Методы получения трансгенных животных

Трансгеноз — экспериментальный перенос генов, выделенных из определенного генома или искусственно синтезированных, в другой геном. Животные, в геном которых интегрируют чужеродные гены, называют трансгенными.

 В ряде экспериментов было установлено, что мыши, развивающиеся из зиготы, в которую была введена чужеродная ДНК, содержат в своем геноме фрагменты этой ДНК, а иногда у них происходит и экспрессия чужеродных генов. В 1980 г. Дж. Гордон с сотр. впервые показали возможность трансформации мыши путем введения в пронук-леус оплодотворенной яйцеклетки мыши рекомбинантных молекул, содержащих ген тимидинкиназы (ген ТК) вируса герпеса. Лучшие результаты были получены при микроинъекции рекомбинантной ДНК в мужской более крупный пронуклеус. Метод микроинъекции чужеродной ДНК в мужской пронуклеус зиготы используется в настоящее время у всех млекопитающих, включая сельскохозяйственных животных. Созданы линии трансгенных мышей, которые различались между собой структурой чужеродной ДНК. Мышам были введены гены: гемоглобина кролика, Р-глобина человека, лейкоцитарного интерферона человека, гормона роста крысы и человека.

Особого внимания заслуживает опыт Пальмитера, в котором осуществлена пересадка мышам гена гормона роста крысы. В этом случае промотор бактерий был непригоден. Для микроинъекции была создана рекомбинантная ДНК, состоящая из соединенных фрагментов различных генов: промоторной части гена — металлотионеина МТ-1 мыши и структурной части — гена гормона роста крысы, в котором собственные промотор и инициатор были удалены. В зиготы мыши инъецировали по 600 копий рекомбинантной ДНК. Получен 21 потомок. У семи мышей был обнаружен чужеродный ген - ген гормона роста крысы. Живая масса трансгенных мышат была в 1,8 раза больше, чем контрольных. Таких трансгенных животных назвали супермышами. В среднем у трансгенных мышей интегрируется 25-30 % копий введенной ДНК.

Успешные опыты с мышами способствовали проведению работ по получению трансгенных кроликов и сельскохозяйственных животных. Схема получения трансгенных животных в основном такая же, как и при работе с мышами. Она состоит из следующих этапов:

1. выбор, получение и клонирование чужеродного гена;

2. получение зигот и выявление пронуклеусов;

3. микроинъекция определенного числа копий генов в видимый пронуклеус;

4. трансплантация зиготы в половые пути гормонально подготовленной самки;

5. оценка родившихся.животных по генотипу и фенотипу: интеграция чужеродной ДНК, экспрессия ДНК, влияние на признак (например, высокая интенсивность роста), установление наследования гена.

Наиболее трудной проблемой в опытах по переносу генов в ткани или организмы животных оказалась экспрессия внесенных генов. Выяснилось, что только четыре промотора (генов металлотионеина, трансферрина, иммуноглобулина, эластазы) из многих исследованных способны активировать присоединенные к ним гены.

Трансгенные кролики были получены Р. Хаммером и Г. Бремом. Они производили микроинъекцию в пронуклеусы кроликов гена гормона роста человека. В нашей стране в отделе биотехнологии ВИЖа получена трансгенная крольчиха с интеграцией и экспрессией гена гормона роста крупного рогатого скота (Л. К. Эрнст и др., 1990).

В Австралии получили первых в мире трансгенных овец. В возрасте 2-4 лет трансгенные овцы в 1,5 раза превосходили по массе сверстников той же породы. Австралийские ученые предполагают ввести овцам и другие гены, которые должны привести к ускорению роста шерсти, усилению резистентности к болезням.

Трансгенные свиньи впервые были получены в лабораториях Р. Хаммера (1985) и Г. Брема (1986) на основе инъекции гормона роста человека. У некоторых таких свиней в плазме крови отмечался высокий уровень гормона роста человека. В нашей стране получены трансгенные свиньи на основе инъекции в зиготы гена гормона роста крупного рогатого скота.

При работе с крупным рогатым скотом, для того чтобы обнаружить пронуклеусы, применяют ДНК-специфические флуоресцентные окраски и центрифугирование зигот. В 1987 г. родился первый трансгенный теленок молочно-мясного типа.

В порядке совершенствования процесса трансгеноза разрабатывается метод оплодотворения яйцеклеток in vitro с помощью микроинъекции одного сперматозоида с включенной в него чужеродной ДНК.

В перспективе предполагается получение трансгенных животных для производства новых продуктов, которые можно будет производить в промышленном масштабе, если они будут полезны с медицинской точки зрения. С этой целью будет использоваться рекомбинантная ДНК, с помощью которой от трансгенных животных будут получать, например, из коровьего молока, крови или печени такие белки, как инсулин человека, интерферон и гормоны. Разрабатывается биотехнология производства фактора свертывания крови из молока трансгенных овец. Предполагается, что фактор свертываемости, необходимый для лечения гемофилии, будет синтезироваться в клетках молочной железы овец и переходить в молоко.

Внедрение современных биотехнологий - гибридизации соматических клеток, клеточной и генной инженерии в сочетании с эмбриогенетической инженерией - определяет новые подходы в деле создания более устойчивых к болезням высокопродуктивных пород животных с признаками, которых не было у исходных пород или они были слабовыражены. Открываются новые перспективы для получения лекарственных веществ: гормонов, вакцин, аминокислот, витаминов и т. д. Синтез генов и совершенствование методов их введения позволяют ввести в клетку на место поврежденных генов нормальные гомологи, что обеспечит лечение наследственных болезней. Широкое распространение получат способы нейтрализации действия вредных генов с помощью введения репрессоров.

Список литературы:

1. Биотехнология: учебное пособие (теоретический курс) /сост.: Е.Г. Федорчук. – Белгород: Изд-во БелГСХА, 2010. – 63 с.

2. Биотехнология // Под ред. А.А.Баева. - М.: 2002. - 267 с.

3. Ешков Н. П. Основы биотехнологии. - СПб.: Наука. - 1995.

4. Елинов, Н.П. Основы биотехнологии. / Н.П. Елинов. - Спб: Изд. Фирма «Наука», 1995. -600 с.

5. Рябцева, Е. Биотехнология в животноводстве [Электронный ресурс] /Е. Рябцева//Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология». - 10.10.2006.- Режим доступа: http://cbio.ru/page/51/id/2898/

6. Сазыкин Ю.О. Биотехнология: Учеб. пособие для вузов. - 3-е изд., стер.- М.: «Академия», 2008. - 256 с.