Эмбриогенетическая инженерия

1. Лекция 3. Эмбриогенетическая инженерия

Лектор Юдина О.П.

2. План лекции. 1. Трансплантация зигот и эмбрионов 2. Клонирование животных 3. Получение химер (аллофенных животных) 4. Получение

трансгенных
животных и растений

3. Эмбриогенетическая инженерия – это активная перестройка генома животных путем вмешательства в их развитие на самых ранних

стадиях онтогенеза.
К ее методам относятся:
- трансплантация зигот и эмбрионов у сельскохозяйственных
животных как способ размножения генетически ценных особей;
- клонирование эмбрионов млекопитающих от животных с
ценными генотипами для создания высокопродуктивных линий и
популяций ускоренными темпами;
- получение химерных и трансгенных животных и растений с
целью конструирования новых геномов, обеспечивающих более
высокую продуктивность и устойчивость к неблагоприятным
воздействиям.

4. 1. Трансплантация зигот и эмбрионов

• Трансплантация эмбрионов – это метод
ускоренного воспроизводства
высокопродуктивных животных путем
получения и переноса одного или
нескольких эмбрионов от высокоценных
животных-доноров менее ценным
животным-реципиентам.

5. Искусственное осеменение и трансплантация эмбрионов сельскохозяйственных животных являются важнейшими инструментами реализации

селекционных программ.
В Федеральном законе “О племенном
животноводстве” этим
биотехнологическим приемам отведено
значительное место.

6. Мероприятия проводятся на основе нормативных документов Департамента животноводства и племенного дела и Департамента

ветеринарии Минсельхоза
России, а также “Инструкции по
технологии работы организаций по
искусственному осеменению и
трансплантации эмбрионов
сельскохозяйственных животных”,
утвержденной приказом Министерства
сельского хозяйства Российской
Федерации от 14 августа 2000 года № 713.

7. Отбор и подготовка коров в доноры эмбрионов Донорами эмбрионов могут быть коровы со следующими признаками: - клинически

здоровые,
- реагирующие полиовуляцией при
гормональной обработке;
- с межотельным периодом в предыдущих
лактациях 360-380 дней, - проявлением
первой охоты до 50 дней после отела,
- нормальным состоянием матки и
яичников

8. Обработка коров-доноров и их осеменение Гормональную обработку начинают через 50-60 дней после отела при наличии выраженной

охоты и хорошо сформированного желтого тела в
одном из яичников на 8-14 день цикла.
Полиовуляцию вызывают введением
гипофизарного препарата
фолликулостимулирующего гормона ФСГ-супер
на протяжении 4-5 дней. Полиовуляция обычно
начинается через 36-48 часов после введения
простагландинов. Коров осеменяют 3 раза с 12часовыми интервалами. Осеменение проводят
двойной дозой семени.

9. Извлечение и оценка эмбрионов Нехирургическое извлечение эмбрионов проводят на 7-8 день после осеменения донора (день охоты

принимают за
0 день). На промывание одного рога расходуется 200-500
см3 среды. Извлеченные эмбрионы перед пересадкой или
замораживанием подвергают санитарной обработке.
Морфологическую оценку качества эмбрионов проводят
под стереомикроскопом с увеличением в 60-80 раз.
Оптимальное время для получения и пересадки
эмбрионов – 7-8 сутки после осеменения донора, когда
большинство извлеченных эмбрионов находятся на
стадиях морулы или бластоцисты.

10.

Пересадка или замораживание эмбрионов
Для пересадки используют коров через 50-60 дней после
неосложненного отела, не старше 7 лет. Телки должны быть
случного возраста, не старше 22 месяцев, ни разу не
осеменявшиеся.
При исследовании яичников желтое тело должно иметь
основание 1,5 см в диаметре.
На 60-90 дни после пересадки животных-реципиентов
ректально исследуют на наличие стельности.

11.

Голштинские канадские
телочки из эмбрионов на
Украине
Трансплантация
эмбрионов в Новосибирске

12. 2.Клонирование животных

Клонирование является точным
воспроизведением того или
иного живого объекта в каком-то
количестве копий. (Л.И.
Корочкин,1999).

13. Метод пересадки (трансплантации) ядер в яйцеклетку лягушки

14. Плюропотентность - способность ядра обеспечивать дифференцировку многих, но не всех типов клеток. Унипотентность - способность

Плюропотентность способность ядра обеспечивать
дифференцировку многих, но
не всех типов клеток.
Унипотентность - способность
обеспечить дифференцировку
только одного типа или
небольшой группы связанных
типов клеток.

15. Получение однояйцевых близнецов. Клоны можно получить путем разделения эмбрионов на ранней стадии развития.

16. Клонирование эмбрионов путем пересадки ядер эмбриональных клеток в энуклеированные яйцеклетки. Процесс клонирования эмбрионов

таким
путем включает четыре основных этапа:
- выделение интактного ядра донора,
- энуклеацию ооцита,
- пересадку ядра в энуклеированную
яйцеклетку.
- активация ооцита и слияние мембран
яйца и ооцита.

17. Преимущества данного метода по сравнению с технологией разделения эмбрионов: - эмбриональные клетки, полученные из эмбриона на

стадии до 64 клеток, могут быть
репрограммированы в одноклеточные зиготы и
давать множественные копии генетически
одинаковых животных;
- повторное клонирование путем пересадки ядер
от клонированных эмбрионов повышает
потенциальные возможности технологии в
производств большего числа клонов.

18. Клонирование животных путем пересадки ядер соматических клеток в энуклеированные яйцеклетки.

19. 3. Получение химер (аллофенных животных)

3. ПОЛУЧЕНИЕ ХИМЕР
(АЛЛОФЕННЫХ ЖИВОТНЫХ)
Аллофенными называют
химерные организмы,
содержащие разные ткани,
произошедшие из клеток,
полученных от разных
родителей.

20. Понятие химера означает составное животное. Сущность метода получения химер заключается в искусственном объединении

эмбриональных клеток двух и
более животных.

21. Различают первичный химеризм, при котором генетически разные клеточные популяции сосуществуют с самых ранних стадий

эмбриогенеза, и вторичный
химеризм, когда комбинируются
ткани от двух или более взрослых
индивидуумов или зародышей
после начала периода
органогенеза.

22. Существует два основных метода получения химер искусственным путем: Агрегационный (получение первичных химер), предполагающий

объединение двух и более
морул или бластоцист в один эмбрион - включает
агрегацию различающихся по генетическим
маркерам зародышей на стадии 8-12 бластомеров.
Инъекционный (вторичные химеры), заключается
в микроинъекции клеток внутриклеточной массы
(ВКМ) бластоцисты доноров в бластоцель
эмбриона-реципиента.

23.

24. Гибрид между козой и овцой

25. 4.Получение трансгенных животных и растений

Трансгенез – это процесс переноса донорских,
чужеродных генов в клетки реципиентных
животных, растений и микроорганизмов путем
микроинъекций гена в мужской пронуклеус
зиготы или с помощью различных векторов.
Трансгенные (генетически модифицированные)
организмы (ГМО) – животные, растения,
микрооганизмы и вирусы с измененной
наследственностью, вызванной включением в их
геном чужеродных генов с помощью генноинженерных методов.

26. Прикладное направление развития трансгенеза у сельскохозяйственных животных: – интеграция генов фактора свертываемости крови,

инсулина, альбумина, лактоферина и других
регуляторных белков человека, которые синтезируются в
молочной железе и выделяются с молоком;
– разработка средств для диагностики, профилактики и
лечения человека: выведены мыши, в организме
которых воспроизводятся серповидно-клеточная анемия,
диабет, желтуха, сердечно-сосудистые и ряд
наследственных болезней (болезнь Дауна и др.);
– исследования по переносу генов человека в геном
клеточных популяций свиньи с целью создания
трансплантатов сердца и почек, других органов для
пересадки человеку.

27. Этапы получения трансгенных животных: 1этап: выбор, получение и клонирование чужеродного гена; 2этап: получение зигот и

выявление пронуклеусов;
3этап: микроинъекция определенного числа копий генов в
видимый пронуклеус;
Микроинъекция ДНК — наиболее распространенный метод
трансформации генов в геном животных. Это делают с
помощью пипетки (d = 1 мкм).
4этап: трансплантация зиготы в половые пути гормонально
подготовленной самки;
5этап: оценка родившихся животных по генотипу и фенотипу
(интеграция чужеродной ДНК, экспрессия ДНК, влияние на
признак - например, высокая интенсивность роста,
установление наследования гена).

28. Трансгенные животные

29. Достижения ГМО

♦♦♦ В Москве в институте животноводства получили трансгенную
овцу с геном химозина (сычужный фермент коров), то есть овца
дает молоко с ферментом, необходимым для производства сыра.
Обычно этот фермент добывали из истолченного телячьего
желудка (ради этого убивали телят). А теперь, при новой
технологии, 200 овец могут обеспечить сыром, всю Россию.
♦♦♦ Сейчас ведутся работы по увеличению мясистости лосося
(трансгенная рыба в 2 раза крупнее, но, к сожалению, конкурирует с
обычным лососем); со свиньями по двум направлениям: улучшение
мясистости и получение организмов, пригодных для
трансплантации органов для человека.
♦♦♦ Микроинъекция рекомбинантной ДНК, содержавшей ген
соматотропина (роста) быка в зиготу кролика позволила получить
трансгенное животное с гиперпродукцией этого гормона.
Полученные животные обладали ярко выраженной акромегалией.

30. Трансгенные растения

Основные типы векторов у растений следующие:
• 1) Внехромосомная плазмида, или Ti-плазмида,
агробактерии Agrobacteria tumefaciens служит для
переноса, включения в хромосому реципиента и
экспрессии генетической информации в растениях.
Другая бактерия А.rhizogenes содержит Ri-плазмиды,
индуцирующие образование корней и регенерацию
здоровых растений.
• 2) Векторами также служат ДНК-содержащие вирусы
растений, среди которых наиболее изучен вирус
мозаики цветной капусты (ВМЦК) с двухцепочечной
ДНК.

31. Методы переноса ДНК в растительные клетки:

• 1. Метод непрямого переноса генов
• 2. Методы прямого переноса генов в растение.
• A. Слияние ДНК-вектора и растительного
протопласта с помощью специальных методик.
• Б. Заражение культуры протопластов на
начальной стадии роста агробактериями.
• B. Микроинъекции ДНК (наиболее
универсальный способ).
• Г. Электропорация.
• 3. Биологическая баллистика.

32. Направления получения трансгенных растений: - улучшение аминокислотного состава запасных белков. - фиксация атмосферного азота

– это свойство
организмов – прокариот, а фиксируется он
благодаря ферменту нитрогеназе, который
выделен у 36 видов микроорганизмов.
Составление генетических карт генов
азотфиксации (njf-генов) показало исходную
организацию у большинства азотфиксирующих
организмов.
- получении трансгеных растений, устойчивых к
фитопатогенам, гербицидам, насекомым и к
абиотическим стрессам.