Трансгендік ағзалар

Жоспар:

 

1. Кіріспе:

  

           Трансгенді ағзаларға жалпы сипаттама

 

2. Негізгі бөлім:

1.       

           2.1. Трансгенді жануарларды алу

           2.2. Мақсаты мен зерттеу әдістері

           2.3. Медицинадағы маңызы

 

3. Қорытынды бөлім.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                               

 

 

 

Кіріспе

       Трансгенді немесе трансформацияланған ағзалар деп – геномында бөтен ген бар жануарларды айтады. Трансгенді жануарлар алу трансгеноз әдісі арқылы іске асады.

       Ал, трансгеноз дегеніміз – генді бір биологиялық жүйеден басқа жүйеге жаңа белгілері бар организмнің формасын алу үшін жасанды жолмен  тасымалдауды айтамыз.

       Трансгенді ағзалар әр түрлі  биологиялық активті биотехнологиялық  заттарды синтездеу және бағалы  белгілері бар жануарлардың жаңа  тұқымдарын алу үшін қолданылады.  Трансгеноз әдісімен бөтен генді эукариоттық жыныс клеткаға енгізіп, оның жұмысын бақылау арқылы генетикалық инженерияның көптеген мәселелерін айқындауға болады, өйткені мұнда трансгенді эмбрионның жатырдағы даму ерекшеліктерін зерттеу мүмкін болады. Тасымалданған гендер (трансгендер) генетикалық аппаратымен құрылымды ірі функциялы байланысқандықтан бұл процесс жағдайындағы генетикалық рекомбинацияға әкеледі.  Трансгеноз жұмысы көпжақты және бірнеше сатылардан тұрады. Алдымен, екі пронуклеус стадиясындағы зиготаларды алу керек. Бұл үшін синхронды овуляция уақытылы қолдан ұрықтау немесе шағылыстыру керек, осыдан кейін белгілі уақыт өткеннен соң зиготаларды хирургиялық жолмен алуға болады. Трансгеннің клетка ДНҚ-мен байланысатын белгілі орны болуы керек, алайда, көптеген зерттеулер оның хромосомасының әр түрлі бөліктерімен байланысатынын дәлелдейді. Трансгеннің иесінің геномымен байланысуы кездейсоқ жүретін болса, онда ол хромосоманың гетерохраматинді бөліктеріне еніп,инактивизацияланып кетеді. Бұдан бөлек хромосома бөлігімен байланысқан трансгеннің активтілігі клеткалық  ДНҚ-ң реттеуіш элементтеріне промотор, энхансер және силансерлерге-байланысты болуы да мүмкін. Трансгенді жануарлар алудың қолданбалы бағыттары үшін егеуқұйрықтың соматотропин генін тышқанның геномына енгізу тәжірибесінің маңызы зор.

 

 

 

 

 

 

 

                                  Трансгенді жануарларды алу

 

       Басқа геномға белгілі бір геномнан алынған немесе жасанды түрде құралған синтезделген гендерді экспертменталды тасымалдау – трансгеноз деп аталады. Геномына бөгде гендер енгізілген жануарлар трансгенді деп аталады. Трансгенді жануарларды алу технологиясы қазіргі кезде жақсы жолға қойылған. Клонданған гендерді жұмыртқа клеткаларына немесе алғашқақы сатыдағы эмбриондарға енгізудің бірнеше әдісі табылған. Бөгде ген реттеушісіне байланысты әртүрлі ткандарда қызмет атқарады. Мысалы, егерде тасымалданған генге, оның қайдан алынғанына байланыссыз қалыпты жағдайда бауырда қызмет атқаратын тышқан генінің реттеушісін жалғаса, онда көшіріп орнатылған ген трансгенді жануардың бауырында жұмыс атқарады.

       Трансгенді жануарлар алу үшін рекомбинантты гендерді микротүтікше және микрокапиллярлар көмегімен ұрықтанған ооциттің 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 ооациттері мөлдір емес, сондықтан рекомбинантты ДНҚ-ны пронуклеуске енгізу өте күрделі және қиын іс. Трансгеноз жұмысы көпжақты және бірнеше сатылардан тұрады. Алдымен, екі пронуклеус стадиясындағы зиготаларды алу керек. Бұл үшін синхронды овуляция уақытылы қолдан ұрықтау немесе шағылыстыру керек, осыдан кейін белгілі уақыт өткеннен соң зиготаларды хирургиялық жолмен алуға болады. Алынған зиготаларға бөтен ДНҚ-ны енгізбестен бұрын, оны in vitro жағдайында әр түрлі әдістер мен тәсілдер арқылы сақтау керек.Енгізу кезінде вазелин майының астында арнайы ерітіндінің тамшысына орналасады, бұл сұйықтықтың кеуіп кетуінен сақтайды. ДНҚ-ны зиготаға енгізу үшін диаметірі 0,5-2 мкм арлығындағы ең аз дегенде 10-" мл ДНҚ-ны зиготаға микраскоптан бақылап  енгізеді. Микроинъекциядан кейін екі сағатқа жетпей жарамды зиготаларды алдын ала арнайы дайындалған аналық-рецепиенттерге тасымалдайды. Бұл кезеңде де зиготалардың көп мөлшері зақымданады. Аяғында трансгенді жануарлардың шығуы 1%-ке тең болады. Алайда мұның өзі трансформация және трансдукциямен салыстырғанда өте жоғарғы көрсеткіш болып саналады.

       Демек, кез келген генге реттеуші элемент тауып, оның қалауы бойынша, қай органда жұмыс істейтінін алдын ала жоспарлауға болады. Бұл бағытта болашағы зор әдістер-микроинъекция мен мембрана инженериясы болып табылады. Бастапқы ұрықтанған бір клетка кезінде оған бөтен ген енгізсе, ол өсіп жетілген организмнің барлық клеткаларында болады. Осылай тышқанның ұрықтанған аналық клеткасына адамның самототропин генін енгізу арқылы алып тышқан алынды. Осылай сәйкес гормонды малдардың да ұрықтанған  аналық клеткасына енгізіп, олардың да ірі түрін өсіруге болады.

 

  Жануарлардың генетикалық аппараттарына гендерді тасымалдау

       Р.Хаммер және Г.Брем қызметтестерімен адамның өсу гормонын микроинъексиялау арқылы трансгенді үй қояндарының көжектерін алды. ВИЖ-дің биотехнология лабораториясында ірі қара малдың Өсу гормонын енгізу арқылы трансгенді қоян алынған және ол ген жаңа организмде жұмыс істеген (Л.К.Эрнст және басқалары)

       Трансгенді шошқалар, адамның өсу гормонын инъекциялау негізінде, Р.Хаммердің (1985) және г.Бремнің (1986) лабораториясында алынды. Бұл шошқалардың кейбіруінің қанының плазмасында адам гормонының жоғарғы деңгейде екені анықталған.

       Ірі қара малмен жұмыс істегенде,пронуклеустарды көру үшін ДНҚ ға ерекше флуоресценттік бояу қолданады және зиготалардың центрифугуралайды. 1987жылы сүт-етті бағыттағы алғашқы трансгенді бұзау алынды. Австралияда дүние жүзінде алғаш рет трансгенді қойлар алынды. Мұндай қойлар екі-төрт жасында осы тұқымға жататын құрбыларына 1,5 есе ауыр болған. Ғалымдардың айтуы бойынша, жуық арада жүн өсіретін, ауруға қарсы тұратын гендерді де қойларға трансплантациялауға болады. Тревор Скотт (1986). Трансгенді қойлардың сүтінен қан ұйытатын факторды өндіру биотехнологиясы жете зерттелуде.

       Мамандардың айтуы бойынша, трансгенді ауылшаруашылық малдары – ХХІ ғасыр тірі биотехнологиялық фабрикасы болуы керек, олар зкологиялық жағынан ең ірісін жасап,оларды басқа тірі клеткаларға таза енгізуді айтады, құнды белок препараттарын өндіретін негізгі көз болуы тиіс. Бүгін оның іргетасы қаланып және әдістемелік негіздері жасалынған, тек осы ғылыми-техникалық жетістіктерді ауыл-шаруашылық малдарымен істелетін жұмыстармен ұштастыру солардың деңгейіне жеткізу керек.

       Генді алудың үш әдісі бар: табиғи генді тікелей бөлу, химиялық және ферменттік синтез. Бірініші әдісте табиғи генетикалық арнайы ферменттердің көбімен өажет ген кесіліп алынды. Бұл әдістің елеулі кемшіліктері бар. Біріншіден, ДНҚ-дан қажет генді танып, кесе алатын ферментті таңдап алу қиын. Фермент генді әрқашанда нақты шекарасында емес, әр қлы үзеді: не геннің екі жағынан артық нуклеотидтерді үзуі не түгел үзбеуі мүмкін, мұндай ДНҚ фрагменттерінің қызметі жеткіліксіз, сондықтан аоларды пайдалану мүмкін болмайды. Екіншіден, эукориоттық органаизм геномының экзон-интрондық құрылысы, олардың гендерін бактерияларға енгізгенде функциялық тұрғыдан қиындақ туғызады, өйткені бактериялық клеткада сплайсинг процесі өтпейді. Үшіншіден, егер ген барлық ДНҚ-ның аз ғана бөлігін құраса, онда оны бөлу мен анықтауда елеулі қиындықтар пайда болады. Сондықтан бұл әдіс негізінен гнетикалыө эксперименттер талабына сәйкес виру пен бактериялардың генін бөлуде қолданылады.

       Берілеген нуклеотидтер тізбегі  бойынша ДНҚ синтездеу әдісін  1969 жылы индия ғалымы Х.Г. Корана ұсынған болатын. Ашықты тРНҚ-сының гені осылай синтезделді. Бұл ген 77 н.ж. құралған. Алдымен, ұзындығы 5-12 нуклеотидтерден тұратын ДНҚ-ның қысқа фрагменттері синтезделді, онан соң олар лигаза әсерімен бір бірімен қосылды. Қазіргі уақытта Х.Г. Корана өндеген методология бірқатар жасанды гендерді синтездеу үшін қолданылады. Осындай жолмен адамның инсулин және интерферон, адамның және жануарлардың – энкефалин және бардикинин гормондарының функциялы гендері синтезделді. Қазіргі кезде гендерді автоматты синтездейтін приборлар құрастырылды.

        Генді синтездеудің ферменттік  әдісі кеңінен таралған. Оның  мәні ерменттік синтез арқылы  генді алудан тұрады. Ең алдымен  клеткалардан иРНҚ молекулаларын  бөліп алады, олардың арасында  ген коделейтін иРНҚ бар, міне  осы иРНҚ-ны бөлу өажет. Бұдан кейін кері транскриптаза ферментінің көмегімен бөлінген иРНҚ-ға комплементарлы ДНҚ синтезделеді. Кері транскрипция процесіне матрицалық иРНҚ-да кДНҚ-ның синтезі басталуы үшін иРНҚ-ның 3’-ұшына комплементарлы ашытқы – олигонуклеотид қажет. Жаңа кДНҚ синтезделіп біткеннен кейін, оны тазалап, ДНҚ-ның екінші тізбегін синтездеу үшін матрица ретнде пайдаланады. Ол үшін ортаға ревертазаны нмесе ДНҚ-полимеразаны қосады. ДНҚ-ның екінші тізбегі синтезделп болғанннан кейін, оның алғашқы қДНҚ-сымен қосылған бөлігі нуклеаза S1ферментінің әсері арқылы ажырайды, нәтижесінде қос тізбекті ген алынады, ол қос тізбекті комплементарлы ДНҚ деп аталады.

 

 

       Тышқанның ұрықтанған жұмыртқа клеткасына ядроны көшіріп қондыру тәжірибесінің үлгісі.

       1980ж. Раддел және оның қызметтестері алғаш рет герпес вирусының тимидинкиназа генін тышқан клеткасының геномына енгізе алды. Трансгеноз нәтижесінде алынған жеті тышқанның төртеуі ТК гені бойынша трансгенді болып шықты. Трансгеннің клетка ДНҚ-мен байланысатын белгілі орны болуы керек, алайда, көптеген зерттеулер оның хромосомасының әр түрлі бөліктерімен байланысатынын дәлелдейді. Трансгеннің иесінің геномымен байланысуы кездейсоқ жүретін болса, онда ол хромосоманың гетерохраматинді бөліктеріне еніп,инактивизацияланып кетеді. Бұдан бөлек хромосома бөлігімен байланысқан трансгеннің активтілігі клеткалық  ДНҚ-ң реттеуіш элементтеріне промотор, энхансер және силансерлерге байланысты болуы да мүмкін. Тасымалданған гендер (трансгендер) жаңа иесінің генетикалық аппаратымен құрылымды әрі функциялы байланысқандықтан бұл процесс in vivo жағдайындағы генетикалық рекомбинацияға әкеледі.

 

 

 

 

.

                                Мақсаты мен зерттеу әдістері

 

       Бұл ғылымның мақсаты – практика мен теория үшін қажетті генетикалық бағдарламаның жобасын жасап, оны тірі организмде енгізу. Мұндай тәсілі тіршілікті меңгеруде жаңа мүмкіндіктер туғызады. Генетикалық инженерияның көздеген мақсаты мен зерттеу әдістеріне байланысты оның мынадай белгілерін ажыратуға болады:

1. Молекулалық (геннің құрамды бөліктерін зерттеу)
2. Гендік
3. Хромосомалық
4. Клеткалық
5. Ұлпалық
6. Организмдік
7. Популяциялық

       Басқа биологиялық ғылымдар сияқты  генетикалық инжененрияның да  даму тарихы бар. Бұл саладағы  алғашқы зерттеулердің қатарына  Н.П.Дубинниннің (1934ж) дрозофилла шыбындарының хромосома санын өзгерту бағытында жүргізген жұмыстары жатады. Ол рентген сәулесімен әсер ету арқылы хромосома санын өзгертуге болады.

       1956ж Е.Сирис рентген сәулесінің  көмегімен жабайы эгилопыс өсімдігі  жапырағының сары дақ ауруын  анықтайтын генді жұмсақ бидайдың  хромосомасына апарып салған. Нәтижесінде  жұмсақ бидайдың сары дақ ауруына  төзімді формасын алған.

       1971ж Б.А.Струников ген және  хромосома деңгейіндегі инженерия  әдістерін жібек құрттарында  пайдаланды. Сомалық клеткаларды  будандастыру өсімдіктермен де  жүргізілді. Темекі, сәбіз, қызанық  сияқты өсімдіктердің және протопластарынан  клетка қабықшасы регенерацияланып, каллус түзілгеннен кейін өсімдік  қалыптасатындағы анықтады.

       Жануар клеткаларымен жүргізілген  тәжірибелерде бір клетканың  ядросын екіншісімен алмастыруға,  екі немесе бірнеше эмбриондарды  қосып біріктіруге, оларды бірнеше  бөлікке бөлшектеуге болатындығы  анықталды. Ақ және қара тышқанның  бластомерінің бірігуі нәтижесінде  аллофенді ұрық дамиды. Аллофенді  ұрпақтарды үш төрт немесе  оданда көп ата-аналардан алуға болады.

        Соңғы кезде нуклеин қышқылдарын  алмастырудың түбегейлі әдістері  жасалынды. Соның негізінде молекулалық  биология мен генетиканың жаңа  бір саласы – ген иженериясы қалыптасып дамуда. Гендік және генетикалық инжененрия дегендер егіз ұғымдар, дегенмен соңғысының жеке гендерден гөрі қатысы көбірек. Трансгенді жануарларды алу ген инженерия әдісімен іске асады. Әр түрге жататын жануарлардың эмбриондық ұлпаларын алмастыру арқылы алған химерлі организмдер аллофендер деп аталады. Аллофенді жануарлар алу организм деңгейіндегі генетикалық инженерияның мысалы болып саналады.