Техніка отримання клонів

 ТЕМА.   ТЕХНІКА ОТРИМАННЯ КЛОНІВ

МЕТА ЗАНЯТТЯ: вивчити поняття про клонування ташляхи отримання клонів.

ЗАВДАННЯ: оволодіти технологіями про клонування організмів

Нині біотехнологія є однією з найперспективніших і швидко прогресуючих галузей науково-технічної та промислової діяльності у розвинених країнах світу, а досягнення лідерства в галузі біотехнології — одне з головних завдань економічної політики цих країн. В УААН дослідження з напряму біотехнології в тваринництві виконуються у межах науково-технічної програми «Сільськогосподарська біотехнологія — 2006-2010», головною метою якої є системний підхід до розробки і застосування досягнень біотехнології в реальних умовах існування і подальшого розвитку аграрного виробництва в Україні, а стратегічним пріоритетом — розробка та впровадження сучасних біологічних технологій в сільське господарство нашої країни для максимально повного задоволення її потреб якісною сільськогосподарською продукцією.

У тваринництві України одержано вагомі досягнення з використанням методів репродуктивної біотехнології. Розробка та інтенсифікація розвитку вітчизняних методів сучасної і традиційної репродуктивної біотехнології в тваринництві дадуть змогу значно прискорити розмноження цінних і створення нових унікальних генотипів, забезпечать істотну інтенсифікацію селекційного процесу і підвищення генетичного потенціалу продуктивності сільськогосподарських тварин. Розробка біотехнологій клонування та отримання генетично реконструйованих у бажаному напрямі тварин дасть змогу піднести на якісно новий рівень селекцію сільськогосподарських тварин, зокрема, прискорити зміну поколінь, темпи генетичної консолідації популяцій, зберегти широкий спектр наявного генофонду тощо, а розробка і застосування системи ДНК-маркерів у тваринництві — розв'язання актуальних завдань з аналізу і паспортизації порід сільськогосподарських тварин.

Клонування — це метод розмноження статевороздільних істот (тварин та людей), за допомогою якого у безстатевий спосіб можна отримати новий організм, який буде генетично ідентичним до організму, який мається на меті клонувати. Слово «клонування» походить від грецького слова klоn , що означає «галузка», «брунька» і спочатку вживалося для окреслення вегетативної репродукції рослин. Клонування є відомим явищем у рослинному світі. Перші спроби клонування тварин з'явилися у 30-х роках 20 століття. Велику роль у цьому зіграв технічний прогрес у сфері молекулярної біології, генетики і штучного запліднення. Новий етап у клонуванні визначають експерименти шотландських учених, які завершилися народженням вівці Доллі (27 лютого 1997). Це досягнення відкриває шлях до клонування людини.

Існують два різні шляхи, за допомогою яких можна досягнути клонування.

1. Перенесення ядра клітини суб'єкта, якого хочуть клонувати (дублювати). Ядро вводять у запліднену або незапліднену яйцеклітину після видалення або нейтралізації існуючого в ній ядра. Ядро клітини має повний генетичний код даного організму, що дозволяє «відтворити» генетично ідентичний організм. Така техніка передбачає два моменти: видалення ядра із яйцеклітини або одноклітинного ембріону (зиготи) і злиття клітини, з якої береться ядро, з указаною яйцеклітиною або одноклітинним ембріоном завдяки електричному шоку, що використовується для того, щоб привести в дію процес ділення нового отриманого індивіда, якого потім переносять у матку жінки.

2. Розщеплення ембріонів, тобто штучне проведення природного процесу формування ідентичних близнюків (або монозигот), який полягає у мікрохірургічному поділі ембріональних клітин на перших стадіях їхнього розвитку (до 14 днів після запліднення) на два або більше ідентичних ембріонів. Після цього розділені організми здатні незалежно розвиватися завдяки клітинній поліпотенції — властивості однієї клітини давати початок різним тканинам, що формують організм.

Важливе значення для селекції сільськогосподарських тварин має отримання їх клонів. Це є єдиним методом в селекції, що дозволяє тиражувати унікальних в генетичному плані тварин. Нині розроблені методи одержання ембріональних та соматичних клонів. Перший базується на властивості тотипотентності ембріональних клітин — їх здатності розвиватись у будь-якому напрямі, що дає змогу одержувати потомків із ізольованих бластомерів ембріону на 8-32-клітинній стадії. У світі методом ембріонального клонування одержано близько 2 тис. телят. Кількість клонів, одержаних з одного зародка, не перевищувало 5 ідентичних тварин (М. Прокофьев, 2000).

Принципова різниця ембріонального і соматичного методів клонування в тому, що клонування завдяки пересадці ядер ембріональних клітин забезпечує одержання ідентичних тварин. Водночас пересадка ядер соматичних клітин тварини забезпечує одержання не тільки ідентичних між собою тварин, але й однакових за генотипом з твариною-донором соматичних клітин. Успішне соматичне та ядерне клонування нині здійснено у різних видів сільськогосподарських тварин (великої рогатої худоби, свиней, овець, кіз), однак рівень одержання потомків від кількості трансплантованих реконструйованих ембріонів украй низький і коливається від 0,36 до 4% (Д.О.Мельничук, О.Є.Гузеватий, 2002).

В інститутах УААН одержано реконструйовані зародки кролів і великої рогатої худоби завдяки пересадці ядер, які в подальшому дробилися, досягали стадій морули та бластоцисти (В. Кузнєцов, 1999), а також транс’ядерні ембріони, повноцінність яких доведено народженням телят після трансплантації їх телицям-реципієнтам (М. Безуглий та ін., 2000). В Україні серед способів клонування найбільшого практичного значення набув поділ ембріонів. Половинки ембріонів приживлюються не гірше, ніж неподілені ембріони, тому й ефект трансплантації збільшується вдвічі.

Кінець XX ст. характеризується бурхливим розвитком генної інженерії. Поєднання її досягнень з експериментальною ембріологією, молекулярною біологією дозволяють на сьогодні вводити до геному тварин гени з форм, філогенетично віддалених від них, а також проводити обмін генами між видами. При введенні різних генів до зародків виявлено, що чужорідна ДНК (чДНК) може активно включатися в спадковий матеріал пронуклеусів, експресуватися та успадковуватися нащадками. Завдяки цьому отримують тварин з ознаками, які при застосуванні традиційних методів схрещування і селекції отримати неможливо. Нові ембріологічні та молекулярні методи докорінно змінили традиційний підхід до розведення тварин. Вони дозволяють вести селекцію на рівні генотипу, а не лише фенотипу. Крім того, за допомогою генної інженерії розроблено методи, що дозволяють отримувати від тварин субстанції, які раніше отримували лише вакцинацією і в обмеженій кількості. Основним підґрунтям отримання трансгенних сільськогосподарських тварин є трансплантація ембріонів. Нині генна інженерія тварин розвивається в таких напрямках:

·                - отримання тварин-біореакторів, що продукують біологічно активні білки для медицини та інших потреб;

·                - інтеграція в геном сільськогосподарських тварин генних конструкцій, що регулюють обмін речовин, а відповідно і параметри продуктивності тварин з подальшим використанням їх у селекційному процесі;

·                - створення трансгенних тварин-донорів для ксенотрансплантації;

·                - моделювання генетичних патологій і аномалій людини;

·                - отримання трансгенних тварин, генетично стійких до ряду хвороб.

Комерційне використання тварин-біореакторів з метою отримання рекомбінантних білків пов’язане із: синтезом білків у молоко з наступним очищенням і використанням; синтезом білків у молочній залозі трансгенних сільськогосподарських тварин з метою зміни складу та властивостей молока (Зіновєва Н.А.та інші, 2001).

У IT уперше в країні розроблено методику отримання міжпородних химерних ембріонів, отримано агрегаційні та ін'єкційні двопородні химерні зародки, троє телят-трансплантатів після пересадки химерних ембріонів (ОД. Бугров та ін., 1996). Запропоновано спосіб отримання агрегаційних химерних зародків великої рогатої худоби з використанням гіпер- та гіпотонічних розчинів хлориду натрію при вилученні зародків з прозорої оболонки, розділенні їх на частини та введенні частин у порожню прозору оболонку (В.І. Лісін та ін., 1997). Установлено, що найефективнішим способом одержання химерних бластоцист великої рогатої худоби є отримання агрегатів введенням двох половинок пізніх морул у порожню прозору оболонку (В.Є. Кузнєцов, 1999). Крім цього, запропоновано спосіб можливого клонування тварин — донорів ооцитів отриманням химерних зародків, які складаються з трофектодерми звичайних зародків і внутрішньоклітинної маси амеиотичних партеногенетичних бластоцист. Генотип такого партеногенетичного ембріона відрізнятиметься від генотипу матері лише внаслідок незначної мінливості, зумовленої мейотичним кросинговером.

ПИТАННЯ  ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Поняття про клон;

2.Шляхи отримання  клонів:

3. Переваги та недоліки клонування.