Dyrebioteknologi: En introduktion til dyrebioteknologi

Dyrebioteknologi: En introduktion til dyrebioteknologi!

Begrebet dyrvævskultur opstod først i 1903, da forskerne opdagede teknikken til at opdele celler in vitro (i et reagensglas). Ross Harrisson lavede starten på dyrvævskultur teknik i 1907 ved hjælp af frøvæv.

Denne teknik var oprindeligt begrænset til koldblodede dyr. Efterfølgende undersøgelser bragte endda de varmblodede dyr i sin kugle. Gennem årene har forskellige væv været anvendt som eksplantater, og vævskulturteknik er faktisk blevet rygraden i dyrebioteknologi.

Anvendelser af dyrvævskultur:

De moderne bioteknologiske værktøjer har også haft en bemærkelsesværdig indflydelse på dyrebioteknologi. Mange innovative teknikker anvendes konstant over hele verden for at forbedre dyrene. Grundlaget for denne tilgang ligger i ændring på forskellige biokemiske og molekylære niveauer. Disse teknikker viser sig yderst nyttige til udvikling af sygdomsresistente, sunde og mere produktive dyr.

Nogle af de områder, hvor disse molekylære teknikker kan vise sig nyttige, er:

Dyreavl:

Selv om traditionelle avlsprogrammer har eksisteret i mange år nu, forbliver deres ansøgning begrænset. De er ikke særlig specifikke, da konventionel avl vil resultere i et kryds mellem to dyr, hvor mange gener kan overføres samtidigt.

Her kan nogle gener være nyttige, mens andre kan være besværlige. Men rekombinant DNA-teknologi har gjort det muligt at opdrætte dyr med stor præcision og nøjagtighed. Specifikke gener kan indsættes i et dyrs embryo uden at forårsage et skift i andre gener, der er til stede i det samme dyr.

En af de vigtigste anvendelser af denne teknik er udviklingen af ​​nye racer af produktive køer, som kan producere mere nærende mælk. Mælken af ​​en almindelig ko mangler lactoferrin, et jernholdigt protein, som er signifikant for spædbarnsvækst.

Forskere ved Gen Pharm International, Californien, har nu udviklet den transgene tyre Herman, som har været mikroinjiceret med det humane gen for lactoferrin. Opdrættet af Herman og dets afkom vil vise sig at være en ny kilde til nærende mælk.

Vacciner:

Milliarder af dollars bruges hvert år til at forbedre husdyr og deres sundhedspleje. Forskere forsøger nu at anvende rekombinant DNA-teknologi til at producere vacciner til dyrebestande. En ekstremt effektiv vaccine er allerede blevet udviklet til svinepseudo rabies (herpesvirus). Denne vaccine blev konventionelt fremstillet ved at dræbe sygdomsfremkaldende mikrober.

Dette led en stor risiko for overlevelse af nogle af disse mikrober. Et almindeligt eksempel på dette er dødelig mund- og klovesyge (MKS). Der har været mange tilfælde i Europa, hvor brugen af ​​FMD-vaccinen faktisk forårsagede et udbrud af sygdommen. De moderne rekombinante vacciner injiceres ikke med disse bakterier. De er således sikre at bruge, og involverer ingen sådan risiko.

Konventionel vaccineproduktion er en omkostningseffektiv lavvolumen affære. Men modemrekombinante produktionssystemer har åbnet nye udsigter på det enorme marked for effektive vacciner. Rekombinant vacciner scorer også på deres hurtige udviklingstakt.

De konventionelle vacciner kan tage så længe som tyve til tredive års forskning og eksperimenterende, før de er klar til brug. Dette har forårsaget en mangel på vigtige vacciner. Modemvaccinerne gøres klar i et meget kortere tidsrum. Desuden er disse vacciner aktive selv ved stuetemperatur. Deres bevægelse og opbevaring bliver således meget nemmere.

Forbedring af dyreernæring:

Foder er en anden vigtig bekymring, der kan løses gennem bioteknologiske værktøjer. Vi har set, hvordan visse bakterier har været brugt til over-express proteiner til medicinske applikationer. På samme måde kan animalske proteiner som somatotropiner overudtrykkes i bakterier og genereres i større mængder til kommercielle formål.

At give små mængder af disse proteiner til dyr som får og køer har allerede vist en stigning i dyrets foderkonverteringseffektivitet. Bioteknologisk manipulation kan medvirke til at generere Porcine Somatotropin (PST), som ikke kun forbedrer foder effektiviteten i svin med femten til tyve procent, men har også vigtige fordele for menneskers sundhedssystemer. PST hjælper også med at reducere fedtindskud.

Et andet væksthormon - Bovine Somatotropin (BST) gives til malkekøer for at forbedre deres mælkeproduktion med op til 20 procent. Denne hormonbehandling øger dyrets foderindtag og øger også mælken til foderforholdet med fem til femten procent.

Væksthormonfrigivelsesfaktoren (GHRF) er et andet protein, som er blevet rapporteret for at øge foder effektiviteten af ​​dyr. Selv om dette ikke er et væksthormon, hjælper det dyret med at øge produktionen af ​​vækstproteiner (hormoner).

Den første brug af sådan teknologi blev fulgt af frygten for at overføre disse hormoner til mennesker via mælk og kødprodukter. Imidlertid har omfattende undersøgelser definitivt givet disse frygt for at hvile. Test har vist, at disse proteiner ikke har nogen virkning på menneskekroppen og dermed er sikre til konsum.

Oprettelse af transgene dyr:

Transgene får:

Dolly, fårene blev skabt i Skotland i 1997 af nukleare overførselsteknik. Her injiceres kernen i en "donor" mammercelle i en recipientcelle (æg) (hvis kernen er blevet fjernet). Denne celle blev derefter implanteret i en modtagelig surrogatmor, og den udviklede sig til sidst i Dolly - "donorens klon". Dette blev efterfulgt af Polly's fødsel - det transgene lam indeholdende et humant gen (figur 3).

Udviklingen af ​​Dolly og Polly, de første klonede dyr skabte bølger over hele verden. Denne begivenhed er faktisk vigtig, da den ikke blot markerer en stor videnskabelig præstation, men også baner vejen for genereringen af ​​mange andre klonede dyr, som bærer værdifulde humane proteiner.

Transgenic Geit:

I dette tilfælde blev fostercellerne opnået fra et tredive dage gammelt kvægfed. ATII-genet, et humant gen, der koder for anti-koaguleringsprotein, blev fastgjort til promotoren og injiceret i kernen i det nybefrugtede æg.

Efter fjernelse af kernen i recipient-ægcellen (enukleeret tilstand) blev donor-ægcellen fusioneret med føtale fibroblastceller, der besidder det humane gen. Derefter blev det klonede embryo overført til en modtagende kvindegedermor.

Den således udviklede kvindelige afkom er i stand til at producere mælk indeholdende humant protein. Dette protein kan let ekstraheres fra mælken og anvendes til talrige farmaceutiske formål. Udviklingen af ​​disse ged med humane gener er et af de første anvendelser af nukleare overførselsprocessen.

PPL Therapeutics, et britisk-baseret selskab har allerede udviklet fem transgene lam. Virksomhedens direktør, Dr. Alan Colman, siger, at disse lam er realiseringen af ​​visionen om at producere øjeblikkelige flokke eller besætninger, der producerer høje koncentrationer af værdifulde terapeutiske proteiner meget hurtigt. For sent er svin også blevet klonet ved hjælp af mere innovative kloningsteknikker. Disse grise kan være meget nyttige til fødevareindustrien.

Xenotransplantation: Organtransplantation fra en art til en anden

Organtransplantation, den seneste biotech feat, har vist sig at være en omkostningseffektiv behandling af hjerte-, nyren, lunger og andre sygdomme. Organer fra arter som svin menes at være lovende kilder til donororganer til mennesker. Denne praksis kaldes 'xenotransplantation'.

Det første xenotransplantationsforsøg blev udført i 1905, da en fransk kirurg transplanterede skiver af en kanin nyre til en human patient. De første eksperimenter med transplantation af chimpanserne til mennesker blev udført i 1963-64. En af patienterne, der modtog den transplanterede nyre, overlevede i ni måneder.

Transplanterede hjerteventiler fra svin anvendes normalt til behandling af forskellige former for svære hjertesygdomme. Indkapslede dyreceller ses også som en lovende avenue for forskning i behandling af diabetes. Parkinsons sygdom og den akutte smerte forårsaget af visse lægemiddelterapier. Væsker og væv fra køer er også blevet brugt til at producere medicin og andre sundhedsprodukter i årtier.

Den største hindring for xenotransplantation er menneskets immunsystem mod infektion. Nogle gange skaber indførelsen af ​​et ikke-humant væv i menneskekroppen en hyperaktiv afvisning, og hele kroppen kan afskære blodstrømmen til det donerede organ. Her går bioteknologi ind for at redde dagen. Grise bliver nu klonet for at producere organer, som vil blive genkendt af den menneskelige krop.

Disse grise udvikles ved at mikroinjicere genetisk materiale fra fostre pigskin celler til æg, som ikke havde noget genetisk materiale af sig selv. Denne metode er kendt som 'Honolulu Technique', da det var Teruhiko Wakayama og hans gruppe ved University of Honolulu (USA), der først brugte denne metode til at klone mus.

Denne teknik har ført til udviklingen af ​​den første mandlige pattedyrklon. Denne metode er yderst begunstiget, da den kun indebærer overførsel af den føtal donorcelle. Andre metoder, som det, der anvendes ved kloning af Dolly, kræver fusion af hele donorcellen med det enukleerede æg.

Xena - det klonede svarte svin kunne være et skridt fremad i producerende organer til transplantation. Det næste trin ville være at modificere genomet af dette klonede svin, således at organerne opnået fra sådanne dyr ikke kunne udgøre nogen trussel om afvisning, når de blev anvendt til transplantation. Imidlertid forbliver det etiske dilemma for sådanne transplantationer og sandsynligheden for at transmittere ukendte sygdomsvirus stadig at blive tacklet.

Embryo Overførsel:

Bovine embryo transfer er en anden teknik med genetisk manipulation. Den vigtigste fordel ved embryooverførsel er, at det øger reproduktionskapaciteten hos nyttige kvæg som køer og bøfler. En sådan overførsel kan også reducere generationsintervallet mellem udvælgelsestrin ved at have en stor procentdel af afkom fra unge donorer.

I nogle tilfælde tillader embryooverførsel endda køer og bøfler, der er blevet gjort ufrugtbare på grund af sygdom, skade eller aldring, at have afkom. Embryo transfer (ET) teknikker er også udviklet til kameler og kalve. Denne undersøgelse er udført på National Research Center on Camel på Bikaner.