BÁO CÁO CHUYỂN GEN Ở ĐỘNG VẬT

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾ
KHOA SINH HỌC

CÔNG NGHỆ
SINH HỌC Ở ĐỘNG VẬT

Người hướng dẫn: PGS. TS. Trần Quốc Dung
Người thực hiện: Nguyễn Hoàng Yến

Huế, 3/2017

1


Chủ đề: CÔNG NGHỆ
CHUYỂN GEN Ở ĐỘNG VẬT

I. KHÁI QUÁT CHUNG

II. CÔNG NGHỆ CHUYỂN GEN Ở ĐỘNG VẬT

III. MỘT SỐ THÀNH TỰU TẠO ĐỘNG VẬT CHUYỂN GEN.

IV. NHỮNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CỦA ĐỘNG VẬT CHUYỂN GEN

V. AN TOÀN SINH HỌC TRONG TẠO ĐỘNG VẬT CHUYỂN GEN.

2


I. KHÁI QUÁT CHUNG

1. KHÁI NIỆM
1.1. Kỹ thuật chuyển gen
Kỹ thuật chuyển gen ( transgenesisis) là kỹ thuật đưa một đoạn ADN ngoại lai vào genome của một
cơ thể đa bào, sau đó đoạn ADN ngoại lai này sẽ có mặt ở hầu hết các tế bào và được truyền lại cho thế
hệ sau.

1.2. Ðộng vật chuyển gen
Ðộng vật chuyển gen là những cơ thể động vật có gen ngoại lai (gen chuyển) chèn 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.

3


Một số hình ảnh về động vật chuyển gen

Mèo chuyển gen có thể phát sáng trong
bóng tối
Hổ biến đổi gen có màu lông khác thường

Chuột chuyển gen tăng trưởng của người

4


1.3. Gen chuyển ( gen ngoại lai )
Gen chuyển là gen ngoại lai được chuyển từ một cơ thể này sang một cơ thể mới bằng kỹ thuật di
truyền.

Hình 1: Sử dụng vector retrovirus để tạo động vật chuyển gen

5


2. LỊCH SỬ KHOA HỌC CHUYỂN GEN Ở ĐỘNG VẬT

Brinster 1974, Mintz và Illmensee 1975, Bradley 1984

Thí nghiệm nghiên cứu đã thực hiện với các tế bào ung thư biểu bì phôi và các tế bào ung thư quái thai để tạo
nên chuột thể khảm.

Mc Grath và Solter 1983

Một kiểu chuyển genome khác ở động vật là chuyển nhân nguyên từ một phôi vào tế bào trứng chưa thụ tinh
của một dòng nhận khác một cách trực tiếp

Jeanish và Mintz 1974, Jeanish 1976

Tiêm retrovirus vào các phôi chuột đã được nuôi cấy trước

6


Wagner và cộng sự 1981
Cấy chuyển thành công gene ß– globulin của thỏ vào phôi chuột.

Grossler 1986

Phương pháp chuyển gen bằng cách sử dụng tế bào gốc phôi
Richa và Lo 1988

Phương pháp chuyển các đoạn nhiễm sắc thể nguyên
(ví dụ như chuột “transomic”,)
Lavitrano 1989
Chuyển gen trực tiếp vào tinh trùng kết hợp với thụ tinh in vitro
Ngày nay, động vật chuyển gen đã được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực khác nhau như y học, dược
phẩm, nông nghiệp…

7


3. MỤC ĐÍCH CHUYỂN GEN
- Tăng trưởng: làm tăng tốc độ sinh trưởng và chất lượng thành phần cơ thể động vật.

- Kháng bệnh: xác định và chuyển gen có thể tác động đến tính kháng bệnh ở vật nuôi

- Cải tiến chất lượng, thành phần sản phẩm như sữa, thịt, lông,…

- Gen-farming: dùng động vật như hệ thống cải biến sinh học để sản xuất protein đặc biệt.

8


4. ĐỐI TƯỢNG CHUYỂN GEN



Hầu hết các phương pháp chuyển gen đều được phát triển trên mô hình chuột và sau đó được ứng dụng
trên gia súc, gia cầm.



Ngoài ra, việc chuyển gen thường được thao tác trên:
+ Tế bào trứng đã thụ tinh
+ Tế bào tinh trùng
+ Giai đoạn mô phôi
+ Tế bào gốc phôi

9


II. CÔNG NGHỆ CHUYỂN GEN Ở ĐỘNG VẬT

1. QUY TRÌNH CHUYỂN
GEN Ở ĐỘNG VẬT

10


1.

Phân lập và tạo tổ hợp gen mong muốn.

2. Tạo nguyên liệu thích hợp cho chuyển gen.

3. Chuyển gen vào động vật

4. Nuôi cấy phôi trong ống
nghiệm

5. Kiểm tra động vật được sinh ra từ phôi

chuyển gen

6. Tạo nguồn động vật chuyển gen một cách liên tục

Hình 2: Sơ đồ tạo động vật chuyển gen

11


Bước 1. Phân lập và tạo tổ hợp gen mong muốn
1.1. Phân lập gen.
Gen ngoại lai trước khi được chuyển vào genome của tế bào vật chủ để tạo ra động vật chuyển gen phải
được phân lập và tạo dòng.

12




Công cụ sử dụng để tạo dòng là:

Kỹ thuật PCR

13


AND vi khuẩn
Đầu
ADN

Plasmit

Tế bào vi khuẩn
ThÓ thùc khuÈn

Một số dạng thể truyền (Vectơ)

14




Quy trình tách chiết, phân lập gen mong muốn:

ENZIM CẮT HẠN CHẾ (RESTRICTAZA)

Gen cần

Đầu dính

chuyển

EN ZIM NỐI (LIGAZA)

ADN tái tổ hợp
17




Quy trình tách chiết, phân lập gen mong muốn:

Tế bào chứa gen cần chuyển

E. Coli chứa thể truyền (plasmit)

gen cần chuyển

Thể truyền (plasmit)

15


Cắt gen cần chuyển và plasmid bằng một enzyme hạn chế.
Gen cần chuyển
Enzim cắt
Restrictaza

Enzim cắt
Restrictaza

Thể truyền(Plasmit)
Chèn gen mong muốn vào
plasmid bằng enzim nối.
Enzim nối Ligaza

ADN tái tổ hợp
(Thể truyền và gen cần chuyển)

16

- Biến nạp plasmid tái tổ hợp vào tế bào vật chủ.
18


Người ta cũng có thể phân lập được gen mong muốn từ sản phẩm biểu hiện của nó như mRNA hoặc protein.

Hình 4: So sánh hai dạng gen cần 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 gen.
+ Dạng cDNA là một trình tự chỉ bao gồm các đoạn exon mã hoá protein của gen. 

19


1.2.Tạo tổ hợp gen chuyển biểu hiện trong tế bào động vật

 Hình 5. Sơ đồ cấu trúc gen chuyển biểu hiện

Enhancer: gen tăng cường;
ATG: vị trí khởi đầu phiên mã;
SIG: trình tự tín hiệu;
AAA: đuôi polyA.
Polylinker: vùng đa nối.

20


Bước 2. Tạo nguyên liệu thích hợp cho chuyển gen

- Ở động vật có vú, giai đoạn biến nạp gen thích hợp nhất là trứng ở thời kỳ tiền nhân (pronucleus).

- Trứng chín được 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 cấy trứng trong ống nghiệm (in vitro).

- Sau đó thụ tinh nhân tạo để tạo ra trứng tiền nhân.

21


Bước 3: Chuyển gen vào tế bào động vật

Phương pháp vi tiêm
Chuyển gen vào tinh trùng

1

6

Chuyển gen nhờ
virut

Chuyển gen qua

2

Phương pháp

liposome

5

chuyển

Chuyển gen nhờ xung

Chuyển gen nhờ tế bào

điện

3

gốc phôi

4

22


3.1. Phương pháp vi tiêm

Nguyên tắc

Ưu điểm

Một lượng nhỏ DNA  được tiêm trực tiếp vào nhân tế bào phôi trần hoặc tế
bào nguyên vẹn một cách cơ học dưới kính hiển vi.

Phương pháp này cho phép đưa gen vào đúng vị trí mong muốn ở từng tế bào

với hiệu quả tương đối cao.

Đòi hỏi phải tinh vi, tỉ mỉ và cực kỳ chính xác nên hạn chế số lượng tế bào vi
Nhược điểm

tiêm và ngoài ra còn có thể làm tổn thương đến tế bào phôi do tác nhân cơ
học gây ra khi tiến hành vi tiêm.

23


Hình 7: Các máy làm kim
(Hãng Narishige)

Hình 8: Máy vi thao tác Olympus

Hình 6: PP chuyển gen bằng vi tiêm ở Chuột

(Hãng Narishige)

24


3.2. Chuyển gen bằng kỹ thuật xung điện

Kỹ thuật xung điện (electroporation) là một phương pháp cơ học được sử dụng để đưa các phân tử phân cực vào
trong tế bào chủ qua màng tế bào.

Trong phương pháp này, một xung điện cao thế
trong thời gian (vài phần nghìn giây) có khả năng làm

rối loạn cấu trúc màng kép phospholipid, tạo ra các lỗ
thủng tạm thời cho phép các phân tử DNA ngoại lai từ
môi trường xâm nhập vào bên trong tế bào.
Hình 9: Máy xung gen (Gene pulser)
(Hãng Biorad)

25