Transcript Document
הנדסה גנטית בבעלי חיים יישומי ההנדסה הגנטית: ברפואה בחקלאות באיכות הסביבה הנדסה גנטית בבעלי חיים • עקרון השיטה. • תחומי השימוש בהחדרת גנים לתאי בע"ח ואדם • ייצור בעלי חיים מהונדסים גנטית: .1הזרקת הגן לגרעין של ביצית מופרית .2רטרו-וירוסים. .3שימוש בתאים עובריים. • יצירת חיות מודל למחקר :עכבר טרנסגני ,עכבר .Knockout חזרה • העברת גנים מאורגניזם אחד למשנהו בכדי לשנות את התנהגותו של האורגניזם "המושתל". • בתהליך ההנדסה הגנטית מספר שלבים: יש לבודד את הגן שמעוניינים להעביר ליצור אחר( .אנזימי רסטריקציה) יצירת ספריית גנים ובידוד הגן המבוקש חיבור הגן לנשא (פלסמיד) – פרומוטור מתאים ,גן מדווח ,עמידות החדרה לתא המאכסן – טרנספורמציה (אגרובקטריום ,הזרקה ,רובה גנים,נגיפים) עקרון העברת גנים תחומי השימוש בהחדרת גנים לתאי בע"ח ואדם 1 מחקר ( אפיון גנים ) 2 ייצור -יתר מסחרי של תוצרים 3 ריפוי גני של מחלות תורשתיות 4 יצור בע"ח טרנסגנים ייצור בעלי חיים מהונדסים גנטית השבחת בעלי חיים בשיטה הקלאסית :הכלאות ובחירת פרטים (איטי ומייגע)... שינויים בבעלי חיים ע"י הנדסה גנטית (מכוונים ומהירים) העברת גנים מכל מקור וקליטתם בגנום המהונדס צפרדעים ,עכברים ,ארנבות, כבשים ,חזירים ,קופים ה DNA-הזר נקלט בגנום התאי ומתבטא ,לעיתים אף עובר לדור הבא הנדסה גנטית חקלאית (העלאת הפוריות ,תנובת חלב ,שינוי הרכב החלב) הנדסה גנטית ברפואה (ייצור תרופות ,מודל לחקר מחלות ,מקור השתלת איברים) שיטה -1הזרקת הגן לגרעין של ביצית מופרית הקניית תכונות חדשות לאורגניזם הצמדת פרומוטור – לעוצמת ביטוי מתאימה ולביטוי בזמן וברקמה הרצויים השיטה המקובלת :הזרקת הגן לאחד הגרעינים של ביצית מופרית טיפולים הורמונלים שאיבת ביציות הזרקת מאות עותקים של הגן השתלה לצינור הביציות באם מאמצת בדיקת הצאצאים חסרון השיטה -יעילות נמוכה סיבות ליעילות נמוכה תמותת עוברים גדולה (לא שורדים את שלב ההזרקה וההשתלה) אחוז קטן מהעוברים קולטים את הגן הזר (דיוק ההזרקה ,עיתוי -לפני השכפול!) פגיעה בהתבטאות הגן (מוטציות ,חוסר ביטוי ,מספר עותקים נקלטים ולעיתים באותו אתר) שיטות נוספות להחדרת גן לבעלי חיים קיימים בעלי חיים להם לא ניתן להזריק גן לביצית עופות: תא מופרה ראשוני נמצא על החלמון סגור בביצה בצינור הביצים לא הצליחו להוציא ולהחדיר גן – ולהחזיר לצינור הביצים מדובר בתא גזע ראשוני – ומאוד קשה לזהות אותו בהטלה 60,000 -תאים סומטיים – לא ניתן לבצע שינויים גנטיים שיגרמו למוות החדרה בעזרת רטרו-וירוסים סמוך לביוץ מחדירים את הגן לתאי המין (בשחלה) -התא שיגיע לצינור הביצים כבר מכיל את הגן -2החדרה בעזרת רטרו-וירוסים רטרו-וירוסים :בעלי מטען תורשתי של RNAלכן נשאים טובים לDNA- חסרונות השיטה • • נשאות לגן הזר רק בחלק מהתאים -פגימה ביעילות העברת הגן לא מתאימים לשאת גנים גדולים או מספר גנים -3החדרת גן באמצעות תאים עובריים מחדירים לתאי עובר בשלב הבלסטוציט הוצאת תאים מהעובר וגידולם בתרבית לסלקציה הזרקה לעובר צעיר העברה לאם פונדקאית מתקבל עובר כימרה בדור הבא חלק מהצאצאים יכילו בכל התאים את הגן הזר חשוב לזכור את המשמעות של מקום החדרת הגן הזר והשלכותיה תאי גזע עכבר טרנסגני הכנסה של גן ממקור אחר לעכבר .הכנסת הגן היא אקראית לגנום המקבל. הכנסת דנ"א באמצעות טרנספקציה טרנספקציה לשורות תאים טרנספקציה לבעלי חיים טרנספקציה לחידקים נקראת טרנספורמציה סוגי טרנספקציה: טרנספקציה יציבה טרנספקציה בלתי יציבה יתרונות השימוש בעכברים .1קצב ריבוי מהיר. .2ניתן ללמוד על התקדמות מחלה מרגע הופעתן בלידה ועד לצורתה הסופית על פני תקופה קצרה. .3מחסור בגן בעכבר גורמת לאותם מומים שיגרמו בבני אדם. החסרונות הגן המוחדר עלול לפגוע בביטוי גנים אחרים. הגן המוחדר עלול להפגע בעצמו. תמותה של עוברים. אין אפשרות לבקר את מספר העתקים של הגן אשר נכנסו. ניתן להשתמש בשיטה הישירה של הזרקת דנ"א זר לתא המארח ע"י הזרקת פלסמיד (המכיל את הגן שמעניין אותנו) לתוך גרעין ביצית של עכברה .לאחר מכן תוזרק הביצית לרחם של עכברה הרה. אחוז סביר של כ 10%-30%-מהעכברים שיוולדו יכילו את הגן המוחדר ,וכל אחד מהם עשוי להכיל 1-150עותקים של הפלסמיד . הכנת עכבר טרנסגני שימוש מחקרי עכברי KNOCKOUT עכבר שגן ספציפי הושמט או נוטרל. בטבע מתרחש באופן ספוטני, כל הזמן אך בקצב איטי. במעבדה: רקובינציה הומולוגית שכלול של השיטות הטרנסגניות הנ"ל כולל knock-outשל גן לא תקין ע"י רקומבינציה הומולוגית (שתחליף מקטע מסוים במדויק) .במקרה זה נעשה שימוש ב 2-גנים מדווחים שונים שיאפשרו סלקציה כפולה. הרעיון הוא להכניס רצף המכיל את גן תקין כשמשני צדדיו גנים מדווחים .באחוז מסוים מהמקרים תתבצע רקומבינציה הומולוגית בין הגן החיצוני התקין לבין הגן המקומי הפגום ,במהלכה יוחלפו שני הרצפים (התקין יכנס לכרומוזום התא במקום הפגום). תהליך רקומבינציה גן tkהמקודד את האנזים טימידין קינאז .אנזים זה מזרז הוספת פוספטים לטימידין ליצירת טימידין טריפוספט http://www.haverford.edu/biology/HHMI/cancer/HSV-tk.html החדרת גן זר באמצעות רקומבינמציה הומולוגית וסלקציה ליצירת עכבר טרנסגני יישומי הנדסה גנטית • ברפואה • בחקלאות • באיכות הסביבה