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 tạo động vật chuyển gene IV.Ứng dụng động vật chuyển gene V Ý nghĩa, thuận lợi 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 phần toàn từ sinh vật biến đổi gen, hay thực phẩm có gen bị biến đổi Sinh vật biến đổi gen (GMF – Gennetically Modifed Organism)- sinh vật có gen bị biến đổi (thay đổi nhân tạo cấu trúc gen (DNA), tiếp nhận gen (các đoạn DNA) từ sinh vật khác nhờ tác động người Ðộng vật chuyển gen động vật có gen ngoại lai (gen chuyển) xen vào DNA genome Gen ngoại lai phải truyền lại cho tất tế bào, kể tế bào mầm Việc chuyển gen ngoại lai vào động vật thành công gen di truyền lại cho hệ sau Kỹ thuật chuyển gen kỹ thuật đưa hay nhiều gen lạ thiết kế dạng DNA tái tổ hợp vào tế bào chủ động vật làm cho gen lạ tồn dạng plasmid tái tổ hợp gắn vào gen tế bào chủ Trong tế bào chủ, gen hoạt động tổng hợp nên protein đặc trưng dẫn tới việc xuất đặc tính thể chuyển gen Đối với thể nhân chuẩn, việc chuyển gen xem thành công gen chuyển vào tổ hợp vào genome tế bào chủ, đặc tính gen chuyển nạp trì ổn định qua hệ cháu II QUY TRÌNH TẠO ĐỘNG VẬT CHUYỂN GEN Quy trình tạo động vật chuyển gen trình phức tạo bao gồm bước sau: Tách chiết, phân lập gen mong muốn tạo tổ hợp gen biểu tế bào động vật Tạo sở vật liệu biến nạp gene Chuyển gene vào động vật Nuôi cấy phôi ống nghiệm ( động vật bậc cao) Kiểm tra động vật sinh từ phôi chuyển gen Tạo nguồn động vật chuyển gen cách liên tục Bước 1: Tách chiết, phân lập gene mong muốn: • Gene ngoại lai trước chuyển vào genome tế bào vật chủ để tạo động vật chuyển gene phải phân lập tinh chế (tạo dòng) • Công cụ sử dụng để tạo dòng: + Enzyme cắt nối DNA (enzyme hạn chế ligase) + Các mẫu dò (probe) + Vector + Tế bào vật chủ( thường E.coli) QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT, PHÂN LẬP : • Cắt DNA mẫu plasmid cắt 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 phân lập gen mong muốn từ sản phẩm biểu mRNA protein + Từ mRNA tác động enzyme chép ngược tổng hợp DNA bổ sung mạch đơn (single strand complement DNA-ss cDNA), DNA bổ sung mạch kép (double strand complement DNAds cDNA DNA bổ sung (complement DNA- cDNA) khác với DNA gốc không chứa intron mà bao gồm exon + Từ sản phẩm protein, suy trình tự nucleotid gen cấu trúc sở trình tự axit amin phân tử protein Sau thiết kế cặp mồi (primer) để dò tìm đoạn gen mong muốn So sánh hai dạng gen chuyển Dạng genome bao gồm tất đoạn exon intron xuất cách tự nhiên Các đoạn intron liên quan đến việc cắt ghép mRNA biểu gene Dạng cDNA trình tự bao gồm đoạn exon mã hoá protein gen Bước : Tạo tổ hợp gene biểu tế bào động vật: • Các vùng chức khác gene có nguồn gốc từ loài khác kết hợp lại với ống nghiệm cách sử dụng enzyme hạn chế ligase • Bổ sung trình tự polylinker chứa số vị trí nhận biết enzyme hạn chế khác • Gene chuyển kèm với trình tự không mã hoá có vai trò điều hoà biểu gen Các yếu tố điều hoà nằm đoạn intron Yếu tố điều hoà gần đầu 5’ gen promoter, có vai trò định việc điều hoà biểu gen Cừu Alpha-1antitripsin Thiếu hụt dẫn tới hội chứng “Emphysema” Protein giúp tăng trình vận chuyển qua màng dưỡng khí chất thải Các nhà KH Scottlen tạo cừu biến đổi gen sản xuất >35g alpha-1antitripsin lít sữa=1/5 nhu cầu điều trị cho bệnh nhân/năm Cừu,dê Yếu tố hoạt hoá Enzyme chống đông vón sử dụng điều trị số plasminogen bệnh tim mạch, ngẽn mạch ,lợn mô bào Điều trị phòng chống lây nhiễm Dê Pro 542 Điều trị HIV Yếu tố vận Dê, chuyển cừu xuyên màng Bò Alphalactabumin Chống nhiễm trùng Bò colagenI II Sửa chữa mô bào, điều trị thấp khớp Kháng thể Gà Kháng thể, Trứng với hàm lượng dinh dinh dưỡng phù hợp với nhu cầu dưỡng người ,protein máu Chuột Kháng thể người Kháng thể động vật có phản ứng mẫn kháng thể người tổng hợp từ chuột không Gà, bò, dê Kháng thể đơn dòng Các loại vaccine tạo vaccine viêm gan B Các loại khác Protein Dê chống sốt rét Thỏ Sữa dê có chứa loại protein giống với protein ký sinh trùng số rét, sữa dùng loại vaccine chống bệnh sốt rét Chống bệnh Pompe’s, bệnh rối loạn tế bào Alphaglucosidase gan-> khả chuyển hoá glycogen –> đái đường Bò Lactoferin Dê Acide Điều trị tiểu đường nhóm glutamic decarboxyla se Chuột Hoocmon sinh trưởng người Ngoài số chuyển gen vào động vật lấy sữa thu sữa có thành phần thay đổi hay mang protein kháng khuẩn: Ở Mỹ chuyển gen cho dê Alpine để sản xuất sữa chứa protein đặc hiệu điều trị ung thư: BR96 Sản xuất nội tạng thay thế: Khoa học tiến sử dụng nội tạng đặc biệt lợn để thay cho người Trường ĐH Cambridge tạo lợn chuyển gen có tim bao bọc protein người ghép cho người mà không gây PƯ đào thải Tạo côn trùng kháng tác nhân gây bệnh cho người Chuyển gen vào muỗi để chống lại bệnh sốt rét với hướng: - Tạo muỗi có khả đề kháng với ký sinh trùng sốt rét - Tạo muỗi mẫn cảm với với ký sinh trùng sốt rét Giá trị thương mại Việc tạo vật chuyển gen giai đoạn đắt (100.000-200.000 USD năm 1999) hy vọng vài năm sau có 5000 USD Hiệu động vật chuyển gen đem lại cao, công ty Winscosin dự tính bò chuyển gen vòng đời tạo 200-300 triệu USD trị giá dược phẩm Tạo sản phẩm kinh tế khác: Chuyển gen làm tăng tốc độ mọc lông, làm tăng tổng hợp collagen làm tăng độ bền da Tạo giống cừu chuyển gen mà tự thay lông ăn loại thức ăn đặc biệt mà không cần cắt xén Một giống cừu chuyển gen khác có thời gian cho lông 1/3 so với cừu không chuyển gen IV Ứng dụng động vật chuyển gene Tăng cường khả sinh trưởng thay đổi đặc tính thể: - Khả sinh trưởng chất lượng sản phẩm động vật cao kiểm soát gene tăng cường sinh trưởng - Chuyển gen hoocmon sinh trưởng chuột người vào động vật tăng tỉ lệ kích thước thể lên hai lần - Ở lợn chuyển gen tháng tuổi nặng 28% có mức hoocmon sinh trưởng gấp 50 lần - Ở cá, chuyển gen GH hay gen mã hóa protein đông lạnh từ cá hương vào cá chép có độ tăng trưởng nhanh 22% so với cá đối chứng Tăng sản lượng chất lượng sữa, thịt: Machlin(1979) thấy tăng hoocmon sinh trưởng HGH có nguồn gốc ngoại sinh làm tăng 18% sản lượng sữa Nếu bò chuyển gen hoocmon sinh trưởng không gây tác dụng xấu tiêm nhiều hoocmon sinh trưởng Viện nghiên cứu Nông nghiệp quốc gia Pháp tạo giống bò tiết sữa chua chuyển gen sản sinh sản phẩm lên men sữa chua vào máy di truyền bò sữa ( bò BUBU) V Ý nghĩa, thuận lợi khó khăn a Ý nghĩa: Trong nghiên cứu: - Tạo niềm tin vững cho khoa học sống - Ứng dụng công nghệ gene tạo giống - Thay cho phương pháp cổ điển chọ giống vật nuôi Trong sản xuất: - Tạo vật nuôi sinh trưởng nhanh, cho chất lượng sản phẩm tốt số lượng dồi - Đáp ứng nhu cầu ngày tăng người, số lượng chất lượng - Đêm lại nguồn thu nhập khổng lồ cho người nông dân từ chăn nuôi (sản lượng thịt, trứng, sữa… tăng, hàm lượng chất cần thiết tăng, thêm nhiều chất quý… ) b.Thuận lợi: - Thế kỷ 21 kỷ công nghệ sinh học - Kiến thức kỹ thuật di truyền công nghệ gene ngày phong phú, đầy đủ, giao lưu khoa học quốc tế giúp nhà nghiên cứu tiết kiệm thời gian, công sức tiền bạc, đồng thời thu hiệu thành công cao c Khó khăn: • Mỗi thể sinh vật có tính ổn định, việc chuyển gene mong muốn không đơn giản, nhà khoa học chưa lòng với có chủ yếu chúng nằm điều kiện phòng thí nghiệm, khó ứng dụng đuợc sản xuất VI Kết luận • Triển vọng động vật chuyển gen giới hạn Tuy nhiên, để đạt tới tiềm dường trình lâu dài khó khăn số trường hợp, triển vọng thật rõ ràng ngày có nhiều đầu tư kinh phí chất xám vào lĩnh vực Ví dụ: tạo động vật chuyển gen sản xuất thuốc, sản xuất protein quí qua đường tiết sữa Mặc dầu thành tựu kỹ thuật chuyển gen to lớn dễ nhận thấy nguy hại từ không nhỏ thật khó nắm bắt đề phòng Cũng nhìn lại góc độ tiến hoá, việc chuyển gen nhân tạo làm đảo lộn dòng gen tự nhiên, dễ sinh ưu chuyển dòng gen hỗn độn tự nhiên mà người khó kiểm soát hết • Việc chuyển gen vào động vật làm nảy sinh vấn đề pháp luật đạo đức Tạo động vật chuyển gen đe doạ phá vỡ cân hệ sinh thái động vật chuyển gen có khả sinh sản thấp, lai với động vật tự nhiên làm giảm khả sinh sản, giảm số lượng, đe doạ tồn loài • Một số trường hợp động vật chuyển gen có khả kháng bệnh có biểu bệnh lý • Thêm vào đó, động vật chuyển gen sử dụng làm thực phẩm không đạt nhiều ủng hộ tuyệt đại công chúng • Trong đó, ứng dụng y học động vật chuyển gen dễ dàng chấp nhận đối mặt với bệnh tật hiểm nghèo người ta lựa chọn giải pháp rủi ro Trong tương lai không xa, nhà khoa học hy vọng làm tăng nhận thức công chúng chấp nhận sản phẩm chuyển gen Tài liệu kham khảo • Giáo trình môn kĩ thuật di truyền ứng dụng (Lê Đình Lương – Quyền Đình Thi ) • Công nghệ chuyển gene ( động vật, thực vật ) – Trần Quốc Dung • Tailieu.com.vn Xin chân thành cảm ơn Thầy bạn ý lắng nghe [...]... 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... 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. .. thế giới IV Ứng dụng của động vật chuyển gene 1 Tăng cường khả năng sinh trưởng và thay đổi đặc - tính cơ thể: Khả năng sinh trưởng và chất lượng sản phẩm động vật cao do sự kiểm soát bởi các gene tăng cường sinh trưởng Chuyển gen hoocmon sinh trưởng của chuột hoặc người vào động vật đã tăng tỉ lệ và kích thước cơ thể lên hai lần Ở lợn được chuyển gen 9 tháng tuổi nặng hơn 28% và có mức hoocmon sinh...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... (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... 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... cần thiết và khống chế được những tác động tiêu cực của việc chuyển gen ở cơ thể tiếp nhận, thì việc chấp nhận và khả năng ứng dụng rộng rãi kỹ thuật chuyển gen để phục vụcác nhu cầu của con người là vô cùng lớn • Việc nghiên cứu và chuyển gen vào động vật ở Việt nam là yêu cầu và hướng đi cần thiết để chúng ta không bị lạc hậu về khoa học và công nghệ so với các nước trong khu vực và thế giới IV Ứng... chất và con người ở các cơ quan nghiên cứu ở nước ta, việc kết hợp nghiên cứu để tiến hành chuyển gen vào động vật có vú là hoàn toàn có thể thực hiện được giai đoạn này • Chi phí cho việc chuyển gen càng ngày càng thấp và trong thời gian không xa, với sự phát triển như vũ bão của khoa học, công nghệ thì việc chuyển gen vào động vật với hiệu quả cao; tổ hợp gen cần chuyển được chèn chính xác vào vị... hiệu quả kinh tế lớn cho sản xuất và mở rộng cho những nghiên cứu tiếp theo trên đối tượng động vật bậc cao mà còn khẳng định được sự tiến bộ vượt bậc của ngành khoa học công nghệ nước ta • Ở Việt nam, những nghiên cứu và áp dụng công nghệ sinh học và đặc biệt là công nghệ gen được phát triển khá mạnh mẽ trong những năm gần đây • Nghiên cứu chuyển gen thực vật và động vật đã được tiến hành ở nhiều cơ... Việt nam, việc tạo động vật chuyển gen vẫn còn là vấn đề mới mẻ • Việc nghiên cứu mới được bắt đầu vài năm gần đây và mới thực hiện được ở trên đối tượng là cá, đầu tiên là cá vàng và cá chạch là những cá có kích thước nhỏ, thời gian sinh trưởng và thành thục ngắn, rất thuận tiện cho công tác nghiên cứu trong phòng thí nghiệm • Thành công của những nghiên cứu này không những mang lại hiệu quả kinh tế ... muốn tạo tổ hợp gen biểu tế bào động vật Tạo sở vật liệu biến nạp gene Chuyển gene vào động vật Nuôi cấy phôi ống nghiệm ( động vật bậc cao) Kiểm tra động vật sinh từ phôi chuyển gen Tạo nguồn động. .. ĐẦU Khái niệm Thực phẩm biến đổi gen (GMF – Gennetically Modifed - Food): thực phẩm có nguồn gốc phần toàn từ sinh vật biến đổi gen, hay thực phẩm có gen bị biến đổi Sinh vật biến đổi gen (GMF... niệm sinh vật biến đổi gen II.Quy trình kỹ thuật tạo động vật biến đổi gen III.Một số thành tựu tạo động vật chuyển gene IV.Ứng dụng động vật chuyển gene V Ý nghĩa, thuận lợi khó khăn VI .Kết luận