Inżynieria genetyczna- transgenowanie i klonowanie  zwierząt

                                                                                                                                                       

        Inżynieria genetyczna i biotechnologia są to nauki związane z technikami przenoszenia genów, w celu uzyskania zrekombinowanych białek i genetycznie zmodyfikowanych organizmów. Transfer genów między organizmami pozwala na produkcję dużych ilości białek wykorzystywanych jako leki, a także jest wykorzystywany w produkcji enzymów stosowanych przemyśle. Ponadto transfer genów wykorzystuje się do tworzenia organizmów zmodyfikowanych genetycznie takich jak rośliny, zwierzęta i mikroorganizmy.

               Na przestrzeni wieków człowiek stosował różne zabiegi hodowlane w celu uzyskania zwierząt udomowionych o żądanych cechach takich jak duża produkcja mleka czy mięsa. Chociaż zabiegi te były skuteczne, to okazało się, że od pewnego momentu nie można było wprowadzać nowych cech bez równoczesnej niekorzystnej zmiany cech już istniejących. Obecnie ten problem został już przezwyciężony dzięki bezpośredniemu wprowadzeniu nowych cech na drodze inżynierii genetycznej – poprzez przenoszenie genów. Zmodyfikowane genetycznie zwierzęta nazywa się zwierzętami transgenicznymi, a przeniesiony gen transgenem.

               Transgeniczne zwierzęta to organizmy, które mają obcy DNA wbudowany trwale do komórek rozrodczych. Geny mogą być wprowadzane do komórek rozrodczych trzema sposobami. Każda z nich polega na przeniesieniu obcego genu do zapłodnionego jaja lub do komórek z wczesnych etapów rozwoju embrionalnego. Zmienione zarodki są następnie wszczepiane do macicy zwierzęcia, gdzie rozwija się zmodyfikowane genetycznie potomstwo.

               Prowadzone liczne badania naukowe pozwoliły na uzyskanie zwierząt transgenicznych trzema sposobami:

1. Mikroiniekcja – w metodzie tej DNA wprowadza się bezpośrednio do jądra zapłodnionej komórki jajowej, dokonując stosownych operacji pod mikroskopem. Metoda ta jest technicznie trudna, to jednak jest powszechnie stosowana w celu uzyskania zwierząt transgenicznych.

2. Infekcja wczesnego zarodka zrekombinowanym wektorem pochodzenia wirusowego – retrowirusy mogą być wykorzystane do infekcji komórek z wczesnych stadiów rozwoju embrionalnego. Transfer wprowadzany do retrowirusowego wektora ulega wydajnej integracji z genomem gospodarza. Wektory te mogą jednak przenosić geny ograniczonej długości, a poza tym nie są to wektory bezpieczne.

  3. Modyfikację genetyczną pierwotnych komórek węzła zarodkowego i wprowadzenie ich do zarodka stadium blastocysty, ponieważ komórki węzła zarodkowego są zdolne do różnicowania się we wszystkie trzy typy komórek.

        Pierwszym zwierzęciem transgenicznym była mysz z genem hormonu wzrostu szczura. Prowadzenie badań na myszach pozwala używać ich jako modeli zwierzęcych ludzkich chorób, co ma nieocenioną wartość w poznawaniu przebiegu chorób, a także projektowaniu metod leczenia. Ponadto przeprowadzono liczne badania na królikach, świnkach i owcach. Istotnym ograniczeniem była częstość, z jaką powstawały transgeniczne zwierzęta, ponieważ tylko 1 na 200 prób mikroiniekcji do jaja dawała takie zwierzę.

               Obecnie bardzo intensywnie rozwija się klonowanie zarodków ssaków, co umożliwia uzyskanie wielu identycznych osobników. Klonowanie przeprowadza się wieloma metodami:

1. Metodą izolacji blastomerów

W miarę kolejnych podziałów zygoty powstaje wiele komórek potomnych – blastomerów. Początkowo każdy z nich jest taki sam i teoretycznie posiada możliwość utworzenia wszystkich pozostałych komórek. Oznacza to, że w tym stadium z każdego blastomeru może powstać organizm.

2. Metoda agregacji blastomerów

Jest to odmiana poprzedniej metody. Pojedynczy blastomer jest otoczony innym, co zwiększa szansę wytworzenia węzła zarodkowego z centralnie ulokowanym blastomerem. Metoda ta nie znalazła praktycznego zastosowania.

3. Metoda bisekcji zarodków

Polega na mikrochirurgicznym dzieleniu zarodków ( wczesnych zarodków, morul, blastocyst) na połowę.

4. Metoda transplantacji jąder komórek zarodkowych.

Jest to jedyna metoda pozwalająca na uzyskanie klonów liczących większą liczbę osobników. Usuwane są oba przedjądrza zygoty lub chromosomy z niezapłodnionych oocytów, a następnie wprowadzane są na ich miejsca jądra z blastomerów zarodków. Operację tą uzyskuje się różnymi technikami: mikrochirurgiczną transplantacją, metodą fuzji komórkowych np. elektrofuzja. Metodą tą wykorzystano w klonowaniu myszy, królików, owcy i innych zwierząt.

        Zupełnie odmienną metodą zaczęto próbę klonowania z wykorzystaniem dorosłych, zróżnicowanych komórek ssaczych. Po raz pierwszy udało się sklonować organizm korzystając z komórki dorosłego ssaka. Materiał genetyczny dorosłej komórki somatycznej wprowadzono do komórki jajowej pozbawionej jądra komórkowego i tą komórkę implantowano do macicy trzeciego organizmu. W ten właśnie sposób powstała najsłynniejsza owca świata – Dolly. Technika ta wiąże ponadto ze sporym ryzykiem deformacji rozwojowych, a także jej istotną wadą jest bardzo niska wydajność.

        Inżynieria genetyczna zwierząt jest metodą bardzo kosztowną i czasochłonną, niestety o niskiej skuteczności, a często przynosząca niespodziewane efekty. Badania opublikowane w 1987 r. wykazały, że z 8000 zarodków użytych do eksperymentów uzyskano jedynie 47 zwierząt transgenicznych. Liczne eksperymenty na zwierzętach wykazały, że przeniesienie obcych genów może spowodować wiele, często bolesnych skutków ubocznych np. przeniesienie ludzkich genów odpowiedzialnych za hormon wzrostu u świń. Po przekształceniu genetycznym świnie cierpiały na skutek takich przypadłości jak słaby wzrok, artretyzm albo ospałość.

        Majstrowanie przy precyzyjnie wyregulowanym systemie genetycznym organizmu stanowi poważne zagrożenie dla jego integralności i zdrowia. Organizmy modyfikowane genetycznie mogą dostarczyć wiele niespodzianek, ponieważ inżynieria genetyczna zakłóca kontekst w, którym geny funkcjonują.  

 

 

.