موجودات تراريخت يا ترانسژنيك
تاريخچه ترانسژنيك :
اطلاعات بدست آمده دربارهDNA دردهه 1950 آغازي براي پاسخ به پرسشهاي ديگردرموردژنها بود.
در اوايل دهه 1970 نخستين آزمايش موفقيت آميز دستكاري و اصلاح ژن انجام شد و دردهه 1980 نخستين گياه دستكاري شده به روش مهندسي ژنتيك كه يك اطلسي مقاوم به بيماري بود توليد شد.
در سال 1984 اولين كلون گوسفند انجام شد و در سال 1995 استفاده از سلولهاي جنيني براي توليد گوسفندهاي مگان و موراگ صورت پذيرفت ..در سال 1996 تولد دالي اولين حيوان كلون شده بوقوع پيوست و تا به امروز آزمايشات براي توليد موجودات ترانسژن و كلون شده ادامه دارد .
تكنولوژي DNA نوتركيب :
در فرآيند ترانسژنيك قسمتي از ژن جدا شده و سپس در جاي ديگر يا سلول موجود ديگر قرار مي گيرد براي انجام اين كار از تكنيكهاي بيوشيميايي كه شامل آنزيم هاي ويژه براي بريدن رشته DNA در نقاط ويژه ، الحاق قطعه هاي جديد و اتصال دوباره قطعه هاي جدا شده به يكديگر ، استفاده مي شود.نتيجه اين اعمال كه به نام تكنولوژي DNA نوتركيب است ، DNA اي است كه داراي قطعات اضافي و حامل ژنهايي است كه قبلا داراي آن ژنها نبوده است .
به طور كلي مراحل مختلف به صورت زير است:
1 – جداسازي يا ايزوله كردن : ژن مورد نظر شناسايي،جداسازي و خالص مي شود. اين DNA ي مورد نظر ، DNA دهنده يا هدف نيز ناميده مي شود.
2 – انتخاب حامل (Vector) :حامل، يك مولكول قابل تكثير از DNA به نام ريپكيلون است كه ژن مورد نظر به آن متصل مي شود. DNA خارجي به مولكول حامل ملحق مي شود كه آن را DNA Chimera مي نامند حامل ها به عنوان حمل كننده عمل مي كنندوژن را به درون سلول ميزبان منتقل مي كنند بنابراين آنها بعنوان وسيله هاي كلونينگ (Cloning) يامولكولهاي حامل شناخته شده اند
حاملهاي كه به طور معمول استفاده مي شوند عبارت اند از پلاسميدها و مولكولهاي DNA ويروسي.
3 – كلون كردن ژن مورد نظر : با قرار دادن ژن مورد نظر در سلول ميزبان ، نسخه هاي زيادي از ژن دلخواه به دست مي آيد در اين عمل ، همراه با تكثير حامل، ژن مورد نظر نيز تكثير مي يابد. بسياري از ژنهاي مورد نظر براي انتقال هاي بعدي ژن به سلول هدف توليد مي شوند امروزه كلون كردن ژن با استفاده از تكنيك PCR فرآيندي سريع و مكانيزه است .
4– انتقال اختصاصي ژن : سرانجام ، ژن مورد نظر به درون سلول ميزبان انتقال مي يابد سلولهاي تغيير يافته (Transformed) انتخاب شده ، تكثير مي يابند و توليد حيوانات گياهان و ….، Transgenic
را امكان پذير مي سازند.
5 – بيان ژن مورد نظر: ژن مورد نظر ، فراورده خود را در محيط جديد توليد مي كند و بنابراين صفت دلخواه را در ميزبان به وجود مي آورد
نكات قابل توجه در ترانسژنيك:
1 – براي تعيين ژن مورد نظر مي توان از روش Linkage map (نقشه پيوستگي) استفاده كرد.
2 – DNA حاوي ژن با استفاده از restriction enzymes (آندونوكلئازهاي محدود كننده) برش داده مي شوند اين آنزيمها همانند آنزيمهاي هستند كه اينترونها را از RNA حذف مي كنند و داراي قابليت تشخيص تواليهاي ويژه و برش دادن آنها در جايگاههاي مورد نظر هستند.
3 – پلاسميد نيز با آنزيمهايي همانند آنزيمهاي كه براي جدا كردن ژن مورد نظر بكار مي روند بريده ميشوند اين بدان معني است كه پلاسميد نيز در موقعيتهاي قابل مقايسه با DNA مورد نظر برش داده مي شود سپس توالي ژن مربوط به جايگاه مربوط به خود در پلاسميد به وسيله آنزيم ديگري به نام ليگاز متصل مي شود .
4 – از آنجا كه اغلب اوقات اين فرآيند نوتركيب موفق نيست براي شناسايي از Probe استفاده مي شود. اين پروب (نشانگر) يك توالي DNA است كه روي منطقه ويژه اي مثلا روي ژن مورد نظر جاي مي گيرد.پژوهشگران انتهاي اين نشانگر را با روشهاي ويژه اي نشانه گذاري مي كنند تا بتوانند آنرا تشخيص دهند. يكي از مشكلات مهم در ترانسژنيك يافتن جايگاه درست ژن مهندسي شده است كه دشوار است همچنين امكان روشن و يا خاموش كردن ژن وجود ندارد به طوري كه اگر ژن در وضعيت روشن تلقيح شده باشد ممكن است به جاي آنكه فقط در زمانهاي خاصي فعاليت كند به طور دائم روشن بماند .
راههاي مختلف ترانسژنيك :
1 – پيش از آنكه هسته اسپرم و هسته تخمك با يكديگر در آميزند دستكاري مي شود و DNA به درون هسته اسپرم تلقيح شده سپس لقاح انجام مي شود.
2 – سلولهاي جنيني را خارج مي كنند سپس به درون جنين سلول تخمي كه از پيش آماده شده تزريق مي كنند يك تكانه الكتريكي به منظور الحاق آنها به يكديگر است.
3 – كاشت هسته اي ، كه ابتدا هسته سلول جنين در درون تخمي كاشته مي شود كه هسته آن برداشته شده آنگاه هسته جنين را با يك شوك الكتريكي به درون سلول جديد وارد مي كنند.
4 – وارد كردن DNA خارجي به سلولهاي پايه جنيني Embryonic stem cells در اين روش سلولهاي E.S از لايه دروني جنين به نام بلاستوسيست كه داراي قدرت تمايز هستند استفاده ميشوند .
تزريق DNA از راههاي مختلف امكان دارد : Microinjection – Electroporation
چند مثال از ترانسژنيك در موجودات زنده :
-يكي ازموارد مهم اين تكنيك ساختن واكسن است كه با برداشتن بخشي ازمواردژنتيكي يك ارگانيسم بيماريزا درطي فرآيندي به نام حذف(deletion)ارگانيسم راضعيف كرده آن را به واكسن تبديل ميكنند(حدف ژني genedeletion)مانندساختن واكسن شبه هاري-واكسن هرپس و آدنوويروس .
-باكتري هاي كه توليد غده در غده هاي زير زميني مي كنند داراي ژن مسئول غده اي به نام تاج پينه در باكتري هستند كه جهت انتقال به درون سلولهاي گياهي براي تورم آگرو باكتريومي تزريق ميگردد.
-در گياه سويا ، ژن مقاوم به اشعه UV وجود دارد كه اين ژن را براي انتقال به موجودات حساس به اشعه UV تزريق مي گردد تا نسبت به اشعه مقاومت پيدا نمايند.
-به تازگي ژني از مرغ كه در برابر باكتريها مقاوم است وارد سيب زميني كرده اند تا جهت پيشگيري ازآفت زدگي مقاومت پيدا نمايد.
چرا از ترانسژنيك استفاده نمائيم ؟
يكي از منابع مهم غذايي ، موجودات دريايي مانند ماهيان، سخت پوستان – نرمتنان و گياهان آبزي هستند پيش بيني سازمان خوار و بارو كشاورزي (فائو) اين است كه تقاضاي سالانه براي غذاهاي دريايي روز به روز در حال افزايش است و تامين اين مقدار از عهده ماهيگيري سنتي خارج است براي جبران اين ضعف توليدات حاصل از پرورش ماهي بايد تا 350% افزايش يابد در حال حاضر پژوهشهاي در مورد فيزيولوژي و هورمون شناسي ماهي ها براي درك رشد و توليد مثل ماهي هاي پرورشي و توسعه و روشهاي كنترل آنها در حال انجام است پژوهش هاي ديگري در مورد افزايش توليد فرآورده يا ارزش غذايي ماهيان پرورشي، توليد دارو و واكسن براي بالا بردن ايمني ماهيان در برابر بيماريها و استرس هاي ديگر، بهبود ساختار ژنتيكي ماهي ها و شناسايي ژنها معيوب و ژنهاي سودمند در ماهي ها، كيفيت و سلامت فرآورده هاي غذايي پرورشي در حال انجام است. بنابراين با توليد ماهيان ترانسژنيك مي توان به نتايج زير رسيد :
1 – افزايش سرعت رشد در ماهيان
2– افزايش پتانسيل توليدمثل
3– افزايش مقاومت دربرابر بيماريها
4 – توانايي در برابر تغييرات محيطي مانند افزايش دماي، آب يا كاهش آن، تغييرات شوري و ….
امروزه با ساخت واكسن هايي بر عليه بيماريها و انگل ها همچنين تكنيكهاي مهم در تشخيص بيماريها مانند آزمونهاي بسيار حساس مانند تكنيك ELISA و PCR مي توان به تشخيص بيماريها رسيد .
اطلاعات بدست آمده دربارهDNA دردهه 1950 آغازي براي پاسخ به پرسشهاي ديگردرموردژنها بود.
در اوايل دهه 1970 نخستين آزمايش موفقيت آميز دستكاري و اصلاح ژن انجام شد و دردهه 1980 نخستين گياه دستكاري شده به روش مهندسي ژنتيك كه يك اطلسي مقاوم به بيماري بود توليد شد.
در سال 1984 اولين كلون گوسفند انجام شد و در سال 1995 استفاده از سلولهاي جنيني براي توليد گوسفندهاي مگان و موراگ صورت پذيرفت ..در سال 1996 تولد دالي اولين حيوان كلون شده بوقوع پيوست و تا به امروز آزمايشات براي توليد موجودات ترانسژن و كلون شده ادامه دارد .
تكنولوژي DNA نوتركيب :
در فرآيند ترانسژنيك قسمتي از ژن جدا شده و سپس در جاي ديگر يا سلول موجود ديگر قرار مي گيرد براي انجام اين كار از تكنيكهاي بيوشيميايي كه شامل آنزيم هاي ويژه براي بريدن رشته DNA در نقاط ويژه ، الحاق قطعه هاي جديد و اتصال دوباره قطعه هاي جدا شده به يكديگر ، استفاده مي شود.نتيجه اين اعمال كه به نام تكنولوژي DNA نوتركيب است ، DNA اي است كه داراي قطعات اضافي و حامل ژنهايي است كه قبلا داراي آن ژنها نبوده است .
به طور كلي مراحل مختلف به صورت زير است:
1 – جداسازي يا ايزوله كردن : ژن مورد نظر شناسايي،جداسازي و خالص مي شود. اين DNA ي مورد نظر ، DNA دهنده يا هدف نيز ناميده مي شود.
2 – انتخاب حامل (Vector) :حامل، يك مولكول قابل تكثير از DNA به نام ريپكيلون است كه ژن مورد نظر به آن متصل مي شود. DNA خارجي به مولكول حامل ملحق مي شود كه آن را DNA Chimera مي نامند حامل ها به عنوان حمل كننده عمل مي كنندوژن را به درون سلول ميزبان منتقل مي كنند بنابراين آنها بعنوان وسيله هاي كلونينگ (Cloning) يامولكولهاي حامل شناخته شده اند
حاملهاي كه به طور معمول استفاده مي شوند عبارت اند از پلاسميدها و مولكولهاي DNA ويروسي.
3 – كلون كردن ژن مورد نظر : با قرار دادن ژن مورد نظر در سلول ميزبان ، نسخه هاي زيادي از ژن دلخواه به دست مي آيد در اين عمل ، همراه با تكثير حامل، ژن مورد نظر نيز تكثير مي يابد. بسياري از ژنهاي مورد نظر براي انتقال هاي بعدي ژن به سلول هدف توليد مي شوند امروزه كلون كردن ژن با استفاده از تكنيك PCR فرآيندي سريع و مكانيزه است .
4– انتقال اختصاصي ژن : سرانجام ، ژن مورد نظر به درون سلول ميزبان انتقال مي يابد سلولهاي تغيير يافته (Transformed) انتخاب شده ، تكثير مي يابند و توليد حيوانات گياهان و ….، Transgenic
را امكان پذير مي سازند.
5 – بيان ژن مورد نظر: ژن مورد نظر ، فراورده خود را در محيط جديد توليد مي كند و بنابراين صفت دلخواه را در ميزبان به وجود مي آورد
نكات قابل توجه در ترانسژنيك:
1 – براي تعيين ژن مورد نظر مي توان از روش Linkage map (نقشه پيوستگي) استفاده كرد.
2 – DNA حاوي ژن با استفاده از restriction enzymes (آندونوكلئازهاي محدود كننده) برش داده مي شوند اين آنزيمها همانند آنزيمهاي هستند كه اينترونها را از RNA حذف مي كنند و داراي قابليت تشخيص تواليهاي ويژه و برش دادن آنها در جايگاههاي مورد نظر هستند.
3 – پلاسميد نيز با آنزيمهايي همانند آنزيمهاي كه براي جدا كردن ژن مورد نظر بكار مي روند بريده ميشوند اين بدان معني است كه پلاسميد نيز در موقعيتهاي قابل مقايسه با DNA مورد نظر برش داده مي شود سپس توالي ژن مربوط به جايگاه مربوط به خود در پلاسميد به وسيله آنزيم ديگري به نام ليگاز متصل مي شود .
4 – از آنجا كه اغلب اوقات اين فرآيند نوتركيب موفق نيست براي شناسايي از Probe استفاده مي شود. اين پروب (نشانگر) يك توالي DNA است كه روي منطقه ويژه اي مثلا روي ژن مورد نظر جاي مي گيرد.پژوهشگران انتهاي اين نشانگر را با روشهاي ويژه اي نشانه گذاري مي كنند تا بتوانند آنرا تشخيص دهند. يكي از مشكلات مهم در ترانسژنيك يافتن جايگاه درست ژن مهندسي شده است كه دشوار است همچنين امكان روشن و يا خاموش كردن ژن وجود ندارد به طوري كه اگر ژن در وضعيت روشن تلقيح شده باشد ممكن است به جاي آنكه فقط در زمانهاي خاصي فعاليت كند به طور دائم روشن بماند .
راههاي مختلف ترانسژنيك :
1 – پيش از آنكه هسته اسپرم و هسته تخمك با يكديگر در آميزند دستكاري مي شود و DNA به درون هسته اسپرم تلقيح شده سپس لقاح انجام مي شود.
2 – سلولهاي جنيني را خارج مي كنند سپس به درون جنين سلول تخمي كه از پيش آماده شده تزريق مي كنند يك تكانه الكتريكي به منظور الحاق آنها به يكديگر است.
3 – كاشت هسته اي ، كه ابتدا هسته سلول جنين در درون تخمي كاشته مي شود كه هسته آن برداشته شده آنگاه هسته جنين را با يك شوك الكتريكي به درون سلول جديد وارد مي كنند.
4 – وارد كردن DNA خارجي به سلولهاي پايه جنيني Embryonic stem cells در اين روش سلولهاي E.S از لايه دروني جنين به نام بلاستوسيست كه داراي قدرت تمايز هستند استفاده ميشوند .
تزريق DNA از راههاي مختلف امكان دارد : Microinjection – Electroporation
چند مثال از ترانسژنيك در موجودات زنده :
-يكي ازموارد مهم اين تكنيك ساختن واكسن است كه با برداشتن بخشي ازمواردژنتيكي يك ارگانيسم بيماريزا درطي فرآيندي به نام حذف(deletion)ارگانيسم راضعيف كرده آن را به واكسن تبديل ميكنند(حدف ژني genedeletion)مانندساختن واكسن شبه هاري-واكسن هرپس و آدنوويروس .
-باكتري هاي كه توليد غده در غده هاي زير زميني مي كنند داراي ژن مسئول غده اي به نام تاج پينه در باكتري هستند كه جهت انتقال به درون سلولهاي گياهي براي تورم آگرو باكتريومي تزريق ميگردد.
-در گياه سويا ، ژن مقاوم به اشعه UV وجود دارد كه اين ژن را براي انتقال به موجودات حساس به اشعه UV تزريق مي گردد تا نسبت به اشعه مقاومت پيدا نمايند.
-به تازگي ژني از مرغ كه در برابر باكتريها مقاوم است وارد سيب زميني كرده اند تا جهت پيشگيري ازآفت زدگي مقاومت پيدا نمايد.
چرا از ترانسژنيك استفاده نمائيم ؟
يكي از منابع مهم غذايي ، موجودات دريايي مانند ماهيان، سخت پوستان – نرمتنان و گياهان آبزي هستند پيش بيني سازمان خوار و بارو كشاورزي (فائو) اين است كه تقاضاي سالانه براي غذاهاي دريايي روز به روز در حال افزايش است و تامين اين مقدار از عهده ماهيگيري سنتي خارج است براي جبران اين ضعف توليدات حاصل از پرورش ماهي بايد تا 350% افزايش يابد در حال حاضر پژوهشهاي در مورد فيزيولوژي و هورمون شناسي ماهي ها براي درك رشد و توليد مثل ماهي هاي پرورشي و توسعه و روشهاي كنترل آنها در حال انجام است پژوهش هاي ديگري در مورد افزايش توليد فرآورده يا ارزش غذايي ماهيان پرورشي، توليد دارو و واكسن براي بالا بردن ايمني ماهيان در برابر بيماريها و استرس هاي ديگر، بهبود ساختار ژنتيكي ماهي ها و شناسايي ژنها معيوب و ژنهاي سودمند در ماهي ها، كيفيت و سلامت فرآورده هاي غذايي پرورشي در حال انجام است. بنابراين با توليد ماهيان ترانسژنيك مي توان به نتايج زير رسيد :
1 – افزايش سرعت رشد در ماهيان
2– افزايش پتانسيل توليدمثل
3– افزايش مقاومت دربرابر بيماريها
4 – توانايي در برابر تغييرات محيطي مانند افزايش دماي، آب يا كاهش آن، تغييرات شوري و ….
امروزه با ساخت واكسن هايي بر عليه بيماريها و انگل ها همچنين تكنيكهاي مهم در تشخيص بيماريها مانند آزمونهاي بسيار حساس مانند تكنيك ELISA و PCR مي توان به تشخيص بيماريها رسيد .
+ نوشته شده در ساعت توسط MMD bostani
|