Geneticky modifikované organismy

Transkript

1 Geneticky modifikované organismy Ivo Frébort KBC/BAM Klonování a genetické modifikace Sci-fi Skutečnost Dolly the Sheep

2 Genetické modifikace a baktérií a kvasinek - Běžná praxe Nadexprese proteinů

3 Velkoobjemové buněčné kultury - fermentory Využití bakteriálních a kvasinkových expresních systémů Biotech chymosin Enzym používaný pro srážení mléka při výrobě sýrů Dříve izolován z telat Nyní kvasinkový gen transformovaný do baktérie bst (bovine somatotropin) Hormon zvyšující u krav produkci mléka Dříve pracně izolován z hypofýzy krav Gen z krávy naklonován do baktérie Přidává se do krmiva Source: Rent Mother Nature

4 Lidský insulin (Humulin ) insulin polypeptid (51 ak) inzulín pro léčbu diabetiků byl extrahován z pankreatu prasat prasečí insulin se liší pouze dvěmi aminokyselinami někteří diabetici však produkovali protilátky proti živočišnému insulinu lidský insulin se začal syntetizovat uměle (drahé) 1982 poprvé připraven pomocí rdna technologie od devadesatých let se produkuje ve velkém a levně lidský insulin pomocí transgenních kvasinek (Humulin ) Výroba farmaceutik a očkovacích látek

5 Genetické modifikace a klonování zvířat - Počáteční pokusy Klonování savců transplantace jádra

6 Dolly ( ) Dolly a její náhradní matka Dolly a její otec Ian Wilmut Dolly s prvorozeným jehnětem Bonnie ( ) Klonování savců malá úspěšnost, problémy Velmi malá klonovací úspěšnost, většinou pod 1% Vysoká úmrtnost čerstvě narozených klonů Časté fyzické deformace, selhání imunity Artritida, srdeční arytmie, respirační problémy Problém se stářím klonů - telomery

7 Využití transgenních zvířat Bioreaktory - domácí zvířata produkující mléko, do kterého je vylučován produkt transgenu Terapeutické proteiny - inzulín, erytropoetin atd. Pavoučí protein (kozy fy NEXIA) neprůstřelné vesty Produkce zdravých zvířat produkce drůbeže s masem, které má nižší obsah tuku produkce vajec se sníženým obsahem cholesterolu Zvyšování odolnosti hospodářských zvířat proti nemocem Xenotransplantace prasata imunokompatibilní s člověkem Zakázkové klonování domácích mazlíčků ( ) genetický dárce klony cena za jeden klon: $ gizmo malý gizmo cena za uložení buněk z mrtvého či živého zvířete do banky : 850 $ tahini baba nanusch a tabouli nicky malý nicky

8 Konzervační biologie Klonování ohrožených druhů Antilopa bongo, malajský gaur Tasmánský tygr (vyhuben 1930) Mamut? Dinosauři sci-fi - DNA degradovaná Reprodukční problémy klonu Glofish, první geneticky modifikovaný živočich, který se prodává jako domácí zvíře

9 Geneticky modifikovaný losos Geny pro chladovou toleranci Přijímá potravu i v chladném období Roste rychleji Aqua Bounty Technologies (USA) Svítící potkani vás mohou přijít draho Domácí chov, nošení na veřejnosti, prodej nebo darování těchto zvířat je porušením zákona. Za prohřešky proti zákonu o nakládání s geneticky modifikovanými organismy hrozí pokuta až do výše 5 milionů korun

10 Genetické modifikace a klonování rostlin - Velký rozvoj Šlechtění kulturních plodin Zemědělské plodiny jsou výsledkem zásahů do genetické informace trvajících více než let + + = Triticum urartu (2n = 2x = 14; AA) Ae. speltoides 2ń = 2x = 14;BB Ae. squorrosa 2ń = 2x = 14; DD + = H. chilense 2n = 2x = 14 H. spontaneum 2n = 2x = 14

11 Transformace pomocí Agrobacterium tumefaciens - Půdní baktérie, vyvolává tvorbu nádorů u rostlin - Přenáší do genomu rostliny část plasmidu Ti plasmid Příprava transgenních rostlin

12 Genové dělo Nastřelování DNA do buněk pomocí zlatého prachu Využití genetických modifikací rostlin Zvyšování výnosů (boj s plevelem, odolnost proti škůdcům) Obohacená krmiva pro dobytek (lysin) Potraviny obsahující vitamíny Jedlé vakcíny (rozvojové země, brambor, banán hepatitida B, cholera) Fytoremediace půdy (odstraňování těžkých kovů) Molekulární farmaření (výroba léčiv protilátky, terapeutika, bioplasty) Umlčování genů (oddálení dozrávání, rajče, květiny)

13 Odolnost rostlin k herbicidům - Roundup Gen pro rozklad glyfosátu Sója odolná vůči herbicidům Více než 80% ploch na světě oseto RR sójou

14 Kukuřice - rozmach škůdců Vyvolávají druhotné napadení plísněmi - mykotoxiny Bt- kukuřice - odolná vůči hmyzím škůdcům - Široce rozšířena v USA (90%) - Je povolena k pěstování v EU

15 Bacillus thuringiensis - d-endotoxin - Specifický účinek na určitou čeleď hmyzu - Používá se jako ekologický insekticid od Člověku neškodí ani dávka ze 2 hektarů Rizika vzniku rezistentních škůdců Rezistence je dědičná Založena recesivně Musí se udržovat pole, kde škůdci nejsou vystaveni selekčnímu tlaku Křížením vzniknou heterozygoti, kteří jsou na Bt citliví Rezistence vzniká na všechny pesticidy, nejen na GMO!!!

16 Boj s podvýživou zlatá rýže Avitaminóza A u konzumentů loupané rýže (JV Asie) Ročně oslepne 200 tisíc dětí Rýže obsahující β-karoten Je zapotřebí obohatit stravu i o tuky High laurate canola 1996 Brassica napus transformována acyl-acp-thiolesterasou pod specifickým promoterem s cílením do semen zvýšený obsah nenasycené kyseliny laurové na úkor olejové a linoleové myristová 4% palmitová 3% olejová 31% linolová 11% linoleová 7% laurová 38% další 6% 0.02% původně využití: výroba mýdel a šampónů výroba čokolády výroba rostlinných sýrů light smetana

17 Obohacení krmiv - změna obsahu zásobních proteinů (obiloviny a luštěniny) A) zvýšení syntézy nedostatkových AK bakteriální mutovaný gen pro DIHYDROPIKOLINÁT SYNTHASU a ASPARTÁT KINASU, které nemají zpětnou inhibici nadbytkem produktu (Lys) transgenní rostliny 100x vyšší obsah lysinu a methioninu ten se ale nezabudovává v tak velké míře do zásobních proteinů. B) transgenoze genu pro zásobní protein zein -28% methioninu 2S-albumin z paraořechů 18% methioninu Rozšíření GM/Biotech plodin v roce

18 Pěstování GM plodin v roce 2010 Nárůst produkce Biotech/GM plodin ve světě

19 Pěstování GM plodin v USA Poměr tradičních a GM plodin v roce 2010 sója bavlník kukuřice canola/řepka

20 Hlavní druhy GMO schválené pro komerční využívaní na území ČR/EU Řepka povolen dovoz tolerantní k herbicidu glufosinátu pro krmiva Sója povolen dovoz tolerantní k herbicidu glyfosátu Čekanka povolen dovoz částečně tolerantní k herbicidu glufosinátu s pylovou sterilitou Karafiáty povolen dovoz se změněnou barvou květu karafiáty s prodlouženou trvanlivostí Kukuřice, povoleno pěstování, v ČR 8 tis. ha (2. místo v EU) rezistentní vůči hmyzu (Bt-endotoxin) (Monsanto) Brambory Amflora, povoleno pěstování, 150 ha bez amylosy ve škrobu, průmyslové využití, krmivo (BASF)