Трансгенные мыши

Трансгенные организмы. С помощью методов генной инженерии можно получить различные организмы, имеющие в составе своего генома чужеродные гены других организмов. Такие организмы называются трансгенными. В настоящее время эта отрасль науки быстро развивается.

В различных отраслях хозяйственной деятельности человека используются трансгенные бактерии. Кроме того, что бактерии используются для клонирования генов и производства белка, они реконструируются и для других целей.

Так, биоинженерные бактерии используются для оздоровления растений. Бактерии, живущие в растениях и стимулируют образование кристалликов льда, были изменены с холод-плюс на холод-минус растения. Такие бактерии начали защищать вегетативные части растений от мороза. У бактерий, образующих симбиоз с корнями кукурузы, были введены, гены (от других бактерий), кодирующих токсин для вредных насекомых.

В природе существуют бактерии, которые могут расщепить любую органическое вещество. Бактерии отбираются по способности расщеплять определенное вещество, а впоследствии эта способность усиливается вследствие биотехнологии. Таким путем были созданы бактерии, которые поедают нефть, разлившуюся результате техногенных катастроф.

Бактерии используют для бактериального синтеза. Да, были реконструированы бактерии для производства аминокислоты фенилаланина. Широкое использование рекомбинантных бактерий в сельском хозяйстве, промышленности, защите окружающей среды ограничивалось опаской того, что бактерии могут заменить природные микроорганизмы в экосистемах с возникновением неблагоприятных последствий. В настоящее время разработаны методы определения, измерения и даже блокирование деятельности этих клеток в окружающей среде. Удобным объектом для генетических манипуляций оказались растения, так как растительные клетки можно выращивать в культуре, где из каждой клетки получают целое растение. Ведутся работы по созданию биоинженерных растений, которые могли бы обладать следующими свойствами:

1) высокую приспособленность к условиям внешней среды;

2) содержать большее количество необходимых для человека питательных веществ,

3) длительное время сохраняться без порчи.

Разрабатываются трансгенные растения, способные продуцировать в интересах человека химические вещества и лекарства. Реконструирован картофель для продукции альбумина человека. Предполагается, что в будущем растения смогут образовывать в своих семенах такие белки, как гормоны человека. Быстрыми темпами развивается биоинженерия животных. Яйцеклетку помещают в специальную мешалку вместе с чужеродным ДНК и мелкими силикон-кар- бедными иглами. Иглы делают множественные отверстия в оболочке, сквозь которые ДНК попадает в клетку.

С помощью этой технологии бычий гормон роста был введен в яйцеклетки многих видов животных. Благодаря этой технологии получены крупные рыбы, коровы, свиньи, кролики, овцы. Трансгенные животные созданы для производства продуктов медицинского значения. Цепным инструментом для генетических исследований стали трансгенные мыши. Они дают важную информацию при планировании генной терапии у человека. Ученые, изучающие мышечную дистрофию Дюшена, выделили ген и его продукт – нормальный белок дистрофин, что отсутствует у больных. Предложено способ обеспечения больных детей дистрофином. Но что будет, если дистрофин попадет в другие ткани, или его будет образовываться слишком много? Для решения этих вопросов были созданы трансгенные мыши, в мышцах которых содержится дистрофин в 50 раз больше, а также происходит продукция этого белка в других тканях. Дистрофин не вызывает в таких мышей патологических отклонений.

Трансгенные мыши оказались крайне необходимыми при изучении моногенных болезней, злокачественных опухолей и даже мультифакториальных болезней человека. Однако трансгенная технология является неточной, так что введение ДНК не направлено в определенный ло- кус хромосомы. Ген, который переносится, может нарушить функцию другого гена или попасть под контроль других генов. Даже если трансгенного вставляется в хромосому и экспрессируется, его эффект может быть перекрыт таким же геном клетки-хозяина. Поэтому была разработана технология более точного "нацеливания" гена (gene targeting), при которой ген, вводится, занимает место своего двойника в хромосоме клетки-хозяина. При этом используется природный процесс рекомбинации. Вследствие такой технологии заменяют инактивированным геном активный ген у мышей и прослеживают эффект его отсутствия даже у эмбриона. Так изучают функцию белков иммунной системы, механизм взаимодействия онкогенов в возникновении опухоли, развитие генетических заболеваний. "Ориентация" гена - сложная методология, она не работает в оплодотворенной яйцеклетке млекопитающих.

Ген можно внедрить только в клетки на ранних этапах развития зародыша, к его имплантации в стенку матки. Клетки такого зародыша тотипотентни и многое генов у них еще не экспрессирующегося. "Ориентация" гена имеет большое значение при создании моделей генетической патологии у животных. Важно то, что ученые идентифицируют версию человеческого Апеля, который вызывает болезнь у животных. Затем соответствующий человеческий мутантный аллель переносится в эмбриональные стволовые клетки и, наконец, скрещивают животных, гомозиготных по инактивированным геном. Животных из "выключенным" геном используют в изучении сложных болезней, в которых задействованы многие генов. Так, например, изучают атеросклероз путем инактивации сочетания генов, продукты которых контролируют липидный метаболизм. Геном мыши. Расшифровка генома человека в феврале 2001 года не дала ответы на все вопросы антропогенетикы. Несмотря на секвенирование генома и определение приблизительного количества генов, кодирующих белки, функция большинства из них остается неизвестной. На сегодня не идентифицированы все гены, отвечающих за развитие наследственных болезней и болезней с наследственной предрасположенностью. Расшифровка генома мыши, которую использовали в лабораторных исследованиях с 1900 г., в декабре 2002 дала новые возможности для изучения генома человека.

Число генов мыши составляет 27000-30500, что примерно соответствует количеству генов человека. Около 99% этих генов имеют нуклеотидную последовательность, характерную человеческому геному и-96% из них находятся в "сынтэнно "участках хромосом мыши и человека.

В настоящее время возможен вывод трансгенных мышей с точным "выключением" (делеции) генов, тироводиты анализ изменений фенотипа, возникающие вследствие этого, и впоследствии искать подобные нуклеотидные последовательности в геноме человека. Это ускорит идентификацию генов, отвечающих за развитие определенных нормальных и патологических признаков у человека. Анализ нуклеотидной последовательности мыши позволит точно "нацеливать" гены человека в похожие нуклеотидные последовательности мыши и создавать "человеческие" признаки в лабораторных трансгенных мышах. Например, включены в геном мыши человеческие гены белков цитохромив, участвующих в метаболизме лекарств, позволят точно моделировать воздействие лекарств.

 


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+