معلومة

11.5: الحيوانات المعدلة وراثيا - علم الأحياء

11.5: الحيوانات المعدلة وراثيا - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

الحيوان المعدل وراثيا هو الحيوان الذي يحمل جينًا غريبًا تم إدخاله عمدًا في جينومه. بالإضافة إلى الجين نفسه ، يشتمل الحمض النووي عادةً على متواليات أخرى لتمكينه من الاندماج في الحمض النووي للمضيف والتعبير عنه بشكل صحيح بواسطة خلايا المضيف. تم إنتاج الأغنام والماعز المعدلة وراثيا والتي تعبر عن بروتينات غريبة في حليبها. أصبح الدجاج المعدل وراثيا الآن قادرًا على تخليق البروتينات البشرية في "بياض" بيضها. يجب أن تثبت هذه الحيوانات في النهاية أنها مصادر قيمة للبروتينات للعلاج البشري.

ملحوظة

في يوليو 2000 ، أبلغ باحثون من الفريق الذي أنتج دوللي عن نجاحهم في إنتاج الحملان المعدلة وراثيًا والتي تم فيها إدخال الجين المحور في موقع معين في الجينوم ويعمل بشكل جيد.

المعدلة وراثيا الفئران قدمت الأدوات لاستكشاف العديد من الأسئلة البيولوجية.

مثال

لا يمكن إصابة الفئران العادية بفيروس شلل الأطفال. إنهم يفتقرون إلى جزيء سطح الخلية الذي يعمل كمستقبل للفيروس عند البشر. لذا لا يمكن للفئران العادية أن تكون نموذجًا غير مكلف يسهل التلاعب به لدراسة المرض. ومع ذلك ، فإن الفئران المعدلة وراثيا تعبر عن الجين البشري لمستقبل فيروس شلل الأطفال

  • يمكن أن يصاب بفيروس شلل الأطفال وحتى
  • الإصابة بالشلل والتغيرات المرضية الأخرى المميزة للمرض لدى البشر.

يتم استخدام طريقتين على نطاق واسع لإنتاج الفئران المعدلة وراثيا:

  • تحويل الخلايا الجذعية الجنينية (ES الخلايا) المتنامية في زراعة الأنسجة مع الحمض النووي المطلوب
  • حقن الجين المطلوب في نواة بيضة فأر مخصبة

الشكل 11.4.1 طرق إنتاج الفئران المعدلة وراثيا

طريقة الخلايا الجذعية الجنينية - الطريقة الأولى

الخلايا الجذعية الجنينية (ES خلايا) من كتلة الخلايا الداخلية (ICM) من الكيسات الأريمية للفأر. يمكن زراعتها في الثقافة وتحتفظ بإمكانياتها الكاملة لإنتاج جميع خلايا الحيوان الناضج ، بما في ذلك الأمشاج.

1. اصنع حمضك النووي

باستخدام طرق الحمض النووي المؤتلف ، قم ببناء جزيئات تحتوي على الحمض النووي

  • الجين الذي تريده (على سبيل المثال ، جين الأنسولين)
  • المتجه DNA لتمكين إدخال الجزيئات في جزيئات DNA المضيف
  • تسلسل المروج والمحسن لتمكين الخلايا المضيفة من التعبير عن الجين

2. تحويل الخلايا الجذعية الجنينية في الثقافة

كشف الخلايا المستنبتة للحمض النووي حتى يدمجها البعض.

3. حدد للخلايا التي تم تحويلها بنجاح

4. حقن هذه الخلايا في كتلة الخلية الداخلية (ICM) من الكيسات الأريمية الماوس.

5. نقل الأجنة

  • يحضر حامل كاذب فأر (عن طريق تزاوج أنثى فأر مع ذكر مستأصل الأسهر). يثير محفز التزاوج التغيرات الهرمونية اللازمة لجعل رحمها متقبلاً.
  • نقل الأجنة إلى رحمها.
  • نأمل أن يكونوا زرع بنجاح وتطور إلى صغار الجراء (لا يزيد عن الثلث إرادتهم).

6. اختبر نسلها

  • إزالة قطعة صغيرة من النسيج من الذيل وفحص الحمض النووي للجين المطلوب. ما لا يزيد عن 10-20 ٪ سيحصلون عليه ، وسيكونون متغاير الزيجوت بالنسبة للجين.

7. إنشاء سلالة معدلة وراثيا

  • قم بتوصيل اثنين من الفئران متغايرة الزيجوت وفحص نسلهما بحثًا عن 1 من 4 متماثل من أجل التحوير.
  • سيؤدي التزاوج إلى العثور على السلالة المعدلة وراثيا.

طريقة Pronucleus - الطريقة 2

1. قم بإعداد الحمض النووي الخاص بك كما في الطريقة الأولى

2. تحويل البويضات المخصبة

  • احصد البويضات المخصبة حديثًا قبل أن يصبح رأس الحيوانات المنوية نواة.
  • احقني النواة الذكرية بالحمض النووي الخاص بك.
  • عندما تلتحم النوى لتشكيل نواة اللاقحة ثنائية الصبغة ، اسمح للزايجوت بالانقسام عن طريق الانقسام لتشكيل جنين مكون من خليتين.

3. زرع الأجنة في أم حاضنة كاذبة والمضي قدما كما في الطريقة الأولى.

مثال

تُظهر هذه الصورة (مقدمة من R.L Brinster و R.E Hammer) فأرًا معدل وراثياً (على اليمين) مع زميل عادي (على اليسار). تطور الفأر العملاق من بويضة مخصبة تم تحويلها بجزيء DNA مؤتلف يحتوي على:

  • الجين ل هرمون النمو البشري
  • جين فأر قوي المروجين

كانت مستويات هرمون النمو في مصل بعض الفئران المعدلة وراثيا أعلى بمئات المرات منها في الفئران الضابطة.

عشوائية مقابل إدخال الجينات المستهدفة

يمكن للنواقل المبكرة المستخدمة لإدخال الجينات أن تضع الجين (من نسخة واحدة إلى 200 نسخة منه) في أي مكان في الجينوم ، وقد فعلت ذلك بالفعل. ومع ذلك ، إذا كنت تعرف بعض تسلسل الحمض النووي الذي يحيط بجين معين ، فمن الممكن تصميم نواقل تحل محل هذا الجين. يمكن أن يكون الجين البديل واحدًا

  • يعيد الوظيفة في حيوان متحور أو
  • يقرع وظيفة مكان معين.

في كلتا الحالتين ، يتطلب إدخال الجين المستهدف

  • الجين المطلوب
  • الجددص، وهو جين يقوم بترميز إنزيم يثبط نشاط المضاد الحيوي نيومايسين وأقاربه ، مثل عقار G418 ، وهو قاتل لخلايا الثدييات
  • tk، وهو الجين الذي يشفر كيناز ثيميدين، وهو إنزيم يعمل على فسفرة نظير النيوكليوزيد غانسيكلوفير. بوليميريز الحمض النووي يفشل في التمييز ضد النيوكليوتيدات الناتجة ويدخل هذا النيوكليوتيد غير الوظيفي في الحمض النووي المتكاثر حديثًا. لذلك يقتل ganciclovir الخلايا التي تحتوي على tk الجين

الخطوة 1

علاج زراعة الخلايا الجذعية الجنينية مع تحضير ناقل الحمض النووي.

نتائج:

  • معظم الخلايا تفشل في تناول المتجه ؛ سيتم قتل هذه الخلايا إذا تعرضت لـ G418.
  • في عدد قليل من الخلايا: يتم إدخال المتجه بشكل عشوائي في الجينوم. في الإدراج العشوائي ، المتجه بأكمله ، بما في ذلك tk الجين ، في DNA المضيف. هذه الخلايا مقاومة لـ G418 ولكنها تقتل بواسطة gancyclovir.
  • في لا يزال عددًا أقل من الخلايا: إعادة التركيب المتماثل يحدث. تجد امتدادات تسلسل الحمض النووي في الناقل التسلسلات المتماثلة في جينوم المضيف ، وتحل المنطقة بين هذه التسلسلات المتماثلة محل المنطقة المكافئة في الحمض النووي المضيف.

الخطوة 2

زرع خليط من الخلايا في وسط يحتوي على كل من G418 و ganciclovir.

  • الخلايا (الغالبية) التي فشلت في امتصاص الناقل تقتل بواسطة G418.
  • يتم قتل الخلايا التي تم إدخال الناقل فيها بشكل عشوائي بواسطة gancyclovir (لأنها تحتوي على tk الجين).
  • هذا يترك مجموعة من الخلايا تحولت عن طريق إعادة التركيب المتماثل (المخصب عدة آلاف من المرات).

الخطوه 3

حقن هذه في كتلة الخلية الداخلية من الكيسات الأريمية الماوس.

الفئران بالضربة القاضية: ماذا يعلموننا؟

إذا كان الجين البديل (أ* في الرسم التخطيطي) غير وظيفي (أليل "فارغ") ، فإن تزاوج الفئران المعدلة وراثيًا متغاير الزيجوت سينتج سلالة من "الفئران بالضربة القاضية"متماثل الزيجوت بالنسبة للجين غير الوظيفي (تم" إخراج نسختين من الجين في ذلك الموضع "). تعد الفئران الضالعة أدوات قيمة لاكتشاف وظائف (وظائف) الجينات التي لم تكن السلالات الطافرة متاحة لها من قبل. وقد ظهر تعميمان من فحص الفئران بالضربة القاضية:

  • غالبًا ما لا تتأثر الفئران التي خرجت قاضية بنقصها بشكل مفاجئ. تبين أن العديد من الجينات لا غنى عنها. يبدو أن جينوم الفأر يحتوي على فائض كافٍ للتعويض عن زوج واحد مفقود من الأليلات.
  • معظم الجينات متعدد الاتجاهات. يتم التعبير عنها في أنسجة مختلفة بطرق مختلفة وفي أوقات مختلفة في التطور.

الفئران بالضربة القاضية الخاصة بالأنسجة

بينما يتم التعبير عن جينات "التدبير المنزلي" في جميع أنواع الخلايا في جميع مراحل التطور ، يتم التعبير عن الجينات الأخرى عادةً في أنواع معينة من الخلايا فقط عند تشغيلها بواسطة الإشارات المناسبة (مثل وصول هرمون).

لدراسة هذه الجينات ، قد يتوقع المرء أن الأساليب المذكورة أعلاه ستنجح. ومع ذلك ، فقد تبين أن الجينات التي يتم التعبير عنها فقط في أنسجة معينة للبالغين قد تكون مع ذلك حيوية أثناء التطور الجنيني. في مثل هذه الحالات ، لا تعيش الحيوانات طويلاً بما يكفي لدراسة جيناتها الضائعة. لحسن الحظ ، توجد الآن تقنيات يمكن من خلالها صنع الفئران المعدلة وراثيًا حيث يتم التخلص من جين معين في نوع واحد فقط من الخلايا.

كري /loxP نظام

واحدة من العاثيات التي تصيب بكتيريا E. coli ، تسمى P1 ، تنتج إنزيمًا - يسمى Cre - يقطع الحمض النووي إلى أطوال مناسبة للتعبئة في جزيئات فيروس طازجة. يقوم Cre بتقطيع الحمض النووي الفيروسي أينما يواجه زوجًا من المتواليات المعينة loxP. كل الحمض النووي بين الاثنين loxP تتم إزالة المواقع ، ويتم ربط الحمض النووي المتبقي معًا مرة أخرى (لذلك يكون الإنزيم عبارة عن recombinase). باستخدام "الطريقة الأولى" أعلاه ، يمكن جعل الفئران معدلة وراثيًا

  • الجين المشفر Cre المرتبط بمحفز لن يتم تنشيطه إلا عندما يكون مرتبطًا بنفس عوامل النسخ التي تشغل الجينات الأخرى المطلوبة للوظيفة (الوظائف) الفريدة لهذا النوع من الخلايا ؛
  • الجين "الهدف" ، الذي ستتم دراسة وظيفته ، محاطًا به loxP التسلسلات.

في الحيوان البالغ ،

  • تلك الخلايا
    • استقبال الإشارات (على سبيل المثال ، وصول هرمون أو سيتوكين)
    • لتشغيل إنتاج عوامل النسخ المطلوبة
    • لتنشيط محفزات الجينات التي يحتاج منتجاتها ذلك النوع المعين من الخلايا
    سيؤدي أيضًا إلى تشغيل نسخ جين Cre. سيقوم البروتين بعد ذلك بإزالة الجين "المستهدف" قيد الدراسة.
  • ستفتقر جميع الخلايا الأخرى إلى عوامل النسخ اللازمة للارتباط بمحفز Cre (و / أو أي معززات) حتى يظل الجين المستهدف سليمًا.

النتيجة: فأر يحمل جينًا معينًا يخرج من خلايا معينة فقط.

ضرب في الفئران

كري /loxP يمكن أيضًا استخدام النظام ل

  • إزالة تسلسلات الحمض النووي التي تمنع نسخ الجينات. يمكن بعد ذلك تحويل الجين "الهدف" تشغيل في خلايا معينة أو في أوقات معينة كما يرغب المجرب.
  • استبدال أحد جينات الفأر بجين جديد يرغب المحقق في دراسته.

وتسمى هذه الفئران المعدلة وراثيا الفئران "الخادعة".

الأغنام والماعز المعدلة وراثيا

حتى وقت قريب ، تم إدخال الجينات المحورة إلى الأغنام بشكل عشوائي في الجينوم وغالبًا ما كانت تعمل بشكل سيئ. ومع ذلك ، في يوليو 2000 ، تم الإبلاغ عن النجاح في إدخال جين متحور في موضع جيني معين. كان الجين هو الجين البشري لـ alpha1- أنتيتريبسين، واثنان من الحيوانات عبروا عن كميات كبيرة من البروتين البشري في حليبهم.

هذه هي الطريقة التي تم القيام بها.

تمت معالجة الأرومات الليفية للأغنام (خلايا النسيج الضام) التي تنمو في زراعة الأنسجة بناقل يحتوي على هذه الأجزاء من الحمض النووي:

  1. 2 مناطق متجانسة للأغنام COL1A1 الجين. هذا الجين يشفر الكولاجين من النوع الأول. (يؤدي غيابه في البشر إلى الإصابة بمرض وراثي لتكوين العظم الناقص.)

    تم اختيار هذا المكان لأن الخلايا الليفية تفرز كميات كبيرة من الكولاجين وبالتالي يتوقع المرء أن يكون الجين سهل الوصول إليه في الكروماتين.

  2. جين مقاوم للنيومايسين للمساعدة في عزل تلك الخلايا التي نجحت في دمج الناقل.
  3. يقوم الجين البشري بترميز alpha1-antitrypsin.

    يرث بعض الناس جينين لا يعملان أو يعملان بشكل سيئ لهذا البروتين. ينتج عن انخفاض مستوى أو غيابه المرض نقص ألفا 1 أنتيتريبسين (A1AD أو ألفا 1). تتمثل الأعراض الرئيسية في تلف الرئتين (وأحيانًا في الكبد).

  4. مواقع المروجين من بيتا لاكتوجلوبولين الجين. هذه تعزز التعبير الجيني الذي يحركه الهرمون في الخلايا المنتجة للحليب.
  5. مواقع ملزمة للريبوسومات للترجمة الفعالة لبيتا لاكتوغلوبولين mRNAs.

ثم تم تحويل الخلايا بنجاح

  • مدمج مع بيض الأغنام المنزوع المنوي ويغرس في رحم نعجة (أنثى شاة)
  • نجت عدة أجنة حتى ولادتها ، وعاش حملان صغيرين أكثر من عام.
  • عندما عولج هذان الحملان بالهرمونات ، قام هذان الحملان بإفراز الحليب الذي يحتوي على كميات كبيرة من alpha1-antitrypsin (650 ميكروغرام / مل ؛ 50 مرة أعلى من النتائج السابقة باستخدام الإدخال العشوائي للجينات المحورة).

في 18 يونيو 2003 ، تخلت عنه الشركة القائمة بهذا العمل بسبب التكلفة الباهظة لبناء منشأة لتنقية البروتين من حليب الأغنام. التنقية مهمة لأنه حتى عندما تكون نقية بنسبة 99.9٪ ، يمكن للمرضى البشريين تطوير أجسام مضادة للكميات الضئيلة من بروتينات الأغنام المتبقية.

ومع ذلك ، فقد ثابرت شركة أخرى ، GTC Biotherapeutics ، وفي يونيو من عام 2006 حصلت على موافقة أولية لتسويق بروتين بشري ، مضاد الثرومبين ، في أوروبا. بروتينهم - الأول الذي صنع في حيوان معدّل وراثيًا للحصول على موافقة تنظيمية للعلاج البشري - تم إفرازه في حليب الماعز المعدلة وراثيًا.

الدجاج المعدل وراثيا

ينمو الدجاج أسرع من الأغنام والماعز ويمكن تربية أعداد كبيرة في أماكن قريبة. كما أنهم يصنعون عدة جرامات من البروتين في "بياض" بيضهم. نجحت طريقتان في إنتاج دجاج يحمل جينات غريبة ويعبر عنها.

  • إصابة الأجنة بناقل فيروسي
    • الجين البشري لبروتين علاجي
    • تسلسل المحفز الذي يستجيب لإشارات صنع البروتينات (مثل الليزوزيم) في بياض البيض
  • تحويل الحيوانات المنوية الديك مع جين بشري والمحفزات المناسبة والتحقق من وجود أي ذرية معدلة وراثيا.

تشير النتائج الأولية من كلتا الطريقتين إلى أنه قد يكون من الممكن أن ينتج الدجاج ما يصل إلى 0.1 جرام من البروتين البشري في كل بيضة يضعونها.

لا ينبغي أن يكون هذا أقل تكلفة من إنتاج البروتينات العلاجية في أوعية الاستزراع فحسب ، بل من المحتمل أن يضيف الدجاج السكريات الصحيحة إلى البروتينات الغليكوزيلاتية - وهو أمر لا تستطيع الإشريكية القولونية فعله.

الخنازير المعدلة وراثيا

تم إنتاج الخنازير المعدلة وراثيًا أيضًا عن طريق تخصيب البويضات الطبيعية بخلايا الحيوانات المنوية التي تحتوي على دنا غريب. قد يكون هذا الإجراء ، المسمى بنقل الجينات بوساطة الحيوانات المنوية (SMGT) يومًا ما قادرًا على إنتاج خنازير معدلة وراثيًا يمكن أن تكون بمثابة مصدر للأعضاء المزروعة للبشر.

الرئيسيات المعدلة وراثيا

في عدد 28 مايو 2009 من طبيعة سجية، أبلغ العلماء اليابانيون عن نجاحهم في إنشاء حيوانات القرد المحورة جينيا. المارموسيات هي من الرئيسيات ، وبالتالي فإن أقرب أقربائنا (حتى الآن) يجب تعديلهم وراثيًا. في بعض الحالات ، تم دمج الجين المحول (للبروتين الفلوري الأخضر) في السلالة الجرثومية وانتقل إلى نسل الحيوان. نأمل أن تقدم هذه الحيوانات المعدلة وراثيًا أفضل نموذج حتى الآن لدراسة الأمراض التي تصيب الإنسان والعلاجات الممكنة.


3 أمثلة مهمة للحيوان المعدل وراثيا علم الوراثة

النقاط التالية تسلط الضوء على ثلاثة أمثلة مهمة للحيوانات المعدلة وراثيا. الأمثلة هي: 1. استنساخ دوللي 2. الفئران المعدلة وراثيا 3. نظام المراسل.

مثال رقم 1. استنساخ دوللي:

في فبراير 1996 ، ذكر إيان ويلموت وزملاؤه من معهد روزلين و PPL Therapeutics ، وكلاهما في إدنبرة ، اسكتلندا ، في مجلة Nature أنهم نجحوا في استنساخ خروف من خلية مأخوذة من ضرع نعجة عمرها ست سنوات.

سمي الحمل المستنسخ دوللي. في الماضي ، تم إنشاء أجنة حيوانية متطابقة وراثيًا باستخدام خلايا برمائية فقط ، وتلك التي تم إنشاؤها من نوى بالغة لم تصل إلى مرحلة البلوغ مطلقًا. كان الاستنساخ الذي جاءت فيه النوى من خلايا جنينية أو خلايا من سلالات خلوية ناجحًا من قبل في الثدييات. تعني كلمة استنساخ إنشاء نسخة متطابقة وراثيًا.

لاستنساخ حيوان ، من الضروري أن نبدأ ببويضة ، وهي الخلية الوحيدة المعروفة بقدرتها على تطوير ودعمها. من أجل استنساخ فرد ما ، من الضروري الحصول على بيضة بدون نواة ثم زرع نواة من أصل معروف فيها.

تم تطوير تقنيات الزرع النووي مع الضفادع والضفادع في الخمسينيات من القرن الماضي. نجح العلماء الاسكتلنديون في الحصول على بويضات الأغنام ، واستئصالها (إزالة نواتها) ثم نقلها في نوى المتبرع عن طريق دمج خلايا المتبرع والبيض المستأصل بنبض كهربائي.

بدأ النبض الكهربائي أيضًا في تطوير البويضة. على الرغم من أن حملًا واحدًا فقط من بين التسعة وعشرين تم البدء كان ناجحًا ، إلا أن الحمل المولود بدا طبيعيًا من جميع النواحي منذ أن أنجبت ذرية.

جرب آخرون هذا النوع من التجارب على أنواع عديدة من الحيوانات ، بما في ذلك الفئران. لم ينجحوا لأسباب عديدة. التفسير الأكثر ترجيحًا للنجاح الأخير ، وفقًا للعلماء ، هو أن خلايا المتبرع ظلت في مرحلة عدم نمو لعدة أيام ، والتي قد تكون متزامنة مع البويضة.

وهكذا كانت النواة والبويضة في نفس المرحلة من دورة الخلية وبالتالي متوافقة. إعادة التنظيم الأخرى التي يجب أن تتم في كروموسومات المتبرع ليست معروفة حقًا على وجه اليقين ولكن هناك شيء واحد واضح: نواة خلية بالغة في الأغنام تحتوي على كل المواد الجينية اللازمة لدعم النمو الطبيعي وتطور البويضة. ومنذ ذلك الحين تكرر العمل مع الماعز والماشية والفئران.

هناك تداعيات مختلفة لنجاح هذا العمل:

1. يمكن أن يصبح استنساخ الثدييات إجراءً روتينيًا. سيسمح لنا هذا بدراسة تطور الثدييات وتكرار الأفراد المتطابقين وراثيًا ، لا سيما الحيوانات المعدلة وراثيًا التي سيكون لها جينوم معين ذي قيمة.

2. يمكننا أيضًا استخدام هذه التقنيات لدراسة الشيخوخة ، نظرًا لوجود نواة & # 8220 & # 8221 في الشروع في تطوير كائن حي جديد.

3. من المهم أيضًا تفاعل جينوم معين مع سيتوبلازم معين ، نظرًا لأن السيتوبلازم لا يحتوي فقط على المواد اللازمة للتطور المبكر ، ولكن أيضًا عضيات الخلية ، بما في ذلك الميتوكوندريا التي تحتوي على مادة وراثية خاصة بها.

مثال # 2. الفئران المعدلة وراثيا:

يمكن للخلايا الحيوانية ، مثل البروتوبلاست في الخلايا النباتية ، أن تمتص الصبغيات الغريبة أو الحمض النووي مباشرة من البيئة بكفاءة منخفضة للغاية (في وجود فوسفات الكالسيوم). يؤدي الحقن المباشر للحمض النووي إلى تحسين الكفاءة بشكل كبير.

على سبيل المثال ، يتم الآن تحضير الفئران المعدلة وراثيًا بشكل روتيني عن طريق حقن الحمض النووي إما في البويضات أو في جنين واحد أو ثنائي الخلية تم الحصول عليه من إناث الفئران بعد العلاج الهرموني المناسب.

بعد حقن حوالي 2 بيكولتر (2 × 10-12 لترًا) من الحمض النووي المستنسخ ، يتم إعادة زرع الخلايا في رحم المضيفات المستقبِلات. في حوالي 15٪ من هذه الحقن ، يندمج الحمض النووي الغريب في الجنين.

تستخدم الحيوانات المعدلة وراثيا لدراسة التعبير عن الجينات الأجنبية حقيقية النواة والتحكم فيها. في عام 1988 ، كان الفأر المعدّل وراثيًا والمعرض للإصابة بالسرطان هو أول حيوان معدّل وراثيًا يحصل على براءة اختراع. وهكذا يقدم الفأر نموذجًا ممتازًا لدراسة السرطان. (نشأ جدل حول ما إذا كانت الكائنات الحية العليا المهندسة يجب أن تكون محمية ببراءة اختراع في الوقت الحالي).

تم بالفعل نقل العدوى بنجاح إلى الفئران باستخدام جين هرمون نمو الفئران ، وتم إنتاج الأغنام المعدلة وراثيًا والتي تعبر عن الجين لعامل تخثر بشري. نشأ آخر نزاع حول الحمض النووي المؤتلف من استنساخ الأغنام في عام 1997.

يمكن أيضًا التوسط في ترنسفكأيشن عن طريق الفيروسات القهقرية (فيروسات RNA التي تحتوي على الجين الخاص بالنسخة العكسية). على سبيل المثال ، تم إعادة استخدام ناقل الفيروس الارتجاعي وإصلاح خلايا الدم البيضاء البشرية التي تفتقر إلى إنزيم أدينوزين ديميناز.

فيروس قهقري مسؤول عن شكل من أشكال سرطان الدم في القوارض ، تم تصميم فيروسات سرطان الدم Moloney Murine بحيث تمت إزالة جميع جينات الفيروس واستبدالها بعلامة مضاد حيوي (مقاومة النيوميسين) وجين الأدينوزين البشري.

يرتبط الفيروس بسطح الخلية ويتم نقله إلى الخلية ، ويتم تحويل الحمض النووي الريبي الخاص به إلى الحمض النووي عن طريق النسخ العكسي ويتم دمج الحمض النووي في إحدى الخلايا ، وهي الكروموسومات. لا يمكن للفيروس المعدل بشدة مهاجمة الخلايا وإتلافها.

مثال # 3. نظام المراسل:

يتم استخدام نظامين للمراسل للإشارة إلى أن تجربة تعداء العدوى كانت ناجحة. يمكن نقل النباتات باستخدام بلازميدات Ti من الأجرعية. عندما يصاب النبات بـ A. ورم يحتوي على بلازميد Ti ، يتم تحفيز ورم المرارة التاجية لنقل منطقة T- DNA.

يتم تحفيز تلك الخلايا المنقولة بواسطة T-DNA على النمو وكذلك لإنتاج الأفيون التي تتغذى عليها البكتيريا. ركز الكثير من الأبحاث الحديثة على هندسة بلازميدات Ti لاحتواء الجينات الأخرى التي يتم نقلها أيضًا إلى النباتات المضيفة أثناء العدوى ، مما يؤدي إلى إنتاج نباتات معدلة وراثيًا. كانت سلسلة واحدة من التجارب ساحرة بشكل خاص.

تم نقل نباتات التبغ بواسطة بلازميدات Ti التي تحتوي على جين لوسيفيراز من اليراعات. يحفز ناتج هذا الجين أكسدة لوسيفيرين المعتمد على ATP ، والذي ينبعث منه الضوء. عندما يتم سقي النبات المصاب بالوسيفيرين ، فإنه يضيء مثل اليراع. لا تكمن قيمة هذه التجارب في إنتاج نباتات متوهجة ، بل تتمثل في استخدام التوهج في & # 8220 تقرير & # 8221 عمل جينات معينة.

في تجارب أخرى ، تم ربط محفزات ومعززات بعض الجينات بجين لوسيفيراز. نتيجة لذلك ، لن يتم إنتاج لوسيفيراز إلا عندما يتم تنشيط هذه المحفزات وهكذا ، تظهر المناطق المتوهجة في النبات مكان نشاط الجين المنقول.

يستخدم أحد أحدث الأنظمة التي تم الإبلاغ عنها والتي تم تطويرها جينًا من قنديل البحر ينتج بروتينًا مضيئًا أخضر. تكمن قيمة هذا النظام في أنه & # 8220 تقريرًا & # 8221 عندما يسقط ضوء فوق بنفسجي عليه ، بدلاً من أنه يتطلب إضافة ، كما هو الحال في نظام لوسيفيراز (انظر Tamarin ، 2002).


الحيوانات المعدلة وراثيا

الفئران المعدلة وراثيا والحيوانات الأخرى. تضمن أحد التقارير الأولى عن الحيوانات المعدلة وراثيًا التي نُشرت في ديسمبر 1982 ، نقل جين هرمون النمو (GH) (من الفئران) المندمج إلى محفز جين الفأر الميتالوثيونين 1 (MT). منذ ذلك الحين ، تم إنتاج العديد من الحيوانات المعدلة وراثيًا ، بما في ذلك تلك الموجودة في الأبقار والأغنام والماعز والخنازير والأرانب والدجاج والأسماك وسيتم استخدامها في المستقبل لمجموعة متنوعة من الأغراض بما في ذلك

(ط) كفاءتها في استخدام الأعلاف

(2) القدرة على إعطاء لحم أصغر حجما ،

(3) قدرتها على النمو إلى حجم التسويق في وقت أقرب و

(4) مقاومتهم لأمراض معينة.

أكثر من هذه الجهود تُبذل مؤخرًا لاستخدام الحيوانات المعدلة وراثيًا كمفاعلات حيوية حية. الحيوانات المعدلة وراثيا المنتجة لهذا الغرض سوف تفرز البروتينات المؤتلفة القيمة والمستحضرات الصيدلانية في حليبها ودمها وبولها والتي يمكن استخدامها لاستخراج هذه الأدوية. غالبًا ما توصف هذه الإمكانية الجديدة لتصنيع الأدوية من خلال الحيوانات المعدلة وراثيًا بأنها "الزراعة الجزيئية" أو "التزويد الجزيئي".

الاختصارات الجينية & # 8211 ALV = فيروس ابيضاض الطيور alAT = Al anti trypsin BPV = فيروس الورم الحليمي البقري Eu = الغلوبولين المناعي ثقيل السلسلة FIX = العامل IX: GH = هرمون النمو GRF = عامل إطلاق النمو ، β Gal = β galactosidase hygo = hygromycin BLG = β & # 8211 lactoglobulin MT = ميتالوثيونين MLV = فيروس سرطان الدم مورين مورين c-myc = جينات أورام خلوية أولية REV = داء غشاء شبكي PRL = برولاكتين SV = SV = SV 40 TK = ثيميدين كيناز AFP = منشط بروتين مضاد للتجمد tPA = منشط بلازمين من نوع الأنسجة البشرية .

على الرغم من أن العديد من التجارب التي أدت في البداية إلى إنتاج حيوانات معدلة وراثيًا لم تعطي نتائج جذابة من الناحية التجارية ، فقد تم تحقيق النجاح في بعض الحالات الحديثة. سيتم مناقشة بعض هذه الحالات هنا.

الماعز المعدلة وراثيا.

تم إنتاج الماعز المعدلة وراثيًا بنجاح مؤخرًا من قبل مجموعات برئاسة جون ماكفرسون وكارل إيبرت ، وكلاهما من الولايات المتحدة الأمريكية. أعربت هذه الماعز المعدلة وراثيا عن بروتين غير متجانس (نوع من منشط البلازمينوجين من نوع الأنسجة البشرية = LAtPA) في حليبها. يستخدم هذا البروتين في إذابة جلطات الدم أي لعلاج تجلط الدم التاجي. تم ربط (كدنا) الذي يمثل LAtPA إما مع محفز حمض مصل اللبن (WAP) أو محفز بيتا الكازين في ناقل تعبير ويستخدم لحقن الأجنة المبكرة التي تم الحصول عليها جراحيًا من قنوات البيض من ماعز الألبان فائقة التبويض. تم نقل هذه الأجنة المحقونة إما على الفور إلى قنوات البيض للإناث المتلقية (الأمهات البديلات) أو تم تربيتها لمدة 72 ساعة (محجوبة في مرحلة 8-16 خلية) ، قبل نقلها إلى الرحم أو الإناث المتلقية من 29 نسلًا من 36 مستلمًا ، ذكر واحد و احتوت أنثى واحدة على الجينات المعدلة وراثيا. أنجبت الأنثى المعدلة وراثيا خمسة ذرية ، أحدها كان معدلاً وراثيًا يظهر تعبيرًا عن LAtPA عند مستوى منخفض يبلغ بضع مليغرامات لكل لتر من الحليب. في حالة أخرى من الماعز المعدلة وراثيا ، يمكن الحصول على جرامات قليلة من LAtPA لكل لتر من الحليب. عند هذا التركيز ، يمكن أن تصبح الماعز الحلوب مفاعلًا حيويًا مجديًا اقتصاديًا للمستحضرات الصيدلانية البشرية.

الأبقار المعدلة وراثيا.

في معظم المحاولات السابقة (في كندا) تم استخدام الأبقار المعدلة وراثيا أو الأجنة أو البويضات المخصبة المنتجة في الجسم الحي. تم التخلص من البويضات المخصبة أو الأبقار الملقحة جراحيًا من الأبقار فائقة الإباضة والملقحة صناعياً. تم نقل البيضة الملقحة المحقونة بشكل دقيق عن طريق الجراحة إما مباشرة إلى قناة البيض للأبقار المتلقية أو إلى مضيفات مؤقتة مثل الأغنام أو الأرانب. في ضوء عمليتين جراحيتين ، فإن هذه الطريقة كثيفة العمالة وأكثر تكلفة.

في "هولندا" مؤخرًا (1991) تم تطوير تقنية لإنتاج الأجنة في المختبر. في هذا الإجراء الجديد ، تم إنضاج البويضات المأخوذة من مبيض أبقار المسلخ وتخصيبها في المختبر. تم حقن النواة الدقيقة الخاصة بهم ببنية تحتوي على محفز ألفا بقري & # 8211 Sl casei (بقري = ثور) يقود cDNA يشفر بروتين ربط الحديد البشري المضاد للبكتيريا ، "اللاكتوفيرين". تمت زراعة الأجنة إلى مرحلة التوتية / الأريمة ثم نقلها بدون جراحة إلى الإناث المتلقية. اثنتان من أصل 19 عجولا ولدت من 103 ملقحة منقولة كانت معدلة وراثيا (ذكر وأنثى أخرى). قد يسهل هذا الإجراء استخدام الأبقار كمفاعلات حيوية على المستوى التجاري.

الأسماك المعدلة وراثيا.

بدأ Alilempis لإنتاج الأسماك المعدلة وراثيا في عام 1985 وتم الحصول على بعض النتائج المشجعة. تشمل الجينات التي تم إدخالها عن طريق الحقن المجهري في الأسماك ما يلي:

(1) الجينات البشرية أو الفئران لهرمون النمو ،

(2) جين الدجاج لبروتين دلتا البلورية ،

(3) E. coli gene for β-galactosidase ،

(4) الجين الإشريكية القولونية لمقاومة النيوميسين ،

(5) الجين المفلطح الشتوي للبروتين المضاد للتجمد (السمك المفلطح المفلطح) ،

(6) جين تراوت قوس قزح لهرمون النمو.

تم استخدام تقنية الحقن المجهري بنجاح لتوليد الكائنات المعدلة وراثيًا في العديد من الأنواع مثل الكارب الشائع ، سمك السلور ، السمك الذهبي ، لوش ، الميداكا ، السلمون ، البلطي ، تراوت قوس قزح وسمك الزرد. في الحيوانات الأخرى (على سبيل المثال ، الفئران والأبقار والخنازير والأغنام والأرانب) ، أثبت الحقن الدقيق المباشر للحمض النووي المستنسخ في النواة الذكرية للبيض المخصب نجاحًا كبيرًا ، ولكن في معظم أنواع الأسماك التي تمت دراستها حتى الآن ، لا يمكن تصور النوى بسهولة (باستثناء في medaka) ، بحيث يجب حقن الحمض النووي في السيتوبلازم.

يتم جمع البويضات والحيوانات المنوية من الأفراد الناضجين ووضعها في حاوية جافة منفصلة. يبدأ الإخصاب بإضافة الماء والحيوانات المنوية إلى البويضات ، مع التحريك اللطيف لتسهيل عملية الإخصاب. يتم تقوية قشور البيض في الماء. يتم حقن حوالي 10 إلى 10 درجات من جزيئات الحمض النووي الخطي بحجم 20 مل أو أقل بشكل دقيق في كل بويضة (مرحلة 1-4 خلايا) خلال الساعات القليلة الأولى بعد الإخصاب. بعد الحقن المجهري ، يتم تحضين البيض في صواني تفريخ مناسبة ، ويتم إزالة الأجنة الميتة يوميًا.

نظرًا لأن الإخصاب في الأسماك يكون خارجيًا ، فإن الاستزراع في المختبر للأجنة ونقلها لاحقًا إلى أمهات حاضنات (مطلوب في أنظمة الثدييات) غير مطلوب. علاوة على ذلك ، فإن الحقن في السيتوبلازم ليس ضارًا مثل ذلك في النواة ، لذا فإن معدل البقاء على قيد الحياة في الأسماك أعلى بكثير (35٪ إلى 80٪).

سمح جين هرمون النمو البشري المنقولة إلى الأسماك المعدلة وراثيا بنمو ضعف حجم الأسماك المقابلة غير المعدلة وراثيا (السمك الذهبي ، تراوت قوس قزح ، السلمون). وبالمثل ، تم نقل جين البروتين المضاد للتجمد (AFP) في عدة حالات ودُرس تعبيره في سمك السلمون المعدل وراثيا. تبين أن مستوى التعبير الجيني AFP لا يزال منخفضًا جدًا لتوفير الحماية من التجمد. يوجد أيضًا تقرير (في عام 1991) عن إنتاج أسماك الزرد المعدلة وراثيًا من مختبر هندي (جامعة مادوراي كامراج). في هذه المحاولة ، تم حقن البلازميد الذي يحتوي على جين هرمون نمو الفئران بشكل دقيق في بيض الزرد المخصب ، وتأكد وجوده في الأسماك البالغة.

الخنازير المعدلة وراثيا.

لا تزال كفاءة إنتاج الخنازير المعدلة وراثيا منخفضة للغاية مقارنة بكفاءة إنتاج الفئران المعدلة وراثيا. في الفئران ، تطورت 2.5٪ إلى 6٪ من البويضات المحقونة بالميكرو إلى فئران معدلة وراثيًا ، ولكن في الخنازير كان هذا التكرار منخفضًا حتى 0.6٪ حتى عندما تم حقن ما يصل إلى 7000 بيضة. على الرغم من هذا التردد المنخفض ، فإن الخنازير المعدلة وراثيا التي تحمل جين هرمون النمو (GH) من الأبقار (من أصل "ثور") من الإنسان ، وقد تم إنتاج جين غلوبين الغنم (بواسطة V.G. Purse) في خدمة البحوث الزراعية ، بيلتسفيل ، الولايات المتحدة الأمريكية. أظهرت الخنازير التي تحمل جين هرمون النمو مستويات مختلفة من التعبير وأظهرت 66٪ فقط من هذه الحيوانات مستويات يمكن اكتشافها من هرمون النمو و bGH في بلازماها. نمت الحيوانات بشكل أسرع قليلاً لكنها لم تصبح كبيرة الحجم بالمثل مع وجود جين غلوبين الغنم لم يظهر أي تعبير عن الجينات المحورة لأسباب غير معروفة. ومع ذلك ، لوحظت زيادة متواضعة في هذه الخنازير المعدلة وراثيًا بنسبة 10-15٪ في الوزن اليومي و16-18٪ في كفاءة التغذية ، وهي على الرغم من أنها أقل من تلك الموجودة في الفئران ، ولكنها يمكن مقارنتها بتلك التي تم الحصول عليها بسبب الحقن اليومي بالخنازير هرمون النمو. ولوحظ أيضًا أن هناك انخفاضًا ملحوظًا في الدهون تحت الجلد في بعض هذه الخنازير المعدلة وراثيًا مما يشير إلى إمكانية إنتاج لحم أقل دهونًا بمحتوى دهون أقل. قد يكون لهذه النتائج تأثير كبير على صناعة الخنازير السنوية البالغة 9.5 مليار دولار في الولايات المتحدة الأمريكية.

تم الإبلاغ أيضًا عن أن ارتفاع هرمون النمو على المدى الطويل كان بشكل عام ضارًا بالصحة. كانت الخنازير مصابة بقرحة في المعدة والتهاب المفاصل والعديد من الأمراض الأخرى. لذلك ، يجب تطوير تقنيات للتعامل بشكل أفضل مع تعبير الجينات المحورة من خلال مجموعة متنوعة من الأساليب (على سبيل المثال ، تغيير الخلفية الجينية أو تعديل نظام التربية).

الأغنام المعدلة وراثيا.

معدل التكاثر في الأغنام منخفض جدًا (0.1 إلى 0.2٪). يمكن تحسين ذلك ، إذا تم فقط نقل الأجنة القابلة للحياة المعدلة وراثيا (بعد الفحص الضروري) إلى النعاج البديلة (أنثى الأغنام). يمكن تقسيم الأجنة في مرحلة 8-16 خلية إلى جزأين ، أحدهما للثقافة المستمرة والآخر للكشف عن الجينات المتكاملة باستخدام تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR). على الرغم من أن الحقن المجهري هو الطريقة الأكثر شيوعًا لتوصيل الحمض النووي ، إلا أن استهداف الجينات يمكن استخدامه بشكل متزايد في المستقبل. في هذا النهج ، يتم نقل الخلايا الجذعية الجنينية (ES) في المستنبت بواسطة ناقل يستهدف الجين إلى موقع معين عن طريق إعادة التركيب المتماثل (كما نوقش أعلاه). وعلى الرغم من نجاح هذه التقنية في الفئران ، إلا أنها لم يتم تطبيقها بعد على الأغنام ، حيث سيتعين عزل الخلايا الجذعية الجنينية أولاً.

تم نشر التقارير الأولى للأغنام المعدلة وراثيا من قبل جي بي سيمونز (1988) في إدنبرة. تم إنتاج اثنين من النعاج المعدلة وراثيا ، كل منها يحمل حوالي 10 نسخ من جين العامل IX المضاد للهيموفيليا (cDNA) مدمج مع جين BLG 10.5 كيلو بايت (BLG = β -lactoglobulin). تم استخدام جين BLG ، لأنه ضروري للتعبير المحدد للجين في الغدد الثديية. وبالتالي ، كان للجين تعبير خاص بالأنسجة وأفرز النعاج العامل البشري IX (أو alpha-1 antitrypsin) في حليبهم ، وهذا العامل البشري IX نشط ، على الرغم من أن التعبير عن الجينات المعدلة جينيا منخفض. ولدت النعاج المعدلة وراثيا في أوائل صيف عام 1986 وتزاوجت بنجاح في نفس العام في ديسمبر. في عام 1987 ، أنجبت كل نعجة حملًا واحدًا. ورث كل خروف جين BLG-F IX المتحور وعامل IX في اللبن. تم تمويل هذا البرنامج لإنتاج الحيوانات المعدلة وراثيا من قبل جي بي سيمونز في إدنبرة من قبل شركة البروتينات الصيدلانية المحدودة (كامبريدج ، المملكة المتحدة) بسبب جاذبيتها التجارية.

في تقرير آخر (نُشر عام 1991) ، من إدنبرة أيضًا ، تم إنتاج خمسة أغنام معدلة وراثيًا (آلان كولمان وزملاؤه). في جميع هذه الحالات ، اشتمل التحوير الجيني على اندماج محفز الجين β-lactoglobulin في الأغنام المندمج مع aq البشري ، antitrypsin (h a 1 AT) الجين. أربعة من هذه الحيوانات كانت أنثى ورجل واحد. في أنثى واحدة البروتين hATh a 1 بلغ مستوى ال 35 جرام لكل لتر من الحليب. The protein purified from milk had a biological activity indistinguishable from human plasma derived antitrypsin. The deficiency for h a 1 AT leads to a lethal disease emphysema, (BC-22), which is a common hereditary disorder among caucasian males of European descent. Therefore any strategy giving high yield of this protein economically will be most welcome. In view of this, transgenic sheep with h a 1 AT gene will prove very useful as a bioreactor.

Recombinant DNA technique can also be used to increase the ability of sheep for wool growth. For this purpose, genes essential for synthesis of some important amino acids found in keratin proteins of wool, have been cloned and introduced in embryos to produce transgenic sheep. For instance, genes (cysE and cysM) for two enzymes (serine acetyl transferase = SAT and O-acetylserine sulphydryase = OAS), involved in cystein biosynthesis, were isolated from bacteria and cloned in a vector. These genes were introduced in sheep cells, ultimately leading to the production of transgenic sheep, where these genes are expressed. Growth hormone (GH) genes have also been introduced and can be used to promote body weight. Other genes involved in wool production have also been cloned and well be used for transgenesis, thus increasing the potential of wool production through genetic engineering.


الحيوانات المعدلة وراثيا

The growth in the field of molecular biology and biotechnology is due to the intensive research using transgenic animals. However, there are many ethical issues regarding the use of transgenic animals, because, the genome of transgenic animals is deliberately modified. The first transgenic animals called chimeric mice were created by combining two cells taken from two different embryos of different strains. This gave rise to a single embryo, which was implanted into a surrogate mother to give birth to a chimeric mouse.

Specially designed transgenic animals are used to study gene regulation and effects of genes on the normal functions of the human body and its development. To study the role of insulin in humans, genes from a rabbit or a mouse are introduced into another mouse, which then gives birth to transgenic animals having the altered gene for insulin. Then, the biological effects of the newly introduced gene are studied to obtain information about the role of insulin in the human body.

Transgenic animals are also used for understanding how genes contribute to the development of a disease and thereby help in treatments for diseases such as cancer, cystic fibrosis, rheumatoid arthritis and Alzheimer’s disease. Transgenic animals are used to produce expensive biological products such as alpha one antitrypsin used for the treatment of emphysema, at a cheaper rate. Even attempts for treatment of genetic disorders such as phenylketonuria or PKU and cystic fibrosis were made.

The first transgenic cow, Rosie, produced human protein enriched milk containing 2.4 grams of human protein in every litre. This milk contained the human gene alpha-lactalbumin which made it a more nutritionally balanced product than natural cow milk. The transgenic animals are also being used to test the safety of vaccines before using on humans and to test and study the toxicity of chemicals. The creation of transgenic animals has even reduced the overall use of laboratory animals.

ملخص

The growth in the field of molecular biology and biotechnology is due to the intensive research using transgenic animals. However, there are many ethical issues regarding the use of transgenic animals, because, the genome of transgenic animals is deliberately modified. The first transgenic animals called chimeric mice were created by combining two cells taken from two different embryos of different strains. This gave rise to a single embryo, which was implanted into a surrogate mother to give birth to a chimeric mouse.

Specially designed transgenic animals are used to study gene regulation and effects of genes on the normal functions of the human body and its development. To study the role of insulin in humans, genes from a rabbit or a mouse are introduced into another mouse, which then gives birth to transgenic animals having the altered gene for insulin. Then, the biological effects of the newly introduced gene are studied to obtain information about the role of insulin in the human body.

Transgenic animals are also used for understanding how genes contribute to the development of a disease and thereby help in treatments for diseases such as cancer, cystic fibrosis, rheumatoid arthritis and Alzheimer’s disease. Transgenic animals are used to produce expensive biological products such as alpha one antitrypsin used for the treatment of emphysema, at a cheaper rate. Even attempts for treatment of genetic disorders such as phenylketonuria or PKU and cystic fibrosis were made.

The first transgenic cow, Rosie, produced human protein enriched milk containing 2.4 grams of human protein in every litre. This milk contained the human gene alpha-lactalbumin which made it a more nutritionally balanced product than natural cow milk. The transgenic animals are also being used to test the safety of vaccines before using on humans and to test and study the toxicity of chemicals. The creation of transgenic animals has even reduced the overall use of laboratory animals.


Knockout Mice: What do they teach us?

If the replacement gene (A* in the diagram) is nonfunctional (a "null" allele), mating of the heterozygous transgenic mice will produce a strain of "knockout mice" homozygous for the nonfunctional gene (both copies of the gene at that locus have been "knocked out").

  • Knockout mice are often surprisingly unaffected by their deficiency. Many genes turn out not to be indispensable. The mouse genome appears to have sufficient redundancy to compensate for a single missing pair of alleles.
  • Most genes are pleiotropic. They are expressed in different tissues in different ways and at different times in development.

The Zebrafish: Genetics, Genomics and Informatics

Gembu Abe , . Koichi Kawakami , in Methods in Cell Biology , 2011

D Discussion

Transgenesis using the Tol2 transposon system is highly efficient. 50–70% of fish injected with the Tol2 system at the one-cell stage and grown up to the adulthood are germline-transmitting founder fish that can transmit the transgene to their offspring. بالإضافة الى، Tol2-mediated transgenesis has the following merits. First, transgenic fish carrying a single copy transgene integration can easily be created, whereas transgenic fish constructed by the plasmid DNA injection method often carry transgene concatemers at a single locus whose expression is silenced ( Stuart وآخرون., 1988 ). Second, end-to-end integration of the transgene is guaranteed. Third, the transposon insertion does not cause gross rearrangement of the integration locus. Since the integration site is clean, it can be analyzed by PCR-based methods such as inverse PCR ( Kawakami وآخرون., 2000, 2004 ), and adaptor-ligation PCR ( Kotani وآخرون., 2006 Urasaki وآخرون., 2006 ).


Class 12 Biology Chapter 12: Transgenic Animals

Animals whose genomes have been modified are known as Transgenic Animals. A foreign gene is inserted into the original genome of the animal to change its DNA. This method is used to improve the genetic traits of the targeted animal. The first ever transgenic animal was chimeric Mice, they were created by combining two cells taken from two different embryos of different strains. 

In the starting phases, genetic improvement was done by selective breeding methods. In which, the animals having required genetic qualities were mated for producing Individuals with Improved genetic characteristics. This method was quite successful, but was later replaced by recombinant DNA technology due to higher time consumption and higher expenses.

Define Transgenic Animals

The process of production of transgenic animals is known as Transgenesis. In which a foreign gene with desired qualities is introduced into the genetics of the targeted animal. The foreign gene introduced is known as the Transgene, and the Animal whose genome is changed is known as Transgenic. The genes are then passed further on to the next generations. 

Specifically designed transgenic animals are used to study the effects of genes on normal functioning of the human body & its development. They are also used to understand how genes contribute to the development of a disease and then help in treatments of various diseases. Transgenic animals are also used to produce expensive biological products at cheaper rates.Transgenic animals are genetically modified, that is why they are also known as Genetically Modified Animals (Organisms). 

ਏigure: The process of production of Transgenic animals

Methods For Producing Transgenic Animals

The Transgenic Animals are created by the various methods explained below : 


Physical Transfection

In the Physical Transfection method, the Gene of desired characteristics is directly injected into the pronucleus of the Fertilised Ovum. This was the first method to become effective in Mammals and was applicable to a large variety of species. Some other methods of Physical Transfection are particle bombardment, ultrasound & electroporation.


Chemical Transfection

One of the Chemical processes of gene Transfection is تحويل. In this method, DNA of the targeted animal is taken up in presence of Calcium Phosphate. In this method, the DNA & calcium phosphate co-precipitates, which eases in DNA uptake. The mammalian cells have the ability to take up foreign DNA from the culture medium. 


Retrovirus-Mediated Gene Transfer 

In order to enhance the chances of expression, the genes are conveyed by means of a vector. As retroviruses are capable of infecting the host cell, they are used as vectors so that they can transfect the desired genes into the targeted animal&aposs genome.


Viral Vectors 

In this method, various viruses are used to transfect rDNA into the Animal cell. The viruses have the ability to infect the Host Cell, express well as well as replicate systematically. 


Bactofection 

Bactofection is the method by which genes of interest are transferred into the genome of the targeted animal with the help of bacteria.

Some Transgenic Animals

Some examples of Transgenic Animals are as follows,
Transgenic Mice

The process wherein by injecting DNA into oocytes أو 1-2, the transgenic mice are developed is called Embryos taken from Female Mice. After injecting the DNA, the الجنين is implanted into the رحم من Receptive Females.

Figure: Transgenic mice.

Dolly Sheep

Dolly, the sheep was the very first mammal to be cloned with the help of an adult cell. In this process, the udder cells from a Finn Dorset white sheep of 6 years old were injected into an unfertilized بيضة from a Scottish Blackface ewe, whose nucleus was removed. بمساعدة electrical pulses, the cell was made to fuse. After fusion of the cell nucleus with the egg, the resulting الجنين كنت cultured for the next 6-7 days. The embryo was then implanted into another Scottish Blackface Ewe, which was responsible for the birth of Transgenic Sheep, Dolly .

Some Applications of Transgenic Animals 

It is because the benefits are provided to the man that the Transgenic Animals are being created. Some of them are given below: 


Biological Products

Various biological products such as Medicines & أمبير Nutritional المكملات are obtained from transgenic animals. Research is still going on for manufacturing medicines in order to treat the diseases like hereditary emphysema and phenylketonuria. الأول المعدلة وراثيا Cow, produced milk which contained 2.4 gram human protein per litre. This milk can also be given to babies as a substitute of natural cow milk.

Normal Physiology and Development

Foreign Genes are introduced into Transgenic Animals, due to which the growth factor alteres. Which is why these animals are helpful for the study of Gene Regulation and their effects on the Functioning of the Body.


Study About Diseases

These animals are specially structured for the analysis of the role of genes in the development of certain diseases. Additionally, in order to come up with a cure for these diseases, the transgenic animals are used as model organisms.

For instance, there are various Transgenic models for diseases such as Alzheimer&aposs و سرطان.


Vaccine Safety

Before the vaccines are injected into humans, the transgenic animals are used as model organisms. This is for testing the safety of the vaccines.

أسئلة مكررة

Que. Can the Transgenic Animals created in labs be released into the Ecosystem?

الجواب. لا ، because if they are released into the Ecosystem they can spread to the natural population and cause an imbalance in the Ecosystem.

Que. How does a transgenic cow differ from a Normal/Natural cow?

الجواب. Transgenic cows are the genetically modified (GM) cows. An extra gene or genes gets inserted into their DNA. That Extra Gene may come from the different species or from the same species .

Que. Are knockout mice also a Example of transgenic Animals?

الجواب. نعم, they are also Genetically Modified Mouse in which an existing gene كان Inactivated by replacing it with an artificial piece of الحمض النووي.

Que. What was the unique Application of the milk obtained from the first transgenic cow ?

الجواب. The First ever transgenic cow (Rosie) gave milk which had human alpha-lactalbumin. It was a more balanced product nutritionally for human babies than milk of a natural cow.

Ques. What are the Ethical Issues of Transgenic Animals ?

الجواب. Genetic Engineering and selective breeding violate the animal rights as they involve manipulating animals .In this the animals are used for the Wellbeing of Humans.Rather than treating them being of value in themselves .

Que. What are the methods of creating transgenic animals?

الجواب. The methods of creating transgenic animals are,

Physical transfection- In the Physical Transfection method, the Gene of desired characteristics is directly injected into the pronucleus of the Fertilised Ovum. This was the first method to become effective in Mammals and was applicable to a large variety of species. 

Chemical transfection- One of the Chemical processes of gene Transfection is Transformation. In this method, DNA of the targeted animal is taken up in presence of Calcium Phosphate. In this method, the DNA & calcium phosphate co-precipitates, which eases in DNA uptake. 

Retrovirus-mediated gene transfer- In order to enhance the chances of expression, the genes are conveyed by means of a vector. As retroviruses are capable of infecting the host cell, they are used as vectors so that they can transfect the desired genes into the targeted animal&aposs genome.

Viral vectors- In this method, various viruses are used to transfect rDNA into the Animal cell. The viruses have the ability to infect the Host Cell, express well as well as replicate systematically. 

Bactofection- Bactofection is the method by which genes of interest are transferred into the genome of the targeted animal with the help of bacteria.


Transgenes in genetically modified food are safe for human consumption

So, you’ve bought a new pair of jeans and you love them. You wear them every single day…you even sleep in them. They were made with transgenic cotton, so your skin, the largest organ in your body, is in constant contact with the transgenic fibers of the cotton. Should you be worried that you’ll absorb the bollworm toxin from the cotton through your skin and be poisoned by it? The answer is no, and here’s why:

  1. The cotton is dead plant tissue. Its cells are no longer expressing genes, including that toxic transgene.
  2. The transgene was toxic to bollworm larvae, not to mammals.

Okay, so the transgenic cotton you wear cannot harm you. But what about the transgenic food we eat, like tomatoes, soy, or corn? Most of the corn and soy grown in the US is transgenic. Why shouldn’t we worry about eating transgenic (versus non-transgenic) plants?

  1. As with cotton, the food plant DNA and the transgenes in it are in the plant cells, which are dead by the time they reach your table, much less enter your digestive system. They do not have the ability to express themselves, and the proteins those genes make are not harmful to mammals.
  2. Your body absorbs nutrients (vitamins, minerals) and sugars from food in the intestine. The plant matter itself, including the DNA, stays on the “outside” of your body, because the digestive system is basically just a long tube that runs through your body but never connects to the inside. It only has two openings, the mouth and anus, and both of those go to the outside of the body.

Transgenic Fly Virtual Lab

This interactive, modular lab explores the techniques used to make transgenic flies and demonstrates how these flies can be used to study gene expression.

Scientists use transgenic organisms, which contain DNA that scientists inserted in the organisms’ genomes, to research many biological processes. In this lab, students produce and conduct experiments with virtual versions of transgenic ذبابة الفاكهة fruit flies. Students first create transgenic flies that glow when a gene involved in circadian rhythms is activated. They then use these flies in three experiments to examine gene expression under different conditions and in different locations in the fruit fly’s body. Throughout this lab, students engage in key science practices, including evaluating a hypothesis, collecting data, and interpreting graphs.

The lab contains an interactive lab space, an informational notebook, and embedded quiz questions. It also includes supplementary resources, such as a glossary of scientific terms, images of equipment and tools, and a list of references.

The accompanying worksheet provides structure and guidance as students perform the tutorials, experiments, and quizzes in the lab.

Student Learning Targets
  • Describe how recombinant DNA technology is used to produce transgenic organisms.
  • Explain how transgenic organisms can be used to explore biological processes.

Explain how light production through a reporter gene is used as an external marker of internal molecular events.


شاهد الفيديو: تقنية كريسبر CRISPR في التعديل الوراثي والجيني (قد 2022).


تعليقات:

  1. Vudogor

    بالضبط ، أنت على حق

  2. Shaktigal

    مضحك مثل الجحيم. أو ، أخشى ، هذا ليس مضحكا ، لكنه زاحف.

  3. Faerr

    أتفق معها تمامًا. أنا أحب هذه الفكرة ، أنا أتفق معك تمامًا.

  4. Wiley

    أعتقد أنك ترتكب خطأ. اكتب لي في PM ، سنتحدث.

  5. Misk

    أنت واحد من القلائل الذين يكتبون بشكل جيد حقًا

  6. Remi

    لنتحدث عن هذا الموضوع.



اكتب رسالة