«биология» кафедрасы



жүктеу 1.63 Mb.
бет6/8
Дата17.06.2016
өлшемі1.63 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8

2. Трансгенді малдарды алу зерттеулерінде тышқандардың трансгеноз әдісінің үлгісі икемделіп, қолдану алды. Жалпы трансгенді малдарды алу бірінің артынан бірі өтетін мынадай кезеңдерден тұрады.

1) рекомбинантты ДНҚ молекуласын құрастыру және оның клонын алу;

2) трансгенозаға жарамды зиготалар алу және олардың пронуклеустерін айқындау;


  1. рекомбинантты ДНҚ көшірмелерінің белгілі мөлшерін зиготалар пронуклеустеріне (мүмкіндігінше аталық) микротүтікше арқылы енгізу;

  2. зиготаларды гормондық дайындықтан өткен аналықтардың жыныс жолдарына тасымалдау;

  3. туылған малдардың генотипі және фенотипі бойынша бағалап, трансгенді екендігін анықтау: бөтен геннің клетка ДНҚ-сымен байланысуын, рекомбинантты ДНҚ-ның экспрессиясын, ген өнімінің синтезделуін анықтау;

6) трансгенді малдардың жаңа қасиетінің ұрпаққа тұқым қуалауын бақылау.

Зертханадағы жануарларға қарағанда малдар зиготасының пронуклеустерін микроскоптан көру өте қиын, өйткені ұрықтанған малдың аналық жыныс клеткасында әр түрлі майлар мен пигменттердің болуы зиготаны көмескі етеді. Сондықтан генді микротүтікшемен тікелей пронуклеуске енгізу қиындық туғызады. Бұл қиындық . трансгенді малдар алу жиілігіне үлкен әсер етеді, өйткені пронуклеуске микроинъекциялау арқылы ғана барлық ұрпақтың 20-30 %-ін трансгенді ете алады. Қазіргі кезде бұл қиындықты болдырмайтын бірнеше тәсілдер зертелуде. Осы бағытта контрасты микроскоп, центрифуга немесе флуоресценттік бояуларды қолдану пронуклеустерді айқындау үшін үлкен көмегін тигізді.

Tpaнcгеноз әдісі ауыл шаруашылық малдары ішінен алдымен қойда айтарлықтай ғылыми нәтиже берді. Австралия ғалымдары зиготаға өсу гормоны генін микроинъекциялау арқылы әлемде алғаш рет трансгенді қойлар алды (Т. Скотт, 1986). Зерттеушілер тәжірибеде тышқанның металтионеин промоторын қойдың өсу гормонының құрылымды генімен біріктірді. Бес аптадан кейін трансгенді қозыларға мырыштың болмашы мөлшерін енгізгенде рекомбинантты ДНҚ тізбегінің реттеуші бөлігі яғни промоторы активтеліп, соматотропин генінің интенсивті синтезі іске асты. Осының нәтижесінде 2-4 жылдан кейін трансгенді қойлар өздерінің тірі салмағы бойынша құрдастарынан 1,5 есе асып түсті. Қазіргі уақытта Австралия ғалымдары құрамында күкірт бар амин қышқылдарының синтезделуіне жауапты екі ферментті коделейтін жаңа гендерді қойларға енгізу жұмысын жүргізуде.

Бишоф бастаған зерттеушілер тобы адам қанынан ұю факторын трансгенді қойлардың сүтінен алу проектісін іске асыру үшін қызу ғылыми жұмыстар жүргізуде. Олар қой геномына қан ұюының IX факторының генін қойдың β - лактоглобулин промоторымен біріктіріп, енгізу мақсатын алға қойды. Ұю факторы қойдың сүт бездерінде синтезделіп, сүке бөлінеді деп күтілуде. Зерттеу жұмысының бас кезінде қойдың лактоглобулин белогы тышқанның сүт бездерінде синтезделіп, сүтке бөлінеді. Келесі экспериментерде Дж. Симонс және т.б. β – лактоглобулин генінің бірінші экзонының аймағына адам қаны ұюыныц ІХ факторының генін жалғап, рекомбинантты ДНҚ құрастырды. Осы конструкцияны зиготаларға микроинъекциялау арқылы трансгенді қойлар алынды. Рестрикциялық талдаудың мәліметтері бойынша трансген толық бағалы болғанымен, ол өз функциясын іске асырмады. Қазіргі кезде зертеушілер оның себебін анықтап, алға қойған мақсаттарын жақын арада шешеді деп күтілуде. Шотландия генетиктері сүтінде адамның антитрипсин α-1 белогы бар трансгенді қойларды алды. Бұл қосылыстың 1 л. сүттегі мөлшері 35 г. тең болды. Медицинада оны өкпе ауруларын емдеу үшіл қолданады. АБШ ғалымдары трансгенді ешкілердің 1 л. сүтінен адам қанының тромбларын ыдырататын плазминогеннің 3 г. ала алды (Р. Селтзер, 1992).

Болашақтағы ғылыми жобаларда қойдың, сиырдың немесе ешкі мен мегежіннің сүт бездерінен (немесе қанынан) интерферон, инсулин сияқты өте құнды дәрі-дәрмек алу жолдарын ойластыруда. Бұл мәселелер тышқандарда белгілі деңгейде шешімін табуда.

Трансгенді шошқаларды алудың өзіндік қиындығы бар, ойткені мегежін зиготаларының пронуклеустерін тіпті контрасты микроскоптың өзінен көру мүмкін болмайды. Оларды центрифугалау арқылы Р. Хаммер (1986) және Г.Брэм (1986) зертханада трансгенді шошқалар алынды. Р.Хаммер өзінің қызметкерлерімен адамның соматотропин генін (промотор бөлігі металтионеин-1 генінен) 316 зиготаларға және 1719 қос клеткалы эмбриондарға микроин№екциялайды. Оларды реципиент-мегежіндерге тасымалдап, 192 торай алды, олардың 20-сы трансгенді болып табылды. Трансгенді торайлардың 11-інде бөтен геннің қызметі байқалды, яғни олардың қанында адамның өсу гормонының көп мөлшері синтезделді. Г.Брэм зертханасында осы генді зиготалардың пронуклеустеріне инъекциялағаннан кейін реципиенттерге 268 зигота тасымалданды. Алынған 7 торайдың біреуі трансгенді болып шықты.

Жыл сайын трансгенді малдарды алу ғылыми жұмыстары үдей түсуде. Қазіргі кезде әр түрлі ғылыми лабораторияларда трансгенді ірі қара мал (Дж. Лохс және т.б., 1986; Д. Крамер және т.б., 1986), қоян (Р. Хаммер және т. б., 1985; Л. К. Эрнест және т.б., 1989) және балықтар (Д,.Пауэрс, 1986) алынды. Трансгенді ірі қара алу қиындығы биологиялық және экономикалық себептерге байланысты. Басқа малдарға қарағанда сиырлардан биологиялық жарамды зиготалардың жеткілікті мөлшерін алу проблемасы әлі толық шешілген жоқ. Екінші жағынан генетикалық бағалы донор – сиырлардан ұрықтанған жыныс клетканы алу олардың көбею функциясының төмендеуімен байланысты.

Сонымен, жоғарыда келтірілген мәліметтер трансгенді малдарды алу осы заманғы биотехнологияның келешек бағыты екендігін көрсетеді, ал оның негізгі мақсаты – малдың генотипін жаңадан құрастырып, олардан адам үшін бағалы өнім ондіру. Мұны іске асыру үшін қажет генді идентификациялау, бөлу және клонын алу, оларды зиготаларға ендіріп, экспрессиясын қосу және бөтен геннің ұрпаққа тұқым қуалауын шешу керек. Осы мәселелерді генетикалық инженерия әдістерімен шешу жоғары тиімді биотехнологияның малдар селекциясында қолдануының жаңа мүмкіндіктерін ашады. Оның іске асуы, ең алдымен, мал генетикасының молекулалық негіздерін іргелі зерттеуіне байланысты.


Бақылау сұрақтары:

  1. Жануарларды клондау

  2. Жануарларды жасанды клондау.

  3. Сүтқоректілерді клондау.

  4. Эмбриоинженерия.

  5. Эмбрионды көшіру эмбрионның дамуы



Лекция №25

Тақырыбы: Биотехнология негізінде жататын фундаментальдық процестер.
Жоспар.

  1. Адам организміне инсулин енгізу жолдары.

  2. Гормон және оны енгізу.


Лекция мақсаты: Адам организміне инсулин енгізу жолдарын анықтау және зерттеу.

Лекция мәтіні.

1. Қазіргі кезде тек ген инженериясы ғана адамға қажетті биологиялық активті заттардың химиялық таза күйде алуды қамтамасыз ете алады. Ген инженериясының қарқынды дамуы арқасында адамның бірқатар ауруларын (оның ішінде генеткиалық ауруларды) емдеу және ауыл шаруашылық малдарының өнімділігін жоғарылату мүмкін болды.

Алғаш рет медицинада ген инженериясының өнімі – инсулин қолданды. Инчулин ұйқы безінде түзіледі, оның арқасында қандағы глюкозаның артық мөлшері жануар текті крахмал гликогенге айналады. Ұйқы безінде инсулиннің түзілуі бұзылатын болса, адам диабет ауруына ұшырайды. Глюкоза гликоген түрінде бөгеліп қалмағандықтан, қанда жүзім қантының мөлшері артады. Есептеу бойынша дүние жүзінде 60 млн. адам диабетпен аурады, яғни ол жүрек және рак ауруларынан кейін адамның өліміне әкелетін үшінші ауру болып саналады. Диабетпен ауыратын адам тәулігіне гормонның орта есеппен 40 бірлігін қабылдауы қажет. Осы уақытқа дейін инсулиннің негізгі шығу көзі – етке өткізілген сиыр мен шошқаның ұйқы безі болатын. Сиырдың ұйқы безінің салмағы 200-500 г; кристалдық инсулиннің 100 г. алу үшін 800-1000 кг. ұйқы безі қажет. Бұдан басқа, ауру адамдардың біраз бөлігі, әсіресе балаларда бұл гормонға аллергия дамығандықтан, оларды жануар текті гормонмен емдеудің қиындығы бар. Екінші жағынан, инсулинге тәуелді адамдардың саны жылдан жылға арта түсуде. Осы себептерге орай адамның ген-инженерлік инсулинін бактерия клеткасында өндіру қажеттігі туды.

Инсулин гормонының ұзындығы 20 және 30 амин қышқылдарына тең А және В екі полипептидтік тізбектен құралған, олар бір-бірімен қос дисульфидтік байланыс құрады. Организмде инсулин алғашқы кезде 109 амин қышқылдарынан құралғанпрепроинсулин құрамына енеді. Препроинсулиннің ұйқы безі β-клеткаларында синтезделуінде алғашқы 23 амин қышқылы молекуланың клетка мембранасынан өту үшін қажет болады; бұл амин қышқылдар ажырап, 86 амин қышқылдарынан тұратын проинсулин түзіледі. Проинсулиннің орта бөлігі ферменттің әсер етуімен ыдырап кетеді, мұның нәтижесінде инсулин түзіледі.

Адам инсулині генін алғаш рет 1978 ж. “Генентек” фирмасы синтездей алды.

Инсулиннен кейін генинженерлік фармокология самототропин деп аталатын өсу гормонын бактериялық клеткада синтездеуді шындап қолға алды.

Адамдарда самоторопин гипофиздің алдыңғы бөлігінде синтезделеді, оның жетіспеушілігі гипофиздік ергежецлілікке алып келеді. Көп уақыт бойы самототропинді өліктерден бөліп келді. Алайда, дамыған елдерде осындай жолмен бөлінген гормон гипофиздік ергежейлілікпен ауыратын адамдардың тек үштен біріне ғана жеткілікті болды. Бұдан басқа, өліктерден бөлінген гормонның қоспасы көп болғандықтан, препарат қабылдаған аурулардың 30%-і гормонға қарсы антизаттар синтездейді, мұның өзі гормонның активтілігін жоққа шығарады. Гипофиздік материал баяу дамитын вируспен зақымданған деген де қауіп болды, сондықтан самототропин қабылдаған балаларды көп жылдар бойы бақылауға алуға тура келеді.

Ген инженериясының әдістері арқылы арнайы құрастырылған бактерия клеткаларында түзілген өсу гормонының айқын артықшылықтары бар: препараттар биохимиялық тұрғыдан таза, инфекциялық вирустар жоқ және көп мөлшерде синтездеуге болады.


Бақылау сұрақтары:

  1. Полисахаридтердің құрылысы.

  2. Гиббереллиндер. Алколойдтар.

  3. Полисахаридтер, органикалық қышқылдар өндірісі.

  4. Аралық өнімдерді өңдеу биотехнологиясы.



Лекция №26

Тақырыбы: Қолдан ұрықтандыру.
Жоспар.

  1. Геномында бөтен ген (немесе гендер) бар жануарлар

  2. Трансгенді жануарлар алу.


Лекция мақсаты: Геномында бөтен ген бар жануарларды алу жолдарын үйрену.

Лекция мәтіні.

1. Геномында бөтен ген (немесе гендер) бар жануарлар трансгенді (немесе трансформацияланған) деп аталады. Трансгеңді жануарлар алу трансгеноз әдісі арқылы іске асады. Трансгеноз деп генді бір биологиялық жүйеден басқа жүйеге жаңа белгілері бар организмнің жаңа формасын алу үшін жасанды жолмен тасымалдауды түсінеді. Трансгенді жануарлар әр түрлі биологиялық активті биотехнологиялық заттарды синтездеу және бағалы белгілері (тұқымдылығы және өсу қарқындылығы жоғары, вирустық ауруларға төзіміді т. б.) бар малдардың, жаңа тұқымдарын алу үшін қолданылуы мүмкін.

Трансгеноз әдісімен бөтен генді эукариоттық жыныс клеткаға енгізіп, оның жұмысын бақылау арқылы генетикалық инженерияиың көптеген іргелі мәселелерін айқындауға болады, өйткені мұнда трансгенді эмбрионның жатырдағы даму ерекшеліктерін зерттеу мүмкін болады. Бұдан басқа ген жұмысы механизмдерінің түр ерекшелік дәрежесін айқындауға болады. Тасымалданған гендер (трансгендер) жаңа иесінің генетикалық аппаратымен құрылымды әрі функциялы байланысқандықтан бұл процесс in vivo жағдайындағы генетикалық рекомбинацияға әкеледі, ал бөтен гендерді, тасымалдау тәсілдері клетка және организмдердің генетикалық инженериясының әдістері болып саналады. Басқа жағынан, трансгенді жануарларды алу бойынша жүргізілген ғылыми іргелі зерттеулер мен олардың нәтижелерінің іс жүзінде қолданылуы арасындағы алшақтық соншалықты емес, демек, осы бағыттағы зертханалық жұмыстарды тек таза теориялық деп қарауға болмайды.

2. Трансгенді жануарларды алу үшін реқомбинантты гендерді микротүтікше және микрокапиллярлар көмегімен ұрықтанған ооциттің (жұмыртқа клетканың) пронуклеусіне енгізу әдісі кең қолданылады. Трансгеноз әдісі арқылы трансгенді тышқандар алу жақсы зерттелген. Мұның басты себебі болып тышқан ооциттері цитоплазмасының мөлдір болуы саналады. Басқа жануарлардың, .соның ішінде малдың ооциттері мөлдір емес, сондықтан рекомбинантты ДНҚ-ны пронуклеуске енгізу өте күрделі және қиын іс. Осыған қарамай, ооңғы кезде әр түрлі әдістемелік және техникалық жетілдірулер арқасында трансгенді қой, сиыр, шошқа және қоян алу іске асты.

Трансгеноз жұмысы көп жақты және бірнеше сатылардан тұрады. Алдымен, екі проиуклеус (аталық және аналық) сатысындағы зиготаларды алу керек. Бұл үшін синхронды овуляция, уақтылы қолдан ұрықтау немесе шағылыстыру керек, осыдан кейін белгілі уақыт өткеннен кейін зиготаларды хирургиялық жолмен алуға болады. Алынған зиготаларға бөтен ДНҚ-ны енгізбестен бұрын, оны in vitro жағдайында әр түрлі әдістер мен тәсілдер арқылы сақтау керек. Енгізу кезінде зиготалар вазелин майының астындағы арнайы ерітіндінің тамшысына орналасады, бұл сұйықтықтың кеуіп кетуінен сақтайды. ДНҚ-ны зиготага енгізу үшін диаметрі 0,5-2 мкм аралығындағы шыныдан дайындалған микротүтікшелер қолданылады. Микротүтікшенің көмегімен 0,5 секундтан 2 минут аралығында ең аз дегенде 10-11 мл ДНҢ-ны зиготаға микроскоптан бақылап енгізеді. Микроинъекциялау процесі зиготалар үшін зақымды, сондықтан олардың біраз мөлшері жойылып кетеді. Микроинъекциядан кейін 2 сағатқа жетпей жарамды зиготаларды (трансгенді) алдын ала, арнайы дайындалған аралық — реципиенттерге тасымалдайды. Бұл кезеңде де зиготалардың көп мөлшері зақымданады. Аяғында, трансгенді жануарлардың шығуы 1 %-ке тең болады. Алайда, мұның өзі трансформация және трансдукциямен салыстырғанда өте жоғары көрсеткіш болып саналады. Қазіргі кезде трансгеноз әдісі көптеген ғылыми зерттеулерде қолдану алды.

1980 ж. Ф. Раддел және оның қызметтестері алғаш рет герпес вирусының тимидинкиназа генін тышқан клеткасының геномына енгізе алды. Трансгеноз нәтижесінде алынған жеті тышқанның төртеуі ТК гені бойынша трансгенді болып шықты.

Трансгенді тышқандарды алу бойынша кейін жүргізілген көптеген зерттеулер оның тиімділігі әр түрлі факторларға байланысты екендігін дәлелдейді. Рекомбннантты генді аталық пронуклеуске енгізу процесінде трансгенді жануарлар жиі шығатыны белгілі болды. (Р. Бринстер және т. б. 1985. К. Гордон, Ф. Раддел, 1984). Бұдан басқа олардың пайда болу жиілігі ДНҚ-ның үшінші құрылымына және оның мөлшеріне (тузу формалы ДНҚ-ның көп мөлшерін қолданғанда трансформация дәрежесі жоғарылайды) байланысты. (Р. Пальмитер және т. б., 1984; Т. Вагнер және т. б., 1986).

Бөтен геннің иесінің ДНҚ-сымен байланысу сипатын зерттеу үлкен проблема болып саналады. Трансгеннің клетка ДНҚ-сымен байланысатын белгілі орыны болуы керек, алайда көптеген зерттейлер оның хромосоманың әртүрлі бөліктерімен байланыстанын дәлелдейді. Бұ процестіц механизмі әзірше толық түсінікті емес. Дегенмен осыған орай трансген экспрессиясының әр қилы өтуі бүтін проблеманы терең зерттеуді қажет етеді. Трансгеннің иесінің геномымен байланысуы кездейсоқ жүретін болса, онда ол хромосоманың гетерохроматинді бөліктеріне еніп, инактивацияланып кетеді. Бұдан бөлек хромосома бөлігімен байланысқан трансгеннің активтілігі клеткалық ДНҚ-ның реттеуші элементтері-промотор, энхансер және сплансерлерге байланысты болуы да мүмкін.

Трансгенді жануарларды алудың қолданбалы зерттеулерінің бағыттары үшін егеуқұйрықтың соматотропин генін тышқанның геномына енгізу Р. Пальмитер (1982) тәжірибесінің, маңызы өте зор. Егеуқұйрықтың соматотропин генінің клондарын ген инженериясы әдісі көмегімен бактерия клеткасынан алуға бо.пады. Алайда, мұндай генді тышқан клеткасына енгізу үшін оның бактериялық промоторын эукариоттық реттеуіш элементтерімен ауыстыру қажет. Осы мақсатпен Р.Пальмитор тышқанның ДНҚ-сынан металтионеин генінің промотор бөлігін бөліп алды. Бұл геннің синтезі in vivo жағдайында ауыр металдардың иондары (Zn, Cd) арқылы қозады. Микроинъекциялау үшін егеуқұйрықтың өсу гормонының құрылымды генінен және металтионеин промоторынан құрастырылған рекомбинантты ДНҚ қолданылды. Зерттеушілер осындай рекомбинантты ДНҚ-ның 600 көшірмесін әрбір зиготаның аталық пронуклеусіне енгізді. Нәтижесінде 21 ұрпақ алынды, оның 7-інде егеуқұйрықтың гені байқалды. Трансгенді тышқандардың азығына мырыш тұзын —ZnSО4 қосқанда, олардың геномындағы бөтен геннің функциясы іске асты. Мұндай тышқандардың қанын талдау оларда өсу гормонының мөлшері қалыпты жағдайдағыдан 100—800 есе жоғары екендігін көрсетті. Гормон мөлшерінің жоғарылауы ген көшірмелері .санының артуына байланысты болды. Гормонның артық мөлшерінің синтезделуі тышқан салмағының 1,8 есе артуына әкелді. Мұндай трансгенді жануарды алып тышқан деп атайды. Кейін жүргізілген зерттеулер Р. Пальмитер тәжірибесінің нәтижесін әр қилы
Кәдімгі (сол жақта) және алып тышқан (оң жақта).
деңгейлерде дәлелдеді. Неміс ғалымы Г. Брэм (1986) тәжірибесінде алынған трансгенді тышқандардың салмағы бақылау тобындағы тышқандардан 1,51-2,36 есе ауыр екендігін көрсетті. Бірқатар зерттеулер (Е. Вагнер және т.б., 1985; P., Бринстер, 1985; А. Дыбман, С.Тордецвдй, 1987 т. б.) адамның соматотропин т.б. гормондар генін тышқандарға енгізіп, трансгенді ұрпақ алу мүмкіндігін дәлелдеді.

Трансгенді тышқан алу тәжірибелерінің нәтижелері осындай зерттеулердің мал шаруашылығында жаңа биотехнологиялық бағыттарды жетілдіру үшін үлкен болашағьі бар екендігін көрсетеді.

Шотландия генетиктері Дж. Кларк және т.б. француз биологтарымен бірігіп, қой сүтінің β-лактоглобулин белогы генін микроинъекциялау арқылы трансгенді тышқандар ала алды. Мұндай тышқандардың сүт бездерінде жаңа белоктың синтезделуі өтіп, сүттің сапасы өзгерді. АБШ-та жануарлар биотехнологиясы саласының белгілі маманы Катерина Гордон сүт бездерінде бағалы медициналық препарат – адамның плазминоген белогы синтезделетін трансгенді тышқандар алды. Қазіргі кезде трансгенді тышқандар зертханада іргелі ғылыми зерттеулерге үлкен үлес қосуда. Алайда, оларды биотехнологиялық өнімдер өндіру мақсаты үшін қолданудың белгілі қиындықтары бар. Сондықтан 1985 жылдан бастап, трансгенді мал алуда көптеген ғылыми жұмыстар жүруде.

Трансгенді малдарды алу зерттеулерінде тышқандардың трансгеноз әдісінің үлгісі икемделіп, қолдану алды. Жалпы трансгенді малдарды алу бірінің артынан бірі өтетін мынадай кезеңдерден тұрады.

1) рекомбинантты ДНҚ молекуласын құрастыру және оның клонын алу;

2) трансгенозаға жарамды зиготалар алу және олардың пронуклеустерін айқындау;



  1. рекомбинантты ДНҚ көшірмелерінің белгілі мөлшерін зиготалар пронуклеустеріне (мүмкіндігінше аталық) микротүтікше арқылы енгізу;

  2. зиготаларды гормондық дайындықтан өткен аналықтардың жыныс жолдарына тасымалдау;

  3. туылған малдардың генотипі және фенотипі бойынша бағалап, трансгенді екендігін анықтау: бөтен геннің клетка ДНҚ-сымен байланысуын, рекомбинантты ДНҚ-ның экспрессиясын, ген өнімінің синтезделуін анықтау;

6) трансгенді малдардың жаңа қасиетінің ұрпаққа тұқым қуалауын бақылау.

Зертханадағы жануарларға қарағанда малдар зиготасының пронуклеустерін микроскоптан көру өте қиын, өйткені ұрықтанған малдың аналық жыныс клеткасында әр түрлі майлар мен пигменттердің болуы зиготаны көмескі етеді. Сондықтан генді микротүтікшемен тікелей пронуклеуске енгізу қиындық туғызады. Бұл қиындық . трансгенді малдар алу жиілігіне үлкен әсер етеді, өйткені пронуклеуске микроинъекциялау арқылы ғана барлық ұрпақтың 20-30 %-ін трансгенді ете алады. Қазіргі кезде бұл қиындықты болдырмайтын бірнеше тәсілдер зертелуде. Осы бағытта контрасты микроскоп, центрифуга немесе флуоресценттік бояуларды қолдану пронуклеустерді айқындау үшін үлкен көмегін тигізді.

Tpaнcгеноз әдісі ауыл шаруашылық малдары ішінен алдымен қойда айтарлықтай ғылыми нәтиже берді. Австралия ғалымдары зиготаға өсу гормоны генін микроинъекциялау арқылы әлемде алғаш рет трансгенді қойлар алды (Т. Скотт, 1986). Зерттеушілер тәжірибеде тышқанның металтионеин промоторын қойдың өсу гормонының құрылымды генімен біріктірді. Бес аптадан кейін трансгенді қозыларға мырыштың болмашы мөлшерін енгізгенде рекомбинантты ДНҚ тізбегінің реттеуші бөлігі яғни промоторы активтеліп, соматотропин генінің интенсивті синтезі іске асты. Осының нәтижесінде 2-4 жылдан кейін трансгенді қойлар өздерінің тірі салмағы бойынша құрдастарынан 1,5 есе асып түсті. Қазіргі уақытта Австралия ғалымдары құрамында күкірт бар амин қышқылдарының синтезделуіне жауапты екі ферментті коделейтін жаңа гендерді қойларға енгізу жұмысын жүргізуде.

Бишоф бастаған зерттеушілер тобы адам қанынан ұю факторын трансгенді қойлардың сүтінен алу проектісін іске асыру үшін қызу ғылыми жұмыстар жүргізуде. Олар қой геномына қан ұюының IX факторының генін қойдың β - лактоглобулин промоторымен біріктіріп, енгізу мақсатын алға қойды. Ұю факторы қойдың сүт бездерінде синтезделіп, сүке бөлінеді деп күтілуде. Зерттеу жұмысының бас кезінде қойдың лактоглобулин белогы тышқанның сүт бездерінде синтезделіп, сүтке бөлінеді. Келесі экспериментерде Дж. Симонс және т.б. β – лактоглобулин генінің бірінші экзонының аймағына адам қаны ұюыныц ІХ факторының генін жалғап, рекомбинантты ДНҚ құрастырды. Осы конструкцияны зиготаларға микроинъекциялау арқылы трансгенді қойлар алынды. Рестрикциялық талдаудың мәліметтері бойынша трансген толық бағалы болғанымен, ол өз функциясын іске асырмады. Қазіргі кезде зертеушілер оның себебін анықтап, алға қойған мақсаттарын жақын арада шешеді деп күтілуде. Шотландия генетиктері сүтінде адамның антитрипсин α-1 белогы бар трансгенді қойларды алды. Бұл қосылыстың 1 л. сүттегі мөлшері 35 г. тең болды. Медицинада оны өкпе ауруларын емдеу үшіл қолданады. АБШ ғалымдары трансгенді ешкілердің 1 л. сүтінен адам қанының тромбларын ыдырататын плазминогеннің 3 г. ала алды (Р. Селтзер, 1992).

Болашақтағы ғылыми жобаларда қойдың, сиырдың немесе ешкі мен мегежіннің сүт бездерінен (немесе қанынан) интерферон, инсулин сияқты өте құнды дәрі-дәрмек алу жолдарын ойластыруда. Бұл мәселелер тышқандарда белгілі деңгейде шешімін табуда.

Трансгенді шошқаларды алудың өзіндік қиындығы бар, ойткені мегежін зиготаларының пронуклеустерін тіпті контрасты микроскоптың өзінен көру мүмкін болмайды. Оларды центрифугалау арқылы Р. Хаммер (1986) және Г.Брэм (1986) зертханада трансгенді шошқалар алынды. Р.Хаммер өзінің қызметкерлерімен адамның соматотропин генін (промотор бөлігі металтионеин-1 генінен) 316 зиготаларға және 1719 қос клеткалы эмбриондарға микроин№екциялайды. Оларды реципиент-мегежіндерге тасымалдап, 192 торай алды, олардың 20-сы трансгенді болып табылды. Трансгенді торайлардың 11-інде бөтен геннің қызметі байқалды, яғни олардың қанында адамның өсу гормонының көп мөлшері синтезделді. Г.Брэм зертханасында осы генді зиготалардың пронуклеустеріне инъекциялағаннан кейін реципиенттерге 268 зигота тасымалданды. Алынған 7 торайдың біреуі трансгенді болып шықты.

Жыл сайын трансгенді малдарды алу ғылыми жұмыстары үдей түсуде. Қазіргі кезде әр түрлі ғылыми лабораторияларда трансгенді ірі қара мал (Дж. Лохс және т.б., 1986; Д. Крамер және т.б., 1986), қоян (Р. Хаммер және т. б., 1985; Л. К. Эрнест және т.б., 1989) және балықтар (Д,.Пауэрс, 1986) алынды. Трансгенді ірі қара алу қиындығы биологиялық және экономикалық себептерге байланысты. Басқа малдарға қарағанда сиырлардан биологиялық жарамды зиготалардың жеткілікті мөлшерін алу проблемасы әлі толық шешілген жоқ. Екінші жағынан генетикалық бағалы донор – сиырлардан ұрықтанған жыныс клетканы алу олардың көбею функциясының төмендеуімен байланысты.

Сонымен, жоғарыда келтірілген мәліметтер трансгенді малдарды алу осы заманғы биотехнологияның келешек бағыты екендігін көрсетеді, ал оның негізгі мақсаты – малдың генотипін жаңадан құрастырып, олардан адам үшін бағалы өнім ондіру. Мұны іске асыру үшін қажет генді идентификациялау, бөлу және клонын алу, оларды зиготаларға ендіріп, экспрессиясын қосу және бөтен геннің ұрпаққа тұқым қуалауын шешу керек. Осы мәселелерді генетикалық инженерия әдістерімен шешу жоғары тиімді биотехнологияның малдар селекциясында қолдануының жаңа мүмкіндіктерін ашады. Оның іске асуы, ең алдымен, мал генетикасының молекулалық негіздерін іргелі зерттеуіне байланысты.


Бақылау сұрақтары:

  1. Қолдан ұрықтандыру.

  2. Жасанды ұрықтандыру.

  3. Жануарлар биотехнологиясы жасанды ұрықтандыру.

  4. Ұрықтандыру үшін особтарды сұрыптау дайындау.

  5. Донорларды In Vitro әдісімен ұрықтандыру.



Лекция №27

Тақырыбы: Эмбриоинженерия.
Жоспар.

  1. Эмбриоинженерияға жалпы түсінік

  2. Эмбриондарды трансплантациялаудағы негізгі мақсаттар.

  3. Эмбриондарды тасымалдау биотехнологиясы


Лекция мақсаты: Эмбриондарды трансплантациялаудағы негізгі мақсаттарды оқып үйрену.

Лекция мәтіні.

1. Биология ғылымдарының жаңа жетістіктері арасынан мал эмбриоииженериясының биотехнологиялық әдіс ретінде қолданылуы және болашақтағы мүмкіндігі бүкіл әлем ғалымдарын аса қызықтырады. Эмбриоинженерия – организмнің жатырдағы дамуының ерте кезеңіне әсер ету арқылы эмбриоидарды генетикалық құрастыру. Мұндай, алдын ала көзделген генетикалық жоспарға сәйкес малды алу мал шаруашылығында кең қолданбаса да, оның болашағы орасан зор, тіпті кейбір бағыттары, мысалы, мал эмбриондарын трансплантациялау немесе клонын көбейту ңазіргі кездің өзінде коммерциялық негізге қойылған.

2. Эмбриоинженерия әдістерінің кез келгені биотехнологиялық бағытқа ие бола алады, ал олардың негізін эмбриондар, трансплантациясы құрайды. Трансплантация (көшіру, тасымалдау) деп генетикалық тұрғыдан жоғары бағалы аналық малдың (донордың) бірнеше эмбриондарын басқа аналық малдардың (реципиеттердің) жыныс жолына тасымалдауды түсінеді. Алғаш рет эмбриондарды трансплантациялау туралы хабар 1890 жылы Хип қояндарға ұрықтанған аналық жыныс клетканы тасымалдап, көжектер алғаннан кейін алынды. Алайда, бұдан кейінгі көп жылдар бойында эмбриондарды тасымалдау идеясын мал тұқымын жақсарту мақсатына қолдануға оншалықты мән берілмеді. Сондықтан біздің ғасырымыздың жетпісінші жылдарына дейін эмбриондарды трансплантацнялау әдісі тек зерттеу мақсатына ғана қолданылды. Жетпісінші жылдардың бас кезеңінен бастап мал эмбриондарын трансплантациялау проблемасы ғалымдар мен мал шаруашылық мамандарын қызықтыра бастады. Қазіргі кезде ғылыми дамыған елдерде мал эмбриондарын траисплантациялау арқылы жыл сайын жүздеген мың бұзау, бірнеше мың қозы алынуда. ТМД елдеріңде эмбриондарды трансплантациялау бойынша 20-дан астам орталықтар құрылды. Біздің республикамыздың ғалымдарының бұл проблеманы шешу үшін қосқан үлесі үлкен. Қазақ республикасы ғылым Академиясының эксперименттік биология институты қой зиготаларын трансплантациялау жұмысын 20 жылдай уақыт бойында жүргізіп келеді.

3. Эмбриондарды тасымалдаудың негізгі мақсаты болып генетикалық құндылығы өте жоғары ұрғашы малдаң жылына барынша көп ұрпақтар алу арқылы мал тұқымын асылдандыру жұмысының тиімділігін арттыру болып саналады. Әдетте, біз, мысалы, бір сиырдан 3-6 бұзау ғана алатын болсақ, онда эмбриогенетикада биотехнология көмегімен алынатын ұрпақтың санын ондаған және жүздеген есе көбейтуге болдды. Теориялық есеп бойынша генетикалық тұрғыдан бағалы жалғыз донор сиырдан 500-ден астам бұзау алуға болады. Эмбриондарды трансплантациялау бұдан басқа мынадай мақсаттарды шешу үшін қолданылады:

- ерте эмбриондарды бөлу арқылы бір-бірінен ешқаңдай айнымайтын малдар (монозиготалы) алу;

- генетикалық тұрғыдан бағалы мутантты малдарды сақтап, олардың санын көбейту;



  • шағын популяцияны және жойылуға жақын тұқымның генофондын сақтау;

  • генотипі бойынша генетикалық бағалы, бірақ табиғи жағдайда тұқым бере алмайтын малдан ұрпақтар алу;

  • генетикалық кемістіктерді тарататын малды табу;

  • климаты басқа – шетелден әкелінген малды жерсіндіру;

  • эмбрионның кариотипін зерттеу арқылы жыныс проблемасын реттеу;

  • эмбриондарды түрлер арасында тасымалдау;

  • химерлі (аллофенді) және трансгенді малдар алу үшін.

Эмбриондарды тасымалдау биотехнологиясы мынадай кезеңдерден тұрады: донорларды таңдау; донорлардың суперовуляциясын іске асыру; донорларды ұрықтау; донорлардан эмбриондарды шығару және оларды бағалау; эмбриондарды арнайы ортада өсіру және сақтау; эмбриондарды реципиенттерге көшіріп отырғызу (тасымалдау). Негізгі кезеңдердің жалпы принциптерін қарастырайық. Әрине, донордың мақсатқа сәйкес әр түрлі генетикалық ерекшелігі (өнімділігі жоғары, ауруларға төзімді т. б.) болуы керек. Мысалы, сүтті ірі қара шаруашылығында донор – сиырларды таңдауда, оларды болашақтағы асыл тұқымды, жақсартушы бұқалардың шешесі ретінде қарайды. Донордың нәсілдік қасиеті өзінің жоғары өнімділігіне ғана емес, сонымен қатар оның туыстарының осындай қасиетпен сипатталуына да байланысты. Трансплантадия тәжірибесінде донор – сиырларды таңдау екі сатыдан тұрады. Біріншісінде, донордың қасиеті оның өзінің басты белгілері — сүттілігі және сүтінің майлылығы бойынша бағаланды. Бағалаудың келесі кезеңінде желіннің және емшектің пішіні сүт беру қасиеті, төзімділігі, сүйек және тұяғының беріктілігі және көбею функциясы бойынша бағаланады. Әрине, егер донордың ұрпақтары болса, онда олардың сапасы бойынша оны бағалау түпкілікті болып саналады. Осы талаптарға сәйкес донорларды негізінен асыл тұқымды мал өсіретін шаруашылықтардан таңдайды.

Донор таңдап болғаннан кейін олардан көптеген овуляция немесе суперовуляция алу қажет. Бағалы донорлардың жыныс мүшесінде бірнеше ооциттер жетілуі үшін оларға әртүрлі гормон препараттарын қолданады. Ол үшін донор малдың қанынан гонадотроптық гормондарды енгізеді. Қазіргі кезде олардың ішінен буаз биенің сары суын (ББС) енгізу кең қолдана бастады. Алайда, кез келген донор мұндай гормондарға өздерінің ерекшелігіне сәйкес әр қилы жауап береді, сондықтан енгізілетін гормоннның белгілі мөлшеріне тиімді полиовуляциялық қасиеті бар донорларды таңдаудың үлкен маңызы бар. Кейінгі кезде ФСГ (фоликулин стимулдейтін гормон) гонадотрпинінпростангландин гормондарымен бірге қолданудың тиімді екенін ғалымдар дәлелдеді. Осындай әсер ету нәтижесінде донордың жыныс жолынан 10-20 жетілген аналық жыныс клеткаларды алуға болады.

Зиготаларды трансплантациялау әдісінің тиімділігі оларды донор жыныс жолынан шығару тәсіліне көп байланысты. Эмбриондарды үш тәсіл арқылы шығаруға болады: донорды сойысқа жығу, хирургиялық және арнайы ерітінділер көмегімен жуу (хирургиялық емес). Қазіргі уақытта негізінен соңғы екі тәсіл қолдану алды. Көпшілік жағдайда эмбрионды донордан шығарудың нақты тәсілінің қолданылуы мал түріне байланысты болып келеді. Ірі қара мен жылқыда негізінен хиургиялық емес тәсіл, ал қой мен шошқада арнайы операция өткізу арқылы эмбриондарды аналық жыныс жолынан жуып шығарады. Кейінгі кезде қой эмбриондарын хирургиялық емес тәсіл арқылы бөлуге болатын мүмкіндіктер пайда болады. Жалпы бұл тәсілдің артықшылығы донор малды бірнеше рет қолдану мүмкіндігін туғызуынан тұрады.

Имплантациялық даму сатысындағы ерте эмбриондарды бөліп алғаннан рецепинет – анлықтардың жатырына тасымалдауға дейін 4-5 сағат уақыт кетеді. Осы аралықта зиготаның биологиялық сапасы сақталуын қамтамасыз ететін жағдай жасау керек. Эмбриондарды шығарғаннан кейін, олардың тіршілік қабілеттілігін бағалап, температурасы 370С қоректік ортаға ауыстырады. Эмбриондар өметін және сақталатын ортада тұз ерітінділері, витаминдер, амин қышқылдары, ортаның рН мөлшерін 7,2-7,6 аралығында қамтамасыз ететін бикарбонат иондары, антибиотиктер болады. Қазіргі уақытта эмбриондарды in vitro жағдайында қысқа мерзімде өсіру үшін бірнеше қоректік орталар дайындалады. Эмбриондарды өсіру үшін Дюльбекко, Бринстер тұз ерітінділері, ТС-199, Хэм Ғ-10 қоректік орталары жиі қолданылады. Мұндай орталарға әртүрлі биологиялық және синтетикалық заттар (антибиотиктер, қан сарысуы т.б.) қосады. Эмбриондарды қоректік ортада өсіру және сақтау арқылы, оларды ұзақ қашықтыққа (басқа шаруашылыққа) тасымалдауға болады.

Мал эмбриондарын сүтқоректі аналықтардың жыныс түтігіне тасымалдау арқылы сақтауға болады. Бұл мақсатпен үй қояндарын пайдалану өте ыңғайлы. Ұрғашы қоянның жыныс түтігіндегі сиыр эмбриондары реципинеттерге тасымалдауға жарамды сатыға дейін морулажәне бластоцистаға шейін өсе алатынын ғалымдар дәлелдеді. Р.Лаусон және т.б. (1972) ұрғашы қоян жыныс түтігінде 3-4 тәулік бойында сақталған ірі қара эмбриондарын реципинет – сиырларға тасымалдағанда транспланттардың шығуы 73% тең екендігін көрсетті. Әрі қоян организмінде яғни in vivo жағдайында сақталатын эмбриондарды тым ұзақ қашықтыққа жеткізу қиынға соқпайды.
Бақылау сұрақтары:


  1. Эмбриоинженерия.

  2. Эмбрионды көшіру эмбрионның дамуы.

  3. Кариобиология әдісінен пайдалану.

  4. Эмбриоинженерия манипуляцияларының тәсілдері (микрохирургия операцияларының микрофотографияларымен жұмыс істеу).

  5. Эмбриондардың өркендеуі, олардың ядроларын ауыстыруда ерекшеліктерімен танысу


Лекция №28

Тақырыбы: Жануарларды клондау.
Жоспар.

  1. Эмбриондарды реконструкциялаудың биотехнологиялық маңызы.

  2. Эмбриондардан клон алу.


Лекция мақсаты: Эмбриондарды реконструкциялаудың биотехнологиялық маңызымен танысу.

Лекция мәтіні.

1. Эмбриондарды реконструкциялаудың биотехнологиялық маңызы.

Мал эмбрионын трансплантациялау терең зерттеуді керек ететін бірқатар биотехнологиялық проблемаларды туғызды. Бұл пробломалар алынған эмбрионның генотипі мен фенотипін қайтадаи құрастыру (реконструкциялау) арқылы биотехлологиялық процесті меңгеру мүмкіндігін зерттеуді алға қойды. Бұған монозиготалы егіздер, химерлі (немесе аллофенді) және трансгенді малдар алу жатады.

Мал эмбрионы клонын көбйту мүмкіндігі ғалымдарды бұрыннан қызықтырып келеді. Ағылшын эмбриологы Дж. Гердонның ядроларды тасымалдау әдісін (алдыңғы тарауды қара) ойлап шығарғаннан бастап, мал эмбрион клонын алу проблемасы жаңа деңгейге көтерілді. Эмбрион клонын алу эукариоттық клетканың тотипотенттілік қасиетіне тікелей байланысты. Мал шаруашылығында эмбрион клондарын алу мүмкіндігін Ф. Сиделдің қоянға жүргізген классикалық тәжірибелері көрсетті: жалғыз бластомерді екіге бөлу арқылы екі қоян алынды. Көптеген зерттеулер 2-8 клеткалық эмбрион бластомераларын бөлу арқылы дамуы қалыпты мал төлдерін алуға болатынын дәлелдеді (Н. Мур және т. б., 1968; С. Уиладсен және т. б., 1981; X. Нагасима және т. б., 1987; Т. Мак Эвой және т. б., 1987 т. б.).

2


Генеткиалық химера алудың тәсілдері: а- агрегациялық, ә - иньекциялық.

. Мал шаруашылығында 1979 ж. С. Уиладсея әлемде алғаш рет монозиготалы қозыларды алды. Суперовуляциядан өткен қойлардан 2 клеткалық эмбриондарды екі бөлікке бөлді, 16 монозиготалы бластомераларды алды. Оларды 16 реципиент қойларға тасымалдау нәтижесінде бірінен-бірі айнымайтын бес жұп егіз және бес жалғыз қозылар алынды. Екі жылдан кейін С. Уиладсен және С. Полж алғаш рет бұзаулардың эмбриондық клонын алды: 8-бластомер сатысындағы эмбриондарды бөлу нәтижесінде бір үш монозиготалы және екіден монозиготалы қос бұзаулар алынды. Кейін жүргізіліген зерттеулерде монозиготалы құлын және лақтар алынды.

Сонымен мал эмбрионын екіге және одан көп бөліктерге бөліп, бірнеше монозиготалы егіздер алуға болады. Мұндай егіздердің үлкен артықшылығы – олар бір-бірінен генотипі бойынша ешқандай айырмашылығы жоқ. Бұл әдістің биотехнологиялық маңызы өте зор, тіпті, қазірдің өзінде АБШ, Канада және Жапон елдерінде монозиготалы егіздер алу коммерциялық сипатқа ие болды.

Болашақта биотехнология үшін генетикалық химераларды алудың маңызы өте зор. Гетикалық химера деп бернеше әр түрлі эмбриондарды біріктіру арқылы пайда болған организмдерді түсінеді. Барлық ата-аналық формалардың клеткалары бар генетикалық химералар аллофенді деп те аталады. Біз оны аллофенді тышқанды алу тәжірибесінде организм деңгейіндегі генетикалық инженерияның әдісі ретінде қарастырдық.

Мал эмбриондарын реконструкциялау әдістері ішінен биотехнология үшін ең перспективалы әдісі – трансгенді малдар құрастыру.

Бақылау сұрақтары:


  1. Жасанды клондау.

  2. Эмбрионольды жасуша ядросын ядросыз аналық клеткаға көшіру.

  3. Медициналық биотехнология.

  4. Медаициналық биотехнологияда ДНК рекомбинация әдісін қолдану.



Лекция №29

Тақырыбы: Адам және жануарларда ғылыми және практикалық мақсаттардағы трансгеноз.
Жоспар.

1. Адам және жануарлардың клеткалық дақылдарын биотехнологияда пайдалану

2. Адамдарды клондау тәсілдері
Лекция мақсаты: Адам және жануарлардың клеткалық дақылдарын биотехнологияда пайдалану жолдарын оқып үйрену.

Лекция мәтіні.

1. Биотехнологияда адам және жануарлар клеткаларын пайдаланудың кезеңі 1949 жылдан басталады. Ол кезде американдық бір топ ғалымдар Эндерс, Уоллес және Робинс адам ұрығының бұлшық ет және тері клеткаларының дақылдарында полиомиелит вирусын өсірген. Соңынан вирустарға көбірек адам ұрығының және ересек маймылдың бүйрек клеткалары, тауық эмбрионының амниотикалық қабығы өзіне тез қабылдағыш болып келетіні анықталды. Эксперименттік зерттеу жұмыстарының барысында әрдайым дақылда болатын, егілетін клеткалар линиялары алынды. Мысалы, жатыр мойнының карцинома клеткалары (Helа), хомяктардың эмбриондарының бүйрек клеткалары (ВНК-21), жасыл мартышкалардың бүйрек клеткаларын (Verо) айтуға болады. Олар әлемдегі көптеген лабораторияларда вирустарды бөліп алуда және таза вирустық препараттар өндіруде, вирустық инфекцияларды зерттеуде, олардың профилактикасы мен емдеу шараларына вакцина дайындау үшін пайдаланылады. Егілетін клеткалық дақылдарды алғанға дейін вирустар біріншілік клеткалар дақылдарында өсірілді. Бірақ, жаңа әдіс вирустарды таза күйінде бөліп алумен қатар, диагностикалық және профилактикалық вакцина дайындау үшін қажетті вирустық материалдарды үлкен масштабта өндіруге мүмкіндік туғызды.

2. Қазіргі кезде қиял ретінде көрінетін, ал болашақта адамның өзін клондау мәселесі биотехнология шеше алу мүмкіншілігін уақыт көрсетеді.


Адам және жануарлардың клеткалық дақылдарын басқада бағалы заттарды алуда пайдалану, дифференцияланған клеткаларды дақылдау, егілетін клеткалардың тұрақсыздығы сияқты мәселерді шешумен байланысты. Сондықтан, қазіргі кезде клеткалық дақылдарды биотехнологияға жетістікпен енгізілген мысалдардың саны өте кем. Мысал ретінде, адам және тышқан клеткаларының суспензиялық дақылдары арқылы антивирустық гликопротеид - интерферонын, сонымен қатар тәжірибе жүзінде адам, өгіз және шошқа ұйқы безінің бета-клеткасының егілетін линияларын пайдалану арқылы инсулин гормонын өндіруді айтуға болады.

Клеткаларды дақылға айналдыру процесінде клетка аралық байланыстар бұзылып, механикалық зақымдаудың нәтижесінде, клетканың беті өзгеріске ұшырайды, сондықтан, клеткалық дақылдар әдісінің әріқарай жетілуі, клеткалардың организмдегі жағдайын ескере отырып, дақылдау жағдайларын оптимизациялау және стабилизациялау әдістерін өңдеумен байланысты болады. Клеткалар дақылдары бағалы фенотиптік белгілерін ұзақ уақыт аралығында сақтап қалуы да шешімді талап ететін мәселелердің бірі болып табылады. Осындай шешімнің бір жолы – қалыпты дифференцияланған және трансформацияланған клеткаларды біріктіру нәтижесінде түзілген, гибридті клеткаларды алу болып табылады. Мысалы, қалыпты лимфоциттер мен миеломды клеткаларды біріктіруден алынған гибрид дақылдану процесінде шексіз өсуге және белгілі антиденелер синтездеуге қабілетті болып келеді.

Гибридомды әдіс - бір ғана антигенді детерминантқа қарсы бағытталған және жоғары спецификалық, бір клетканың ұрпағы түзетін, моноклонды антидене алуға мүмкіндік береді. Қазіргі кезде, моноклонды антидене өндірісі, биотехнологияда маңызды орынды иеленуде. Моноклонды антиденелер ферменттер мен белоктардың полиморфизмін, есуді реттеу механизмін және соматикалық клеткалардың пролиферациясын, сәйкессіздіктің антигендерін, дифференцияланған клеткалардың әр түрлі типін сипаттайтьш, антигендерді зерттеу үшін пайдаланады. Моноклонды антиденелердің тағы бір практикалық маңыздылығы диагностикалық, емдік және профилактикалық заттар ретінде, биологиялық активті заттардың таза препараттарын (лейкоциттік интерферон) алуда қолданылады. Гибридомдық әдісті қолданумен байланысты өндірістің масштабы жөнінде американдық қаражаттық мекемелерінің мәліметтері бойынша, мынандай фактыларды келтіруге болады: 1987 жылы моноклонды антидене негізіндегі диагностикалық препараттарды өндіруге 500 млн доллар, ал 1990 жылы тек ісік (рак) ауруларының диагностикумдарын айтуға 2 млрд доллар қаржы жұмсалынды. Ғалымдар көптеген қан ауруларына да қарсы күрес жүргізуде, осы мәселені шешудің бір жолы «қолдан қан жасау».



Бақылау сұрақтары:


  1. Адам және жануарларда ғылыми және практикалық мақсаттардағы трансгеноз

  2. Биологияда фундаментальды проблемаларды шешу үшін трансгенді жануарларды алу.

  3. Гендерді зиготаға отырғызу.

  4. Жасушаларды клондау.

  5. Бір жұмыртқалы егіздердің дамуы.

  6. Жасанды клондау.



Лекция №30

Тақырыбы: Асылдандыру жұмыстарында және экологиялық, цитогенетикалық, диагностикалық және емдеу зерттеулерінде клеткалар культурасын (өсінділерін) қолдану.
Жоспар

  1. Асылдандыру жолдары

  2. Трансгенді ұрпақтар шығару


Лекция мақсаты: Асылдандыру жолдарын оқып танысу.

Лекция мәтіні.

Трансгенді жануарларды алудың қолданбалы зерттеулерінің бағыттары үшін егеуқұйрықтың соматотропин генін тышқанның геномына енгізу Р. Пальмитер (1982) тәжірибесінің, маңызы өте зор. Егеуқұйрықтың соматотропин генінің клондарын ген инженериясы әдісі көмегімен бактерия клеткасынан алуға бо.пады. Алайда, мұндай генді тышқан клеткасына енгізу үшін оның бактериялық промоторын эукариоттық реттеуіш элементтерімен ауыстыру қажет. Осы мақсатпен Р.Пальмитор тышқанның ДНҚ-сынан металтионеин генінің промотор бөлігін бөліп алды. Бұл геннің синтезі in vivo жағдайында ауыр металдардың иондары (Zn, Cd) арқылы қозады. Микроинъекциялау үшін егеуқұйрықтың өсу гормонының құрылымды генінен және металтионеин промоторынан құрастырылған рекомбинантты ДНҚ қолданылды. Зерттеушілер осындай рекомбинантты ДНҚ-ның 600 көшірмесін әрбір зиготаның аталық пронуклеусіне енгізді. Нәтижесінде 21 ұрпақ алынды, оның 7-інде егеуқұйрықтың гені Трансгенді тышқандардың азығына мырыш тұзын —ZnSО4 қосқанда, олардың геномындағы бөтен геннің функциясы іске асты. Мұндай тышқандардың қанын талдау оларда өсу гормонының мөлшері қалыпты жағдайдағыдан 100—800 есе жоғары екендігін көрсетті. Гормон мөлшерінің жоғарылауы ген көшірмелері .санының артуына байланысты болды. Гормонның артық мөлшерінің синтезделуі тышқан салмағының 1,8 есе артуына әкелді. Мұндай трансгенді жануарды алып тышқан деп атайды. Кейін жүргізілген зерттеулер Р. Пальмитер тәжірибесінің нәтижесін әр қилы деңгейлерде дәлелдеді. Неміс ғалымы Г. Брэм (1986) тәжірибесінде алынған трансгенді тышқандардың салмағы бақылау тобындағы тышқандардан 1,51-2,36 есе ауыр екендігін көрсетті. Бірқатар зерттеулер (Е. Вагнер және т.б., 1985; P., Бринстер, 1985; А. Дыбман, С.Тордецвдй, 1987 т. б.) адамның соматотропин т.б. гормондар генін тышқандарға енгізіп, трансгенді ұрпақ алу мүмкіндігін дәлелдеді.

Трансгенді тышқан алу тәжірибелерінің нәтижелері осындай зерттеулердің мал шаруашылығында жаңа биотехнологиялық бағыттарды жетілдіру үшін үлкен болашағы бар екендігін көрсетеді.

Шотландия генетиктері Дж. Кларк және т.б. француз биологтарымен бірігіп, қой сүтінің β-лактоглобулин белогы генін микроинъекциялау арқылы трансгенді тышқандар ала алды. Мұндай тышқандардың сүт бездерінде жаңа белоктың синтезделуі өтіп, сүттің сапасы өзгерді. АБШ-та жануарлар биотехнологиясы саласының белгілі маманы Катерина Гордон сүт бездерінде бағалы медициналық препарат – адамның плазминоген белогы синтезделетін трансгенді тышқандар алды. Қазіргі кезде трансгенді тышқандар зертханада іргелі ғылыми зерттеулерге үлкен үлес қосуда. Алайда, оларды биотехнологиялық өнімдер өндіру мақсаты үшін қолданудың белгілі қиындықтары бар. Сондықтан 1985 жылдан бастап, трансгенді мал алуда көптеген ғылыми жұмыстар жүруде.



2. Трансгенді малдарды алу зерттеулерінде тышқандардың трансгеноз әдісінің үлгісі икемделіп, қолдану алды. Жалпы трансгенді малдарды алу бірінің артынан бірі өтетін мынадай кезеңдерден тұрады.

1) рекомбинантты ДНҚ молекуласын құрастыру және оның клонын алу;

2) трансгенозаға жарамды зиготалар алу және олардың пронуклеустерін айқындау;


  1. рекомбинантты ДНҚ көшірмелерінің белгілі мөлшерін зиготалар пронуклеустеріне (мүмкіндігінше аталық) микротүтікше арқылы енгізу;

  2. зиготаларды гормондық дайындықтан өткен аналықтардың жыныс жолдарына тасымалдау;

  3. туылған малдардың генотипі және фенотипі бойынша бағалап, трансгенді екендігін анықтау: бөтен геннің клетка ДНҚ-сымен байланысуын, рекомбинантты ДНҚ-ның экспрессиясын, ген өнімінің синтезделуін анықтау;

6) трансгенді малдардың жаңа қасиетінің ұрпаққа тұқым қуалауын бақылау.

Зертханадағы жануарларға қарағанда малдар зиготасының пронуклеустерін микроскоптан көру өте қиын, өйткені ұрықтанған малдың аналық жыныс клеткасында әр түрлі майлар мен пигменттердің болуы зиготаны көмескі етеді. Сондықтан генді микротүтікшемен тікелей пронуклеуске енгізу қиындық туғызады. Бұл қиындық . трансгенді малдар алу жиілігіне үлкен әсер етеді, өйткені пронуклеуске микроинъекциялау арқылы ғана барлық ұрпақтың 20-30 %-ін трансгенді ете алады. Қазіргі кезде бұл қиындықты болдырмайтын бірнеше тәсілдер зертелуде. Осы бағытта контрасты микроскоп, центрифуга немесе флуоресценттік бояуларды қолдану пронуклеустерді айқындау үшін үлкен көмегін тигізді.

Tpaнcгеноз әдісі ауыл шаруашылық малдары ішінен алдымен қойда айтарлықтай ғылыми нәтиже берді. Австралия ғалымдары зиготаға өсу гормоны генін микроинъекциялау арқылы әлемде алғаш рет трансгенді қойлар алды (Т. Скотт, 1986). Зерттеушілер тәжірибеде тышқанның металтионеин промоторын қойдың өсу гормонының құрылымды генімен біріктірді. Бес аптадан кейін трансгенді қозыларға мырыштың болмашы мөлшерін енгізгенде рекомбинантты ДНҚ тізбегінің реттеуші бөлігі яғни промоторы активтеліп, соматотропин генінің интенсивті синтезі іске асты. Осының нәтижесінде 2-4 жылдан кейін трансгенді қойлар өздерінің тірі салмағы бойынша құрдастарынан 1,5 есе асып түсті. Қазіргі уақытта Австралия ғалымдары құрамында күкірт бар амин қышқылдарының синтезделуіне жауапты екі ферментті коделейтін жаңа гендерді қойларға енгізу жұмысын жүргізуде.

Бақылау сұрақтары:


  1. Хромосомаларды препарат түрінде жасау, алу.

  2. Жануарлар биотехнологиясы

  3. Жануарлар биотехнологиясы.

  4. Жануарлар организмінде тұқымқуалаушылық тәсілдерін өзгерту.

  5. Қолдан ұрықтандыру.

  6. Жасанды ұрықтандыру.


10. Практикалық сабақтарының жоспары




Сабақтың тақырыбы мен мазмұны

Сағат

саны


Бақылау

түрі


Әдебиет-тер

1

Биологиялық микроскоптың құрылысы

1.Микроскоп және оның құрылысы

2.Микроскопты қолдану тәртібі


1

ПЖҚ

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

2

Микроорганизмдер препаратын дайындау

1.“Жаншылған тамшы”

2.“Жүзгінші тамшы”

3.Препаратарды бояу.

4.Бактерияларды Грам әдісімен бояу.


1

ПЖҚ

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

3

Микроб биомассасын алу

1.Биомассаны анықтау әдісі.

2.Шикі және құрғақ биомассаны анықтау. 3.Биомассаның сапасын мысалы азықтық ашытқының сапасын анықтау.

4.Микробты азықтық ақуыз алу.


1

ПЖҚ

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

4

Микробиологиялық әдіспен тамақ өнімін және басқа қатты өнімді зерттеу

1.Асептикалық жағдайда культивирлеу

2.Микробиологиялық синтез технологиясында

3.Ауаны микробиологиялық зерттеулер аспаптар және әдістер.



1

ПЖҚ

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

5

Азық-түлік тағамдарын бұзатын саңырауқұлақтардың туысын анықтау.

1.Зең саңырауқұлақтары

2.Спораларды

3.Гифалар дегеніміз не?



1

ПЖҚ

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

6

Азықтық биомассадан липидтерді экстракциялап алу.

1.Микробты майлардың классификациясы және оның қолданылуы.

2.Микроорганимздерді культивирлеу шарттарының синтезделген майлардың құрамына құрамына және санына әсері.


1

ПЖҚ

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

7

Фермент продуценті-микроорганизмді беттік культивирлеу

1.Культураны дайындау

2.Ыдысты зарарсыздандыруға дайындау.

3.Қоректік ортаны дайындау және зарарсыздандыру.

4.Культурадағы ферменттің активтілігін анықтау.


1

ПЖҚ

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

8

Лимон қышқылын алу

1.Лимон қышқылы өндірісінің даму тарихына жалпы мәлімет.

2.Микробиологиялық әдіспен лимон қышқылдары өндірісінің технологиялық сызба-нұсқасы.

3.Егіс материалын дайындау.

4.Түптік культивирлеу.

5.Лимон қышқылын бөліп алу. Жұмысты жасау әдісі.



1

ПЖҚ

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
1   2   3   4   5   6   7   8


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет