Animale transgenice: pentru ce sunt? Perspectivele pentru crearea și utilizarea animalelor transgenice cu noi proprietăți benefice

Animalele transgenice, exemplele cărora vor fi date mai jos, au fost obținute experimental. Acestea conțin în toate celulele lor o transgenă ADN suplimentară încorporată în celulele animalului cu cromozomi și acolo se realizează. Transgen este moștenit, conform legilor lui Mendel.

Motive pentru crearea

Plante transgenice și animalele diferă în gradul de complexitate a creației lor. Animalele sunt folosite pentru a rezolva problemele teoretice din biomedicină și agricultură. Dintre motivele pentru crearea organismelor transgenice pot fi indicate următoarele:

• animalele cu o genă de hormon de creștere în condiții egale de conținut produc viteze crescute de creștere;
• pentru a întări imunitatea la infecții;
• pentru obținerea de substanțe biologic active;
• pentru obținerea proteinei umane de la animale transgenice;
• Utilizarea animalelor ca bioreactoare pentru obținerea de medicamente.

Primele animale au fost obținute în 1974 la Cambridge de un om de știință pe nume Rudolf Janisch. El a injectat virusul ADN al maimuței în embrionul de șoarece. În Rusia, primele animale transgenice au fost crescute în 1982.

recepție

De ce avem nevoie de animale transgenice? Crearea lor are loc prin transferarea ADN-ului clonat în nucleele ouălor fertilizate, numite zigote sau celule stem embrionare. După aceea, organele de reproducere sunt înlocuite cu zigoți sau ovule modificate.

Dacă nu intri în detalii, întregul proces este după cum urmează:

1. Gena clonată este introdusă în nucleul unui ovul anterior fertilizat.
2. Ovele fertilizate cu ADN încorporat sunt plasate în femelele pre-selectate pentru gestarea ulterioară a fătului transgenic.
3. Progenita, nascuta cu introducerea ADN-ului strain, este selectata astfel incat gena clonata sa fie continuta in fiecare celula a organismului obtinut.
4. Rase de animale care, în celulele liniei germinative, poartă o genă clonată.
5. Astfel, se obține o nouă linie genetică.

Astfel de experimente sunt foarte costisitoare în ceea ce privește timpul necesar pentru aceasta. În ciuda acestui fapt, transgeneza devine un instrument puternic pentru studierea bolilor umane. Cu ajutorul transgenezei, se lucrează la modificarea genetică a glandelor mamare ale animalelor pentru a obține din lapte o proteină identică cu cea umană și, de asemenea, pentru fabricarea preparatelor farmaceutice.

Metode de transgenizare a animalelor

Pentru ce sunt? Animalele transgenice sunt indivizi separați a căror genomă se caracterizează prin informații genetice completate artificial. Transgena este într-un caz o regiune independentă a ADN-ului cu propriile secvențe de reglare. În cealaltă, este o genă ADN-hibrid (recombinantă) creată din diferite molecule.

Transgena este o genă străină introdusă artificial și fixată în ADN-ul animalului. Transgenesisul este procesul de integrare și transfer al informațiilor genetice străine în genomul animalului.

Există anumite metode de producere a animalelor transgenice. Printre acestea se numără:

1. Metoda microinjecției.
2. Metodă de utilizare a vectorilor retrovirali.
3. Transplantul de nuclee celulare, care sunt cultivate in vitro.
4. Metoda de lipozomi - purtători de ADN.
5. Metodă de utilizare a testiculelor testiculelor.

Metoda microinjecției

Pentru prima dată, metoda de microinjecție a fost utilizată pentru a produce animale transgenice. Acest lucru sa întâmplat în 1985 simultan în două laboratoare de cercetare. Una dintre ele aparținea Statelor Unite, cealaltă era în Germania. În prezent, această metodă este cea mai frecvent utilizată.

Metoda microinjecției se bazează pe introducerea unei soluții de construcții genetice în pronucleul masculin (precursorul nucleului) al zigotului. Când se fertilizează într-un ou, se formează două nuclee, dintre care unul este mascul (pronucleul masculin), celălalt - femeia (pronucleul feminin). pronuclei masculin și feminin după convergență sunt combinate într-un miez comun cu un compus de cromozomi paterni și materne într-un genotip embrion.

Succesul microinjecției poate fi evaluat printr-o creștere a volumului de pronucle cu un factor de 1,5. Când procedura este finalizată, embrionii care rezultă sunt cultivați timp de mai multe ore și apoi mai multe femele sunt introduse simultan în uter.

După nașterea puilor se face o analiză pentru integrarea transgenei prin eșantionare. Numărul copiilor transgenici din numărul total de descendenți născuți cu ajutorul acestei metode este foarte nesemnificativ. Subiecții șoareci este de aproximativ 15%, porcii - de la 10 la 15%, oi, capre și vite, această cifră virează la 5 la 10%. Pentru a îmbunătăți acest raport, oamenii de știință lucrează până în prezent.

Metoda de utilizare a vectorilor retrovirali

Transferul ADN în liniile embrionare a animalelor cu ajutorul vectorilor retrovirali este o metodă destul de eficientă. Retrovirusurile sunt virusuri nucleate. Materialul lor genetic este un acid ribonucleic cu un singur lanț (ARN).

Retrovirusurile pot fi ecotropice, care pot reproduce în celulele unei specii de animale sau a mai multor specii strâns legate. De exemplu, virusul leucemiei de șoarece se poate multiplica numai în celule de șoarece sau de șobolan. Virușii amfitotropici sunt capabili să se răspândească în multe specii de animale.

Retrovirusul pătrunde în celulă cu ajutorul micropinocitozei - transportul moleculelor mici. În unele virusuri, transcripția are loc în nucleul celulei, în altele - în citoplasmă. Dacă integrarea are loc în genomul celulelor generative, atunci retrovirusurile sunt moștenite de către descendenți. Aici vorbim de retrovirusuri endogene.

Pentru prima dată, ADN viral a fost găsit în celulele de șoarece adulte în 1974. Infecția zygotică duce, în majoritatea cazurilor, la producerea de animale transgenice, deoarece integrarea este posibilă dacă celulele intră într-o diviziune indirectă după replicarea ADN-ului.

Avantajele folosirii vectorilor retrovirali:

1. Aproape 100% din embrionii tratați cu un retrovirus pot fi infectați.
2. Este posibil să se efectueze terapia genică a bolilor ereditare.
3. Retrovirusurile fac posibilă transformarea organelor individuale (de exemplu, glandele mamare pentru a crește randamentul laptelui).

Dezavantaje ale utilizării vectorilor retrovirus:

1. Capacitate limitată.
2. Suprimarea expresiei transgene in vivo.
3. Titru slab (rezolvat prin pseudotyping).
4. Posibilitatea oncogenelor celulare.
5. Imposibilitatea transferului prin moștenire a transformării organelor separate.

Metoda de transplantare a nucleelor ​​celulare

O caracteristică specială a metodei este utilizarea liniilor celulare transformate pentru producerea de indivizi transgenici utilizând construcții genetice. Pentru aceasta, sunt luate linii de tulpină, precum și celulele somatice care sunt cultivate in vitro, adică in vitro.

Una dintre metodele de transplantare nucleară este metoda de micromanipulare și constă în următoarele:

1. Cu ajutorul unei micropipete, pronucleii sunt extrași după ce au fost perforate zonele pellucidă și zonele membranei plasmei.
2. O pipetă cu un diametru mare în aceeași puncție este inserată un nucleu cu un set complet de cromozomi de la donator.

Cu această metodă, citoplasma zygotei este mult mai puțin vătămată, ca nucleul donatorului.

Există și un alt mod de transplantare nucleară. Această metodă constă în utilizarea în acest scop a citochalazinelor, adică a substanțelor care sunt sintetizate cu ajutorul ciupercilor. mikrofermentov Structura (toroane formate din molecule proteice actin globular) se prăbușește cytochalasin B, după care miezul poate fi poziționat într-un mod unic.

Nucleul, cu ajutorul unui fir subțire al citoplasmei, rămâne conectat la celulă. Apoi, această conexiune este ruptă artificial prin centrifugare. Există citoplaste (celule fără nucleu) și carioplaste (nuclei înconjurați de citoplasmă). În gradientul de densitate, citoplastele sunt separate de celulele intacte și pot fi folosite pentru a se conecta cu carioplastele altor celule pentru a forma o celulă viabilă.

Metoda de lipozomi - purtători de ADN

Aceasta este metoda cea mai inofensivă de transgeneză. Caracteristica sa este utilizarea de lipozomi pentru conservarea și transferul genelor în ele. Lipozomii sunt creați cu proprietăți diferite. Ele nu sunt imunogene și nu prezintă toxicitate.

Cu toate acestea, această metodă nu este eficientă, deoarece ADN-ul, transportat în acest fel în celulă, este imediat capturat de lizozomi și distrus de ele.

Metodă de utilizare a testiculelor testiculelor

Sperma este un vector natural care transportă ADN într-o celulă. Dar studiile efectuate în acest domeniu au arătat rezultate mixte ale metodei. In experimente, M. Lavitrano în 1989 au prezentat 30% din șoareci, care au fost obținute folosind injectarea de sperma modificate in oua nefertilizate de șoarece au fost transgenice, și poate transmite transgena este moștenită.

Într-un alt caz, multe încercări de a repeta acest rezultat în alte laboratoare nu au avut succes, în condiții diferite au fost obținute rezultate diferite. Din toate acestea, putem presupune că transformarea cu succes a ADN-ului este observată doar într-o anumită etapă a ciclului celular. Până în prezent, sunt în curs de desfășurare studii pentru a determina mecanismul de încorporare a ADN-ului exogen în genomul spermatozoizilor.

Abilitatea de a utiliza după crioprezervarea spermatozoizilor este o caracteristică pozitivă a acestei metode. Partea negativă este numărul mare de micromanipulații necesare pentru transgenizare prin această metodă.

Însă, spermatozoizii au capacitatea de a absorbi ADN-ul și de a-l depozita în nucleu. Există mai multe metode pentru a realiza o mai mare ADN efect de spermă cu compus: liposom injecție în testicul, tubuli seminale prin crearea de pori în membranele lipidice sub influența unui câmp electric.

Genele deconectate

Oprirea genei este suprimarea expresiei genei, adică, tăcerea genelor sau eliminarea genelor. În acest proces, expresia genei necesare încetează, dar secvența nucleotidelor rămâne neschimbată.

Oprirea genei poate să apară atunci când se transferă informații de la ADN la ARN, adică transcripția și după aceasta. Mecanismele de deenergizare a genelor protejează organismul împotriva virușilor și a genelor însoțitoare. Prin urmare, tăcerea este parte a sistemului imunitar care protejează împotriva ADN-ului străin. Animalele transgenice cu gene dezactivate și crearea lor se numește țintire genetică.

Gene moștenire, în conformitate cu legile lui Mendel

Legea lui Mendel descrie trăsăturile transferului de la organismul părintelui la corpul puiului, caracteristicile care caracterizează ereditatea. Aceste principii stau la baza geneticii clasice. Practic, în toate articolele științifice se dezvăluie una dintre regulile lui Mendel și câteva legi.

Regula primei generații de hibrizi și uniformitatea lor este că acești hibrizi întotdeauna mostenesc una dintre caracteristicile părintelui.

Legea divizării semnelor este prima lege a lui Mendel. Se spune asta frac34 - animalele experimentale au prezentat semne dominante și frac14- - recesiv.

Legea privind moștenirea independentă a trăsăturilor este a doua lege. Aici, Mendel descrie distribuția trăsăturilor atunci când este traversată de hibrizi și dihidratați.

Proprietăți utile

Crearea de animale transgenice cu noi proprietăți benefice este un proces continuu.

Animalele transgenice, exemple de care sunt prezentate mai jos, există deja în lumea modernă:

• În Regatul Unit, oile au fost excretate prin transgenesis. Laptele acestor animale conține un factor care contribuie la coagularea sângelui.

• porci transgenici create în Rusia, a fost modificat metabolismul prin administrarea genei hormonului de creștere, reducând astfel conținutul de grăsime al cărnii.
• Americanii lucrează la crearea de vaci, al căror lapte conține albumină umană, care este folosit pentru a menține tensiunea arterială normală.

Perspectivele utilizării animalelor transgenice

În viitorul apropiat, se planifică crearea unor astfel de animale, unele dintre genele cărora sunt distruse, iar altele sunt incluse în genomul lor.

• Prepararea laptelui modificat.

Se presupune că astfel de lapte în compoziția sa va fi cât mai aproape de compoziția laptelui uman. În această direcție, munca se desfășoară cu celule stem embrionare.

• Utilizarea animalelor transgenice pentru obținerea de organe transplantate la om.

Nu este nici un secret faptul că omenirea are nevoie de donatori de organe. Acum, geneticienii lucrează la cultivarea acestor organe în corpul animalelor. De exemplu, organele de porc bine ar putea veni în mărime și compoziție. Dar ele vor fi respinse imediat de sistemul imunitar uman. Pentru a evita acest lucru, se creează un porc transgenic care a fost dezactivat genele de histocompatibilitate, și în schimb a introdus genele MHC umane.

• Clonarea animalelor transgenice.

Crearea de animale transgenice - un proces laborios. Conform statisticilor, zigoți injectat cu 100 de oi, zigoți murine 40 și 1500 de zigoți vacă are mai puțin de 50% dintre indivizii care exprimă o proteină transgenice. Dacă această încercare de succes pentru a produce un animal transgenic nu este neapărat că urmașii lui vor moșteni transgena. Prin urmare, clonarea animalelor cu parametrii genetici necesare - există o soluție optimă.