Mô hình cá ngựa vằn chuyển gen phát sáng và cơ chế sinh ung thư

CÔNG NGHỆ GEN ĐỘNG VẬTTHỰC VẬT NHÓM 8 NỘI DUNG KHÁI NIỆM CHUNG MỤC ĐÍCH CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GEN ĐỘNG VẬT CHUYỂN GEN CÔNG NGHỆ TẠO ĐỘNG VẬT CHUYỂN GEN NHỮNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC TRONG LĨNH VỰC TẠO ĐỘNG VẬT CHUYỂN GEN: CÔNG NGHỆ GEN THỰC VẬT NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA VIỆC CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT CÁC HƯỚNG NGHIÊN CỨU VÀ MỘT SỐ THÀNH TỰU TRONG CÔNG NGHỆ GEN THỰC VẬT VI. NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN CẦN CHÚ Ý I. KHÁI NIỆM CHUNG 1. Chuyển gen: Chuyển gen (transgenesis) là đưa một đoạn DNA ngoại lai vào genome của một cơ thể đa bào, sau đó đoạn DNA ngoại lai này sẽ có mặt ở hầu hết các tế bào và được truyền lại cho thế hệ sau. 2. Sinh vaät bieán ñoåi gen: Sinh vật biến đổi gen laø moät sinh vaät coù caáu truùc gen bò thay ñoåi do coâng ngheä chuyeån gen. Caùc sinh vaät bò bieán ñoåi gen theo caùch khaùc (nhö duøng phoùng xaï hay hoaù chaát ñeå gaây ñoät bieán, hoaëc lai höõu tính…) thì khoâng ñöôïc coi laø sinh vaät bieán ñoåi gen. 3. D?ng v?tth?c v?t chuy?n gen: D?ng v?tth?c v?t chuy?n gen l� d?ng v?tth?c v?t cĩ gen ngo?i lai (gen chuy?n) xen v�o trong DNA genome c?a nĩ. Gen ngo?i lai n�y ph?i du?c truy?n cho t?t c? t? b�o, k? c? t? b�o sinh s?n m?m. 4. Gen chuy?n: Gen chuy?n (transgene) l� gen ngo?i lai du?c chuy?n t? m?t co th? sang m?t co th? m?i b?ng ki thu?t di truy?n. 5. Nguy�n t?c co b?n trong vi?c t?o d?ngth?c v?t chuy?n gen: Nguy�n t?c co b?n trong vi?c t?o d?ngth?c v?t chuy?n gen l� dua m?t ho?c v�i gen ngo?i lai v�o d?ngth?c v?t do con ngu?i ch? d?ng t?o ra. C�c gen ngo?i lai n�y ph?i du?c truy?n thơng qua dịng m?m vì v?y m?i t? b�o k? c�c t? b�o m?m sinh s?n c?a d?ngth?c v?t d?u ch?a v?t ch?t di truy?n d� du?c s?a d?i nhu nhau. II. MỤC ĐÍCH: Mục đích của chuyển gen là thêm một thông tin di truyền ngoại lai vào genome, cũng như để ức chế một gen nội sinh. Trong một số trường hợp, sự thay thế một gen hoạt động chức năng bằng một gen hoạt động chức năng khác là cần thiết. Gen ngoại lai có thể là một thể đột biến của gen nội sinh hoặc một gen hoàn toàn khác. III. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GEN Chuyển gen trực tiếp bao gồm các phương pháp sau: DEAEdextran Kỹ thuật siêu âm Kỹ thuật điện xung Kỹ thuật PEG Kỹ thuật vi tiêm Kỹ thuật bắn gen Kỹ thuật chuyển gen bằng sốc nhiệt Kỹ thuật calcium phosphate: Chuyển gen trực tiếp vào protoplast. Chuyển gen vào tinh trùng và các tiền thể của tinh trùng Kỹ thuật viên gen (Gene pill). Chuyển gen qua liposome Chuyển gen bằng cách sử dụng tế bào gốc phôi Chuyển gen gián tiếp gồm những phương pháp sau: Chuyển gen nhờ Agrobacterium Chuyển gen nhờ vectơ virus Sơ đồ hoạt động của vector liposome (phương pháp chuyển gen qa liposome) Vi tiêm gen ngoại lai vào tiền nhân của trứng thụ tinh (phương pháp vi tiêm) Phương pháp chuyển gen bằng cách sử dụng tế bào gốc phôi Sơ đồ bố trí mạch cơ bản của máy xung điện Súng bắn gen và phương pháp bắn gen Chuyển gen vào tinh trùng Sử dụng các tế bào tiền thể của tinh trùng để chuyển gen Sơ đồ cơ chế hoạt động của viên gen 1. Viên gen phân phối DNA đến ruột non 2. DNA được hấp thụ vào các tế bào ruột 3. Protein dược phẩm tổng hợp trong các tế bào 4. Protein dược phẩm tiết vào máu Chuyển gen nhờ vector là virus Tạo thực vật chuyển gen bằng phương pháp chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium 1. CÔNG NGHỆ TẠO ĐỘNG VẬT CHUYỂN GEN Tách chiết, phân lập gen mong muốn và tạo tổ hợp gen biểu hiện trong tế bào động vật. + Tách chiết, phân lập gen mong muốn. + Tạo tổ hợp gen chuyển biểu hiện trong tế bào động vật. Tạo cơ sở vật liệu biến nạp gen. Chuyển gen vào động vật. Nuôi cấy phôi trong ống nghiệm (đối với động vật bậc cao). Kiểm tra động vật được sinh ra từ phôi chuyển gen. Tạo nguồn động vật chuyển gen một cách liên tục. IV. CÔNG NGHỆ GEN ĐỘNG VẬT 2. NHỮNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC TRONG LĨNH VỰC TẠO ĐỘNG VẬT CHUYỂN GEN: a. Những hướng nghiên cứu tạo động vật chuyển gen: Tạo ra những động vật có tốc độ lớn nhanh, hiệu quả sử dụng thức ăn cao. Tạo ra động vật chuyên sản xuất protein quý dùng trong y dược. Tạo ra động vật chống chịu được bệnh tật và sự thay đổi của điều kiện môi trường. Nâng cao năng suất, chất lượng động vật bằng cách thay đổi các con đường chuyển hoá trong cơ thể động vật. Tạo ra vật nuôi chuyển gen cung cấp nội quan cấy ghép cho người. Tạo ra động vật chuyển gen làm mô hình nghiên cứu bệnh ở người. Tạo ra động vật chuyển gen làm mô hình nghiên cứu trong chất độc học: + Thử nghiệm các chất gây đột biến. + Thử nghiệm các chất gây ung thư. b.1. Chuột chuyển gen Vào năm 1982, Palmiter và Brinster đã thành công trong việc tạo ra động vật chuyển gen đầu tiên trên thế giới, bằng cách chuyển gen của loài chuột này sang phôi loài chuột khác. Gen chuyển đã biểu hiện ở chuột chuyển gen và các thế hệ con cháu của chúng. Chuột chuyển gen horrmone sinh trưởng (bên phải) và chuột đối chứng (bên trái) b. Một số thành tựu trong lĩnh vực tạo động vật chuyển gen:  Chuyển gen người vào chuột Các nhà khoa học đã thành công trong việc chuyển nhiễm sắc thể người vào chuột, tạo nên bước ngoặt trong việc điều trị bệnh Down và các chứng rối loạn khác. Những con chuột biến đổi gen mang bộ nhiễm sắc thể người 21. Đó là cặp nhỏ nhất trong 23 cặp nhiễm sắc thể người gồm khoảng 225 gen  Gen hổ tuyệt chủng “hồi sinh trong“ cơ thể chuột: Các nhà khoa học Úc đã làm “hồi sinh’’ DNA của loài hổ có túi Tasmanian đã tuyệt hủng cách đây 70 năm vào bên trong cơ thể chuột. Đây là lần đầu tiên gen DNA của một động vật tuyệt chủng có thể thực hiện chức năng bên trong một cơ thể sống. b.2 Thỏ chuyển gen Việc tạo ra thỏ chuyển gen thành công đã được công bố vào năm 1985 với gen chuyển là hormone sinh trưởng có cấu trúc MThGH (Hammer, 1985; Brem, 1985). Vào năm 2001, Eduardo Kac, giáo sư thuộc Học viện Nghệ thuật Chicago, Mỹ đã kết hợp với các nhà Di truyền học Pháp đã tạo một con thỏ chuyển gen có khả năng phát ra ánh sáng màu lục ở trong tối bằng cách vi tiêm gen mã hoá protein huỳnh quang màu xanh lá cây có nguồn gốc từ sứa vào hợp tử thỏ Elba, thỏ chuyển gen protein huỳnh quang màu xanh lá cây b.3 Lợn chuyển gen Năm 1985, Hammer và cộng sự đã công bố tạo được lợn chuyển gen GH bằng phương pháp giống như đã được sử dụng để tạo ra chuột “khổng lồ“ từ năm 1982. Khác với chuột, các hợp tử của lợn phải được ly tâm để nhìn thấy tiền nhân. Sau khi ly tâm, khoảng 50% hợp tử phát triển in vivo đến giai đoạn phôi dâu (morula) hoặc phôi nang (blastocyst). Các hợp tử vi tiêm, 10 20% phát triển đến các giai đoạn phôi khác nhau. Lợn chuyển gen siêu nạc  Nhân bản thành công lợn chuyển gen mang gen người Năm 2005 các nhà khoa học Hàn Quốc nhân bản thành công một con lợn mang gen người. Đây là một bước tiến lớn trong nổ lực cấy ghép nội tạng lợn cho người mà không gây ra biến chứng. b.5 Gà chuyển gen Gà chuyển gen được phát triển nhằm các mục đích chủ yếu: phát triển, cải tiến các phương pháp và kỹ thuật thí nghiệm; sản xuất dược phẩm và các protein khác trong trứng để sử dụng trong y học người và vật nuôi; nhận biết và khai thác các tính trạng sinh học có lợi cho sản xuất thịt gia cầm; nghiên cứu sự phát triển phôi. Gà chuyển gen để nghiên cứu quá trình phát triển phôi b.6 Dê chuyển gen: Một thử nghiệm cũng đã được thực hiện để tạo ra gen chuyển gen bằng kỹ thuật vi tiêm vào hợp tử đã ly tâm (Armstrong và cộng sự, 1987; Fabricant và cộng sự, 1987). Tỉ lệ dê con cho sữa chuyển gen sinh ra là 5 10%. Một số protein dược phẩm đã được biểu hiện ở sữa dê chuyển gen. Đàn dê mang gen người b.6. Cá chuyển gen Chuyển gen hormone sinh trưởng (GH = growth hormone) vào cá. Chuyển gen chống lạnh vào cá. Chuyển gen kháng bệnh vào cá. Những hướng nghiên cứu cá chuyển gen khác (gen kháng hygromycin, gen neomycin phosphotransferase (neo), gen chloramphenicol transacetylase, gen crystalline gà, gen aglobin, gen luciferase, gen ßgalactosidase...) Sơ đồ qui trình tạo cá mang gen hormone sinh trưởng bằng vi tiêm  Cá hồi biến đổi gen an toàn Các nhà khoa học Mỹ vừa mới tuyên bố cá hồi biến đổi gen (GM) với đặc điểm tăng trưởng cực nhanh, đảm bảo an toàn để làm thực phẩm. Công ty nghiên cứu và phát triển giống cá hồi đại dương GM Aqua Bounty cho biết, cá của họ hoàn toàn bình thường ngoại trừ việc chúng lớn nhanh gấp 3 lần. Một con cá GM sẽ nặng khoảng 3kg trong vòng 16 18 tháng thay vì 3 năm. Còn 3 năm thì loài cá này sẽ nặng 6kg. Ấu trùng cá ngựa vằn chuyển gen  Việt Nam tạo ra cá phát sáng Một phòng thí nghiệm thuộc đại học khoa học tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh vừu chuyển thành công gen của sứa biển vào trứng cá ngựa vằn, tạo ra những con cá phát sáng. Từ đột phá này người Việt Nam có thể hi vọng vào cách bảo tồn hoặc chữa bệnh mới.  Việt Nam thành công trong việc sản xuất cá ngựa vàng biến đổi gen Giống cá có sự kết hợp từ gen của loại cá bình thường có vệt sáng trong vắt đan xen với những màu vàng sau đó được tiêm vào các tế bào trứng của cá ngựa. Kết quả là ra đời cá ngựa có ánh vàng lấp lánh trên cơ thể. Đây được xem là thành công hiếm thấy trên thế giới và loại cá thuỷ sinh này có nhiều cách tân mới về hình dáng. b.7 Chó phát sáng trong đêm Các nhà khoa học Hàn Quốc vừa nhân bản thành công 4 con chó có khả năng phát ra ánh sáng màu đỏ trong bóng tối. 4 con chó săn thỏ đều có tên Ruppy trông giống hệt những con chó khác dưới ánh sáng mặt trời. Nhưng chúng sẽ phát sáng nếu tiếp xúc với tia cực tím. Ngay cả bụng và các móng chân của lũ chó cũng phát ra ánh sáng màu đỏ Chó Rubby dưới ánh sáng ban ngày (trái) và dưới ánh sáng có tia cực tím (phải) 3. LỢI ÍCHỨNG DỤNG CỦA DỘNG VẬT CHUYỂN GEN a) Trong nghiên cứu cơ bản Trong sinh học phân tử, động vật chuyển gen được sử dụng để phân tích sự điều hoà biểu hiện của gen Nghiên cứu trong di truyền học phát triển ở động vật có vú. b) Trong nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm Khắc phục những trở ngại của phương pháp cải tạo giống cổ truyền Tăng sản lượng, tăng năng suất. Vật nuôi chuyển gen có tốc độ lớn nhanh, hiệu suất sử dụng thức ăn cao, cho năng suất cao (nhiều thịt, nhiều sữa, nhiều trứng...) và chất lượng sản phẩm tốt (nhiều nạc, ít mỡ, sữa chứa ít lactose hoặc cholesterol...). c) Trong y học Cung cấp các cơ quan cấy ghép cần thiết làm giảm bớt sự thiếu hụt Sữa chuyển gen cân bằng dinh dưỡng hơn sữa bò tự nhiên và có thể sử dụng cho em Bé hoặc ngời lớn với nhu cầu dinh dưỡng hoặc tiêu hoá đặc biệt. Trong kỹ nghệ dược phẩm, động vật chuyển gen được sử dụng để sản xuất protein Dược phẩm, thuốc chữa bệnh. Làm mô hình thí nghiệm nghiên cứu các bệnh ở người để nhanh chóng tìm ra các giải pháp chẩn đoán và điều trị các bệnh hiểm nghèo d) Trong công nghiệp Sản xuất các vật liệu đặc biệt và làm đối tượng để thử nghiệm an toàn hoá học. Ðộng vật chuyển gen nhạy cảm với chất độc có thể được tạo ra cho việc thử nghiệm an toàn hoá học V. CÔNG NGHỆ GEN THỰC VẬT 1.NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA VIỆC CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT Nguyên tắc sinh học Phản ứng của tế bào thực vật với quá trình chuyển gen. Các bước cơ bản của chuyển gen. 2.CÁC HƯỚNG NGHIÊN CỨU VÀ MỘT SỐ THÀNH TỰU TRONG CÔNG NGHỆ GEN THỰC VẬT: a. Các hướng nghiên cứu công nghệ gen thực vật: Cây trồng chuyển gen kháng các nấm gây bệnh Cây trồng chuyển gen kháng các vi khuẩn gây bệnh. Cây trồng chuyển gen kháng các virus gây bệnh. Cây trồng chuyển gen kháng các côn trùng có hại. Cây trồng chuyển gen cải tiến các protein hạt. Cây trồng chuyển gen sản xuất các loại protein mới. Cây trồng chuyển gen mang tính bất dục đực. Thực vật biến dổi gen để sản xuất các acid béo thiết yếu. Phát triển hệ thống maker chọn lọc. Làm sạch đất ô nhiễm. Làm thức ăn chăn nuôi. b.THÀNH TỰU TRONG CÔNG NGHỆ GEN THỰC VẬT Một số cây trồng đã được phát triển Cây ngô Bắp GM giúp tuyến trùng diệt được sâu đục rễ Cây phát ra tín hiệu bằng hợp chất bay hơi thu hút côn trùng Sâu ăn rễ sẽ tiết ra Ebetacarophyllene để hấp dẫn tuyến trùng Cây lúa Lúa kháng thuốc diệt cỏ Lúa chứa ít acid Phytic Chứa nhiều betacaroten Gạo vàng ngăn ngừa sự thiếu hụt vitamin. Cây bông Tạo ra bằng cách biến nạp gen gián tiếp thông qua Agrobacterium tumefaciens Hạt bông vải chứa rất nhiều protein, nhưng lại chứa một loại chất độc có tên gọi gossypol Hạt bông vải biến đổi gen có hàm lượng gossypol không đủ gây hại cho con người. Cà tím Tạo ra bằng cách chuyển gen qua plasmid của tế bào chất Bằng kỹ thuật bắn gen để dung hợp gen aadA vào tếbào chất, gen này kháng được thuốc kháng sinh spectinomyci và streptomycin trong lục lạp Cà chua Cà chua chuyển gen có chứa AAT (human alpha1antitrypsin) AAT ức chế men “ serine protease” trong huyết tương người. Thiếu AAT gây ung thư gan, viêm khí quản viêm khớp và viêm da Khoai lang tím năng suất cao hơn Khoai lang tím là sản phẩm từ hạt giống biến đổi gen ngoài không gian. Cây trồng từ hạt giống này có khả năng kháng cự môi trường hơn, nhiều dinh dưỡng hơn và năng suất cao hơn Khoai tây có khả năng kháng côn trùng virus Khoai tây được xem là cây lương thực quan trong thứ tư trên thế giới, với sản lượng hàng năm lên đến 300 triệu tấn và được trồng trên hơn 18 triệu ha. Khoai tây biến đổi gen mang các tính trang như khả năng kháng côn trùng và kháng virus. Táo Trên thế giới có hơn loại táo. Táo là loại trái cây thơm ngọt rất tốt cho sức khỏe. Ăn táo có thể giảm được nguy cơ mắc bệnh ung thư, tim mạch và béo phì.hiện nay táo biến đổi gen mang tính trạng như làm chậm quá trình chín và kgáng sâu bệnh Cà chua tím hay còn gọi là siêu cà chua Cà chua tím ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thư. Nó mùi vị hệt như cà chua bình thường nhưng có thêm 2 gen sản xuất sắc tố màu tối của hoa mõm chó. Những sắc tố này có đặc tính chống oxi hóa nên chống lại nhiều bệnh như ung thư, tiểu đường, tim mạch Cây cải dầu Cây cải dầu được biến đổi gen với mục đích cải thiện chất lượng dinh dưỡng, đặc biệt là hàm lượng chất béo hòa tan Được trồng ở các nước khác của Châu Âu và Australia. Cây cải dầu được biến đổi gen mang các tính trạng chống chịu thuốc diệt cỏ, có hàm lượng laurate và oleic acid cao. Hạt tiêu xanh Các nhà khoa học đã đưa thêm gen chuyên sản sinh ra các protein đặc biệt beta amyloid vào giống hạt tiêu xanh thông thường.  giúp phòng trị bệnh mất trí nhớ Các loại cây trồng đang được phát triển Nhân bản vô tính gen giúp tăng sản lượng lúa nước. Báo cáo của các nhà khoa học Trung Quốc đăng trên tạp chí “Tự nhiêndi truyền học” của Anh số ra mới nhất cho biết, họ đã nhân bản vô tính thành công một loại gen có vai trò then chốt giúp tăng sản lượng lúa nước. Loại gen này có thể giúp thay đổi hình dạng cây lúa nước ở mức độ rất lớn và giúp tăng 10% sản lượng lúa nước. Việc lợi dụng gen tăng sản lượng lúa nước sẽ trở thành con đường quan trọng để giải quyết vấn nạn thiếu lương thực. Chuối Hiện nay có khoảng 1.000 loại chuối khác nhau, loại trái cây giàu dinh dưỡng và không có chất béo này có chứa hàm lượng kali và chất xơ rất cao, và là nguồn cung cấp vitamin C chống oxy hóa Chuối biến đổi gen để mang các tính trạng như kháng virus, giun tròn và nấm và có khả năng làm chín chậm Dứa Tính tới tháng 12001, toàn thế giới đã trồng được khoảng 12 triệu tấn dứa. Trong vòng 30 năm qua, sản lượng dứa hàng năm trên thế giới đã tăng lên gấp ba lần. Người ta đang biến đổi gen cây dứa để tăng khả năng kháng sâu bọ và virus, và bổ sung tính trạng làm chậm chín của cây. 3.TIỀM NĂNG ĐÓNG GÓP CỦA CÂY TRỒNG BIẾN ĐỔI GEN a. Lợi ích tiềm tàng Nâng cao sản lượng cây trồng mặc dù diện tích cach tác ít hơn và do vậy góp phần đảm bảo an ninh lương thực, thức ăn gia súc và chất xơ trên toàn cầu. Bảo toàn sự đa dạng sinh học do đây là một công nghệ ít tiêu tốn đất có khả năng đem lại sản lượng cao hơn. Sử dụng một cách có hiệu quả hơn các yếu tố đầu vào đáp ứng yêu cầu phát triển bền vững nông nghiệp và môi trường Tăng khả năng ổn định sản xuất làm giảm những thiệt hại phải gánh chịu trong các điều kiện khó khăn. Cải thiện các lợi ích kinh tế và xã hội và loại bỏ tình trạng đói nghèo ở các nước đang phát triển. Giảm chi phí sản xuất, tăng lợi nhuận nông nghiệp. Thực vật có khả năng tự bảo vệ chống lại côn trùng và cỏ dại, do vậy sẽ giảm liều lượng và nồng độ các thuốc trừ sâu như đã dùng. Dẫn đến chất lượng nước tốt hơn vì không còn nhiễm thuốc trừ sâu. Thực vật kháng thuốc diệt cỏ làm cho việc sử dụng biện pháp không cày đất1 yếu tố quan trọng trong việc bảo tồn đấttrở nên phổ biến. b. Những lợi ích trực tiếp với tiêu dùng: Lúa gạo giàu Vitamin A và sắt. Khoai tây tăng hàm lượng tinh bột. Vacxin ăn đươc ở ngô và khoai tây. Những giống mô có thể trồng được trong điều kiện nghèo dinh dưỡng. Dầu ăn có lợi cho sức khỏe hơn từ đậu nành và cải dầu VI. NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN CẦN CHÚ Ý. Ảnh hưởng đến sức khỏe con người: gây dị ứng, làm nhờn kháng sinh, có thể tạo ra độc tố và gây độc lâu dài cho cơ thể . 1. Tác hại của GMO Ảnh hưởng đến sự đa dạng sinh học: cây trồng kháng sâu có khả năng tiêu diệt các loại côn trùng hữu ích khác như ong, bướm, v.v... làm ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn tự nhiên, ảnh hưởng đến đa dạng sinh học nói chung Đối với môi trường: mất cân bằng hệ sinh thái, làm lây lan gen kháng thuốc diệt cỏ trong quần thể thực vật, chuyển gen từ cây trồng vào các vi khuẩn trong đất 2. Hướng phát triển và yêu cầu đánh giá an toàn Đánh giá an toàn Dán nhãn Truy nguyên nguồn gốc Xây dựng hệ thống và các phương pháp phát hiện sản phẩm GMO. Thanh tra, kiểm soát, giám sát chặt chẽ các hoạt động sản xuất, kinh doanh, xuất khẩu, nhập khẩu và sử dụng GMO. Đặc biệt là biện pháp giám sát các sản phẩm biến đổi gene sau khi tung ra thị trường cần được tiếp tục theo dõi về độ an tòan của sản phẩm; 16 Tuyên truyền, phổ biến, giáo dục nhằm nâng cao nhận thức của cộng đồng các cấp về thông tin và sự hiểu biết về GMO THANKS YOU

Định dạng
Số trang	2
Dung lượng	154,5 KB