Эмбрионженерия пайда болуы. Қазақстан жануарлар биотехнологиясы
жүктеу/скачать 31,64 Kb.
|
1 2
Байланысты:stud.kz-32679
- Бұл бет үшін навигация:
- Эмбрионженерия пайда болуы. Қазақстан жануарлар биотехнологиясы
|
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТІРЛІГІ СЕМЕЙ ҚАЛАСЫНЫҢ ШӘКӘРІМ АТЫНДАҒЫ МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ. СӨЖ Эмбрионженерия пайда болуы. Қазақстан жануарлар биотехнологиясы ТАҚЫРЫБЫ: Тексерген. Нұржанова К.Х. Орындаған. Айтқазинова А.Д. Топ. ОЗ-207 Семей 2015ж. Эмбриоинженерия және эмбриондарды трансплантациялау 2. Эмбриондарды реконструкциялау 1.Биология ғылымдарының жаңа жетістіктері арасынан мал эмбриоииженериясының биотехнологиялық әдіс ретінде қолданылуы және болашақтағы мүмкіндігі бүкіл әлем ғалымдарын аса қызықтырады. Эмбриоинженерия – организмнің жатырдағы дамуының ерте кезеңіне әсер ету арқылы эмбриоидарды генетикалық құрастыру. Мұндай, алдын ала көзделген генетикалық жоспарға сәйкес малды алу мал шаруашылығында кең қолданбаса да, оның болашағы орасан зор, тіпті кейбір бағыттары, мысалы, мал эмбриондарын трансплантациялау немесе клонын көбейту ңазіргі кездің өзінде коммерциялық негізге қойылған. Эмбриоинженерия әдістерінің кез келгені биотехнологиялық бағытқа ие бола алады, ал олардың негізін эмбриондар, трансплантациясы құрайды. Трансплантация (көшіру, тасымалдау) деп генетикалық тұрғыдан жоғары бағалы аналық малдың (донордың) бірнеше эмбриондарын басқа аналық малдардың (реципиеттердің) жыныс жолына тасымалдауды түсінеді. Алғаш рет эмбриондарды трансплантациялау туралы хабар 1890 жылы Хип қояндарға ұрықтанған аналық жыныс клетканы тасымалдап, көжектер алғаннан кейін алынды. Алайда, бұдан кейінгі көп жылдар бойында эмбриондарды тасымалдау идеясын мал тұқымын жақсарту мақсатына қолдануға оншалықты мән берілмеді. Сондықтан біздің ғасырымыздың жетпісінші жылдарына дейін эмбриондарды трансплантацнялау әдісі тек зерттеу мақсатына ғана қолданылды. Жетпісінші жылдардың бас кезеңінен бастап мал эмбриондарын трансплантациялау проблемасы ғалымдар мен мал шаруашылық мамандарын қызықтыра бастады. Қазіргі кезде ғылыми дамыған елдерде мал эмбриондарын траисплантациялау арқылы жыл сайын жүздеген мың бұзау, бірнеше мың қозы алынуда. ТМД елдеріңде эмбриондарды трансплантациялау бойынша 20-дан астам орталықтар құрылды. Біздің республикамыздың ғалымдарының бұл проблеманы шешу үшін қосқан үлесі үлкен. Қазақ республикасы ғылым Академиясының эксперименттік биология институты қой зиготаларын трансплантациялау жұмысын 20 жылдай уақыт бойында жүргізіп келеді. Эмбриондарды тасымалдаудың негізгі мақсаты болып генетикалық құндылығы өте жоғары ұрғашы малдаң жылына барынша көп ұрпақтар алу арқылы мал тұқымын асылдандыру жұмысының тиімділігін арттыру болып саналады. Әдетте, біз, мысалы, бір сиырдан 3-6 бұзау ғана алатын болсақ, онда эмбриогенетикада биотехнология көмегімен алынатын ұрпақтың санын ондаған және жүздеген есе көбейтуге болдды. Теориялық есеп бойынша генетикалық тұрғыдан бағалы жалғыз донор сиырдан 500-ден астам бұзау алуға болады. Эмбриондарды трансплантациялау бұдан басқа мынадай мақсаттарды шешу үшін қолданылады: – ерте эмбриондарды бөлу арқылы бір-бірінен ешқаңдай айнымайтын малдар (монозиготалы) алу; – генетикалық тұрғыдан бағалы мутантты малдарды сақтап, олардың санын көбейту; шағын популяцияны және жойылуға жақын тұқымның генофондын сақтау; генотипі бойынша генетикалық бағалы, бірақ табиғи жағдайда тұқым бере алмайтын малдан ұрпақтар алу; генетикалық кемістіктерді тарататын малды табу; климаты басқа – шетелден әкелінген малды жерсіндіру; эмбрионның кариотипін зерттеу арқылы жыныс проблемасын реттеу; эмбриондарды түрлер арасында тасымалдау; химерлі (аллофенді) және трансгенді малдар алу үшін. Эмбриондарды тасымалдау биотехнологиясы мынадай кезеңдерден тұрады: донорларды таңдау; донорлардың суперовуляциясын іске асыру; донорларды ұрықтау; донорлардан эмбриондарды шығару және оларды бағалау; эмбриондарды арнайы ортада өсіру және сақтау; эмбриондарды реципиенттерге көшіріп отырғызу (тасымалдау). Негізгі кезеңдердің жалпы принциптерін қарастырайық. Әрине, донордың мақсатқа сәйкес әр түрлі генетикалық ерекшелігі (өнімділігі жоғары, ауруларға төзімді т. б.) болуы керек. Мысалы, сүтті ірі қара шаруашылығында донор – сиырларды таңдауда, оларды болашақтағы асыл тұқымды, жақсартушы бұқалардың шешесі ретінде қарайды. Донордың нәсіддік қасиеті өзінің жоғары өнімділігіне ғана емес, сонымен қатар оның туыстарының осындай қасиетпен сипатталуына да байланысты. Трансплантадия тәжірибесінде донор – сиырларды таңдау екі сатыдан тұрады. Біріншісінде, донордың қасиеті оның өзінің басты белгілері — сүттілігі және сүтінің майлылығы бойынша бағаланды. Бағалаудың келесі кезеңінде желіннің және емшектің пішіні, сүт беру қасиеті, төзімділігі, сүйек және тұяғының беріктілігі және көбею функциясы бойынша бағаланады. Әрине, егер донордың ұрпақтары болса, онда олардың сапасы бойынша оны бағалау түпкілікті болып саналады. Осы талаптарға сәйкес донорларды негізінен асыл тұқымды мал өсіретін шаруашылықтардан таңдайды. Донор таңдап болғаннан кейін олардан көптеген овуляция немесе суперовуляция алу қажет. Бағалы донордың жыныс мүшесінде бірнеше ооциттер жетілуі үшін оларға әр түрлі гормон препараттарын қолданады. Ол үшін донор малдың қанына гонадотроптық гормондарды енгізеді. Қазіргі кезде олардың ішінен буаз биенің сарысуын (ББС) енгізу кең қолдана бастады. Алайда, кез келген донор мұндай гормондарға өздерінің ерекшелігіне сәйкес әр қилы жауап береді, сондықтан енгізілетін гормонның белгілі мөлшеріне тиімді полиовуляциялық қасиеті бар донорларды таңдаудың үлкен маңызы бар. Кейінгі кезде ФСГ (фолликулин стимулдейтін гормон) гонадотропинін простангландин гормондарымен бірге қолданудың тиімді екенін ғалымдар дәлелдеді. Осындай әсер ету нәтижесінде донордың жыныс жолынан 10—20 жетілген аналық жыныс клеткаларды алуға болады. Зиготаларды трансплантациялау әдісінің тиімділігі оларды донор жыныс жолынан шығару тәсіліне көп байланысты Эмбриондарды үш тәсіл арқылы шығаруға болады: донорды сойысқа жығу, хирургиялық және арнайы ертінділер көмегімен жуу (хирургиялық емес). Қазіргі уақытта негізінен соңғы екі тәсіл қолдану алды. Көпшілік жағдайда эмбрионды донордан шығарудың нақты тәсілінің қолданылуы мал түріне байланысты болып келеді. Ірі қара мен жылқыда негізінен хирургиялық емес тәсіл, ал қой мен шошқада арнайы операция өткізу арқылы эмбриондарды аналық жыныс жолынан жуып шығарады. Кейінгі кезде қой эмбриондарын хирургиялық емес тәсіл арқылы бөлуге болатын мүмкіндіктер пайда болды. Жалпы бұл тәсілдің артықшылығы донор малды бірнеше рет қолдану мүмкіндігін туғызуынан тұрады. Имплантациялық даму сатысындағы ерте эмбриондарды бөліп алғаннан рецениент — аналықтардың жатырына тасымалдауға дейін 1-5 сағат уақыт кетеді.Осы аралықта зиготаның биологиялық сапасы сақталуын қамтамасыз ететін жағдай жасау керек. Эмбриондарды шығарғаннан кейін, олардың тіршілік қабілеттілігін бағалап, температурасы 37°С қоректік ортаға ауыстырады. Эмбриондар өсетін және сақталатын ортада тұз ертінділері, витаминдер, амин қышқылдары, ортаның рН мөлшерін 7,2 — 7,6 аралығында қамтамасыз ететін биокарбонат иондары, антибиотиктер болады. Қазіргі уақытта эмбриондарды in vitro жағдайында қысқа мерзімде өсіру үшін бірнеше қоректік орталар дайындалды, эмбриондарды өсіру үшін Дюльбекко, Бринстер тұз ертінділері, ТС—199, Хэм Ғ — 10 қоректік орталары жиі қолданылады. Мұндай орталарға әр түрлі биологиялық және синтетикалық заттар (антибиотиктор, қан сарысуы т. б.) қосады. Эмбриондарды қоректік ортада өсіру және сақтау арқылы, оларды ұзақ қашықтыққа (басқа шаруашылыққа) тасымалдауға болады. Мал эмбриондарын басқа сүтқоректі аналықтардың жыныс түтігіне тасымалдау арқылы сақтауға болады. Бұл мақсатпен үй қояндарын пайдалану өте ыңғайлы. Ұрғашы қоянның жыныс түтігіндегі сиыр эмбриондары реципиенттерге тасымалдауға жарамды сатыға дейін яғни морула және бластоцистаға шейін өсе алатынын ғалымдар дәлелдеді. Р. Лаусон және т. б. (1972) ұргашы қоян жыныс түтігінде 3 — 4 тәулік бойында сақталған ірі қара эмбриондарын реципиент-сиырларға тасымалдағанда, транспланттардың шығуы 73% тең екендігін көрсетті. Әрі, қоян организмінде яғни іn vitro жағдайында сақталатын эмбриондарды тым ұзақ қашықтыққа (мысалы, шетелге) жеткізу қиынға соқпайды. Трансплантация үшін мал эмбриондарының биологиялық жарамдылығын бағалау бірнеше әдістер арқылы жүргізіледі. Олардың ішінен тәжірибеде морфологиялық әдіс кең қолдану алды. Бұл әдісте эмбрионның пішінін, оның құрылысы мен тіршілік қабілеттілігін 160-есе үлкейтетін микроскоп арқылы анықтайды. Эмбрион орналасқан шыныны мұқият тербетіп, оның әр жақтарын қадағалай отырып, зиготалардың формасын, олардың пеллюцид аймағының жағдайын, бластомераларының сандарын, бөлшектенуінің бірқалыптылығын, эмбриобласт және трофобластардың байқалуын бағалайды. Біздің елімізде эмбрионның сапасын бағалауда мынадай белгілерді есептейтін 5-балды шкала қабылданды: эмбрионның даму сатысының жасына сәйкес келуі; мөлдір қабық пішінінің қалыпты біртұтастығы; бластомералардың бірқалыптылығы және цитоплазманың жағдайы; периветеллин саңылауының мөлдірлігі. Зерттеулер соңғы морула немесе бластоциста сатысындағы эмбриоидарды реципиенттерге тасымалдауға жарамды еткендігін дәлелдеді. Трансплантация үшін жарамды эмбрион саны донордың сапасына тікелей байланысты. Бірнеше рет ұрықтанудан өткен аналық мал донор ретінде жарамды бола алмайды. Цитогенетикалық зерттеулер, мұндай донордан алынған эмбриондардың кариотипі әр түрлі ауытқумен сипатталатынын көрсетті. Мысалы, ондай сиырлардан алынған эмбриондарда хромосомалық кемістік—1/29 робертсон транслокациясы жиі кездеседі (И. Густафссон, 1985). Реципиент ретінде сұрыпталған малдарға қойылатын негізгі талап — оларда гинекологиялық ауытқу болмауы керек. Ал, олардың өнімділік, нәсілдік және тұқымдық сапаларына үлкен мән берілмейді. Эмбрионның реципиент жатырында қалыпты дамуы үшін донор мен реципиенттердің жыныс циклінің синхронды (қатарласып, бір мезгілде) өтуі аса қажетті басты себеп больш саналады. Олардың арасындағы жыныстық цикл 24 сағаттан аспауы керек, ал айырмашылық 12 сағаттан кем болса, онда жақсы нәтижені күтуге болады. Табиғи жағдайда мұны іске асырудың белгілі қиындықтары бар, сондықтан жыныс циклін синхронды ету үшін простагландин гормондарын қолданады. Реципиенттің эмбрионды қабылдауға жарамдылығын олардың қанындағы прогестерон мөлшерін есептеп, анықтайды. Біздің еліміздегі трансплантация техникасының қазіргі деңгейі эмбриондарды донордан шығара салып, бағалаудан кейін бірден реципиентерге тасымалдауды керек етеді. Қазіргі кезде эмбриондарды реципиенттерге тасымалдау хирургиялық және хирургиялық емес әдістер арқылы іске асады. Кейінгі уақытта соңғы әдіс жиі қолдану алды. Бұл арада мал түріне байланысты әр реципиенттің жатырына екі және одан көп эмбрионды отырғызудың үлкен биотехнологиялық мәні бар екендігін атап өту керек. Мал эмбриондарын трансплантациялау тиімділігіне зиготаларды сақтау жағдайлары көп әсер етеді. Эмбрионды сақтаудың ең тиімді және келешегі бар әдіс — оларды сұйық азотта—196°С температурада терең мұздату (кри-оконсервация). Эмбриондарын осындай төмен температура жағдайында сақтаудың бірқатар артықшылықтары бар: донор және реципиент малдардың көп санын ұстау қажеттілігі жоқ, генетикалық бағалы малдың эмбрио-жинағын құрастыруға, өте сирек кездесетін және жоғалып кетуге жақын тұқым генофондысын сақтауға және зиготаларды кез келген шетелге тасымалдауға болады. Бұдан басқа эмбриондар жинағын құрастыру донор мен реципиенттердің жыныстық циклін синхронды ету қажеттілігін жоққа шығарады. Сонымен криоконсервация әдісі эмбриондар трансплантациясының мүмкіндігін едәуір деңгейде ұлғайтып, селекциялық бағдарламаның сенімді биотехнологиялық негізін салады. Сонымен, эмбриондарды трансплантациялау әдісінің мал шаруашылығының тәжірибесінде кең көлемде енуі генетикалық бағалы ұрғашы малдың селекция жұмысын жақсартуда тигізетін әсері мол. Эмбриондарды реципиент -аналық малдарға тасымалдамас бұрын, олардың жынысын цитогенетикалық әдісті пайдаланып, анықтау мүмкінділігінің биотехнологиялық мәні бүгінгі күні өзекті-мәселелердің бірі болып саналады, өйткені оны шешу арқылы мал жынысын белгілі деңгейде реттеуге болады. Эмбриондардың жынысын анықтайтын екі әдіс белгілі: жыныс хроматинді (Бар түйіршігін) және жыныс хромосомаларды талдау. Екі әдіс те трофобластарды зерттеуге негізделген. Қазіргі кезде екінші әдіс — трофобластардың жыныс хромосомасын талдаудың тәжірибелік маңызы бар. Бұл әдістің мәні метафаза сатысындағы клетканың жыныс хромосомаларының морфологиясын анықтаудан тұрады. Әдіс мынадай кезеңдерден тұрады: трофобласт клеткасын алу (микробиопсия арқылы); клетканы in vitro жағдайында өсіру; хромосома үлгісін дайындау; үлгіде метафазалық клеткаларды микроскоптан талдау. Цитогенетикалық зерттеулер микробиопсияның 9—15 тәуліктік эмбрионда тиімді өтетінін дәлелдеді. (У. Хар және т. б., 1976). Трофобласт клеткаларын алу микрохирургиялық операция арқылы өтеді және бұл эмбрионның тіршілін қабілеттілігіне және одан дамыған төлдің сапасына ешқандай зиянды әсері болмайтыны дәлелденді (С. Мустафа, Ж. Хан, 1978). Микробиопсия арқылы алынған клеткаларды қоректік 199 ортасында өсіреді. Ортада есетін клеткалардың митоздық бөлінуін метафаза сатысында тоқтату үшін ортаға химиялық алкалоид — колихицин қосады. Бұдан кейін метафаза жазықтығында хромосомалардың жеке жайылуы үшін клетканы натрий немесе калий цитратымен гипотонизациялайды, ал хромосомаларды препаратта жақсы бекіту үшін оларды арнайы фиксациялық сұйықтықпен (метил спиртінің 3 бөлігі мен сірке қышқылының 1 бөлігінен құралған) өңдейді. Осындай жолмен алынған хромосома препараттарын гимза немесе басқа бояғыштармен бояп, микроскоптық талдауға дайын эмбрионның метафазалық клеткаларын алады. Цитогенетикалық әдістің артықшылығы — эмбрионның жынысын ерте анықтаумен қатар, олардың кариотипін жалпы бағалауға мүмкіндік бар. Сонымен қатар, микробиопсиялық клетканың өте аз мөлшері эмбрионның жынысын 60-70% дәлдікпен ғана сенімді анықтауға болады. Осыған байланысты бұл әдіс әлі де болса кең қолданылмай келеді. Кейінгі кезде эмбриондардың жынысын иммунологиялық әдіс арқылы анықтаудың келешегі бар екендігі аталып жүр. Бұл әдіс еркек жынысқа дамитын эмбрионның НҮ—антигендерін (гені Ү хромосомада орналасқан) табуға негізделген. Оны іздеу үшін иммунобиотехнология көмегімен алынған моноклонды НҮ — антизаттар қолданылады. Моноклонды антизат 0-12—тәуліктік ірі қара эмбрионының НҮ — антигендерін таба алады. Мұндай эмбрион тек еркек бұзауларда ғана дамиды деп есептелінеді. Б. Браумерер және т. б. (1983) моноклонды НҮ — антизатты қолдану арқылы 6-7 тәуліктік зиготалардың 85%-тен астамының жынысын анықтай алды. Францияның ауыл шаруашылық Ұлттық Ғылыми-зерттеу институтының зерттеушілері 1986 ж. 6-тәуліктік ірі қара эмбрионы жынысын анықтаудың жетілген әдісін ұсынды. Арнайы құрастырылған ДНҚ — сүңгі арқылы эмбрионның Ү-хромосомасын оңай табуға болады және биопсия үшін шамамен небәрі 10 клетка ғана жеткілікті болады. Бұл клеткалар іn vitro жағдайында қоректік ортада өсіп, жеткілікті мөлшерге дейін көбейді. Осы клеткаларды ДНҚ-сүңгімен талдап, эмбрионның жынысын реципиент сиырларға тасымалдағанға дейін анықтау мүмкін болды. 2.Эмбриондарды реконструкциялаудың биотехнологиялық маңызы. Мал эмбрионын трансплантациялау терең зерттеуді керек ететін бірқатар биотехнологиялық проблемаларды туғызды. Бұл пробломалар алынған эмбрионның генотипі мен фенотипін қайтадаи құрастыру (реконструкциялау) арқылы биотехлологиялық процесті меңгеру мүмкіндігін зерттеуді алға қойды. Бұған монозиготалы егіздер, химерлі (немесе аллофенді) және трансгенді малдар алу жатады. Мал эмбрионы клонын көбйту мүмкіндігі ғалымдарды бұрыннан қызықтырып келеді. Ағылшын эмбриологы Дж. Гердонның ядроларды тасымалдау әдісін (алдыңғы тарауды қара) ойлап шығарғаннан бастап, мал эмбрион клонын алу проблемасы жаңа деңгейге көтерілді. Эмбрион клонын алу эукариоттық клетканың тотипотенттілік қасиетіне тікелей байланысты. Мал шаруашылығында эмбрион клондарын алу мүмкіндігін Ф. Сиделдің қоянға жүргізген классикалық тәжірибелері көрсетті: жалғыз бластомерді екіге бөлу арқылы екі қоян алынды. Көптеген зерттеулер 2-8 клеткалық эмбрион бластомераларын бөлу арқылы дамуы қалыпты мал төлдерін алуға болатынын дәлелдеді (Н. Мур және т. б., 1968; С. Уиладсен және т. б., 1981; X. Нагасима және т. б., 1987; Т. Мак Эвой және т. б., 1987 т. б.). Мал шаруашылығында 1979 ж. С. Уиладсен әлемде алғаш рет монозиготалы қозыларды алды. Суперовуляциядан өткен қойлардан 2 клеткалық эмбриондарды екі бөлікке бөлді, 16 монозиготалы бластомераларды алды. Оларды 16 реципиент қойларға тасымалдау нәтижесінде бірінен-бірі айнымайтын бес жұп егіз және бес жалғыз қозылар алынды. Екі жылдан кейін С. Уиладсен және С. Полж алғаш рет бұзаулардың эмбриондық клонын алды: 8-бластомер сатысындағы эмбриондарды бөлу нәтижесінде бір үш монозиготалы және екіден монозиготалы қос бұзаулар алынды. Кейін жүргізіліген зерттеулерде монозиготалы құлын және лақтар алынды. Сонымен мал эмбрионын екіге және одан көп бөліктерге бөліп, бірнеше монозиготалы егіздер алуға болады. Мұндай егіздердің үлкен артықшылығы – олар бір-бірінен генотипі бойынша ешқандай айырмашылығы жоқ. Бұл әдістің биотехнологиялық маңызы өте зор, тіпті, қазірдің өзінде АБШ, Канада және Жапон елдерінде монозиготалы егіздер алу коммерциялық сипатқа ие болды. Болашақта биотехнология үшін генетикалық химераларды алудың маңызы өте зор. Генетикалық химера деп бернеше әр түрлі эмбриондарды біріктіру арқылы пайда болған организмдерді түсінеді. Барлық ата-аналық формалардың клеткалары бар генетикалық химералар аллофенді деп те аталады. Біз оны аллофенді тышқанды алу тәжірибесінде организм деңгейіндегі генетикалық инженерияның әдісі ретінде қарастырдық. Енді осындай малды мал шаруашылығында құрастыру мүмкіндігін қараймыз. Химерлі малдарды алу үлгісі зертханалық жануар -аллофенді тышқан алу үлгісіне сәйкес өтеді. Оларды алудың екі әдісі белгілі: екі және одан көп бластоцист немесе морулаларды бір эмбрионға біріктіру (агрегациялық) және бір эмбрионның бластоцист ішіне басқа эмбрионның бластомераларын ендіру (иньекциялық) арқылы. Бірінші әдісті А. Тарковский (1961) және В. Минц (1962), ал екінші әдісті Р. Гарднер (1968) ұсынды. Е. Такер және т. б. 1974 жылы төрт ата-аналық формалардан пайда болған эмбриондарды біріктіру арқылы химерлі қой алғанын баспада жариялады, 10 жыл өткен соң қой (2n-54) мен ешкінің (2n-60) клеткаларынан құралған генетикалық химералар алынды (С. Фехили және т. б., 1984). Қазіргі кезде әр түрлі сиыр тұқымдары эмбриондарын біріктіру арқылы химерлі бұзаулар (Г. Брем және т. б., 1985), ірі қара (Воs.taurus) мен зебу (Воs. іndісus) эмбриондарын біріктіріп, түраралық генетикалық химералар да алынды. Мал шаруашылығында әзірше генетикалық химералар қолдану алған жоқ. Алайда, бірқатар ауруларға төзімді немесе сүтті және етті үйлескен генетикалық химерлі малдар алудың зоотехникалық және мал дәрігерлік маңызы бар. Мал эмбриондарын реконструкциялау әдістері ішінен биотехнология үшін ең перспективалы әдісі — трансгенді малдар құрастыру. жүктеу/скачать 31,64 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2