna transformacija DNK promatra samo u određenom stadiju staničnog ciklusa. Do sada su u tijeku studije kako bi se odredio mehanizam za ugradnju egzogene DNA u genom sperme.

Mogućnost korištenja nakon kriopreservacija spermija je pozitivna značajka ove metode. Negativna strana je veliki broj mikromanipulacija potrebnih za transgenezu ovom metodom.

No ipak, spermatozoidi imaju sposobnost da apsorbiraju DNK i pohranjuju ga u jezgru. Postoji nekoliko načina za postizanje veće DNA učinak sperme sa spojem: liposoma, ubrizgavanje u testisu, sjemeni kanalići kroz stvaranje pora u lipidne membrane pod utjecajem električnog polja.

Odvojeni geni

Isključivanje gena je supresija genske ekspresije, tj. Sileniranje gena ili nokautiranje gena. U tom procesu prestaje ekspresija nužnog gena, ali slijed nukleotida ostaje nepromijenjen.

Isključivanje gena može se dogoditi pri prenošenju podataka iz DNK na RNA, tj. Transkripciju i nakon njega. Mehanizmi deenergirajućih gena štite tijelo od virusa i hopping gena. Stoga, sileniranje je dio imunološkog sustava koji štiti od strane DNK. Transgene životinje s gena isključene i njihovo stvaranje se zove gensko ciljanje.

Genetska baština, prema zakonima Mendela

Mendelovi zakoni opisuju značajke prijenosa iz organizma roditelja na tijelo mladunčeta, obilježja koja nose nasljedstvo. Ta su načela temelj klasične genetike. Uglavnom, u svim znanstvenim člancima otkriva se jedna od Mendelovih pravila i nekoliko zakona.

Pravilo prve generacije hibrida i njihova ujednačenost jest taj što ti hibridi uvijek nasljeđuju jednu od karakteristika roditelja.

Zakon razdvajanja znakova je prvi zakon Mendela. To kaže Frac34-eksperimentalne životinje pokazale su dominantne znakove, i - recesivan.

Zakon neovisnog nasljeđivanja značajki je drugi zakon. Ovdje Mendel opisuje raspodjelu značajki kada ih križi hibrid i dihidrat.

Korisna svojstva

Stvaranje transgenskih životinja s novim korisnim svojstvima je kontinuirani proces.

Transgene životinje, čiji primjeri su dani u nastavku, već postoje u suvremenom svijetu:

• U Ujedinjenom Kraljevstvu ovaca su izlučena transgenezom. Mlijeko ovih životinja sadrži čimbenik koji doprinosi koagulaciji krvi.

• U transgeničnim svinjama stvorenim u Rusiji metabolizam je promijenjen uvođenjem somatotropin gena koji je omogućio smanjenje sadržaja masti mesa.
• Amerikanci rade na stvaranju krava, čije mlijeko sadrži humani albumin, koji se koristi za održavanje normalnog krvnog tlaka.

Izgledi za primjenu transgenskih životinja

U skoroj budućnosti, planira se stvaranje takvih životinja, od kojih su neki od njih gurnuti, a drugi su uključeni u njihov genom.

• Priprema modificiranog mlijeka.

Pretpostavlja se da će takvo mlijeko u svom sastavu biti što je moguće bliže sastavu ljudskog mlijeka. U tom smjeru, rad se provodi s embrionalnim matičnim stanicama.

• Upotreba transgenskih životinja da se dobiju organi koji su transplantirani na ljude.

Nije tajna da čovječanstvo treba donatorske organe. Sada genetika radi na uzgoju takvih organa u tijelu životinja. Na primjer, organi svinja bi mogli doći do njihove veličine i sastava. Ali odmah će ih rastrgati ljudski imunološki sustav. Kako bi se spriječilo da se to dogodi, stvara se transgenična svinja, u kojoj su isključeni geni histokompatibilnosti i umjesto njih uvode se ljudski histocompatibilni geni.

• Kloniranje transgeničnih životinja.

Stvaranje transgeničnih životinja - postupak intenzivan rad. Prema statistici, zigoti injektiran 100 ovaca, mišje zigote 40 i 1500 zigote krava ima manje od 50% osoba koje eksprimiraju transgenih proteina. Ako uspješan pokušaj za proizvodnju transgenih životinja nije nužno da su njegovi potomci će naslijediti transgena. Dakle, životinja kloniranje s potrebnim genetskih parametara - postoji optimalno rješenje.