Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
Результат поиска
Наименование:
творческая работа Биотехнология
Информация:
Тип работы: творческая работа.
Добавлен: 08.05.2012.
Год: 2011.
Страниц: 5.
Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%
Описание (план):
В настоящее
время в результате успехов фундаментальных
наук возникла возможность развития
принципиально новых эффективных
методов влияния на организм животных,
на наследственность.
Главные
разделы биотехнологии — генная
и клеточная инженерия. Методы генной
инженерии наиболее детально разработаны
на микроорганизмах. Можно направленно
изменять их генотип. В отличие от спонтанных
мутаций эти изменения можно заранее планировать.
Так, в микроорганизмы совершенно определенно
встраивают гены, ответственные за синтез
интер-ферона, соматотропина, некоторых
незаменимых аминокислот. Возможности
дальнейшего развития этого направления
огромны. Широким фронтом ведутся исследования
и разработки по выделению и клонированию
определенных генов, их внедрению в геном.
Если генная инженерия в микробиологии
стала реальностью и приобретает все большее
практическое значение, то у животных
применение этих методов только начинается,
однако установлено, что в принципе можно
выделить определенные гены из генома
животных и встроить их в геном другой
особи. Ген соматотропина (гормона роста)
крысы встроен в геном мыши. В результате
у некоторых трансгенных животных увеличились
скорость роста реципиента и конечная
живая масса. Можно себе представить, какое
огромное практическое значение будет
иметь использование этого приема на сельскохозяйственных
животных. Представляется возможным по
заранее намеченному плану реконструировать
геном домашних животных, придать ему
заранее заданные свойства. Для достижения
таких результатов традиционными методами
потребовалась бы работа в течение многих
поколений.
Возникает
перспективная задача — использовать
домашних животных как живые реакторы,
ферментеры для производства ценнейших
биологически активных веществ. Например,
встроив ген интерферона с
необходимыми регуляторными элементами
в геном коровы, можно рассчитывать, что
этот гормон будет экс-прессироваться
и в молочной железе. А поскольку активность
молочной железы высокая, то можно получать
данное вещество с молоком в значительных
количествах и, вероятно, при высокой экономической
эффективности. Это же в принципе относится
и к другим биологически активным веществам.
В данном случае молочный скот — оптимальный
объект для создания таких живых реакторов.
Ни одно другое сельскохозяйственное
животное не имеет такого интенсивного
синтеза самых разнообразных продуктов
и выведения их из организма. Однако существующие
методы введения в геном животных инородного
генетического материала еще недостаточно
совершенны и степень вероятности встраивания
чужеродных генов и их экспрессии невелика
и исчисляется несколькими процентами
и менее. Поэтому необходимо наличие большого
числа яйцеклеток для успеха генно-инженерных
манипуляций. Установлено, что оптимальной
фазой введения инородного генетического
материала является стадия зиготы до слияния
пронуклеусов. Именно при введении генов
в пронуклеус обеспечивается наибольшая
вероятность успеха. Следовательно, необходимо
иметь большое число яйцеклеток, и уметь
их оплодотворять, чтобы уже на фазе зиготы
подвергнуть генно-инженерным манипуляциям.
В принципе зиготы можно получать от предварительно
стимулированных и оплодотворенных животных
оперативным путем. Но это очень сложный
и трудоемкий способ, связанный с операциями
на животных. Поэтому особое значение
для развития генно-инженерных работ в
животноводстве приобретает отработка
методов извлечения из яичников, культивирования,
оплодотворения созревших овоцитов in
vitro и последующего их раннего развития
и трансплантации. Сочетание этих двух
методов создает оптимальные условия
для широкого внедрения генной инженерии
в практику селекционно-племенной работы
в животноводстве. По всей вероятности,
в ближайшей перспективе методами генной
инженерии будут созданы новые формы сельскохозяйственных
животных.
КЛЕТОЧНАЯ
ИНЖЕНЕРИЯ
Наряду
с развитием методов генной инженерии
в животноводстве перспективны способы
клеточной инженерии. В растениеводстве
в селекции эти методы уже получили значительное
развитие. Культивирование клеток растений
in vitro обеспечивает возможность применять
системы интенсивного отбора клеток, культивированных
в строго контролируемых селективных
условиях.
Присущие
растительным клеткам свойства тотипотентности
(свойство отдельных клеток развиваться
в целостный организм) дают возможность
плюс-варианты регенерировать в целые
растения и использовать в процессе селекционной
работы.
Методы
клеточной инженерии перспективны
и в животноводстве. Уже накоплен
большой опыт культивирования соматических
клеток животных in vitro, разработаны оптимальные
среды и режимы культивирования, отработаны
способы длительного хранения клеток
при низких температурах. Как уже было
сказано, активные исследования проводятся
и по культивированию генеративных клеток.
Разработка этих методов создает прочную
основу для развертывания теоретических
и прикладных работ по клеточной инженерии
сельскохозяйственных животных, которые
будут иметь все возрастающее народнохозяйственное
значение.
На первое
место следует поставить уже
достаточно хорошо разработанный метод
разделения ранних эмбрионов. С развитием
трансплантации в руках исследователей
появилось достаточное количество ранних
эмбрионов, что дало мощный импульс работам
по манипуляции с этими объектами. Первый
успешный опыт по разделению эмбрионов
на стадии 2—8 бластомеров был осуществлен
Виллардом (Кембридж, Великобритания).
Однако получение такого материала связано
с большими трудностями и может быть осуществлено
в научно-исследовательс их учреждениях.
В результате
исследователи начали манипулировать
с эмбрионами в более поздних стадиях
развития (морула, бласто-циста). Сущность
метода заключается в том, что предварительно
вскрывается прозрачная зона (pellucida), эмбрион
разделяется на две части. При этом одна
половина остается в прежней зоне, а другую
переносят в заранее подготовленную зону
и производят обычную трансплантацию.
Во многих опытах прижив-ляемость разделенных
эмбрионов достигает 50—60%. Прикладной
аспект этой методики заключается в увеличении
числа телят, полученных от каждого донора.
По данным американских исследователей,
половинки эмбрионов, инкубировавшиеся
без прозрачной оболочки, сохраняли жизнеспособность
в культуре только в 15% случаев, а при наличии
зоны пеллюцида — в 35% случаев. Наилучшие
результаты были получены при нехирургическом
введении половинок эмбрионов — каждая
в отдельной прозрачной оболочке в разные
рога матки одного и того же реципиента
(55% стельности).
В другом
опыте были достигнуты еще лучшие
результаты при хирургическом введении
каждой половинки эмбриона в рог
матки на той стороне, где локализовалось
желтое тело (65% стельности). Стало очевидным,
что разделение эмбрионов — эффективный
метод увеличения потомства коров-доноров.
В настоящее
время эта методика начинает внедряться
в практику племенного дела. Уже
получены животные от трансплантации
половинок эмбрионов свиней (США, Р. У.
Роунтри). По данным ряда исследователей,
число потомков может быть увеличено на
30—35%. Однако этим не ограничивается значение
клеточно-инженерной операции. Возможность
массового получения идентичных двоен
(генетических копий) очень важна. Эти
животные имеют большую ценность для исследователей,
занимающихся проблемой взаимодействия
генотипа и среды. Использование идентичных
двоен позволяет повысить точность исследований
и достичь достоверных результатов при
меньшем числе подопытных животных. Кроме
того, наличие идентичных близнецов позволяет
на одном из них проводить изучение признаков,
требующих убоя животного (например, мясные
качества), и переносить эти данные на
близнеца, что является методически вполне
обоснованным. Все это позволяет более
точно и всесторонне оценить данный генотип.
Кроме того, при трудоемкой и длительной
работе по оценке быков по качеству потомства
эту работу можно проводить только с одним
из двойневых идентичных быков. Оценка
одного животного будет соответствовать
оценке и другого идентичного животного.
Имеется информация о том, что уже получено
потомство при разделении бластоцисты
на 4 части. Это еще в значительной мере
увеличивает значение данного метода
клеточной инженерии для повышения эффективности
селекционно-племенной работы и исследований
в области генетики сельскохозяйственных
животных.
К важнейшим
проблемам животноводства относится
разра-ботка методов регулирования
пола сельскохозяйственных животных.
Непредсказуемость пола рождаемых животных
может приобретать значительную важность,
если экономическое значение животных
одного пола существенно выше экономического
значения животных другого пола. Пока
достигнут лишь незначительный прогресс
в решении проблемы контролирования соотношения
полов и в разработке методов его регуляции.
Идеальным методом контролирования соотношения
полов могло бы стать разделение спермиев,
несущих Х- и У-хромосомы. Очевидно, именно
в этом направлении должны интенсивно
развиваться исследования. Другим подходом
для воздействия на соотношение полов
является определение пола у ранних эмбрионов
после извлечения из репродуктивного
тракта самки и перед их трансплантацией.
Один
из аспектов идентификации пола эмбрионов
— цитологический, с помощью которого
определяют их тип (XX или XY) путем исследования
половых хромосом или хроматина. Кроме
того, иммуногенетические методы, используемые
для идентификации специфичных по полу
антигенов эмбрионов, могут быть перспективны
для разделения мужских и женских эмбрионов.
Количественные различия в метаболической
активности мужских и женских эмбрионов
могут быть также использованы в качестве
принципа для разделения эмбрионов по
полу. Имеется сообщение, что с помощью
колориметрического теста по определению
активности глюкозо-6-фосфат-дег дрогеназы
можно идентифицировать пол. Перспективны
методы, основанные на гибридизации ДНК
для идентификации мужских эмбрионов.
Каждый из указанных способов весьма перспективен.
Однако в настоящее время наиболее разработаны
и эффективны цитологический и иммунологический
методы.
ГЕННАЯ
ИНЖЕНЕРИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ
ЖИВОТНЫХ
Важнейшая
народнохозяйственная задача —
интенсификация животноводства. Поставлена
задача резко увеличить уровень производства
продуктов животноводства при экономном
расходовании ресурсов. Главный биологический
фактор интенсификации — генетическое
совершенствование животных, основных
орудий производства в этой отрасли; повышение
их генетического потенциала. В результате
планомерной, многолетней работы исследователей
и практиков животноводства достигнуты
значительные результаты в селекции сельскохозяйственных
животных.
Генетические
методы все в большей степени
находят применение в селекционно-племенной
работе. Особую роль в повышении эффективности
селекционно-племенной работы сыграло
внедрение методов популяционной генетики.
Разработка и применение методов определения
изменчивости, повторяемости, наследуемости
и генетической корреляции количественных
хозяйственно ценных признаков позволили
точно прогнозировать и планировать селекцию
на них. Популяционная генетика стала
теоретической основой системы крупномасштабной
селекции, которая интегрировала самые
новейшие достижения в этой отрасли генетики,
методы искусственного осеменения и длительного
хранения гамет сельскохозяйственных
животных, а также современные способы
сбора, хранения и анализа генетической
информации с использованием современных
ЭВМ.
Широкое
использование крупномасштабной селекции
прежде всего в молочном скотоводстве,
а затем и в других подотраслях животноводства
позволило резко ускорить темпы генетического
совершенствования разводимых в стране
пород сельскохозяйственных животных.
Возможности этой системы далеко не использованы,
и она будет все шире внедряться в практику
племенного дела.
Вместе
с тем у этой системы, основанной на методах
генетики популяций, имеются и ограничения.
Так, поиск быка-улучшателя основан на
оценке по потомству большого числа производителей.
А это связано с большими затратами, поскольку
быки-улучшатели — явление редкое, а выдающиеся
— чрезвычайно редкое. Кроме того, ряд
селекционных программ, направленных
на выведение животных, невосприимчивых
к некоторым заболеваниям (лейкоз, мастит),
пока не дают существенных сдвигов. Поэтому
селекционеры сельскохозяйственных животных
все чаще обращают внимание на клеточную
и генную инженерию. Один из методов клеточной
инженерии — трансплантация ранних эмбрионов,
получение идентичных близнецов, химерных
животных — уже широко внедряется в практику
селекции сельскохозяйственных животных
и ускоряет генетическое улучшение пород.
С 50-х
годов до настоящего времени разработаны
методы генетического манипулирования,
которые сложились в четкую систему
генной инженерии животных. К этим
работам относится пересадка
клеточных ядер у лягушек методом
микроинъекции Бригса и Кинга. В настоящее
время перенос ядра соматической клетки
в энуклеированную зиготу успешно проведен
на мышах.
Освоен
метод переноса ядра путем слияния
кариопластов. Разработана методика
получения химер у млекопитающих.
Гарднер
разработал методику инъекции бластомеров
в бластоцисты реципиента. Эта методика
освоена на мышах Бутлером. На ее основании
получены химеры у овец. Указанные работы,
связанные с клеточной инженерией животных,
подготовили подходы к генной инженерии
сельскохозяйственных животных. Один
из методов получения трансгенных животных
заключается в переносе генов в культивируемые
клетки, а затем их инъ-ецировании в бластоцисту.
Разработаны различные методы внесения
генов в генотип реципиентных клеток.
Наибольшее
распространение в последнее время получил
метод инъецирования чужеродных генов
в пронуклеус зиготы животных. Впервые
инъецирование было проведено на ооцитах
лягушек: в яйцеклетки вводили определенную
ДНК, и были отмечены интеграция и транскрипция.
В 1981 г.
был инъецирован ген ^-глобина кролика
в зиготу мыши. Ген, включенный в геном,
имел вид длинного тандема организованных
участков, которые корректно транскрибировались
только в том случае, если они не содержали
плазмидных компонентов (Т. Е. Wagner и др.).
Проявление
действия встроенных генов, введенных
путем микроинъекции, изучали на
мышах. На ряде генов установлено
их тканеспецифическое действие в зависимости
от регуляторных элементов того или
иного гена.
В 1980 г.
в пронуклеус зиготы мыши была инъецирована
плазмида pBR322, содержащая вставку генов
вирусов SK40 и HSV. У трех мышей (3,8%) из 78 найдена
ДНК, что подтвердило хромосомную интеграцию,
однако ДНК подверглась реорганизации.
При инъецировании
гена -глобина человека в комплексе
с геном ТК HSV в пронуклеусы зигот
мыши установлена интеграция у пяти из
33 плодов (15,1%), извлеченных на 16—17-йдень.
Проведена
микроинъекция в пронуклеус зиготы
гена -глобина кролика, экспрессия
наблюдалась у пяти мышей.
Бринстер
и др. инъецировали в пронуклеусы
зигот мышей комплекс, включающий металлотионеин
мыши с геном тими-динкиназы с промотором,
интеграция была отмечена у семи из 41 мыши
(17%), экспрессия наблюдалась у четырех
особей. Наиболее активная экспрессия
отмечена в печени и почках.
Революционные
достижения в биологии, особенно в генетике,
позволили создать принципиально новые
биотехнологии, генетическая инженерия
стала признанной, перспективной технологией.
В середине
70-х годов были открыты микробные
ферменты, позволяющие разрезать
молекулы ДНК в совершенно определенном
месте, то есть выделять нужные ее участки,
что позволило искусственно сливать гены
или создавать рекомбинантную ДНК.
Стало
возможным идентифицировать и клонировать
определенные гены. Выбранный ген должен
иметь какую-либо биологическую функцию,
которая может быть детектирована. Выделенный
ген должен быть введен в ДНК-молекулу
переносчика или вектора — посредника
при переносе гена. Таким образом, ген
может быть перенесен из организма донора
в организм реципиента, который впоследствии
будет в состоянии реплицировать чужеродный
ген. Следовательно, чужеродный ген в организме
реципиента будет не только действовать,
но и реплици-роваться.
Генная
инженерия в основном состоит
из выделения из одного организма гена
(ДНК), определяющего желательный признак,
и переноса его в другой организм, который
получает новый генетически наследуемый
признак.
Современная
биотехнология создает возможность
передачи отдельного гена или блока
генов, контролирующих определенный признак.
Такой ген может быть перенесен из любого
организма в любой другой организм. При
этом в новом организме он будет, вероятно,
способен проявлять свойственную ему
экспрессию, то есть проявляться в фенотипе.
При этом организмом-реципиент м может
быть как растительная, так и животная
форма.
Использование
биотехнологии в
селекции животных
Параллельно
с генной инженерией разработан ряд
других направлений биотехнологий.
Одно из них — трансплантация оплодотворенных
яйцеклеток и ранних эмбрионов. Этот
метод успешно применяется в
работе с крупным рогатым скотом начиная
с 1951 г. Его используют для получения потомства
от наиболее ценных животных.
Метод
трансплантации эмбрионов стал одной
из технологий генетической инженерии
в работе с животными. Первым шагом
в этом плане стала успешная трансплантация
оплодотворенных яйцеклеток, в ядро которых
был введен чужеродный ген путем микроинъекции.
Опыты
на лабораторных животных быстро переросли
в технологии, практически применяемые
уже на практике. Для получения рекомбинантных
продуктов используют бактерии, грибы
и все чаще клетки животных. Это позволяет
получать искусственным путем белки, которые
в норме продуцируются только животными.
Нужные гены были перенесены в соответствующие
организмы, в которых и проявляли экспрессию
.
Этот
метод широко используется в медицине
и ветеринарии. В качестве примера можно
привести ренин, используемый в сыроварении.
Широки возможности получения таким путем
и ферментов, используемых для изготовления
моющих средств и в приготовлении пищи.
В настоящее
время исследования направлены на создание
системы ферментов для получения глюкозы
из целлюлозы. Гены, контролирующие выделение
ферментов, которые обнаружены у медленнорастущих
грибов, были клонированы и перенесены
в быстрорастущие бактерии и дрожжи. Это
позволило создать эффективную технологию
получения из целлюлозы древесины легкопереваримых
углеводов. Проводятся работы по получению
ферментов, участвующих в гидролизе лигнина,
что позволяет создать технологию его
расщепления на более простые молекулы,
а это в дальнейшем даст возможность получать
биогаз или одноклеточный протеин. Это
может стать основой технологии обработки
грубых, целлюлозсодержащих кормов (биомасса
и т. д.).
Развернуты
работы по получению трансгенных
животных. Установлено, что мышь из
трансплантированной яйцеклетки может
иметь одну копию гена гормона роста или
несколько таких копий в своих хромосомах.
Гормон роста программируется геном, стимулирует
рост организма и определяет конечный
его размер.
Гены, контролирующие
образование гормона роста (как
крысы, так и человека), уже изучены при
введении в организм мыши. Все это указывает
на реальную возможность использования
методов генной инженерии при работе с
высшими животными. Такая технология разрабатывается.
При этом в первую очередь следует использовать
гены, контролирующие интенсивный рост
животных и эффективную их продуктивность.
Исследователи этой проблемы нередко
сталкиваются и с нежелательными последствиями
введения чужеродного гена, в частности
с потерей фертинга.
Генная
и клеточная инженерия широко используются
в ветеринарии. Большие потери при воспроизводстве
скота и птицы вызываются различными заболеваниями.
Особенно большой ущерб наносят инфекционные
заболевания. Для борьбы с рядом болезней
успешно применяют различные вакцины.
Методами генной инженерии можно получить
такие вакцины, которые невозможно получить
традиционными методами. Эти вакцины могут
быть более безопасными, дешевыми и стабильными
по сравнению с существующими.
Иммунная
реакция — мощный защитный механизм
у животных. При попадании в организм
чужеродного белка определенные клетки
продуцируют антитела, призванные нейтрализовать
его. Установлено, что определенная часть
молекулы протеина является антигенной
детерминантой. При помощи рентгенографии
и кристаллографии можно не только увидеть
структуру белка, но и установить локализацию
антигенной детерминанты.
Возможность
наблюдать трехмерную структуру
антигенного сайта уже позволяет
синтезировать полипептидную структуру,
которая может служить в качестве
синтетических антигенов для использования
в вакцинации.
Гены, контролирующие
образование таких полипептидных
антигенов, могут быть синтезированы
и введены в клетки, которые будут
в массе продуцировать антигены.
Важнейшая
биотехнология для ветеринарии
— гибридомная. Путем инъекции антиген
вводят мыши. Клетки костного мозга мыши,
продуцирующие антитела, сливаются (смешиваются)
с клетками, способными расти в культуре
(миеломные клетки). В результате гибридные
клетки продуцируют антитела. Эти клетки
можно клонировать. Клеточную линию, продуцирующую
желательные антитела, отбирают, и в постоянной
культуре она становится источником антител.
Этот метод используют для идентификации
антигенных белков, а также специфических
антигенных сайтов, определяющих образование
антител.
В настоящее
время эти технологии получают все большее
развитие.
Развитие
методов биотехнологии
животных
В отношении
сложнообусловленных полигенных количественных
признаков, к которым относятся большинство
хозяйственно ценных показателей сельскохозяйственных
животных,, в селекции применяются методы
популяционной генетики.
Методы
определения изменчивости, повторяемости,
наследуемости количественных признаков,
генетических корреляций между ними положены
в основу современной крупномасштабной
селекции.
Все это
дает возможность точно планировать селекционно-племенную
работу по улучшению количественных признаков.
Широкое
использование информатики и
ЭВМ позволяет создать базу для
оперативного анализа генетической
информации в огромных по численности
популяциях сельскохозяйственных животных.
Все это значительно ускоряет темпы генетического
улучшения разводимых в стране пород,
активизирует процессы выведения новых
линий, типов и пород животных.
Генная
инженерия представляет собой логическое
продолжение развития и применения новейших
генетических методов в селекции животных.
Возможности генной инженерии увеличились
в связи с открытиями в области регулирования
действия генов. Инъекция клонированного
гена ростового гормона человека свиньям
и овцам стала возможной в результате
двух новых методов биотехнологии — микрохирургии
на эмбрионах и рекомбинации ДНК. Микрохирургия
на яйцеклетках и эмбрионах и рекомбинация
ДНК в принципе открывают возможность
более интенсивной селекции животных.
Сочетание генетического манипулирования
с уже широко распространенными методами
/ длительного хранения спермы и эмбрионов
дает селекционеру/ невиданные возможности
более эффективной селекции.
Основные
методы генной инженерии
животных
Успех
генной инженерии на животных зависит
от возможности вставок генов (представляющих
интерес) в геном. Два метода открывают
большие возможности для
вставки клонированных генов в
ядро клетки: перенос генов в пронуклеус
и вирусная трансфекция.
Перенос
генов с ДНК- Установлено, что
инфекционность ДНК аденовируса 5 в однослойной
культуре клеток KB человека может быть
значительно повышена путем преципитации
вирусной ДНК с помощью фосфата кальция.
Метод
оказался эффективным и для других
ДНК. Используя перенос генов с помощью
ДНК, Виглер и другие смогли перенести
ДНК, включающую ген тимидинкиназы (ТК),
выделенный из вируса герпеса (HSV-1) в культивированные
клетки мыши, в которых тимидинкиназа
отсутствует. Полученные в результате
этого клоны, содержащие вирусную тимидинкиназу,
стабильно поддерживались в течение ряда
поколений. Поскольку эффективность трансфекции
ДНК с фосфатом кальция невелика, то для
отбора клонов клеток, трансформированных
по тимидинкиназе, была использована среда
HAT (гипоксантин, аминоптерин и тимидин).
Клетки, не прошедшие трансформацию, не
имели ТК, поэтому после трансформации
их можно было элиминировать (отбросить)
и культивировать в среде, содержащей
HAT. Выжили только клоны с функциональной
ти-мидинкиназой. Для селекции можно использовать
свойство устойчивости к определенным
веществам, например неомицину.
Вирусная
инфекция. Вирусная инфекция — естественный
путь введения генетической информации
в клетки (животных). Кроме того, вирусы
используются для трансформации клеток
с ценными генами. Проведена работа по
инъекции ДНК вируса 5V40 в бластоцель мышиных
эмбрионов и пересадке трансформированных
эмбрионов в матку псевдобеременных мышей.
Эта ДНК обнаружена у 25 из 29 мышей, полученных
из 80 инъецированных эмбрионов. Анализ
на гибридную ДНК показал, что 10 мышей
были носителями ДНК вируса SVO. Вирусная
ДНК была неравномерно распределена по
тканям, вероятно, в связи с неодинаковым
уровнем инфицирования клеток внутренней
клеточной массы или в результате гибели
некоторых линий эмбриональных клеток,
несущих вирус, в процессе развития.
Показано,
что мыши, зараженные вирусом лейкемии
Молони на стадии 4—8 клеток, стабильно
содержали одну копию вируса в
своем геноме. Вирус передавался
потомству как менделевский доминантный
признак. Мыши II поколения были заражены
и поражались лейкемией. Проявление вируса
у взрослых животных варьировало: у некоторых
линий мышей развивалась ранняя лейкемия,
а у других заболевание развивалось в
более позднем возрасте.
Одно
из возможных последствий внедрения
гена с применением любых способов
— образование вставочных мутаций, то
есть изменений в функции собственного
гена в результате вставок чужого гена
в него или около него. Одна линия мышей,
трансформированных вирусом лейкемии
Молони, не могла быть доведена до гомозиготности.
В результате ранней эмбриональной смертности
гомозиготных эмбрионов продукт полного
доминирования гена в процессе развития
отсутствовал.
Получение
мутантов путем вставок открывает
огромные возможности для генетических
исследований.
Данные
об использовании ретровируса для
трансформации клеточных линий млекопитающих
по функционально неселектируемому гену
в литературе не встречаются. Однако Миллер
и другие описали синтез поддающегося
селекции ретровируса, содержащего миниген,
контролирующий ростовой гормон крысы,
который может инфицировать культивируемые
клетки и обусловливать выработку большого
количества ростового гормона. Вставка
вирусов в клеточный геном происходит
в одном месте без перестройки. Было установлено,
что изменение характера проявления действия
гена обусловлено первоначальным местом
его встройки, а не последующей модификацией.
В настоящее
время разработаны системы различных
ретро-вирусных векторов, обеспечивающие
надежные трансфекции чужеродных генов
в организм птиц и млекопитающих.
Таким
образом, с учетом сложности генома
животных, а также наличия взаимодействия
генов в ряде случаев эффект вставки гена
будет проявляться не в чистом виде, а
сопровождаться другим, иногда не контролируемым
пока изменением генома.
По-видимому,
огромную роль здесь может играть
и так называемый эффект положения
гена, то есть воздействие внедренного
гена будет во многом зависеть от его локализации
в геноме реципиента.
Имеются
данные о том, что вирусы саркомы
Молони у мышей могут быть использованы
для инфицирования клеток эмбриональной
карциномы, которые способны к самостоятельному
размножению, как и клетки эндодермы эмбрионов
мышей» в результате чего вирус, находившийся
в клетках в большом числе копий, не проявлял
своего действия вследствие метилирования.
Однако, если ДНК вводилась
в дифференцированную , клетку, действие
гена проявлялось.
Существуют
и другие, не вирусные, элементы, которые
могут служить носителями при переносе
генов. Это так называемые мобильные элементы.
В 1983 г. была изолирована и описана ДНК
мобильных Р-элементов из дрозофилы. Эти
элементы иногда образуют вставки в геноме
дрозофилы. Они могут быть вырезаны с большой
точностью, после чего мутировавший в
результате вставки ген снова начинает
проявлять свое действие. При инъекции
ДНК предполагаемого Р-элемента задней
стороны яиц мух типа М перед самым образованием
полярных клеток отмечалась высокая степень
мутабельности в отдельном локусе, который
контролирует морфологию волосков и щетинок
на кутикуле взрослых мух. Появление мутантных
линий можно было демонстрировать гибридизацией
in situ, при которой проявлялось включение
ДНК Р-элемента. Включенные в геном Р-элементы
не содержали ДНК дрозофилы, которая присутствовала
в оригинальном гибридном материале или
в участке плазмиды-носителя pBR 322, что
доказывает транспозицию элемента Р в
геном. Затем Рубин и Спрадлинг осуществили
соединение гена, контролирующего ксантиндегидрогеназу
и инъецировали эту конструкцию в эмбрионы.
Взрослые мухи передали своему потомству
признак розовой окраски глаз, и таким
образом была доказана наследуемость
гена. Ученые предложили две модификации
ДНК элемента Р для того, чтобы сделать
его более пригодным в качестве носителя:
включение большого числа сайтов рестрикции
в этот элемент и создание аномального
Р-элемента, кодирующего транспозазу,
но не включаемого в геном. Р-Элементы
были использованы для вставки»различных
генов в геном дрозофилы, в частности,
допа-декарбоксилазы и спиртовой дегидрогеназы.
Оба гена проявляли свое действие на соответствующих
стадиях развития, причем в тех тканях,
в которых этот ген обычно проявляется.
Наиболее
широко для введения генов используется
микроинъекция. Весьма совершенным методом,
используемым в последнее время для изучения
проявления действия генов, является микроинъецирование
в пронуклеус зиготы. Впервые инъецирование
было проведено на ооцитах лягушки Xenopus
laevis, в которые вводили хорошо известную
ДНК. В 1975 г. Кол-ман ввел в яйцеклетки и
ооциты X. laevis ДНК клонированные гены и
наблюдал проявление их действия, чтобы
изучить, присутствует ли механизм переноса
и в ооцитах, и в яйцеклетках. Установлено,
что транскрипция рекомбинантной ДНК
происходила в обоих случаях. Было показано,
что ооциты X. laevis могут транскрибировать
рекомбинантные ДНК вполне эффективно,
если ДНК вводится в зародышевый пузырек.
В 1981 г. осуществлено инъецирование гена
-глобина кролика в оплодотворенные яйцеклетки
X.Laevis.
Генная
инженерия и воспроизводство
животных
К важнейшим
хозяйственно ценным признакам
сельскохозяйственных животных относятся
воспроизводительная способность,
плодовитость.
Совершенно
очевидно, что эти процессы находятся
под строгим генетическим контролем, и т.д.................
