Трансгенные животные и растения. Трансгенные животные и растения польза и вред

Детский сад № 4 "Золотая рыбка"

город Карпинск Свердловской области

 

Трансгенные животные: технологии получения. Трансгенные животные и растения


Трансгенные животные и растения

Методические достижения генной инженерии микроорганизмов, разрушившие межвидовые барьеры в передаче генов, подготовили благоприятную почву для введения рекомбинантных ДНК в многоклеточные организмы. Действительно, идея введения чужеродных генов в геном многоклеточного организма ничем существенно не отличается от блестяще реализованных идей генетической трансформации бактериальных клеток гетерологичными последовательностями нуклеиновых кислот. Поэтому неудивительно, что с развитием генной инженерии появление трансгенных животных и растений не заставило себя долго ждать.

    1. Способы получения трансгенных многоклеточных организмов

Многоклеточный организм высших животных и растений является продуктом онтогенетического развития, при котором из одной клетки (зиготы), образовавшейся в результате слияния двух половых клеток родителей (гамет), путем большого числа дроблений образуется вся совокупность высокодифференцированных клеток органов и тканей организма. Поскольку любая соматическая клетка или клетка зародышевого пути, в конечном счете, берет свое начало от двух объединившихся родительских клеток, она, как правило, заключает в себе всю (или большую часть) генетическую информацию родительских организмов. Несмотря на то что эта схема является упрощенной и по мере развития дифференцированного состояния соматических клеток их генетический материал часто претерпевает необратимые перестройки (например эритроциты человека вообще лишены ядер), такая картина подчеркивает преемственность генетического материала в рядах клеточных поколений соматических клеток организмов.

Почти все гены зигот имеют хорошие шансы быть представленными в большинстве соматических клеток организма и принять участие в формировании их генотипа и фенотипа. Предпосылки такого рода привели к мысли о возможности изменения фенотипа многоклеточных организмов путем введения новых рекомбинантных генов в геном зигот, еще не претерпевших дробления в раннем эмбриональном развитии. В случае объединения с геномом зиготы новые гены должны распространиться в ряду клеточных поколений соматических клеток и экспрессироваться в большинстве этих клеток. Поскольку, с известными ограничениями, весь многоклеточный организм можно рассматривать как клон соматических клеток, произошедших от единственной клетки, распространение рекомбинантных генов, введенных в зиготу, в соматических клетках организма допустимо рассматривать как разновидность молекулярного клонирования последовательностей ДНК.

Такой молекулярно-генетический подход к изменению генотипа и фенотипа многоклеточных организмов был реализован экспериментально в середине 1970-х годов. Заражение мышиных эмбрионов на предимплантационной стадии развития вирусом лейкоза мышей (MuLV) приводило к образованию взрослых особей, содержащих вирусную ДНК, интегрированную в геном как соматических клеток, так и клеток зародышевого пути, и эта ДНК передавалась из поколения в поколение. Гены, искусственно введенные в геном многоклеточных организмов и передающиеся от родителей потомству, получили название трансгенов, процесс такого введения и передачи генов обозначили трансгенозом, а животные или растения, содержащие трансгены в геноме своих клеток, стали называть трансгенными. Развитие техники создания трансгенных животных и растений привело к возникновению нового быстро развивающегося направления молекулярной генетики. Были получены уникальные знания об особенностях экспрессии генов и биосинтезе белков в онтогенезе многоклеточных организмов, а также о возможности изменения фенотипа трансгенных организмов, в том числе и коррекции мутантного фенотипа, и использования трансгенных организмов для решения задач биотехнологии, связанных с биосинтезом рекомбинантных белков.

Для получения трансгенных животных в настоящее время применяют три основных метода. Во всех методах рекомбинантные гены в составе векторных молекул вводятся в клетки эмбрионов на ранних стадиях их развития. Наиболее популярным и эффективным методом является прямая микроинъекция нескольких сотен копий линеаризованных молекул рекомбинантной ДНК в пронуклеусы оплодотворенных яйцеклеток. Для этого мышей-самок скрещивают с самцами-производителями и через 12 ч после спаривания вскрывают их яйцеводы, выделяют оплодотворенные одноклеточные яйца и помещают их в культуральную жидкость. В пронуклеусы оплодотворенных яиц с помощью микроманипулятора вводят очищенную ДНК, и прооперированные яйца пересаживают в яйцеводы псевдобеременных реципиентных самок. Некоторая часть жизнеспособных трансплантированных яиц проходит в организме мышей полный пренатальный цикл развития, после чего развившиеся детеныши рождаются естественным путем или с использованием кесарева сечения. Трансгенных животных идентифицируют в помете гибридизацией по Саузерну высокомолекулярной ДНК тканей хвостов с соответствующими зондами, далее трансгенные животные скрещивают друг с другом для получения чистых линий и анализируют экспрессию трансгенов. Приблизительно у 70% трансгенных мышей экзогенная рекомбинантная ДНК имеется во всех соматических клетках и клетках зародышевого пути. Это свидетельствует о том, что у них интеграция рекомбинантной ДНК в хромосомы прошла до прохождения первого цикла их репликации в оплодотворенной яйцеклетке. У остальных 30% трансгены содержат лишь часть соматических клеток, т.е. они являются мозаиками, причем у некоторых трансгенных животных клетки зародышевого пути становятся дефектными, а сами животные – бесплодными. Как правило, трансгены стабильно передаются из поколения в поколение без существенных изменений. Однако в ряде случаев отмечены их перестройки, образование делеций и амплификация. Кроме непосредственной микроинъекции в пронуклеусы используют введение рекомбинантной ДНК в цитоплазму или ядра двухклеточных эмбрионов, а также в полость бластоцеля зародышей.

Прямая микроинъекция рекомбинантных генов в клетки высокоэффективна, однако методически сложна и требует дорогостоящего оборудования. Более простым способом доставки чужеродных генов в геном животного-реципиента является использование векторов на основе вирусов. В этом случае эмбрионы на ранней (восьмиклеточной) стадии развития инкубируют в культуральной среде в присутствии фибробластов, в которых образуются рекомбинантные ретровирусы, и после заражения такими вирусами эмбрионы пересаживают псевдобеременным самкам мышей, где они продолжают свое развитие. Кроме простоты одним из преимуществ данного способа введения ДНК является то, что в геном клеток зародышей интегрируется, как правило, одна копия исследуемого гена, фланкированного длинными концевыми повторами вирусной хромосомы, что может способствовать эффективной экспрессии гена. Однако к недостаткам метода следует отнести необходимость проведения дополнительных генно-инженерных манипуляций при подготовке ретровирусного вектора, ограниченную емкость вектора (размер вставки – до 10 т.п.о.) и мозаицизм образующихся трансгенных животных, которые состоят из клеток как содержащих, так и не содержащих трансгены.

Наконец, следует упомянуть еще об одном способе введения рекомбинантных генов в клетки зародышевой линии животных, при котором используют плюрипотентные (дифференцирующиеся по разным направлениям) эмбриональные стволовые клетки линий ES и EK, предшественники которых были взяты из бластоцисты зародышей мышей. Рекомбинантные гены вводят в такие клетки любым из вышеупомянутых способов, а кроме того, электропорацией или другими стандартными методами, применяемыми для доставки генов в культивируемые соматические клетки. При этом вместе с исследуемыми генами возможно введение селектируемых маркеров, которые позволяют проводить отбор клеток, экспрессирующих данные маркеры и, следовательно, гарантированно содержащих сцепленные с ними исследуемые гены. Отобранные таким образом клетки переносят в бластоцисты развивающихся эмбрионов или используют для получения агрегационных химер объединением их с клетками восьмиклеточных эмбрионов с последующей пересадкой эмбрионов псевдобеременным самкам.

studfiles.net

Трансгенные животные и растения польза и вред

Генномодифицированные продукты в последние несколько лет являются самой излюбленной темой неутихающих дебатов. Мнения разделились, одни говорят, что эти продукты представляют большую опасность для здоровья людей, другие, напротив, утверждают, что вред данных продуктов ни одним проведенным исследованием пока не доказан. Употреблять или не употреблять в пищу генномодифицированные продукты?

трансгенные животные и растения польза и вред

Что такое генномодифицированные продукты и как их получают?Генетически модифицированными (ГМО) или трансгенными организмами (растение) считаются те, в генетическую структуру которых был внедрен «целевой ген» из других видов растений или животных в целях придания им качественно новых, полезных для человека свойств. Например, для увеличения урожайности пшеницы, создания сорта, устойчивого к засухе, к каким-либо вредителям, сорнякам, для улучшения вкусовых качеств растений, продления срока их хранения и т.п.

Работы по выведению генномодифицированных растений осуществляются в лабораторных условиях. Для этого вначале производится выделение гена из какого-либо растения или животного, необходимого для пересадки, а затем внедрение его в клетку того растения, улучшить свойства которого требуется. Все генномодифицированные растения, как правило, проходят исследования на пищевую и биологическую безопасность.

В мире насчитывается около 50 видов растений, произведенных с использованием достижений генной инженерии, в числе которых соя, рис, баклажаны, яблоки, рожь, пшеница, капуста, рапс, клубника, табак, огурцы, кукуруза, хлопок. Непосредственно в Росси наложен запрет на производство генномодифицированных растений и, соответственно, продуктов. Однако не существует запрета на ввоз такого рода продуктов из-за рубежа и на их продажу. Результатом чего и является многообразие на прилавках наших магазинов продуктов, приготовленных из генномодифицированных растений, например, сои: белковые продукты для спортсменов, мясные полуфабрикаты, сухое соевое молоко, мороженное, сыр и тому подобное. Кроме того, существует разрешение на ввоз генномодифицированного одного сорта картофеля и двух сортов такой же кукурузы.

Польза генномодифицированных продуктов.Несомненно, польза от генномодифицированных продуктов есть, и заключается она в экономической выгоде. Они помогают в решении многих вопросов по снабжению населения сельскохозяйственными продуктами, в том числе в случае голода или засухи. Темпам роста населения планеты площадь пахотных земель, которые используются для выращивания овощей и злаков, не только не соответствует, она еще и уменьшается. Поэтому генномодифицированные растения и их выращивание могут позволить даже на малых сельскохозяйственных площадях в несколько раз увеличить урожайность сельхозкультур. Кроме того, выращивание генетически модифицированных растений поможет значительно снизить затраты на производство, что скажется на конечной стоимости продукта, которая будет в разы меньше. Например, тонна «нормальной» пшеницы в среднем стоит около трехсот долларов, а тонна трансгенной пшеницы – всего лишь пятьдесят долларов. Есть разница? А какая экономия? Конечно, производство таких растений выгодно как самим производителям (из-за малых затрат), так и потребителям этого «сырья», из которого можно сделать в несколько раз больше продукта, чем из «нормального».

Однако, несмотря на такие положительные стороны, большинство биологов говорят о том, что неизвестно, как скажется на здоровье человека употребление генномодифицированных продуктов в будущем, по прошествии нескольких поколений, поскольку сегодняшние исследования пока не доказали какого-либо отрицательного влияния. Даже, наоборот, выращивание таких растений может позволить со временем избавить от различных токсических веществ (ядохимикатов), используемых сегодня в больших количествах в производстве различных сельскохозяйственных растений. Это, в свою очередь, позволит снизить количество нарушений иммунитета, хронических (аллергических) заболеваний и т.д.

Чем опасны генетически модифицированные продукты?Как говорилось выше, все растения, полученные методом генной инженерии должны проходить испытания на безопасность. В этом-то и суть проблемы. Общественность никто не посвящает в результаты таких исследований. Поэтому необходим особый институт независимых экспертов, который будет устанавливать достоверность всех проводимых исследований. Необходимость такого института объясняется тем, что многие исследования такого рода осуществляются за счет финансирования компаний-производителей, которым выгоден положительный результат, ведь генномодифицированные продукты помогут не только окупить все затраты, но и получить огромную прибыль. Поэтому и возникают различные фальсификации результатов исследований. За примером далеко ходить не будем. При проверке безопасности одного из сортов модифицированного картофеля выяснилось, что его употребление в пищу может привести к изменениям в составе крови и внутренних органов. И, несмотря на это, сорт был одобрен и широко применяется людьми в пищу. Большие деньги были всегда важнее здоровья граждан.

Конечно, сам по себе трансген, употребляемый людьми, видимого вреда не нанесет, поскольку внедриться в генный код людей не сможет. Тем не менее, этот ген будет блуждать по организму, и стимулировать синтез белков, которые не предусмотрены природой для человеческого организма. Поэтому, каков результат такого синтеза будет в будущем можно только предполагать. Многие ученые говорят о возможных опасностях, которые связаны с употребление генномодифицированных продуктов. Среди них можно отметить пищевой вред, а именно, нарушение обмена веществ, ослабление иммунитета, появление различных небезобидных аллергических реакций. Кроме того, результатом употребления продуктов, содержащих генномодифицированные организмы, может быть и нарушение структуры слизистой желудка, устойчивость микрофлоры кишечника к антибиотикам. Также возможно снижение уровня здоровья, связанное с накоплением в организме гербицидов, поскольку генномодифицированные растения имеют свойство их накапливать. Употребление продуктов генной инженерии может спровоцировать развитие онкологических заболеваний.

Применение генномодифицированных растений наносит и экологический вред, сказываясь на сортообразовании. Как правило, для работы с генами берутся один, иногда два сорта растений. Поэтому есть вероятность вымирания многих видов растений. Радикально настроенные экологи предупреждают, что употребление генномодифицированных продуктов расшатывает генофонд, результатом чего может стать возникновение мутантных генов и их носители также будут мутантами. Так или иначе, но все опасения и предупреждения относительно употребления генномодифицированных продуктов станут явными не ранее, чем по прошествии полвека, когда сменится поколение людей, питающихся трансгенной пищей.

Какие генномодифицированные продукты можно встретить на полках магазина?В большинстве случаев в магазинах есть в наличии генномодифицированные продукты из сои, кукурузы, рапса, картофеля, а также мясо, овощи, фрукты, рыба и некоторые другие продукты. Генномодифицированные растения могут быть в составе детского питания, колбасных изделий, шоколадных конфет, маргарина, мороженого, растительного масла, майонеза, хлебобулочных и кондитерских изделий. Эти продукты по своим вкусовым качествам нисколько не уступают натуральным, только стоимость их гораздо ниже. Однако не всегда производители указывают на этикетах своей продукции, что в ее состав входят генномодифицированные организмы или эти продукты являются генномодифицированными. В нашей стране требованиями санитарно-гигиенических норм предусматривается обязательное наличие информации такого рода на продукте, если в составе генномодифицированного продукта ГМО составляют 0,9% и более от полного объема продукта. Несмотря даже на это, не всегда подобную информацию указывают на продуктах.

Для производства продукции в качестве сырья применяют генномодифицированные растения и организмы такие известные компании, как Нестле (кофе, шоколад, детское питание), Хершис (безалкогольные напитки, шоколад), Кока-Кола и Пепси-Кола (сладкие газированные напитки), Макдональдс, Данон (молочные продукты, детское питание), Симилак (детское питание) и некоторые другие.

Приобретать или нет генномодифицированные продукты каждый человек решает для себя сам. Но все же, я бы не стала рисковать и употреблять продукты, влияние которых еще не изучено, особенно давать их детям, у которых организм еще не сформирован. Но это лишь мое мнений. Выбор за вами.

О генномодифицированных продуктах знает каждая хозяйка. Правда немного. Уверены, что если мы проведем эксперимент и предложим попробовать блюдо, приготовленное из генномодифицированных продуктов и выращенных в естественных условиях без вмешательства генной инженерии, то вы даже не почувствуете разницы. Маркетологи давно используют маркировку «без ГМО» на ярких этикетках товаров, а мы интуитивно выбираем упаковку с этим лейблом, полагая, что это действительно более полезный продукт. Хотя единицы из нас смогут четко ответить, что же такое генномодифицированные продукты и чем они так опасны. FashionTime решил провести ликбез по этому спорному вопросу и выяснить о пользе и вреде ГМО.   

Что такое ГМО?

 Генетически модифицированные организмы (ГМО) – это продукты питания и организмы, в которых присутствуют гены, пересаженные от других видов растений или животных. Ежегодно население нашей планеты увеличивается, и ему необходимо все больше продуктов питания. Почва и плодородные земли, в которых выращивали сельскохозяйственные культуры, истощаются. Для того чтобы растение могло получить дополнительные свойства, такие, как устойчивость к заболеваниям, увеличение сопротивляемости насекомым,  а также повысило урожайность, в его клетки пересаживают ген другого растения. Вся эта процедура проходит в лабораторных условиях. Например, если необходимо зимой получить урожай спелой и вкусной клубники, то в ее клетку будет введен ген арктической рыбы.  Это ни в коем случае не повлияет на вкусовые качества, а направлено на выявление у плодов клубники устойчивости к холодам. Однако если у вас есть аллергия на рыбу, то она может проявиться при употреблении в пищу этих ГМ-ягод.  

 В России недавно стало разрешено использование ГМО для производства продуктов питания. В список разрешенных ГМ-продуктов попали всего 14 видов: 8 сортов кукурузы, 4 сорта картофеля, 1 сорт риса и 1 сорт сахарной свеклы. В нашей стране запрещено использовать ГМ-продукты при производстве детского питания. Тем не менее из-за рубежа на прилавки наших магазинов попадает множество продуктов с содержанием ГМО. По данным Общенациональной ассоциации генетической безопасности, около 30 – 40% продуктов в нашем питании содержат ГМО.  В США уровень генномодифицированных продуктов составляет около 70%. Поэтому большинство продуктов, импортируемых в Россию из США, генномодифицированные.  

  На сегодняшний день в мире насчитывается свыше 60 видов растений, выращенных при помощи генной инженерии. В списке трансгенов самые популярные продукты, которые мы употребляем ежедневно: рис, кукуруза, соя, баклажаны, яблоки, пшеница, капуста,  клубника, огурцы, табак и другие.  

Польза генномодифицированных продуктов

Появление генномодифицированных продуктов в первую очередь оказало благоприятное влияние на сельское хозяйство. Выращивание генномодифицированных овощей и фруктов позволяет увеличить в разы урожайность. А так как эти продукты легче выращивать, то и стоимость их значительно ниже. Также ГМ-продукты способны самостоятельно бороться с насекомыми, сорняками, противостоять вирусам и бактериям.

Ученые в лабораторных условиях могут выводить ГМ-продукты с повышенным содержанием витаминов и полезных веществ. Генномодифицированые продукты используют и в фармакологии, изготавливая на их основе вакцины от различных заболеваний.

 Спор о пользе и вреде генномодифицированных продуктов не утихал с выведением первого ГМО. Нет клинически подтвержденных исследований, которые бы доказывали, что потребление ГМО несет прямой или косвенный вред здоровью человека.  Наоборот, выведение генномодифицированных продуктов со временем позволит повысить уровень иммунитета человека.  

Вред генномодифицированных продуктов

 Наука о выведении генномодифицированных продуктов совсем молодая. Первые трансгенные продукты были разработаны фирмой «Монсанто» в 1988 году. Пока нет ни одного устоявшегося мнения, насколько вредны ГМ-продукты. Но экологи, ученые и даже религиозные организации выступают против выведения ГМ-продуктов. Многие ученые полагают, что ГМО увеличивают риск возникновения опасных аллергических реакций, пищевых отравлений и даже мутаций. Они также способствуют развитию невосприимчивости к антибиотикам.  

 У движения зеленых свои опасения на этот счет. Экологи считают, что генномодифицированное растение негативно влияет на окружающую среду. Например, трансгенная кукуруза уничтожает не только вредных насекомых, которые губительны для урожайности, но и других, абсолютно безвредных. Другая серьезная проблема заключается в скрещивании культур одного подвида, в ходе которого одно растение (сорняк) получает гены здорового и пригодного в пищу продукта. В итоге сорняк приобретает полезные свойства своего собрата и становится абсолютно невосприимчив к гербицидам.   

 Многие ученые утверждают, что генномодифицированные продукты наносят вред пищевой системе человека, нарушая обмен веществ и микрофлору кишечника, вызывая ослабление иммунитета и развитие онкологических заболеваний.  

Где есть ГМО?

 Наиболее часто ГМ-продукты встречаются в импортных изделиях. Трансгенные продукты выращивают в большинстве стран мира: США, Бразилии, Канаде, Китае, Аргентине, Южной Африке, Пакистане, Индии и с небольшими показателями практически во всех странах Евросоюза. Генномодифицированные растения могут входить в состав мясных и колбасных продуктов, кондитерских и хлебобулочных изделий, детского питания, молочных продуктов и маргарина, растительного, арахисового масел, майонеза и других соусов.  

Производитель обязан сообщить на упаковке товара, если продукт содержит более 0,9% ГМО. Соответствующие изменения в закон РФ «О защите прав потребителей» были внесены 12 декабря 2007 года. Наличие трансгенных продуктов и его процентное содержание должно быть указано на этикетке в списке ингредиентов.  

Если содержание ГМО в продукте не превышает 0,9%, то производитель ставит отметку  «Не содержит ГМО». Этот рекламный ход используют многие компании-производители.  

Существует известный список Greenpeace, в котором перечислены компании, производящие ГМ-продукты. Многие из них вам наверняка известны. Мы выбрали самые популярные марки на российском рынке: Nestle, Unilever, Hershey’s, Coca-Cola, McDonald’s, Cadbury, Mars, PepsiCo, Lays, Cheetos, Schweppes, Pringles,  Milka, Новартис, Пармалат, Талосто, КамПоМос, Дарья-полуфабрикаты, Липтон, супы Campbell, Knorr.

Просмотров: 248

Генномодифицированные сельскохозяйственные культуры появились впервые на мировом рынке в 1996 году, когда американская корпорация «Монсанто» начала продажу ГМ семян хлопка и сои. В настоящее время «Монсанто» и ещё две европейские компании Syngenta и Bayer практически является монополистами генетически модифицированных организмов (ГМО) и производят 98% семян ГМ культур. Учёные и эксперты в разных странах бьют тревогу: подчинение науки экономическим интересам транснациональных кампаний может нанести непоправимый ущерб здоровью миллионов людей и природе.

ГМО — это организмы, у которых геном изменён с помощью генной инженерии с целью получения новых определённых качеств. В отличие от селекции, когда скрещиваются организмы родственные, при создании ГМО в геном можно внедрить ген другого вида или сорта, например, в геном растения внедряют гены животных.

трансгенные животные и растения польза и вредГМО — это организмы, у которых геном изменён с помощью генной инженерии

Вскоре после первых трансгенных сои и хлопка появились модифицированные картофель, рис, кукуруза, сахарная свёкла, томаты и другие культуры, которые были более устойчивыми к холоду, засухе и вредителям. Уже в 2010 году ГМ растения занимали почти 30% мировых посевных угодий. Модифицированные культуры широко рекламировались, как высокоурожайные и устойчивые к неблагоприятным  погодным условиям и вредителям, не портящиеся при длительном хранении. Исследования, подтверждающие пользу ГМО, финансировались самими же производителями. Однако, в конце 90-х годов независимые учёные, исследовавшие влияние ГМО на живые организмы, основываясь на результатах своих опытов, стали говорить о пагубном влиянии трансгенов на организм человека и окружающую среду.

Что обнаружили  учёные при исследовании влияния ГМ культур на организм млекопитающих?

ГМО: польза или вред

В числе первых, кто заговорил об опасности ГМО, был британский иммунолог Арманд Пуцтаи. Как известно, геном человека на 95 % схож с геномом представителей семейства мышиных, поэтому мыши и крысы используются для исследований в медицине. Короткий жизненный цикл и быстрая скорость размножения позволяют отследить влияние новых препаратов не только на испытываемую особь, но и на следующие поколения.

Арманд Пуцтаи проводил опыты на крысах. В результате вскармливания модифицированным картофелем, у подопытных животных резко понижался иммунитет, наблюдалось разрушение клеток печени и почек. Подобные результаты были получены российскими учёными в НИИ питания РАМН  и подтверждены ещё 22 группами исследователей в других странах. Влияние ГМО на репродуктивную функцию млекопитающих также подтверждено многократными опытами на крысах, которых кормили модифицированной соей. В результате такого вскармливания половина рождённых детёнышей  погибала в первые 3 недели, а у оставшихся наблюдалось недоразвитие и патологические изменения органов, в том числе в половой системе, отвечающей за размножение. В итоге второе поколение уже вообще не появлялось.

Испытания ГМО на крысах показали печальный результат

После начала применения ГМО, в странах, где они особенно широко использовались, стали обнаруживаться тревожные факты. Наблюдается резкое повышение больных аллергией. Например, в США, стране, где самой большой процент использования ГМО, в три раза увеличилось число людей, страдающих проявлениями аллергии (более 70% населения). В Швеции же, где ГМО запрещены, этот показатель остался на уровне 7%.

ГМ гены образуют белки, чужеродные для человека, возникает защитная реакция организма, вырабатываются антитела и  возникает аллергия. От употребления ГМО развиваются бесплодие, патологии желудочно-кишечного тракта, устойчивость к антибиотикам, появляются новые патологии, например болезнь Моргеллона.

Ещё в 90-х годах немецкий ученый Доерфлер в результате исследований подтвердил связь онкозаболеваний с ГМО. Позднее Пуцтаи получил данные об образовании у подопытных животных при кормлении генномодифицированным картофелем злокачественных опухолей тонкого кишечника. В последнее десятилетие медики наблюдают значительный рост онкологических заболеваний желудочно-кишечного тракта и крови в странах, где активно употребляются ГМ продукты.

Влияние ГМО на окружающую среду

Трансгенные культуры в результате перекрёстного опыления могут привести к перерождению естественных культур на соседних полях, а также могут образоваться гибриды с дикорастущими растениями. Появляются растения-мутанты, устойчивые к пестицидам, что повлекло за собой увеличение применения пестицидов и гербицидов, которые накапливаются в растениях.

Трансгенные культуры приводят к перерождению естественных культур

Например, гербицид «Раундап», использующийся для борьбы с появившимися в результате перекрёстного опыления суперсорняками, содержит очень токсичный глифосат. Накапливаясь в растениях, это вещество попадает в организм человека и сельскохозяйственных животных. Опыты показали, что воздействие глифосата в дозах, даже меньших, чем используются в сельском хозяйстве, вызывает гибель до 50% клеток почек человеческого эмбриона.

Применение генномодифицированных культур уже привело к значительному сокращению биоразнообразия природы. Например, в Индии до внедрения ГМ культур было больше 30 тысяч сортов риса, теперь осталось лишь 10, в Америке из 7000 сортов яблонь осталось 900.

Давление и нападки на учёных, исследующих ГМО

В 2000 году деятели науки опубликовали адресованное правительствам всех стран Мировое заявление об опасности ГМО, которое подписали 828 учёных из 84 стран мира. В настоящее время опубликовано уже более 1500 научных работ, в которых доказано вредное влияние ГМО на живые организмы и природную среду.

Учёные, заявившие о вреде трансгенов, подверглись нападкам и давлению. Выступают на стороне трансгенов компании-производители, постепенно захватывающие мировой продовольственный  рынок. Дело в том, что трансгены не дают семян и покупатель должен каждый год закупать их у монополистов. Также запретом ГМО не довольны биотехнологи, получающие от этих компаний гранты на исследования.

ГМО выгодно трансгенным компаниям

Могущественные транснациональные корпорации формируют мнение о якобы некорректности экспериментов. Учёных лишают финансирования, увольняют. Британское издание Times, в приложении Higher Education приводит данные, что из 500 английских учёных-биотехнологов, 30% сообщили о том, что они изменили данные исследований по настоянию спонсоров. В итоге 17% из них показали нужный для заказчика результат. По заявлению других 10% опрошенных, им пригрозили, что не продлят контракт, если «просьба» не будет выполнена. Давлению подверглись учёные США, Франции, Италии, Австрии, не избежали этого и российские исследователи.

Однако учёные осознают моральную ответственность за применение недостаточно изученных новых технологий. Они предупреждают, что внедрение чужеродных генов в геном человека, животных и растений может привести к мутациям и возникновению необратимых изменений в живых организмах и, в конечном итоге, к их вымиранию.

Использование ГМО в России

В 2016 году в России принят закон, запрещающий выращивание генетически модифицированных животных, растений и ввоз ГМ семян. Но ввоз продуктов с ГМО этот закон не запрещает. Поэтому на полках наших магазинов много таких товаров, в том числе и предназначенных для детского питания. Чтобы распознать продукты с ГМО нужно внимательно читать информацию об их составе, а также можно узнать в Интернете данные о производителях, использующих ГМО. Однако даже знак «без ГМО» не гарантирует, что в продукте их нет, так как он ставится и при наличии ГМО, но менее 1%.

Разобраться, пользу или вред приносит ГМО, несведущему человеку трудно. Ученые, занимающиеся генной инженерией, постоянно твердят, что за их продукцией будущее. Они считают, что только научные разработки спасут человечество от голода. Оппоненты доказывают, что употребление такой пищи вызовет опухоли, мутации и все население Земли вскоре может просто прекратить свое существование. Научные сотрудники российских НИИ требуют разрешения на продолжение работ по созданию новых продуктов, бьют тревогу, что наша страна уже очень далеко отстала от разработок США и европейских стран. Что является причиной этих споров: желание покончить с голодом во всем мире или жажда получить финансирование на свои исследования, пока неясно.

Что такое ГМО?

О ГМО слышали все, но не каждый разобрался, что это за продукты. Название расшифровывается «генномодифицированные организмы». От одних этих слов становится страшно, в воображении возникают чудовищные мутанты из фильмов ужасов. Мы все знаем, к каким последствиям приводят даже небольшие хромосомные изменения на небольшом участке ДНК. Ученые, занимающиеся генной инженерией, утверждают, что ничего страшного не произойдет, но люди напуганы тем, что вновь созданные организмы при употреблении в пищу вызовут опасные заболевания, а при небрежном обращении могут расплодиться по всей планете и вызвать непредсказуемые экологические бедствия.

Улучшить качество съедобных культур старались во все времена. Еще древние земледельцы заметили, что, отбирая посадочный материал самых стойких и здоровых растений, можно вывести более урожайные и устойчивые к неблагоприятным условиям сорта. Потом начали практиковать переопыление, прививки черенками других культур. Чтобы вывести новый сорт, нужны были годы и десятилетия. Быстрее проходила селекция овощей и злаков, а выведением новых плодовых деревьев иногда занималось не одно поколение ученых.

Генетики нашли более простой способ. Нужный ген встраивается в цепочку ДНК, и растение сразу получает необходимые признаки. Влаголюбивая капуста сможет расти в засушливой пустыне, вредители не станут нападать на куст томатов. При помощи подобных технологий начали выращиваться ровные, гладкие, одинаковые по размеру плоды, которые могут долго храниться.

Работа ученых, занимающихся созданием ГМО, очень сложна – намного труднее, чем труд ювелира. Они выделяют из одного вида ген ДНК с нужными признаками и переносят его в генетическую цепочку продовольственной культуры. Совершенно необязательно, чтобы материал передавался между родственными видами. Например, чтобы повысить содержание белка в кукурузе, в растение вводится ген крысы, а чтобы создать устойчивые к холодам томаты, используется ген медузы. За столом такую информацию лучше не читать, аппетит пропадет сразу.

Какие продукты содержат ГМО?

Тем, кто хочет питаться только натуральной пищей, нужно завести собственное подсобное хозяйство и самостоятельно выращивать овощи, фрукты, корм для скота. В магазине приобрести продукты без ГМО очень сложно. Любые изделия из мяса, в состав которых входит растительный белок, содержат генномодифицированную сою. Вы покупаете кусок говядины, на этикетке написано, что мясо не содержит ГМО, хотя корова ела кукурузу и пшеницу, выращенную при помощи генной инженерии.

По закону в России требуется маркировать все товары, содержащие ГМО, чтобы покупатели могли делать сознательный выбор в пользу новых технологий или традиционных продуктов. Начинание хорошее, только при обилии импортных закупок выполнить его очень сложно. Даже фирмы, производящие детское питание, используют генномодифицированное сырье. Вы заходите в закусочную, покупаете хот-дог, который почти полностью состоит из продуктов, произведенных по новым технологиям. Пшеница для муки, сосиска, соус – везде содержится ГМО.

В развитых европейских странах и США требования к качеству продукции очень жесткие, но содержание ГМО в них допустимо до 10%. Если учесть, что продовольственные компании выпускают продукцию 3 категорий (для внутренних продаж, для торговли с другими развитыми странами и для слабо развитых государств), можно предположить, что нам достаются самые вредные и некачественные товары. Там есть консерванты, красители и другие добавки, запрещенные во многих государствах. При таком рационе трудно решить, от чего здоровье дает сбой: от встроенных в растения чужеродных генов или от избытка химических соединений.

Совет

Покупая импортные продукты, смотрите, чтобы на упаковке стояла пометка не просто «натурально», а «100% натурально», такая надпись гарантирует, что ГМО там не содержится.

Вы можете по виду отличить некоторые продукты, содержащие ГМО. Если видите ровные, гладкие, очень привлекательные, но лишенные приятного аромата плоды, будьте уверены, это генная инженерия. Все полуфабрикаты, мясные изделия с растительным белком просто пересыщены трансгенами. Сейчас найти в продаже натуральную сою почти невозможно – все продукты, в которые добавлено это растение, содержат ГМО.

Опасность трансгенов для организма человека

Даже самым яростным противникам генномодифицированных продуктов не следует верить всем страшилкам, какие про них рассказывают. Когда вы едите хлеб из пшеницы, в которую был введен ген скорпиона, не нужно бояться, что ваши хромосомы изменятся. Не бойтесь, на теле не появятся хитиновые покровы, а вместо копчика не вырастет ядовитое жало. Во все века люди ели растительную и животную пишу, которая обязательно содержит генетический материал, но человечество не мутировало. На такие сказки можно не обращать внимания, но есть предостережения о негативных последствиях от употребления трансгенов, к которым стоит прислушаться:

  • возникновение опухолей;
  • аллергические реакции;
  • ослабление репродуктивной функции;
  • ожирение и другие нарушения обмена веществ;
  • снижение иммунитета.

Следует понять, что когда мы едим генномодифицированную картошку, это уже не тот корнеплод, который человечество употребляло веками и привыкло к его свойствам. Эта наука еще слишком молода, чтобы делать выводы о том, как повлияют новые продукты на наш организм. Опасность развития опухолей, влияние на репродуктивную функцию, ослабление иммунитета замечаются не сразу. Даже насчет результатов опытов на грызунах ведутся научные споры: одни специалисты утверждают, что животные, питающиеся кормом с ГМО, заболевали чаще, другие опровергают это утверждение.

К сожалению, наука существует не сама по себе, исследования финансируются различными корпорациями. Поставщики натуральных продуктов желают видеть результаты, показывающие опасность новых технологий, а компании, производящие генномодифицированные продукты, требуют данных об их полной безвредности. На совести ученых остается вопрос, покажут они достоверные данные или слегка изменят их в нужную сторону. При проведении экспериментов на крысах официальные исследования установили, что у 80% самок, употребляющих трансгенные корма, развились опухоли. В ответ ученые, стоящие на стороне новых технологий, утверждают, что эта порода грызунов склонна к онкологическим заболеваниям, и качество корма не влияет на их здоровье.

Опасность для человека могут представлять не только достижения генной инженерии, но и то, как разработки используются на практике. При выращивании ГМО-культур можно неумеренно травить поля пестицидами. Сорняки погибнут, а продуктовые растения останутся. Велик соблазн для фермеров превысить дозу химикатов, чтобы не проводить утомительную борьбу с ненужными травами. Применяемые на американском континенте гербициды вызывают у людей ожирение, а тучных людей там с каждым годом становится все больше. Остается только гадать, что становится причиной лишнего веса: увлечение фаст-фудом, трансгены или гербициды.

Пользу или вред принесут новые технологии?

Чтобы объективно оценить ситуацию и понять, вред или польза будет человечеству от внедрения ГМО, нужно выслушать доводы и сторонников, и противников. К некоторым утверждениям ученых, занимающихся генной инженерией, можно прислушаться. Затрат на выращивание урожая требуется меньше, значит, снижается стоимость продуктов. Растения устойчивы к неблагоприятным погодным условиям, инфекциям, при их выращивании используется меньше опасных химикатов. Хорошая лежкость позволяет доставить свежие плоды в самые дальние регионы и снабдить население витаминами.

Противоположная сторона тоже приводит разумные доводы. Выведение новых культур и их бесконтрольное размножение может нарушить экологический баланс. Появятся новые растения, неизвестные животные, и как на это отреагирует сложившаяся веками флора и фауна, не знает никто. Селекционеры утверждают, что трансгенные семена могут взойти только в первом поколении. На самом деле они дают всходы и при втором, и при третьем применении, а свойства этих потомков никто не изучал. Упавшие при уборке зерна пшеницы, початки кукурузы перезимуют на пашне, могут попасть на соседние участки, и в следующем сезоне снова дадут урожай. Никто не знает, не захватят ли таким путем генномодифицированные растения всю почву, не вытеснят ли традиционных представителей нашей флоры.

Чтобы решить вопрос, как повлияет на организм человека употребление генномодифицированных продуктов, нужно отследить состояние нескольких поколений. Эксперименты на людях запрещены, а экологическая обстановка все ухудшается. Станут распространение болезней, участившееся бесплодие, мутации результатом употребления трансгенных продуктов или следствием химических выбросов в воду и атмосферу, предсказать невозможно.

Можно сколько угодно спорить о продуктах, содержащих ГМО, но остановить это производство уже невозможно. В сложной экологической обстановке нужно очень серьезно подходить к выбору продуктов для своего рациона, и особенно для детского питания. Если у вас нет своей дачи, познакомьтесь с жителями ближайшего поселка и покупайте продукты у них. Кушайте неровную картошку, невзрачные, но очень вкусные яблоки. Ген скорпиона, возможно, и не представляет опасности, но аппетита такие плоды точно не вызовут.

polza-ili-vred.ru

Трансгенные животные: технологии получения

В отличие от растений, где существует возможность получения целого фертильного растения из одной трансформированной соматической клетки и вегетативное размножение, получение трансгенных животных - очень сложный и длительный процесс.

Используемая стратегия состоит в следующем: 1. Клонированный ген вводят в ядро оплодотворенной яйцеклетки. 2. Оплодотворенные яйцеклетки с экзогенной ДНК имплантируют в рецепиентную женскую особь (поскольку успешное завершение развития эмбриона млекопитающих в иных условиях невозможно). 3. Отбирают потомков, развившихся из имплантированных яйцеклеток, которые содержат клонированный ген во всех клетках. 4. Скрещивают животных, которые несут клонированный ген в клетках зародышевой линии, и получают новую генетическую линию.

Эксперименты по генетической модификации многоклеточных организмов путем введения в них трансгенов требуют много времени. Тем не менее, трансгеноз стал мощным инструментом для исследования молекулярных основ экспрессии генов млекопитающих и их развития, для создания модельных систем, позволяющих изучать болезни человека, а также для генетической модификации клеток молочных желез животных с целью получения с молоком важных для медицины белков. Был даже предложен новый термин «фарминг» (pharming), относящийся к процессу получения из молока трансгенных домашних животных аутентичных белков человека или фармацевтических препаратов.

Использование молока целесообразно потому, что оно образуется в организме животного в большом количестве и его можно надаивать по мере надобности без вреда для животного. Вырабатываемый молочной железой и секретируемый в молоко новый белок не должен при этом оказывать никаких побочных эффектов на нормальные физиологические процессы, протекающие в организме трансгенного животного, и подвергаться посттрансляционным изменениям, которые, по крайней мере, близки к таковым в клетках человека. Кроме того, его выделение из молока, которое содержит и другие белки, не должно составлять большого труда.

Несмотря на то, что первые трансгенные сельскохозяйственные животные были получены в 1985 г. введением экзогенной ДНК в пронуклеус зигот, до настоящего времени не разработано эффективного метода, который бы мог быть использован для создания генетически модифицированных животных независимо от вида и от целей эксперимента. Разработка новых эффективных методов переноса генов в эмбриональные и соматические клетки животных, а также совершенствование существующих подходов остается актуальной задачей.

Среди большого разнообразия способов внедрения экзогенной ДНК в геном животного можно выделить следующие, которые нашли широкое применение в практике трансгеноза: - метод микроинъекции, - опосредованный ретровирусами перенос генов, - использование модифицированньгх эмбриональных стволовых клеток, - перенос трансформированных ядер генеративных и соматических клеток, - использование спермиев и сперматогониев как переносчиков ДНК.

Среди других способов доставки экзогенной ДНК в организм животных можно отметить использование липосом, аденовирусных векторов, а также метод высокоскоростной инъекции. Однако эти методы не нашли широкого применения вследствие их недостаточной стабильности, а также отсутствия интеграции трансгена в геном.

Микроинъекции рекомбинантной ДНК в оплодотворенные ооциты многоклеточных животных пока остаются наиболее популярным способом введения чужих генов в организм животных. Несмотря на то, что метод требует высокой квалификации и дорогостоящего оборудования, простота и надежность окупают все его недостатки.

Первой и наиболее хорошо разработанной экспериментальной системой для получения трансгенных животных явилась мышь. Донорных самок мышей с экспериментальной суперовуляцией скрещивают с самцами-производителями, через 12 ч выделяют оплодотворенные яйцеклетки и помещают их в культуру. Далее в больший их двух пронуклеусов (обычно мужской) инъецируют рекомбинантную ДНК (рис. 2.17). Пережившие инъекцию яйцеклетки пересаживают самкам-реципиентам. Только часть трансплантированных ооцитов продолжает развиваться до рождения детенышей.

Микроинъекция экзогенной ДНК в пронуклеус оплодотворенной яйцеклетки млекопитающих под микроскопом (а) и схема эксперимента (б) Рис. 2.17. Микроинъекция экзогенной ДНК в пронуклеус оплодотворенной яйцеклетки млекопитающих под микроскопом (а) и схема эксперимента (б) На частоту интеграции экзогенной ДНК при использовании метода микроинъекции оказывают влияние такие факторы, как чистота вводимого образца, форма и концентрация ДНК, состав буферного раствора для микроинъекции, качество эмбрионов, а также способ пересадки эмбрионов реципиентам (нехирургический, хирургический, лапароскопический).

Трансгенных животных в потомстве идентифицируют различными методами, чаще всего ПЦР, и скрещивают для получения трансгенных линий. Некоторые из трансгенных животных оказываются мозаичными (половые клетки не содержат экзогенной ДНК), поэтому при скрещивании трансгенным оказывается меньшая часть потомства первого поколения, чем расчетные 50 %. В ряде случаев гомозиготные линии получить не удается, поскольку 5-15 % трансгенных инсерций в гомозиготном состоянии летальны, так как инсерция иногда нарушает жизненно-важные части генома.

Точный механизм, обеспечивающий интеграцию инъецированной ДНК в хромосомы клетки-мишени, неизвестен, однако анализ структуры встроенной ДНК позволяет выявить некоторые моменты. Интеграция происходит случайным образом в один хромосомный локус, который может содержать от одного до нескольких тысяч тандемных копий интегрированной ДНК. Около 30 % полученных первичных трансгенных животных, как правило, обнаруживают ту или иную степень мозаичности, что может являться следствием интеграции экзогенной ДНК после завершения первого цикла репликации.

Степень интеграции экзогенной ДНК в геном, т.е. число трансгенных животных от общего числа родившихся животных, при использовании метода микроинъекции в зависимости от вида животных колеблется в незначительных пределах 5-15 % . Наиболее важным с учетом затрат, требующихся для получения одного трансгенного животного, является показатель общей эффективности трансгеноза, который рассчитывается как отношение числа полученных трансгенных животных к общему числу пересаженных эмбрионов, выраженное в процентах. Величина этого показателя для млекопитающих также относительно постоянна и составляет в среднем от ~0,5 % у свиней и коров до ~2 % у мышей.

Ретровирусные векторы также используются для получения трансгенных животных. Инфицирование предимплантационных эмбрионов рекомбинантными ретровирусами - относительно несложная эффективная процедура.

Восьмиклеточную морулу (рис. 2.18) освобождают от яйцевой оболочки и помещают в культуральную чашку с фибробластами, продуцирующими рекомбинантный ретровирус. Инфицированные эмбрионы, достигшие стадии бластулы, имплантируют псевдобеременным самкам. В результате формируются трансгенные организмы, мозаичные по числу и локализации встроек рекомбинантной ДНК в геном. Поэтому для получения чистых линий далее необходим масштабный аутбридинг.

Недостатком метода является ограничение вставки экзогенной ДНК ~8 тнп, вследствие чего трансген может оказаться лишенным прилегающих регуляторных последовательностей, необходимых для его экспрессии, а в некоторых случаях интеграция в исходный локус нестабильна.

Новые лентивирусные векторы (лентивирусы принадлежат семейству ретровирусов) показали свою очень высокую эффективность при доставке ДНК в ооциты и зиготы. Инъекция рекомбинантных лентивирусных конструкций в перивителлиновое пространство свиных зигот и коровьих ооцитов привело к появлению потомства с самой высокой на данный момент долей трансгенных особей. В то же время лентивирусные векторы обладают всеми недостатками ретровирусных: малый размер вставки экзогенной ДНК и множественная интеграция в хозяйский геном, которая может привести к таким нежелательным побочными эффектам, как активация онкогенов и инсерционный мутагенез. Кроме того, для лентивирусных векторов наблюдается высокая степень мозаичности получаемого трансгенного потомства и отдельные факты сайленсинга (инактивации) лентивирусных рекомбинантных последовательностей в полученных трансгенных линиях.

Использование ретровирусных векторов имеет и еще один большой недостаток. Хотя эти векторы создаются так, чтобы они были дефектными по репликации, геном штамма ретровируса (вируса-помощника), который необходим для получения большого количества векторной ДНК, может попасть в то же ядро, что и трансген. Несмотря на все принимаемые меры, ретровирусы-помощники могут реплицироваться в организме трансгенного животного, что совершенно недопустимо, если этих животных предполагается использовать в пищу или как инструмент для получения коммерческого продукта. И поскольку существуют альтернативные методы трансгеноза, ретровирусные векторы редко используются для создания трансгенных животных, имеющих коммерческую ценность.

Схема получения линии трансгенных мышей с использованием ретровирусных векторов Рис. 2.18. Схема получения линии трансгенных мышей с использованием ретровирусных векторов Модифицированные эмбриональные стволовые клетки могут быть использованы для получения трансгенных животных. Клетки, выделенные из мышиных эмбрионов на стадии бластоцисты, могут пролиферировать в культуре, сохраняя способность к дифференцировке в любые типы клеток, в том числе и в клетки зародышевой линии, при введении в другой эмбрион на стадии бластоцисты (рис. 2.19).

Такие клетки называются плюрипотентными эмбриональными стволовыми клетками (ES). В ES-клетки в культуре можно ввести целевой трансген различными методами (трансфекция, электропорация, ретровирусная инфекция и т.д.) без нарушения их плюрипотентности. Практическое достоинство этой схемы заключается в том, что она дает большие возможности для проведения селекции клеток по определенному параметру. Это может быть число копий трансгена, его локализация или характер экспрессии.

Зная последовательности, окружающие конкретный сайт для желаемой интеграции, можно сконструировать вектор для встраивания целевой ДНК путем гомологичной рекомбинации. Например, заменить какой-либо ген, кодирующий легко идентифицируемый признак с целью селекции, убрав или восстановив его функцию в полученной трансгенной клетке.

Таким же образом получают так называемых нокаутных мышей (knock out) - мышей с направленно инактивированным определенным клеточным геном для исследования его функций. Для осуществления гомологичной рекомбинации вектор конструируют из фрагментов целевого гена, который планируется инактивировать, часть целевого гена при этом заменяется каким-либо селективным маркером для проведения отбора клеток с интегрированной конструкцией.

Получение трансгенных мышей методом реконструкции эмбрионов с помощью генетически модифицированных эмбриональных стволовых клеток (ES-клеток). ES-клетки получают из внутренней клеточной массы бластоцисты мыши Рис. 2.19. Получение трансгенных мышей методом реконструкции эмбрионов с помощью генетически модифицированных эмбриональных стволовых клеток (ES-клеток). ES-клетки получают из внутренней клеточной массы бластоцисты мыши Отобранные трансгенные ES-клетки можно культивировать и использовать для получения трансгенных животных. Это позволяет избежать случайного встраивания трансгена, характерного для метода микроинъекций и ретровирусных векторных систем.

Все получаемые по такой схеме животные являются мозаиками, поэтому необходима селекционная работа по получению чистых линий. Проблему мозаичности первичных трансгенных животных можно преодолеть пересадкой ядер трансформированных ES-клеток в энуклеированные ооциты, которые затем продолжают свое нормальное развитие. В результате в каждой клетке полученного животного будет содержаться трансген.

К сожалению, плюрипотентные ES-клетки, аналогичные мышиным, пока не обнаружены у других млекопитающих и птиц, но поиски продолжаются.

Перенос ядер трансформированных генеративных и соматических клеток в яйцеклетку, или соматический ядерный перенос (somatic nuclear transfer), еще один способ, используемый в практике трансгеноза. Было показано, что ядра эмбриональных клеток различных животных при переносе в энуклеированную яйцеклетку иногда способны обеспечивать развитие целого нового организма. После непродолжительного культивирования даже ядра из некоторых дифференцированных клеток способны обеспечивать развитие до жизнеспособной особи.

Так, например, знаменитая овечка Долли была клонирована в 1997 г. слиянием культивируемых (3-6 пассажей) клеток эпителия молочной железы (вымени) взрослого шестилетнего животного с лишенной ядра яйцеклеткой (рис. 2.20). Хотя нельзя исключить, что для клонирования случайно была взята недифференцированная клетка, присутствующая в донорском эпителии.

Клонирование овцы методом переноса ядра Рис. 2.20. Клонирование овцы методом переноса ядра. Эпителиальные клетки молочной железы в культуре индуцируют для перехода в фазу G0 (стадия, на которой находится яйцеклетка). Затем осуществляют слияние такой клетки с энуклеированной яйцеклеткой и выращивают эмбрионы до ранних стадий эмбриогенеза. После чего эмбрионы имплантируют в матку суррогатной матери, где происходит дальнейшее развитие. В эксперименте Я. Уилмута (I. Wilmut) по клонированию Долли было проведено 277 слияний безъядерных яйцеклеток с клетками молочной железы в фазе G0, из 29 выживших эмбрионов только один развился до жизнеспособного организма Клонирование Долли из ядра дифференцированной клетки и трех других овец из ядер эмбриональных клеток удалось осуществить благодаря переносу ядер из клеток, находящихся в стадии покоя (G0), и, возможно, особенностям эмбриогенеза этого животного. В зиготах овец в течение первых трех делений, занимающих несколько суток, происходит только репликация ДНК, ни один из генов не экспрессируется. Предполагается, что за это время введенная ДНК освобождается от специфичных для клетки регуляторных белков, а соответствующие гены эмбрионального развития связываются с инициаторными эмбриональными белковыми факторами из цитоплазмы яйцеклетки.

Хотя технологиям клонирования еще очень далеко до совершенствования - клонированная Долли выявляла многие признаки преждевременного старения, это очень многообещающая технология получения трансгенных животных. Даже если имеются различные проблемы с первым поколением, скорее всего, второе поколение не будет иметь недостатков, приобретенных вследствие использования «старого» ядра для яйцеклетки.

Основная проблема, которую нужно решить для того, чтобы создание любых трансгенных животных с помощью метода переноса ядер стало реальным, - это сохранение плюрипотентности клеток в непрерывной культуре. В настоящее время ведутся активные поиски факторов репрограммирования дифференцированных клеток для индукции плюрипотентности. Если это удастся, то генетическое изменение таких клеток и создание трансгенных организмов путем соматического ядерного переноса станет почти рутинной процедурой, а пока это единичные удачные эксперименты.

Искусственные хромосомы как трансгенный вектор. Большинство трансгенов представляют собой кДНК, небольшие гены (<20 тнп) или фрагменты генов. Зачастую кДНК плохо экспрессируются в клетках млекопитающих, а когда трансгеном служит геномная ДНК, важные геноспецифичные регуляторные последовательности, расположенные до и после гена-мишени, обычно не входят в состав вставки. Кроме того, полноразмерные гены и мультигенные комплексы (>100 тнп) слишком велики для встраивания в обычные векторы.

Учитывая все это, для трансгеноза стали использовать искусственные дрожжевые хромосомы (YAC), вмещающие фрагменты геномной ДНК длиной от 100 до > 1 000 тнп и искусственные хромосомы человека еще большей емкости (об искусственных хромосомах). Данные эписомальные векторы имеют еще одно преимущество - позволяют избежать эффект положения гена при экспрессии экзогенной ДНК. Уровень экспрессии встроенного гена очень зависит от его хромосомной позиции, например, встраивание в неактивный хроматин (гетерохроматин) интактной хромосомы приводит к инактивации гена.

С помощью искусственных дрожжевых хромосом (YAC), несущих несколько родственных генов или один большой ген, были получены трансгенные мыши путем микроинъекции в пронуклеус оплодотворенной яйцеклетки или трансфекцией ES-клеток. Трансгенные мыши, несущие кластер из пяти функциональных геновв -глобина человека суммарной длиной примерно 250 тнп, экспрессировали все эти гены тканеспецифично и в нужное время -точно так же, как это происходит у человека. Такое соответствие обеспечивалось фланкирующими их последовательностями, которые содержат промотор и другие важные регуляторные элементы. С помощью YAC-трансгеноза были получены мыши, которые синтезировали только человеческие антитела, являющиеся сложной тетрамерной конструкцией из двух пар разных полипептидных цепей.

Искусственные хромосомы человека (human artificial chromosome -HAC), содержащие целиком иммуноглобулиновый локус человека с тяжелыми и легкими цепями, были внедрены в бычьи фибробласты, которые затем использовали для соматического ядерного переноса. Полученные трансхромосомальные телята экспрессировали иммуноглобулины человека в своей крови. Эта система стала важным шагом в направлении животной продукции терапевтических поликлональных антител человека.

Дальнейшие наблюдения за трансгенными животными показали, что рекомбинантные HACs поддерживались в большинстве особей первого поколения в течение нескольких лет. Будут ли полученные искусственные хромосомы соответствующим образом разделяться в процессе мейоза и наследоваться, еще только предстоит выяснить.

Совсем недавно возникла новая перспективная технология для получения животных с выключенными генами - малые интерферирующие РНК (миРНК, siRNA), которые используют для прицельного выключения генов (сайленсинга). РНК-интерференция - консервативный посттранскрипционный регуляторный процесс. Двухцепочечные малые интерферирующие миРНК в 19-23 нуклеотида специфически связываются с комплементарной последовательностью своей матричной мРНК-мишени, направляя ее по пути деградации.

РНК-интерференция является составной частью системы генной регуляции, а именно контролирует/супрессирует трансляцию мРНК из эндогенных и экзогенных вирусных элементов и может быть использована для терапевтических целей. Для транзиентного выключения гена синтетические миРНК трансфецируют в клетки или ранние эмбрионы. Для стабильной генной репрессии последовательность миРНК должна быть инкорпорирована в геном в составе экспрессионной генной конструкции.

Очень эффективна комбинация лентивирусных векторов с миРНК для интеграции в геном. В противоположность классической нокаут-стратегии, которая требует длительного скрещивания для получения чистой линии с инактивированным геном в обоих локусах диплоидного генома, миРНК при интеграции могут легко выключить целевой ген в любой имеющейся линии животных.

Несмотря на разработанный широкий спектр методик получения трансгенных животных, в настоящее время пока отсутствует надежная и эффективная технология трансгеноза животных. Самые большие проблемы связаны с беспорядочным встраиванием экзогенной ДНК в геном при использовании большинства существующих методов. Так что дальнейшие качественные улучшения технологии необходимы в области разработки прицельной модификации клеточных генов и точного встраивания экзогенной ДНК в геном.

Тем более что геномы большинства хозяйственно важных организмов к настоящему времени полностью секвенированы и можно планировать будущую структуру трансгенного организма. Сочетание полностью расшифрованных последовательностей геномов с методами адресной доставки экзогенной ДНК позволит проводить целенаправленное конструирование трансгенных геномов с заранее заданными свойствами.

Н.А. Воинов, Т.Г. Волова

medbe.ru

Трансгенные животные

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

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

Успешные опыты с мышами способствовали проведению работ по получению трансгенных кроликов и сельскохозяйствен­ных животных. Схема получения трансгенных животных в ос­новном такая же, как и при работе с мышами. Она состоит из следующих этапов: 1) выбор, получение и клонирование чуже­родного гена; 2) получение зигот и выявление пронуклеусов; 3)

119

микроинъекция определенного числа копий генов в видимый пронуклеус; 4) трансплантация зиготы в половые пути гормо­нально подготовленной самки; 5) оценка родившихся животных по генотипу и фенотипу: интеграция чужеродной ДНК, экспрес­сия ДНК, влияние на признак (например, высокая интенсив­ность роста), установление наследования гена.

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

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

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

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

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

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

В перспективе предполагается получение трансгенных живот­ных для производства новых продуктов, которые можно будет производить в промышленном масштабе, если они будут полез­ны с медицинской точки зрения. С этой целью будет использо­ваться рекомбинантная ДНК, с помощью которой от трансген­ных животных будут получать, например, из коровьего молока, крови или печени такие белки, как инсулин человека, интерфе­рон и гормоны. Разрабатывается биотехнология производства фактора свертывания крови из молока трансгенных овец. Пред-

120

•полагается, что фактор свертываемости, необходимый для лече­ния гемофилии, будет синтезироваться в клетках молочной желе­зы овец и переходить в молоко.

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

Контрольные вопросы. 1. Что такое биотехнология и какова ее роль в ветери­нарии, животноводстве, медицине? 2. Что такое генная инженерия, какие задачи она решает? 3. Какие известны методы получения генов? 4. Как создаются рекомбинантные ДНК и с какой целью они вводятся в реципиентную клетку? 5. Что такое клеточная инженерия? 6. Какие задачи решает эмбриогенетическая инженерия? 7. В чем заключается клонирование эмбрионов? 8. Каких животных называют химерами и как их получают? 9. Как и с какой целью осуществляется трансгеноз?

Г л а в а 9 ИЗМЕНЧИВОСТЬ И МЕТОДЫ ЕЕ ИЗУЧЕНИЯ

Изменчивость свойственна всем живым существам и является одним из основных факторов эволюции. В настоящее время известно около миллиона видов животных и около полумиллио­на видов растений. Изменчивость организмов — основа для вы­ведения новых пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов.

studfiles.net

ТРАНСГЕННЫЕ ЖИВОТНЫЕ - это... Что такое ТРАНСГЕННЫЕ ЖИВОТНЫЕ?

ТРАНСГЕ́ННЫЕ ЖИВО́ТНЫЕ, экспериментально полученные животные, содержащие во всех клетках своего организма дополнительную интегрированную с хромосомами и экспрессирующуюся чужеродную ДНК (трансген), которая передается по наследству по законам Менделя. Изредка трансген может реплицироваться и передаваться по наследству как экстрахромосомный автономно реплицирующийся фрагмент ДНК. Термин «трансгеноз» был предложен в 1973 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 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. Имеются отдельные сообщения об использовании спермиев для создания трансгенных животных, однако этот прием пока не получил широкого распространения. Первые трансгенные животные были получены в 1974 в Кембридже (США) Рудольфом Янишем (Jaenisch) в результате инъекции в эмбрион мыши ДНК вируса обезьяны SV40. В 1980 американским ученым Жоржем Гордоном (Gordon) с соавторами было предложено использовать для создания трансгенных животных микроинъекцию ДНК в пронуклеус зиготы. Именно этот подход положил начало широкому распространению технологии получения трансгенных животных. Первые трансгенные животные в России появились в 1982. С помощью микроинъекций в пронуклеус зиготы в 1985 в США были получены первые трансгенные сельскохозяйственные животные (кролик, овца, свинья). В настоящее время для создания трансгенных животных, кроме микроинъекций, используются другие экспериментальные приемы: инфицирование клеток рекомбинантными вирусами, электропорация, «обстрел» клеток металлическими частицами с нанесенными на их поверхности рекомбинантными ДНК. В последние годы в результате появления технологии клонирования животных (см. КЛОНИРОВАНИЕ ЖИВОТНЫХ) возникли дополнительные возможности для создания трансгенных животных. Уже есть трансгенные животные, полученные с помощью микроинъекции генов в ядра дифференциированных клеток. Все имеющиеся методы переноса генов 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. Механизмы интеграции экзогенной ДНК или формирования автономных репликонов (единиц репликации, отличных от хромосом) при трансгенозе не известны. Встраивание трансгенов у каждого вновь получаемого трансгенного животного происходит в случайные участки хромосом, причем может происходить встраивание как единичной копии трансгена, так и множества копий, располагающихся, как правило, тандемно в единичном локусе одной из хромосом. Как правило, гомология между сайтом (местом) интеграции трансгена и самим трансгеном отсутствует. При использовании для трансгеноза эмбриональных стволовых клеток возможна предварительная селекция, что позволяет получать трансгенных животных с трансгеном, интегрированным в результате гомологичной рекомбинации с определенным участком генома хозяйского организма. С помощью этого подхода осуществляют, в частности, целенаправленное прекращение экспрессии определенного гена (это называют «нокаутом гена»). 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. 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). 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.

dic.academic.ru

Трансгенные животные

Трансгенные животные.

Трансгенные животные - экспериментально полученные животные, содержащие во всех клетках своего организма дополнительную интегрированную с хромосомами и экспрессирующуюся чужеродную ДНК (трансген), которая передается по наследству по законам Менделя. Изредка трансген может реплицироваться и передаваться по наследству как экстрахромосомный автономно реплицирующийся фрагмент ДНК.

Термин «трансгеноз» был предложен в 1973 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 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. Имеются отдельные сообщения об использовании спермиев для создания трансгенных животных, однако этот прием пока не получил широкого распространения.

Первые трансгенные животные были получены в 1974 в Кембридже (США) Рудольфом Янишем (Jaenisch) в результате инъекции в эмбрион мыши ДНК вируса обезьяны SV40. В 1980 американским ученым Жоржем Гордоном (Gordon) с соавторами было предложено использовать для создания трансгенных животных микроинъекцию ДНК в пронуклеус зиготы. Именно этот подход положил начало широкому распространению технологии получения трансгенных животных. Первые трансгенные животные в России появились в 1982. В настоящее время для создания трансгенных животных, кроме микроинъекций, используются другие экспериментальные приемы: инфицирование клеток рекомбинантными вирусами, электропорация, «обстрел» клеток металлическими частицами с нанесенными на их поверхности рекомбинантными ДНК.

Самый первый патент за выведение новой формы жизни был выдан Гарвардскому университету в 1992 году. Это была онкомышь. Мышь была выведена для того, чтобы в возрасте 6 недель заболеть раком и превратиться в товар для продажи в научно-исследовательские лаборатории, работающие с подопытными животными; они, тем самым были избавлены от необходимости вызывать рак у своих лабораторных мышей.

Министерство сельского хозяйства США вывело трансгенную породу ягнят, введя в их организм гормон роста. Им суждено было получить перерождение печени и почек из-за развившегося диабета. Проводятся эксперименты по введению табачного гена в организм овцы, чтобы он действовал как отпугиватель насекомых и мясных мух.

Одна из западных фирм занята пересадкой генов скота курам с целью создания бройлерных кур, быстро растущих и достигающих больших размеров, которым дано рекламное название "макрокуры".

В Израиле был найден ген, из-за которого шеи кур становятся тощими и лишенными перьев, а также ген, ответственный за закручивание перьев. С помощью комбинации этих двух генов была получена лысая птица, которую планируется разводить в птичниках в условиях жары пустыни. При этом израильские ученые стремятся получить птицу, мясо которой обладало бы исключительной сочностью и содержало поменьше жиров. Отсутствие перьев позволяет сохранить ту температуру тела птицы, при которой в ее организме не накапливаются вредные для человека жиры. В расчет не берутся только страдания кур, перья которых выполняют защитную функцию и позволяют птицам выжить в условиях жары.

Постоянно растущие потребности в мясе толкают ученых на дьявольский путь: если невозможно изменить скорость размножения коров (коровы воспроизводят по одному теленку в год), тогда увеличим размер теленка. Этого добились в Бельгии у коров породы "бельгийская голубая" путем введения двойного мускульного гена, который увеличивает мускульный рост в задней части коровы, где лучшее мясо, на продаже которого делают деньги. Однако во всех генных играх существует принцип компенсации, который в случае с бельгийскими коровами выразился в уменьшении размера таза и сужении тазового канала. В результате коровы не могут больше рожать естественным путем и обречены на кесарево сечение на всю жизнь. Некоторым коровам приходится делать по 10 кесаревых сечений. Так же как и для людей, постоянные вскрытия брюшной полости становятся болезненным процессом и причиняют страдания.

25% телят, полученных с помощью клонирования, почти вдвое превышают нормальные размеры в момент рождения, и при отеле коровам требуется хирургическое вмешательство (кесарево сечение). Исследователи столкнулись со множеством случаев гибели плода, послеродовых смертей, отечностей, вчетверо большую частоту проблем с пуповиной. У трансгенных животных развиваются такие заболевания как перикардит, артрит, диабет, стерильность, расширение печени и других внутренних органов; постоянный стресс и потеря иммунитета к заболеваниям.

У породы коров "швейцарская коричневая" специально активировали ген для того, чтобы вызвать заболевание мозга, которому подвержена эта корова. Причина в том, что коровы, страдающие этим заболеванием, имеют тенденцию давать повышенные надои молока.

Овечка Долли, клонированная из клеток мертвой особи исследователями Университета Рослин (США), заполонила газеты в 1997 году. Однако внимание общественности не было акцентировано на сотнях и тысячах неудач, сопровождавших научных поиск, среди которых - смерть самой Долли от жесточайшего артрита всего через 6 лет. Возможно, самый отвратительный эксперимент из известных на данный момент был проведен в 1985 году, когда гормоны человеческого роста были пересажены бельтсвильской свинье. Это бедное создание страдало от артрита, и когда свинья пыталась ходить, она могла только ползать на коленях. Большую часть времени она лежала неподвижно, испытывая стресс и боль. Несмотря на эту пародию на существование, свинья оказалась способной на размножение.

Этот же институт продолжает выступать в роли создателя целого ряда животных, последним из которых является супермышь. Рак проявляется в неудержимом росте клеток, и ученые используют это фатальное средство для производства быстрее растущих сельскохозяйственных животных Используя человеческий ген, который связан с ростом раковых клеток, они, по их утверждениям, произвели мышь, которая вырастает почти вдвое больших размеров, чем обычная. Сейчас этот ген используют для свиней, которые в результате этого страдают от сильного ослабления мускульной ткани. Чтобы не вызывать беспокойства общественности из-за использования ракового гена для производства пищи для людей, ген переименован в ген "роста".

Клонирование животных для использования их как фабрик органов и гормонов для людей развивается быстрыми темпами. Например, компания Novartis (Швейцария) разводит свиней для использования их органов в человеческой трансплантации. Целый ряд западных компаний (PPL - США, Pharmino - Нидерланды, Genzyme Transgenics и Advanced Cell Technologi - США и др.) озабочены проблемой выращивания специальных трансгенных животных, способных помимо молока, мяса и органов для трансплантации "производить" еще и лекарства.

Королевский женский госпиталь в Мельбурне (Австралия) создает мышь, которая производит человеческую сперму, трансплантируя ей клетки человеческих яичек. В Японии Университет Тоттори добился тех же результатов, и теперь сотрудники университете хотят попробовать оплодотворить человеческую клетку спермой, произведенной мышью.

Все имеющиеся методы переноса генов 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. При использовании для трансгеноза эмбриональных стволовых клеток возможна предварительная селекция, что позволяет получать трансгенных животных с трансгеном, интегрированным в результате гомологичной рекомбинации с определенным участком генома хозяйского организма. С помощью этого подхода осуществляют, в частности, целенаправленное прекращение экспрессии определенного гена (это называют «нокаутом гена»).

Заключение

В основе жизнеспособности естественных популяций животных и растений лежит генетическое разнообразие (генетические вариации внутри вида и между видами), которое помогает организмам приспособиться к новым вредителям и болезням, к изменениям среды обитания, климата. Ежегодно уменьшающееся биоразнообразие подвергается еще большей угрозе из-за клонирования, так как увеличивается риск появления новых возбудителей заболеваний, более устойчивых вредителей и сорняков, и в связи с этим - принуждение вести химически интенсивное сельское хозяйство. И, наконец, когда генетически модифицированные организмы (растения, животные) попадают в естественные условия, постоянно возникает опасность генетического загрязнения в результате взаимодействия старых и новых форм. Пыльца трансгенных растений, переносимая на большие расстояния, губительна для полезных насекомых, пчел, птиц.

В настоящее время экспериментаторы играют с около 100 генами, выделенными у сложных животных, в организме которых содержатся миллионы генов, не расшифрованных наукой. Встроенный чужеродный ген может оказаться внутри чужого организма где угодно: рядом с другим геном, внутри него, мешая его функционированию. Попав в несчитываемые участки ДНК, "новичок" может заставить активно работать целый блок генов или, наоборот, помешать им. Живой организм, внутри которого встроен чужеродный ген, не в состоянии остановить процесс своей жизнедеятельности, даже если этот ген будет работать на его погибель.

При трансплантации человеку органов животных возникает серьезная опасность того, что патогены органов животных-доноров могут прижиться в людях. Несколько животных вирусов очень похожи на человеческие: вирус коровьего бешенства в форме CG, коровья лейкемия, псевдобешенство свиней и коровий вирус иммунодефицита, похожий на СПИД. Учитывая эти обстоятельства, Совет Европы проголосовал за мораторий на клиническое тестирование трансплантантов из органов животных на людях (1 января 1999 года).

Невозможно пока предсказать воздействие ГМ-организмов на человеческий организм при употреблении их как продуктов питания, таки как не изучены пути их утилизации в организме, и их вред может проявить себя не в первом поколении.

Попытка решить продовольственную проблему в промышленных масштабах с помощью выращивания гигантских животных бессмысленна, так как остается проблема вскармливания этих животных, проблема интенсивного животноводства, разрушения в результате этого окружающей среды. Известно, что растениеводство является более экономичным использованием пахотной земли (в 10-16 раз по сравнению с животноводством). Производство мясной пищи не только не выгодно, оно становится источником интенсивного разрушения природной среды, так как уже сейчас не хватает земли для кормления скота и сводятся тропические леса, уничтожается уникальная флора и фауна, меняется климат планеты. Генная инженерия не только не решит этой проблемы, но лишь усугубит её.

Опрос общественного мнения в западных странах показал, что большинство людей отрицательно относятся к клонированию животных (напр., США - 66%, Япония - 67%).

mognovse.ru

Трансгенные животные. Справка - РИА Новости, 30.06.2010

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

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 1973 г. 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.

Первые трансгенные животные были получены в 1974 г. в Кембридже (США) Рудольфом Янишем (Rudolph Jaenisch) в результате инъекции в эмбрион мыши ДНК вируса обезьяны SV40. В 1980 г. 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 1982 г. С помощью микроинъекций в пронуклеус зиготы в 1985 г. 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.

При трансгенозе могут возникать неожиданные проблемы. Одна из первых работ по генетической транформации животных проводились путем встраивания генов гормона роста. Перенос гена гормона роста крысы мышам увеличивал рост мышей в 2 раза. Эксперименты по трансгенозу генов гормона роста быка кроликам также увенчались успехом. А вот аналогичные эксперименты по модификации крупного рогатого скота привели к увеличению прироста всего на 10 20%.

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.

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 β 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.).

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.

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

ria.ru


Sad4-Karpinsk | Все права защищены © 2018 | Карта сайта