Géntechnikák labor kiselőadás

Az előadások a következő témára: "Géntechnikák labor kiselőadás"— Előadás másolata:

1 Géntechnikák labor kiselőadás
Transzgenikus élőlények, alkalmazásuk: betegségmodellek, expressziós rendszer Géntechnikák labor kiselőadás Balogh Judit 2008. március 13.

2 Transzgenikus élőlény:
Olyan rekombináns élőlény (növény vagy állat), melynek genomjába egy idegen (más organizmusból származó) gén lett beépítve. 1. Transzgenikus növény előállítása: 1983 Transzgenikus állat: 1982 patkány növekedési hormonját (RGH) termelő egér (Cd-mal aktiválható promoter)

3 Transzgenikus élőlények létrehozása:
Növények: Totipotens sejtek egy izolált sejtből regenerálható a teljes növény - talajbaktériummal való fertőzés (Agrobacterium tumefaciens Ti plazmidja épül be a növény genomjába) vektor nélküli sejtbe juttatás: protoplaszt transzformálás mikroinjektálás génpuska

4 Állatok: Transzgenikus állat létrehozásához a petesejtet, spermiumot, vagy a megtermékenyített zigótát kell transzformálni. mikroinjekció: mikroszkópra szerelt mikromanipulátorral - transzfekció, vírus közvetítésével bejuttatott DNS (csirkeembrió) DNS tumorvírus: SV40, polioma vírus, adenovírusok, vaccinia vírusok, retrovírusok biolisztika/génpuska (halpeték, nyúlembriók) embrionális őssejt közvetítéssel - fizikai módszerek: elektroporáció Ca3(PO4)2–os komplex - transzómia: mesterséges kromoszómával (YAC)

5 Transzgenikus élőlények alkalmazása:
Mezőgazdaság nemesítés: új tulajdonságok több tej, kisebb laktóztartalmú tej, több hús rezisztencia betegségekkel szemben, rovarölőszer termelés (növények) Egészségügy xenotranszplantáció: nem emberi sejtek, szövetek, szervek beültetése emberbe expressziós rendszer: a bevitt gén által kódolt fehérje nagy mennyiségű előállítása humán génterápia: hibás vagy hiányzó gén okozta genetikai betegségek gyógyítása humán betegségek vizsgálata (betegségmodellek): AIDS, cukorbetegség, neurodegeneratív betegségek, cisztás fibrózis Ipar polimerszálak előállítása: pók géneket juttattak kecskébe selyemszerű fonalat választott ki a tejébe

6 Expressziós rendszer Állatok testnedveiben (vér, tej) nagy mennyiségben termeltethetők egyes gyógyászati alapanyagok, amelyek amúgy csak igen költségesen állíthatók elő (pl. emberi vérből, állati szövettenyészettel). Tejből viszonylag olcsón kivonhatók és tisztíthatók a fehérjetermészetű anyagok. A humán gyógyhatású fehérjék transzgenikus élőlényekkel való előállítása a költségek csökkenését, valamint minőségi és mennyiségi fejlődést jelent. Biopharming: a kívánt fehérjét bioreaktorként termelő klónozott állományok előállítása. Főbb transzgéntermékek: inzulin növekedési hormon humánszérumalbumin α-1-antitripszin (cisztikus fibrózis kezelése) anti-thrombin III VIII-as véralvadási faktor (hiánya hemofília A) IX-es véralvadási faktor (hiánya hemofília B) laktózszegény tej előállítása (laktóz intolerancia) emberi („humanizált”) anyatej előállítása (1997. Rosie: 2,4 g/l humán α-laktalbumin)

7 Human

8 Transzgenikus állatok előnyei az emlőssejttenyészettel szemben:
Nincs fermentor (steril tenyésztés) Nincs drága tápközeg igény Nincsenek zavaró fehérjék, endotoxinok, sejtmaradványok Transzgenikus növények: állati fehérje előállítása növény által Előnyei: - hatékonyság (gyorsabb, olcsóbb, egyszerűbb) - biztonság (patogének) - rövidebb termesztési idő - nagyobb mennyiség - stabilitás Hátrányai: - fehérjeszintézis korai terminációja - glikozilezés - nehezebb célzott expresszió (levél, mag) Klinikai tesztelés alatt lévő termékek: IgA antitest Humán lizoszóma enzimek Vírusmentes humán hemoglobin

9 Tejbe kiválasztott transzgenikus termékek:
α-glükozidáz: glikogén glükózzá alakítása izmokban enzim hiánya: izomsorvadás előállítás: transzgenikus nyúl anti-thrombin III: véralvadás szabályozása felhasználás: vérrög kezelése előállítás: transzgenikus kecske Húgyhólyag mint bioreaktor (kiválasztás vizeletbe): Hím és nőstény állat is, egész életük során képesek expresszióra. Vizelet kevés fehérjét és lipidet tartalmaz könnyebb terméktisztítás De: csak kisebb mennyiségű fehérje előállítására alkalmas eddig csak egérben sikerült megoldani Csirke petevezeték mint bioreaktor: Előnyei: - könnyű termékbegyűjtés - rövid generációs idő - olcsó - nagy mennyiség - biztonság De: a csirkeembrió mikromanipulációja nehézkes

10 Betegségmodellek Emberi betegségeknek transzgénikus laborállatokon való modellezése. Tanulmányozható különböző ritka betegségek kialakulása, lefolyása. Így elkerülhetők az embereken végzett kísérletek, valamint a transzgenikus állatok (főleg egerek) alkalmasak új gyógyszerek, kezelések kipróbálására is. Génkiütéses módszer A knockout vagy génkiütési technika: a klónozott gént célzottan elrontják, majd homológ rekombinációval az állatba visszajuttatják, ily módon az egészséges gént betegre cserélik Így vizsgálható: neurodegeneratív betegségek AIDS kutatás: Humán CD4 gént ültetnek egérbe, így HIV vírussal fertőzhető lesz. Az egér saját immunrendszerét tönkreteszik besugárzással vagy a limfocitákban expresszálódó transzgén (toxin) bevitelével. Diabetes: A bevitt toxin gén a hasnyálmirigy Langerhans szigeteiben fejeződik ki, elpusztítva a sejteket.

11 Rákos megbetegedések:
Rákos megbetegedések: Megfelelő onkogén beültetésével specifikus rák alakítható ki Onkomouse (Harvard): myc onkogén tanulmányozása Immunrendszer megbetegedései: Immunsejtek tönkretételével vagy idegen fehérjék beépítésével Pl.: allergia, arthritis Neurodegeneratív betegségek: Alzheimer-kór, Parkinson-kór, Huntington-kór, multiszisztémás atrophia, trinukleotid ismétlődési rendellenességek, sclerosis multiplex, Lewy-test betegség Használt modell élőlények: patkány, egér, Drosophila. De egyik modell sem tudja a betegségek összes klinikai-patológiai elváltozását reprodukálni. A legtöbb Alzheimer-kór modell a betegséget okozó mutáns gének célzott túlexpresszióján alapszik. A gént általában adenovírus vektor segítségével juttatják be az embrióba vagy egyenesen az állat agysejtjeibe, és a vektorba konstitutív vagy szabályozható promotert is beépítenek. Új kezelések vizsgálata: antiaggregációs szerek, vakcinák, neuroprotektív ágensek, amyloid prekurzor termelő enzimeket gátló molekulák A kezelésekre adott biokémiai, neuropatológiai és viselkedésbeli válaszokat vizsgálják A transzgenikus rágcsálók ígéretes modellek új, hatékony kezelések kifejlesztésére.

12 Xenotranszplantáció Nem emberi sejtek, szövetek, szervek beültetése emberbe. Sertés a legalkalmasabb: szerveinek mérete hasonló az emberéhez, kevesebb közös kórokozó van és a társadalom jobban elfogadja etikailag. Legfőbb gond az idegen eredetű szövet kilökődése. Az immunválasz kialakításában döntő szerepe van az emlősök endoteliális sejtjeinek felületén található α-galaktozil epitópnak. Az epitópért felelős állati gén emberire cserélésével létrehozott transzgenikus állatból származó szervet az emberi szervezet nem idegenként ismeri fel. További problémák: a rövidebb élettartamú állat szerve mennyire lesz tartós az eredetileg horizontális helyzetű szív képes-e megfelelően működni az emberi szervezetben veszélyes vírusok kerülhetnek az emberi populációba

13 Köszönöm a figyelmet!