Dyrebioteknologi: En introduksjon til dyrebioteknologi

Dyrebioteknologi: En introduksjon til dyrebioteknologi!

Konseptet med dyrvævskultur oppsto først i 1903, da forskere oppdaget teknikken for å dele celler in vitro (i et reagensrør). Ross Harrisson gjorde begynnelsen på dyrvævskulturteknikk i 1907 ved bruk av froskvev.

Denne teknikken var først og fremst begrenset til kaldblodige dyr. Men etterfølgende studier brakte selv de varmblodige dyrene inn i sin sfære. I løpet av årene har ulike vev blitt brukt som eksplanterer, og vevskulturteknikk har faktisk blitt ryggraden i dyrebioteknologi.

Anvendelser av dyrvævskultur:

De moderne bioteknologiske verktøyene har også hatt en bemerkelsesverdig innflytelse på dyrebioteknologi. Mange innovative teknikker blir stadig brukt over hele verden for å forbedre boskapet. Grunnlaget for denne tilnærmingen ligger i endring på ulike biokjemiske og molekylære nivåer. Disse teknikkene viser seg å være svært nyttige for å utvikle sykdomsresistente, sunne og mer produktive dyr.

Noen av områdene der disse molekylære teknikkene kan vise seg nyttige, er:

Dyreavl:

Selv om tradisjonelle avlsprogrammer har eksistert i mange år, er deres søknad fortsatt begrenset. De er ikke veldig spesifikke, da konvensjonell avl vil resultere i et kryss mellom to dyr hvor mange gener kan overføres samtidig.

Her kan noen gener være nyttige, mens andre kan være plagsomme. Men rekombinant DNA-teknologi har gjort det mulig å avle dyr med stor presisjon og nøyaktighet. Spesifikke gener kan settes inn i et dyrs embryo uten å forårsake skift i andre gener som er tilstede i samme dyr.

En av de store bruksområdene til denne teknikken er utviklingen av nye raser av produktive kyr som kan produsere mer næringsrik melk. Melken av en vanlig ku mangler laktoferrin, et jernholdig protein, som er signifikant for spedbarnsvekst.

Forskere ved Gen Pharm International, California, har nå utviklet den transgene oksen Herman, som har blitt mikroinjisert med det humane genet for laktoferrin. Oppdrett av Herman og dens avkom vil vise seg å være en ny kilde til næringsrik melk.

vaksiner:

Milliarder dollar blir brukt hvert år for å forbedre husdyr og deres helsetjenester. Forskere forsøker nå å bruke rekombinant DNA-teknologi for å produsere vaksiner for dyrebestander. En ekstremt effektiv vaksine har allerede blitt utviklet for svin pseudo rabies (herpes-virus). Denne vaksinen ble konvensjonelt produsert ved å drepe sykdomsfremkallende mikrober.

Dette førte til stor risiko for overlevelse av noen av disse mikroberene. Et vanlig eksempel på dette er dødelig munn- og klovsyke (MND). Det har vært mange tilfeller i Europa hvor bruken av MND-vaksinen faktisk forårsaket et utbrudd av sykdommen. De moderne rekombinante vaksinene injiseres ikke med disse bakteriene. De er dermed trygge å bruke, og involverer ingen slik risiko.

Konvensjonell vaksineproduksjon er en høy pris, lav volum avtale. Men rekombinante produksjonssystemer for modem har åpnet nye perspektiver i det store markedet for effektive vaksiner. Rekombinante vaksiner skår også på deres raske utviklingshastighet.

De konvensjonelle vaksinene kan ta så lang tid som tjue til tretti års forskning og eksperimentere før de er klare til bruk. Dette har forårsaket mangel på viktige vaksiner. Modem-vaksinene er gjort klare i et mye kortere tidsrom. Dessuten er disse vaksinene aktive selv ved romtemperatur. Bevegelsen og lagringen blir dermed mye lettere.

Bedre dyreernæring:

Dyreernæring er en annen stor bekymring som kan løses gjennom bioteknologiske verktøy. Vi har sett hvordan visse bakterier har blitt brukt til overtrykk av proteiner for medisinske applikasjoner. På samme måte kan animalske proteiner som somatotropiner over-uttrykkes i bakterier og genereres i større mengder til kommersielle formål.

Å gi små mengder av disse proteinene til dyr som får og kyr har allerede vist en økning i dyrets fôrkonverteringseffektivitet. Bioteknologisk manipulasjon kan bidra til å generere Porcine Somatotropin (PST), som ikke bare forbedrer fôr effektiviteten i hogs med femten til tjue prosent, men har også viktige fordeler for menneskers helse systemer. PST bidrar også til å redusere fettavsetninger.

Et annet veksthormon - Bovine Somatotropin (BST) gis til malkekyr for å forbedre sin melkproduksjon med så mye som 20 prosent. Denne hormonelle behandlingen øker dyrets fôrinntak, og øker også melken til fôrforholdet med fem til femten prosent.

Veksthormonutgivelsesfaktoren (GHRF) er et annet protein som har blitt rapportert for å øke fôreffektiviteten til dyr. Selv om dette ikke er et veksthormon, hjelper det dyret med å øke produksjonen av vekstproteiner (hormoner).

Den første bruken av slik teknologi ble fulgt av frykten for å overføre disse hormonene til mennesker gjennom melk og kjøttprodukter. Imidlertid har omfattende studier definitivt gitt disse fryktene å hvile. Test har vist at disse proteinene ikke har noen effekt på menneskekroppen, og er derfor trygge for konsum.

Opprette transgene dyr:

Transgenic Sheep:

Dolly, sauene ble opprettet i Skottland i 1997 av kjernefysisk overføringsteknikk. Her injiseres kjernen til en "donor" -morcelle i en mottakercelle (egg) (hvis kjernen hadde blitt fjernet). Denne cellen ble deretter implantert til en mottakelig surrogatmor, og det utviklet seg til slutt til Dolly - "klonen til giveren". Dette ble etterfulgt av Pollys fødsel - det transgene lammet som inneholdt et humant gen (figur 3).

Utviklingen av Dolly og Polly, de første klonte dyrene skapte bølger over hele verden. Denne prestasjonen er faktisk betydelig, da den ikke bare markerer en stor vitenskapelig prestasjon, men også baner vei for genereringen av mange andre klonede dyr, som bærer verdifulle humane proteiner.

Transgen geit:

I dette tilfellet ble føtalcellene oppnådd fra et tretti dager gammelt kvinnelig geitfostus. AT III-genet, et humant gen som koder for anti-koaguleringsprotein, ble klemt til promotoren og injisert i kjernen til det nylig befruktede egget.

Etter fjerning av kjernen til mottaker-eggcellen (enukleert tilstand) ble donor-eggcellen fusjonert med føtale fibroblastceller som besitter det humane genet. Deretter ble det klonede embryo overført til en mottakelig kvinnelig geitmor.

Den kvinnelige avkom som således er utviklet er i stand til å produsere melk som inneholder humant protein. Dette proteinet kan lett ekstraheres fra melken og brukes til mange farmasøytiske formål. Utviklingen av disse geiter med menneskelige gener er en av de første anvendelsene av atomoverføringsprosessen.

PPL Therapeutics, et britisk selskap har allerede utviklet fem transgene lam. Selskapets direktør, Dr. Alan Colman, sier at disse lamene er realiseringen av visjonen for å produsere øyeblikkelige flokker eller besetninger som produserer høye konsentrasjoner av verdifulle terapeutiske proteiner veldig raskt. For sent har også grisene blitt klonet ved hjelp av mer innovative kloningsteknikker. Disse grisene kan være svært nyttige for næringsmiddelindustrien.

Xenotransplantasjon: Organtransplantasjon fra en art til en annen

Organtransplantasjon, den siste bioteknologiske feat, har vist seg å være en kostnadseffektiv behandling for hjerte-, nyre-, lunge- og andre sykdommer. Organer fra arter som griser antas å være lovende kilder til donororganer for mennesker. Denne praksisen kalles 'Xenotransplantasjon'.

Det første xenotransplantasjonsforsøket ble utført i 1905, da en fransk kirurg transplanterte skiver av en kanin nyre til en human pasient. De første forsøkene med å transplantere sjimpanse nyrene til mennesker ble utført i 1963-64. En av pasientene som fikk den transplanterte nyren overlevde i ni måneder.

Transplanterte hjerteventiler fra griser brukes ofte til å behandle forskjellige former for alvorlige hjertesykdommer. Innkapslede dyreceller ses også som en lovende avenue for forskning i behandling av diabetes. Parkinsons sykdom og akutt smerte forårsaket av visse rusmiddelbehandlinger. Væsker og vev fra kyr har også blitt brukt til å produsere medisiner og andre helseprodukter i flere tiår.

Det største hindret for xenotransplantasjon er kroppens immunsystem mot infeksjon. Noen ganger skaper innføring av et ikke-menneskelig vev i menneskekroppen en hyperaktiv avvisning, og hele kroppen kan kutte av blodstrømmen til det donerte organet. Her går bioteknologi inn for å redde dagen. Griser blir nå klonet for å produsere organer, som vil bli anerkjent av menneskekroppen.

Disse grisene er utviklet ved å mikroinjisere genetisk materiale fra føtal pigskinceller til egg, som ikke hadde noe genetisk materiale av seg selv. Denne metoden er kjent som "Honolulu Technique", som det var Teruhiko Wakayama og hans gruppe ved University of Honolulu (USA) som først brukte denne metoden til å klone mus.

Denne teknikken har ført til utviklingen av den første mannlige pattedyrklonen. Denne metoden er svært begunstiget da den bare involverer overføring av den føtal donorcellen. Andre metoder, som det som brukes i kloning av Dolly, krever sammensmelting av hele donorcellen med det enukleerte egg.

Xena - den klonede svarte grisen kan være et skritt fremover i å produsere organer for transplantasjon. Det neste trinnet ville være å modifisere genomet av denne klonede grisen, slik at organene oppnådd fra slike dyr ikke kunne utgjøre noen fare for avvisning når de brukes til transplantasjon. Imidlertid forblir det etiske dilemmaet for slike transplantasjoner og sannsynligheten for overføring av ukjente sykdomsvirus fortsatt å håndteres.

Embryo Overføring:

Bovint embryooverføring er en annen teknikk for genetisk manipulasjon. Den viktigste fordelen med embryooverføring er at den øker reproduksjonskapasiteten til nyttige storfe som kyr og bøller. Slik overføring kan også redusere generasjonsintervallet mellom utvelgelsestrinnene ved å ha en stor prosentdel av avkom fra unge givere.

I noen tilfeller tillater embryooverføring selv kyr og bøfler som har blitt gjort ufruktbar på grunn av sykdom, skade eller aldring, for å ha avkom. Embryo transfer (ET) teknikker har også blitt utviklet for kameler og kalver. Denne studien har blitt utført på Nasjonalt forskningscenter på kamel på Bikaner.