Эмбриондарды реконструкциялаудың биотехнологиялық маңызы

1. С. Сейфуллин атындағы Қазақ Агротехникалық университеті Ветеринарлық медицина кафедрасы

Эмбриондарды реконструкциялаудың
биотехнологиялық маңызы
Орындаған: Кажнаби С. Д., 401 топ
Тексерген: Мұханбеткалиева А. А

2. ЖОСПАР

1. Эмбриондарды реконструкциялау
биотехнологиясы
2. Генетикалық химера алу
3. Трансгенді жануарларды алу
4. Трансгеноз

3. 1.Эмбриондарды реконструкциялаудың биотехнологиясы. 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.).

4.

Мал шаруашылығында 1979 ж. С. Уиладсен 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.

5. Сиыр эмбриондарын алатын Фоллей катетері

6. Генетикалық химера алу

Болашақта биотехнология үшін генетикалық
химераларды алудың маңызы өте зор. Генетикалық
химера деп бернеше әр түрлі эмбриондарды біріктіру
арқылы пайда болған организмдерді түсінеді. Барлық атааналық формалардың клеткалары бар генетикалық
химералар аллофенді деп те аталады. Біз оны аллофенді
тышқанды алу тәжірибесінде организм деңгейіндегі
генетикалық инженерияның әдісі ретінде қарастырдық.
Енді осындай малды мал шаруашылығында құрастыру
мүмкіндігін қараймыз.

7.

8.

Химерлі малдарды алу үлгісі зертханалық жануар -аллофенді тышқан алу үлгісіне
сәйкес өтеді. Оларды алудың екі әдісі белгілі: екі және одан көп бластоцист
немесе морулаларды бір эмбрионға біріктіру (агрегациялық) және бір
эмбрионның бластоцист ішіне басқа эмбрионның бластомераларын ендіру
(иньекциялық) арқылы. Бірінші әдісті А. Тарковский (1961) және В. Минц (1962),
ал екінші әдісті Р. Гарднер (1968) ұсынды.
Е. Такер және т. б. 1974 жылы төрт ата-аналық формалардан пайда болған
эмбриондарды біріктіру арқылы химерлі қой алғанын баспада жариялады, 10 жыл
өткен соң қой (2n-54) мен ешкінің (2n-60) клеткаларынан құралған генетикалық
химералар алынды (С. Фехили және т. б., 1984). Қазіргі кезде әр түрлі сиыр
тұқымдары эмбриондарын біріктіру арқылы химерлі бұзаулар (Г. Брем және т. б.,
1985), ірі қара (Воs.taurus) мен зебу (Воs. іndісus) эмбриондарын біріктіріп,
түраралық генетикалық химералар да алынды.
Мал шаруашылығында әзірше генетикалық химералар қолдану алған жоқ.
Алайда, бірқатар ауруларға төзімді немесе сүтті және етті үйлескен генетикалық
химерлі малдар алудың зоотехникалық және мал дәрігерлік маңызы бар.
Мал эмбриондарын реконструкциялау әдістері ішінен биотехнология үшін ең
перспективалы әдісі — трансгенді малдар құрастыру.

9. Трансгенді жануарлар алу әдістері

Геномында бөтен ген (немесе гендер) бар
жануарлар трансгенді (немесетрансформацияланған) деп
аталады. Трансгенді 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 төзімді т. б.) бар малдардың, жаңа тұқымдарын алу
үшін қолданылуы мүмкін.

10.

11. Трансгеноз

Трансгеноз әдісімен бөтен генді эукариоттық жыныс клеткаға
енгізіп, оның жұмысын бақылау арқылы генетикалық
инженерияның 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 vitro 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.

12.

Трансгенді жануарларды алу үшін рекомбинатты
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, соңғы кезде әр түрлі әдістемелік және
техникалық жетілдірулер арқасында трансгенді қой,
сиыр, шошқа және қоян алу іске асты (Хаммер және т.
б., 1985; Крамер және т. б., 1986; Чёч, 1987).

13.

14.

Трансгеноз жұмысы көп жақты және бірнеше сатылардан тұрады. Алдымен, екі
пронуклеус (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 іn 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 зиготаға енгізу
үшін диаметрі 0,5 — 2 мкм аралығындағы шыныдан дайындалған
микротүтікшелер қолданылады.
Микротүтікшенің кемегімен 0,5 секундтан 2 минут аралығында ең аз дегенде 1011 мл ДНҚ-ны зиготаға микроскоптан бақылап енгізеді. Микроинъекциялау
процесі зиготалар үшін зақымды, сондықтан олардың біраз мөлшері жойылып
кетеді. Микроинъекциядан кейін 2 сағатқа жетпей жарамды зиготаларды
(трансгенді) алдынн ала, арнайы дайындалған аналық — 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.

15.

1980 ж. Ф. Раддел және оның қызметтестері алғаш рет герпес вирусының
тимидинкиназа генін тышқан клеткасының геномына енгізе алды. Трансгеноз
нәтижесіндо алынған жеті тышқанның төртеуі ТК гені бойынша трансгенді
болып шықты.
Бөтен геннің иесінің ДНҚ-сымен байланысу сипатын зерттеу
үлкен проблема болып саналады. Трансгеннің клетка ДНҚ-сымен
байланысатын белгілі орыны болуы керек, алайда, көптеген зерттеулер
оның хромосоманың әр түрлі бөліктерімен байланысатынын
дәлелдейді. Бұл процестің механизмі әзірше толық түсінікті емес. Дегенмен
осыған орай трансген экспрессиясының әр қилы өтуі бұл 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 силансерлерге байланысты болуы да
мүмкін.

16.

Жыл сайын трансгенді малдарды алу ғылыми жұмыстары үдей түсуде. Қазіргі
кезде әр түрлі ғылыми лабораторияларда трансгенді ірі қара мал (Дж. Лохс және т.
б., 1980; Д. Крамер және т. б., 1980), 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 кәбею
функциясының төмендеумен байланысты.

17.

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 өндіру. 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.