Anwendungen der Biotechnologie in transgenen Pflanzen und Tieren

Die Anwendungen der Biotechnologie umfassen: (i) Therapeutika, (ii) Diagnostika, (iii) gentechnisch veränderte landwirtschaftliche Kulturen, (iv) verarbeitete Lebensmittel, (v) biologische Sanierung, (vi) Abfallbehandlung und (vii) Energieerzeugung.

Die Biotechnologie befasst sich hauptsächlich mit der industriellen Produktion von Biopharmazeutika und biologischen Produkten unter Verwendung von gentechnisch veränderten Mikroben, Pilzen, Pflanzen und Tieren.

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Forschungsgebiete der Biotechnologie:

Es folgen drei Forschungsgebiete der Biotechnologie.

(i) Katalysator:

Bereitstellung des besten Katalysators in Form eines verbesserten Organismus; im Allgemeinen eine Mikrobe oder ein reines Enzym.

(ii) optimale Bedingungen:

Schaffung von optimalen Bedingungen durch Engineering, damit ein Katalysator wirken kann.

(iii) nachgelagerte Verarbeitung:

Downstream-Verarbeitungstechnologien zur Reinigung des Proteins / der organischen Verbindung.

Wir werden lernen, wie die Biotechnologie genutzt wird, um unsere Lebensqualität zu verbessern, vor allem in der Lebensmittelproduktion und Gesundheit.

Biotechnologische Anwendungen in der Landwirtschaft:

Optionen zur Steigerung der Lebensmittelproduktion:

Es gibt drei Möglichkeiten, die Nahrungsmittelproduktion zu erhöhen.

1. Agrochemie-basierte Landwirtschaft:

Der Grünen Revolution gelang es, die Ernteerträge hauptsächlich aufgrund von

i) Verwendung verbesserter Kulturpflanzen und

(ii) Verwendung von Agrochemikalien (Düngemittel und Pestizide)

Es reichte jedoch nicht aus, um die wachsende menschliche Bevölkerung zu ernähren.

2. Ökologischer Landbau oder ökologischer Landbau:

Im ökologischen Landbau verwenden Landwirte Dünger, Biodünger, Biopestizide und Biokontrollen, um die Pflanzenproduktion zu erhöhen, anstatt Kunstdünger und Pestizide einzusetzen.

3. Gentechnisch erzeugte landwirtschaftliche Kulturpflanzen:

Der ökologische Landbau kann den Ernteertrag nicht nennenswert steigern. Die Lösung dieses Problems ist die Verwendung von gentechnisch veränderten Pflanzen. Pflanzen, Bakterien, Pilze und Tiere, deren Gene durch Manipulationen verändert wurden, werden als genetisch veränderte Organismen (GVO) bezeichnet. Kulturen, bei denen fremde Gene gentechnisch eingeführt wurden, werden als gentechnisch veränderte Pflanzen oder gentechnisch veränderte Kulturen bezeichnet.

Transgene Pflanzen:

Die Pflanzen, in die fremde Gene gentechnisch eingeführt wurden, werden als transgene Pflanzen bezeichnet. Es gibt zwei Techniken, um Fremdgene (Transgene) in das Pflanzenzellgenom einzuführen.

(i) Der erste durch einen Vektor und

(ii) Die zweite durch direkte Einführung von DNA.

Produktion von transgenen Pflanzen (Abb. 12.1):

Als Beispiel wird hier der Gentransfer durch Ti-Plasmidvektor genannt: Interspezifischer Gentransfer ist jetzt gentechnisch möglich. Ti-Plasmid (tumorinduzierend) aus dem Bodenbakterium Agrobacterium tumefaction's wird effektiv als Vektor für den Gentransfer in Pflanzenzellen verwendet. Dies wird so genannt, weil es in der Natur Tumore in breiten Blattpflanzen wie Tomaten, Tabak und Sojabohnen induziert.

Für die Verwendung des Ti-Plasmids als Vektor haben die Forscher ihre tumorbildenden Eigenschaften beseitigt, während sie die Fähigkeit beibehalten, DNA in Pflanzenzellen zu übertragen. Dieses Bakterium wird natürlicher Gentechniker genannt, da Gene, die von seinem Plasmid getragen werden, in mehreren Teilen der Pflanze eine Wirkung hervorrufen. Ri-Plasmid von A. rhizogenes wird auch als Vektor verwendet.

(i) Dieses Bakterium infiziert alle breitblättrigen landwirtschaftlichen Kulturen wie Tomaten, Sojabohnen, Sonnenblumen und Baumwolle usw. Es infiziert kein Getreide. Es induziert die Bildung von krebsartigem Wachstum, einem sogenannten Kronentumor. Diese Transformation von Pflanzenzellen beruht auf der Wirkung des Ti-Plasmids, das von dem pathogenen Bakterium getragen wird. Aus gentechnischen Gründen werden daher Agrobacterium-Stämme entwickelt, in denen tumorbildende Gene deletiert werden. Diese transformierten Bakterien können immer noch Pflanzenzellen infizieren.

(ii) Der Teil des Ti-Plasmids, der in Pflanzenzellen-DNA transferiert wird, wird T-DNA genannt. Diese T-DNA mit der gewünschten DNA wird in die Chromosomen der Wirtspflanze eingefügt, wo sie Kopien von sich selbst produziert, indem sie zufällig von einer Chromosomenposition zu einer anderen wandert. Aber es produziert keine Tumore mehr,

(iii) Solche Pflanzenzellen werden dann kultiviert, zur Vermehrung und Differenzierung unter Bildung von Pflänzchen induziert.

(iv) Übertrieben in den Boden wachsen die Pflänzchen zu reifen Pflanzen, die das fremde Gen tragen, das in der neuen Pflanze exprimiert wird.

Insektenresistenz in transgenen Pflanzen:

BT Baumwolle:

Das Bodenbakterium Bacillus thuringiensis (kurz Bt) produziert Proteine, die bestimmte Insekten wie Lepidopteren (Tabakknospenwurm, Armeewurm), Coleopterane (Käfer) und Dipterane (Fliegen, Moskitos) abtöten. Bacillus thuringiensis bildet einige Proteinkristalle. Diese Kristalle enthalten ein toxisches Insektizidprotein. Warum tötet dieses Toxin den Bacillus (Bakterium) nicht? Die Bt-Toxinproteine ​​existieren als inaktive Protoxine, aber sobald ein Insekt das inaktive Toxin aufgenommen hat, wird es aufgrund des alkalischen pH-Werts des Verdauungskanals, der die Kristalle löst, in eine aktive Form des Toxins umgewandelt. Das aktivierte Toxin bindet an die Oberfläche von Mitteldarm-Epithelzellen und erzeugt Poren, die Zellschwellung und Lyse verursachen und schließlich den Tod des Insekts verursachen.

Bt-Toxin-Gene wurden aus Bacillus thuringiensis isoliert und in verschiedene Kulturpflanzen wie Baumwolle eingebaut. Die Wahl der Gene hängt von der Kulturpflanze und dem Zielschädling ab, da die meisten Bt-Toxine für Insektengruppen spezifisch sind. Das Toxin wird von einem Gen namens cry kodiert. Dies sind zahlreiche Gene. Zwei Baumwollgene, cry lAc und cry II Ab, wurden in Baumwolle eingebaut. Die gentechnisch veränderte Kulturpflanze wird als Bt-Baumwolle bezeichnet, da sie Bt-Toxingene enthält. Die Gene weinen I Ac und Weinen II Ab Kontrolle Baumwollwürmer. In ähnlicher Weise wurde cry I Ab in Bt com eingeführt, um dieselbe vor Maiszünsler zu schützen.

Das Gensymbol hat normalerweise kleine Buchstaben und ist immer in Kursivschrift, z. B. Schrei. Der erste Buchstabe des Proteinsymbols dagegen ist immer groß und das Symbol ist immer in lateinischen Buchstaben geschrieben, z. B. Cry.

Die Regierung hat zugestimmt, den Anbau von gentechnisch veränderter Bt-Baumwolle zuzulassen.

Der Bt-Baumwollanbau hat in Malwa im Punjab gute Ergebnisse gezeigt. Die Regierung sollte eine solche Landwirtschaft fördern. Es wird das wasserhungrige Malva-Gebiet vor der Wüste bewahren, da Baumwolle, die viel weniger Wasser benötigt, Paddy ersetzt.

Schädlingsresistenz in transgenen Pflanzen (Schutz gegen Nemotoden):

Viele Nematoden (Rundwürmer) leben in Pflanzen und Tieren, einschließlich Menschen. Eine Nematode Meloidogyne incognitia infiziert die Wurzeln von Tabakpflanzen und verursacht eine starke Ertragsreduzierung. Eine neue Strategie wurde 1998 von Fire und Mello entwickelt, um diesen Befall zu verhindern, der auf dem Prozess der RNA-Interferenz (RNAi) beruhte. RANi findet in allen eukaryotischen Organismen als Methode der Zellabwehr statt. Dieses Verfahren beinhaltet das Stummschalten einer spezifischen mRNA.

Mit Agrobacterium-Vektoren werden nematodenspezifische Gene in die Wirtspflanze (Tabakpflanze) eingebracht. Die Einführung von DNA war so, dass sie sowohl Sense- als auch Antisense-RNA in den Wirtszellen produzierte. Diese zwei RNAs, die zueinander komplementär sind, bildeten eine dsRNA (doppelsträngige RNA), die RNAi initiierte.

Nachfolgend werden verschiedene Schritte beschrieben, um Tabakpflanzen resistent gegen Nematoden zu machen:

1. Doppelsträngige RNAs werden mit zwei Nukleotiden zu etwa 21-23 Nukleotid-RNAs verarbeitet. Ein RNase-Enzym namens Dicer schneidet die dsRNA-Moleküle (aus einem Virus, Transposon oder durch Transformation) in kleine interferierende RNAs (siRNAs).

2. Jede siRNA-Komplexe mit Ribonukleasen (im Unterschied zu Dicer) bildet einen RNA-induzierten Silencing-Komplex (RISC).

3. Die siRNA wird abgewickelt und RISC wird aktiviert.

4. Das aktivierte RISC zielt auf komplementäre mRNA-Moleküle ab. Die siRNA-Stränge fungieren als Leitfaden, wo die RISCs die Transkripte in einem Bereich schneiden, in dem die siRNA an die mRNA bindet. Dies zerstört die mRNA.

5. Wenn die mRNA des Parasiten zerstört wird, wurde kein Protein synthetisiert. Dies führte zum Tod des Parasiten (Nematode) im transgenen Wirt. So wurde die transgene Pflanze vor dem Parasiten geschützt.

"Flavr Sarv" Transgene Tomaten:

(Nachernteverluste / verzögerte Fruchtreifung):

In der "Flavr Sarv" transgenen Tomate wurde die Expression eines nativen Tomatengens blockiert. Dieses Gen produziert das Enzym Polygalacturonase, das die Erweichung von Früchten fördert. Die Produktion dieses Enzyms war in der transgenen Flavr Sarv-Tomate verringert. Die Nichtverfügbarkeit dieses Enzyms verhindert eine Überreifung, da das Enzym für den Abbau von Zellwänden wesentlich ist. So bleibt Obst länger frisch als die Früchte normaler Tomatensorten. Es behält den Geschmack bei, hat einen überlegenen Geschmack und eine höhere Menge an löslichen Feststoffen.

Goldener Reis:

Goldener Reis ist eine transgene Reissorte (Oryza sativa), die gute Mengen an β-Carotin enthält (Provitamin A - inaktiver Zustand von Vitamin A). β-Carotin ist eine Hauptquelle für Vitamin A. Da die Körner (Samen) des Reises aufgrund von P-Carotin gelb sind, wird der Reis allgemein als goldener Reis bezeichnet.

β-Carotin (Provitamin A) wird in Vitamin A umgewandelt. Goldener Reis ist daher reich an Vitamin A. Er wird von allen Personen benötigt, da er in der Netzhaut der Augen vorhanden ist. Ein Mangel an Vitamin A verursacht Nachtblindheit und Hautstörungen.

Da der Gehalt an Vitamin A in Reis sehr gering ist, wird Vitamin A aus β-Carotin synthetisiert, dem Vorläufer von Vitamin A. Prof. Ingo Potrykus und Peter Beyer haben durch die Einführung von drei mit der Carotinsynthese verbundenen Genen gentechnisch veränderten Reis hergestellt. Die Körner (Samen) von transgenem Reis sind reich an Provitamin.

Transgene Tabakpflanzen:

Brassica napus - Herstellung von Hirudin (Abb. 12.6):

Hirudin ist ein Protein, das die Blutgerinnung verhindert. Sein Gen wurde chemisch synthetisiert und in Brassica napus transferiert, wo Hirudin sich in Samen ansammelt. Das Hirudin wird extrahiert und gereinigt und als Medizin verwendet.

Diagnostische und therapeutische Proteine:

Transgene Pflanzen können eine Vielzahl von Proteinen herstellen, die in der Diagnostik zum Nachweis und zur Heilung von Krankheiten von Mensch und Tier in großem Maßstab mit geringen Kosten verwendet werden. Die monoklonalen Antikörper, Peptidhormone, Cytokinine und Blutplasmaproteine ​​werden in transgenen Pflanzen und ihren Bestandteilen wie Tabak (in Blättern), Kartoffel (in Knollen), Zuckerrohr (in Stielen) und Mais (im Samenendosperm) produziert.

Krankheitsresistenz:

Es gibt viele Viren, Pilze und Bakterien, die Pflanzenkrankheiten verursachen. Pflanzenbiologen arbeiten daran, Pflanzen zu schaffen, die gegen diese Krankheiten gentechnisch resistent sind.

Transgene Pflanzen für die Blumenzucht:

1990 gewann auch die Produktion transgener Zierpflanzen an Schwung, und für viele Zierpflanzen, z. B. Rose, Tulpe, Lilie usw., standen Transformationsverfahren zur Verfügung. Einige dieser Schnittblumen, viele Transgene, besitzen neuartige ästhetische Eigenschaften, einschließlich neuer Farben und einer längeren Lebensdauer usw. Einige dieser Anlagen haben einen kommerziellen Bedarf. Blütenfarbe kommt hauptsächlich von Anthocyane, einer Klasse von farbigen Flavonoiden.

GV-Kulturen enthalten und exprimieren ein oder mehrere nützliche Fremdgene oder Transgene. Die Technik von GV-Kulturen hat zwei Vorteile.

(i) Es kann ein beliebiges Gen aus einem beliebigen Organismus oder ein synthetisches Gen eingebaut werden.

(ii) Die Veränderung des Genotyps wird genau kontrolliert. Diese Technologie ist den Zuchtprogrammen überlegen, da in der Zucht nur die bereits vorhandenen Gene umgemischt werden und Änderungen in allen Merkmalen auftreten würden, bei denen sich die Eltern unterscheiden.

Vorteile von transgenen Pflanzen (= GM-Pflanzen):

Aufgrund der genetischen Veränderung waren GV-Pflanzen in vielerlei Hinsicht nützlich:

1. Schädlingsresistenzkulturen:

Der Anbau von GV-Pflanzen kann dazu beitragen, den Einsatz chemischer Pestizide, z. B. Bt-Baumwolle, zu reduzieren.

2. Toleranz:

Gentechnisch veränderte Kulturpflanzen tolerieren abiotische Belastungen (Kälte, Dürre, Salz, Hitze usw.)

3. Reduktion der Verluste nach der Ernte:

Sie haben dazu beigetragen, Verluste nach der Ernte zu reduzieren, z. B. transgene Flavr Sarv-Tomaten.

4. Verhinderung der frühzeitigen Erschöpfung der Fruchtbarkeit des Bodens:

Eine erhöhte Effizienz der Mineralverwertung durch Pflanzen verhindert eine frühzeitige Erschöpfung der Fruchtbarkeit des Bodens.

5. Steigerung des Nährwerts von Lebensmitteln:

GV-Pflanzen erhöhen den Nährwert von Lebensmitteln, z. B. ist goldener Reis reich an Vitamin A.

6. Herbizidresistenz:

Herbizide (Unkrautvernichter) schädigen die gentechnisch veränderten Pflanzen nicht.

7. Alternative Ressourcen zu Industrien:

Mit gentechnisch veränderten Pflanzen wurden alternative Ressourcen für die Industrie in Form von Stärke, Kraftstoffen und Pharmazeutika geschaffen. Forscher arbeiten daran, essbare Impfstoffe, essbare Antikörper und essbare Interferone zu entwickeln.

8. Krankheitsresistenz:

Viele Viren, Bakterien und Pilze verursachen Pflanzenkrankheiten. Wissenschaftler arbeiten daran, gentechnisch veränderte Pflanzen zu schaffen, die gegen diese Krankheiten resistent sind.

9. Phytoremediation:

Pflanzen wie populäre Bäume wurden gentechnisch hergestellt, um die Verschmutzung von Schwermetallen aus kontaminiertem Boden zu beseitigen.

Nachteile von transgenen Pflanzen (GV-Pflanzen):

1. Umweltgefahren:

Dies sind wie folgt:

(i) unbeabsichtigte Schädigung anderer Organismen:

In "Nature" wurde eine Laborstudie veröffentlicht, aus der hervorgeht, dass Pollen von Bt-Mais in Monarchfalterraupen hohe Sterblichkeitsraten verursachen. Monarchraupen konsumieren Wolfsmilchpflanzen, nicht com, aber es besteht die Befürchtung, dass Pollen von Bt com durch Wind auf Milchkrautpflanzen in benachbarten Feldern geblasen werden und die Raupen den Pollen fressen und sterben könnten. Obwohl die "Nature" -Studie nicht unter natürlichen Feldbedingungen durchgeführt wurde, scheinen die Ergebnisse diesen Standpunkt zu stützen.

(ii) verminderte Wirksamkeit von Pestiziden:

So wie einige Mückenpopulationen Resistenzen gegen das jetzt verbotene Pestizid DDT entwickelten, befürchten viele Menschen, dass Insekten gegen Bt oder andere Pflanzen resistent werden, die gentechnisch verändert wurden, um ihre eigenen Pestizide herzustellen.

(iii) Gentransfer auf Nichtzielarten:

Ein weiteres Problem ist, dass Kulturpflanzen, die für Herbizidtoleranz und Unkraut entwickelt wurden, sich kreuzen, was dazu führt, dass die Herbizidresistenzgene von den Kulturpflanzen in das Unkraut übertragen werden. Diese "Super-Unkräuter" wären dann auch herbizidtolerant. Andere eingeführte Gene können in nicht modifizierte Kulturen übergehen, die neben gentechnisch veränderten Kulturen gepflanzt werden.

2. Gesundheitsrisiken:

GV-Lebensmittel können die folgenden Gesundheitsprobleme verursachen.

(i) Allergien:

Das transgene Lebensmittel kann Toxizität verursachen oder Allergien hervorrufen. Das vom Antibiotika-Resistenzgen produzierte Enzym kann Allergien auslösen, da es sich um ein fremdes Protein handelt.

(ii) Wirkung auf Bakterien des Nahrungsmittelkanals:

Die im menschlichen Verdauungskanal vorhandenen Bakterien können das Antibiotika-Resistenzgen aufnehmen, das in der GV-Nahrung vorhanden ist. Diese Bakterien können gegen das betreffende Antibiotikum resistent werden und sind schwer zu handhaben.

3. Wirtschaftliche Bedenken

Die Markteinführung von GV-Lebensmitteln ist ein langwieriger und kostspieliger Prozess, und natürlich möchten Agrobiotechnologieunternehmen eine rentable Rentabilität ihrer Investition sicherstellen.

Transgene Mikroorganismen:

Verschiedene Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, wurden durch gentechnische Verfahren modifiziert, um spezifische Bedürfnisse zu erfüllen.

1. Pflanzenproduktion und -schutz:

Mehrere Bakterien wurden durch die Einführung fremder Gene modifiziert, um (i) Insekten durch Produktion von Endotoxinen, (ii) Pilzkrankheiten durch Produktion von Chitinasen, die die Pilzflora im Boden unterdrücken, und (iii) durch Produktion von Antibiotika, die abgebaut werden, zu kontrollieren das vom pathogen produzierte toxin.

Es gibt auch positive Maßnahmen, bei denen die N ₂ -Fixierungseffizienz von Bakterien Rhizobia durch den Transfer nützlicher Nif-Gene erhöht werden kann, nif bedeutet Stickstoffbindung.

2. Biologischer Abbau von Xenobiotika und toxischen Abfällen:

Bakterien können für den Abbau von Xenobiotika (Abfälle aus nicht biologischen Systemen) und anderem Abfallmaterial genetisch modifiziert werden. Bakteriengene für diesen Zweck werden aus Bakterien isoliert, die an Mülldeponien gefunden werden. Zum Beispiel sind Bakterien Pseudomonas keine sehr effizienten Abbauprodukte, aber manchmal sind mehrere Gene für einen effizienten biologischen Abbau erforderlich. Für einen effizienten biologischen Abbau müssen daher effiziente Degradationsmittel durch Gentechnik hergestellt werden.

3. Herstellung von Chemikalien und Brennstoffen

Die Gentechnik hat auch einen wichtigen Einfluss auf die mikrobielle Produktion von Chemikalien und Brennstoffen. Beispiele: (i) Gentechnisch hergestellte Stämme von Bacillus amyloliquefaciens und Lactobacillus casei wurden für die Produktion von Aminosäuren in großem Maßstab hergestellt. (Ii) E. coli und Klebsiella planticola, die Gene von Z. mobilis tragen, könnten Glucose und Xylose verwenden, um eine maximale Ausbeute zu erzielen von Ethanol.

4. Lebende Fabrik zur Herstellung von Proteinen:

Bei Bakterien macht die Gentechnik das Bakterium zu einer lebendigen Fabrik für die Produktion von Proteinen. Beispiele: Die Übertragung von Genen für Humaninsulin, menschliches Wachstumshormon (hGH) und Rinderwachstumshormon.

Transgene Tiere:

Die Tiere, die fremde Gene tragen, werden als transgene Tiere bezeichnet.

Produktion von transgenen Tieren:

Die Fremdgene werden mittels rekombinanter DNA-Technologie in das Genom des Tieres insertiert. Die Produktion von transgenen Tieren umfasst

(i) Ort, Identifizierung und Trennung des gewünschten Gens

(ii) Auswahl eines geeigneten Vektors (im Allgemeinen eines Virus) oder direkte Übertragung,

(iii) Kombinieren des gewünschten Gens mit dem Vektor,

(iv) Einführung eines übertragenen Vektors in Zellen, Gewebe, Embryo oder reifes Individuum,

(v) Demonstration der Integration und Expression eines Fremdgens in transgenem Gewebe oder Tier.

Vorteile transgener Tiere:

(i) biologische Produkte:

Arzneimittel, die zur Behandlung bestimmter menschlicher Erkrankungen erforderlich sind, können biologische Produkte enthalten, deren Herstellung jedoch häufig teuer ist. Transgene Tiere, die nützliche biologische Produkte produzieren, können durch Einführung des DNA-Anteils (oder der Gene) erzeugt werden, der für ein bestimmtes Produkt wie humanes Protein (a-1-Antitrypsin) kodiert, das zur Behandlung von Emphysemen verwendet wird, Gewebeplasmogenaktivator (Ziege). die Blutgerinnungsfaktoren VIII und IX (Schafe) und Lactoferrin (Kuh).

Es werden Versuche zur Behandlung der Phenylketonurie (PKU) und der Mukoviszidose unternommen. Die erste transgene Kuh, Rosie, produzierte 1997 mit Humanprotein angereicherte Milch (2, 4 g pro Liter). Die Milch enthielt das menschliche Alpha-Lactalbumin. Es ist ein ausgewogeneres Produkt für menschliche Babys als natürliche Kuhmilch.

(ii) Impfstoffsicherheit:

Transgene Mäuse werden gebildet, um die Sicherheit von Impfstoffen zu testen, bevor sie am Menschen angewendet werden. Transgene Mäuse werden verwendet, um die Sicherheit des Impfstoffs gegen Polio zu testen.

(iii) Prüfung der chemischen Sicherheit:

Es wird als Toxizitäts- / Sicherheitsprüfung bezeichnet. Es werden transgene Tiere entwickelt, die Gene tragen, die der toxischen Substanz ausgesetzt sind, und ihre Wirkungen werden untersucht.

(iv) normale Physiologie und Entwicklung:

Transgene Tiere werden speziell entwickelt, um zu untersuchen, wie Gene reguliert werden und wie sie die normalen Körperfunktionen und deren Entwicklung beeinflussen, z. B. die Untersuchung komplexer Faktoren, die am Wachstum beteiligt sind, wie beispielsweise Insulin-ähnlicher Wachstumsfaktor.

(v) Untersuchung von Krankheiten:

Viele transgene Tiere werden entwickelt, um besser zu verstehen, wie Gene zur Entstehung von Krankheiten beitragen, so dass die Untersuchung neuer Behandlungsmöglichkeiten für Krankheiten ermöglicht wird. Nun gibt es transgene Modelle für viele menschliche Krankheiten wie Krebs, Mukoviszidose, rheumatoide Arthritis, Alzheimer, Hämophilie, Thalessämie usw.

(vi) Anbau von Ersatzteilen:

Ersatzteile (z. B. Herz, Pankreas) von Schweinen für den menschlichen Gebrauch können durch Bildung von transgenen Tieren gezüchtet werden.

(vii) Austausch defekter Teile:

Der Austausch defekter Teile durch frisch gewachsene Teile aus eigenen Zellen kann erfolgen.

(viii) Herstellung von Klonen:

Klone einiger Tiere können produziert werden. Sogar menschliche Klone können gebildet werden, wenn die Ethik es erlaubt.

Beispiele für transgene Tiere:

Einige wichtige Beispiele für transgene Tiere sind folgende:

1. Transgene Fische:

Gentransfers waren bei verschiedenen Fischen erfolgreich, z. B. Karpfen, Regenbogenforelle, Atlantiklachs, Wels, Goldfisch, Zebrafisch usw.

Transgener Lachs:

Gentechnisch veränderter Lachs war das erste transgene Tier für die Lebensmittelproduktion. Die gentechnisch veränderten Spermien wurden mit normalen Eizellen derselben Art verschmolzen. Die Zygoten, die sich zu Embryonen entwickelten, führten zu viel größeren Erwachsenen als die beiden Elternteile. Der transgene Lachs besitzt ein zusätzliches Gen, das für das Wachstumshormon kodiert, wodurch der Fisch schneller größer werden kann als der nicht-transgene Lachs.

2. Transgenes Huhn:

Das Geflügelleukosevirus (ALV) ist ein schwerer viraler Erreger von Hühnern. DW Salter und LB Crittenden (1988) haben einen ALV-resistenten Stamm des Huhns erzeugt, indem ein defektes Genom dieses Virus in das Genom des Huhns eingeführt wurde. Dieses Prinzip wird auch angewendet, um transgene Fische zu entwickeln, die viralen Infektionen widerstehen können.

3. Transgene Mäuse:

Maus ist das am meisten bevorzugte Säugetier für Studien zu Gentransfers, da es viele günstige Eigenschaften aufweist, wie z. B. kurzer Zyklus und Brunstzeit, relativ kurze Generationszeit, Produktion mehrerer Nachkommen pro Schwangerschaft (dh Wurf), praktische In-vitro-Fertilisation, erfolgreiche Kultur Embryonen in vitro usw. Infolgedessen wurden die Techniken für den Gentransfer und die transgene Produktion unter Verwendung von Mäusen als Modelle bei anderen Tieren entwickelt. In letzter Zeit werden Ratten und Kaninchen für Forschungsarbeiten zum Gentransfer eingesetzt.

4. Transgene Kaninchen:

Kaninchen sind vielversprechend für Gen- oder molekulare Landwirtschaft, die auf die Herstellung von wiedergewinnbaren Mengen von pharmazeutisch oder biologisch wichtigen Proteinen abzielt, die von den Transgenen kodiert werden.

Die folgenden menschlichen Gene, die für wertvolle Proteine ​​kodieren, wurden in Kaninchen übertragen: Interleukin 2, Wachstumshormon, Gewebeplasminogenaktivator, α ₁ -Antitrypsin usw. Diese Gene wurden in den Brustgeweben exprimiert und ihre Proteine ​​wurden aus der Milch geerntet.

5. Transgene Ziegen:

Ziegen werden als Bioreaktoren bewertet. Einige menschliche Gene wurden in Ziegen eingeführt und ihre Expression in Brustgeweben erreicht. Die ersten Ergebnisse sind ermutigend.

6. Transgene Schafe:

Transgene Schafe wurden produziert, um ein besseres Wachstum und eine bessere Fleischproduktion zu erreichen. Zum Beispiel wurden menschliche Gene für Blutgerinnungsfaktor IX und für α ₁ -Antitryspin in Schafe übertragen und in Brustgewebe exprimiert. Dies wurde durch die Fusion der Gene mit dem für das Brustgewebe spezifischen Promotor des β-Lactoglobul-Gens aus Rind erreicht. Das menschliche Wachstumshormon-Gen wurde auch bei Schafen eingeführt, um das Wachstum und die Fleischproduktion zu fördern. Sie zeigten jedoch auch einige unerwünschte Wirkungen wie Gelenkpathologie, Skelettdefekte, Magengeschwüre, Unfruchtbarkeit usw.

Im Jahr 1990 wurde Tracy, das transgene Mutterschaf, in Schottland geboren.

7. Transgene Schweine:

Die Rate der transgenen Produktion bei Schweinen, Schafen, Rindern und Ziegen ist viel niedriger (normalerweise <1%) als bei Mäusen (normalerweise zwischen 3-6%). Die Ziele bei transgenen Schweinen (pi. Gleich, dh Schwein), Produktion sind (i) erhöhtes Wachstum und Fleischproduktion und (ii) die Funktion als Bioreaktoren. Transgene Schweine, die menschliches Wachstumshormon exprimieren, zeigen zwar ein verbessertes Wachstum und eine bessere Fleischproduktion, weisen jedoch auch mehrere gesundheitliche Probleme auf.

Im Januar 2002 gab ein in Edinburgh ansässiges Therapeutikunternehmen die Geburt eines Wurfes transgener Schweineklone bekannt.

8. Transgene Kühe

Die einzige erfolgreiche Transfektionstechnik bei Kühen ist die Mikroinjektion befruchteter Eizellen, die entweder chirurgisch gewonnen werden kann oder aus Eierstöcken gewonnen werden kann, die von geschlachteten Kühen extrahiert und in vitro kultiviert werden. Die zwei Hauptziele der transgenen Produktion sind folgende: (i) erhöhte Milch- oder Fleischproduktion und (ii) molekulare Landwirtschaft. Mehrere menschliche Gene wurden erfolgreich bei Kühen übertragen und exprimierten das Brustgewebe. Das Protein wird in der Milch sekretiert, von wo es leicht geerntet werden kann. Der Name der ersten transgenen Kuh ist Rosie.

9. Transgene Hunde:

Dogie ist ein transgener Hund mit ausgezeichneter Riechkraft. Sie wurde während des Angriffs auf das World Trade Center (WTC) der USA im Jahr 2001 eingesetzt, um verletzte Personen aus Haufen zerstörter Gebäude zu befreien.

10. ANDI:

DNA eines fluoreszierenden Quallenfisches wurde in ein unbefruchtetes Ei eines Rhesusaffen im Reagenzglas eingebracht. Das diploide Ei wurde gespalten und der frühe Embryo wurde in eine Ersatzmutter implantiert. ANDI, der erste transgene Affe, wurde am 2. Oktober 2000 geboren. Er wurde ANDI genannt, die Abkürzung für "insert DNA".

Die Anerkennung für die Produktion von ANDI geht an Dr. Gerald Schatten von der Oregon Health Sciences University, USA.

Diese Arbeit wäre hilfreich bei der Heilung von Krankheiten wie Brustkrebs, Alzheimer, Diabetes und AIDS.

ich. In letzter Zeit werden Ratten und Kaninchen für die Erforschung des Gentransfers eingesetzt.

ii. Die ersten transgenen Nutztiere waren Kaninchen, Schweine und Schafe, die 1985 produziert wurden.

iii. Das erste transgene Tier war die Maus, die 1981/82 produziert wurde.

iv. In Pflanzen wird der Gentransfer häufig mit dem Begriff "Transformation" bezeichnet. Bei Tieren wurde dieser Begriff jedoch durch den Begriff "Transfektion" ersetzt.