КлеточнаяКлеточнаяинженерияинженерияживотныхживотных

Лекция 13

ПланПлан лекциилекции

1. Клонирование животных, его история. Задачи клонирования.

2. Технология переноса ядер соматических клеток

3. Гибридизация животных клеток. Методысоздания химер.

4. Получение трансгенных животных.

ЗадачиЗадачи клонированияклонирования ввсельскохозяйственнойсельскохозяйственной отраслиотрасли::

1. Создание высокопродуктивных животных сжелаемым фенотипом, т.е. копий животных-рекордистов (например, по надоям молока, настригу шерсти и т.д.).

2. Размножение генетически модифицированныхтрансгенных животных-биореакторов, которыепроизводили бы ценные биологически активныевещества.

ВВ основеоснове искусственногоискусственного клонированияклонированияживотныхживотных лежитлежит технологиятехнология переносапереноса ядерядер

соматическихсоматических клетокклеток

• Процесс начинается с оплодотвореннойяйцеклетки и соматической клетки, взятых отразных организмов.

•• ЯдроЯдро оплодотвореннойоплодотворенной яйцеклеткияйцеклетки удаляетсяудаляется иизаменяетсязаменяется ядромядром соматическойсоматической клеткиклетки..

• Новая яйцеклетка с ядром соматической клеткиразвивается в эмбрион, который имплантируется вреципиентную женскую особь (суррогатная мать).

• Из нее развивается организм, идентичныйорганизму, из которого была полученасоматическая клетка.

ТехнологияТехнология переносапереноса ядерядер соматическихсоматических клетокклеток

Получение химерныхживотных

ХимераХимера-- составноесоставное животноеживотноеСущность метода получения химер заключается вискусственном объединении эмбриональных клетокдвух и более животных. Животные могут быть какодной породы, так и разных пород и даже разныхвидов. Химеры обладают признаками животныхразных генотипов.

ХимерныеХимерные животныеживотныеиспользуютсяиспользуются длядля решениярешенияпроблемпроблем генетикигенетики, , эмбриологииэмбриологии, , ввбиомедицинскихбиомедицинскихисследованияхисследованиях, , аа такжетакже могутмогутпредставлятьпредставлять интересинтерес длядляпрактикипрактики животноводстваживотноводства

ПолучениеПолучение химерныххимерных животныхживотных

1. 1. АгрегационныйАгрегационный методметод (был предложен в 1961-1962 гг.)

•• ИспользуютИспользуют зародышизародыши разныхразных животныхживотных, , достигшиедостигшиестадиистадии 8 8 бластомеровбластомеров. .

•• ППомещаютомещают ихих вв условияусловия, , способствующиеспособствующие агрегацииагрегации ииобразованиюобразованию 1616--тити клеточногоклеточного зародышазародыша. .

•• ССоставныеоставные ((химерныехимерные) ) зародышизародыши развиваютсяразвиваются inin vitrovitro додостадиистадии бластоцистыбластоцисты, , послепосле чегочего ихих имплантируютимплантируют вв маткуматкуприемнойприемной материматери, , гдегде ониони продолжаютпродолжают развиватьсяразвиваться. .

Получение аллофенных мышей

ПреимуществоПреимущество методаметода -- нене требуеттребует вмешательствавмешательства микрохирургическоймикрохирургическойтехникитехники, , поэтомупоэтому широкошироко используетсяиспользуется вв эмбриогенетикеэмбриогенетике

ГибридизацияГибридизация животныхживотных клетокклеток

22. . ИнъенкционныйИнъенкционный методметод (был предложен в 1968 г.)

• Используются эмбрионы на стадиибластоцисты.

• Используя микроманипуляторы путеминъекции вводят клетки донора вбластоцель эмбриона-реципиента.

Метод нашел применение приполучении межвидовых химер

Половым путем овцы и козы нескрещиваются, так как имеютразный набор хромосом: коза2n = 60, овца 2n = 54.

В 1984 году были полученымежвидовые химеры междуовцой и козой - овцекозы, причем практическиодновременно в Англии и ФРГ.

ХимерныеХимерные животныеживотныенене передаютпередают потомкампотомкам

генетическуюгенетическуюмозаичностьмозаичность..

У них происходитрасщепление, как у

гетерозигот, поэтомуценные генетические

комбинациинарушаются.

Получениетрансгенных

животных

В отличие от растений, где существует возможностьполучения целого фертильного растения из одной

трансформированной соматической клетки ивегетативное размножение,

получениеполучение трансгенныхтрансгенных животныхживотных ––оченьочень сложныйсложный ии длительныйдлительный процесспроцесс

ЭтапыЭтапы технологиитехнологии полученияполучения трансгенныхтрансгенныхживотныхживотных

1. Клонированный ген вводят в ядрооплодотворенной яйцеклетки. 2. Оплодотворенные яйцеклетки с экзогенной ДНКимплантируют в реципиентную женскую особь(поскольку успешное завершение развитияэмбриона млекопитающих в иных условияхневозможно). 3. Отбирают потомков, развившихся изимплантированных яйцеклеток, которые содержатклонированный ген во всех клетках. 4. Скрещивают животных, которые несутклонированный ген и получают новую генетическуюлинию.

–– методметод микроинъекциимикроинъекции ((введениевведение ДНКДНК ввпронуклеуспронуклеус оплодотвореннойоплодотворенной яйцеклеткияйцеклетки); ); –– переносперенос геновгенов сс помощьюпомощью вирусоввирусов; ; –– использованиеиспользование модифицированныхмодифицированныхэмбриональныхэмбриональных стволовыхстволовых клетокклеток

НекоторыеНекоторые мметодыетоды полученияполучения трансгенныхтрансгенныхживотныхживотных

ВведениеВведение ДНКДНК вв яйцеклеткияйцеклетки

Лучший результат 1:20 (овцы), 1:100 (коровы).

Для проведения экспериментов нужно целое стадо

Используют при генной терапии

ВведениеВведение ДНКДНК сс помощьюпомощью вектороввекторов нана основеосновевирусоввирусов

ВведениеВведение ДНКДНК вв стволовыестволовые клеткиклетки

Из раннего зародыша берут стволовые клетки, размножают, вводятДНК и возвращают в зародыш.

Получившиеся животные – ХИМЕРЫ (содержат разные типы клеток)

НаправленияНаправления созданиясозданиятрансгенныхтрансгенных животныхживотных

1)1) ИсточникиИсточники длядля производствапроизводствафармацевтическихфармацевтическихпрепаратовпрепаратов

Фармацевтическиепрепараты, получаемые изкультур животных клеток, зачастую имеют высокуюстоимость.

Один из путей преодоленияэтой проблемы - получениетрансгенных животных, несущих человеческие гены.

Молоко трансгенных коз, коров, овец, свиней

Первый фармацевтический препарат измолока трансгенных животных (коза) -антитромбинантитромбин IIIIII. В 2006 г. зарегистрирован как лекарство вЕвропейском союзе.

«Фарминг» (pharming) -процесс получения измолока трансгенныхдомашних животныхбелков человека илифармацевтическихпрепаратов.

СамаяСамая мощнаямощная белоксинтезирующаябелоксинтезирующая системасистеманаходитсянаходится вв клеткахклетках молочноймолочной железыжелезы

Получены трансгенные куры, которые

1)продуцируют антитела противмеланомы (рака кожи) в яичном белке;

2)производят человеческий интерферон.

Яйца трансгенных кур

2) 2) ТрансгенныеТрансгенные животныеживотные, , служащиеслужащиеисточникомисточником пищипищи

В геном свиней перенесены гены, ускоряющие рост животных.

Получен трансгенный лосось со встроеннымгеном гормона роста.

Получены трансгенные коровы с повышеннымсодержанием казеина в молоке (важно длясыроваренного производства)

Ведутся работы по получению трансгенныхкоров со минимальным содержанием лактозы вмолоке (безлактозное молоко)

33) ) ТрансгенныеТрансгенные животныеживотные каккак источникиисточникитрансплантантовтрансплантантов длядля человекачеловека

Выведение генетически модифицированных свиней, органы которых могут использованы длятрансплантации. Задачи:

1) преодоление иммунологических барьеров(гистосовметимость);

2) недопущение переноса патогенов от донорногоживотного к человеку;

3) анатомическая и физиологическая совместимостьдонорного органа с человеческим.

ПервыеПервые экспериментыэксперименты-- пересадкапересадкасвиныхсвиных трансгенныхтрансгенных почекпочек ии сердцасердцанечеловекообразнымнечеловекообразным обезьянамобезьянам((павианыпавианы))

4) 4) МодельныеМодельные системысистемы длядля изученияизучения болезнейболезнейчеловекачеловека

В настоящее время на мышахсмоделированы такиезаболевания человека, как СПИД, болезнь Альцгеймера, артрит, мышечная дистрофия, гипертония, образованиеопухолей, нейродегенеративныенарушения, дисфункцияэндокринной системы, сердечно-сосудистыезаболевания и многие другие.

Получена дрозофилас болезнью Паркинсона

5) 5) ТрансгенныеТрансгенные домашниедомашние любимцылюбимцы

ДекоративныеДекоративные рыбкирыбки –– примерпримеруспешнойуспешной коммерциализациикоммерциализации

трансгенныхтрансгенных животныхживотныхПод торговой маркой GloFish вСША продаются (5 дол. / шт.) разноцветные рыбки-зебрыDanio rerio, окрашенныефлуоресцентными белкамикораллов. При соответствующемосвещении красные, зеленые ижелтые рыбки начинают яркофлуоресцировать, хотяприродная окраска D. rerioскромного серого цвета

При наличии в воде определенных токсических веществ светящиеся даниоменяют окраску, становясь, таким образом, живым индикаторомзагрязнений.