31. Генная инженерия и задачи, которые она решает.

Биотехнология — это наука об использовании живых организмов и биологических процессов в производстве.

Генная инженерия — раздел биотехнологии, связанный с целена­правленным конструированием новых комбинаций генетичес­кого материала, способного размножаться в клетке и синтезиро­вать определенный продукт.

Задачи:

1. получение генов путем их синтеза или выделения из кле­ток;

2. получение рекомбинантных молекул ДНК;

3. клонирование генов или генетических структур;

4. введение в клетку генов или генетических структур и син­тез чужеродного белка.

32. Клеточная инженерия. Соматическая гибридизация.

Под клеточной инженерией понимают метод конструирования клеток нового типа на основе их культивирования, гибридизации и реконструкции.

Соматическая гибридизация. Одним из важных направлений клеточной инженерии является гибридизация соматических кле­ток. Сущность ее заключается в соединении клеток с хромосом­ными наборами систематически далеких форм.

В культуре ткани клеток двух линий мышей выявили третий тип клеток. Клетки эти оказа­лись гибридными. Они содержали хромосомы клеток обеих ис­ходных линий. Морфологические и биохимические признаки гибридных клеток были промежуточными между признаками ис­ходных. Однако спонтанное слияние клеток наблюдается редко. В связи с этим разработана техника гибридизации соматических клеток с использованием вируса Сендай. Вирус инактивируют ультрафиолетовыми лучами или алкилирующим мутагеном. Инактивированный вирус вносят в смешанную культуру двух типов клеток. Некоторые клетки при этом сливаются с образова­нием одной с двумя ядрами. После митотического деления из двухъядерной клетки формируются две одноядерные гибридные соматические клетки. В каждой гибридной клетке содержится по одному набору хромосом каждого типа родительских клеток. Соматическая гибридизация может быть использована для картирования хромосом, а также для изучения регуляции дейст­вия генов, дифференцировки клеток в онтогенезе и механизма взаимодействия ядра и цитоплазмы.

33. Эмбриогенетическая инженерия. Клонирование эмбрионов млекопитающих.

Эмбриогенетическая инженерия — это активная перестройка генома животных путем вмешательства в их развитие на самых ранних стадиях онтогенеза. Перестройка генома — это рекон­струкция эмбрионов путем клонирования, слияния или непо­средственной инъекции в их ядра чужеродной ДНК. Однако получение эмбриональных клонов, химер или трансгенных жи­вотных возможно лишь в результате успешной трансплантации реконструированного эмбриона. Трансплантация — метод ускоренного воспроизводства высо­копродуктивных животных путем получения и переноса одного или нескольких эмбрионов от высокоценных животных (доно­ров) менее ценным животным (реципиентам). Использование трансплантации позволяет получать от одной генетически цен­ной самки в десятки раз больше потомства.

Технология трансплантации включает следующие приемы: 1) гормональное вызывание суперовуляции; 2) осеменение доноров семенем производителей, оцененных по качеству потомства; 3) извлечение и оценку качества эмбрионов, сохранение и пересадку или криоконсервирование эмбрионов в жидком азоте, оттаивание и пересадку.

Трансплантацию эмбрионов применяют для следующих целей:

1. размножения генетически ценных особей; с помощью этого метода может быть решен вопрос быстрого создания высокопро­дуктивных линий и семейств, резистентных к болезням;

2. получения идентичных животных путем разделения ранних эмбрионов. Это дает возможность изучить взаимодействие гено­тип — среда, выяснить влияние наследственности на хозяйствен­но полезные признаки. Технология разделения эмбрионов позво­ляет одну половину полученной бластоцисты подвергнуть глубо­кому охлаждению, а из другой вырастить животное. Если производитель (из одной половины бластоцисты) окажется гене­ тически ценным, то имеется возможность воспроизвести его копию через определенный промежуток времени;

3. сохранения мутантных генов, малых популяций и генофон­да пород;

4. получения потомков от бесплодных, но генетически цен­ных по генотипу животных;

5) выявления вредных рецессивных генов и хромосомных аномалий;повышения устойчивости животных к болезням;

6. борьбы с болезнями путем замены импорта и экспорта животных на импорт и экспорт криоконсервированных эмбрио­ нов;

7. акклиматизации импортных животных иностранных пород;

8. определения пола эмбриона и получения животных опреде­ ленного пола;

10. межвидовых пересадок;

11. получения химерных животных, которые развиваются из ранних эмбрионов, сконструированных из бластомеров разных животных.

КЛОНИРОВАНИЕ ЭМБРИОНОВ МЛЕКОПИТАЮЩИХ

Истинные клоны позвоночных животных — амфибий были получены путем пересадки ядер соматических клеток в энуклеированные яйцеклетки. Получение эмбриональных клонов осно­вано на свойстве тотипотентности эмбриональных клеток. В последние 10 лет разработан метод пересадки ядер, соче­тающий приемы микрохирургии и технику слияния клеточных фрагментов, начато проведение опытов по трансплантации ядер у овец и крупного рогатого скота. Клоны можно получить путем разделения эмбрионов на ранней стадии развития. Установлено, что, если количество клеток эмбриона (бластомеров) не превышает 16, они еще не дифференцированы. Это позволяет разъединять эмбрио­ны (бластулы) на 2 и большее число и получать однояйцевых близнецов. К настоящему времени получены монозиготные близнецы телят, жеребят, ягнят и поросят. В перспективе пред­полагается, что обеспечение оптимальных условий для культивирования ранних эмбрионов создаст возможность выращи­вать половинки эмбрионов с последующим неоднократным их разделением, что позволит в значительной степени увеличить число годных для трансплантации зародышей, происходящих от одного эмбриона, и получить более многочисленные клоны эмб­рионов у сельскохозяйственных животных, что будет способство­вать более успешной их селекции.