động vật chuyển gen

Một số thành tựu trong lĩnh vực tạo động vật chuyển gen: Bằng kỹ thuật vi tiêm DNA vào tiền nhân người ta đã tạo ra nhiều động vật chuyển gen như chuột, thỏ, lợn, cừu, bò, gà, cá.... Các

Động vật chuyển gen ứng dụng và thành tựu

Nhóm 1:

Trần Thị AnHoàng Đức AnhGiáp Thị Ngọc Ánh

Bùi Ngọc Ánh

Lê Thị Kiều Chang

Đỗ Thị ChiếnTrần Thị Kim Dung

Một số hình ảnh về động vật

chuyển gen

I Khái niệm động vật chuyển gen

Ðộng vật chuyển gen là động vật có gen ngoại lai (gen chuyển) xen vào trong DNA genome của nó Gen ngoại lai này phải được truyền lại cho tất cả mọi tế bào, kể cả các tế bào mầm Việc chuyển gen ngoại lai vào động vật chỉ

thành công khi các gen này di truyền lại cho thế hệ sau

II Công nghệ tạo động vật chuyển gen.

1 Các PP chuyển gen vào tế bào động vật.

1.1 PP hấp thụ ngẫu nhiên ADN là sự hấp thụ

ngẫu nhiên hỗn hợp cADN vào tế bào động vật theo cơ chế hấp thu của hiện tượng thực bào

1.2 PP thấm điện: dùng xung điện thế cao để giúp ADN ngoại lai xâm nhập vào bên trong tế bào và ghép vào NST của tế bào.

1.3 PP sử dụng vector là virus : như retrovirus

(virus có nhân là ARN) có khă năng ghép vào

NST của tế bào động vật chủ Có thể sử dụng

virus này làm vector chuyển gen vào tế bào

động vật

1.4 PP vi tiêm: tiêm trực tiếp ADN ngoại lai vào nhân tế bào động vật nhờ dụng cụ vi tiêm PP này thường dùng để đưa ADN vào hợp tử hoặc các tế bào phôi sớm.

2 Quy trình tạo động vật chuyển gen

Công nghệ tạo động vật chuyển gen là một quá trình phức tạo bao gồm các bước

chính sau:

Hình 4.1: Sơ đồ tạo động vật chuyển gen

2 1 Tách chiết, phân lập gen mong muốn

và tạo tổ hợp gen biểu hiện trong tế bào

động vật

2.2 Tạo cơ sở vật liệu biến nạp gen

2.3 Chuyển gen vào động vật

2.4 Nuôi cấy phôi trong ống nghiệm ( đối với động vật bậc cao)

2.5 Kiểm tra động vật được sinh ra từ phôi chuyển gen.

2.6 Tạo nguồn ĐV chuyển gen một cách liên tục

III Một số thành tựu trong lĩnh vực tạo

động vật chuyển gen:

Bằng kỹ thuật vi tiêm DNA vào tiền nhân người

ta đã tạo ra nhiều động vật chuyển gen như chuột, thỏ, lợn, cừu, bò, gà, cá

Các gen dùng để chuyển vào độngvật:

Người ta đã chuyển khá nhiều gen lạ có nguồn gốc từ người, động vật, thực vật và vi sinh vật vào các loại động vật như chuột, thỏ, cá và các loại vật nuôi như bò, cừ, dê, lợn , gà, chim thậm chí cả vào muỗi

hygromycine, protein chống đông lạnh, ÀP, α -globin

Lợn trưởng (mMT, hGH, mMT-bGH, PRL-bGH -Các loại gen hóc môn sinh trưởng và yếu tố sinh )

Chuột hGH, rGH, hGRF, gen mã hoá luciferase

Cừu smt-sGH5, sMT-sGH9.

α 1-antitripsin (trong điều trị viêm phổi), tạo albumin, yếu tố trong quá trình đông máu

Bò b_ GH

2 1 Chuột chuyển gen

• Vào năm 1982, Palmiter

của loài chuột này sang

phôi loài chuột khác

Gen chuyển đã biểu hiện

ở chuột nhắt và các thế

hệ con cháu sau khi lấy

gen của chuột cống. Chuột chuyển gen horrmone sinh trưởng Hình 4.6:

(bên phải)

và chuột đối chứng (bên trái)

Chuột chuyển gen đã cung cấp những công cụ để khám phá nhiều câu hỏi sinh học.Nó thể hiện tất cả những

triệu trứng của con người mà chuột bình thường không làm được.

Tất cả những vấn đề liên quan đến con người đều được nghiên cứu ở chuột trước

Phôi thai chuột khi chuyển gen

Hình 4.7: Elba, thỏ chuyển gen protein

huỳnh quang màu xanh lá cây

_ Còn có loài thỏ chuyển gen người lấy sữa thì đã được vắt sữa trên quy mô

công nghiệp tại công ty sinh học

Phamging có cơ sở ở Hà Lan

_ Sữa thỏ chứa protein người được

dùng để bào chế thành một loại thuốc mới điều trị bệnh angioedema do di

truyền, một bệnh rối loạn máu hiếm

gặp có thể dẫn việc sưng phồng các

mô của cơ thể

2 3 Lợn chuyển gen

Hình 4.8: Lợn chuyển gen siêu nạc

Lợn chuyển gen được ứng dụng rất nhiều

trong các lĩnh vực khác nhau đặc biệt là

trong việc tăng tỉ nạc/mỡ, tăng khối lượng

để đem lại hiệu quả kinh tế Trong y học, sử dụng một số nội tạng để thay thế cho người.

2.4 Cừu, dê chuyển gen

Tạo ra cừu chuyển gen mà trong sữa của chúng có chứa protein Lactoferrin có tác

dụng như một chất kháng sinh

Tạo ra dê chuyển gen mà trong máu của chúng có chứa yếu tố antitrombine, một glucoprotein có chức năng điều hòa sự

2.5 Khỉ chuyển gen

Bằng PP vi tiêm đã tạo được khỉ

chuyển gen phát ra ánh sáng xanh

Hình 4.10: ANDi - chú khỉ rhesus chuyển gen được chào đời vào ngày 2 tháng 10 năm 2000

cho sản xuất thịt gia cầm;

nghiên cứu sự phát triển

phôi. Hình 4.9: Gà chuyển gen để nghiên cứu quá trình phát triển phôi

2.7 Cá chuyển gen

Có rất nhiều PP chuyển gen vào cá,PP có hiệu

quả nhất là vi tiêm trực tiếp DNA vào phôi

Chuyển gen vào phôi và cá bột thành công bằng phương pháp xung điện, chuyển gen ngoại lai vào cá bằng phương pháp biến nạp bằng xung điện,gen luciferase đom đóm và lacZ của E coli

và chuyển vào trứng thụ tinh đã loại bỏ màng

chorion của cá trê Châu Phi và cá mú vằn bằng phương pháp xung điện

Cá chép ( Common carp ) chuyển gen hormone sinh trưởng

Cá trê Châu Phi ( Channel catfish ) chuyển gen hormone sinh trưởng

Cá hồi chuyển gen hormone sinh trưởng (phải)

và cá hồi đối chứng (trái)

***Kết luận:

_ Mục tiêu chính là tăng khả năng sinh sản, hiệu quả chăn nuôi, tăng năng suất sản phẩm và tăng khả năng chống bệnh

_ Những ứng dụng của động vật chuyển gen nhờ vi tiêm như sau:

• Tăng cường khả năng sinh trưởng

và thay đổi đặc tính cơ thể:

_ Khả năng sinh trưởng và chất lượng sản phẩm động vật cao do sự kiểm soát bởi các gen

tăng cường sinh trưởng

_ Chuyển gen hoocmon sinh trưởng của chuột hoặc người vào động vật đã tăng tỉ lệ và kích thước cơ thể lên hai lần

_ Ở lợn được chuyển gen 9 tháng tuổi nặng

hơn 28% và có mức hoocmon sinh trưởng

gấp 50 lần

_Ở chuột nhắt sau khi nhận gen (hGH,

rGH)của chuột cống thì có kích thước và khối lượng tăng gấp 10 lần.

_Ở cá, chuyển gen GH hay gen mã hóa

protein đông lạnh từ cá hương vào cá chép thì có độ tăng trưởng nhanh 22% so với cá đối chứng.

• Tăng sản lượng và chất lượng sữa, thịt:

Machlin(1979) thấy rằng tăng hoocmon sinh trưởng HGH

có nguồn gốc ngoại sinh làm tăng 18% sản lượng sữa Nếu bò được chuyển gen hoocmon sinh trưởng không

gây tác dụng xấu như tiêm nhiều hoocmon sinh

trưởng.

Viện nghiên cứu Nông nghiệp quốc gia Pháp đã tạo ra

giống bò tiết sữa chua do chuyển gen sản sinh các sản phẩm lên men sữa chua vào bộ máy di truyền của bò sữa ( đấy là bò BUBU)

• Tạo các biệt dược, mô và phủ tạng

thay thế cho người.

_ Đã tạo ra con cừu chuyển gen mà trong sữa

có chứa protein lactofein có tác dụng như

chất kháng sinh

_ Dê chuyển gen mà trong máu của chứng

chứa chất antitrombine có chức năng điều hoà sự đông máu

_ Ngày nay phủ tạng lợn dễ tìm và có kích

thước tương tự như của người nên được sử dụng nhiều để ghép nội tạng

Duy trì thể tích máu và chống sốc khi mất máu

Dê Chống đông

máu nhóm III

Xuất hiện thường xuyên trong cơ thể, có vai trò chống đông máu.cty CNSH massachusess đã tạo ra dê chuyển gen này, hàng năm tạo ra 500-800l/con.

Cừu

Alpha-1-antitripsin

Thiếu hụt dẫn tới hội chứng “Emphysema” Protein này giúp tăng quá trình vận chuyển qua màng của dưỡng khí và chất thải Các nhà KH ở Scottlen đã tạo ra cừu biến đổi gen sản xuất >35g alpha-1- antitripsin trong 1 lít sữa=1/5 nhu cầu điều trị cho

1 bệnh nhân/năm Cừu,dê,

lợn

Yếu tố hoạt hoá plasminogen của mô bào

Enzyme chống đông vón sử dụng điều trị một số bệnh tim mạch, ngẽn mạch

Điều trị và phòng chống lây nhiễm.

Dê Pro 542 Điều trị HIV

Dê,

cừu

Yếu tố vận chuyển

Kháng thể

Gà Kháng thể,

dinh dưỡng ,protein máu

Trứng với hàm lượng dinh dưỡng phù hợp với nhu cầu con người

Chuột Kháng thể

người Kháng thể động vật có phản ứng quá mẫn nhưng kháng thể

người được tổng hợp từ chuột thì không.

Gà, bò,

dê Kháng thể đơn dòng Các loại vaccine được tạo ra như vaccine viêm gan B.

Các loại khác

Dê Protein

chống sốt rét

Sữa dê có chứa 1 loại protein giống với protein của ký sinh trùng số rét, vì vậy sữa này có thể được dùng như một loại vaccine chống bệnh sốt rét.

Thỏ

Alpha-glucosidase

Chống bệnh Pompe’s, bệnh rối loạn tế bào

gan-> không có khả năng chuyển hoá glycogen –gan-> đái đường.

Bò Lactoferin

Dê Acide

glutamic decarboxyla se

Điều trị tiểu đường nhóm 1

Chuột Hoocmon

sinh trưởng

ở người

Ngoài ra còn một số khi chuyển gen vào

động vật lấy sữa có thể thu được sữa có thành phần thay đổi hay mang protein

kháng khuẩn:

Ở Mỹ chuyển gen cho dê Alpine để sản xuất sữa chứa protein đặc hiệu điều trị ung thư: BR96.

dược liệu protein liên quan đến máu

được quan tâm nhiều và quan trọng

• Giá trị thương mại

Việc tạo một con vật chuyển gen trong giai đoạn hiện tại còn đắt (100.000-200.000 USD năm 1999) và hy vọng vài năm sau chỉ có 5000 USD

Hiệu quả của động vật chuyển gen đem lại khá cao, công ty Winscosin dự tính một

con bò chuyển gen trong vòng đời của nó

có thể tạo ra 200-300 triệu USD trị giá

dược phẩm

Thống kê giá một số SP thuốc của cty Animal

pharming

AAT(a-1antitrypsin,thiếu hụt di truyền

dẫn tới hội chứng emphysema) Cừu 15.000 USD

TPA(điều trị đông máu) Dê 75.000 USD

Yếu tố VIII(đông máu,chống chảy

Hemoglobin(máu thay thế) Lợn 3.000 USD

Lactoferin(chất thay thế bỏ sung cho

CFTR(điều trị nang xơ) Cừu,dê,

chuột 75.000 USDHuman protein C,chống đông

máu,điều trị đông máu Lợn 1.000.000 USD

• Sản xuất nội tạng thay thế:

Khoa học tiến bộ đã sử dụng nội tạng đặc biệt của lợn để thay thế cho

người.

Trường ĐH Cambridge đã tạo ra lợn

chuyển gen có tim được bao bọc

protein người có thể ghép cho người

mà không gây PƯ đào thải.

• Tạo côn trùng kháng các tác nhân

gây bệnh cho người.

Chuyển gen vào muỗi để chống lại bệnh sốt

•Tạo các sản phẩm kinh tế khác :

Chuyển gen làm tăng tốc độ mọc lông, làm tăng tổng hợp collagen và làm tăng độ bền của da Tạo ra được giống cừu chuyển gen mà có thể tự

thay bộ lông khi ăn một loại thức ăn đặc biệt

mà không cần cắt xén

Một giống cừu chuyển gen khác có thời gian cho lông chỉ bằng 1/3 so với cừu không được

chuyển gen

• Khả năng ứng dụng tại Việt Nam

Thực vật chuyển có khả năng kháng bệnh, chịu hạn, chịu lạnh, kháng chất diệt cỏ, bất thụ đực, gạo có tiền chất caroten, cà chua chín

chậm….đã được đưa vào ứng dụng rộng rãi

Triển vọng của động vật chuyển gen cũng không

có giới hạn

Ở Việt nam, công nghệ gen được phát triển khá mạnh mẽ.

NC chuyển gen thực vật và động vật đã được

tiến hành ở nhiều cơ sở nghiên cứu như Viện Di truyền nông nghiệp, Viện Công nghệ sinh

học,Trung tâm công nghệ sinh học -Đại học quốc gia Hà nội…

Ở động vật, nghiên cứu chuyển gen mới được

bắt đầu

Chuyển gen trên cá có nhiều thuận lợi hơn rất

nhiều so với chuyển gen vào động vật

Động vật chuyển gen đã và đang trở thành một xu hướng nghiên cứu và phát triển thay

vì chỉ cung cấp thực phẩm đơn thuần, phục

vụ nhu cầu ngày càng cao của con người.

IV An toàn sinh học sau chuyển gen

Mặc dầu những thành tựu của kỹ thuật chuyển gen rất to lớn và dễ nhận thấy nhưng những

nguy hại từ nó cũng không nhỏ, thật khó nắm bắt và đề phòng

Nhìn lại dưới góc độ tiến hoá,chuyển gen nhân tạo làm đảo lộn dòng gen trong tự nhiên, dễ

sinh ra một sự ưu chuyển dòng gen hỗn độn

trong tự nhiên mà con người khó kiểm soát hết được, gây hiểm họa cho môi trường sinh thái

và bệnh ung thư tiềm ẩn

Gây mất cân bằng hệ sinh thái, có khả năng sinh sản thấp, nếu lai với động vật tự nhiên có thể

làm giảm khả năng sinh sản, giảm số lượng, đe doạ sự tồn tại của loài

Một số có khả năng kháng bệnh kém hoặc có

biểu hiện bệnh lý

Một số thực phẩm gây dị ứng

Hocmôn tăng trưởng của người, cừu, lợn và bò đã được chèn vào nhiễm sắc thể tế bào để chúng tăng trưởng

nhanh, tăng tỷ lệ nạc/mỡ và tăng chuyển hóa thức ăn

Tuy nhiên, chi phí tương đối cao để tạo ra các giống vật nuôi chuyển gen và chúng dễ bị bệnh, như lợn

chuyển gen hocmôn tăng trưởng đã lớn rất nhanh

nhưng sau đó chúng bị loét dạ dày, hư thuận và gan, nhạy cảm với viêm phổi, dễ bị viêm da và mất khả năng sinh sản.

Cừu chuyển gen tăng trưởng người và bò cũng dễ bị bệnh tiểu đường, dẫn đến chết sớm.

Động vật biến đổi gen để sản xuất các sản phẩm phi thực phẩm, chẳng hạn như con bò sản xuất thuốc trong sữa.Nhưng dược phẩm này có thể

gây tác dụng phụ

Trong khi đó, những ứng dụng trong y học của động vật chuyển gen dễ dàng được chấp nhận hơn bởi đó là giải pháp ít rủi ro Trong tương lai không xa, các nhà khoa học hy vọng sẽ làm tăng nhận thức của công chúng và sự chấp nhận

những sản phẩm chuyển gen