بخشی از مقاله
چکیده
از تکنولوژی انتقال ژن های مورد نظر به ارگانیسم های دیگر در تولید مواد غذایی در زمینه های مختلف کشاورزی، اصلاح نژاد برای انتخاب حیوانات اهلی بر پایه مشخصات مطلوب آن ها استفاده می شود. روش انتقال ژن ها و یا تغییر اطلاعات ژنتیکی به وسیله تغییر ترکیب DNA، اصلاح ژنتیکی نامیده می شود. حیوانات را می توان به وسیله مهندسی ژنتیک اصلاح نمود. لازم است که ژن ها در مرحله ای از گسترش - تکامل - که در تمام سلول های بالغ موجود بوده و به نتاج منتقل می شوند، استفاده شوند.
DNA را می توان داخل تخم تازه از طریق پیپت شیشه ای ریز تزریق کرده و با تزریق مقدار خیلی کم به تخم، ژن های جدیدی به دست آورد. تخم های تزریق شده با DNA برای پرورش به رحم مادر مناسب انتقال می یابند. با استفاده از این روش، کارهای زیادی بر روی حیوانات مختلف از جمله گاو، خوک، گوسفند و بز انجام شده است. با استفاده از تزریق به مقدار یک میلیونیم DNA می توان ژن های جدیدی به تخم های ماهی وارد کرد ولی این روش برای تخم پرندگان مناسب نیست. با استفاده از ویروس های اصلاح شده ویژه نیز می توان ژن های جدید به داخل سلول ها وارد نمود. از این روش برای تولید جوجه های مقاوم به بیماری ها استفاده کرد. این ویروس های مصنوعی بی ضرر بوده و از طریق پوسته تخم مرغ وارد می گردند.
بیوتکنولوژیست ها با دستکاری های بدون ضرر در ژن های حیواناتی مانند گوسفند، گاو و ماهی باعث رشد سریع آن ها می شوند. هم چنین با دستکاری ژنتیکی می توان به گوشت کم چربی و ترد دست یافت که ارزش غذایی و سلامت بخشی آن بسیار بالا باشد. تکنولوژی دستکاری ژنتیکی در آینده نزدیک سبب تغییرات اساسی در ساختار رشته های پزشکی، علوم دامی، دامپزشکی، غذا و دارو و انرژی که همواره در حال افزایش قیمت و کمیاب شدن است تأمین کند. بی شک تکنولوژی دستکاری ژنتیکی نقش بزرگ و مهمی در پیشرفت های صنعتی آینده خواهد داشت.
-1مقدمه
محصولات نوترکیب که با اصلاح ژنتیکی و تغییر در DNA موجودات مختلف تولید می شوند موجب تحول عظیمی در تنوع فرآورده های دارویی پرمصرف و ارزشمند شده اند. استفاده از باکتری اشریشیاکلی در اوایل دهه80، روش غالب برای تولید برخی ترکیبات دارویی بود اما پس از پیچیده تر شدن ژن ها، سیستم کشت بافت های جانوری مورد استفاده قرار گرفت. هزینه تولید هر گرم پروتئین نوترکیب برای داروها از طریق کشت بافت بسیار زیاد می باشد به همین دلیل لزوم توسعه روشی ارزان تر مورد توجه قرار گرفته است. این روش جایگزین، استفاده از حیوانات تراریخته است - . - 6 با تشخیص پیشبرنده هایی - - Promoter در اندام های ترشحی جاندار که فرآورده تولیدی را می تواند به سمت مایعات بدن مثل خون، شیر، لنف و یا بزاق هدایت دهد با یک راکتور زیستی مثل بز - شکل - 1 و موش - شکل - 2، بهای فرآورده تولید شده کمتراز کشت بافت و خیلی نزدیک به قیمت ماده تولید شده در اشریشیاکلی و مخمر است.
DNA ساختمان بدن موجودات زنده در طول زندگی یکسان است و کدهای ژنتیکی هر موجود زنده حالت کلی دارد. با استفاده از تکنولوژی انتقال ژن های مورد نظر به ارگانیسم های دیگر اصلاح ژنتیکی برای انتخاب حیوانات اهلی بر پایه مشخصات مطلوب آن ها صورت می گیرد. افزودن اطلاعات ژنتیکی خارجی به ژنوم یک موجود زنده و تولید پروتئینی با عملکرد فیزیولوژیکی خاص، سرکوب کردن یک ژن داخلی و تولید داروهای زیستی از اهداف انتقال ژن است.
بهبود صفات مختلف حیوانات با انتقال ژن های مطلوب صورت می گیرد ازآن جمله تغییر ترکیبات شیر گاو مثل حذف لاکتوز، خوک های ترانسژنیک دارای ژن فیتاز، گاوهای ترانسژنیک دارای ژن لایزوستافین و بتا و کاپاکازئین ، بزهای ترانسژنیک دارای ژن لایزوزیم و گوسفندان دارای پشم شسته بیش از %6 را می توان برشمرد. هدف از انجام این پژوهش بررسی روش های انتقال ژن به عنوان یکی از ابزارهای جعبه ابزار مهندسی ژنتیک در تولید حیوانات تراریخته می باشد - . - 1
-2نتایج و بحث
2-1 پیشرفت در صنعت از طریق انتقال ژن و تولید جانوران تراریخته:
حیوانات تراریخته مدلهای خوبی برای مطالعه مکانسیم های بنیادی هستند که ژن ها به وسیله آنها فیزیولوژی بدن حیوان را کنترل می کند. وارد شدن یک توالی DNA خارجی به ژنوم یک موجود زنده چند سلولی به طوری که در اغلب سلول های آن حضور داشته و به نسل بعد منتقل شود. در گذشته از اصطلاح GMO و سپس از اصطلاح GMP وGMA به ترتیب برای گیاهان و جانوران استفده می شد. - 1980 - Gordon برای اولین بار از کلمه Transgenic استفاده کرد. با این روش، متخصصان زیست شناسی مولکولی می توانند به بررسی توالی های ژنی موجود و ارزیابی اثرات جهش در حیوان بپردازند.
از سیستم موش تراریخته به عنوان مدل برای مطالعه بیماری های ژنتیکی در انسان استفاده می شود، و دام های تراریخته مانند گوسفند، بز، خوک و گاو نیز برای این منظور تولید شده اند. در سال های اخیر، استفاده از این حیوانات به عنوان واکنشگرهای زنده برای تولید پروتئین های دارویی نوترکیب به ویژه آن هایی که از طریق میکروارگانسیم های نوترکیب به گونه ای رضایت بخش تولید نمی شوند مورد استفاده وسیعی قرار گرفته اند. تاکنون پروتئین آلفا--1 آنتیتریپسین - در بیماریهای ژنتیکی - ، آنتی هموفیلیک- فاکتورهای IX و VIIIخونی - در بیماریهای ارثی و مادرزادی انعقاد خون - ، پروتئین C در بیماریهای روماتیسم - التهاب و تورم حاد مفصلی - ، آنتی ترومبین III - در بیماریهای انعقاد خون و سقط جنین - و هورمونهای رشد انسانی از طریق این تکنولوژی تولید شده اند - . - 7
روشهای انتقال ژن شامل تزریق به پیش هسته - - 2، انتقال هسته سلول های بدنی - - 8 ، انتقال از طریق ویروس ها - - 11 ، انتقال از طریق اسپرم، انتقال از طریق بیضه، انتقال از طریق سلول های بنیادی جنینی - - 9، انتقال از طریق ترانسفکشن سلول های بلاستودرم جنین تخم مرغ و با استفاده از روش - 2 - In ovo injectionرا می توان برشمرد. هر کدام از این روش ها دارای مزایا و معایب می باشند. تزریق به داخل پیش هسته: در این روش به تکنیک هایی نظیر IVM نیاز است.
مشکل رؤیت پیش هسته در گوسفند و بز و تیرگی سیتوپلاسم در گاو و بازدهی بسیار کم از مشخصه های این روش است. فراسنجه های مؤثر در بازدهی این تکنیک شامل فورولاسیون بافر تزریق شده، شکل DNA - خطی یا حلقوی - ، محل تزریق - پیش هسته یا سیتوپلاسم - ، غلظت DNA - ترانس ژن - و اندازه ترانس ژن می باشد. در این روش زمان ایجاد غشای پیش هسته مشخص کننده زمان تزریق بوده و در گونه های مختلف متفاوت است. برای ورود ترانس ژن به ژنوم میزبان لازم است ترانس ژن قبل از مرحله سنتز - - S در پیش هسته حضور داشته باشد تا طی مراحل همانند سازی DNA وارد ژنوم میزبان شود. مهم ترین مشکل این تکنیک %90 از جنین های شکل گرفته فاقد ترانس ژن موردنظر می باشد و نرخ موزاییک بالاست - . - 2
جهت شناسایی نوزاد تراریخته از تکنیک های مختلفی از جمله PCR که ورود ترانس ژن به صورت اپی زوم را نشان می دهد. روش دیگر FISH است که محل دقیق ورود ترانس ژن به کروموزوم ها را مشخص می کند. از تکنیک RTPCR برای اندازه گیری میزان بیان ژن جهت تشخیص انتقال موفق ژن استفاده می شود. با افزایش زمان، کاهش میزان بیان ژن هایی که به صورت اپی زوم وارد شده اند رخ می دهد. همچنین از نشانگرها - ژن های مقاومت به آنتی بیوتیک خاصی و یا نشانگرهای ایجاد کننده نورفلئورسنت مثلGFP در شناسایی موجود تراریخته استفاده می شود. مشکل ورود تصادفی ترانس ژن به ژنوم میزبان با افزودن توالی های مشابه با ژن هدف به ابتدا و انتهای ترانس ژن صورت می گیرد - - 10
روش :EX VIVO ترکیب سلول های بیضه با ترانس ژن و تزریق آن به داخل بیضه حیوان دیگر صورت می گیرد. سلول های بیضه در روز 5-4 انکوباسیون تخم مرغ و از داخل رگ های خونی و در زمان مهاجرت این سلول ها از هلال جرمینال به جریان خون و سپس حرکت آنها به سمت گنادها قابل اخذ می باشد. در همه روش های انتقال ژن از طریق بیضه، سلول های تولید کننده اسپرم با ژن مورد نظر ترانسفکت شده و در زمان انزال اسپرم توسط حیوان نر به داخل مجاری تناسلی حیوان ماده وارد می شود. پس از آمیزش و باروری تخمک به واسطه اسپرم های ترانسفکت شده و یا استفاده از این اسپرم ها برای باروری تخمک تحت شرایط آزمایشگاهی - - IVF، امکان ایجاد جنین های تراریخت فراهم می شود. این روش ها نیاز به جمع آوری و دستکاری یا انتقال تخم ها را برطرف می سازد - . - 9
انتقال هسته سلول های بدنی: در این تکنیک انتقال هسته از یک سلول دهنده به یک سلول گیرنده - تخمک - فاقد کروموزوم می باشد. در این روش ابتدا می توان تغییرات ژنتیکی در سلول های کشت داده شده را با استفاده از روش های مختلف ترانس فکشن نظیر لیوفکشن و الکتروپوریشن انجام و سپس با انتقال آن ها به تخمک های بالغ حیوان تراریخته را ایجاد کرد. در این روش سلول هایی گزینش می شوند که ژن مورد نظر را درسطح خاصی بیان کنند. ممانعت از ایجاد حیوانات موزاییک در این تکنیک مشهود است. نوع سلول دهنده هسته اثر چشمگیری بر توان کلی تولید بلاستوسیت ندارد - . - 8
