Các hướng nghiên cứu và khả năng ứng dụng động vật chuyển gen

Các hướng nghiên cứu và Khả n ng
ứng dụng động vật chuyển gen
Ngoài chuột là đối tượng mô hình của công nghệ gen động vật, nghiên
cứu chuyển gen còn được tiến hành trên nhiều loại động vật khác: gia
súc (bò, cừu, dê, lợn), gia cầm (gà, chim cút), cá (cá hồi, cá vằn, cá
chép ), côn trùng (muỗi, sâu). Bên cạnh các nghiên cứu cơ bản, động
vật chuyển gen có khả năng ứng dụng trong các lĩnh vực:

Sản xuất nông nghiệp

Y tế

Bảo vệ môi trường
Trong sản xuất nông nghiệp

Tng trưởng: làm tng tốc độ sinh trưởng và chất lượng thành
phần cơ thể động vật thông qua chuyển các gen điều hoà hocmon
tng trưởng

Kháng bệnh: Xác định và chuyển các gen có thể tác động đến
tính kháng bệnh ở vật nuôi (gen kháng bệnh chuyên biệt, gen
receptor tế bào T, gen mã hoá lymphokine, )

Cải tiến chất lượng, thành phần sản phẩm: chuyển gen làm giảm
tỷ lệ mỡ, làm giảm hàm lượng lactose trong sa, tng hàm lượng
cystein để gia tng sự phát triển lông
Trong y tế

Tạo mô hinh động vật bị bệnh của người để tim
hiểu cơ chế gây bênh, kiểm tra liệu pháp trị bệnh
mới (chuột chuyển gen)

Sản xuất protein tái tổ hợp phục vụ y dược

Sản xuất mô, cơ quan phục vụ di cấy ghép

Kiểm soát bệnh dich sốt rét bằng muỗi chuyển
gen
B¶o vÖ m«i tr­êng
•
ChuyÓn gen phytase cho gia sóc, gia cÇm ®Ó
gi¶m thiÓu « nhiÔm phèt pho
3.2.Bò, cừu, dê, lợn chuyển gen
Tng khả nng sinh trưởng

Là hướng nghiên cứu làm tng hiệu quả sản
xuất thịt bằng cách chuyển gen tạo hocmon
sinh trưởng của người, cừu, bò lợn cho thỏ,
lợn, cừu, bò bằng phương pháp vi tiêm vào
nhân con của trứng đã thụ tinh

Đã thu được vật nuôi chuyển gen có biểu hiện
của gen chuyển nạp.Ví dụ: cừu chuyển gen
hocmon sinh trưởng ngoại lai tng kích thước
và lượng sa 18%, lợn chuyển gen có hàm lư
ợng hocmon tng trưởng trong máu cao gấp
50 lần và khối lượng tng 28% so với đối
chứng

Tuy nhiên, cũng có báo cáo về sự phát sinh
một số bệnh: viêm phổi, tiểu đường, loét dạ

dày, mất khả n ng sinh sản ở các gia súc
chuyển gen hocmon sinh trưởng thường
Chuột chuyển gen hoocmon sinh
trưởng (phải) và chuột đối chứng
The larger GM sheep is on the right of
the picture, with normal-sized control
A group of GM sheep in the field.
Sheep expressing the extra growth hormone gene
The original GM growth hormone sheep were produced by
Kevin Ward, Bruce Brown and others at CSIRO's former
research laboratory in Prospect, New South Wales.
Source - CSIRO Division Livestock Industries
3.2.Bò, cừu, dê, lợn chuyển gen (tiếp)
Tng khả nng kháng bệnh

Chuyển gen kháng bệnh chuyên biệt:

Mx là một trong các gen kháng sự nhiễm virus. Chuột mang
allele trội Mx1+ kháng vi rus cúm A và B, nếu mang allele lăn
Mx1- không kháng được sự xâm nhiễm của virus cúm

Chuyển gen Mx1+ cho lợn nhằm kháng virut cúm
Orthomyxovirus

Biểu hiện gen sản xuất kháng thể đơn dòng trong động vật
chuyển gen tạo miễn dịch di truyền: chuyển gen mã hoá cho
chuỗi và trong cấu trúc phân tử kháng thể cho chuột, cừu,
lợn tạo lượng lớn sản phẩm của gen (Lo và cs., 1991)
3.2.Bò, cừu, dê, lợn chuyển gen (tiếp)
Cải tiến chất lượng sản phẩm

Nm 1998 Ward và cs (CSIRO) đã chuyển 2 gen mã hoá cho 2 enzym của vi
khuẩn vào cừu để biến đổi Serine thành Cystein nhằm tăng tốc độ mọc lông và
tng tổng hợp collagen

Viện nghiên cứu nông nghiệp quốc gia Pháp (INRA) đã tạo ra giống bò tiết
sa chua (yaourt) do chuyển gen sản sinh các sản phẩm lên men sữa chua vào
bộ máy di truyền của bò s a. Con bò này tên là BuBu do Danny Lactaire tạo
thành công.

Làm giảm hàm lượng lactose trong s a cừu và bò bằng chuyển gen lactose kết
hợp với promotor chuyên biệt để chuyển lactose thành galactose và glucose
làm tăng khả năng hấp thu sa đối với 70% dân số

Tng hàm lượng casein trong sa làm tăng chất lượng sa

Thay đổi thành phần các axit béo bằng chuyển gen FAD2 (fatty acid
desatunase 2) từ cây spinach vào lợn để tạo axit Linoleic là thành phần dinh
dưỡng thiết yếu(động vật có vú không có enzym này)
3.2.Bò, cừu, dê, lợn chuyển gen (tiếp)
Sản xuất protein tái tổ hợp ở tuyến sa
Nguyên tắc: Tuyến sa là cơ quan sản xuất sinh học có chức nng
sản xuất protein và bài tiết sa. Để một protein nào đó được
sản xuất trong quá trinh tạo sa thi gen cấu trúc của nó phải đư
ợc gắn promoter điều khiển và mã hoá protein của tuyến sa
Lợi thế:
- Số lượng protein được sản xuất trong tuyến sa lớn, sản lượng
sa lớn( lợn:300l, cừu: 500l, dê:900l, bò: 10.000l/nm) nên có
thể tạo lượng lớn protein tái tổ hợp (35g protein/l, nếu protein
đạt 1g/l và hiệu xuất thu hồi 50%, có thể có 50kg protein tái tổ

hợp/bò/nm)
- Sự biểu hiện gen ở tuyến sa rất chính xác về thời gian
- Sản phẩm thu hồi và tinh sạch dễ dàng
Protein
động
vật
Sử dụng
Antithrombin III Dê
Giảm lượng máu cần thiết trong một số phẫu
thuật
FactorVIII,
Factor IX
Dê, lợn,
Cừu
Nhân tố đông máu
CFTR Cừu Chống xơ nang (cystic fibrsis)
Lactoferrin Bò
Kháng sinh tự nhiên dùng trong phẫu thuật
thể vành
Alpha-1-
antitrypsin
Cừu Chống xơ nang và khí thũng
Lysostaphin Bò Chất kháng khuẩn ngn chặn sự viêm vú
Spider silk
protein
Dê
Sản xuất vật liệu siêu nhẹ và siêu bền dùng
trong y học và công nghiệp
Ví dụ: Các protein dược liệu giá trị cao được sản xuất trong
sữa động vật chuyển gen (nguồn: Dove, 2000)

3.2.Bò, cừu, dê, lợn chuyển gen (tiếp)

Chuyển gen tạo Lysostaphin: kháng khuẩn gây bệnh viêm vú

Chuyển gen sản xuất Factor VIII (người): yếu tố đông máu

1 antitrypsin (người): chất ức chế proteinase, chuyển gen 1-
antitrypsin của người với promotor -lactoglobulin vào cừu và cho kết
quả rất khả quan, hàm lượng 1- antitrypsin đạt được 35g/lít sữa, chiếm
50% tổng lượng protein sa.

Chuyển gen cho dê Alpine để sản xuất sữa chứa protein đặc hiệu điều trị
ung thư có tên là BR96.

Chuyển gen vào cừu, bò để sản xuất albumin- thành phần chính cấu tạo
nên máu từ sa cừu. ở Mỹ đang kết hợp kỹ thuật nhân bản động vật với
kỹ thuật gen để tạo ra các bò sản xuất albumin cao trong sa (80 kg
albumin/bò/n m).

Chuyển gen -globin kết hợp gen -1-globin và gen -A-globin tạo được
lợn chuyển gen sản xuất hemoglobin của người
S¬ ®å chuyÓn gen ®Ó s¶n xu¸t
Factor VIII trong sữa lîn
Bò Herman mang gen Lactoferin của người
(Pharming Group N.V. – 1990)
Picture Number:10319243
Credit:Science Museum/Science & Society Picture Library

Caption:
Tracy (1990-1997) was a transgenic ewe that had been

genetically modified by the Roslin Institute, near
Edinburgh, Scotland, so that her milk produced a human
protein called alpha antitrypsin, a potential treatment for
the disease cystic fibrosis. The Roslin Institute is of the
world's leading centres for animal research. It has
internationally recognised programmes on genetics,
genomics, early development, reproduction, animal
behaviour and welfare, and has pioneered methods for the
genetic modification and cloning of farm animals. It
produced the first ever cloned animal, known as Dolly the
sheep. Dolly was part of a project to reproduce reliably
animals with the genes of Tracy.

Cõu mang gen α-antitrypsine cña
ng­êi
This transgenic ewe has been give the human gene that
causes the production of a protein called antitrypsin in the
sheep's milk. Her lamb (in the foreground) is also transgenic
for this protein.
Dê sản xuất TPA (tissue plasminogen
activator ) của người
Dª mang gen anthibrombin cña
ng­êi
This goat, engineered by GTC Biotherapeutics, has a single gene in her DNA that
prompts her to produce a human protein in her milk. The protein, called
antithrombin, is normally found in human blood. Harry M. Meade, senior vice-
president for research and development at GTC and one of the pioneers of
transgenics, first began working in the area at Biogen.