PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ TẠO ĐỘNG VẬT BIẾN ĐỔI GENE TRÊN THẾ GIỚI LÀM THỰC PHẨM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN
PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ TẠO ĐỘNG VẬT BIẾN
ĐỔI GENE TRÊN THẾ GIỚI LÀM THỰC PHẨM


Mở đầu
I.Khái niệm sinh vật biến đổi gen.
II.Quy trình kỹ thuật tạo động vật biến đổi gen.
III.Một số thành tựu trong tạo động vật chuyển
gene
IV.Ứng dụng của động vật chuyển gene
V. Ý nghĩa, thuận lợi và khó khăn
VI.Kết luận
Tài liệu kham khảo


MỞ ĐẦU
Khái niệm
Thực phẩm biến đổi gen (GMF – Gennetically Modifed
- Food): thực phẩm có nguồn gốc một phần hoặc toàn
bộ từ sinh vật biến đổi gen, hay thực phẩm có gen bị
biến đổi
Sinh vật biến đổi gen (GMF – Gennetically Modifed Organism)- các sinh vật có gen bị biến đổi (thay đổi
nhân tạo cấu trúc bộ gen (DNA), hoặc tiếp nhận
những gen mới (các đoạn DNA) từ các sinh vật khác
nhờ tác động của con người
Ðộng vật chuyển gen là động vật có gen ngoại lai
(gen chuyển) xen vào trong DNA genome của nó. Gen

ngoại lai này phải được truyền lại cho tất cả mọi tế
bào, kể cả các tế bào mầm. Việc chuyển gen ngoại lai
vào động vật chỉ thành công khi các gen này di truyền
lại cho thế hệ sau


Kỹ thuật chuyển gen là kỹ thuật đưa 1 hay nhiều
gen lạ đã được thiết kế ở dạng DNA tái tổ hợp
vào tế bào chủ của động vật làm cho gen lạ có
thể tồn tại ở dạng plasmid tái tổ hợp hoặc gắn
vào bộ gen tế bào chủ. Trong tế bào chủ, các
gen này hoạt động tổng hợp nên các protein đặc
trưng dẫn tới việc xuất hiện các đặc tính mới
của cơ thể chuyển gen.
Đối với các thể nhân chuẩn, việc chuyển gen
được xem là thành công khi gen chuyển vào
được tổ hợp vào genome của tế bào chủ, đặc
tính của gen chuyển nạp được duy trì ổn định
qua các thế hệ con cháu.


II. QUY TRÌNH TẠO ĐỘNG VẬT CHUYỂN GEN
Quy trình tạo động vật chuyển gen là một quá
trình phức tạo bao gồm các bước chính sau:
1. Tách chiết, phân lập gen mong muốn và tạo tổ hợp
gen biểu hiện trong tế bào động vật
2. Tạo cơ sở vật liệu biến nạp gene
3 Chuyển gene vào động vật
4 Nuôi cấy phôi trong ống nghiệm ( đối với động vật
bậc cao)

5 Kiểm tra động vật được sinh ra từ phôi chuyển
gen.
6 Tạo nguồn động vật chuyển gen một cách liên tục


Bước 1: Tách chiết, phân lập gene mong
muốn:
• Gene ngoại lai trước khi được chuyển vào
genome của tế bào vật chủ để tạo ra động vật
chuyển gene phải được phân lập và tinh chế
(tạo dòng).
• Công cụ sử dụng để tạo dòng:
+ Enzyme cắt và nối DNA (enzyme hạn chế và
ligase).
+ Các mẫu dò (probe).
+ Vector.
+ Tế bào vật chủ( thường là E.coli).


QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT, PHÂN LẬP :
• Cắt DNA mẫu và plasmid
được cắt bởi cùng một
enzyme hạn chế.
• Chèn gene mong muốn
vào plasmid. Tạo plasmid
tái tổ hợp.
• Biến nạp plasmid tái tổ
hợp vào tế bào vật chủ.
• Tạo điều kiện thuận lợi
cho vật chủ sinh trưởng

phát triển.


• Người ta cũng có thể phân lập được gen mong muốn
từ sản phẩm biểu hiện của nó như mRNA hoặc
protein.
+ Từ mRNA dưới tác động của enzyme sao chép
ngược sẽ tổng hợp ra DNA bổ sung mạch đơn (single
strand complement DNA-ss cDNA), tiếp theo là DNA
bổ sung mạch kép (double strand complement DNAds cDNA. DNA bổ sung (complement DNA- cDNA) này
khác với DNA gốc là không chứa các intron mà chỉ bao
gồm các exon
+ Từ sản phẩm protein, có thể suy ra trình tự
nucleotid của gen cấu trúc trên cơ sở trình tự các axit
amin trong phân tử protein. Sau đó có thể thiết kế cặp
mồi (primer) để dò tìm đoạn gen mong muốn.


So sánh hai dạng gen chuyển

Dạng genome bao gồm tất cả các đoạn exon và intron
xuất hiện một cách tự nhiên. Các đoạn intron liên quan
đến việc cắt ghép mRNA và biểu hiện của gene. Dạng
cDNA là một trình tự chỉ bao gồm các đoạn exon mã hoá
protein của gen.


Bước 2 : Tạo tổ hợp gene biểu hiện trong
tế bào động vật:
• Các vùng chức năng khác nhau của gene có

nguồn gốc từ các loài khác nhau có thể được
kết hợp lại với nhau trong ống nghiệm bằng
cách sử dụng enzyme hạn chế và ligase.
• Bổ sung các trình tự polylinker chứa một số vị trí
nhận biết các enzyme hạn chế khác nhau
• Gene chuyển được đi kèm với các trình tự
không mã hoá có vai trò điều hoà sự biểu hiện
của gen. Các yếu tố điều hoà cũng có thể nằm ở
trong đoạn intron. Yếu tố điều hoà ở gần đầu 5’
của gen là promoter, có vai trò quyết định trong
việc điều hoà sự biểu hiện của gen.


Promoter ở tế bào động vật có nguồn gốc hoặc từ động
vật như methallothionein (MT), thymidine kinase, ß-actin,
amylase, insulin, ß-lactoglobulin, adiposite P2...hoặc từ
virus động vật như Simian virus(SV40),Rous sarcoma
virus (RSV)...

Enhancer: gen tăng cường ATG: vị trí khởi đầu phiên
SIG: trình tự tín hiệu
AAA: đuôi polyA


Bước 3: Tạo cơ sở vật liệu biến đổi gen
Ở động vật có vú thì giai đoạn biến nạp gen
thích hợp nhất là trứng ở giai đoạn tiền nhân
(pronucleus).
Trứng chín thu nhận bằng phương pháp sử
dụng kích dục tố theo chương trình đã được xây

dựng cho mỗi loài hoặc bằng phương pháp nuôi
cấp trứng trong ống nghiệm
Sau đó thụ tinh nhân tạo để tạo ra trứng
tiền nhân


Bước 4: Chuyển gen vào động vật
• Phương pháp chuyển gene trực tiếp:
 Chuyển gene nhờ calcium phosphate
 .Chuyển gene nhờ xung điện
 .Chuyển gene nhờ vi tiêm
 .Chuyển gene nhờ liposome,…
Phương pháp chuyển gene gián tiếp:
Chuyển gene nhờ virus:
• vector retrovirus ( RNA )

•
•
•
•

vector adenovirus ( DNA sợi kép )
vector adeno-associated virus ( DNA sợi đơn )
vector herpes simplex virus ( DNA sợi kép )
vector baculovirus ( DNA vòng kép ),….


Phương pháp vi tiêm:
Nguyên tắc:
- Tiêm trực tiếp DNA ngoại lai vào nhân tế bào động vật nhờ

dụng cụ vi tiêm với kim tiêm rất mảnh.
- Phương pháp này cho kết quả rất cao nhưng số lượng tế
bào được xử lý nhỏ do phải thao tác trên từng tế bào.
- Thường được dùng để đưa DNA vào hợp tử hoặc các tế
bào phôi sớm.
- Chuyển gene vào tinh trung hoặc trứng khi đã thụ tinh
nhưng chưa kết hợp thành hợp tử lưỡng bội.
- Việc chuyển gene chỉ thành công khi gene chuyển vào di
truyền cho các thế hệ sau.


Qui trình:
- Thiết kế cấu trúc gene chuyển, lựa chọn gene thích hợp và tạo dòng.
- Thu nhận trứng đã thu tinh
- Chuẩn bị dung dịch DNA cho vi tiêm, nồng độ từ 1-5 µm/ml
- Chuẩn bị tế bào hợp tử
- Vi tiêm DNA vào tiền nhân
- Chuyển phôi vi tiêm vào cơ thể nhận
- Kiểm tra gene chuyển ở con non. Lai tạo để củng cố di truyền.


Bước 5: Nuôi cấy phôi trong ống nghiệm
Tế bào trứng tiền nhân  phôi dâu ( morula ) hoặc túi phôi
( blastocyst )  cấy chuyền vào con nhận được gây chữa
giả.

Bước 6: Các phương pháp đánh giá động vật sau
khi sinh ra từ phôi chuyển gene:
– Southern blot
– Northern blot

– Western blot.
– PCR
– RT-PCR
– Miễn dịch Elisa.
Bước 7: Tạo nguồn động vật chuyển gene một cách
liên tục.


III. Một số thành tựu và ứng dụng trong tạo động vật
chuyển gene
• Bằng kỹ thuật vi tiêm DNA vào tiền nhân người ta đã
tạo ra nhiều động vật chuyển gen như chuột, thỏ, lợn,
cừu, bò, gà, cá...

Các gen dùng để chuyển vào độngvật:
Người ta đã chuyển khá nhiều gen lạ có nguồn gốc từ
người, động vật, thực vật và vi sinh vật vào các loại
động vật như chuột, thỏ, cá và các loại vật nuôi như
bò, cừ, dê, lợn , gà, chim thậm chí cả vào muỗi.


Động Vật
Gen và chức năng
nhận
-Gen sinh trưởng và yếu tố sinh trưởng (fGH, hGH,
Cá

bGH) δ-crystallin (gà), β-gallactosidase, kháng
hygromycine, protein chống đông lạnh, ÀP, α-globin.

-Các loại gen hóc môn sinh trưởng và yếu tố sinh
Lợn

trưởng (mMT, hGH, mMT-bGH, PRL-bGH )

Chuột

hGH, rGH, hGRF, gen mã hoá luciferase

Cừu

smt-sGH5, sMT-sGH9.
α1-antitripsin (trong điều trị viêm phổi), tạo albumin,
yếu tố trong quá trình đông máu.

Bò

b_ GH



a. Một số thành tựu trên thế giới

• Chuyển
gene
tạo
hoocmon sinh trưởng
cho chuột, lợn, cừu, cá
hồi bằng phương pháp vi
tiêm gen GH vào nhân

con của trứng đã thụ
tinh, đã thu được động
vật chuyển gen có biểu
hiện của gen chuyển nạp
(Tỷ lệ thành công khi
chuyển
gene:
chuột
25%, lợn 10,4%, cừu
1,3% và bò 0,6%)

Chuột chuyển gen horrmone sinh trưởng
(bên phải) và chuột đối chứng (bên trái)


Chuột chuyển gen đã cung cấp những công cụ để
khám
phá
nhiều
câu
hỏi
sinh
học.
Nó thể hiện tất cả những triệu trứng của con người
mà chuột bình thường không làm được.
Tất cả những vấn đề liên quan đến con người đều
được nghiên cứu ở chuột trước.

Phôi thai chuột khi
chuyển gen

CÁ HỒI CHUYỂN GENE HOOCMON SINH TRƯỞNG GH Ở NGƯỜI
cá có tốc độ tăng trưởng cao gấp 10-30 lần