Gyvūnų biotechnologija. Įvadas į gyvūnų biotechnologijas

Gyvūnų biotechnologija. Įvadas į gyvūnų biotechnologijas!

Gyvulių audinių kultūros sąvoka pirmą kartą atsirado 1903 m., Kai mokslininkai atrado ląstelių dalijimo in vitro metodą (mėgintuvėlyje). „Ross Harrisson“ 1907 m. Pradėjo naudoti gyvūnų audinių kultūrą, naudodama varlių audinius.

Šis metodas iš pradžių apsiribojo šaltakraujiais gyvūnais. Tačiau vėlesni tyrimai atnešė net šiltakraujus gyvūnus į savo sferą. Pastaraisiais metais buvo naudojami įvairūs audiniai, o audinių kultūros technika iš tiesų tapo gyvūnų biotechnologijos pagrindu.

Gyvūnų audinių kultūros taikymas:

Šiuolaikinės biotechnologinės priemonės taip pat turėjo didelę įtaką gyvūnų biotechnologijoms. Visame pasaulyje nuolat naudojami daug novatoriškų metodų, siekiant pagerinti gyvulius. Šio požiūrio pagrindas yra pokyčiai įvairiuose biocheminiuose ir molekuliniuose lygiuose. Šie metodai yra labai naudingi kuriant atsparius ligoms, sveikiems ir produktyvesniems gyvūnams.

Kai kurios sritys, kuriose šie molekuliniai metodai gali būti naudingi, yra:

Gyvūnų veisimas:

Nors tradicinės veisimo programos jau yra daug metų, jų taikymas tebėra ribotas. Jie nėra labai specifiniai, nes įprastinis veisimas sukeltų kryžminį tarp dviejų gyvūnų, kuriuose daugelis genų gali būti perduodami vienu metu.

Čia kai kurie genai gali būti naudingi, o kiti gali būti varginantys. Tačiau rekombinantinė DNR technologija leido gyvulius veisti labai tiksliai ir tiksliai. Konkretūs genai gali būti įterpiami į gyvūno embrioną, nesukeliant kitose toje pačioje gyvūnų esančiose genuose.

Vienas iš pagrindinių šios technikos taikymo būdų yra naujų veislių produktyvių karvių, galinčių gaminti maistingesnį pieną, kūrimas. Paprastos karvės pienas neturi laktoferino, geležį turinčio baltymo, kuris yra reikšmingas kūdikių augimui.

Kalifornijos Gen Pharm International mokslininkai dabar sukūrė transgeninį bulių Herman, kuris buvo mikroinjektuojamas su žmogaus genu laktoferrinui. Hermano ir jo palikuonių veisimas taps nauju maistingo pieno šaltiniu.

Vakcinos:

Kasmet išleidžiama milijardai dolerių, kad pagerėtų ūkiniai gyvūnai ir jų sveikatos priežiūra. Mokslininkai dabar bando naudoti rekombinantinę DNR technologiją, kad gamintų gyvūnų atsargas. Ypač veiksminga vakcina jau sukurta kiaulių pseudo pasiutligei (herpes virusui). Ši vakcina buvo tradiciškai gaminama naikinant ligas sukeliančius mikrobus.

Tai sukėlė didelę kai kurių iš šių mikrobų išlikimo riziką. Dažnas pavyzdys yra mirtina snukio ir nagų liga (FMD). Europoje buvo daug atvejų, kai FMD vakcinos naudojimas iš tikrųjų sukėlė ligos protrūkį. Šiuolaikinės rekombinantinės vakcinos švirkščiamos šiais mikrobais. Taigi jie yra saugūs naudoti ir neturi tokios rizikos.

Tradicinė vakcinos gamyba yra didelė kaina, mažas tūris. Tačiau modemo rekombinantinės gamybos sistemos atveria naujas perspektyvas didžiulėje efektyvių vakcinų rinkoje. Rekombinantinės vakcinos taip pat įvertina spartų jų vystymosi tempą.

Tradicinės vakcinos gali užtrukti iki dvidešimties iki trisdešimties metų tyrimų ir eksperimentuoti, kol jie bus paruošti naudoti. Tai sukėlė svarbių vakcinų trūkumą. Modemo vakcinos yra paruoštos per trumpesnį laiką. Be to, šios vakcinos veikia net ir kambario temperatūroje. Taigi jų judėjimas ir saugojimas tampa daug lengviau.

Gyvūnų mitybos gerinimas:

Gyvūnų mityba yra dar viena svarbi problema, kurią galima spręsti naudojant biotechnologines priemones. Matėme, kaip tam tikros bakterijos buvo veiksmingai naudojamos ekspresuoti baltymus vaistams. Panašiai, gyvūniniai baltymai, tokie kaip somatotropinai, gali būti pernelyg išreikšti bakterijose ir gauti didesniais kiekiais komerciniais tikslais.

Mažų šių baltymų kiekio suteikimas gyvūnams, pavyzdžiui, avims ir karvėms, jau parodė, kad gyvulių pašarų perskaičiavimo efektyvumas padidėjo. Biotechnologinės manipuliacijos gali padėti sukurti kiaulių somatotropiną (PST), kuris ne tik pagerina pašarų efektyvumą kiaulytėse penkiolika ar dvidešimt procentų, bet ir turi didelės naudos žmonių sveikatos sistemoms. PST taip pat padeda sumažinti riebalų kiekį.

Kitas pieno karvėms skirtas augimo hormonas - galvijų somatotropinas (BST), skirtas pieno gamybai patobulinti net dvidešimt procentų. Šis hormoninis gydymas padidina gyvūno pašarų suvartojimą ir taip pat padidina pieno ir pašarų santykį nuo penkių iki penkiolikos procentų.

Augimo hormono atpalaidavimo faktorius (GHRF) yra dar vienas baltymas, kuris, kaip pranešta, padidina gyvūnų pašarų efektyvumą. Nors tai nėra augimo hormonas, jis padeda gyvūnui didinti augimo baltymų (hormonų) gamybą.

Pradėjus naudoti tokią technologiją, baimės perduoti šiuos hormonus žmonėms per pieną ir mėsos produktus. Tačiau išsamūs tyrimai įtikino šias baimes pailsėti. Bandymai parodė, kad šie baltymai neturi jokio poveikio žmogaus organizmui ir todėl yra saugūs vartoti.

Transgeninių gyvūnų kūrimas:

Transgeninės avys:

Dolly, avys buvo sukurtos Škotijoje 1997 m. Čia „donoro“ pieno ląstelės branduolys buvo švirkščiamas į recipiento ląstelę (kiaušinį) (kurio branduolys buvo pašalintas). Tuomet ši ląstelė buvo implantuota į priimančiąją pakaitinę motiną, ir galiausiai ji tapo Dolly - donoro klonu. Po to atsirado Polly - transgeninis ėriukas, turintis žmogaus geną (3 pav.).

Dolly ir Polly, pirmieji klonuoti gyvūnai, sukūrė bangas visame pasaulyje. Šis pasirodymas iš tiesų yra reikšmingas, nes jis ne tik žymi didelį mokslo pasiekimą, bet ir sudaro kelią daugelio kitų klonuotų gyvūnų, turinčių vertingų žmogaus baltymų, gamybai.

Transgeninė ožka:

Šiuo atveju vaisiaus ląstelės buvo gautos iš trisdešimties dienų amžiaus ožkų vaisiaus. AT III genas, žmogaus genas, koduojantis anti-krešėjimo baltymą, buvo prijungtas prie promotoriaus ir švirkščiamas į naujai apvaisinto kiaušinio branduolį.

Pašalinus recipiento kiaušinių ląstelės branduolį (enukluotą būklę), donoro kiaušinių ląstelė buvo sulieta su vaisiaus fibroblastų ląstelėmis, turinčiomis žmogaus geną. Vėliau klonuotas embrionas buvo perkeltas į moterišką ožkų motiną.

Tokiu būdu išvystytas moterų palikuonis gali gaminti pieną, turintį žmogaus baltymų. Šis baltymas gali būti lengvai išgaunamas iš pieno ir naudojamas daugeliui vaistų. Šių ožkų vystymasis žmogaus genais yra viena iš pirmųjų branduolinio perkėlimo proceso taikymo.

JK įsikūrusi kompanija PPL Therapeutics jau sukūrė penkis transgeninius ėriukus. Bendrovės direktorius dr. Alanas Colmanas sako, kad šie ėriukai yra „vizijos realizavimas“, kad būtų galima greitai pagaminti greitas bandas ar bandas, kurios gamina didelę vertingų terapinių baltymų koncentraciją. Vėliau kiaulės taip pat buvo klonuotos naudojant inovatyvesnius klonavimo metodus. Šios kiaulės gali būti labai naudingos maisto pramonei.

Ksenotransplantacija: organų transplantacija iš vienos rūšies į kitą

Organų transplantacija, naujausia biotechnologijų programa, pasirodė esanti rentabilus širdies, inkstų, plaučių ir kitų ligų gydymas. Manoma, kad organai iš rūšių, pavyzdžiui, kiaulių, yra daug žadantys žmogaus donorų organų šaltiniai. Ši praktika vadinama „ksenotransplantacija“.

Pirmasis ksenotransplantacijos eksperimentas buvo atliktas 1905 m., Kai prancūzų chirurgas persodino triušio inkstų skilteles į žmogaus pacientą. Pirmieji bandymai persodinti šimpanzės inkstus į žmones buvo atlikti 1963-64 m. Vienas iš pacientų, kuriems buvo persodintas inkstas, išgyveno devynis mėnesius.

Perkeltos širdies vožtuvai iš kiaulių dažniausiai vartojami skirtingų sunkių širdies ligų gydymui. Kapsuluotos gyvūnų ląstelės taip pat laikomos perspektyvia mokslinių tyrimų galimybe gydant diabetą. Parkinsono liga ir ūminis skausmas, kurį sukelia tam tikrų vaistų terapija. Karvės ir audiniai iš karvių jau dešimtmečius buvo naudojami gaminant vaistus ir kitus sveikatos produktus.

Pagrindinė ksenotransplantacijos kliūtis yra žmogaus organizmo imuninė sistema nuo infekcijos. Kartais ne žmogaus audinio įvedimas į žmogaus kūną sukelia hiperaktyvų atmetimą, o visas kūnas gali nukirsti kraujo tekėjimą į donorą. Vėlgi, biotechnologijos žingsniai išsaugo dieną. Dabar kiaulės klonuojamos gaminant organus, kuriuos pripažins žmogaus kūnas.

Šios kiaulės yra sukurtos mikroorganizmų genetinę medžiagą iš kiaulių odos ląstelių į kiaušinius, kurie neturėjo savo genetinės medžiagos. Šis metodas vadinamas „Honolulu technika“, nes tai buvo Teruhiko Wakayama ir jo grupė Honolulu universitete (JAV), kurie pirmą kartą naudojo šį metodą pelėms klonuoti.

Šis metodas paskatino pirmąjį žinduolių kloną. Šis metodas yra labai palankus, nes jis susijęs tik su vaisiaus donoro ląstelės perkėlimu. Kiti metodai, tokie kaip naudojami Dolly klonavimui, reikalauja, kad visa donoro ląstelė būtų sujungta su kiaušiniu.

Xena - klonuota juoda kiaulė gali būti žingsnis į priekį, kai organai yra transplantacijai. Kitas žingsnis būtų modifikuoti šios klonuotos kiaulės genomą, kad iš tokių gyvūnų gauti organai nekeltų atmetimo grėsmės transplantacijai. Tačiau tokių transplantacijų etinė dilema ir tikimybė perduoti nežinomus ligos virusus vis dar turi būti sprendžiami.

Embrionų perkėlimas:

Galvijų embrionų perkėlimas yra dar vienas genetinio manipuliavimo metodas. Pagrindinis embrionų perdavimo pranašumas yra tai, kad jis didina naudingų galvijų, pavyzdžiui, karvių ir buivolų, reprodukcinį pajėgumą. Toks perkėlimas taip pat gali sumažinti generavimo intervalą tarp atrankos etapų, turėdamas didelį procentą jaunų donorų palikuonių.

Kai kuriais atvejais embrionų perkėlimas netgi leidžia karvėms ir buivolams, kurie tapo nevaisingi dėl ligos, sužalojimo ar senėjimo, turėti palikuonis. Embrionų perdavimo (ET) metodai taip pat buvo sukurti kupranugariams ir veršeliams. Šis tyrimas buvo atliktas Nacionaliniame tyrimų centre „Camel“ Bikaneryje.