Молекулярная биотехнология. Принципы и применение - Глик Б., Пастернак Дж. 2002

Молекулярная биотехнология микробиологических систем
Трансгенные животные
Заключение

Генетическая модификация животных при помощи технологии рекомбинантных ДНК (трансгеноза) основана на введении клонированного гена(ов) в геном клетки, которая могла бы дать начало клеткам зародышевой линии. Скрещивая трансгенных потомков, появившихся в результате такой операции, можно получить гомозиготные линии трансгенных животных. Большинство исследований в этой области проводилось на мышах. Обычно для этого вводили клонированный ген в оплодотворенную яйцеклетку мыши с помощью микроинъекции, имплантировали ее в реципиентную самку и проверяли потомство на наличие введенного гена. Чужеродный ген можно вводить в оплодотворенную яйцеклетку мыши и с помощью ретровирусного вектора. Альтернативный подход заключается в выделении мышиных эмбриональных стволовых клеток и трансфекции их клонированным геном. При этом вводимая конструкция должна интегрироваться в геном стволовых клеток. Клетки, несущие ген-мишень в определенном хромосомном сайте, отбирают и культивируют, а затем вводят их в мышиные эмбрионы на ранних стадиях развития. Мышиные эмбриональные стволовые клетки плюрипотентны (тотипотентны), т. е. могут дать начало клеткам любого типа, в том числе и клеткам зародышевой линии. Для трансгеноза используют также искусственные дрожжевые хромосомы (YAC), несущие множество генов. Таким образом были получены мыши, синтезирующие только человеческие антитела. Их использовали в качестве модельных систем для изучения генетических болезней человека (например, болезни Альцгеймера).

С помощью аналогичных экспериментальных подходов были получены трансгенные коровы, овцы, свиньи, птицы и рыбы. Есть надежда, что трансгеноз позволит улучшать генотип существующих пород домашнего скота и выводить породы животных с новыми признаками. Кроме того, возможно, таких домашних животных, как коровы, овцы и козы, удастся использовать в качестве своеобразных «биологических фабрик» для получения продуктов клонированных генов, секретируемых в молоко.

ЛИТЕРАТУРА

Brinster R. L., К. М. Allen, R. R. Behringer, R. Е. Gelinas, R. D. Palmiter. 1988. Introns increase transcriptional efficiency in transgenic mice. Proc. Natl. Acad. Sсi. USA 85: 836—840. Citron M., D. Westaway, W. Xia, G. Carlson, T. Diehl, G. Levesque, K. Johnson-Wood, M. Lee, P. Seubert, A. Davis, D. Kholodenko, R. Motter, R. Sherrington, B. Perry, H. Yao, R. Strome, I. Lieberburg, J. Rommens, S. Kim, D. Schenk, P. Fraser, P. St. George Hyslop, D. J. Selkoe. 1997. Mutant presenilins of Alzheimer's disease increase production of 42-residue amyloid ß-protein in both transfected cells and transgenic mice. Nat. Med. 3: 67—72. Clark A. J. 1996. Genetic modification of milk proteins. Am. J. Clin. Nutr. 63: 633S—638S.

Damak S., H. Su, N. P. Jay, D. W. Bullock. 1996. Improved wool production in transgenic sheep expressing insulin-like growth factor 1. Bio/Teclmotogy 14: 185—188.

Devlin R. H., T. Y. Yesaki, C. A. Blagi, E. M. Donaldson, P. Swanson, W.-K. Chan. 1994. Extraordinary salmon growth. Nature 371: 209-210.

Diamond L. E., K. R. McCurry, M. J. Martin, S. B. McClellan, E. R. Oldham, J. L. Platt, J. S. Logan. 1996. Characterization of transgenic pigs expressing functionally active human CD59 on cardiac endothelium. Transplantation 61: 1241-1249.

DiTullio P., S. H. Cheng, J. Marshall, R. J. Gregory, K. Ebert, H. M. Meade, A. E. Smith. 1992. Production of cystic fibrosis transmembrane conductance regulator in the milk of transgenic mice. Bio/Technology 10: 74—77.

Fishwild D. M., S. L. O’Donnell, T. Bengoechea, D. V. Hudson, F. Harding, S. L. Bernhard, D. Jones, R. M. Kay, К. M. Higgins, S. R. Schramm, N. Lonberg. 1996. High-avidity human IgGK monoclonal antibodies from a novel strain of minilocus transgenic mice. Nat. Biotechnol. 14: 845—851.

Fodor W. L., B. L. Williams, L. A. Matis, J. A. Madri, S. A. Rollins, J. W. Knight, W. Velander, S. P. Squinto. 1994. Expression of a functional human complement inhibitor in a transgenic pig as a model for the prevention of xenogeneic hyperacute organ rejection. Proc. Natl. Acad. Sei. USA 91: 11153-11157.

Games D., D. Adams, R. B. Alessandrini, R. Barbour, P. Berthelette, C. Blackwell, T. Carr, J. Clemens, T. Donaldson, F. Gillespie, T. Guido, S. Hagopian, K. Johnson-Wood, K. Khan, M. Lee, P. Leibowitz, I. Lieberburg, S. Little, E. Masliah, L. McConlogue, M. Montoya-Zavala, L. Mucke, L. Paganini, E. Penniman, M. Power, D. Schenk, P. Seubert, B. Snyder, E. Soriana, H. Tan, J. Vitale, S. Wadsworth, B. Wolozin, J. Zhao. 1995. Alzheimer-type neuropathology in transgenic mice overexpressing V717F ß-amyloid precursor protein. Nature 373: 523—527.

Gong Z., C. L. Hew. 1995. Transgenic fish in aquaculture and developmental biology. Curr. Top. Dev. Biol. 30: 177—214.

Hsiao К., P. Chapman, S. Nilsen, C. Eckman, Y. Harigaya, S. Younkin, F. Yang, G. Cole. 1996.

Correlative memory deficits, Aß elevation, and amyloid plaques in transgenic mice. Science 21 A: 99-102.

Humphries M. M., D. Rancourt, G. J. Farrar, P. Kenna, M. Hazel, R. A. Bush, P. A. Sieving, D. M. Sheils, N. McNally, P. Creighton, A. Erven, A. Boros, K. Gulya, M. R. Capecchi, P. Humphries. 1997. Retinopathy induced in mice by targeted disruption of the rhodopsin gene. Nat. Genet. 15: 216—219.

Jänne J., J.-H. Hyttinen, T. Peura, M. Tolvanen, L. Alhonen, R. Sinervirta, M. Halmekytö. 1994. Transgenic bioreactors. Int. J. Biochem. 26: 859-870.

Johnson-Wood K., M. Lee, R. Motter, K. Hu, G. Gordon, R. Barbour, K. Khan, M. Gordon, H. Tan, D. Games, I. Lieberburg, D. Schenk, P. Seubert, L. McConlogue. 1997. Amyloid precursor protein processing and Aß42 deposition in a transgenic mouse model of Alzheimer disease. Proc. Natl. Acad. Sei. USA 94: 1550-1555.

Krimpenfort P., A. Rademakers, W. Eyestone, A. van der Schans, S. van den Broek, P. Kooiman, E. Kootwijk, G. Platenburg, F. Pieper, R. Strijker, H. de Boer. 1991. Generation of transgenic dairy cattle using «in vitro» embryo production. Bio/Technology 9: 844—847.

Masliah E., A. Sisk, M. Mallory, L. Mucke, D. Schenk, D. Games. 1996. Comparison of neurodegenerative pathology in transgenic mice overexpressing V717F ß-amyloid precursor protein and Alzheimer’s discease. J. Neurosci. 16: 5795-5811.

McCurry K. R., D. L. Kooyman, C. G. Alvarado, A. H. Cotterell, M. J. Martin, J. S. Logan, J. L. Platt. 1995. Human complement regulatory proteins protect swineto-primate cardiac xenografts from humoral injury. Nat. Med. 1: 423—427. Mendez M. J., L. L. Green, J. R. F. Corvalan, X.-C. Jia, C. E. Maynard-Currie, X. Yang, M. L. Gallo, D. M. Louie, D. V. Lee, K. L. Erickson, J. Luna, C. M.-N. Roy, H. Abderrahim, F. Kirschenbaum, M. Noguchi, D. M. Smith, A. Fukushima, J. F. Hales, M. H. Finer, C. G. Davis, К. M. Zsebo, A. Jakobovits. 1997. Functional transplant of megabase human immunoglobulin loci recapitulates human antibody response in mice. Ncitl. Genet. 15: 146-156.

Oster-Granite М. L., D. L. McPhie, J. Greenan, R. L. Neve. 1996. Age-dependent neuronal and synaptic degeneration of mice transgenic for the C terminus of the amyloid precursor protein. J. Neurosci. 16: 6732—6741.

Petite J. N., M. E. Clark, G. Liu, A. M. Verrinder Gibbins, R. J. Etches. 1990. Production of somatic and germline chimeras in the chicken by transfer of early blastodermal cells. Development 108: 185-189.

Pursei V. G., C. A. Pinkert, K. F. Miller, D. J. Bolt, R. G. Campbell, R. D. Palmiter, R. L. Brinster, R. E. Hammer. 1989. Genetic engineering of livestock. Science 244: 1281—1288.

Sang H. 1994. Transgenic chickens—methods and potential applications. Trends Biotechnol. 12: 415-420.

Sharma A., M. J. Martin, J. F. Okabe, R. A. Truglio, N. K. Dhanjal, J. S. Logan, R. Kumar. 1994. An isologous porcine promoter permits high level expression of human hemoglobin in transgenic swine. Bio/Technology 12: 55—59.

Sims M., N. L. First. 1993. Production of calves by transfer of nuclei from cultured inner cell mass cells. Proc. Natl. Acad. Sei. USA 90: 6143—6147.

Swanson M. E., M. J. Martin, K. O’Donn, K. Hoover, W. Lago, V. Huntress, С. T. Parsons, C. A. Pinkert, S. Pilder, J. S. Logan. 1992. Production of functional human hemoglobin in transgenic swine. Bio/Technology 10: 557—559.

Weidle U. H., H. Lenz, G. Brem. 1991. Genes encoding a mouse monoclonal antibody are expressed in transgenic mice, rabbits, and pigs. Gene 98: 185-191.

Wilmut L, A. E. Schnieke, J. McWhir, A. J. Kind, K. H. S. Campbell. 1997. Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells. Nature 385: 810-813.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Как получают трансгенных мышей?

2. В чем состоит принцип позитивно-негативной селекции?

3. Что из себя представляют мыши с «нокаутированным» геном? Как и для чего получают таких мышей?

4. Каковы преимущества и недостатки трансгенных мышей как модельных систем для исследования болезней человека?

5. Что такое клонирование?

6. Расскажите, как с помощью трансгеноза можно получать моноклональные антитела человека.

7. Как молочная железа может быть использована в качестве «биореактора» для синтеза коммерческих продуктов.

8. Каким образом трансгеноз может облегчить трансплантацию органов?

9. Какие подходы используются для выведения трансгенных цыплят?

10. Опишите способы улучшения пород рыб с помощью трансгеноза.