Transzgénikus állatok előállítása

Átírás

1 Transzgénikus állatok előállítása A biotechnológia alapjai Pomázi Andrea

2 Mezőgazdasági biotechnológia A gazdasági állatok és növények nemesítése új biotechnológiai eljárások felhasználásával. Cél: jobb minőségű, jobban eltartható, kevesebb kemikália felhasználásával termelt élelmiszer. Egészségügyi kiadások és környezeti terhelés csökkentése

3 Egyéb kihívások, célok az állatbiotechnológia terén Humán gyógyászat Pharming for Farmaceuticals (gyógyhatású fehérjék termeltetése állatokkal) Xenotranszplantáció (emberi szervdonorok) Humán betegségek vizsgálata állati modellszervezetben Biodiverzitás megőrzése Veszélyeztetett állatfajok

4 Állati biotechnológia Területei: Szaporítás új módszerei Asszisztált reprodukció mesterséges termékenyítés hímivarsejt-mélyhűtés (-196 o C) Új embriológiai eljárások embrióátültetés és mélyhűtés (szuperovuláció) In vitro embrió előállítás (petesejt érlelés, termékenyítés és embrió tenyésztés) embrió manipulációk (egyedek klónozása) Transzgénikus állatok előállítása

5 Állatok klónozása Genetikailag azonos másolat (genetikai kópia) létrehozása Egyed klónozása (teljes egyed kópiája): A szülő és az utód teljes genomja megegyezik Embriódarabolás Sejtmagátültetés Génklónozás (egy adott gén kópiái) Egy kiválasztott gén, vagy DNS fragmentum másolatának, vagy másolatainak beépítése egy befogadó (recipiens) szervezetbe. Transzgénikus állat: genomja idegen, ember által bejuttatott DNS-t tartalmaz.

6 Sejtmagátültetés Átültetés injektálással Sejtmag donor: differenciálatlan (8-16 sejtes embrió) sejtekből differenciált testi sejtekből Befogadó sejt: Sejtmagjától megfosztott (enukleált) petesejt A osztódásra késztetés Vegyi, vagy elektromos behatásra a létrehozott sejt zigótaként kezd osztódni Embrió beültetés Álvemhessé tett nőstények

7 Sejtmag átültetés Szuperovuláltatott nőstény petesejtjeinek gyűjtése Sejtek gyűjtése és tenyésztése Sejtmag eltávolítás Injektálás Osztódásra késztetés elektromos impulzussal Beültetés a recipiensbe

8 Petesejt sejtmagjának eltávolítása

9 Sejtmag injektálása

10 Dolly (1997) Differenciált szöveti sejtek Sejtkultúra létrehozása Enukleálás Embriókultúra Fúzió Embrió beültetés Dolly

11 Transzgénikus állatok előállítása 1. Mikroinjektálás (megtermékenyített petesejtbe juttatják a DNS-t) 2. Embrionális őssejtek genetikai módosítása 3. Genetikailag módosított testi sejtek sejtmagjának átvitele

12 Vektorok az idegen DNS bejuttatásához Plazmidok Mesterséges kromoszómák (élesztő és emlős minikromoszóma) Nagyobb fragmentek (gén+szabályozó régió) Vírus vektorok Spermiumok (kísérleti fázis)

13 Az idegen DNS megnyilvánulása Minden sejtben működjék Csak bizonyos sejtekben expresszálódjon Szövet specifikus expresszió biztosítása (pl. tejelválasztó mirigyek) A beépítendő DNS darab tartalmazza azokat a szabályozó szakaszokat, amelyek felelősek a szövetspecifikus kifejeződésért

14 Előmag mikroinjektálása A beépíteni kívánt idegen DNS bejuttatása a megtermékenyített petesejt előmagjába (a petesejt magja és a hím ivarsejt magja még nem egyesült) Petesejtek in vitro érlelése / szuperovuláltatott nőstény petesejtjeinek gyűjtése A több száz kópiát tartalmazó DNS oldat mikroinjektálása a sejtbe A DNS fragmentek ált. több kópiában véletlenszerűen épülnek be a genomban Néhány sejtes korban embrióbeültetés az előkészített nőstényekbe Minden sejtjében transzgenikus és kiméra állatok is születhetnek

15 Célzott génbevitel embrionális őssejtekbe Embrionális őssejtvonal létrehozása a multipotens őssejtek szövettenyésztésével Az őssejtben a kívánt gént célzottan kicserélik és megváltozott gént hordozó sejteket hólyagcsíra stádiumú embrióba juttatják be Embrióbeültetés Kiméra utódok születése Korlátja: csak néhány fajnál alkalmazható (haszonállatoknál nem) Főleg humán betegségek modelljei (gének inaktiválása)

16 Embrionális őssejtek bejuttatása embrióba

17 A transzgenikus állatok előállításának hatékonysága Alacsony hatékonyság! Alacsony vemheselési arány Alacsony születési arány Mikroinjektálásnál alacsony hatékonyságú transzgenezis Nagyon időigényes szarvasmarhánál 100 hónap kell egy homozigóta transzgenikus állat előállításához Magas Költség

18 A GM állatok felhasználási lehetőségei A növekedési erély fokozása Növekedési hormon szintjének növelése De! nem a várakozásnak megfelelő eredmények Új próbálkozások sertéseknél (jobb gyarapodás, alacsonyabb zsírtartalom) Fogyasztói aggályok (szabályozható legyen a hormonszint) Bakteriális fitáz enzim sertés nyálmirigybe A növényi táplálékban lévő szerves foszfor hasznosíthatóvá válik Környezet foszfor terhelése csökken

19 Betegségellenálló fajták előállítása Jelentősége: visszaszoríthatja a gyógyszerek (pl. antibiotikumok), oltóanyagok alkalmazást Tejösszetétel módosítása Jelentősége: Allergén komponensek (tejcukor, ß-laktoglobulin) mennyiségének csökkentése révén allergiások is fogyaszthatják Jobb technolóiai paraméterek kialakítás, könnyebb feldolgozás (pl. к- kazein tartalom növelése) Magasabb tápérték (kazeinek Ca kötő képességének növelése)

20 Gyógyhatású fehérjék termeltetése Állatok bioreaktorként történő felhasználása Poszttranszlációs módosítás jó hatékonysága Sejtfeltárás nélkül kinyerhető Előny a transzgénikus baktérium és gomba sejtekkel történő fermentációhoz képest Fejlesztés és kipróbálás alatt álló termékek (példák) ß-interferon (szklerózis multiplex) Α-1-antitripszin (cisztás fibrózis)

21 Etika és szabályozás A transzgén nem okozhatja az állat egészségromlását, károsodását Vizsgálni kell hatásukat a természetes populációkra GM élelmiszerekkel kapcsolatos biztonsági előírások