niedziela, 18 maja 2014

Organizmy transgeniczne


Organizmy transgeniczne

- modyfikowane w sposób celowy, aby wprowadzone zmiany były dziedziczne - nie tylko transgen wprowadza się do komórek somatycznych, ale też do linii komórek płciowych - transgen znajduje się w gametach wytwarzanych przez organizm modyfikowany



- uniwersalność kodu genetycznego - prawidłowe odczytanie i ekspresja informacji genetycznej w organizmie biorcy niezależnie skąd pochodziła


Organizmy transgeniczne są źródłem:
- substancji farmakologicznie aktywnych
- odczynników stosowanych w diagnostyce chorób
- mogą być źródłem organów transplantacyjnych
- substancji oddziałujących prozdrowotnie jako element diety



Cechy organizmu transgenicznego
- integracja obcego DNA do przynajmniej 1 chromosomu
- modyfikacje dowolnego genu wynikają z wprowadzenia obcego DNA, nie powstaje w wyniku działania czynników mutagennych
- rearanżacja chromosomów zachodzi na skutek innych procesów niż oddziaływania zewnętrznych czynników mutagennych
- obecność dowolnej, celowo wprowadzonej, stabilnej dodatkowej jednostki genetycznej, np. chromosom czy pozachromosomowy DNA, która jest replikowana i przekazywana następnym pokoleniom




1. Rośliny transgeniczne jako źródło biofarmaceutyków 
- ogromne zapotrzebowanie np. na albumina osocza- roczne zapotrzebowanie sięga 550 ton a koszt pozyskiwanej z osocza jest bardzo wysoki i może dojść przy tym do zakażenia wirusowego 
- dzięki komórkom roślinnym możne otrzymywać albuminę, interferony, interleukiny, enzymy ludzkie- bezpieczne, wolne od wirusów 
Po raz pierwszy biofarmaceutyki pochodzenia naturalnego wyizolowano w 1986 roku – było to białko fuzyjne ludzkiego hormonu wzrostu- wykorzystano komórki kalusa transformowanego tytoniu oraz słonecznika 
Rośliny transgeniczne jako źródło terapeutyków: 
- tytoń- najczęstsze stosowanie 
- marchew 
- pomidory 
- kukurydza 
- ziemniaki 
- lucerna 
- soja 
- ryż 
Tytoń wykorzystywany jest do: 
- hormonu wzrostu 
- składników krwi- hemoglobina 
- białka C- antykoagulant 
- erytropoetyna- leczenia anemii 
- hirudyna- inhibitor trombiny 
- albumina osocza- oparzenia, zabiegi chirurgiczne 
Ryż wykorzystywany jest do: 
- produkcji interferonu alfa- zapalenie wątroby typu B i C 
Kukurydza- aprotynina 
Hodowle bakterii rekombinowanych symbiotycznych 
- producenci substancji stosowanych w terapii chorób zapalnych jelita grubego- interleukina 10 
Produkcja przeciwciał o właściwościach terapeutycznych 
- tytoń, ryż, pszenica po raz I wykorzystane do tego celu 
Zalety roślin jako producentów przeciwciał: 
- łatwość produkcji np. potencjalna biomasa rocznych plonów lucerny i tytoniu to odpowiednio 20 ton/ha i 100 ton/ha 
Przykłady uzyskanych przeciwciał 
- chimeryczne przeciwciała przeciwko powierzchniowemu antygenowi S. mutant wywołującemu próchnicę zębów 
Wytwarzanie szczepionek do stosowania droga pokarmową 
Rośliny jako producenci szczepionek: 
- wytwarzanie znacznych ilości antygenów, mobilizujących układ immunologiczny człowieka i zwierząt 
- z małej powierzchni dużo można uzyskać- wirusowe zapalenie wątroby typy B- dla dzieci na całym świecie z 80 ha powierzchni można by uzyskać szczepionki , a dla Chin z 16 ha 
- atutem takich szczepionek są niższe koszty przechowywania, transportu i podawania 
Charakterystyka szczepionek jadalnych 
- zawierają antygeny stymulujące powstawanie odporności immunologicznej, nie posiadając jednocześnie genów, które pozwalałyby na odtworzenie drobnoustrojów patogennych 
- antygeny te są produkowane przez transgeniczne rośliny jadalne, otrzymywane najczęściej za pomocą technik transfekcji plazmidowej 
- cząsteczki antygenów muszą być tak zaprojektowane, mogły one przejść w formie niezmiennej przez przewód pokarmowy, a niekiedy musza też wytrzymać obróbkę kulinarna 
- wytworzenie antygenów powinno mieć miejsce w jadalnych organach rośliny 
Przykłady takich roślin: 
- ziemniaki 
- sałata 
- banany 
- pomidory 
- marchew 
- orzechy ziemne 
- ryż 
- kukurydza 
Krajowy przykład szczepionki produkowanej przez rośliny: 
- szczepionka przeciwko WZW B produkowana przez sałatę- Instytut Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu 
Niepożądane skutki: 
- możliwość wywołania zjawiska tolerancji w efekcie długotrwałego przyjmowania białka antygenu 
- podawanie takiej szczepionki pod ścisła kontrolą 
Korzyści wytwarzania w roślinach różnych białek rekombinowanych: 
- bardziej ekonomiczne niż fermentory czy bioreakcyjne metody 
- technologie roślinne bez dodatkowych modyfikacji mogłyby z powodzeniem być wykorzystane do hodowli na dużą skalę 
- etap oczyszczania białek może zostać pominięty jeżeli rekombinowane białko ma być podawane doustnie 
- możliwość skierowania białka do odpowiednich wewnątrzkomórkowych przedziałów (np. chloroplastów), gdzie są bardziej stabilne 
- ilość rekombinowanego białka osiąga w roślinach poziom produkcyjny nawet do 14 % (bardzo dużo) całej puli białek 




2. Zwierzęta transgeniczne 
- zwierzęta o udoskonalonych cechach produkcyjnych 
- korzystniejsze tempo wzrostu i większa produkcja mięsa 
- większa jakość mleka i jego wydajność 
- np. pstrąg tęczowy posiada zwiększoną ekspresję genu hormonu wzrostu pochodzącego od łososia- możliwość uzyskania masy 3-11 razy większej 
- np. świnie- podwyższony poziom hormonu wzrostu, lepsze wykorzystanie paszy, redukcja tłuszczu, lepsza wydajność 
- np. bydło- lepsze mleko 
- organizmy te tez mogą być dawcami organów dla ludzi, np. świnie dawcami serca dla ludzi 
- zwierzęta bardziej odporne na czynniki szkodliwe 
Produkcja białek terapeutycznych przez zwierzęta transgeniczne 
- termin pharming- farmacja+uprawa 
- np. VIII czynnik krzepnięcia krwi 
- ludzkie białko C 
- ludzko hormon wzrostu 
- hemoglobina 
- alfa-1-antytrypsyna 
- tkankowy aktywator plazminogenu 
Zastosowanie: 
- jako suplement diety, czynnik hemofilowy, antykoagulant, terapia karłowatości 
Może dochodzić do produkcji w płynach ustrojowych: 
- krew 
- ślina 
- mocz 
- płyn nasienny 
Ssaki transgeniczne- mleko 
- gruczoł mleczny- naturalna, swoista fabryka białek- synteza w dużych ilościach i wydzielane na zewnatrz 
- gruczoł mleczny jako bioreaktor- miejsce syntezy i modyfikacji białek o aktywności biologicznej, np. czynnik krzepnięcia krwi IX czy antytrombina 
- wytwarzanie ludzkich białek leczniczych w mleku (wykazują one aktywność biologiczną) 
Hodowle zwierząt transgenicznych są drogie ale zapotrzebowanie 4 kg na czynnik krzepnięcia IX można pokryć przez 1 krowę, 13 owiec, 10 świńm 700 królików- transgenicznych zaś zapotrzebowanie na 21 kg na rok antytrombiny przez 3 krowy, 3700 królików 
Krew jako bioreaktor: 
- świnie- mogą wytwarzać w komórkach krwi ok. 9% ludzkiej hemoglobiny o zdolności wiązania O2 identycznej ze zdolnościami krwi ludzkiej 
Króliki jako bioreaktory:
- efektywny bioreaktor 
- małe zwierzęta 
- opłacalna ich produkcja, ale lepsze krowy czy świnie bo one dają więcej mleka 
- ale królików mleko ma 3- krotnie więcej białka niż krowie mleko, łatwiejsza hodowla, łatwość uzyskiwania i rozmnażania czyni je aktywnymi bioreaktorami 
Trudności w badaniach nad transgenezą gruczołu mlekowego:
- duże koszty 
- mała wydajność transgenezy 
- długi odstęp międzypokoleniowy 
- mała płodność 
- duże koszty utrzymania- u krów 
- brak ekspresji lub mała ekspresja wprowadzonego genu- małe stężenie produkowanego białka 
- niekorzystny wpływ ekspresji np. hamowanie wzrostu, rozwoju gruczołu mlecznego lub na laktację 
- niemożność przeprowadzania skomplikowanych manipulacji genetycznych na genach białek mleka znaczących, ze względu na brak linii komórek macierzystych 
- brak akceptacji komisji biofarmaceutyków czy społeczności 
- niepełna modyfikacja potranslacyjna produktu-białka 
Mocz jako bioreaktor:
- białko moczu- u ssaków całkowita zawartość 100 mikrogram/ ml 
- np. białka występujące w moczu: modulina, erytropoetyna, uromodulina 
- synteza w nerkach 
- u gryzoni główne białka moczowe syntetyzowane są w wątrobie- występowanie białka dodatkowo 
Zalety myszy w modelach modyfikacji genetycznych :
- małe i częste 
- niezależny od sezonu cykl rozwojowy 
- krzyżowane wsobne 
- liczne odmiany genetyczne 
- długa historia, dostępność szczegółowych protokołów badań 
- duża wydajność transgenezy- do 20% 
- technologie transgenezy za pomocą pierwotnych komórek zarodkowych 
- obszerna baza danych dotycząca różnych szczepów myszy 
Ludzkie białka produkowane w moczu myszy:
- erytropoetyna 
- alfa 1 antytrypsyna 
- czynnik stymulujący kolonie granulocytów, makrofagów 
- hormon wzrostu 
Zjawiska niepożądane w badaniach nad ekspresją w moczu: 
- ektopowa ekspresja obcych genów 
- przeciek białek do krwiobiegu 
- niekorzystny wpływ ekspresji aktywnego białka na funkcjonowanie organizmu

Brak komentarzy:

Prześlij komentarz

Zapraszamy do komentowania, każdą uwagą warto się podzielić

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...