| Головна |
| «« | ЗМІСТ |
|---|
Відкриття в області структури генома, зроблені в середині XX ст., Дали потужний поштовх до створення принципово нових систем спрямованого зміни геному живих істот. Одним з таких напрямків є інтеграція в геном тварин генних конструкцій, пов'язаних з процесами регуляції обміну речовин, що забезпечує наступну зміну і ряду біологічних і господарсько корисних ознак тварин.
Тварин, що несуть в своєму геномі рекомбінантний (чужорідний) ген, прийнято називати трансгенними, а ген, інтегрований в геном реципієнта, - Трансгенні. Завдяки переносу генів у трансгенних тварин виникають нові ознаки, які при селекції закріплюються в потомстві. Так створюють трансгенні лінії.
Трансгенних тварин отримують шляхом мікроін'єкції рекомбінантної ДНК в витягнуті з донорських організмів ембріони і подальшої пересадки ін'єктовані ембріонів в яйцепровід або методом культивування в матку синхронізованих реципієнтів. Ефективність отримання трансгенних тварин багато в чому залежить від чистоти і концентрації ін'єкційного розчину ДНК. Для трансформації генів в геном тваринного використовують: Мікроін'єкції ДНК в пронуклеус зигот або в кожен бластомер двухклеточного ембріона; введення ДНК за допомогою ретровірусних векторів; отримання трансгенних химер з генетично трансформованих клітин і ембріонів.
Одні з найважливіших завдань сільськогосподарської біотехнології - виведення трансгенних тварин з поліпшеною продуктивністю і більш високою якістю продукції, резистентністю до хвороб, а також створення так званих тварин-біореакторів - продуцентів цінних біологічно активних речовин.
З генетичної точки зору особливий інтерес представляють гени, що кодують білки каскаду гормону росту: безпосередньо гормон росту і рилізинг-фактор гормону росту. Рилізинг-фактор гормону росту стимулює синтез і секрецію гормону росту. Гормон росту є регулятором багатьох процесів обміну речовин, в тому числі білкового і ліпідного.
За даними Л. К. Ернста у трансгенних свиней з геном рштізінг- фактора гормону росту товщина шпику була на 24,3 % нижче контролю. Істотні зміни відзначені за рівнем ліпідів в довгій м'язі спини. Так, вміст загальних ліпідів в цій м'язі у трансгенних свинок було менше на 25,4%, фосфоліпідів - на 32,2%, холестерину - на 27,7%. Таким чином, трансгенні свині характеризуються підвищеним рівнем пригнічення липогенеза.
Втрати в тваринництві, викликані різними хворобами, великі, тому все більш важливого значення набуває селекція тварин по резистентності до хвороб, що викликаються мікроорганізмами, вірусами, паразитами і токсинами. Встановлено, що захисні механізми від інфекційних захворювань обумовлені або перешкодою вторгнення збудника, або зміною рецепторів. Вторгнення збудників і їх розмноженню перешкоджають в основному імунна система організму і експресія генів головного комплексу гістосумісності. Одним із прикладів гена резистентності у мишей служіг ген МХ. Цей ген, виявлений в модифікованій формі у всіх видів ссавців, виробляє у МХ+-мишей імунітет до вірусу грипу А. ген Мх * було виділено, клонований і використаний для отримання трансгенних свиней, що експресують ген Мх на рівні РНК. Однак дані про трансляцію МХ-протеїну, що обумовлює стійкість трансгенних свиней до вірусу грипу А, поки не отримані.
Ведуться дослідження, спрямовані на отримання трансгенних тварин, резистентних до маститу за рахунок підвищення вмісту білка лак- тоферіна в тканинах молочної залози. На культурі клітин з нирок трансгенних кроликів було показано, що клітинні лінії, що містять трансгенну антисмислового РНК, мали резистентність до аденовірусу Н5 (Ads) на рівні 90-98%, більш високу в порівнянні з контрольними лініями клітин. Продемонстровано також стійкість трансгенних тварин з геном антисмислової РНК до лейкозу великої рогатої худоби, до зараження вірусом лейкозу.
Показана можливість конструювання системи внутрішньоклітинної імунізації проти інфекційних вірусів за участю мутантних форм ендогенних вірусних білків, які захищають від відповідних вірусів. Так, отримані трансгенні кури, стійкі до лейкозу, у яких в клітинах присутній білок вірусної оболонки.
Дуже важливо використання трансгенних тварин в медицині і ветеринарії для отримання біологічно активних сполук за рахунок включення в клітини організму генів, що викликають у них синтез нових білків.
Трансгенні тварини як продуценти цінних біологічно активних білків і гормонів мають ряд переваг перед мікроорганізмами і клітинними системами. Важливо, що нові білки, одержувані в лініях клітин трансгенних тварин, можуть бути модифіковані, їх активність порівнянна з активністю протеїнів. Для молочного виробництва вельми цікавим є отримання цілеспрямованої трансгенної експресії в епітеліальні клітини молочної залози для виходу білків з молоком. Один з основних етапів отримання трансгенних тварин, які продукують гетерогенний білок з молоком, - ідентифікація промотора, що направляє експресію структурних генів в секреторний епітелій молочної залози.
В даний час виділені гени і промотори О67-казеїну, Р-казеїну, а-лактоальбумін, Р-лактоглобуліну і сироваткового кислого протеїну (WAP). Молочна залоза - чудовий продуцент чужорідних білків, які можна отримувати з молока і використовувати у фармацевтичній промисловості. З молока трансгенних тварин витягують такі рекомбінантні білки: людський білок С, антігемофіль- ний фактор IX, а-1-антитрипсин, тканинної плазмовий активатор, лакто Ферін, сироватковий альбумін, інтерлейкін-2, урокиназу і химозин. У більшості проектів, за винятком а-1-антитрипсину і химозина, дослідження поки що ведуться в основному на трансгенних мишах.
У США здійснено метод мікроін'єкції ДНК, що відповідає за експресію Р-лактоглобуліну, який здатний продукуватися тільки в молочних залозах тварин. В Единбурзі в 1992 р були виведені трансгенні вівці з геном а-1-антитрипсину людини і р-глобулінової промотором. Зміст цього білка у різних трансгенних овець становило від I до 35 г / л, що відповідає половині всіх білків в молоці. При такому рівні продукції білка може бути отримано близько 10 кг трансгенного білка від однієї тварини на рік, що достатньо для 50 пацієнтів при лікуванні емфіземи легенів. Зазвичай вихід рекомбінантних білків в системах з використанням культури клітин становить близько 200 мг / л, а у трансгенних тварин він може підвищуватися до 1 л. Слід зазначити, що процедури зі створення клітинних культур і їх вирощування в промислових реакторах, а також по виведенню трансгенних тварин і їх обслуговування досить дорогі. Однак трансгенні тварини легко розмножуються, зміст їх порівняно дешево, що робить їх хорошими продуцентами різноманітних білків з низькою вартістю. У Росії групою вчених під керівництвом Л. К. Ернста і М. І. Прокоф'єва отримані трансгенні вівці з геном химозина - основного компонента для виробництва сиру. В 1 л молока міститься 200-300 мг химозина. Вартість сиру буде в кілька разів нижче продукту, одержуваного традиційним способом з Сичугов молочних телят і ягнят. Так, з 3 л молока трансгенної вівці можна отримати кількість химозина, достатню для виробництва 1 т сиру з коров'ячого молока.