Transgene Fische: Bedeutung, Entwicklung und Anwendung

In diesem Artikel werden wir über folgende Themen diskutieren: 1. Bedeutung transgener Fische 2. Entwicklung transgener Fische 3. Kontrollierte Kultur transgener Fische und Futtermittel 4. Gentransfer-Technologie für die Entwicklung 5. Anwendungen 6. Umweltbedenken 7. Transgene Fische könnten bedrohen Wildpopulationen 8. Transgene Fische Invasive Arten.

Bedeutung von transgenen Fischen:

Ein transgener Fisch enthält Gene einer anderen Art. Ein transgener Fisch ist eine verbesserte Fischsorte, die mit einem oder mehreren erwünschten Fremdgen versehen ist, um Fischqualität, -wachstum, -resistenz und -produktivität zu verbessern.

Typischerweise werden Gene von einer oder mehreren Spenderspezies isoliert und zu künstlich aufgebauten Infektionsagenten zusammengefügt, die als Vektoren wirken, um die Gene in die Zellen der Empfängerspezies zu tragen. Sobald sich der Vektor in einer Zelle befindet, wird er in das Genom der Zelle eingefügt.

Aus jeder transformierten Zelle (oder Ei bei Tieren), die die Fremdgene aufgenommen hat, wird ein transgener Organismus regeneriert. Und aus diesem Organismus kann eine transgene Varietät gezüchtet werden. Auf diese Weise können Gene zwischen fernen Arten übertragen werden, die sich in der Natur niemals kreuzen würden.

Die Anwendung der Gentechnik bei Tieren, wie beispielsweise Kartoffeln mit eingebautem Insektizid, könnte zahlreiche Vorteile bieten, einschließlich der Möglichkeit einer sichereren und billigeren Lebensmittelversorgung und der Schaffung neuer Quellen für unzureichende pharmazeutische Ressourcen.

Mit dem Fortschritt auf dem Gebiet der Gentechnik hat auch die Anwendung seiner kommerziellen Verwendung zugenommen. Wassertiere werden entwickelt, um die Aquakulturproduktion zu steigern.

Die Verwendung von Gentechnik und rDNA-Technologie hat in der medizinischen und industriellen Forschung Wunder bewirkt. Die transgenen Fische werden als erste vermarktbare transgene Tiere für den menschlichen Verzehr gefördert.

Einer der wichtigsten Aspekte zwischen Fischen und anderen terrestrischen Tieren für den Anbau und die genetische Verbesserung besteht darin, dass Fische in der Regel höhere genetische Variationen aufweisen und somit mehr Auswahlmöglichkeiten haben als die meisten Säugetiere oder Vögel.

Mithilfe der Gentransfer-Technologie haben Wissenschaftler nun eine gentechnisch veränderte Sorte Atlantischen Lachs geschaffen, die in etwa 18 Monaten zur Marktgröße anwächst. Andernfalls dauert es 24 bis 30 Monate, bis der Fisch marktgroße Fische wird. Wir hoffen auch, dass wir jetzt eine große Anzahl von Fischen mit schnell wachsenden Eigenschaften modifizieren und Blue Revolution bringen können.

Folgende Punkte sind für die Gentechnik (Gentransfer) zur Erzeugung transgener Fische wichtig:

(1) Eine Gensequenz soll für die besonderen Merkmale isoliert werden; zum Beispiel ein Wachstumshormon-Gen.

(2) Diese Gene (Gensequenz) werden dann in eine als Plasmidvektor bekannte zirkuläre DNA inseriert (Enzyme Endonucleasen und Ligasen werden verwendet).

(3) Plasmide werden in den Bakterien geerntet, um Milliarden von Kopien herzustellen.

(4) Plasmide werden in lineare DNA eingeführt. Die lineare DNA wird manchmal als Genkassette bezeichnet, da sie neben dem neuen eingefügten Gen mehrere Sätze genetischen Materials enthält. zum Beispiel ein Wachstumshormon-Gen. Die Technologie ist verfügbar, um Gene in die Keimbahn des sich entwickelnden Individuums (Fisch) zu integrieren und schließlich in weitere Generationen zu übertragen.

(5) Die Kassette zu einem festen Bestandteil der genetischen Ausstattung der Fische machen.

Entwicklung transgener Fische

Die Entwicklung transgener Fische hat sich auf wenige Arten konzentriert, darunter Lachs, Forelle, Karpfen, Tilapia und einige andere. Lachs und Forelle sind Geldfrüchte, während die anderen hauptsächlich Proteinquellen liefern. Derzeit arbeiten rund 40 oder 50 Labore auf der ganzen Welt an der Entwicklung transgener Fische.

Etwa ein Dutzend davon sind in den USA, ein weiteres Dutzend in China und der Rest in Kanada, Australien, Neuseeland, Israel, Brasilien, Kuba, Japan, Singapur, Malaysia und einigen anderen Ländern. Einige dieser Labore arbeiten mit Unternehmen zusammen, die in einigen Jahren die Vermarktung ihres Fisches erwarten.

Viele der in der Entwicklung befindlichen Fische werden so modifiziert, dass sie schneller wachsen als ihre wilden oder traditionell gezüchteten Aquakulturgeschwister.

Schnelleres Wachstum wird normalerweise durch Übertragung eines Fischwachstumshormons von einer Fischart in eine andere erreicht. Die schneller wachsenden Fische erreichen nicht nur die Marktgröße in kürzerer Zeit, sie füttern auch effizienter. Forellenwachstumshormon (GH) wurde zur Herstellung von transgenem Karpfen mit verbesserten Dressiereigenschaften verwendet. Solche transgenen Karpfen werden für die Herstellung in irdenen Teichen empfohlen.

Transgener Lachs:

Der atlantische Lachs wird mit einem pazifischen Lachs, einem Wachstumshormon, das vom arktischen Frostschutzpromotor-Gen angetrieben wird, hergestellt. Das schnelle Wachstum dieses transgenen Lachses wird weniger durch das transgene Wachstumshormon als durch den Frostschutzgen-Promotor erreicht, der in dem für Lachsgeschmack erwünschten kühlen Wasser funktioniert.

Devlin (1994) forscht mit Fisheries & Oceans, Kanada, in West Vancouver, British Columbia, das Wachstumshormon-Gen in Coho-Lachs, indem er ein Genkonstrukt entwickelt, in dem alle genetischen Elemente vom Rotlachs stammen.

Der transgene Coho wuchs im Durchschnitt 11-mal schneller als unmodifizierter Fisch und der größte Fisch 37-mal schneller. Die Wachstumshormonspiegel der transgenen Fische sind das ganze Jahr über hoch und fallen nicht im Winter ab, wie dies bei gewöhnlichen Lachsen der Fall ist. Devlin (2001). Die modifizierten Lachse sind groß genug, um nach einem Jahr vermarktet werden zu können, im Gegensatz zu Standardlachs, der mindestens drei Jahre lang keine Marktgröße erreicht.

Transgene Tilapien:

Tilapia-Fische, die in Afrika beheimatet sind, werden weltweit als "arme Männerfutter" kultiviert , nach Karpfen als Warmwasserfischfisch und übertreffen die Produktion von Atlantischem Lachs (dessen Marktwert doppelt so hoch ist wie der von Tilapia). Tilapia wurde umfassend genetisch modifiziert und als transgener Fisch exklusiv für die isolierte oder geschlossene Produktion gefördert.

Transgene Tilapien, die mit Schweinewachstumshormon modifiziert sind, sind dreimal größer als ihre nicht-transgenen Geschwister. Mit Humaninsulin gentechnisch veränderte Tilapia wuchs schneller als nicht-transgene Geschwister und könnte auch als Quelle für Inselzellen für die Transplantation an Menschen dienen.

Transgene Medaka-Fische:

Der Purdue-Tierwissenschaftler Muir und Howard (1999) verwendeten winzige japanische Fische, Oryzias latipes, genannt Medaka, um zu untersuchen, was passieren würde, wenn männliche Medakas mit Wachstumshormon aus Atlantiklachs genetisch verändert würden. Das Einfügen eines Genkonstrukts, bestehend aus dem menschlichen Wachstumshormon, das durch den Lachswachstumsförderer in Medaka getrieben wird, erzeugte das transgene Medaka.

Die Lebensfähigkeit von Gruppen von modifizierten und konventionellen Fischen wurde im Alter von drei Tagen gemessen, und bis zu diesem Alter überlebten 30 Prozent weniger transgene Fische. Die Forscher berechneten, dass große Männer einen vierfachen Paarungsvorteil hatten, basierend auf Beobachtungen von Wildtyp-Medaka. In einem anderen Experiment wurden Seidenmottengene in Medaka-Fische eingeführt, um eine Resistenz gegen bakterielle Pathogene zu schaffen.

Transgene Zebrafische:

Der winzige Zebrafisch (Bmchydanio rerio), der in Aquarien lebt, wurde genetisch verändert, um ein fluoreszierendes rotes Pigment zu erzeugen, und wird als "Aquariumfisch", dem "Goldfisch", zum Verkauf angeboten .

Der Goldfisch sorgte in den Vereinigten Staaten für Aufsehen, weil die Regulierung solcher transgener Haustiere trübe ist und keine der wichtigsten Aufsichtsbehörden: Food and Drug Administration (FDA), US-Landwirtschaftsministerium (USDA) oder Environmental Protection Agency (EPA) hat waren bereit, die Führung bei der Regulierung des Goldfisches zu übernehmen (auch wenn USDA mit Haustieren zu tun hat).

Der Goldfisch ist ab dem 5. Januar 2004 ohne behördliche Genehmigung in den USA erhältlich (Abb. 43.1).

Gong (2003) entwickelte neuartige Sorten der Zebrafische. Drei fluoreszierende Proteine ​​mit "lebender Farbe", grünes fluoreszierendes Protein (GFP), gelb fluoreszierendes Protein (YFP) und rotes fluoreszierendes Protein (RFP oder dsRed), wurden unter einem starken muskelspezifischen Promotor mylz2 in stabilen Linien transgener Zebrafische exprimiert.

Diese transgenen Zebrafische mit lebhaften fluoreszierenden Farben (grün, gelb, rot oder orange) können mit bloßem Auge sowohl bei Tageslicht als auch ultraviolettem Licht bei Dunkelheit gesehen werden. Das grün fluoreszierende Protein (GFP) wird ursprünglich aus der Qualle (Aequorea tictoria) isoliert.

Transgene Karpfen:

Thomas T. Chen, Direktor des Biotechnology Center der University of Connecticut, Storrs, übertrug die Wachstumshormon-DNA von Regenbogenforellen, die mit einer Sequenz aus einem Vogel-Sarkom-Virus fusioniert waren, in einen gewöhnlichen Karpfen.

Das genetische Material wurde mit Mikroinjektion in fruchtbare Karpfeneier injiziert. Die Nachkommen der ersten Generation transgener Fische wuchsen 20 bis 40% schneller als ihre unveränderten Geschwister. Chen entwickelt auch transgene Wels, Tilapia, gestreifter Bass, Forelle und Flunder.

Die wissenschaftliche Mitarbeiterin Amy J. Nichols und Professor Rex Dunham (1999) in der Abteilung für Fischerei und verwandte Aquakultur der Auburn University, Auburn, Ala., Haben transgene Karpfen und Welse entwickelt, die 20 bis 60% schneller wachsen als herkömmliche Zuchtsorten.

Sie verwenden Mikroinjektion und Elektroporation, um eine weitere Kopie eines Fischwachstumshormons in fruchtbare Fischeier zu injizieren. Das Wachstum des resultierenden modifizierten Karpfen und Welses wird durch zusätzliches Wachstumshormon stimuliert.

In Indien wurde die Forschung an transgenen Fischen an der Madurai Kamaraj University (MKU), dem Zentrum für Zelluläre und Molekulare Biologie (CCMB), Hyderabad und dem National Matha College in Kollam mit geborenen Konstrukten von ausländischen Wissenschaftlern begonnen.

Der erste indische transgene Fisch wurde 1991 in MKU aus geliehenen Konstrukten erzeugt. Wissenschaftler in Indien haben experimentelle Transgene aus Rohu-Fischen, Zebrafischen, Welsen und Singhi-Fischen entwickelt.

Gene, Promotoren und Vektoren indigenen Ursprungs sind jetzt nur für zwei Arten verfügbar, nämlich für Rohu und Singhi für technisches Wachstum. Transgenes Rohu, das vor kurzem aus dem einheimischen Konstrukt der Madurai Kamaraj-Universität hergestellt wurde, erwies sich als achtmal größer als die Kontrollgeschwister. Dieses transgene Rohu erreicht innerhalb von 36 Wochen nach seiner Geburt 46 bis 49 Gramm Körpergewicht.

Auto-Transgenese:

Indische Wissenschaftler konzentrieren sich auf die Entwicklung transgener Fische durch Autotransgenese, bei der lediglich die Kopien von Wachstumshormon-Genen erhöht werden, die in einem Fisch vorhanden sind, im Gegensatz zur Allotransgenese, bei der Gene verschiedener Arten übertragen werden.

Die Zunahme der homogenen Gene des Wachstums führt zu einem Anstieg des Fleischgehalts. Indische Wissenschaftler glauben, dass Autotransgenese sicherer und weniger kontrovers ist. Laut TJ Pandian von der Fakultät für Biowissenschaften an der Madurai Kamaraj University ist die Generationszeit der meisten Fischarten kürzer und die Brutfrequenz ist relativ höher.

Eine einzelne Frau kann mehrere hundert oder tausend Eier produzieren und liefert somit eine größere Anzahl genetisch identischer Eier. Der wichtigste Vorteil ist dabei, dass die Befruchtung äußerlich ist und durch experimentelle Manipulation leicht kontrolliert werden kann.

Pandian zufolge „war die begrenzte Verfügbarkeit von Transgenen piscinen Ursprungs die größte Hürde bei der Produktion transgener Fische. Mit Fortschritten in der Molekularbiologie jedoch mehr als. 8500 Gene und cDNA-Sequenzen piscinischen Ursprungs wurden weltweit isoliert, charakterisiert und geklont. “

Kontrollierte Kultur transgener Fische und Futtermittel:

Die kommerzielle Kultur des Teichs ist bei Karpfen und Tilapia wirksam, bei Lachs und Forelle jedoch schwieriger. Gegenwärtig ist die Teichkultur für Karpfen und Tilapia geeignet, da die Fische Vegetarier sind, fleischfressende Lachse und Forellen auf Fisch und Fischmehl angewiesen sind, der weltweite Bestand an Futterfischen jedoch nachgelassen hat und geeignete pflanzliche Fleischersatzstoffe gefunden werden müssen.

Atlantische Lachse (als typische Kaltwasser-Raubtiere) können sich nicht mit Rapsöl ernähren, aber der Fisch kann eine Reife erreichen, wenn er mindestens 20 Wochen vor Ende seines Reifezyklus mit Fischöl veredelt wird.

Es wird vorgeschlagen, GV-Ölraps mit einer erhöhten Produktion langkettiger Fettsäuren als Futtermittel für Teichfisch zu verwenden. Glyphosat-tolerantes GM-Canola-Mehl wurde im Wesentlichen als nicht-GM-Canola als Futter für Regenbogenforellen bezeichnet.

Gentransfer-Technologie für die Entwicklung transgener Fische:

Die in der Fischbiotechnologie am häufigsten verwendeten Methoden sind die Manipulation von Chromosomen und Hormonbehandlungen, bei denen triploide, tetraploide, haploide, gynogenetische und androgenetische Fische hergestellt werden können.

Andere populäre Methoden für den Gentransfer in Fischen sind Mikroinjektion, Elektroporation von Spermien, Elektroporation von Eiern und Inkubation von Spermien. Nachfolgend sind die wichtigsten Schritte beim Gentransfer für die Entwicklung transgener Fische aufgeführt.

A. Herstellung des DNA-Konstrukts

Das gewünschte Transgen sollte ein rekombinantes Gen oder ein DNA-Konstrukt sein, das in einem Plasmid konstruiert ist, das ein geeignetes Promotor-Enhancer-Element und eine strukturelle DNA-Sequenz enthält.

Die Fremdgene werden typischerweise mit starken genetischen Signalen, Promotoren und / oder Enhancern eingeführt, die es ermöglichen, dass die Fremdgene kontinuierlich (oder konstitutiv) in sehr hohen Mengen exprimiert werden, wodurch diese Gene effektiv außerhalb der normalen metabolischen Regulation der Zelle platziert werden der transgene Organismus, der sich aus der transformierten Zelle ergibt.

Es gibt drei Haupttypen von Transgenen:

(1) Funktionsgewinn:

Diese Transgene können nach ihrer Expression die besondere Funktion in transgenen Individuen steigern. Zum Beispiel Wachstumshormon-Gene von Säugetieren und Fischen, die mit einem geeigneten Promotor-Enhancer-Element und einer strukturellen DNA-Sequenz verknüpft sind, um GH-Transgen zu erzeugen.

Wenn dieses GH-Transgen in transgenen Individuen exprimiert, erhöht es die Produktion von Wachstumshormon, was zu einem erhöhten Wachstum von transgenen Tieren führt.

(2) Reporterfunktion:

Diese Transgene sind in der Lage, die Stärke des Promoter-Enhancer-Elements zu identifizieren und zu messen.

(3) Funktionsverlust:

Dieses Transgen wird noch nicht zur Modifikation transgener Fische verwendet. Solche Transgene werden verwendet, um die Expression von Wirtsgenen zu stören. Die Promotor-Enhancer-Elemente von Transgenen sind mit einem Wachstumshormon-Gen von Fischen verknüpft.

Daher enthalten transgene Fische zusätzliche DNA-Sequenzen, die ursprünglich von derselben Spezies stammen. Das Genkonstrukt wird dann in befruchtetes Ei oder Embryo eingebracht, so dass das Transgen mit dem Genom jeder Eizelle oder Embryozelle verknüpft wird.

B. Gentransfer durch Mikroinjektion:

Mikroinjektion ist die erfolgreichste und am weitesten verbreitete Technik für den Gentransfer bei Fischen. Ein Verfahren der Mikroinjektionstechnik beinhaltet die Verwendung einer Feininjektionsnadel zum Einführen von DNA in die Schnittstelle in der Zelle. Dabei werden die Zellen zerstört, die in direktem Kontakt mit der injizierten DNA stehen.

Um die Integration der DNA sicherzustellen, sollte sie in intakte Zellen nahe der Schnittstelle injiziert werden. Die Injektionsvorrichtung besteht aus einem Sezierstereomikroskop und zwei Mikromanipulatoren, einer mit einer Glasnikronadel zur Abgabe des Transgens und der andere mit einer Mikropipette zum Festhalten des Fischembryos (Abb. 43.2).

Der Erfolg der Mikroinjektionsmethode hängt von der Art des Eierchors ab. Das weiche Chorion erleichtert die Mikroinjektion, während das dicke Chorion die Sichtbarkeit des Ziels für die Injektion von DNA begrenzt. Bei vielen Fischen (Atlantischer Lachs und Regenbogenforelle) wird der Eierchor direkt nach der Befruchtung hart oder hart, um mit dem Wasser in Kontakt zu treten, und es ist schwierig, die DNA zu injizieren.

Die folgenden Methoden können dieses Problem jedoch lösen:

(1) Verwenden der Mikropyle (eine Öffnung an der Eioberfläche für den Spermieneintritt während der Befruchtung) zum Einsetzen der Injektionsnadel.

(2) Durch Mikrochirurgie zum Herstellen einer Öffnung im Chorion.

(3) Durch Verdauen des Chorions mit Enzymen.

(4) Durch Verwendung von 1 mM Glutathion, um die Befruchtung einzuleiten und die Härte des Chorions zu reduzieren.

(5) durch direkte Injektion in die unbefruchteten Eier.

Eine andere Technik des Gentransfers ist die Mikroinjektion innerhalb des Nuklearbereichs, bei der eine direkte physische Annäherung mit einer feinen Nadel erforderlich ist, um DNA in die Zelle oder sogar in die Kerne zu transportieren.

Um die Mikroinjektionsrate zu erleichtern, kann der Protoplasten mit teilweise reformierter Zellwand an einem festen Träger mit künstlich gebundenem Substrat befestigt werden, ohne die Zellen zu beschädigen. Ein fester Träger kann entweder aus Glasdeckgläsern oder Objektträgern bestehen.

Schritte der Mikroinjektionstechnik:

(1) Gewünschte Eier und Spermien werden bei optimalen Bedingungen getrennt gelagert.

(2) Wasser und Spermien zufügen und die Befruchtung einleiten.

(3) Zehn Minuten nach der Befruchtung werden die Eier durch Trypsinisierung entchorioniert.

(4) Befruchtete Eier werden innerhalb weniger Stunden nach der Befruchtung mit der gewünschten DNA mikroinjiziert. Die DNA wird im Zentrum der Keimscheibe bis zur ersten Spaltung in entechorionierten Eiern freigesetzt. Die für die Mikroinjektion zur Verfügung stehende Zeit beträgt zunächst 25 Minuten und auch zwischen Befruchtung und erster Spaltung.

(5) Nach der Mikroinjektion werden die Embryonen bis zum Schlüpfen in Wasser inkubiert.

Die Überlebensraten von mikroinjizierten Fischembryonen liegen je nach Fischart zwischen 30 und 80%.

Vorteile der Mikroinjektionstechnik:

Diese Technik hat folgende Vorzüge:

(1) Eine optimale DNA-Menge kann pro Zelle abgegeben werden, wodurch die Chancen für eine integrative Transformation erhöht werden.

(2) Die Abgabe von DNA ist präzise, ​​selbst in die Kerne der Zielzelle, was wiederum die Chancen für eine integrative Transformation verbessert.

(3) Die kleine Struktur kann eingespritzt werden.

(4) Es handelt sich um einen direkten physischen Ansatz und ist somit unabhängig vom Hostbereich.

Nachteile der Mikroinjektionstechnik:

(1) Eine einzelne Zelle kann gleichzeitig injiziert werden, daher ist dies ein zeitaufwendiger Prozess.

(2) Es erfordert ausgefeilte Instrumente und Spezialkenntnisse.

(3) Eine begrenzte embryonale Zeit beschränkt die Injektion auf mehr Eier und eine niedrige Transformationsrate.

C. Gentransfer durch Elektroporation:

Es ist eine einfache, schnelle, effiziente und bequeme Methode zur Übertragung von Genen. Diese Methode beinhaltet einen elektrischen Impuls, um DNA in Zellen zu transportieren (Abb. 43.3). Die Zellen sind einem kurzen elektrischen Schock ausgesetzt, der die Zellmembran temporär für DNA durchlässig macht.

Das gewünschte DNA-Fragment wird in direkten Kontakt mit der Protoplastenmembran gebracht, die bei einem elektrischen Schock in die Zelle eintritt. Bohrung kann dadurch erzeugt und durch eine günstige stabilisiert werden
Dipolwechselwirkung mit elektrischem Feld.

Elektroporation beinhaltet eine Kette von elektrischen Impulsen zur Permeation der Zellmembran, wodurch der Eintritt von DNA in befruchtete Eier ermöglicht wird. Die DNA-Integrationsrate im elektroporierten Embryo beträgt mehr als 25%, die Überlebensrate ist etwas höher als im Vergleich zu mikroinjizierten.

Vorteile der Elektroporationstechnik:

(1) Ermöglicht die gleichzeitige Eingabe von DNA-Konstrukten.

(2) Es ist eine geeignetere Methode für solche Arten, die sehr kleine Eier für die Mikroinjektion haben.

(3) Diese Methode erfordert keine speziellen Fähigkeiten.

D. Frostschutzprotein-Gentransfer:

Viele in den Polargebieten lebende eisige Meerwasser in den Polarregionen produzieren Frostschutz-Glykoproteine ​​(AFGPs) oder Frostschutzproteine ​​(AFPs) in ihren Seren, um sie vor dem Einfrieren zu schützen. Dieses Protein senkt die Gefriertemperatur der Lösung, ohne die Schmelztemperatur zu verändern.

Die thermische Hysterese, der Unterschied zwischen der Gefrier- und Schmelztemperatur, ist eine einzigartige Eigenschaft dieser Proteine. Es wurde gezeigt, dass AFPs und AFGP an Eiskristalle binden und das Wachstum von Eiskristallen hemmen.

Trotz ihrer ähnlichen Frostschutzwirkung unterscheiden sich diese Proteine ​​in ihrer Proteinstruktur. Es gibt einen AFGP-Typ und drei AFP-Typen. Vor kurzem wurde auch der vierte AFP-Typ in Longhorn-Sculpin berichtet.

Der Salmo salar des Atlantischen Lachses hat keine dieser AGFPs oder AFPs-Gene und kann bei einer Wassertemperatur unter Null nicht überleben. Die Unfähigkeit, Temperaturen unter - 0, 6 ° C bis - 0, 80 ° C zu tolerieren, ist eines der Hauptprobleme der Seecage-Landwirtschaft in der nördlichen Atlantikküste. Hew und seine Mitarbeiter entwickelten mit Hilfe der Gentransfer-Technologie frostsichere Atlantiklachse, die die Gene AFP oder AFGP enthalten.

Sie verwendeten einen genomischen Klon (2A-7), der für den Hauptleber-AFP (wflAFP-6, früher bekannt als (HPLC-6) aus der Winterflunder (Pleuronectus amaricanus) kodiert, als Kandidat für den Gentransfer verwendet wurde.

Flunder-AFPs gehörten zu den Typ-1-AFPs, die kleine Polypeptide sind und einen hohen Alanin- und Helixgehalt aufweisen. Flounder-AFPs sind eine Multi-Gen-Familie von 80-100 Kopien, die zwei verschiedene Isoformen kodieren, nämlich die AFPs vom Lebertyp und Hauttyp.

Die Leber-AFPs wie wflAFP-6 oder wflAFP-8 (HPLC-8) werden ausschließlich in der Leber als Präpro-AFPs synthetisiert. Im Gegensatz dazu werden die hautartigen AFPs, einschließlich wfsAFP-2 und wfsAFP-3, in vielen peripheren Geweben als intrazelluläre reife AFPs breit exprimiert.

E. Gentransfer des Wachstumshormons:

Vor kurzem haben Wissenschaftler ein Wachstumshormon-Modell für alle Fische entwickelt. Sie haben das Graskarpfen- und Karpfenkohlensäureanhydrase-Gen (CA) und das Wachstumshormon-Gen Hew et al. (1992) kloniert und sequenziert. Der Grass-CA-Gen (beta-Actin) -Promotor wurde mit einer Graskarpfen-Wachstumshormon-cDNA verbunden, um einen hocheffizienten Expressionsvektor namens pCAZ zu bilden.

Unter Verwendung des CAT-Gens als Rezeptor-Gen wurde ein pCA-Graskarpfen-Wachstumshormon über die Micropyle in befruchteten, nicht aktivierten Karpfen mikroinjiziert, wodurch „alle Fische“ transgenen Karpfen erzeugt wurden. Das Vorhandensein von Transgen wurde durch reverse Transkriptase-PCR und Northern-Blotting nachgewiesen. Diese transgenen Fische zeigten eine um 137% hohe Wachstumsrate der Kontrolle.

F. Krankheitsresistenz-Gentransfer:

In China haben Wissenschaftler ein Gen getestet, das gegen das Hämorrhagische Graskarpevirus (GCHV) resistent ist. Elf verschiedene Genfragmente, die ein Protein kodieren, wurden aus der Translation in vitro unter Verwendung von GCHV-Genomfragmenten isoliert.

Basierend auf den Informationen der cDNA des Capsidproteins SP6 und SP7-Gens wurden 3 Oligonukleotide synthetisiert und mit dem SV40 MT-Promotor fusioniert und über einen konstruierten Expressionsvektor in Rasenkarpfen-Cytokin-induzierte Killerzellen (CIK-Zellen) transferiert und mit GCHV transfiziert. Das Ergebnis zeigte, dass die Mortalitäten nach der Infektion mit dem Virus um eine Ordnung reduziert wurden.

Anwendungen von transgenen Fischen:

Transgene Fische können besser für folgende Zwecke verwendet werden:

(1) Zur Steigerung der Fischproduktion, um der wachsenden Nachfrage nach Nahrungsmitteln aufgrund der Zunahme der Weltbevölkerung gerecht zu werden.

(2) Zur Herstellung von pharmazeutischen und anderen gewerblichen Produkten aus Piscine.

(3) Für die Entwicklung von transgenen einheimischen Glühfischsorten für Aquarien.

(4) Als Fischbiosensoren zur Überwachung der Gewässerverschmutzung.

(5) Zur Isolierung von Genen, Promotoren und Synthese wirksamer Genkonstrukte.

(6) Für Forschungen im Bereich embryonaler Stammzellen und In-vitro-Embryonenproduktion.

(7) Zur Herstellung von Frostschutzprotein.

Umweltbedenken in Bezug auf transgene Fische:

Zu den wichtigsten Umweltbedenken hinsichtlich der Freisetzung von transgenen Fischen gehören zum Beispiel die Konkurrenz mit Wildpopulationen, die Bewegung des Transgens in den Wildgenpool und ökologische Störungen aufgrund von Änderungen in der Beute und anderen Nischenanforderungen der transgenen Varietät gegenüber Wildpopulationen.

Transgene Fische könnten wild lebende Populationen bedrohen:

Forscher in West Lafayette, Indiana - Forscher der Purdue University haben herausgefunden, dass die Freisetzung eines transgenen Fisches in die Wildnis einheimische Populationen sogar bis zum Aussterben schädigen kann. Transgene Fische könnten eine bedeutende Bedrohung für die einheimische Tierwelt darstellen.

"Transgene Fische sind in der Regel größer als der heimische Bestand, und dies kann einen Vorteil für die Gewinnung von Kameraden bedeuten", sagt Muir. "Wenn, wie in unseren Experimenten, die genetische Veränderung auch die Überlebensfähigkeit der Nachkommen verringert, könnte ein transgenes Tier in 40 Generationen eine wild lebende Population zum Aussterben bringen."

Obwohl in kanadischen Forschungseinrichtungen umfangreiche Vorkehrungen getroffen werden, um die Freisetzung transgener Fische in die Umwelt zu verhindern. Die Fische werden oft in Teichen aufgezogen, die mit Netzen bedeckt sind, um Vögel fernzuhalten. von elektrischen Zäunen umgeben, um Bisamratten, Waschbären und Menschen fernzuhalten; und die Auslässe sind mit abgeschirmten Abläufen ausgestattet, um den Verlust von kleinen Fischen oder Eiern zu verhindern.

Genfluss:

Ein größeres Anliegen der Umwelt bei transgenen Fischen ist die Möglichkeit, dass eine transgene Spezies, die in offenen Gewässern gezüchtet wird, entweicht und durch Züchtung mit wilden Verwandten neue Merkmale im Ökosystem verbreitet, ein biologischer Prozess, der als "Genfluss" bezeichnet wird.

Der Genfluss zwischen transgenen oder konventionell gezüchteten Fischen und Wildpopulationen ist ein Umweltproblem, da er die natürliche Biodiversität gefährden kann.

Einige Forscher gehen davon aus, dass die genetischen Unterschiede, die bei einem transgenen Fisch entstehen, seine Nettofitness beeinflussen können, ein wissenschaftlicher Begriff für die Fähigkeit des Organismus, zu überleben und seine Gene an zukünftige Generationen weiterzugeben.

Das Konzept, das Faktoren wie die Lebensfähigkeit eines Fisches für Jugendliche und Erwachsene, die Anzahl der von einem Weibchen produzierten Eier und das Alter, in dem ein Fisch die Geschlechtsreife erreicht, berücksichtigt, bietet ein nützliches Barometer für die Diskussion einiger Genflussszenarien.

Gemäß einem wissenschaftlichen Modell könnte der Genfluss einem von drei Szenarien folgen, wenn ein transgener Fisch entkommt und sich mit einem Wildfisch paart

Säuberungsszenario:

Wenn die Nettofähigkeit eines transgenen Fisches niedriger ist als die seiner verwandten Verwandten, wird die natürliche Selektion rasch alle neuartigen Gene, die durch den transgenen Fisch eingeführt wurden, aus der Wildpopulation entfernen. Theoretisch wird der Nachweis des neuen Merkmals von nachfolgenden Generationen verschwinden.

Spread-Szenario:

Wenn die Nettofitness eines transgenen Fisches gleich oder höher ist als die Nettofitness eines Wildkumpels, tritt wahrscheinlich ein Genfluss auf und die Gene des transgenen Fisches breiten sich in der Wildpopulation aus. Dies bedeutet, dass der Nachweis des transgenen Genoms in nachfolgenden Generationen bestehen bleibt.

Trojanisches Gen-Szenario:

Wenn die Netto-Fitness eines transgenen Fisches so geändert wird, dass der Fisch den Paarungserfolg verbessert, die Lebensfähigkeit der Erwachsenen jedoch verringert hat (dh die Überlebenschancen des Paares reichen), kann die Einführung dieses Fisches in die wild lebende Population zu einem raschen Rückgang des Fischen führen wilde Bevölkerung.

Der Paarungserfolg würde im Wesentlichen die Verbreitung des neuen Gens in der gesamten Bevölkerung sicherstellen, die Überlebensunfähigkeit würde jedoch die Populationsgröße nachfolgender Generationen verringern und möglicherweise zum Aussterben führen.

Ein Rückgang der Fischbestände hätte auch sekundäre Auswirkungen auf andere aquatische Arten, die sich ernähren oder auf andere Weise davon abhängen. Bevölkerungsgruppen, die nicht erfolgreich zu einer anderen Nahrungsquelle wechseln können, oder solche, deren Überleben oder Fortpflanzung direkt von der schrumpfenden Bevölkerung abhängt, würden ebenfalls leiden.

Transgene Fische Invasive Arten:

Selbst wenn sie nicht mit wilden Verwandten brüten, könnten transgene Fische, die in natürliche Ökosysteme flüchten, eine Umweltbelastung darstellen, indem sie zu einer invasiven Art werden.

Diese Gefahr besteht vor allem bei transgenen Fischen, die mit neuen Genen ausgestattet sind, die Fitnessmerkmale wie Züchtungsfähigkeiten und die Fähigkeit verbessern, rauen Bedingungen standzuhalten. Die Ansiedlung einer blühenden transgenen Fischpopulation in einem Ökosystem, in dem sie noch nie existiert hat, könnte die einheimischen Fischpopulationen verdrängen.

Risikominderung:

Es ist wichtig anzumerken, dass Entwickler von transgenen Fischen versuchen, sowohl den Genfluss als auch das Risiko invasiver Arten durch Sterilisieren von transgenen Fischen zu reduzieren oder zu beseitigen. Die Sterilisation ist relativ einfach und kostengünstig, die Erfolgsraten sind jedoch sehr unterschiedlich.

Darüber hinaus neutralisiert die Sterilisation Umweltrisiken nicht notwendigerweise. Wissenschaftliche Wissenschaftler weisen darauf hin, dass ein entflohener, steriler Fisch noch immer Umwerbung und Laichverhalten ausüben kann, wodurch die Zucht in wilden Populationen gestört wird. Wellen von entlaufenen sterilen Fischen könnten ebenfalls zu ökologischen Störungen führen, da jede Gruppe durch eine andere ebenso starke Gruppe von transgenen sterilen Fischen ersetzt wird.

Fragen der Lebensmittelsicherheit:

Ein wichtiges Problem der Lebensmittelsicherheit betrifft das Ausmaß, in dem Fische Umweltgifte wie Quecksilber absorbieren und lagern, von denen hohe Mengen eine Gefahr für den Menschen darstellen können, der die kontaminierten Fische isst.

Einige Wissenschaftler befürchten, dass durch den gentechnischen Prozess ausgelöste diskrete biologische Veränderungen dazu führen könnten, dass transgene Fische ein Toxin absorbieren können, das herkömmliche Fische nicht absorbieren können, oder höhere Konzentrationen eines Toxins tolerieren, von dem bereits bekannt ist, dass es zu Besorgnis führt.

Einige Wissenschaftler haben Bedenken geäußert, dass der gentechnische Prozess das allergische Potenzial von Fischen erhöhen könnte, insbesondere durch die Einführung neuartiger Proteine, die es bisher in der Nahrungskette nicht gab.

Es ist jedoch ebenso möglich, dass die Gentechnik ihre Nahrung bildet. Gentechnisch veränderte Pflanzenkulturen waren in verschiedenen Ländern in Bezug auf die Sicherheit von Lebensmitteln und Umwelt protestiert worden. Es besteht Bedarf an regulierenden transgenen Tieren zur Debatte.