În ceea ce privește aplicarea transferului de gene la animalele de fermă, oamenii de știință speranțele sunt în prezent asociate cu îmbunătățirea șeptelului eficienței producției și a calității, rezistența la boli și crearea așa-numitele „forme de gene“ sau animale transgenice - bioreactoare de substanțe biologic active.
Una dintre principalele domenii de aplicare a ingineriei genetice este modificarea eredității animalelor în ceea ce privește creșterea ratei de creștere, sporirea producției de lapte și îmbunătățirea calității produselor.
Creșterea unui animal este un proces complex, care depinde de acțiunea genelor, a hranei și a factorilor de mediu. Din punct de vedere genetic, genele care codifică proteinele hormonului de eliberare (RF-GR) și hormonul de creștere asemănător insulinei (IF GH) sunt deosebit de interesante.
Înapoi în anii 40 ai secolului al XX-lea. sa stabilit efectul stimulativ al GR hipofizar asupra productivității laptelui de vaci. Cu toate acestea, având în vedere costul ridicat al preparării glandei pituitare GR și imposibilitatea obținerii acesteia din glanda pituitară a animalelor în cantități mari, acestea nu au găsit aplicații practice.
Până la sfârșitul anilor '70, odată cu debutul unei perioade de inginerie genetică și apariția unor medicamente hormonale ieftine obținute prin sinteza microbiană, GR s-a sintetizat folosind tehnologia ADN recombinant. S-a dovedit că hormonul de creștere de origine microbiană are același efect stimulativ asupra lactației și creșterii animalului, ca și GH obținut din glandele pituitare porcine. Sa constatat că:
1. Pentru aplicarea pe scară largă a GH recombinant (13 mg pe zi), creșterea producției de lapte la vaci este de 23-31%. Formele de pregătire a acțiunii prelungite, care permit efectuarea procesării o dată la două săptămâni și chiar o lună, sunt dezvoltate.
3. Injectările zilnice de GR pentru bovine și ovine tinere determină o creștere a greutății în viu cu 20-30% și sunt însoțite de o reducere a consumului de hrană pe unitate de creștere. La porcii tineri, accelerarea creșterii este însoțită de o creștere a conținutului de proteine și de o scădere a conținutului de grăsimi din țesuturi, ceea ce mărește valoarea produselor din carne.
Animale transgenice cu rezistență la boli.
Pierderile cauzate de incidența animalelor de fermă reprezintă mai mult de 10% din costul producției. Prin urmare, selecția animalelor pentru rezistența la boli devine mai importantă. Rezistența este o susceptibilitate ereditară determinată genetic a animalelor la anumite microorganisme, viruși, paraziți sau toxine.
În prezent: 1. Bovine primite cu un amestec de zebu din sânge, care este rezistent la o serie de boli parazitare sanguine. Rezistența la o serie de boli este un semn poligene, cum ar fi, de exemplu, tripanotoleranța anumitor rase de bovine africane. 2. A fost obținută rezistența vacilor nu numai la virusul leucemiei. dar, în același timp, animalele s-au distins prin condițiile lor bune de prăjire și nedemne pentru păstrarea și hrănirea. În acest caz, mecanismele de rezistență se bazează pe gene singulare. 3. Rezistența la diaree la purceii nou-născuți datorită E. coli K88 a fost obținută.
Studiile continuă cu privire la obținerea de animale transgenice cu gene străine care vor oferi imunitate la animale și alte boli.
Mecanismele de protecție împotriva bolilor infecțioase funcționează prin prevenirea invaziei patogenului sau prin modificarea receptorilor. Invazia sau proliferarea agenților patogeni este împiedicată în principal de mecanismele imune și de exprimarea genelor principalelor complexe de histocompatibilitate, precum și de capacitățile imunologice ale diferitelor molecule, cum ar fi interferonul, hormonii.
Se prezintă posibilitatea creării unei imunizări intracelulare împotriva virușilor infecțioși. Proteinele virale endogene, în special formele lor mutante, pot servi drept protecție împotriva virușilor corespunzători. 5. Pui transgenici rezistenți la virusul leucemiei au fost obținuți. în care proteina virale a fost exprimată în celule.
Datele prezentate mai sus oferă perspective reale pentru sporirea rezistenței animalelor transgenice la boli.
Aplicarea tehnicii de transgenoză
pentru a îmbunătăți compoziția laptelui.
Una dintre cele mai eficiente modalități de extindere a pieței și de reducere drastică a costului produselor lactate poate fi îmbunătățită prin compoziția laptelui prin obținerea de animale transgenice. Ca urmare a selecției genetice în ultimele decenii, industria produselor lactate a obținut o îmbunătățire semnificativă a calității produselor lactate. Cu toate acestea, succesul genetic nou, bazat pe metodele tradiționale de reproducere, este prea lent din cauza intervalelor lungi dintre generații. Acest lucru este limitat și de mica moștenire a acestor calități, de relațiile dintre ele și de faptul că diferite produse lactate pot fi obținute din reproducere în diferite direcții.
Perspective mai realiste pentru îmbunătățirea calității sau a compoziției produselor animaliere sunt obținute prin introducerea unor construcții genetice adecvate în corpul animalului. Munca este în curs de desfășurare, de exemplu, este posibil pentru a reduce lactoza din lapte prin producerea de ovine transgenice sau bovine, care transporta specific pentru promotorul genei mamare stseplonny lactoza. În același timp, devine posibilă împărțirea lactozei (zahăr din lapte) în glucoză și galactoză deja în laptele de vaci. Laptele acestor animale poate fi folosit de acei oameni care nu au enzima de lactoza.
În mod tradițional, costul laptelui a fost estimat de conținutul de grăsime, dar acest concept se schimbă și se preferă astfel de componente de lapte, cum ar fi proteinele.
Schimbări valoroase în compoziția laptelui pot fi realizate cantitativ, prin schimbarea raportului compoziției laptelui sau calitativ, adică prin adăugarea altor componente care nu sunt prezente în compoziția laptelui natural, ceea ce va spori valoarea sa nutritivă.
Modalități de rezolvare a acestei sarcini de reducere a nivelului de lactoză:
A doua abordare a reducerii concentrației de lactoză în lapte se bazează pe inducerea hidrolizei sale in vivo, similar cu modul în care aceasta se realizează în industria laptelui in vitro. Lactoza este hidrolizată prin exprimare în țesuturile glandei mamare. În acest caz, două probleme sunt rezolvate prin două metode:
- producția de lapte nu este perturbată, deoarece activitatea osmotică a lactozei este păstrată;
Este vorba de obtinerea de scară industrială de droguri a patra generație - cele mai avansate în lupta împotriva diferitelor boli, precum și un beneficiu economic mare pentru a fi câștigat din Republica Belarus pentru punerea în aplicare a acestui program. Având în vedere că costul per doză de lactoferină, care este produsă prin sinteză microbiană este de 2,0. - 2,5 mii de dolari, utilizarea tehnologiei propuse pentru proteine umane medicinale din laptele animalelor transgenice va reduce costul acestui drog este de 10-20 de ori sau mai mult, care face publicului său.
Cel puțin, dacă nu chiar mai important este faptul că punerea în aplicare a programului va permite în ambele țări sau, poate, în statul Uniunii să stabilească o bază științifică și baze tehnologice pentru biofarmproizvodstva moderne folosind tehnologie transgenice, care nu necesită capital și mari consumatoare de energie de construcție a instalațiilor de producție scumpe.
Oamenii de știință sugerează că studierea genomului uman în viitorul apropiat va conduce la descoperirea de noi proteine de reglementare umane, pe baza cărora vor fi create medicamente cu o generație mai nouă. Beneficiul economic pe care producătorii de animale transgenici îl poate oferi, conform lui Mikhail Myasnikovich, președintele Academiei Naționale de Științe din Belarus, este de 100-1000 de ori mai mare decât cel oferit de alte sisteme biologice atunci când se creează medicamente ".
Programul este important prin faptul că acesta este rămas în urmă în acest domeniu oamenii de știință din statul Uniunii în evoluțiile privind problema în cauză este mică și, prin urmare, pe deplin capabil de a concura cu omologii lor străini. Fezabilitatea desfășurarea cercetării științifice comune privind programul statului Uniunii a spus: „Ca parte a dezvoltării și producției de noi“ medicina genetică „și lideri de farmacologie și din afară sunt acum mai mult decât ar face-o poziție egală de pornire.“
Efectele bacteriostatice pot fi, de asemenea, realizate prin alte proteine direcționate direct în glanda mamară și determinând o reducere a bolii cu mastita. De exemplu, lizozima are nu numai un efect antibacterian, dar contribuie, de asemenea, la o creștere a randamentului de brânză datorită asocierii sale cu cazeină. Are imunitate pasivă la nou-născuți cu secreția de anticorpi specifici.
Astfel, includerea lactoferinei umane sau a lizozimului uman este un exemplu al posibilității de a le folosi ca proprietăți medicinale ale laptelui animal și când este consumat de oameni.
Animale transgenice care produc substanțe biologic active în scopuri medicale și tehnologice.
În prima etapă de aplicare practică a geneticii moleculare, au fost create microorganisme recombinante și mai târziu linii celulare de mamifere transgenice sunt cultivate în bioreactoare și sisteme erau capabile să producă proteinele codificate de gene exogene (străine). Aceste sisteme au fost utilizate cu succes în obținerea de produse farmacologice și medicale valoroase, cum ar fi insulina, anumiți factori de stres de sânge, hormoni de creștere umani etc.
În comparație cu animalele transgenice, ca producători de proteine active biologic active, microorganismele și sistemele celulare au următoarele dezavantaje:
1. Randamentul proteinei din celulele de cultură este mai scăzut.
2. Procesul de creștere a celulelor conduce la o schimbare în structura proteinelor și, ca o consecință, la o scădere a activității lor biologice.
3. Crearea datelor de cultură celulară în reactoare industriale este o procedură complexă și costisitoare.
Avantajele animalelor transgenice: 1. Animalele numai de la început pot fi greu de creat și costisitoare, dar odată creat o linie de astfel de indivizi reproduc propriul lor tip. 2. Ei pot produce un număr extrem de mare de proteine cu costuri reduse. Prin urmare, cel mai mare progres în dezvoltarea bioreactoarelor transgenice a fost realizat în exprimarea transgenică țintită în celulele epiteliale mamare și în producerea de proteine cu lapte. Gena structurală asociată cu promotorul genei proteinei din lapte va fi exprimată în primul rând în celulele mamare.
3. Izolarea proteinei recombinante cu lapte, pe de o parte, recepția convenabilă a recepției sale de la animal cu utilizarea recepției naturale a mulsului tradițional și, pe de altă parte, este sigură pentru animal.
4. Unul din principalele etape în producerea de animale transgenice care produc o proteină eterogenă cu lapte este identificarea unui promotor care va dirija expresia către epiteliul secretor al glandei mamare. În prezent, promotorii aS1-cazeinei, ßcazeină, # 945; -lactolbumina; ßlactoglobulină și proteine acide din zer (WAP).
Utilizarea glandei mamare pentru producerea de proteine străine este justificată de productivitatea sa enormă de proteine sintetice. Concentrația totală a proteinelor endogene de lapte, în funcție de speciile de animale, este de 2-10% (Tabelul 9.1) la un nivel de 20-100 g pe litru. Acest lucru este suficient pentru producerea comercială de proteine importante din punct de vedere farmaceutic.
Din datele din tabel, putem concluziona. că șase capre și două vaci sunt suficiente pentru a asigura cererea anuală a pieței mondiale a proteinelor C, în timp ce pentru aceeași producție vor fi necesare 5 milioane de litri de sânge donator. Trebuie remarcat faptul că utilizarea animalelor transgenice evită transferul unei infecții virale.
Activitatea se desfășoară în mod activ pentru a crea animale transgenice pentru a obține proteine din lapte care au proprietăți de vindecare. Vacile, porcii și caprele transgenice sunt deja înființate în Statele Unite, Australia, Japonia și Belarus, producând substanțe medicinale împotriva: bolilor infecțioase, trombozei, hemofiliei, malariei, diabetului etc.
Un nou medicament american, antitrombin, a fost obținut din laptele de animale transgenice. Se crede că el este cel mai bun și a revoluționat vindecarea oamenilor de atacurile de cord.
Au fost create vaci și caprine transgenice, al căror lapte conține albumină umană, care ajută la scăderea tensiunii arteriale.
În Canada, de la o capră transgenică remarcabilă, proteinele umane sunt primite pentru 20.000 de dolari pe zi.