Трансгенді жануарларды алу технологиясы

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

Қазақ Ұлттық Аграрлық Университеті

Коммерциялық емес Акционерлік қоғамы

РЕФЕРАТ

Тақырыбы: Трансгенді жануарларды алу технологиясы

Орындаған: Жумабергенова А

Тобы: Бт-313

Тексерген: Бейсенов Арипжан

Алматы 2020

Жоспар

I. Кіріспе II. Негізгі бөлім 2. 1. Трансгенді жануарларды алу әдістері 2. 2. Трансгенді жануарларды алу технологиясының жетістіктері 2. 3. Трансгеноз жұмысының бірнеше сатылары 2. 4. Трансгенді жануарлардың қолданбалы бағыттары (алып тышқанның алынуы) 2. 5. Трансгеноз әдісі арқылы - трангенді қойлардың алынуы III. Қорытынды IV. Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

Геномында бөтен ген (немесе гендер) бар жануарлар трансгенді (немесе трансформацияланған) деп аталады. Трансгенді жануарлар алу трансгеноз әдісі арқылы іске асады. Трансгеноз деп генді бір биологиялық жүйеден басқа жүйеге жаңа белгілері бар организмнің жаңа формасын алу үшін жасанды жолмен тасымалдауды түсінеді. Трансгенді жануарлар әр түрлі биологиялық активті биотехнологиялық заттарды синтездеу және бағалы белгілері (тұқымдылығы және өсу қарқындылығы жоғары, вирустық ауруларға төзімді т. б. ) бар малдардың, жаңа тұқымдарын алу үшін қолданылуы мүмкін. Мамаңдардың айтуынша, трансгенді ауылшаруашылық малдары - XXI ғ. тірі биотехнологиялық фабрикасы болуы керек, олар экологиялық жағынан ең таза, қүнды белок препараттарын өңдіретін негізгі кез болуы тиіс. Бүгін оның іргетасы қаланып және әдістемелік негіздері жасалынған, тек осы ғылыми-техникалық жетістіктерді ауылшаруашылық малдарымен істелетін жүмыстармен үштастыру солардың деңгейіне жеткізу керек.

2. 1. Трансгенді жануарларды алу әдістері

Трансгеноз әдісімен бөтен генді эукариоттық жыныс клеткаға енгізіп, оның жұмысын бақылау арқылы генетикалық инженерияның көптеген іргелі мәселелерін айқындауға болады, өйткені мұнда трансгенді эмбрионның жатырдағы даму ерекшеліктерін зерттеу мүмкін болады. Бұдан басқа ген жұмысы механизмдерінің түр ерекшелік дәрежесін айқындауға болады. Тасымалданған гендер (трансгендер) жаңа иесінің генетикалық аппаратымен құрылымды әрі функциялы байланысқандықтан бұл процесс in vitro жағдайындағы генетикалық рекомбинацияға әкеледі, ал бөтен гендерді, тасымалдау тәсілдері клетка және организмдердің генетикалық инженериясының әдістері болып саналады. Басқа жағынан, трансгенді жануарларды алу бойынша жүргізілген ғылыми іргелі зерттеулер мен олардың нәтижелерінің іс жүзінде қолданылуы арасындағы алшақтық соншалықты емес, демек, осы бағыттағы зертханалық жұмыстарды тек таза теориялық деп қарауға болмайды.

Трансгенез-бұл генетикалық ақпарат (ДНҚ немесе РНҚ) бір организмнен екіншісіне берілетін процедура. Бұл екінші ағзаны және оның ұрпақтарын трансгенді Жануарлар (клондалған организмдер) ретінде топтастыруға әкеледі. Барлық толық генетикалық материал бастапқыда берілмейді, алдын-ала таңдалған, шығарылған және оқшауланған бір немесе бірнеше гендер ғана.

Трансгенді жануарларды алу үшін рекомбинатты гендерді микротүтікше және микрокапиллярлар көмегімен ұрықтанған ооциттің (жұмыртқа клетканың) пронуклеусіне енгізу әдісі кең қолданылады. Трансгеноз әдісі арқылы трансгенді тышқандар алу жақсы зерттелген. Мұның басты себебі болып тышқан ооциттері цитоплазмасының мөлдір болуы саналады. Басқа жануарлардың, соның ішінде малдың ооциттері мөлдір емес, сондықтан рекомбинантты ДНҚ-ны пронуклеуске енгізу өте күрделі және қиын іс. Осыған қарамай, соңғы кезде әр түрлі әдістемелік және техникалық жетілдірулер арқасында трансгенді қой, сиыр, шошқа және қоян алу іске асты (Хаммер және т. б., 1985; Крамер және т. б., 1986; Чёч, 1987) .

Трансгеноз жұмысы көп жақты және бірнеше сатылардан тұрады. Алдымен, екі пронуклеус (аталық және аналық) сатысындағы зиготаларды алу керек. Бұл үшін синхронды овуляция, уақтылы қолдан ұрықтау немесе шағылыстыру керек, осыдан кейін белгілі уақыт өткеннен кейін зиготаларды хирургиялық жолмен алуға болады. Алынған зиготаларға бөтен ДНҚ-ны енгізбестен бұрын, оны іn vitro жағдайында әр түрлі әдістер мен тәсілдер арқылы сақтау керек. Енгізу кезінде зиготалар вазелин майының астындағы арнайы ерітіндінің тамшысына орналасады, бұл сұйықтықтың кеуіп кетуінен сақтайды. ДНҚ-ны зиготаға енгізу үшін диаметрі 0, 5 - 2 мкм аралығындағы шыныдан дайындалған микротүтікшелер қолданылады. Микротүтікшенің кемегімен 0, 5 секундтан 2 минут аралығында ең аз дегенде 10-11 мл ДНҚ-ны зиготаға микроскоптан бақылап енгізеді. Микроинъекциялау процесі зиготалар үшін зақымды, сондықтан олардың біраз мөлшері жойылып кетеді. Микроинъекциядан кейін 2 сағатқа жетпей жарамды зиготаларды (трансгенді) алдынн ала, арнайы дайындалған аналық - реципиенттерге тасымалдайды. Бұл кезеңде де зиготалардың көп мөлшері зақымданады. Аяғында, трансгенді жануарлардың шығуы 1%-ке тең болады. Алайда, мұның өзі трансформация және трансдукциямен салыстырғанда өте жоғары көрсеткіш болып саналады. Қазіргі кезде трансгеноз әдісі көптеген ғылыми зерттеулерде қолдану алды.

2. 2. Трансгенді жануарларды алу технологиясының жетістіктері

Трансгенді жануарларды алу технологиясы қазіргі кезде жақсы жолға қойылған. Клонданған гендерді жұмыртка клеткаларына немесе алғашқы сатыдағы эмбриондарға енгізудің бірнеше әдісі табылған. Бөгде ген реттеушісіне жалғаса байланысты әртүрлі тканьдарда қызмет аткарады. Мысалы, егер де тасымалданған генге оның қайдан алынганына байланыссыз (бактериядан, өсімдіктен, адамнан, жануарлардан) қалыпты жағдайда бауырда қызмет атқарадын тышқан генінің реттеушісін жалгаса, онда көшіріп орнанылган ісін трансгенді жануардың бауырында жұмыс атқарады. Демек, кез келген генге реттеуші элемент тауып. оның, қалауы бойынша, қай органда жұмыс ісіейтінін алдын ала “жоспарлауға" болады.

Сонымен қатар трансгеңді жануарларды алу үшін рекомбинантты гендерді микротүтікше және микрокапиллярлар көмегімен ұрыктанған ооциттің пронуклеусіне енгізу әдісі кең қолданылады. Трансгеноз әдісі арқылы трансгенді тышқандар алу жақсы зерттелген. Мұның басты себебі болып тышқан ооциттері цитоплазмасының мөлдір болуы саналады. Басқа жануарлардың, соның ішінде малдың ооциттері мөлдір емес, соңдықтан рекомбинантты ДНҚ-ны пронуклеуске енгізу ете күрделі және қиын іс. Осыған қарамай, соңғы кезде өр түрлі әдістемелік және техникалық жетілдірулер арқасында трансгеңді қой, сиыр, шошқа жөне қоян алу іске асты. Трансгеноз жүмысы көпжақгы және бірнеше сатылардан түрады. Алдымен, екі пронуклеус (аталық және аналық) стадиясындағы зиготаларды алу керек. Бұл үшін синхрынды овуляция, уақтылы қолдан ұрықтау немесе шағылыстыру керек, осыдан кейін белгілі уақыт өткеннен соң зиготаларды хирургиялық жолмен алуға болады. Алынған зиготаларға бөтен ДНҚ-ны енгізбестен бүрын, оны іп vivo жағдайында әр түрлі әдістер мен тәсілдер арқылы сақтау керек . Енгізу кезіңде зиготалар вазелин майының астында арнайы ертіндінің тамшысына орналасады, бүл сұйықтықтың кеуіп кетуінен сақтайды. ДНҚ-ны зиготаға енгізу үшін диаметрі 0, 5-2 мкм аралығындағы шыныдан дайындалған микротүтікшелер колданылады. Микротүтікшенің көмегімен 0, 5 сеқундтан 2 минут аралығында ең аз дегенде 10-11 мл ДНҚ-ны зиготаға микроскоптан бақылап енгізеді. Микроиньекциядан кейін 2 сағатқа жетпей жарамды зиготаларды (трансгенді) алдын ала арнайы дайындалған аналық-реципиенттерге тасымалдайды. Бұл кезеңде де зиготалардың көп мөлшері зақымданады. Аяғында, трансгеңді жануарлардың шығыуы 1%-ке тең болады. Алайда, мұның өзі трансформация және трансдукциямен салыстырғанда өте жоғары көрсеткіш больш саналады. Казіргі кезде трансгеноз әдісі көптеген ғылыми зергтеулерде қолдау алды.

2. 3. Трансгеноз жұмысының бірнеше сатылары

Ірі қара малмен жұмыс істегеңде, пронуклеустарды көру үшін ДНҚ-ға ерекше флюроценттік бояу қолданады жөне зиготаларды центрифугалайды. 1987 жылы сүтетті бағыттағы алғашқы трансгенді бүзау алынды. Австралияда дүние жүзінде алғаш рет трансгенді қойлар алыңды. Мұңдай қойлар 2-4 жасында осы тұқымға жататын қүрбыларынан 1, 5 есе ауыр болған. Ғалымдардың айтуы бойынша, жуық арада жүн өсіретін, ауруға қарсы тұратын гендерді де қойларға трансплантациялауға болады Тревор Скотт. 1980 ж. Ф. Раддел және оның қызметтестері алғаш рет герпес вирусының тимидинкиназа генін тышкан клеткасының геномына енгізе алды. Трансгеноз нәтижесіңде алынған жеті тышканның төртеуі ТК гені бойынша трансгеңді болып шықты.

Трансгеннің клетка ДНҚ-сымен байланысатын белгілі орны болуы керек, алайда, көптеген зерттеулер оның хромосоманың әр түрлі бөліктерімен байланысатынан дәлелдейді. Бұл процестің механизмі өзірше толық түсінікті емес. Трансгеннің иесінің геномымен байланысуы кездейсоқ жүретін болса, онда ол хромосоманың гетерохроматинді бөліктеріне еніп, инактивизацияланып кетеді. Бұдан бөлек хромосома бөлігімен байланысқан трансгеннің активтілігі клеткалық ДНҚ-ның реттеуіш элементтеріне -промотор энхансер жөне силансерлерге - байланысты болуы да мүмкін.

Бұл бағытта болашағы зор әдістер - микроинъкция мен мембрана инженерия болып табылады. Бұл әдістер жөнінде осының алдында айтылған, дегенмен, олардың бәрінде ДНҚ молекулаларының құрамы (геномы) сол күйінде қалады. Яғни, бастапқы ұрықтанған бір клетка кезіндегі оған бөтен ген енгізе, ол өсіп жетілген организмнің барлық клеткаларында болады. Осындай тышқанның ұрықтанған аналық клеткасында адамның самотропин генін еңгізу арқылы алып тышқандар алынды. Осылайша сәйкес гормонды малдардың да ұрықтанған аналық клеткасына еңгізіп олардың да ірі түрін өсіруге болады.

2. 4. Трансгенді жануарлардың қолданбалы бағыттары (алып тышқанның алынуы)

Траңсгенді жануарларды алудың қолданбады бағыттары үшін егеуқұйрықтын соматотропин генін тышканның геномына еңгізу тәжірибесінің маңызы зор. Егеуқұйрықтың соматотропин генінің клондарын ген инженериясы әдісі көмегімен бактерия клеткасынан алуға болады. Алайда, мұндай генді тышкан клеткасына енгізу үшін оның бактериялық промоторын эукариоттық реттеуін элементтерімен ауыстыру қажет. Осы мақсатпен Р. Пальмитер тышқанның ДНҚ-сынан металлтионеин генінің промотор бөлігін бөліп алады. Бұл геннің синтезі іп vivi ағдайында ауыр металдардың иондары (Zп, Сd) арқылы қозады. Микроиньекциялау үшін егеуқұйрықтың өсу гормонының құрлымды генінен және металлтеонеин промоторынан құрастырылған рекомбинантты ДНҚ-ның 600 көшірмесін әрбір зиготаның аталық пронуклеусіне енгізеді. Нәтежісінде 21 ұрпақ алынды, оның 7-інде егеуқүйрықтың гені байқалды.

Трансгенді тышқандардың мырыш түзын - ZпS04 қосқанда, олардың геномыңдағы бөтен геннің функциясы іске асты. Мұңдай тышқаңдардың кднык талдау оларда өсу гормонының мөлшері өдеттегі жағдайдағыдан 100-800 . есе жоғары екенін көрсеті. Гормон мөлшерінің жоғарылауы ген көшірмелері санының артуына байланысты болды. Гормонның артық мөлшерінің синтезделуі тышқан салмағының 1, 8 есе артуына өкелді. Мұндай трансгенді жануар алып тышқан деп аталды (сурет) . Неміс ғалымы Г. Брем (1986) төжірибесінде алынған трансгенді тышкдңдардың салмағы бақылау тобыңдағы тышқаңдардан 1, 52-2, 36 есе ауыр екенін көрсетті.

Шотландия генетиктері Дж. Кларк жөне т. б. француз биологтарымен бірігіп, қой сүтінің - лактоглобулин белогы генін микроиньекциялау арқылы трансгенді тышкдндар ала алды. Мұндай тышкдндардың сүт бездерінде жаңа белоктың синтезделуі өтіп, сүттің сапасы өзгерді. АБШ-та жануарлар биотехнология саласының белгілі маманы Катерина Гордон сүт бездеріңде бағалы медициналық препарат - адамның плазмиоген белогы синтезделетін трансгенді тышқандар алды.

2. 5. Трансгеноз әдісі арқылы - трангенді қойлардың алынуы

Трансгеноз әдісі қойда айтарлықгай ғылыми нәтиже берді. Австралия ғалымдары зиготаға өсу гормонын микроиньекциялау арқылы әлемде алғаш рет трансгенді қойлар алды (Т. Скотт, 1986) . Зсрттеушілер тәжірибеде тышқанның металлтионеин промоторын қойдың өсу гормонының құрылымды генімен біріктірді. Бес аптадан кейін трансгенді қозыларга мырыштың болмашы мөлшерін енгізгенде рекомбинантгы ДНҚ тізбегінің реттеуші бөлігі ягни промоторы активтеліп, соматотропин генінің интенсивті синтезі іске асты. Осының нәтижесіңде 2-4 жылдан кейін трансгеңді койлар өздерінің тірі салмағы бойынша құрдастарынан 1, 5 есе асып түсті. Қазіргі уақытта австралия ғалымдары құрамында күкірт бар амин қышқылдарының синтездслуіне жауапты екі ферментгі коделейтін жаңа гендерді қойларға енгізу жұмысын жүргізуде.

Бишоф бастаған зерттеушілер тобы адам қанының ұю факторын трансгенді қойлардың сұтінен алу ғылыми жұмыстарын жүргізуде. Олар қой геномына қан ұюының 9-факторының генін қойдың р -лактоглобулин промоторымен біріктіріп, енгізу мақсатын алға қойды. Ұю факторы қойдың сүт бездерінде синтезделіп, сүтке бөлінеді деп күтілуде. Зерттеу жұмысының бас кезінде тышқаңдарда моделі эксперименттер жүргізіледі: қойдың лактоглобулин белогы тышқанның сүт бездерінде синтезделіп, сүтке