Các phương pháp chuyển gene ở động vật

CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GENE Ở ĐỘNG VẬT GVHD: TS NGUYỄN VĂN DUY THÀNH VIÊN NHÓM 7: THÁI MINH TÂM THÁI VIẾT HIẾU DƯƠNG THỊ THANH BÌNH PHẠM ĐÌNH THẢO I KHÁI QUÁT CHUNG: KHÁI NIỆM: - Kỹ thuật chuyển gen kỹ thuật đưa hay nhiều gen lạ thiết kế dạng DNA tái tổ hợp vào tế bào chủ động vật làm cho gen lạ tồn dạng plasmix tái tổ hợp gắn vào gen tế bào chủ Trong tế bào chủ,các gen hoạt động tổng hợp nên protein đặc trưng dẫn tới việc xuất đặc tính thể chuyển gen - Đối với thể nhân chuẩn, việc chuyển gen xem thành công gen chuyển vào tổ hợp vào genome tế bào chủ, đặc tính gen chuyển nạp trì ổn định qua hệ cháu LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN: - 1977 Gurdon chuyển mRNA DNA vào phôi Xenopus (ếch) quan sát thấy biểu chức chúng - 1980 Brinster cộng nhận kết tương tự chuột - 1981 Wagner cộng cấy chuyển thành công gen β-globulin thỏ vào phôi chuột - Từ năm 1985 nhiều tác giả thành công tạo thỏ,cừu, lợn, bị chuyển gen vật ni tăng trưởng nhanh - Ngày nay, động vật chuyển gene ứng dụng nhiều lĩnh vực khác y học, dược phẩm, nông nghiệp,… MỤC ĐÍCH CHUYỂN GENE: - Chuyển gen vào dịng tế bào động vật nuôi để sản xuất protein tái tổ hợp - Tạo vật ni chuyển gen với đặc tính cải tiến sản phẩm sữa, thịt, lông… - Biến vật nuôi thành bioreacter sản xuất protein tái tổ hợp - Tạo vật nuôi chuyển gen “knock out” làm mơ hình ngun cứu y sinh học bệnh di truyền - Chuyển gen liệu pháp nhằm chữa trị bệnh di truyền (của người) ĐỐI TƯỢNG CHUYỂN GENE: - Hầu hết phương pháp chuyển gen phát triển mơ hình chuột sau chúng ứng dụng gia súc, gia cầm - Việc chuyển gen thường thao tác trên: + Tế bào trứng thụ tinh + Tế bào tinh trùng + Mô phôi giai đoạn sớm + Tế bào gốc phơi II CƠNG NGHỆ TẠO ĐỘNG VẬT CHUYỂN GENE: Gồm bước sau: -Tách chiết, phân lập gene mong muốn -Tạo tổ hợp gene biểu tế bào động vật -Tạo sở vật liệu biến nạp gene -Biến nạp gene tạo phôi đông vật -Nuôi cấy phôi cấy truyền hợp tử ( ĐV bậc cao) -Phân tích đánh giá tính ổn định biểu gene lạ tạo dòng động vật chuyển gene gốc cách liên tục -Sản xuất động vật chuyển gene Bước 1: Tách chiết, phân lập gene mong muốn: -Gen ngoại lai trước chuyển vào genome tế bào vật chủ để tạo động vật chuyển gen phải phân lập tinh chế(tạo dịng) -Cơng cụ sử dụng để tạo dòng: + Enzyme cắt nối DNA (enzyme hạn chế ligase) + Các mẫu dò (probe) + Vector + Tế bào vật chủ( thường E.coli) QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT, PHÂN LẬP : -Cắt DNA mẫu plasmid cắt enzyme hạn chế -Chèn gene mong muốn vào plasmid Tạo plasmid tái tổ hợp -Biến nạp plasmid tái tổ hợp vào tế bào vật chủ -Tạo điều kiện thuận lợi cho vật chủ sinh trưởng phát triển Người ta phân lập gen mong muốn từ sản phẩm biểu mRNA protein + Từ mRNA tác động enzyme chép ngược tổng hợp DNA bổ sung mạch đơn (single strand complement DNA-ss cDNA), DNA bổ sung mạch kép (double strand complement DNA- ds cDNA DNA bổ sung (complement DNA- cDNA) khác với DNA gốc không chứa intron mà bao gồm exon (Hình 4.2) + Từ sản phẩm protein,có thể suy trình tự nucleotid gen cấu trúc sở trình tự axit amin phân tử protein.Sau thiết kế cặp mồi (primer) để dị tìm đoạn gen mong muốn CÁ HỒI CHUYỂN GENE HOOCMON SINH TRƯỞNG GH Ở NGƯỜI cá có tốc độ tăng trưởng cao gấp 10-30 lần Ý nghĩa, thuận lợi khó khăn : 3.1.Ý nghĩa : a Trong nghiên cứu : Tạo niềm tin vững cho khoa học sống Ứng dụng công nghệ gene chọn tạo giống Thay cho phương pháp cổ điển chọn gióng vật ni b.Trong sản xuất: - Tạo vật ni sinh trưởng nhanh, cho chất lượng sản phẩm tốt số lượng dồi - Đáp ứng nhu cầu ngày tăng người, số lượng chất lượng - Đêm lại nguồn thu nhập khổng lồ cho người nông dân từ chăn nuôi (sản lượng thịt, trứng, sữa… tăng, hàm lượng chất cần thiết tăng, thêm nhiều chất quý… ) 3.2.Thuận lợi: - Thế kỷ 21 kỷ công nghệ sinh học - Kiến thức kỹ thuật di truyền công nghệ gene ngày phong phú, đầy đủ, giao lưu khoa học quốc tế giúp nhà nghiên cứu tiết kiệm thời gian, công sức tiền bạc, đồng thời thu hiệu thành cơng cao 3.3.Khó khăn: Mỗi thể sinh vật có tính ổn định, việc chuyển gene mong muốn không đơn giản, nhà khoa học chưa lòng với có chủ yếu chúng nằm điều kiện phịng thí nghiệm, khó ứng dụng đuợc sản xuất SO SÁNH KỸ THUẬT CHUYỂN GENE Ở VI KHUẨN, ĐỘNG VẬT VÀ THỰC VẬT GiỐNG NHAU • Mục đích tạo sinh vật chuyển gene mang đặc tính vượt trội sinh vật trước đó, phụ thuộc vào mục đích người – Như tăng suất – Giảm thiểu ô nhiễm môi trường – Tạo sản phẩm sinh học ( sản lượng thịt, trứng…) • Đều dùng vector chuyển gene • Đều cần có tham gia enzyme GiỐNG NHAU • Khả tiếp nhận DNA (RNA) phụ thuộc vào tế bào nhận gene cần chuyển • Sau gene chuyển vào tế bào nhận có khả phân cắt enzyme nuclease • Đều phải tạo dịng gene từ tế bào cho phương pháp PCR vi khuẩn • Đều phụ thuộc vào hoạt động sinh lý tế bào • Tế bào cho khơng cho tồn NST • Đều phải thực q trình chọn lọc dịng • Đều chịu tác động trực tiếp vào yếu tố người điều kiện chuyển gen • Các lồi sinh vật gần gũi, có nhiều lợi ích cho người (gà, bị, dê, thuốc lá, ngô, bông…) KHÁC NHAU NỘI DUNG VI KHUẨN THỰC VẬT ĐỘNG VẬT Các tế Vi khuẩn bào E coli nhận thường dùng Hạt phấn, tế bào Tế bào trứng Hệ enzyme tế bào nhận Tương đối phức tạp Tương đối phức tạp Tương đối đơn giản NỘI VI DUNG KHUẨN Ưu điểm -Thời gian hệ ngắn -Thao tác tương đối đơn giản THỰC VẬT -Công nghệ cho phép chọn chuyển riêng đặc tính mong muốn Hợp lí, hiệu đem lại kết tốt - Điều kiện nuôi cấy đơn giản Tế bào thực vật có thành nên chịu ảnh hưởng bất lợi mơi trường q trình chuyển gen ĐỘNG VẬT -Tạo hợp chất quý có hệ enzyme đa dạng phức tạp NỘI DUNG VI KHUẨN Nhược -Chỉ chuyển điểm gen tổng hợp nên protein có cấu tạo đơn giản THỰC VẬT ĐỘNG VẬT -Có thể tạo sản phẩm gây dị ứng - thành tế bào yếu tố cản trở trình chuyển gen -Điều kiện môi trường nuôi cấy tế bào phức tạp nghiêm ngặt - Tế bào động vật chuyên hóa cao - thời gian để nhân đôi tế bào dài NỘI DUNG VI KHUẨN Nhược điểm - Dễ phát tán môi trường THỰC VẬT - Cũng dễ bị nhiễm khuẩn khơng đảm bảo quy trình kĩ thuật ĐỘNG VẬT - Khơng có thành tế bào nên dễ tổn thương hay chết nuôi cấy Tài liệu tham khảo: -Giáo trình mơn kĩ thuật di truyền -Công nghệ chuyển gene ( động vật, thực vật ) – Trần Quốc Dung Thank you! ... -Phương pháp chuyển gene trực tiếp: Chuyển gene nhờ calcium phosphate Chuyển gene nhờ xung điện Chuyển gene nhờ vi tiêm Chuyển gene nhờ liposome,… -Phương pháp chuyển gene gián tiếp: Chuyển gene. .. định biểu gene lạ tạo dòng động vật chuyển gene gốc cách liên tục -Sản xuất động vật chuyển gene Bước 1: Tách chiết, phân lập gene mong muốn: -Gen ngoại lai trước chuyển vào genome tế bào vật chủ... CƠNG NGHỆ TẠO ĐỘNG VẬT CHUYỂN GENE: Gồm bước sau: -Tách chiết, phân lập gene mong muốn -Tạo tổ hợp gene biểu tế bào động vật -Tạo sở vật liệu biến nạp gene -Biến nạp gene tạo phôi đông vật -Nuôi