Глава 9

ПОЛУЧЕНИЕ ТРАНСГЕННЫХ РАСТЕНИЙ И ЖИВОТНЫХ.

ГОСУДАРСТВЕННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ

БЕЗОПАСНОСТИ ГЕННО-ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

9. 1. Трансгенные растения

Липосомы – это сферические образования, состоящие из фосфолипидов. Упаковка рекомбинантных ДНК в липосомы позволяет защитить генетический материал от разрушающего действия нуклеаз, находящихся в клетках (9.1.1). Для введения ДНК в клетки растений наиболее пригодны липосомы, состоящие из фосфатилсерина и холестерина.

Для получения протопластов: 1. Клетки растений обрабатывают веществами, ингибирующими синтез клеточной стенки. 2. После слияния гибридные протопласты помещают в среду, в которой нет ингибитора синтеза клеточной стенки, и клетки начинают нормально развиваться. Методы введения ДНК:

1.Микроинъекцию ДНК в протопласты осуществляют микроиглой диаметром 2 мкм (рис. 9.1.2).

1

2

3 4

Рис. 9.1. Схема микроинъекции ДНК в протопласты

2. Метод электропорации предполагает создание специальных пор в клеточной мембране реципиентной клетки с помощью пульсирующего электрического поля. Через эти поры в клетку могут входить ДНК, РНК, белки и т. д.

3. Иногда используют векторы на основе ДНК-содержащих вируса растений.

4. Бомбардировка микрочастицами, или метод биологической баллистики, основан на «вбрасывании» частиц вольфрамата (диаметр 0,6-1,2 мкм) в клетки суспензионных или каллусных культур с напылением на них ДНК-вектора с генетической конструкцией.

В качестве вектора при переносе генов в растения используется Ti-плазмида Agrobacterium tumefociens – почвенной бактерии, вызывающей корневой рак у двудольных растений. Ti-плазмида способна встраиваться в растительные хромосомы и переносить гены, необходимые для трансформации растительных клеток в двудольные растения.

9. 2. Трансгенные животные (метод получения)

В настоящее время животное, чей генотип был изменён введением чужеродной ДНК называют трансгенным, водимую ДНК – трансгеном, а весь процесс – трансгенной технологией или трансгенозом.

Развитие генной инженерии, позволяющей целенаправленно создавать новые ДНК – носители генетической информации и встраивать их в геном клетки, которая могла бы дать начало клеткам зародышевой линии, открывает новые перспективы в генетической модификации животных. Метод получения трансгенных животных включает следующие этапы:

1. Яйцеклетки получают от самок – доноров, у которых была гормонально индуцирована полиовуляция и проведено искусственное осеменение (или спаривание) с самцами.

2. Трансгенную конструкцию инъецируют в мужской пронуклеус оплодотворённой яйцеклетки.

3. Яйцеклетки пересаживают в матку «суррогатной» матери (реципиенту).

4. От них рождается приплод – основатель трансгенной линии.

Исторически улучшение генетического потенциала домашних животных достигается методами отбора и подбора при разведении. Несмотря на то, что этот метод оказался достаточно эффективным для улучшения продуктивных качеств (молочная продуктивность, прирост живой массы и др.) в течение длительного периода времени, потребности повышения продуктивности с каждым поколением постоянно возрастают. Успехи в технологии создания рекомбинантных ДНК открыли возможность получения новых полезных свойств у животного уже в первом поколении, а также создания новых генотипов путём введения, удаления или других изменений генома в первом поколении.

Дж. Гердон с сотрудниками (1980) впервые доказали, что гетерогенное ДНК может быть введено путём инъекции в пронуклеус зиготы мыши, интегрировано в хромосомы, реплифицировано и затем обнаружено в тканях потомства. Дж. Гердон назвал этих новых, генетически модифицированных животных «трансгенными». Другие исследователи в короткие сроки повторили эти эксперименты и метод инъекции ДНК в пронуклеус зиготы стал длительное время основным методом для создания многих видов животных.

Благодаря разработке метода введения ДНК в пронуклеус зиготы появилась возможность более эффективного использования животных для повышения их продуктивности и качества продукции, резистентности к болезням и в производстве биомедицинских препаратов.

Впоследствии предложен целый ряд других методов введения чужеродного гена в организм животного.