Молекулалық биотехнология


Молекулалық технологияның тірі ағзаларда қолданылу саласы, яғни молекулалық биотехнология - жануарлар ағзасында жаңа генетикалық бағдарламалар алу мақсатында тұқымқуалаушылық белгілеріне молекулалық деңгейде «түзетулер» енгізу жұмыстарын қамтиды. Мұндағы негізгі зерттеу нысаны ретінде нуклеинқышқылдары (ДНҚ және РНҚ молекулалары) алынады.
1869 жылы Швеция биологы Фридрих Мишер ядродан бірзат бөліп алып, оны «нуклеин» деп атады. Мишер ДНҚ-ны қанның жасушаларынан бөліп алып, оларды ақуыз-ыдыратушы ферменттер, протеазалар көмегімен ыдыратуы мүмкіндігін анықтайды Бұл жаңалық нуклеин тек қана ақуыздардан тұратынын теріске шығарды. Зерттеу нәтижесінде нуклеиннің қышқылдық қасиетінің болуы дәлелденді де, оның аты «нуклеин қышқылына» өзгертілді. Нуклеин қышқылдарының екі негізгі түрі бар - ДНҚ мен рибонуклеин қышқылы (РНҚ).
1. Молекулалық биотехнология екі бөлімнен құралады: Гендік инженерия - тек қана жекелеген генге (немесе гендерге) қатысы бар. Гендік инженерияның:
А) гендерді синтездеу немесе бөліп алу мен модификациялау;
Б) рекомбинантты молекулаларды құрастыру және клондау;
В) генотип банкін (геном библиотекасын) жасақтау негізгі міндеттері қатарына жатады.
2. Генетикалың трансформация - гендерді тасымалдауға негізделеді. Бұл жұмыстардың негізгі міндеттеріне:
А) реципиентке генді ендіру;
Б) трансформанттарды іріктеу мен сараптау;
В) гендер интеграциясы мен экспрессиясы;
Т) құнды заттарды өндірушілерді (продуценттеушілерді) және трансгенді хайуандарды жасау жатады.
Мал шаруащылығындағы биотехнологиялық жүмыстардьщ орындалу реті жоғарыда аталған үш әдістердің (суперовуляция, колдан ұрықтандыру мен эмбрион тасымалдау) тығыз байланыстылығы аркылы жузеге асырылады. Мысалы,жануарлардың генетикалық тұрғыдан кұнды эмбриондарын алу үшін көбейтуге бағытталған биотехнологиялық әдістері (суперовуляция, ұрықтандыру мен эмбрионды шайып алу) қолданылғаннан кейін, алынған эмбриондар сұрыптаудан өткізш, кейіннен молекулалық (трансгеноз) және жасушалық (клондау) микроманипуляцияларына ұшыратылады. Кейіннен «құрастырылған» эмбриондарға іп vitro жағдайында «реанимациялық» жағдай туғызылып, сапалық белгілері бойынша бағаланғаннан кейін (жасушалық селекция), соңғы кезеңі генетикалық бағалы ұрпақ алу үшін дайын эмбрионды реципиент аналығының жатырына қондырылуымен (трансплантация) аяқталады.
Сонымен, жасушалық биотехнология молекулалық биотехнология мен көбею биотехнологиялары мал шаруашылығьнда малдардың гаметаларында, эмбриондары мен ағзаларында жинақталған биотехнологиялық қорларын анықтау мен пайдалануға мүмкіндік беретін жаңа ғылыми бағыттарының - эмбриоинженерия, эмбриокультура мен эмбриотрансплантацияларының пайда болуына алып келді.
Эмбриоинженерияны - генетикалық жағынан «құрастырылған»
және экономикалық тұрғыдан тиімді тірі ағзаларды алу мақсатында,
молекулалық және жасушалық биотехнологияларының тәсілдерін
қолдану арқылы мал организміндегі генетикалық ресурстарын алу-
дың мүмкіндіктері мен жолдарын қарастыратын биотехнологиялық
эдіс деп қарауға болады.
Эмбриокультураны - жануарлардың гаметасы мен эмбриондары-нан физиологиялық қорларын алудың мүмкіндіктері мен жолдарын қарастыратын және олардың тіршілігінің сақталып қалуы мен in vitro жэне іп vivo кездерінде қолайлы жағдайлар тудыруға бағытталған мал шаруашылығында қолданылатын биотехнологиялық әдісі деп
айта аламыз.
Эмбриотасымалдау (эмбриотрансплантация) - бағалы генотипті жануарларды барынша тез көбейту мақсатында, олардың репродуктивті жүйесінен физиологиялық қорларын мүмкіндікгері мен жолдарын қарастыруға бағытталған мал шаруашылығында қолданылатын биотехнологиялык әдіс.
Гендік инженерия
Гендік инженерияның негізгі мақсаты - адамдарға қажетті
қасиеттері бар гендерді қолдан кұрастырып (химиялық синтез қалыпты құрылымын қайта құрастыру), оны тиісті жасуша құрамына ендіру арқылы «жасанды» бактериялар көмегімен адамға қажетті өнімді шығаруды өңдірістік жолға қою. Қазіргі кезде осы мақсатта бактериалды жасушалар, мысалы, ішек таяқшасы жиі қолданылады,
Молекулалық зерттеу әдістері биологияның қолданбалы ғылымдар саласына да кеңінен ендірілуде. Мұндай әдістердің күрделі келуі және қымбатқа түсуіне қарамастан, аграрлық ғылымдардың селекция, микробиология, вирусология, эпизоотология, ветеринарлық-санитарлық сараптау, клиникалық диагностика және т.б. бағыттары өздерінің жасап шығарған жаңалықтары мен технологияларын молекулалық деңгейде дәлелдеу қажеттілігі туындауда,
Қазіргі кезде аграрлық сектордағы ДНҚ-технологиялар қолданылуының бірнеше бағытын атап көрсетуге болады:
- Ауыл шаруашылық шикізаты мен өнімдерінің сапасын тексерудің молекулалық әдістерін жасап шығару. I
- Тіршілік иелерінің жаппай генотиптерін анықтау, жануарлар мен өсімдіктердің генетикалық төлқұжаттарын (паспорттарын) жасақтау. I
- Генетикалық ауруларды өте ерте кезеңдерінен бастап анықтау.
- Ауыл шаруашылық жануарларының инфекциялық ауруларын диагностикалау мен эпизоотологиялық мониторингтер жүргізу.
- Ауыл шаруашылық жануарларының геномын зерттеп, өнімділіктерімен байланысты белгі гендерін селекциялық мақсатта кеңінен пайдалану.
Аталған бағыттардың қайсыбірі толық жасальп, аграрлық ғылымда қолданысқа ие болса, басқалары әлі де зерттеліп жасақталу мен сынақтардан өту үстінде.
Ген инженериясының теориялық негізіне - генетикалық кодтың әмбебаптығы (универсалдығы) жатады. Бір ғана кодтың (триплеттің)" барлық тірі ағзалардың - адам, жануар, өсімдік, бактериялардын ақуыз молекулаларының қүрамына енетін амин қьшіқылдарын бақылай алатындығына байланысты, ДНҚ молекуласының кез кел-ген бөлігін басқа бөтен жасушаға апарып салу, яғни молекулалық деңгейде гибридтеу, теориялық тұрғыдан алғанда мүмкін болып есептеледі. Генді бөтен жасушаға апарып салу (трансгеноз) және геннің өзін ДНҚ құрамынан бөліп алу немесе қолдан синтездеу, әрине, өте күрделі жұмыстар. Ал ағзаға сырттан енгізілген геннің жаңа генетикалық аппарат құрамына қосылып қызмет атқаруы Iодан да күрделірек. Дегенмен, бұл салада қол жеткен табыстар баршылық. Мысалы, жасанды ортада балапан ұрығының жасу-шасы өсірілген. Белгілі бір уақытта оған жаңа синтезделген ДНҚ жіпшелерінің құрамына енетін бромдезоксиуридин косылған. Осылайша таңбаланған жаңа синтезделген ДНҚ-ын бұрынғы ескі ДНҚ-нан оңай ажьфатуға болады. Осы ортаға тышқан жасушасы-нан бөлініп алынған тритиймен (Н3) таңбаланған ДНҚ қосылған. Содан біраз уақытта жасуша көбейгеннен кейін оның құрамындағы генетикалық материалды алып қарағанда, тышқанның ДНҚ-ы мен балапан ДНҚ-ның араласып кеткендігі байқалған.
Гендік инженерия әдістерімен рекомбинантты ДНҚ құрамына енетін жекелеген гендерді мынадай жолдармен дайындауға болады:
1) табиғи ортадан (жасуша, ағза) тікелей бөліп алу; I
2) химиялық жолмен синтездеу арқылы алу;
3) белгілі бір генге сәйкес келетін рРНҚ-ның көшірмесін алу. Бірінші әдіс ген инженериясы дамуьшың бастапқы кезеңінде
кеңінен қолданьшды. Бұл әдіс бойынша түрлі ағзалардың жасу-шаларынан бөліп алынған тұтас ДНҚ молекулалары рестриктаза ферменттерінің көмегімен бөлщектелініп, реципиент жасушаларға жіберіледі және олардан гибрид молекулалардан тұратын иондар алынады. Бұл әдіс осы күнге дейін өз мэнін жойған жоқ, мысалы, қазір гендер банкін жасау үшін пайдаланылуда.
Генді химиялық жолмен қолдан синтездеу тұңғыш рет 1969 жылы Г. Корананың зертханасында жүзеге асырылды. Г. Кора-на өзінің қызметтестерімеи бірге ашыту бактериясының көмегімен аланинді рРНҚ генін синтездеді. Ол ген бар-жоғы 77 нуклеотидтен тұрған және реттеуші механизмі жоқ болғандықтан, белсенді түрде қызмет атқара алмаған. Кейіннен олар қызметтік жағынан белсенді 200 нуклеотидтен тұратын тирозинді рРНҚ генін синтездеді. Қазіргі кезде қолдан синтезделген гендердің ішіндегі ең ұзыны - адамның өсу гормонының гені және ол 584 нуклеотидтерден тұрады. IГенді жасанды жолмен алудың үшінші әдісі - кері транскрип-ция арқылы жүретін ферментативтік синтезге негізделген. Бұл ең алғаш онкогенді вирус РНҚ-ның репликациясын зерттеу барысындаанықталды. Сонда кері транскриптаза ферментінің көмегімен ИРНК матрицасының негізінде ген синтезделген.
Осындай жолмен адам мен жануарлардың және құстардың глобиндерін, жұмыртқа ақуызын, сиырдың көз айнасының ақуызы және т.б. кодтайтын гендер ашылды. Бүл әдіс адам интерферонының генін бөліп алып, бактерия жасушасына жіберу үшін де қолданылды. Интерферон - вирустық инфекциямен және басқа аурулармен, соның ішінде қатерлі ісікпен күресу үшін қолданылатын тиімді емдік дәрмек. Интерферон жануарлар мен адам жасушасынан да жасалады.
Ю. А. Овчинников пен Л. В. Дубасова адам интерферонын синтездейтін микроағзаларды алды. Алдымен олар адам интерферонын синтездеуге қабілетті рекомбинантты ДНҚ-ын құрастырып алды да, содан соң оны бактерия жасушасына жіберді. Ондай бактериялар 1 литр суспензияға шаққанда 5 мг интерферон синтездей алады. Бұл 1 литр қанның құрамындағыдан 5000 есе көп. і
Гендік инженерияның әдістерін қолдану үшін хроммен жақсы өңделген қожайын - вектор қажет.
Вектор белгілі бір ағзадағы дербес репликацияланушылық қабілеті бар, сонымен бірге оған бөгде ДНҚ-ның енуіне кедергі келтірмейтін, ДНҚ-ның шағын молекуласы. Мұндай қабілет бактериофагтар мен плазмидтерде байқалады.
Екінші шарт | микроағзаларға векторлық жэне рекомбинантты молекулаларды енгізудің тиімді тәсілі болуы қажет. Өнеркәсіпте гендік инженерия әдістерін, микробтық синтез көмегімен медицинада қолданылатын адамдар ақуызыға жэне ветеринарияда қажетті ауыл шаруашылық малдарының ақуыздарын өндіруге мүмкіндік туды. Мысалы, белгілі бір аурулармен зарарланғандардың ағзасына тиісті ақуыздарды - интерферон, полипептидтік гормондарды, иммунно-модуляторларды енгізу қажет екені мәлім. Мұндай ақуыздар мүшелерде және ұлпаларда өте аз мөлшерде кездеседі, ал олардың кейбіреулерінде дәлме-дәл ерекшелік қасиеттердің болатыны - қатаң ескеруді талап етеді. Оларды тек донорлық қандардан немесе өліктер материалдарынан алуға болады. Мұндай ақуыздарды микробтық синтез жолымен алу үшін, тиімді технологиялық жағдайларда, өнеркәсіпте қолдануға арналған микроағзаларға бөгде гендерді енгізу тәсілдерін жақсылап игеру және осындай микроағзалардың тиімді қасиетін одан әрі жетілдіріп, үдерісті жеделдетуге тигізетін әсерін арттыра түсу керек.
Соңғы кездері нуклеин қышқылдарын алмастырудың түбегейлі әдістері жасалды. Соның негізінде молекулалық биология мен генетиканың жаңа бір саласы - ген инженериясы қалыптасып дамуда. Ген инженериясы одан бұрынырақ қалыптасқан хромосоманы, генотипті өзгертуге қарағанда, ДНҚ-ны рекомбинациялау арқылы ген қызметіне араласуға мол мүмкіндіктер туғызды. Ген инженериясы және генетикалық инженерия дегендер егіз үғымдар, дегенмен де соңғысының жеке гендерден гөрі геномның ірі бөлшектеріне қатысы көбірек болатыны белгілі.
Трансгенді жануарларды биореактор ретінде қолдану
мүмкіндіктері
Нарық қатынасын сараптау нәтижелері медицина мен ветеринарияда диагностикалық, терапевтикалық және профилактикалық маңызы зор көптеген ақуыз түрлеріне деген үлкен коммерциялық сұраныстың бар екендігін көрсетеді (Брем жэне басқалары., 1993). Әлемдік ңарықтағы рекомбинантты ақуызға деген сұраныс 1999 жылы 13 миллиард доллар деп бағаланса, қазіргі кездері жатденелер (антител) нарығы 1 миллиард доллардан астам делінеді. Көптеген селекционер-ғалымдардың арманы тек шаруашылыққа пайдалы қасиеттері бар жануарларды іріктеп алу ғана емес, генотипін бағытты түрде өзгерте отырып қажетті мал тұқымын шығару болып табылады. Бұл өте үлкен жаңалықтардың - ДНҚ-ның генетикалық информацияны тасымалдаушы ретінде анықталуы, рекомбинантты техника негізінің қалануы (рестрикциялық энзимдердің ашылуы, ДНҚ клондау және т.б.), яғни гендік инженерияның ашылуына дейін тек қана арман болып тұрды. Салыстырмалы түрде аз уақыттың ішінде, геномнан жекелеген гендерді бөліп алу жұмысын тиімді атқаратын гендер құрамасын (конструкциясын) жасақтау эдістері жасалынды. Кейіннен, бөгде гендерді реципиенттің геномына ендіру әдістері де белгілі болды. Сонымен, селекционерлер жаңа қасиеттері бар мал тұқымдарын шығару үшін қажетті мүмкіндіктерге ие бол-ды. Гендерді тасымалдау жұмыстарының болашағына келер болсақ, ғалымдардың арманы малдардың өнімділігін арттыру, өнім сапасын жақсарту, әртүрлі ауруларға резистенттілігін қалыптастыру және «ген түрлері» не болмаса биологиялық белсенді заттар көзі ретіндегі - биореактор-малдарды шығарумен байланысты орындалмақшы. Жануарларды осындай қалыптасқан бағыттарынан тыс, яғни тірі биореакторлар ретінде пайдалану - - олардың ұлпасына не болмаса ұлпа сұйықтығына бағытты түрде рекомбинантты ақуыздарды экс-прессиялау мүмкіндігінен туындап отыр.
Сүт арқылы рекомбинантты ақуыз синтезін жүргізу мүмкіндігі ауыл шаруашылық малдарын қолданудың жаңа болашағы бар бағытын ашады. Осы мүмкіндіктің екі бағытын бөліп көрсетуге бо-лады:
1. Ақуызды ары қарай тазартып барып пайдалану үшін сүт өнімі арқылы синтездеу;
2. Трансгенді ауыл шаруашылық малдарының сүт бездері (желіндері) арқылы сүт құрамы мен қасиеттерін өзгерту мақсаттарында ақуыз синтезін жүргізу.
Қазіргі кездері бірінші бағыт бойынша жоғары жетістіктерге қол жеткізілген. Екінші бағыттағы жұмыстар әзірше сүт құрамындағы жекелеген заттарьга ауыстыру мен толықтырулардың өнімнің технологиялық жэне биологиялық қасиеттеріне эсерін анықгау мақсаттарында тек қана зертханалық хайуандарға жүргізілуде. Бұл бағыттағы нэтижелердің коммерцияльщ қолданылуы туралы айтуға эрі ертерек болғандықтан, трансгенді жануарлардың реком-бинантты ақуыздарды өндірушісі ("ген фабрикалары") жэне осыбағыттың басқа жүйелерден басымдыктары жөніндегі мәселелерге | токталамыз. I
Адамдарға қажетті коммерциялық мақсаттағы өндірілетШ ақуыздар негізінен донор қандарынан экстракциялау не болмаса өлі адамдардың мүшелерінен алынады. Алайда мұндай әдіс арқылы алу ауру қоздырғыштарының патогенді контомациясы және вирустық аурулардың (мысалы, СПИД-ті) берілуі мүмкін.
Рекомбинантты ақуыз өндіру үшін өндірістік мақсатта кең қолданылатын прокариоттық жүйелер (бактериялар, ашытқылар, микроскоптық саңырауқұлақгар) болса, қымбат тұратын күрал-жабдьщтарды талап етеді, көбінесе синтездеу қарқьшдылығы төмен келеді жэне прокариот жүйесіндегі посттрансляциялық модификацияларының бұзылуы не болмаса ақырына дейін жүрмеуі себепті бірқатар күрделі ақуыздарды синтездеуге мүлдем қабілетсіз болып келеді.
Эукариоттық жүйелерде көбінесе синтез деңгейі төмен болғандықтан, коммерциялық мақсатта ақуыз өндіру үшін кең қолданыс таба алмады.
Медицина мен ветеринарияда терапевтикалық және профи-лактикалық шараларды атқаруда фармакологиялық маңызы бар (мысалы, қан ұйыту факторы, ҺЮҒ-1), не болмаса техникалық мақсаттағы (мысалы, химозин) қолданылатын рекомбинантты ақуыздар алу үшін сүт безі қабілеттілігін қажетті ақуыздар синтез-деу мақсатында пайдаланудың маңызы зор. Мұндай синтездің бастві артықшылықтары ретінде:
- продуцент-жануарлардың санын көбейту не болмаса азайту арқылы өндірілетін ақуыздар көлемін реттеп отыру мүмкіндігі;
- ауыл шаруашылық малдарын азықтандыру жэне күтіп-| бағудың қалыптасқан технологиясының трансгенді малдар үшін де өзгеріссіз қолданьшуы;
- трансгенді жануарларды сауу арқылы синтездік өнімді оңай алу; |
- сүттің жоғары гигиеналық стандартқа сай келуі рекомбинант-ты өнімнің қолданылуына қандайда болмасын шектеу қоюды талап етпейді.
Қазіргі кездегі трансгенді жануарлар көмегімен өндірілетін ақуыздар жөніндегі мэліметтер келесі 2-кестеде жинақталып| берілген. 2Л Мал шаруашылығында қолданылатын трансгенді
технологиялар
Трансгенді жануарлар деп геном құрамына қосымша гендіқ мэлімет (трансген) жасанды жолмен ендірілген мал түрі айтылады. Мұндай жаңа мэлімет ретінде орналасуының өзіндік (гомологиялық) реттеу механизмдері (эукариоттық транскрипциялық бірлік) бар ДНҚ-ның жеке үлескісі, не болмаса ДНҚ-ның эртүрлі молекулала-рынан жинастырылған (қүрастырылған) гибридті (рекомбинантты)І ген болуы мүмкін. Сол себепті гпрансген - бөгде мал ағзасы ДНҚ-на тіркестірілген шығу тегі бөгде ген.
Сонымен қатар биотехнологияда трансгенез деген термин де жиі қолданылады. Трансгенёз деп жат текті (бөгде) генетикалық мэліметті белгілі бір жануар геномына ендіріп тіркестіру үдерістері айтылады.
Трансгеннің ағзадағы түрақтануына (орын тебуіне) байланысты трансгенді жануарлар генеративті жэне денелік (сомалық) трансгенді жануарлар деп бөлінеді.
Генеративті трансгенді жануарларда трансген ағзаның барлық ұлпаларында, соның ішінде гонада (ұрық жасушалары) құрамында да болуы себепті ұрпақтарына беріле алады.
Денелік (сомалъщ) трансгенді жануарларда трансген жекелеген мүшелері мен ұлпалары қүрамында кездеседі. Мүндай трансгенді жануарлар ұрпақтарына трансгенді бере алмайды. I
Тәжірибе жүмыстарында алға қойылған мақсаттарға байланыс-ты генеративті не болмаса денелік трансгенді жануарларды алудьщ қажеттілігі туындауы мүмкін. Мысалы, генеративті трансгенді жа- нуарларды алу көбінесе жануар эмбрионымен манипуляциялар жа-сауды қажет ететіндіктен, қымбаттұратын құрал-жабдыктар мен көп қаражат шығынын талап етеді. Ауыл шаруашылық жануарларындағы генеративтік арақашықгығының ұзақ болуы себепті, тәжірибе жұмыстарының алғашқы нэтижесі кеш, мысалы, сүт безіне арналған ұлпатэнді (тканоспецифические) генді құрылымның көрінісі шошқаларда 1,5-2 жылда, қой мен ешкіде - 3-5 жылда, сиыр малын-да - 4-6 жылда байқалуына алып келеді. Денелік (сомалық) генді тасымалдау үшін ересек жануарлар да пайдаланыла алады. Мұнда рекомбинантты геннің экспрессиясы жөніндегі алғашқы мэліметті гендік құрылымды ендіргеннен кейін алуға болады. Алайда, денелік трансгенді жануарларды алудың басты кемшілігі - трансгеннің берілуін, яғни ол жауап беретін белгінің ұрпаққа өте алмауы бо-лып табылады. Сол себепті трансгенді жануар алу үшін тәжірибені қайталап жасау қажет болады.
Генді микроиньекциялау. Трансгенді ауыл шаруашылық жануарларының алынғаны жөніндегі алғашқы мэліметті бір мез-гілде АҚШ жэне Германия зертханалары қызметкерлері (Наттег еі аі, 1985; Вгет еі аі, 1985) мэлімдеген болатын. Екі жұмыста да эмбриональдық желісіне құрастырылған генді ендіру үшін микро-иньекция әдісі қолданылған еді.
Гендерді микроиньекциялау арқылы трансгенді жануарларды алу үшін пронуклеус сатысындағы эмбриондарды хирургиялық жолмен не болмаса сойылған малдан алу қажет болады. Микроиньекциялау үшін қажетті үрықталған аналық жүмыртқасын алу мақсатында, эр жануар түріне лайықты нұсқа бойынша суперовуляция шақырылып, наркоз салынған не болмаса өлтірілген хайуандардың жұмыртқа түтігін шаю арқылы аналық жұмыртқасы алынады.Эмбриондарға микроиньекция жасау үшін үстіне инвертирлен-ген микроскоп, түтқыш жэне иньекциялық пипеткаларды басқаруға қажетті екі микроманипуляторлар және иньекциялық қысымды рет-теп түратын қондырғы қойылған үлкен эрі мығым орналастырылған үстел қажет болады. Микроскоптың заттық үстеліне парафин майы-мен көмкерілген арнайы орта бар иньекциялық камера орнатьша-ды. Орта ішіне эмбриондар салынады. Иньекциялау үшін қажетті эмбриондарды иньекцияланатын пронуклеусы жақсы көрініл тұратындай етіп, төменгі қысым тудыру арқылы тұтқыш пипеткада бекітіп түрады. Иньекциялық пипетка үшына (ішкі диаметрі 1 мкм көлемінде) ДНҚ бар ерітінді сорылады. Иньекциялау барысында пи-петканы мөлдір қабықша мен жасушалық жарғақшадан (мембрана-дан) өткізе келе пронуклеуске еңдіріп, оның ішіне 1-2 пкл ДНҚ бар ерітінді егіледі
Операцияның дәл жүргізілуін пронуклеустың ісінуі арқылы байқайды. Тек осылай ядроның ісінуін сырттай бақылай отырып, ерітіндінің пронуклеуске ендірілгені жөнінде тоқтамға келуге бо-лады. Иньекцияланған эмбриондар іүгқыш пипеткадан босатылып, реципиентке отьфғызылғанға дейін арнайы ортада өсіріледі.
Тышқан мен қоянның ұрықтанған аналық жүмыртқаларында даму кезеңінің алынған сатысына лайықты пронуклестері анық көрінеді жэне оңай иньекцияланады.
Ауыл шаруашылық жануарларының цитоплазмасы құрамына күңгірт түсті липидті түйіршіктер кіретін болғандықтан, про-нуклеустерді көзбен бақылау жұмысын қиындатады. Сондықтан оларды 3 сағат бойынаШ500 § жылдамдықта центрифугалау нәтижесінде, түйіршіктер аналық жұмыртқасының бір жағына жинақгалса, ортаға жақын орналасатын пронуклеустері жақсы кө-ріне бастайды және микроиньекциялау үшін ыңғайлы күйге ауысады. Қой эмбриондары үшін эдетте центрифугалаудың қажеттілігі жоқ: бүларда пронуклеусты бақылау үшін Номарский үлғайтқышын (оп-тикасын) пайдалану жеткілікті. Осындай өңдеулер жүргізілгенімен, ауыл шаруашылық жануарларының эмбриондарын микроиньек-циялау күрделі болатындықтан, тышқан мен қояндардағы сияқты сенімді түрде жэне жылдам орындала қоймайды.
Іп уііго жағдайында аз уақыт (бірнеше сағатқа дейін) ұстағаннан кейін, эмбриондар күйіттері үйлестірілген реципиенттердің жұмыртқа түтігіне қондырылады. Бұған балама (альтернатива) ретінде, микроиньекцияланған эмбриондарды үзағырақ үстау мен күйіттері үйлестірілген реципиенттердің жатырына отьфғызуды жүргізуге болады. Микроиньекция жұмысын жүргізу сызбанүсқасы келесі 12-суретте беріледі.
Гендер (эмбриондар) тасымалының нэтижелі өтуі үшін отырғызылған эмбрионның ары қарай дамуы физиологиялық жағынан қамтамасыз етілуі қажет болады. Сондықтан эмбриондар алынатын донорлар жэне реципиенттердің аналық безі, жұмыртқа түтігі мен жатыры қажетті жағдайда болуы үшін күйіт үйлестірілуі міндетті түрде жүргізіледі. Мүндай күйіт үйлестірулері вазэкто-мирленген (піштірілген, яғни стерильді) аталықтарды пайдалану, овуляцияны адамның хориондық гормонын (ХГ) егу, «жұмсақ» су-перовуляциялау не болмаса сары денешіктің лютеолизі арқылы жа-салынады. Сиыр мен жылқыдан басқа ауыл шаруашылық жануарларында жұмыртқа түтігіне қан шығармай жету мүмкін болмайтындықтан, микроиньекцияланған аналық жұмыртқалары реципиент ағзасына хирургиялық жолмен тасымалданады. Осы мақсатта жарамсыз (күйіті үйлестірілмеген) реципиенттерді топтан шығарып, күйіті келген жануарларды анықтау үшін наркоз салынған реципиенттердің қарны жарылып, аналықтың жұмыртқа безіндегі полиовуляцияны қоздыру нәтижесі анықталады (овуляцияланған жасушалардың, сары денешіктердің болуы). Содан кейін микроиньекцияланған эмбрион сорылып алынған арнайы катетер жұмыртқа түтігіне ендіріліп, осы жерге қүрамында эмбрионы бар орта қүйылады. Тышқан, қоян мен шошқаның әрбір реципиентіне 20-30 иньекцияланған зиготалар отырғызылады және мегежіндерге бар-лық эмбриондар жұмыртқа түтігінің бір жағына ғана, ал тышқан мен қояндарда - екі жақ түтіктеріне де тасымалданады. Қой, ешкі және сиырларда әрбір реципиентке екі-төрт эмбрионннан отырғызылады.
Иньекцияланған эмбриондардан туылған үрпақтардың эрқай-сысына белгі салынып, ДНҚ-ның нәтижелі сіңісіп кеткенін анықтау мақсатында олардың ұлпалары мен қандарынан сынамалар алына-ды. ДНҚ-ның интеграцияланғанын РСК-диагностикалау, Саузерн бойынша дот, блотгибридтеу әдістері арқылы анықтайды.
Қалыпты жағдайда трансгеннің тұқым қуалауы Г. Мендельдің моногибридті заңдьшығына сэйкес келеді, өйткені көбінесе интегра-циялану бір хромосомның жекелеген нүктесінде ғана жүреді. Соған байланысты «гетерозигота» термині бұл жерде қолданылмайды, себебі осындай гомологиялық хромосомда трансгенге лайықты аллель болмайды. Мозаикалы жануарларға келетін болсақ, олар әдетте Ғ0 генерацияларында ғана көрініс береді. Ғ^ генерациясы мен кейінгі үрпақтары (егерде олар позитивті болса) барлық денелік және эмбриональдық жасушаларда күрама гендерге ие бола алады. Алайда бірнеше мысалда трансгендердің бір ұрпақтан кейін тұрақты берілмеу жағдайлары да байқалған.
Бастапқы трансгенді жануарлар геномында интеграциялану нүктесінің бірнешеу болу жағдайы өте сирек кездеседі. Екі үлескіге интеграцияланған трансгенді малдардың ұрпақтарында 75% транс-ген түқым қуалайды (осы кездері ұрпақтың 25% екі трангеннің біреуі жэне 25% трангеннің екі нүктесі де беріледі) жэне тек 25% төл трансгенді болып шықпайды. Гомозиготалы трансгенді ұрпақтарды шағылыстыру кезінде қалыпты жағдайда келесідей түқым қуалау жүреді: 50% гомозиготалы, 25% гомозиготалы трансгенді жэне 25% негативті (трансгенді емес).
1997 жылдарға дейін генді шарана (зигота) пронуклеусіне ми-кроиньекциялау, ірі жануарлар ішінде трансгенді хайуандар алуда қолданылатын жалғыз эдіс болып келді. Оны алғаш рет трансгенді тышқандар алуда (Оогсіоп | жэне т.б., 1985) пайдаланса, кейінірек (Натшпег Я. Е. жэне т.б., 1985) ауыл шаруашылық жануарларын алуда да қолдана бастады. Экономикалық жағынан қымбат жэне техникалық түрғыдан күрделі болуы себепті, бастапқы кездері бұл эдісті ірі ауыл шаруашылық малдарына, атап айтқанда ірі қараға қолдану элемдегі бірнеше зертханаларда ғана мүмкін еді. 11 қараның ій уііго жағдайында ұрықтандырылған эмбрионына гендерді микрдо| иньекциялау эдісінің ашылуы, бұрынғы қолданылып келген эм-бриондарды пронуклеус сатысында хирургиялық жолмен оталап, не болмаса суперовуляцияланған сиьфды сойып барып алатын қымбат та машақатты жұмысты алмастыруға мүмкіндік берді (Кгітрепйогі Р. және басқалары., 1991).
Іп уііто жағдайында ұрықтандыру арқылы эмбриондар алудың жаңа мүмкіндігінің ашылуы, тұрақты түрде донор-сиырларды ұстауга қаражаты жоқ көптеген кіші зертханаларға гендер микрои-ньекция эдісін қолдануға жағдай тудырды. Алайда эдістің тиімділігі әлі де төмен еді. Өйткені трансгені геномға ендірілген жэне өзі де трансгенді ұрпақ бере алатын бір трансгенді мал алу үшін микроиньекцияланған эмбриондарды реципиенттің көбею жолына отырғызғаннан кейін кемінде 100 буаздықтың шақырылуы қажет болды.Үй жануарларының ішіндегі ірі малдарды микроиньекциялау тиімділігінің төмендігі жэне көп малды ұстап тұрудың қымбатқа түсетіндіктері, зерттеушілерді трансгенозды пайдалануды арттыру үшін басқа да жолдарын қарастыруға итермеледі.
Микроиньекция тиімділігін арттырудың осындай тэсілдердің бірі - реципиентке отырғызғанға дейін гендердің эмбрионға интеграцияланғанын анықтап білу болатын. Эмбрионда иньекцияланған ДНҚ-ның бар екендігін олардың ерте кезеңдік даму мерзімдерінде ПЦР арқылы анықтауға болады деп есептелінді (Мпотуа Т және басқалары., 1989). Алайда ДНҚ-ның жаңа геномға бірден интеграциялана қоймауы (бірнеше күн өтеді) себепті, бұл қондырғы арқылы шынымен трансгенді эмбрионды аньщтау мүмкін болмады.
Басқа бір жолы, барлық гендер жиынтығымен қоса геномға интеграцияланады деп есептелінетін репортерлі гендердің белсенділіктерін анықтауға негізделді. Бұлардың біреулері анти-биотиктерге тұрақтылығына сүйенсе (Вошііоіі К. және басқалары., 1996), басқалары люцифераза (Мепск М. С. жэне әріптестері, 1998; Какатига А. жэне басқалары., 1989) не болмаса жасыл флюорисцирлейтін ақуыздардың (СҒР) белсенділігі арқылы анықгау көзделінді. Бұл ақуызды анықтау оңай болғанымен, оның экспрессия- сы интеграцияланған ДНҚ-мен шектелмеуі себепті, реакцияның 1 жэне теріс кездерінде де көрініс бере алады.Трансфицирленген ядроны тасымалдап отыргызуда трансгенді интеграциялау арқылы тандап алынатьш жасуша ядро-сы пайдаланылатындықтан, тек қана трансгенді эмбриондарды отырғызуға мүмкіндік береді. Сол себепті, осьшдай кұрастырылған эмбриондарды тасымалдау нәтижесінде туылған әрбір ұрпақ трансгенді болады жэне ары қарай трансгенді эмбриондарға сұрыптау жұмыстарын жүргізудің қажеттілігі болмайды. Трансфицирленген ядроны тасымалдау геномның спецификалық аймағына тікелей интенграциялау мүмкіндігін де береді. Микро-иньекциялау барысында трансгендер геномның кез келген аймағына интеграцияланады. Бұл дегеніміз, олардың әжептеуір гендерді бұза алатындықгарын, не болмаса транскрипциялау және транс ляциялау үшш жеткізе бермейтін хромосомдар үлескелерінё орналасатындықгарын жэне ешқашан экспрессияланбайтындарын көрсетеді. Екшші жағынан, микроиньекциялану нэтижесінде пайда болған жаңа құрылымдар тек жаңа материалдар көзі болатьшдықтан, геномда бар мэліметтерге қосымша ретінде қарастырыла ала-І ды. Егер қандай да бір эндогенді геннің белсенділігіне кедергі келтіру мақсаты қойылатын болса, онда ол РНҚ-ның не болмаса рибозимдардың антимағыналық бейтараптандыру қабілеттіліктерін пайдалану стратегиялары арқылы жүзеге асырьшады. I
Ядроны отырғызу тышқандағы эндогенді гендердің белсенділігін жою мысалынан басқа, «Кпоск-оШ» стратегиясындағы барлық артықшылықтардан пайда беруі мүмкін. «Кпоск-оШ» стратегия-сын қолдану ірі жануарларда элі жүргізілген жоқ. Алайда, басқа да жануарларда өзгертілген (трансформацияланған) плюропотентті жасушалық желілерді алу мүмкін деп есептелінеді жэне ол тек қана болашақтың үлесіне тиеді.
Трансгенді жануарларды биореактор ретінде қолдану
мүмкіндіктері
Алдыңғы «Мал шаруашылыгында қолданылатын трансгенді технологиялар» тақырыбында трансгеннің ағзадағы тұрақтануына (орын тебуіне) байланысты трансгенді жануарлар генеративті және денелік (сомалық) трансгенді жануарлар деп бөлінетіні жөнінде айтылған еді. Генеративтік трансгенез жұмыстарының атқарылуы алдыңғы тақырыптарда берілді. Енді денелік (сомалық) жасушаларға қажетті гендер конструкциясын ендіру арқылы трансгенді жануарлар алу әдісіне тереңірек тоқталайық.
Қазіргі кезде ауыл шаруашылық жануарлары сүтіне рекомбинантты ақуызды бағытты түрде экспрессиялауда келесідей денелік (сомалық) трансгенез әдістерін кеңінен қолдану қарастырылуда:
«жалаңаш» ДНҚ пайдалану микробөлшектерімен бомбалау электропарация
вирусты векторларды қолдану липосомаға орап тасымалдау рецепторлы-орталы гендер тасымалы.
Бұл әдістердің әрқайсысының басымдықтары да, кемшіліктері де бар. Мысалы, "жалаңаш ДНҚ пайдалану көп жағдайларда тиімсіз келеді. Микробөлшектермен бомбалау мен электропорация әдістері үшін қымбат құралдар қажет, сонымен қатар олар жасуша геномына ендірілген рекомбинантты гендердің тұрақты интеграциялануын қамтамасыз ете алмайтындықтан, трансгендердің салыстырмалы түрде қысқа мерзімдік және төмен дәрежелі экспрессиясын тудырады.
Электропорация әдісі жоғары кернеулі электр импульсінің биожарғақша (биомембрана) өткізгіштігін арттыруына негізделген. Ол үшін жасушаға ендіруге арналған ДНҚ бөлшектерін электропорация жасайтын сұйықтыққа салады (7 7-сурет). Сұйықтық арқылы жоғары кернеулі электр импульсін өткізген кезде (кернеу 200-350 В, импульс ұзақтығы 54 мс) цитоплазмалық мембранада ДНҚ макромолекулалары сыйып кететіндей саңылаулар пайда болып, осмостық қысым арқылы олар (ДНК) сырттан ішке қарай өтеді. Осы кезде жасуша көлемінің артқаны байқалады.
Электропорация қарапайым физикалық эсер арқылы жүзеге асыруға негізделгендіктен, басқа әдістерге, мысалы, биохимиялық әдіске қарағанда кең қолданыс тапқан. Көптеген зерттеулер нәтижесі электропорация әдісі арқылы ДНҚ молекуласының жануарлар, қарапайымдылар, ашытқылар, бактериялар мен өсімдік протопла-стары сияқты әртүрлі жасуша типтеріне ендіруге болатындығын көрсеткен.
Элекгропорация ДНҚ молекуласын жасушаға ендіруде қазіргі кезде қолданылатын әдістер ішіндегі ең қарапайымы болып саналады Алайда соңғы кездерге дейін бұл әдіс электропоратор қондырғысының өндірістік көлемде шығарылмауы себепті, арнайы зертханаларда ғана қолданыс тауып келді. Болашақта арнайы қондырғылардың қолжетімді бола бастауына байланысты, электропорация әдісі әртүрлі жасушалармен жүргізілетін генетикалық инженерия жұмыстарында кең қолданыс табады деп болжануда.
Трансгенді жануарлар алуда ретровирусты векторларды пайдаланудың артықшылығы- олардың жануар жасушасына тұрақты түрде интеграциялануы мен экспрессиялануы болса, басты кемшілігі - бұл векторлардың шағын сыйымдылығы (тіркеме көлемі 8 мың п.н. аспауы керек). Сонымен қатар, сплайсинг нәтижесінде ретровирустан дистальды не болмаса проксимальды элементтер сияқты трансгенді жануарларда геннің жақсы экспрессиялануында маңызды рөл атқаратын интронды тіркестер де қырқылып қалады. Ретровирусты қолданудың тағы бір кемшілігі ретінде - жасушадағы вирус промоторларының инактивизациясы нәтижесінде трансгеннің іп vivo жағдайындағы экспрессиясының басылуын айтуға бола-ды. Алайда бұл кемшілікті ретровирусты конструкцияға ішкі про-моторларды косу арқылы, не болмаса құрамында экспрессияны бақылайтын түрлендірідген (модифцированный) үлескелері бар ішкі рибосомалық сайт (ІКЕ8) және тетрациклиндік реттеуші жүйе сияқты ретровирустың жаңа түрлерін пайдалану арқылы жоюға болады.Ретровируспен салыстырғанда, аденовирустар бөлінбейтін
жасушаларды белсенді түрде инфекциялау, жоғары орағыш
қызметерімен ерекшеленгенімен (8 т.п.о. артьгқ), бөгде ДНҚ-ның
өзгертілген (трансформацияланған) жасуша геномына тіркесуін
қамтамасыз ете алмайды. Аденовирустарды қолданудың басқа да
кемшіліктеріне вектордан көптеген аденовирус гендерін алып
тастау жүмыстарын жүргізу қажеттігін де жатқызуға болады
(иммундық жауап реакциясының тудырмау үшін), өйткені мұның
нәтижесінде олардың тұрақсыздығына (дестабилизация) жиі жол
бершеді. Сонымен қатар аденовирустар геномдық ДНҚ-на өте сирек
интеграциялануы себепті, олар тасымалдаған гендер экспрессиясы
көбшесе уақытша болып келеді.
Липосомаға орап тасымалдау эдісі экзогенді генетикалық материалды рестрикгаза ферментгерінің бұзыуынан сақтау қолданылады.
Липосомалар құрамы фосфолипидтерден тұратын шар тәрізді қабықшалар. Оларды липид пен су қоспасын қатгы шайқау болмаса фосфолипидтің сулы эмулсиясына ультрадыбыспен әсер ету арқылы алады, Құрамы фосфатидилсерин жэне холестериннен тұратын липосомалар жануарлар мен өсімдікгер жасушасьша ДНҚ ендіру үшін ең дұрысы болып саналады. Липосом арқылы тасымалдау жүйесі жасушаға ең зиянсызы болып келеді.
Шаруашылыққа пайдалы жаңа қасиеттері бар трансгенді жануарлар алу
Гендік инженерия жұмыстарының алғашқы бағыттарының бірі - ауыл шаруашылық жануарларының өсу қарқындылығын, сүт өнімділігін арттыру мен өнім сапасын жақсарту болды.Жануарлардың өсуі гендер әрекеті, азықтану деңгейі мен қоршаған орта жағдайларьша байланысты келетін күрделі үдеріс болып табылады. Генетикалық тұрғыдан өсу гормоны протеиндерін коделейтін, атап айтқанда өсу гормоны (ӨГ), өсу гормонының ризилинг факторын (ӨГ-РФ) және өсу гормонының инсулин тәрізді факторы (ӨГ-ИФ) аса қызығушылық тудырады.
Өткен ғасырдың 40-жылдарының өзінде гипофизарлы өсу гормонының сүт өнімділігін ынталандыратыны анықталған еді. Алайда, гипофизарлы ӨГ дэрмектерінің өте қымбатқа түсуі және оларды көп мөлшерде мал гипофизінен алу мүмкін болмағандықган, шаруашылық жағдайында көп қолданысқа ие бола алмады.1970-жылдардың соңындағы гендік инженерия заманының басталуы және арзан рекомбинантты ДНҚ технологиясына негізделген микробтық синтез арқылы алынған гормональды дәрмектердің пайда болуы, осыған ұқсас жолмен ӨГ синтездеп алуға да мүмкіндік берді. Зерттеулер нәтижесінде микробтардан алынған өсу гормонының (ӨГ), жануарлардың сүт өнімділігі мен өсу қарқындылығына шығу тегі гипофизарлы ӨГ сияқты әсер ететіні анықталды.
Рекомбинантты ӨГ ірі көлемде пайдалану барысында (күніне 13 мг) сүт өнімділігі 23-31% артады. Бұл мақсатта екі аптада және тіпті бір айда бір рет қана егуге мүмкіндік беретін осы дәрмектің ұзақ мерзімді әсері бар (пролонгирленген) түрі де жасап шығарылды.
Жас бұқашықтарға, торайлар мен қозыларға ӨГ күніне егіп отыру тәуліктік салмақ өсімін 20-30% арттыра отырып, салмақ) қосуға кететін азық шығынын азайтуға мүмкіндік береді. Бағылған шошқада өсу қарқындылығының артуы ақуыздың да мөлшерін көбейтеді және ұлпа құрамындағы май үлесінің кемитіндігінен, ет өнімінің құндылығы да жоғарылайды.
ӨГ егілген алғашқы трансгенді тышқандар 1982 жылы алынды. Оларда өсу қарқындылығының жоғары (төрт еседей) болуы себепті, соңғы салмағы екі еседей (қалыпты тышқанмен салыстырғанда) артқан.
Тышқандардан алынған мәліметтерге қарама-қарсы, Пурсель және басқаларының (1988, 1989) шошқаларға жасаған тәжірибелерінде жедел өсу қарқындылығы байқалмаған.
Л. К. Эрнст (1996) мәліметі бойынша өсу гормонының ризилинг фактор (ӨГ-РФ) гені бар трансгенді шошқалардың соңғы салмақ көрсеткіштері бақылау тобына қарағанда 15,7% басым болған.
Өсу гормоны егілген шошқалардың жоғары салмақ қосылымдарын қамтамасыз ету үшін жануарды құрамында протеині мол азықтармен (18% шикі протеин) қоректендіру және қосымша лизин беру қажет екендігі белгілі болды. Осындай құрамда түрлендірілген азықпен қоректендірілген трансгенді шошқа ұрпақтарының орташа тәуліктік салмақ қосуы 16,5% артық болған (Г. Брем жэне басқалары, 1991).
ӨГ жэне ӨГ-РФ бар трансгенді қойлардың ағзасында ӨГ жоғары болғанымен, жоғары өсу қарқындылығы байқалмаған.
Сонымен бірге, барлық ғалымдар бақылау топтарымен салыстырғанда трансгенді шошқаларда шпиг майының қалыңдығы екі еседей аз болып келетіндіктерін айтады (18-20 мм бақылау тобында, ал трансгенділерде 7-8 мм). Осыған ұқсас мәліметтер трансгенді қойларда да байқалған (трансгенділерде май 5-7% болса, бақылау тобында 25-30% құраған).
Трансгенді тышқандар мен трансгенді ауыл шаруашылық жануарлары арасындағы өсу қарқындылығы бойынша айырмашылықты кейбір ғалымдар былайша түсіндіреді. Гендері тасымалдану үшін қолданылған тышқан тобында өсу қарқындьшығы бойынша сұрыптау жұмыстары жүргізілмеген болса, қойларда (мысалы еділбай) ұзақ жылдар бойына адамдар тарапынан тез өсетін, салмағы ауыр малдардың ұрпақтары таңдап алынып осы бағытта ұдайы селекция жүргізілген. Осы пікірді растайтын дерек ретінде, тышқандарды салмақ қосулары бойынша 30 ұрпақ бойына сұрыптау жұмыстарын жүргізгенде олардың салмақтарының екі есе артканын келтіруге болады. Олар трансгенді тышқандармен салыстырғанда ақырғы салмақ көрсеткіштері бойынша шамалы ғана жеңілдеу болған. Бұдан шығатын қорытынды: өсу қарқындылығы бойынша ешқашан сұрыптау жұмыстары жүргізілмеген тышқан тобына ӨГ егу олардың салмақ артуында бірден секірмелі өзгеріске алып келсе, қой тобында мұндай жұмыстардың ұдайы жүргізіліп келу себепті өсу көрсеткіштері генетикалық потенциалдың ең жоғары шегіне (плато) жақындау орналасқандықтан, қосымша гормондар егу немесе ӨГ гендерін тасымалдау арқылы аз ғана басымдыққа қол жеткізе аламыз.
Бұған қарағанда жақсы нәтижелерге, қажетті гендер құрамасын ағзаға ендіру арқылы мал өнімінің құрамы мен сапасын арттыру бағытында жасалынатын жұмыстарда қол жеткізе аламыз. Мысалы, лактоза генімен тіркесе байланысқан сүт безіне тиесілі промоторы бар трансгенді қойлар мен сиырлар шығару арқылы, сүт құрамындағы лактозаны азайту мүмкіндігі қарастырылуда. Осы кездері лактозаның (сүт қантының) сүттің өзінде жүріп-ақ глюкоза мен галактозаға ыдырату мәселесі қозғалуда. Осындай сүтті ағзасында лактоза ферменті жоқ адамдар қолдана алады.
Сонымен қатар мастит ауыруының алдын алатын антидене бөліп шығаратын гендерді мал ағзасына ендіру мәселесі де күн тәртібіне қойылуда.
Жоғарыда келтірілген зерттеулер нәтижелерін сараптау, жануарлардың өнімділігін арттыру және әсіресе, оның сапасын жақсарту бағытындағы жұмыстарда молекулярлық деңгейдегі әдістерді қолдану, болашақта зоотехнияда және жалпы мал шаруашылығын дамытуда үлкен маңызға ие болады деп тұжырымдауға негіз береді.
Медицинада қолданылатын және технологиялық маңызы бар биологиялық белсенді заттар өңдіретін трансгенді
жануарлар
Трансгенді жануарларды биореактор ретінде пайдаланудың негізі - олардың ағза жасушаларына көбінесе медициналық және технологиялық мақсатта пайдаланылатын жаңа ақуыздар синтезін қадағалайтын гендерді енгізуден тұрады.
Ертеректе осындай ақуыздар адамның ұлпасы мен қаны сияқты (қан ұюы факторы және басқа да қан ақуыздары) биологиялық сұйықтықтарынан және гипофизден (өсу гормоны) бөлініп алынатын. Адам ұлпасын алудың қиындығы мен қымбат болуы себепті, мұндай ақуыздар аз мөлшерде өндіріледі және гепатит вирусы сияқгы патогенді микроағзалардың контамациялық зерзаты болып табылады.
Молекулалық генетика жетістіктерін пайдаланудың алғашқы кезеңдерінде биореактор жүйесінде өсіп, экзогенді (жат текті) гендер тарапынан коделенетін ақуыздарды өндіре алатын рекомбинантты микроағзалар, одан сәл кейінірек сүтқоректілердің трансгенді жасушалық желілері жасалынып шығарылған болатын. Бұл жүйелер инсулин, кейбір қан ұйытушы факторлары, адамның өсу гормоны сияқгы құнды фармокологиялық және медициналық бағытта қолданылатьш өнімдерді шығаруда қолданылды. Трансгенді жануарлар биологиялық белсенді ақуыздар сияқты кұнды өнімдерді өндірушілер (продуценттер) ретінде микроағзалар мен жасушалық жүйелерге қарағанда біршама басымдықтарға ие боп келеді.
Микроағзалар тарапынан өндіріліп шығарылатын сүтқорек-ілер ақуыздары қалыпты дәрежеде гликолизделмейді, гидрооксилденбейді, не карбооксилденбейді. Микроағзалардың қарапайым жүйесінде көп жағдайларда бұл мүмкін емес, мүмкін болғанымен дәл өзіндей болып жүрмейтіндіктен, протеиндердің кұрылымдық өзгерістеріне алып келіп, ал ол өз кезегінде олардың биологиялық белсенділігінің төмендеуіне әсер етеді.
Гендік-инженерлік өзгерістер жүргізілген сүтқоректілер жасушалары желісі көмегімен алынатын жаңа ақуыздар дұрыс модификацияланып, белсенділіктері де нативті ақуыздар белсенділігі сияқты деңгейде болғанымен, культуралды жасушалардан алынатын ақуыздар шығымы бойынша аздау болып келеді. Сонымен бірге, жасушалық культуралар жасау күрделі әрі қымбат жұмыс больш табылады.
Жасушалар өсіруге арналған өндірістік реакторлар қымбат болып келеді. Трансгенді жануарларды шығару да қиын эрі қымбат болғанымен, әйтеуір шығарылған малдар желісі өзі тектес ұрпақтарды дүниеге әкеле алады, олар оңай көбейтіліп күтіп-бағуға кететін шығын салыстырмалы түрде аз жұмсалады жэне өте көп мөлшерде өзіндік құны төмен ақуыздар өндіре алады.
Гетерогенді ақуыздар жануар денесіндегі көптеген ұлпалар тарапынан шығарыла алады. Құрылымдық гендерді спецификалық реттегіш заттармен үйлестіре келе трансгенді қандай да бір мүшеге экспрессиялауға болады.
Трансгенді биореакторлар шығарудағы ең үлкен жетістіктерге, сүт безінің эпителиальды жасушасына бағытты түрде трансген экспрессиясын жүргізу арқылы, сүтпен бірге ақуыз өндіруде қол жеткізілген болатын. Сүт протейні генінің промоторымен байланысқан құрылымдық ген, ең алдымен сүт безі жасушаларына экспрессияланады.
Сүт арқылы гетерогенді ақуыз өндіретін трансгенді жануарлар алуда жасалынатын жұмыстардың ең бірінші кезендері ретінде, сүт безінің секреторлы эпителийіне экспрессиялауды бағыттап тұратын промоторды анықтауды (идентификациялауды) айтуға болады. Қазіргі кездері аS1-казеині, (β-казеині, α-лактоальбумин β-лактоальбумин,Осындай технологияны қолдану арқылы алынған дәрмектердің өзіндік құнының өте төмен болуынан бұл әдісті қолдану шаруашылықтар үшін экономикалық жағынан аса тиімді болуымен қатар кұнды дәрмектерді халықтың басым бөлігі пайдалана алуы себепті әлеуметтік маңызға да ие болады. Сондықтан мемлекет тарапынан осындай жұмыстарға қолдау көрсетілуі заңды деп есептелінеді.
Ауруга төзімді трансгенді жануар тұқымдарын шыгарудың маңызы
Мал өнімдерін өндіру технологиясының жетілдірілуі барысында ауыл шаруашылық жануарларын сыртқы ортаның қолайсыз факторларынан қорғауға жағдайлар туылып, бұл өз кезегінде жануарлардың табиғи сұрыпталу үдерісінің бұзылуына алып келді. Ветеринарлық медицина жетістіктері де ауыл шаруашылық жануарларын көптеген инфекциялық, инвазиялық және жұқпалы емес аурулардан қорғануға мүмкіндік берді. Бұл, әрине үлкен жетістік.
Алайда бұл екінші жағынан, ауыл шаруашылық жануарлары популяциясы арасында ауруға табиғи төзімділігі нашарлаған малдардың көбеюіне алып келді.
Сонымен қатар, жоғары өнімділік жануар ағзасындағы зат айналымы үдерісінің артуына байланысты болғандықтан, олардың ауруға төзімділік көрсеткіштері одан ары қарай нашарлады. Қазіргі кезде ауыл шаруашылық жануарларының аурулары салдарынан туындайтын шығындар өнім құнының 10% астамын құрайтыны анықталған. Мұнан доместикация мен бағытты түрдегі сұрыптау жұмыстарьшың жүргізілуі барысында ауыл шаруашылық малдарының кейбір ауруларға, әсіресе инфекциялық ауруларға төзімсіздігінің артуын тұрақтандырып, қалай төмендетуге болады деген мәселе туындайды. Сондықтан ауруға төзімді (резистентті) жануарлар тұқымы бойынша селекция жұмыстарьш жүргізудің өзектілігі артуда. N Резистенттілік - қандай да бір микроағзаларға, вирустар, паразиттер немесе улы заттарға (токсиндерге) төзімділік, яғни бой бермеушілік. Бұл қасиет тұқым қуалайды.
Жекелеген оң нәтижелерді айтпағанда, әртүрлі ауруларға қарсы сұрыптау жұмыстарын жүргізу түбегейлі табыстарға қол жеткіздірмеді. Осындай жұмыстардың барысында мысалы, қанында зебу қаны бар әртүрлі паразитарлық қан ауруларытүрлеріне төзімді ірі қара тұқымы шығарылған. Бірталай ауруларға резистенттілік қабілеттілігі толерантты белгі болып табылады, мысалы, африкалық сиыр тұқымының трипанотолеранттылығы бәзбір ауруға резистенттілігімен қатар ыстыққа, азық тапшылықтарына да төзімділіктерімен ұштасады. Сонымен бірге, жекелеген гендерде тіркелген, мысалы, жаңа туылған торайлардағы Е. соlі К88 тарапынан қоздырылатын диарея ауруына төзімділік, не болмаса тышқандардың тұмауға резистенттілігі болады.
Бұл ерекшеліктердің анықталуы, жекелеген ауруларға төзімді келетін бөгде ген ағзасына енгізілген трансгенді жануарлар алу бағытындағы жұмыстардың жүргізілуіне бастама берді.
Инфекциялық ауруларға қарсы тұратын қорғаныс механизмдері ауру шақырушы агенттің еніп кетуіне кедергі келтіру не болмаса рецепторларды өзгерту жолы арқылы іске қосылады. Ауру қоздырғыштардың енуі мен көбеюіне, негізінен иммундық жүйе мен басты гистосәйкестілік (гистосовместимость) жүйесі, генінің экспрессиясы, сонымен бірге интерферон, нейропептидтер, гормондар мен интерлейкиндер сияқты әртүрлі молекулалардың иммунологиялық қабілеттіліктері қарсы тұрады.
Гендердің резистенттілігі жөнінде мысал ретінде тышқанның Мх генін келтіруге болады. Барлық сүтқоректілерде табылған осы геннің модификацияланған түрі Мх+-тышқанда гриптің А түріне иммунитетті қалыптастырады. Осы ген жеке бөліп алынып, клондалғаннан кейін Мх гені РНК деңгейінде шошқаға ендіріліп трансгенді доңыз алу үшін қолданылған (Г. Брем және басқалары, 1991). Алайда, қазіргі кезде трансгенді шошқадағы Мх-протеинінің экспрессиялануы мен доңызда вирус грипына резистенттіліктің қалыптасқандығы жөнінде нақты дәлелдемелер жоқ.
Голландияда мастит ауруына қарсы резистенттілікті арттыру үшін, сүт безі ұлпасының құрамындағы лактоферин мөлшері көбейтілген трансгенді жануарлар алу бойынша тәжірибелік жұмыстар жүргізілуде.
Ген құрамында антимағыналы РНҚ (антисмысловой РНК) бар трансгенді жануарлар алу бағытындағы жұмыстар да үлкен қызығушылықты оятады. Жасушада антимағыналы РНҚ экспрессиясы олардың кейіннен мағыналы РНҚ-мен гибридтелуіне жэне вирусты геном репликациясын ингибирлеуге алып келеді.
Тихоненко Т.И. (Ресей) тарапынан аденовирусқа қарсы
антимағыналы РНҚ генінің конструкциясы кұрастырылып сол арқылы трансгенді үй қояндары алынған, Осы жануарлардың бүйрепнен алынған жасушаларды сынау негізінде, кұрамына антимағыналы РНҚ енгізілген трансгенді қоянның жасушалар желісі бақылау тобының жасушалар желісімен салыстырғанда Ad5 қарсы резистенттілігі 90-98% басым болатындықтары анықталған.
Осы сияқты басқа зерттеулер де ағзасында ірі қара лейкозына қарсы антимағыналы РНҚ бар трансгенді малдардың лейкоз ауруына резистенттілігі күшейетіні анықталған. Мысалы, р24 антигенімен зарарланған ірі қара лейкозына қарсы антимағьшалы РНҚ бар трансгенді қоянның антидене көрсеткіші (1:500) бақылау тобының көрсеткіштерінен (1:600-1:800 аралықтарында) көп төмен екендігін көрсеткен.
Сонымен қатар, инфекциялық вирустарға қарсы жасуша ішіндік иммунизациялау да мүмкін екендігі анықталды. Эндогенді вирустық ақуыздарды, әсіресе олардың мутациялық түрлерін сондай вирустарға қарсы күресуде пайдалануға болады. Мысалы, жасушаларына вирус қабығының ақуызы экспрессияланғандықтан лейкоз вирусына төтеп бере алатын трансгенді тауық түрлері шығарылған. Әрине, болашақта да ауыл шаруашылық жануарлары ауруларымен күресуде ветеринарлық медицинаның рөлі зор болып қалады. Диагностикалау, профилактика шаралары мен емдеуде биотехнологиялық әдістер мен заттарды қолдану, жақын болашақта жануарларды аурудан қорғауда үлкен жетістіктерге жеткізеді деген тұжырым жасауға негіз береді.
Ауруга төзімді мал тұқымдарын шығарудың
биотехнологияльқ әдістері
Мал шаруашылығында молекулалық генетика жэне биотехнология әдістерін қолдана отырып, ауруға төзімді жануарлар алу ғылыми және практикалық тұрғыдан өте үлкен қызығушылық тудырады. Кейінгі кездері отандық ғалымдар тарапынан да осы мәселеге ден қойыла бастады. Бұл әрине жануарларды әртүрлі аурулардан қорғау мәселесінің өзектілігіне байланысты қалыптасып отыр. Сонымен қатар, биотехнология әдістерін қолдана отырып, әртүрлі ауруларға шыдамды жануарлар шығару жұмыстары, гендік инже-
нерия жұмысының теріс салдарының маңызды белгісі больш табылатын жануар ағзасындағы зат алмасу үдерісіне зиянын тигізбейді
деген үмітпен қолға алынады. I
Осындай мақсатта қолға алынатын жұмыстарды топтастыра
отырып келесі нұсқа түрінде беруге болады |
Спецификальщ антигендер. Жануарлардың инфекцияға тұрақтылығын қалыптастыруда "жасуша ішіндік иммунизация" деп аталатын бағыт қызығушылық тудырады. Мысалы, антиген болып табьшатын вирусты инфекцияның жекелеген бөліктерін жануар геномына интеграциялау арқылы малды аталған ауруға қарсы иммунизациялауға болады.
Антимагыналы РНҚ (амРНҚ) дегеніміз - вирус РНҚ-ның реверсиялық транскрипциясы мен трансляциясыньщ жүзеге асырылуын тежейтін, яғни вирустың жаңа бөліктерінің синтезіне жол бермей маңызды қызметін атқаратын РНҚ -бөлігіне сай реттік тізбегі.
Антимағыналы РНҚ-ның табиғи не болмаса синтетикалық гендерінің трансляциялануы нәтижесінде, тек қана белгілі бір гендердің экспрессиялануын басуға қабілетті келеді. Тиісінше, бұл гендер антимағыналы РНҚ тансляциялау арқылы тиісті вирустың репликациясын ингибирлейді.
Ағзаның вирусқа қарсы тұрушылық қызметінің тиімділігін арттыруда антимағыналы полинуклеотидтер әрекеті арқылы иммунитетті қалыптастыр қазіргі кезде жақсы дамып келе жатқан және болашағы бар бағыт болып есептеледі.
Рибозимдер (рибонуклеин қышқылы жэне энзим)
каталитикалық қызмет атқара алатын РНҚ молекуласы.Көптеген табиғи рибозимдер өз-өздерінің және РНҚ-ның молекулаларының да ыдырауын катализдейді.
Рибозимдер байланыстыру жэне кесудің өзіндік ерекшеліктеріне қайта әрекеттесе алу мүмкіндікгері мен иммуногенділігінің жоқтығына байланысты басымдық қабілетке ие терапевтикалық агент бола алады. Рибозимдер үшін нысанды таңдау келесідей критерийлерге негізделеді:
1) РНҚ-нысанының биологиялық маңыздылығы;
2) Тиісті триплеттік реттік-нысанның болуы;
3) Бұл реттік нысанның рибозимға сезімталдығы.
Иммунитетті жоғарылатушы цитокиндер сияқты басқа да факторлар.
Цитокиндер - жасушааралық және жүйеаралық қатынастарды реттеп, жасушалардың өсуін ынталандыру (стимульдеу) не басу арқылы тіршілігін реттестіріп, олардың мамандануын (дифференциация), қызметтік белсенділігі мен апаптоз, сонымен қатар қалыпты жағдайда не болмаса патологиялық әсер кезіндегі иммундық, эндокриндік және жүйке жүйесінің үйлесімді қызметін қамтамасыз ететін, әртүрлі жасушалар типтері бөліп шығаратын төмен молекулярлы петидтер.
Цитокиндер аутокринді (өздерін бөліп шығаратын жасушаларды ынталандыру), паракринді (жақын жерлерде орналасқан жасушаларды ынталандыру), интокринді (продуцент жасушасы ішіндегі ынталандыру) ынталандыру арқыллы жасушалық иммунды креакцияларды шақырады. Осындай жоғары белсенділіктегі молекулалардың пайда болуы мен бөлінуі қысқа мерзімдік келеді және қатал түрде реттеліп тұрады.
Цитокиндердің негізгі биологиялық белсенділігі олардың жетекші қызметі болып табылатын иммундық жауап реакциясын реттеу Бұл белсенділік белгілі жасушалық типтері тарапьшың барлығымен экспрессияланатын өзіндік (спецификалық) мембраналық рецепторлар арқылы анықталады. Цитокиндер өздерінің ең белсенді қызметтерін пикодан фемтомолярлы концентрациялар арасында көрсетеді.
Қазіргі кезде белгілі 30-дан астам цитокиндер құрылымы мен биологиялық эсері бойынша бірнеше топтарға бөлінеді. Әрекет ету механизмдері бойынша цитокиндерді:
- ісіну алдындық - ісіну басталар алдындағы оған қарсы жауап і күшін жинақгау;
- ісікке қарсы - ісіктің дамуын шектейтін (интерлейкиндер); жасушалық және гуморальдық иммунитетті реттегіштер
(табиғи және спецификалық) сияқты топтарға бөлуге болады.
р-интерферонның инфекциялық ауруларға төзімділігін арттыратын иммунорегуляторлық қызметі белгілі болғандықтан, ғалымдар тарапынан (3-интерфер'онның генін қосымша ендіру ағзаның қорғаныс қабілетін арттыруы мүмкін деген гипотеза жасалынып, осы және басқа да бағыттарда (мысалы, ү-интерферон) биотехнологиялық зерттеулер өз жалғастарын табуда.
Ауруга төзімді специфшальщ ақуыздар. Табиғатта ағзаға экспрессияланған жағдайда жануарлардың ауруға резистентгілігін қалыптастыратын ақуыздардың бірнеше түрлері бар. Оның мысалы ретінде Мх- протеинді атауға болады. Түрлендірілген (модификацированный) Мх-гені барлық сүтқоректілерден табылған. Тышқандарда Мх+ гриптің А түріне төзімділігін арттыратыны жөнінде айтылып өтілді. Сондықтан осы генді жануар ағзасына экспрессиялау олардың ауруға төзімділіктерін күшейтуі мүмкін деген болжамдар жасалынды.
Бұл геннің экспрессиясы интерферон тарапынан индукцияландырылады. Вирустық инфекция интерферондық гендер экспрессиясын индукцияласа, интерферон өз кезегінде антивирустық иммунитетке қатысы бар гендер жүйесін және оның ішінде Мх-генінің де әрекет етуіне демеу береді.
Профессор Г. Брем түжырымы бойынша жануарлардың бүкіл имунитет жүйесін басқаратын гендердің бес класы бар. Бұлар: ГКГС-гендері, Т-жасуша рецепторы гендері, иммуноглобулиндер гендері, лимфокиндер гені және белгілі бір ауруларға резистентгілік гендері.Осы негізге сүйене отырып аталған жүйедегі генді-инженерлік жұмыстарды жоспарлауға болады.
Спецификальщ жатденелер. Қазіргі кезде эртүрлі ауруларга карсы спицификаляқ жатденелерді бағытты түрде қолдану мүмкіндігі бойынша ізденіс жұмыстары жүргізілуде. Иммуноглобулиндердің белсенді жатдене түзетін сарысулық ақуыздар екендігі белгілі Жатденелер ағзаға енген жаттегілерге (антиген) қарсы плазмалық жасушалар (В-лимфоциттер) тарапынан синтезделеді. Инфекция кезінде әрбір жаттегіге қарсы тиісті плазмалық жасушалар қалыптасып, олар дәл сол жаттегіге қарсы жатдене шығара бастайды. Жатденелер жаттегінің белгілі эпитоптармен, яғни беткі қабатының өзіндік ерекшелігі немесе тізбектік аминқышқылдық үзіктерімен байланысып түстеу арқылы таниды. Диагностикалық мақсатта иммуноглобулиндердің G(1gG), М (1gМ), Е (1gЕ) ж2не Б (1gБ) кластары қолданылуда.
Жоғарыда айтылып кеткендей ауыл шаруашылық жануарлары ауруларына қарсы күресу жұмыстары негізінен вакцина мен дәрілерді қолдану арқылы жүргізіліп келеді. Дәстүрлі сұрыптау жұмыстары арқылы әлі күнге дейін жануарлардың инфекциялық ауруларына, атап айтқанда вирусты инфекцияға қарсы резистенттілікті арттыру бойынша айтарлықтай табыстарға қол жеткізілген жоқ. Бұл, біріншіден, ауруға резистенттіліктің тұқым қуалау коэффициентінің өте төмендігінен, жэне екінші себеп, ауруға төзімділікке сыртқы орта жағдайлары да қатты әсер ететіндігіне байланысты.
Ауруға төзімділікті қалыптастырудың жаңа стратегиясы екі бағытта дамып келе жатқан нуклеин қышқылдары технологиясына
негізделеді:
1. Гендерді қосымша тасымалдау;
2. ДНҚ-вакциналарын жасақтау.
Генетикалық иммунизациялаудың негізгі мақсаты - инфекциялық патогендердің белсенділігін тұрақты түрде не болмаса транзиетті ■ (уақытша) баса алатын факторлар экспрессиясын қамтамасыз ету.
Инфекциялық не инфекциялық емес ауруларды басуда ДНҚ деңгейіндегі механизмдерді қолдануда көбінесе "гендік терапия"
терминін қолданады.
Гендік терапия дегеніміз генетикалык, зат алмасу
(метаболикалық), жүйке науқасы және де басқа ауруларды емдеуде арнайы (спецификалық) генді алдын ала белгіленген жасуша нысанына дәл жеткізе отырып, сол жердегі онын экспрессиясы қамтамасыз етілгеннен кейінгі, терапевтикалық рәтиже алуғ бағытталған іс-шара.
Биоинженерияны мал шаруашылығында қолданудың
пайдасы мен қауіпті тұстары
Қазіргі кезде тек қана екі генетикалық модификацияланған жануарлар адамдардың тағамдық қолданылуы үшін шығарылған. Оның біреуі Аqиа Воипtу Тесһпоlogies компаниясы шығарған трансгенді бекіре балығы. Бұл балықта чинук бекіресі деп аталатын түрдің өсу гормонының гені, промотормен қосылыстырылған. Мұнда промотор генді транскрипциялау үшін қажет болған. Табиғи туысымен салыстырғанда, трансгенді бекіреде өсу гормоны жыл бойына бөлініп отырылуы себепті, бүл балықтың жедел өсуі қамтамасыз етіледі. Қазіргі кезде бүл белгіні басқа балық түрлерінде де қалыптастыру мақсатындағы жұмыстар жүргізілуде.
Экологтар тарапынан, мұндай балықтардың табиғи айналымға түсіп кетуі салдарынан, жабайы формаларды ығыстырып шығаруы мүмкін деген қауіптер айтылуда. Бүл күмәннің де қаупі бары шындық, өйткені фермаларда қолдан өсірілетін балықтардың өзен-көлдерге ауып кету жағдайлары жиі кездеседі.
Ауыл шаруашылық жануарлары ішіндегі екінші трансгенді хайуан, Онтарио штатында орналасқан Гуэльф университеті (Uпіvеrsitu оf Сиеlрһ) ғалымдары шығарған Епviropig шошқасы болып табылады. Бұл доңызға сілекей бездері жасушаларында экспрессия жасалынатын фитаза гені ендірілген болатын. Фитаза шошқа азығы құрамындағы фосфаттарды ыдыратуы нәтижесінде, оның нәжісіндегі мөлшерінің азаятыны анықталған. Осындай трансгенді шошқалар санын көбейту арқылы, шошқа фермаларының қоршаған ортаға тигізер зиянды әсерін азайтуға болады.
Қазіргі кезде ғалымдар тарапынан, ауыл шаруашылық жануарларынан алынатын тағамдық шикізат өнімдерінің құндылығын биоинженериялық әдістерді қолдану арқылы арттыру мәселесі бойынша маңызы зор тәжірибелік жұмыстар өз жалғастарын табуда. Мұндай мәселелердің қатарында ірі қара, қойлар мен тауық сияқты үй жануарларының қайсыбір ауруларға төзімділігін арттыру бағытындағы жұмысты айтуға болады. Мысалы, VіаGеп компаниясы ағзасында көптеген ауруларға қарсы тұратын қабілеті бар су шаянын (креветка) тауып, мұндай гені бар дараларын іріктеп алған. Сөйтіп, осындай төзімді су шаяндары популяцияларын өсіру, осы бизнеспен айналысатын компаниялар үшін өте үлкен пайда келтіреді деп есептелінуде. Миннесота университетінің (АҚШ) ғалымдары күрке тауықтардың төсін дамытуға әсер ететін жэне салмонелла ауыруының қоздырғыштарына төзімді келетін гендерді зерттеуде.
Адамдардың өз ата-тектерін білгісі келетіні сияқты, фермерлер де малдарының шығу тегін биотехнологиялық әдістер арқылы нақты анықтауды қалайды. Мысалы, сиырдың Апgus тұқымына жататынын анықтау өте қиын және дәлелсіз деп есептелінетін. Жоғарыда аталған VіаGеп компаниясы болса, осы малдың бұқасының қаны немесе ұлпа сынамасы арқылы, зерттелетін ірі қарадағы Апgus генінің нақты пайыз мөлшерін анықтап беретін генетикалық тест әдісін ойлап тапқан.
Көптеген компаниялар ауыл шаруашылық жануарларының тез өсетін түқымдарын шығару немесе оның қарқындылығын әртүрлі дәрмектер қолдану арқылы арттыру бағытында зерттеулер жүргізуде. Жұртшылықтың назарын өзіне аударған осындай технологиялардың бірі - ірі қара малының өсу қарқындылығы мен сиырдан алынатын сүт көлемін арттыруға әсер ететін, бұқаның өсу гормонын (Воvine Growth Hormone немесе қысқартылған түрде ВGН) пайдалану бо-латын. Алайда мұны практикада қолдану нәтижесі, сиырлардың мастит кеселімен ауыру мүмкіндігіне алып келуі себепті, оларға антиденелер қолдануға мәжбүр етті, ал ол өз кезегінде сүт сапасына әсер етуі мүмкін деген күдіктерді оятқан. Бүдан басқа кемшіліктер қатарына, ағза қүрамында өсу гормонының көп болуы, сиыр жасының қысқаруы мен кейбір малдардың жарақатқа төзімділігін төмендететіні анықталған.
7-кестеде кейбір биотехнология жетістіктерін ауыл шаруашылығында қолданудың пайдасы мен қауіп туғызатын тұстары қысқаша келтіріледі.
Басқа да бағыттар генетикалық бағдарлаулар (профилирование) мен клондау нәтижелерімен байланыстырылады. Алайда, клондау әдісінің өте төмен шаруашылықтық тиімділігі (2%-дан аз) мен ұрпақтары ішінде анатомиялық жағынан кемістердің көптеп туылатыны белгілі болған.
7-кесте
Биотехнологияны ауыл шаруашылығында қолданудың пайдасы мен
қауіпті тұстары
Технология
Пайдасы
Қауіпті тустары
Трансгендер
(жалпыбарлығы)
Ауыл шаруашылық
өнімдері алынатын
барлық формаларды
жақсарту Пайда болған жаңа
патогендердің үдемелі әсері
нәтижесінде биокөптүрлігінің
азаюы; ГМ-өнімдерінің хабарсыз тұтынушыларға жетуі; жаңа жағдайда технологияның жұмыс істемеуі
Гербицидке төзімділігі Өнім шығымының
артуы,
биодеградацияға
ұшырамайтын
гербицидтерді
колдануды азайту Гербицидке төзімді арам шөптерінің пайда болуына алып келетін ауткроссинг мүмкіндігі
Зиянды
жәндіктерге
төзімділік Өнім шығымының
артуы,
биодеградацияға
ұшырамайтын
инсектицидтерді
қолдануды азайту Ві-төзімді жәндіктердің
қалыптасуына алып келетін
ауткроссинг мүмкіндігі. Табиғи
таза өнімдер шығарумен
айналысатын фермелер Ві
пайдаланбайды. Көбелектер
популяциясына зиян келтіру.
Азықтық
құндылығын
арттыру Дамып келе
жатқан елдер
халқы ас мәзірінде
қолданылатын
өнімдердің тағамдық
құндылығын арттыруға оң әсер етуі Тиімділігі төмен болғанымен,
тек жарнама ретінде, немесе
коммерциялық ұйымдарды
алдау.
Жалпы төзімділік Табиғи-климаттық
жағдайлары нашар
аймақтарда, ауыл
шаруашылығын
дамытуға мүмкіндік
береді Супертөзімді өсімдіктердің
пайда болуы себебінен,
табиғатта қажетсіз шөптердің
көбейіп кетуі
Суыққа төзімділік Ауыл шаруашылық
өнімдері шығымының
артуы Климаттың өзгеруіне алып келуі мүмкін
Жаңа тағам көздері (ГМ-рапстан алынатын
лаурин қышқылы)Майлы өнімдер
өндіруге кететін
шығындар көлемін
азайту Қалыптасқан әдіспен өнім
шығаратын өндірушілер
экономикасына қүлдырап, зиян
шегу мүмкіндігі
Биоинженер-
лік эдіспен
альгаған ауыл
шаруашылық
жануарлары Ауыл шаруашылық
жануарларынан
алынатын өнім
көлемін арттыру Балық фермасында өсірілетін
трансгенді балықгың өзен-
көлдерге түсіп кетуінен,
мұндағы табиғи балық
популяциясын ығыстырып
шығуы мүмкін
Биоинженерияның үдемелі даму кезеңі, қазіргі кезде қолға алынып жатқан тауық, ірі қара малдарының геномын анықтау жұмыстары аяқталғаннан кейін басталады деген болжамдар жасалуда. Мұны білу арқылы мал шаруашылығында қарқынды өзгерістер жасауға негіздер қаланады. Мысалы, жануарларды өсірудің түрлі әдістері, олардың ірілігі мен алынатын өнімдердің молдығы, дәмділігі және т.б. бағыттарда жұмыстар алға басады деген болжамдар бар. Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі
Х.Досмұхамедов атындағы Атырау мемлекеттік университеті
Жаратылыстану ғылымдары факультеті
Биология және ауылшаруашылық пәндері кафедрасы
Ғылыми жоба
Тақырыбы:Молекулалық биотехнология
Тексерген: аға оқытушы Аталихова Г.Б
Орындағандар:Биология37топ
Студенттері
Дүйсенбайқызы Б
Еділова А
Ғилым Қ
Атырау 2015
Ғылыми жоба жоспары
I Кіріспе
Гендік инженерия.................................................................................1
Трансгенді жануарларды биореактор ретінде қолдану
Мүмкіндіктері........................................................................................5
Шаруашылыққа пайдалы жаңа қасиеттері бар трансгенді жануарлар алу..........................................................................................................13
II Негізгі бөлім
Медицинада қолданылатын және технологиялық маңызы бар биологиялық белсенді заттар өңдіретін трансгенді жануарлар..........14
III Қорытынды
Биоинженерияны мал шаруашылығында қолданудың
пайдасы мен қауіпті тұстары.....................................................21

Приложенные файлы

  • docx 8841959
    Размер файла: 78 kB Загрузок: 1

Добавить комментарий