Công nghệ sinh học ứng dụng trong chăn nuôi và thú y doc

CÔNG NGHỆ SINH HỌC
ỨNG DỤNG TRONG
CHĂN NUÔI VÀ THÚ Y
PGS. TS. Dƣơng Thanh Liêm
Bộ môn Dinh dƣỡng
Khoa Chăn nuôi – Thú Y
Trƣờng Đại học Nông Lâm
Công nghệ sinh học
trong chăn nuôi động vật
1. Công nghệ sinh học trong sinh sản vật nuôi.
2. Công nghệ sinh học trong kỹ thuật di truyền.
3. Công nghệ sinh học trong sản xuất thức ăn
chăn nuôi và thực phẩm.
Công nghệ sinh học
trong sinh sản
động vật
Bioscope II
Atomic Force Microscope
MultiMode
scanning probe microscope
Kính hiển vi quan sát có độ phóng đại lớn có khả năng
quan sát và chụp cắt lớp cấu trúc tế bào
Kính hiển vi
thao tác có
thể hút lấy
nhân và cấy
chuyển
nhân tế bào
Công nghệ sinh học ứng dụng trong sinh
sản vô tính vật nuôi để sản xuất sinh
phẩm dƣợc và thực phẩm chức năng

Hai trƣờng hợp nhân dòng
thành công trên thế giới
- Sinh sản vô tính cừu Dolly
- Sinh sản vô tính chuột Cumulina.
- Sinh sản vô tính động vật chuyển gen
Ngƣời ta hy vọng với kỹ thuật này, có thể tạo ra
nhiều con giống sản xuất dƣợc phẩm trong thời
gian ngắn, hoặc tạo tế bào gốc để cung cấp các
cơ quan bộ phận cho cơ thể ngƣời.
Cừu Dolly ra đời bằng
phƣơng pháp sinh sản vô tính
Chuột Cumulina ra đời bằng
phƣơng pháp sinh sản vô tính
1. Tạo ra giống động vật có khả năng kháng bệnh tốt:
 Bệnh bò điên: Trƣớc hết cần tạo ra giống động vật có khả năng
chống lại bệnh bò điên BSE (bovine spongiform
encephalopathy).
 Tạo ra giống chuột chuyển gen nhận biết nhanh PrP
 Phát hiện sớm những triệu chứng bệnh lý não
 Chọn, nhân giống đơn dòng kháng lại prion (PrP
R
).
 Bệnh viêm vú:
 Thú sản xuất protein sữa có chứa lysostaphin, một loại
protein enzyme có khả năng chống lại staphylococcus, vi
khuẩn gây viêm mủ trong vú. Đây là hƣớng nghiên cứu
rất khả thi.
 Nhân vô tính giống tự chữa bệnh (Therapeutic breeds). Những
giống này có khả năng sản xuất protein kháng sinh chống khuẩn.

Ý tƣởng từ nghiên cứu khả năng tự đề kháng của trùn đất?
Mục tiêu của nghiên cứu chuyển gen, sinh sản vô
tính là để tạo những động vật có nhiều ƣu thế
• Tạo ra giống heo thải ít phosphate ra môi trường.
• Tạo giống heo cho thịt có chất lượng tốt trong bữa ăn.
• Tạo thành phần dinh dưỡng sữa và thịt tốt cho sức khỏe.
Xây dựng giống ở trang trại có chất lượng tốt
Có khả năng kháng khuẩn
Thay đổi những thuộc tính chế biến:
- Giảm thời gian làm kết vón
- Tăng sức kết vón đóng cục
Sữa có hoạt chất chống khuẩn gây bệnh
và vi khuẩn làm cho sữa mau hƣ hỏng.
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
#34 #37 #53
SFA
MFA
PUFA
Chất béo sữa thay
đổi có lợi cho sức
khỏe con người:
Giảm thấp acid béo no,

Làm tăng acid CLA, linoleic
biến đổi do vi khuẩn dạ cỏ,
chống viêm, chống ung thƣ.
Giống dê sữa chuyển gen
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
#34
#37 #53
Loại Protein dƣợc phẩm Chức năng chữa bệnh Loài thú
-1 - antitrypsin Có chức năng chống viêm Dê, Cừu
Anti-thrombin III Chống sự nhiểm trùng và xơ cứng Dê
nghẽn mạch, cục máu đông.
C1 inhibitor Chữa phù huyết quản do di truyền Thỏ
Collagen Chữa bỏng, gẫy xƣơng, incon Bò
Factor IX & VIII Bệnh ƣa chảy máu Cá rô phi
Cừu, heo
Fibrinogen chữa “fibrin glue,” bỏng, phẩu thuật, Heo, cừu
trong hóa trị liệu, trong dƣợc phẩm
Human fertility hormones Triệt sản, vaccin ngừa thai Dê, bò
Human hemoglobin Thay thế máu ngƣời, truyền máu Heo
Human serum albumin Chữa bỏng, shock, chấn thƣơng, Dê, bò
phẩu thuật…
Lactoferrin Trị vi khuẩn gây bệnh đƣờng ruột Bò

LAtPA Tissue Plasminogen Activator (t-PA) Chữa loét do ứ máu tỉnh mạch Dê
Monoclonal antibodies (Mab) Chống ung thƣ kết tràng Dê
anti-TNF IgG1 (monoclonal) Chống lại cơ đau tim Dê
Tissue plasminogen activator Đột quị, deep vein Dê
thrombosis, pulmonary embolism
Trang trại nuôi giống động vật công nghệ sinh học dƣợc phẩm
Table modified from GEN Co.
Loại sản phẩm chuyển gen Nơ sản xuất Thị trƣờng. Giai đoạn TN
h- Collagen Cattle** Pharming $500 M (+) Sáng chế
h- Fibrinogen Cattle** Pharming $600 M (+) Chƣa đăng ký
h- Esterase Inhibitor **/ Cattle Rabbits Pharming $150 M Chƣa đăng ký
h- Factor VIII Pigs ProGenics* $300 M (+) Chƣa đăng ký
h- Alph- glucosidase Rabbits/ Cattle** Pharming $300 M (+) Phase II (Eur)
h- AT- III Goats GTC ? Phase II (US)
h- SA Cattle** GTC $1B Chƣa đăng ký
h- SA Cattle** Argentina Chƣa đăng ký
Spider Silk Goats** Nexia Huge Device
h- AAT Goats PPL/ Bayer ? Phase II
h- Factor IX Sheep PPL ? Chƣa đăng ký
h- Lactoferrin Cattle Pharming ? Chƣa chắc chắn
** Animals made using nuclear transfer.
Những nghiên cứu động vật chuyển gen có nhiều tìm năng
Đƣợdc ứng dụng vào sản xuất
Table modified from GEN
Động vật chuyển gen và sản lƣợng Protein sinh phẩm của nó
Ƣớc tính sản lƣợng protein sinh phẩm trong sữa và qui mô đàn thú chuyển gen trên Thế giới
Loại Protein sinh phẩm
Ƣớc tính hàng năm cần, kg Ƣớc tính qui mô thú Loài thú
Protein C 100
33

Bò
1,100
Heo
tPA 75 600 Dê
Cừu
α 1-anti-trypsin 5,000 33,000 Cừu
42,000 Dê
Factor IX 2 13 Cừu
22 Heo
Human serum albumin 1,000 300 Bò
8,300 Dê
The number of lactati
ng animals may be calculated as:
(expression in g/L) x (annual milk
production in L) x (purification efficiency)
t-PA
Blood
Clot
Cơ chế phá hủy huyết khối trong cơ thể bởi sinh
phẩm t-PA (Tissue Plasminogen Activator)
• t-PA là một enzyme, nó có thể phá tan huyết khối đông
làm tắt nghẽn mạch máu
Plasminogen
Sự hoạt hóa
Plasmin
Bẻ gãy
Sợi Fibrin
Phá tan huyết khối
Tổ chức
Thƣơng tổn

t-PA
Streptokinase
From Bacteria
Urokinase
From the Kidneys
Tạo ra con dê nhận gen tái tổ hợp 1:
Vector cấu trúc (Construction)
Murine Way Acid Protein
Promoter
LAtPA cDNA
SV40 Poly A Signal
• Murine Way Acid Protein Promoter, tín hiệu biểu lộ
gen trong những tế bào thuộc động vật có vú.
• Qui tắc sắp xếp LAtPA cDNA cho điểm biến đổi từ tPA
(asn glu ở AA 117) được glycosylated với longer
acting (LA) tPA
• SV40 là virus được cung cấp poly A (đoạn cuối gen), tín
hiệu tế bào mRNA để kết thúc.
Promoter
sequence
Gene
Poly A
sequence
Hợp tử
Zygote
Nucleus
Suction
Suctio
n Pipit
Vector

Micro-injector
Tạo ra con dê tái tổ hợp 2:
Vector lồng ghép (Insertion)
Tạo ra con dê tái tổ hợp 2:
Vector lồng ghép (Insertion)
Nucleus
Zygote Vector
Tạo ra con dê tái tổ hợp 2:
Vector lồng ghép (Insertion)
Nucleus
Zygote
Nhiều phiên
bản của
vector bị bẻ
gãy
Một số vào
được
trong nhân
Tạo ra con dê tái tổ hợp 2:
Vector lồng ghép (Insertion)
Chromosome
Nucleus
Vector
Tạo ra con dê tái tổ hợp 2:
Vector lồng ghép (Insertion)
Vector – lồng
ghép vào được
chromosome
Sinh sản vô tính tạo ra con dê tái tổ hợp 3: Dê con
lớn lên cho sữa có chứa tPA

Hợp tử tái
tổ hợp hoặc
phôi
Thu hoạch sữa
tPA tinh chế
Nhân vô tính bò chuyển gen có khả năng
sản xuất protein chống bệnh viêm vú
Transgenic Cow Clone for
Mastitis Disease Resistance
By Jan Suszkiw
January 10, 2001
BELTSVILLE, Md., Jan.
10 U.S. Department of
Agriculture and University
of Vermont (UV) Các nhà
khoa học trường Đại học
Vermont đã sản xuất dòng
thuần vô tính bò Jersey để
cung cấp gen chống bệnh
viêm vú cho ngành Công
nghệ sinh học tạo giống bò
sữa có khả năng chống lại
bệnh viêm vú do vi khuẩn.
Tế bào tuyến vú bò Jersey này có khả
năng sản xuất Lysostaphin, là một loại
protein endopeptidase đặc hiệu là hư
màng tế bào của vi khuẩn gây viêm vú
/>