Создание трансгенных животных

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Национальный исследовательский

Реферат

На тему: «Создание трансгенных животных»

Содержание

Введение

1. Что такое трансгенные животные

2. Первые трансгенные животные

3. Роль мыши в создании трансгенных животных

4. Способы получения трансгенных животных

5. Для чего используют трансгенных животных сегодня

6. Перспективные возможности использования трансгенных животных

7. Проблемы при трансгенезе

Заключение

Список использованных источников

Введение

С давних времен человек методом искусственного отбора создавал сорта культурных растений и породы сельскохозяйственных животных для питания и других хозяйственных нужд. Но традиционная селекция занимает большое количество времени: селекционер растений тратил на выведение сорта до 20 лет, селекция животных занимает ещё больше времени. Современные методы генетики позволили многократно ускорить этот процесс. В последние десятилетия XX века был предложен альтернативный способ придания культурным растениям и сельскохозяйственным животным свойств и признаков, которыми они не обладали ранее. Этот способ - создание трансгенных организмов.

В наши дни трансгенные растения и животные уже перестали быть редкостью. Сегодня границы их использования обсуждаются не только в научной литературе, но и в средствах массовой информации. В современной биотехнологии широко используют трансгенные микроорганизмы, в геном которых введены различные гены эукариот.

Создание трансгенных животных может способствовать решению многих проблем, с которыми человечество сталкивается на всем протяжении своей истории. Это, прежде всего, продовольственная проблема и проблема создания лекарственных препаратов и их получения в достаточном количестве.

Одним словом, получение трансгенных животных - востребованное направление науки.

1. Что такое трансгенные животные

Трансгенные животные - это экспериментально полученные животные, содержащие во всех клетках своего организма дополнительную интегрированную с хромосомами чужеродную ДНК (трансген), которая передается по наследству.

Термин «трансгеноз» был предложен в 1973г. для обозначения переноса генов одних организмов в клетки организмов других видов, в том числе далеких в эволюционном отношении. Получение трансгенных животных осуществляется с помощью переноса клонированных генов (ДНК) в ядра оплодотворенных яйцеклеток (зигот) или эмбриональных стволовых (плюрипотентных) клеток. Затем в репродуктивные органы реципиентной (получающей) самки пересаживают модифицированные зиготы или яйцеклетки, у которых собственное ядро заменено на модифицированное ядро эмбриональных стволовых клеток, либо бластоцисты (эмбрионы), содержащие чужеродную ДНК эмбриональных стволовых клеток.

В ранних работах трансгенными животными называли только тех, которые были получены путем микроинъекции чужеродной ДНК в зиготу и которые несут чужеродный ген в составе своего генома, так как других вариантов создания трансгенов еще не было. Часто в этом значении термин «трансгенные животные» употребляется и сейчас. Однако в последнее время к этой категории относят всех животных, полученных в результате генно-инженерных воздействий, в том числе животных, созданных при помощи эмбриональных стволовых клеток, и животных с выключенными генами, так называемых нокаутов. Иногда к трансгенным животным относят и тех, которые были подвергнуты соматической трансфекции, то есть которым чужеродный ген введен был непосредственно в определенный орган или ткань взрослого организма

2. Первые трансгенные животные

Первые трансгенные животные были получены в 1974г в Кембридже (США) Рудольфом Янишем (Rudolph Jaenisch) в результате инъекции в эмбрион мыши ДНК вируса обезьяны SV40. В 1980г американским ученым Жоржем Гордоном (Gordon) с соавторами было предложено использовать для создания трансгенных животных микроинъекцию ДНК в пронуклеус (ядро в яйцеклетке) зиготы. Именно этот подход положил начало широкому распространению технологии получения трансгенных животных. В России первые трансгенные животные появились в 1982г. С помощью микроинъекций в пронуклеус зиготы в 1985г в США были получены первые трансгенные сельскохозяйственные животные (кролик, овца, свинья).

Все имеющиеся методы переноса генов (трансгеноз) пока еще не очень эффективны. Для получения одного трансгенного животного в среднем необходимы микроинъекции ДНК в 40 зигот мышей, 90 зигот козы, 100 зигот свиньи, 110 зигот овцы и в 1600 зигот коровы.

3. Роль мыши в создании трансгенных животных

Мыши селектировались, как домашние животные для забавы, еще в древней Японии и Китае. Настоящий взрыв их популярности, как модельного организма, произошел сравнительно недавно, и в результате усилий многих лабораторий на протяжении последних десятилетий было создано и поддерживается большое количество инбредных линий мышей. Они внесли громадный вклад в современные представления об иммунологии, онкологии, эмбриологии и нейробиологии.

Научились выделять и культивировать ранние оплодотворенные яйцеклетки мыши и ранние эмбрионы. В результате и были проведены первые опыты по трансгенозу именно на мыши.

Исследование генома мыши идет параллельно с получением все новых мутантов и сейчас известно примерно 4870 мышиных генов, из которых около 4200 картировано. Не случайно и техника направленного трансгеноза, о которой пойдет речь дальше, также была развита на этом животном.

На рис. 1 приведена схема, которую использовали в большинстве опытов по созданию трансгенных животных и продолжают использовать и сейчас Micklisch ea 1991. Здесь речь идет о внедрении гена множественной лекарственной устойчивости MDR1, но на его месте мог бы оказаться любой другой ген. Путем скрещивания мышей различных линий получают оплодотворенные зиготы. Перед слиянием мужского и женского пронуклеусов в зиготу в мужской пронуклеус (он больше) путем микроинъекции вводят ДНК, которую хотят внедрить в геном. Обработанные таким образом зиготы инкубируют в СО₂ инкубаторе.

Зиготы подсаживают в матку ложнобеременной (их получают скрещиванием с вазэктомированными самцами) самке мыши. Она приносит потомство, которое может оказаться трансгенным, если микроинъецированная ДНК встроилась в геном путем рекомбинации.

Трансгенных потомков (они гетерозиготны по введенному гену) скрещивают с гомозиготными мышами и получают генерацию F1, среди которой, как и положено, половина гетерозигот.

Скрещивают между собой гетерозигот поколения F1 и получают гомозиготных по введенному гену мышей.

Если есть желание, чтобы ген не только встроился, но еще и экспрессировался, его нужно снабдить подходящими регуляторными элементами - промоторами, энхансерами и т.п. Сейчас важно, что мы ввели требуемую генетическую информацию в геном животного, и она наследуется. ДНК в геном животного можно вводить и другими способами.

Рисунок 1 - Схема введения генов и установления гомозиготной линии мышей с помощью микроинъекций

4. Способы получения трансгенных животных

Современные методы селекции сельскохозяйственных животных базируются на использовании внутривидовой генетической изменчивости. Как правило, виды генетически изолированы друг от друга и не скрещиваются между собой, так как этому препятствует репродуктивная изоляция. В классической селекции, где используют для скрещивания животных с половой совместимостью, нельзя применять межвидовую генетическую изменчивость и создавать новые генетические формы, так как рекомбинация генов происходит только между хромосомами животного одного вида. Преодолеть биологические границы видов и использовать межвидовую генетическую изменчивость для создания новых форм животных можно с помощью переноса генов. Под переносом чужеродного гена понимают пересадку in vitro рекомбинацией конструкции гена в клетки другого животного вне зависимости от его видовой принадлежности. Если рекомбинантная конструкция гена интегрировалась в геном другого животного, то такой ген обозначается как трансген. Кодируемый трансгеном белок носит название трансгенного продукта. Животное, которое содержит в своем геноме трансген, называется трансгенным. Если животные передают трансгены своим потомкам, то образуются родственные группы трансгенных животных - трансгенные линии.

Особо важное место среди этих исследований сразу же заняли работы по получению трансгенных млекопитающих. Это направление биотехнологии возникло, с одной стороны, на основе бурного развития экспериментальной эмбриологии, а с другой - на основе достижений молекулярной генетики. Еще в 60-е годы XX века были разработаны методы получения ранних эмбрионов мыши, их культивирования in vitro на синтетических средах, методы пересадки этих эмбрионов самкам-реципиентам. Позднее они были адаптированы для многих видов крупных сельскохозяйственных животных. В то же время достижения генной инженерии позволили создавать генные конструкции, состоящие из рекомбинантной ДНК определенного гена и различных управляющих последовательностей, регулирующих его работу. Так, Пальмитер с соавторами вводили в зиготы мыши ген гормона роста крысы, подсоединенный к металлотиониновому промотору. После пересадки эмбрионов приемной матери родились трансгенные мышата нормального размера. После окончания вскармливания материнским молоком эти мышата получали корм с высоким содержанием цинка, который стимулировал работу металлотионинового промотора. Ген крысы активировался, продукция пептидного гормона роста резко увеличивалась, и в возрасте 10 недель трансгенные мыши были в два раза крупнее, чем контрольные

Для переноса генов млекопитающих используют три метода:

1. микроинъекцию рекомбинантной ДНК в пронуклеос зиготы;

2. использование ретро вирусов в качестве векторов;

3. инъекцию трансформированных эмбриональных стволовых клеток в эмбрион.

Все методы переноса генетической информации млекопитающих охватывают ранние этапы онтогенеза - от оплодотворенной яйцеклетки до формирования бластоцисты, способной имплантироваться в матку реципиента.

Перенос генов методом микроинъекции ДНК в пронуклеус зиготы. Суть метода заключается в следующем. Из яйцевода самки извлекают зиготы, освобождают их от окружающих фолликулярных клеток, инкубируют в средах Дюльбекко или Виттена под объективом микроскопа. Зиготу фиксируют микропипеткой. С противоположной стороны подводят инъекционную микропипетку, в которой находится раствор с геном. Для инъекции чужеродной ДНК в мужской пронуклеус зиготы используют плазмиды с конструкциями, промотор и структурный ген. В мужской пронуклеус инъецируют около 1 мл буферного раствора с рекомбинантной ДНК, содержащей до 100 и более копий гена. Как правило, 60-80% реконструированных зигот хорошо переносят микроманипуляции. После оценки жизнеспособности зиготы трансплантируют ложнобеременной самке-реципиенту другой генетической линии. Для подтверждения интеграции чужеродного гена от мышат, родившихся из реконструированных зигот, извлекают кусочек ткани из хвоста или печени. ДНК из ткани этих органов анализируют с помощью дот - и блот - гибридизации. В большинстве экспериментов выход трансгенных мышей, оцененных по методу дот - и блот - гибридизации, составляет 1%. Однако экспрессия чужеродного гена происходит у 5-10% полученных трансгенных мышей. Для оценки стабильности наследования чужеродных генов в процессе смены поколений методами дот - и блот - гибридизации анализируют потомство трансгенных животных.

Использование ретровирусов в качестве векторов. При переносе чужеродных генов в оплодотворенные соматические клетки животных в качестве векторов используют ретровирусы, способные внедрятся в геном эмбрионов. Ретровирусы относятся к семейству РНК-содержащих вирусов. Содержат молекулы одноцепочной линейной РНК и обратную транскриптазу (ревертазу)- фермент, с помощью которого в клетке происходит специфический синтез ДНК на РНК. В этом случае генетическая информация передается в обратном направлении от РНК к ДНК. Обратная транскриптаза в ретровирусах способна синтезировать по матрице РНК комплиментарную в ней цепь ДНК, которая служит матрицей другой комплиментарной ДНК-цепи. Вследствие этого создается двуспиральная молекула ДНК, содержащая генетическую информацию вирусной РНК. Такая ДНК интегрируется в хромосомную ДНК клетки, образуя провирус. Под провирусом понимается форма существования генома вируса, при которой этот геном объединен с генетическим материалом клетки-хозяина в единые молекулы ДНК. После интеграции репликация провируса проходит совместно с ДНК клетки хозяина, вследствие чего провирус передается дочерним клеткам. Первые результаты по интеграции ДНК аденовируса обезьян в геном мыши были получены в России в 1981г. Впоследствии для избежания инфекционного процесса в эмбрионе стали использовать дефектный ретровирусный вектор, конструирование которого проводится на основе клонирования терминальных фрагментов длинных концевых повторов LTR, находящихся на ДНК. В этих повторах расположены регуляторные последовательности, определяющие репликацию ДНК ретровируса и экспрессию его генов. Для синтеза вирусоспецифических ферментов необходимо присутствие вируса-помощника, у которого после микрохирургии отделяют фрагмент инкапсидации. В результате развивается инфекционный процесс, который заканчивается формированием ретровирусного вектора.

Инъекция трансформированных эмбриональных стволовых клеток в эмбрион. Клеточные популяции, из которых образуются ткани - это клоны, возникшие из эмбриональных стволовых клеток или клеток-родоначальниц. Стволовые клетки способны делиться и дифференцироваться в одном или нескольких направлениях. Эмбриональные стволовые клетки получают из бластоцисты мыши. Такие клетки можно размножать, культивировать in vitro, создавать банки клеток с желательными генетическими свойствами. В выделенные клетки можно инъецировать генные конструкции.

Эмбриональные стволовые клетки следует отличать от эмбриональных тератокарциномных стволовых клеток, которые можно выделить из опухоли и культивировать in vitro. При трансплантации млекопитающих тератокарциномных клеток под кожу у животных возникают тератокарциномы. Если инъецировать тератокарциномные клетки в бластоцисту или агрегировать их с бластомерами нормального эмбриона, можно получить химерных эмбрионов. Развитие их приведет к рождению жизнеспособных химерных мышей, в органах и тканях которых обнаружатся тератокарциномные клетки. У части животных эмбриональные тератокарциномные клетки образовывали репродуктивные органы, и при скрещивании таких химер в первом поколении рождались животные, генетически тождественные животным с эмбриотератокарциноми клетками. Эмбриональные тератокарциномные стволовые клетки обозначают буквами ЕС, линии эмбриональных стволовых клеток, полученные из доимплантационных эмбрионов, называют ES- клетками. Доказано, что линии ES-клеток хорошо культивируются in vitro, сохраняя при этом нормальный кариотип. Если инъецировать в бластоцисту мыши ES-клетки, длительно культивировавшиеся in vitro, то они принимают участие в развитии различных органов и тканей. В лабораторных условиях получены жизнеспособные мыши-химеры, в организме которых идентифицированы потомки линии ES-клеток, в том числе и в гонадах. Установлено, что в половых железах химерных мышей за счет потомков ES- клеток в 20% случаев образуются нормальные половые клетки. С помощью эмбриональных стволовых клеток были получены трансгенные мыши. Для получения трансгенных животных необходима генетическая трансформация выделенных ES-клеток, прежде чем последует их включение в реципиентную бластоцисту.

Для проведения генетической трансформации ES-клеток используют два физических метода:

1. электропорацию

2. микроинъекцию.

Суть электропорации состоит в переносе ДНК непосредственно через клеточную мембрану с помощью высоковольтных электрических импульсов. Методом микроинъекции вводят чужеродный ген в ядра ES-клеток. Метод использования эмбриональных стволовых клеток, который на мышах признан классическим, создает неограниченные возможности в разведении сельскохозяйственных животных как в отношении трансплантации ES-клеток в бластоцисту, так и путем создания и селекции генотипов трансформированных клеточных линий в условиях культивирования in vitro.

Успешные эксперименты по получению трансгенных мышей с новыми генетическими признаками способствовали проведению подобных работ и с другими видами млекопитающих: кроликами, овцами, свиньями, крупным рогатым скотом. Технология получения трансгенных сельскохозяйственных животных имеет свои особенности. Это связано с тем, что у крупных сельскохозяйственных животных зиготы содержат значительные количества жировых и пигментных включений, что существенно затрудняет визуализацию пронуклеусов. Для лучшей визуализации требуются дополнительные микроманипуляции - центрифугирование, флуоресцентная микроскопия, что снижает жизнеспособность зигот и выход полноценных потомков. При введении сельскохозяйственным животным генов пептидов и белков можно получить их в больших масштабах. Такие гены получили название Gene farming. Теоретически возможно промотор коровьего или овечьего белка соединить со структурной частью желаемого гена, например гена инсулина, интерферона, фактора свертываемости и гормонов. Такие гены, как показали эксперименты, экспрессируются в молочной железе и выделяются с молоком. Трансгенных сельскохозяйственных животных используют для продуцирования человеческого инсулина. Экспериментально было доказано, что ген инсулина человека, введенный в геном мыши, функционирует в мышиных клетках поджелудочной железы. Другими словами, ген инсулина человека проявляет себя в организме мыши, как его собственный.

Другой проект связан с получение фактора свертываемости крови человека из молока трансгенных овец и коров. В частности, фактор свертываемости крови человека применяется в фармакологии для лечения гемофилии. Факторы свертываемости крови - дорогостоящие медицинские препараты, поэтому использование трансгенных животных в качестве «биореактора» для производства такого чистого медицинского препарата представляет большой интерес.

Получение трансгенных животных с высокой плодовитостью. Плодовитость относится к полигенным признакам. На ее формирование влияют два гонадотропных гормона ФСГ и ЛГ, которые находятся под генетическим контролем. В овцеводстве изучают, выделение, клонирование и введение в геном гена многоплодия. В настоящее время проводится изучение структуры этого гена. Резистентные трансгенные животные.

В ряде стран разрабатывается проект создания трансгенных животных, резистентных к ряду заболеваний. Однако известны немногие гены, контролирующие специфическую резистентность к возбудителям болезни. В селекции КРС планируются работы по введению генов резистентности к наследственным болезням, болезням конечностей, маститу и др.

Получение трансгенных животных с улучшенными полезно хозяйственными признаками. Улучшить качество продуктов животноводства можно путем создания трансгенных животных, в геноме которых содержится желаемый ген. Проводятся исследования по объединению регуляторной области гена белка и информационного района гена хозяйственно полезного признака. Предложена модель снижения содержания лактозы в молоке коров и овец. Нарушение синтеза лактозы приводит к наследственной болезни - галактоземии с острыми хроническими проявлениями. Предполагается, что получение трансгенных коров и овец, несущих в геноме тканеспецифический промотор и сцепленный с ним ген лактозы на глюкозу и галактозу продуцировать молоко с высокими лечебными свойствами. В Австралии - разрабатывают проект пересадки новых генов, кодирующих два фермента. Эти ферменты ответственны за синтез аминокислот - цистеина и метионина, необходимых для роста шерсти. Недостаток указанных кислот в организме овцы лимитирует рост шерсти.

5. Для чего используют трансгенных животных сегодня

В настоящий момент исследования в данной области развиваются по нескольким направлениям:

1. Создание новых животноводческих пород, дающих продукты с повышенным содержанием некоторых компонентов (например, в Великобритании существует стадо коров, молоко которых идеально подходит для приготовления сыра чеддер).

2. Создание животных, способных продуцировать несвойственные их виду белки (например, сообщалось о разработках направленных на получение свиней, способных продуцировать интерферон человека).

3. Создание трансгенных животных, являющихся донорами при трансплантациях органов человеку.

Создание трансгенных животных может способствовать решению многих проблем, с которыми человечество сталкивается на всем протяжении своей истории. Это, прежде всего, продовольственная проблема и проблема создания лекарственных препаратов и их получения в достаточном количестве.

Технология создания трансгенных животных является одной из наиболее бурно развивающихся биотехнологий в последние 10 лет. Трансгенные животные широко используются как для решения большого числа теоретических задач, так и в практических целях для биомедицины и сельского хозяйства. Некоторые научные проблемы не могли бы быть решены без создания трансгенных животных. На модели трансгенных лабораторных животных проводятся широкие исследования по изучению функции различных генов, регуляции их экспрессии, фенотипическому проявлению генов, инсерционному мутагенезу и др. Трансгенные животные важны для различных биомедицинских исследований. Уже получены трансгенные коровы и козы, в молоке которых содержится человеческий белок лактоферрин.

Американская корпорация Genzyme Transgenics проводит исследования с целью создания трансгенного крупного рогатого скота, содержащего в молоке человеческий альбумин. Альбумин используется в терапии для поддержания осмотического давления в крови. Genzyme Transgenics занимается разработкой аналогичных методов получения человеческого гормона роста и в интерферона. В Англии созданы трансгенные овцы, молоко которых содержит фактор свертывания крови. В России получены свиньи, несущие ген соматотропина. Они не отличались по темпам роста от нормальных животных, но изменение обмена веществ сказалось на содержании жира. Такие трансгенные свиньи были созданы для изучения цепочки биохимических превращений гормона, а побочным эффектом явилось укрепление иммунной системы.

Трансгенных животных получают и для целей ксенотрансплантации (пересадки органов человеку). Одним из излюбленных доноров органов являются свиньи, так как имеется анатомическое сходство органов и сходство иммунологических свойств. Реакции отторжения при трансплантации имеют сложный механизм. Одним из сигналов для атаки организма на чужой орган являются белки, локализованные на внешней поверхности мембраны. У трансгенных свиней эти белки заменены на человеческие.

Существует множество трансгенных животных, моделирующих различные заболевания человека (рак, атеросклероз, ожирение и др.). Так, получение трансгенных свиней с измененной экспрессией генов, определяющих отторжение органов, позволит использовать этих животных для ксенотрансплантации (пересадки органов свиньи человеку).

Одна из таких ситуаций - раковое заболевание. Надежды на излечения больных от СПИДа также связывают с генной терапией. При этом используется соматическая трансфекция - метод, когда генетические конструкции вводятся в определенные клетки и ткани организма пациента. В 1999 году был опубликован обзор по этой тематике. А по данным Американской ассоциации здравоохранения за 1999 год только в США до клинических испытаний было допущено около 200 генотерапевтических разработок. Как и все другие методы лечения, генотерапевтические методы разрабатываются и проходят испытания на модельных трансгенных животных.

В практических целях трансгенные животные используются различными зарубежными фирмами как коммерческие биореакторы, обеспечивающие производство разнообразных медицинских препаратов (антибиотиков, факторов свертываемости крови и др.). Кроме того, перенос новых генов позволяет получать трансгенных животных, отличающихся повышенными продуктивными свойствами (например, усиление роста шерсти у овец, понижение содержания жировой ткани у свиней, изменение свойств молока) или устойчивостью к различным заболеваниям, вызываемым вирусами и другими патогенами. В настоящее время человечество уже использует множество продуктов, получаемых с помощью трансгенных животных: медицинские препараты, органы, пища.

трансгенный животное культивирование оплодотворенный

6. Перспективные возможности использования трансгенных животных

При дальнейшем развитии трансгенных технологий возможно появление совершенно новых отраслей их использования. Многие из этих направлений кажутся совершенно фантастическими, однако именно сегодня разрабатываются стратегические подходы для этих направлений исследований и будущие возможности активно обсуждаются в научных изданиях. В основе большей части этих прогнозов - создание трансгенных животных, у которых одни гены нокаутированы, а другие, наоборот, введены в состав генома. Создание таких мультитрансгенных животных и предполагается в ближайшем будущем.

Получение модифицированного молока. Первый вариант - создание животных, продуцирующих молоко, по своему составу максимально приближенное к материнскому молоку человека. Для этого надо выключить несколько генов коровы и ввести в ее геном несколько генов человека. При работе с эмбриональными стволовыми клетками это выглядит вполне выполнимым - возможно, первые такие животные появятся через 10-15 лет. Создание трансгенных животных, источников органов для пересадки человеку. Этот кажущийся совсем фантастическим проект по своей сложности примерно такой же, как и предыдущий, но гораздо более актуальный. В мире существует огромная потребность в донорских органах. Многие больные, годами надеющиеся на пересадку почки или сердца, так и не успевают дождаться своей очереди. Решением этой проблемы могла бы быть пересадка человеку органов животных. Так, например, органы свиньи подходят человеку по своему строению, размеру и многим биохимическим показателям. Но такие пересадки невозможны, так как эти органы будут немедленно отторгнуты иммунной системой пациента. Для того чтобы избежать этого, надо сконструировать трансгенную свинью, у которой нокаутированы собственные гены гистосовместимости и вместо них введены гены гистосовместимости человека. Эти гены располагаются компактно в локусах гистосовместимости, и при проведении генного нокаута можно выключить сразу несколько генов.

Клонирование трансгенных животных. Создание трансгенных животных - очень трудоемкий процесс. Так, по статистике одно трансгенное животное удается получить на 40 инъецированных зигот мыши, или на 110 зигот овцы или козы, или на 1600 зигот коровы. Из этих трансгенных животных не более 50% экспрессируют трансгенный белок. При получении животных продуцентов белков человека только у некоторых особей уровень экспрессии трансгена в клетках эпителия молочной железы достаточно высок. Возможен и такой вариант - ген экспрессируется, но трансгенный белок по каким-либо причинам не выделяется в молоко. Если даже удается получить трансгенное животное, идеальное по всем параметрам, то его потомки далеко не всегда наследуют его качества. Поэтому большой интерес биотехнологов вызывают работы по клонированию млекопитающих. Эта методика в будущем даст возможность снова и снова клонировать идеальное животное-продуцента и полностью обеспечить потребности медицины и фармакологии в необходимых человеческих белках. Скорее всего, для трансгенных животных будут найдены и другие области применения, но уже сейчас ясно одно: в XXI веке использование трансгенных животных будет столь же распространенной технологией, как использование микроорганизмов в биотехнологических производствах конца XX века.

7. Проблемы при трансгенезе

Высказываются необоснованные опасения, что, если трансгенные микробы и трансгенные растения и животные, не участвовавшие в эволюции наряду с «естественными» организмами, будут свободно выпущены в биосферу, это приведет к таким негативным последствиям, о которых ученые и не подозревают. Уже сейчас много говорится о переносе трансгенов в «обыкновенные» организмы, что может поменять генетическую программу животных и человека; об активизации дремлющих патогенных микробов и возникновении эпидемий ранее неизвестных заболеваний растений, животных и человека; о вытеснении природных организмов из их экологических ниш и новом витке экологической катастрофы; о появлении все уничтожающих на своем пути монстров и т. д. На основе этого делается вывод о необходимости запрета не только генных биотехнологий, но и научных исследований в данной области.

В то же время, существует ряд нерешенных проблем, сдерживающих дальнейшее интенсивное развитие трансгенеза. Прежде всего, это проблема тканеспецифицеской экспрессии (выражения) гена (т.е. генный продукт должен образовываться не во всех клетках организма - реципиента, а только в некоторых), а также перекликающаяся с ней проблема "замолкания" (т.е. прекращение экспрессии) чужеродного гена.

Интеграция в геном животных чужеродных генов, вне зависимости от того, аналогичны они уже имеющимся, или являются новыми, затрагивающими жизненно важные функции организма, вызывает при активной их экспрессии нарушение физиологического гомеостаза как на клеточном, так и на организменном уровнях. При переходе порога внутренних возможностей коррекции усиленного генно-инженерным путем признака метаболическими системами животных наступало развитие различных патологических изменений, в том числе и прогрессирующих, приводящих к сокращению продолжительности жизни трансгенных животных, нарушению их воспроизводительной функции (Эрнст Л.К. и соавт.,2001). Для решения задачи генно-инженерного изменения количественных признаков животных, имеющих полигенную природу, очевидно, потребуется получение политрансгенных сельскохозяйственных животных только вследствие технических причин (поскольку для этого, возможно, потребуется осуществление многоступенчатого трансгенеза), но и из-за невозможности клонировать еще неизвестные гены. В связи с этим основной интерес большинства исследователей связан сейчас с генами, работа которых определяет относительно независимые морфофункциональные признаки животного (информационный генетический иммунитет, продукция белков животных и человека). Не исключено, однако, что на этом пути может быть получено положительное изменение каких-либо других хозяйственно-полезных признаков животных, определяемых единичными генами животных.

В заключение хотелось бы подчеркнуть, что, разработка теории трансгенеза сельскохозяйственных животных и поиски путей практического использования этого метода идут параллельно, в связи с чем получение как положительных, так и отрицательных результатов вполне возможно. Последнее десятилетие XX века знаменательно глубоким интегрированием биотехнологии и молекулярной генетики в современную зоотехнию и в практику селекционно-племенной работы. Это взаимодействие начинается с планирования генных конструкций, которое базируется на фундаментальных данных об обменных процессах, происходящих в организме животных, и знании основных генетических закономерностей, управляющих формированием их продуктивности, и заканчивается объективной оценкой эффекта интеграции в геном животных чужеродного гена. Очевидно также, что возможность получения трансгенных сельскохозяйственных животных реализовалась в результате развития метода трансплантации эмбрионов, что само по себе является серьезным достижением зоотехнической науки.

Заключение

Развитие биотехнологии сельскохозяйственных животных, в том числе генная инженерия, открывает новые возможности развития животноводства. Уже имеющиеся результаты по получению трансгенных животных говорят о возможности изменения ряда важнейших хозяйственно - ценных признаков.

Другим важнейшим направлением генной инженерии является получение трансгенных особей с интегрированными в геном генными конструкциями, связанными с усилением иммунитета животных к инфекционным заболеваниям.

Третьим актуальным направлением генной инженерии животных является получение животных продуцентов биологически активных веществ, необходимых в медицине, ветеринарии и технологии переработки продуктов животноводства. Многие биологически активные вещества не могут производиться традиционными методами в достаточных количествах и с желательным качеством. Трансгенные животные часто являются единственной надеждой тяжелобольных людей на получение необходимых им лекарств. Трансгенных сельскохозяйственных животных используют для продуцирования человеческого инсулина. Факторы свертываемости крови - дорогостоящие медицинские препараты, поэтому использование трансгенных животных в качестве «биореактора» для производства такого чистого медицинского препарата представляет большой интерес. В ряде стран разрабатываются проекты создания трансгенных животных, резистентных к ряду заболеваний. Более того, трансгенные животные являются донорами при трансплантациях органов человеку.

Все эти достижения являются продуктом последних трёх десятилетий. Естественно, общественное сознание не успевает за столь бурно развивающейся наукой. Главной проблемой становится очень большое влияние этих открытий и достижений на окружающий мир и очень быстрое введение в обиход новых технологически насыщенных продуктов. Эти и другие обстоятельства обусловливают критическое отношение не только к трансгенным организмам, но и в целом к трансгенным технологиям, волну протестов против трансгенных биотехнологий - люди не хотят жить в мире непонятной для них генной инженерии.

Таким образом, успехи в области молекулярной генетики и биологии гена должны обеспечить дальнейший прогресс в проблеме трансгенеза сельскохозяйственных животных, фармакологии и медицине.

Список использованных источников

1. Гольдман И.Л., Кадулин С.Г., Разин С.В., Трансгенные козы в мировой фарминдустрии XXI века. Генетика, 2002, № 38. С. 5-21.

2. Захарова Е.С., Прыжкова М.В., Завадская Е.С., Кадулин С.Г., Кибардин А.В., Попов Л.С., Киселев С.Л., Гнучев Н.В. Использование биологического потенциала молочной железы трансгенных животных для синтеза рекомбинантного эндостатина. Российский биотерапевтический журнал 2002, №1. С. 24-28.

3. Кадулин С.Г., Ермолкевич Т.Г., Андреева Л.Е., Опыт пересадки яйцеклеток в работе по получению трансгенных мышей, Онтогенез, 2006 №37(2). С. 109-140.

4. Корочкин Л.И. Клонирование животных //Soros Educ. Journal, 1999, №4. P. 10-14.

5. Трансгенные животные и возможности их использования. Молекулярно-генетические аспекты трансгенеза в животноводстве/Соавт.: Н.А. Зиновьева, Г. Брем; ВИЖ. -- М., 2001. 127 с.

6. http://www.alisavet.ru/article/transgen.php

7. http://www.megabook.ru/Article.asp

8. http://ru.wikipedia.org/wiki

Размещено на Allbest.ru