H bb b i b e i -J ( ) 9 J e o e T s T i s en Pamatuje si 3x déle

Transkript

1 To nejlepší z biotechnologií živočichů Jaroslav PETR VÚŽV Uhříněves ČZU Praha petr@vuzv.cz

2 Od Algernon (1959) Daniel Keyes

3 k Doogie (1999) Zvýšení skóre v myších IQ testech 5x

4 Hobbie-J (2009) Pamatuje si 3x déle Joe Tsien Činnost genu NR2B v mozku s věkem slábne Zásah do dědičné informace - posílením funkce genu NR2B v mozku Omlazení mozku

5 Metody tvorby geneticky modifikovaných organismů V zemích EU techniky dány výčtem Přibývá neustále nových technik pro cílené zásahy do dědičné informace Příslušné orgány EU nestačí rozhodovat o nových technikách Rozhodování Neřídí se výsledným fenotypem Hlavní kriterium je reálná detekce Verdikt expertů nemusí respektovat politici

6 Výsledek: Máme živočichy s cíleně pozměněnou dědičnou informací a nevíme, jestli se na ně vztahuje přísná evropská legislativa pro GMO

7 Metody tvorby geneticky modifkovaných savců

8 Mikroinjekce do prvojádra zygoty

9 Retroviry

10 Mikroinjekce retrovirového vektoru do zralého oocytu

11 Mikroinjekce retrovirového vektoru do embrya Kosman bělovousý (2009) Model pro lidské choroby Výhody oproti makakům vyšší reprodukce kratší generační interval

12 Zinc finger nukleázy

13 Zinc figer nukleázy Zinkové prsty -zhruba 30 AA držených zinkovým iontem Objeveny v roce 1986 Součást transkripčních faktorů Určují místo vazby na DNA tři báze v DNA na jeden prst

14 Kombinace tří zinkových prstů stačí na určení specifického místa v genomu Navedou na něj nukleázu Ta dimeruje a štípne DNA Nastartují reparační procesy Homologní rekombinací se zabuduje dodaná sekvence frekvence homologní rekombinace roste na 1:1000

15 Zinc finger -nukleázy

16 Zinc finger -nukleázy Mikroinjekce do embrya Lze provést cílený knockout Lze dosáhnout homologní rekombinace

17 TALEN Bakterie Xanthomonas ovládá geny hostitelské rostliny speciálními bílkovinami - transkripčními aktivátory. Ty se vážou na zcela určité sekvence v genomu hostitelské rostliny.

18 TALEN Pro určení specifické sekvence v modifikovaném organismu se vytváří speciální protein transcription-activator activator like (TAL) efector protein konstruovaný podle proteinů (transkripčních aktivátorů) bakterie Xanthomonas

19 TALEN Pro štěpení DNA se na Tal efektorový protein naváže nukleáza Fok1 Při injekci mrna do cytoplasmy zygoty účinnost knockoutu kolem 75 %

20 Mikroprasepro pro výzkum Čína -BGI Prasata zakrslého plemene bama Pomocí TALEN vyblokován gen GHR pro receptor růstového hormonu homozygotně Prase o 50 % menší

21 Systém CRISPR-CasCas Prokaryotní imunitní systém 40 % bakterií 90 % archeí

22 Systém CRISPR-CasCas Synteticky připravené crrna mrna pro nukleázu Cas9 Cas cílí na specifické místo genomu Martin Jínek Universität Zurich

23 Systém CRISPR-CasCas KO i homologní rekombinace RNA snazší příprava a nižší cena Lze připravit crrna pro libovolné sekvence Vysoce specifické rozliší rozdíl i v jediné bazi Vysoce účinné 90 % na obou chromozomech několik zásahů najednou

24 Systém CRISPR-CasCas Simultánní vyblokování 2 genů i homozygotně makak

25 CRISPR-CasCas aktivace a supresegenů Nefunkční Cas9 neštípe DNA, ale slouží jako nosič pro represor crrna nasměruje represor do blízkosti cílové sekvence DNA

26 CRISPR-CasCas aktivace a supresegenů Nefunkční Cas9 neštípe DNA, ale slouží jako nosič pro aktivátor crrna nasměruje aktivátor do blízkosti cílové sekvence DNA zahájí transkripci mrna

27 Mutagenní řetězová reakce MCR Vyblokování druhé alely z 97 % EthanBier UC San Diego Science Valentino Gantz

28 Mutagenní řetězová reakce MCR Při křížení s nemutovanými homozygoty mají kříženci vyblokované oba geny (nad 95 %) Pokud je nositelem mutace 1% jedinců, převládnou nositelé mutace v populaci za 10 generací Otázka biologické bezpečnosti

29 Mutagenní řetězová reakce MCR MCR může probíhat i v buňkách mnohobuněčného organismu Potenciální uplatnění u léčby nádorů nebo pro eliminaci inkorporované provirové DNA (HIV)

30 CRISPR-Cpf1Cpf1 Cpf1 CRISPR nukleáza Staphylococcus aureus Vyskytuje se i u Acidaminococcus, Lachnospiraceae. (Cell, 2015)

31 Spermie jako vektor

32 IVF spermatem s bakteriální kontaminací Experimentálně u myší prokázána přítomnost bakteriálních sekvencí v genomu

33 Přenos jader Enukleace oocytu Přenos somatické buňky pod zonu cytoplastu

34

35 Ian Wilmut Roslin Institute Skotsko Ovce Dolly

36 Klony domácích zvířat

37 K čemu jsou GM živočichové? Pouhý kapric biologů?

38 Poznání funkce genů

39 Živé bioreaktory Klony s genem pro lidský antitrypsin léčba rozedmy plic

40 Živé bioreaktory Srážlivý faktor VIII a IX léčba hemofilie

41 První lék z živých bioreaktorů Atryn GTC Biotherapeutics Povolen v EU 2006 v USA 2009 Antitrombin Potlačení nežádoucí srážlivosti krve, např. při operacích

42 Nové materiály BioSteel Nexia Bioscience Kanada

43

44 Resilin

45 Genetický knokaut

46 Genový knokaut boj s prionovými chorobami

47

48 Skot rezistentní k BSE Hematech USA RIKEN Japonsko Texas A&M University 8 holštýnských býků Genový KO genu pro prionový protein

49 Skot rezistentní k BSE Národní universita v Soulu Woo Suk Hwang Přenos genu pro fragment prionového proteinu odolného k nežádoucí změně konformace

50 Zvířecí modely lidských dědičných chorob KO genu pro CFTR Model pro cystickou fibrózu

51 Beltsvillská prasata

52 Knokaut genu pro myostatin

53 Blok myostatinu a zvýšená exprese follistatinu se doplňují

54 GM pstruh duhový Blok genu pro myostatin Funguje i u dalších obratlovců

55 Změna složení mléka prasnic

56 Herman Pharming (NL)

57 Prase s omega-3 ve svalech Do genomu prasete vnesen gen fat-1 z hlístice Caenorhabditis elegans Enzym konvertuje omega-6 polynenasycené mastné kyseliny na omega-3 Se stejným genem byly modifikován i kur a ryby Jing Kang Harvard Medical School

58 Hypoalergenní mléko Chybí alergenní beta-laktoglobulin Daisy AgResearch NZ

59 Enviropig TM

60 Xenotransplantace zvířecí orgány lidem Není dost orgánů pro transplantace

61 Pro Proti Prasat je dost Imunitní bariéra Jejich orgány mají vhodnou velikost Hyperakutní rejekce rychlé zničení orgánu Lze získat prasata bez patogenů Endogenní retroviry riziko děděných virů

62 Prasata pro xenotransplantace Vyblokování prasečích genů (alfa-gal) Vnesení lidských genů (hdaf, CD46)

63 Ptáci

64 Problémy zvláštnosti reprodukce ptáků Za 24 hodin po ovulaci buněk

65 Metody tvorby geneticky modifikovaných ptáků

66 Transplantace PGC

67 Transplantace spermatogonií Eda

68 Retrovirové vektory

69 Využití geneticky modifikovaných ptáků

70 Odolnost k chorobám Markova choroba

71 0,1 až 1 gram bílkoviny/ vejce 250 vajec/ rok SF / 1 gram bílkoviny Zlatá vejce

72 Ryby

73 Mikroinjekce

74 Transplantace PGC

75 Indukce růstu přenosem genu pro GH all fish gene

76 GM losos AquAdvantage

77 William Muir Pardue University Pokusy v laboratoři Počítačové modely Naznačují možnost úspěšnosti GM ryb v životním prostředí

78 GM ryby gen pro GH medaka Snížená životnost plůdku Zvýšená odolnost ke kanibalismu Lepší trávení bílkovin Jsou kompetitivnější Rychlost nejasná -menší (1/2) i větší (3x) Dříve pohlavně dospívají Pravděpodobně i úspěšnější při tření Vyšší produkce pohlavních buněk

79 GM ryby vs. divoké GM samice 14,2 kg GM samec 8,2 kg Divoká samice 0,171 kg Divoký samec 0,220 kg

80 U kulturních linií není efekt 5 cm

81 Vliv odchovu na růst GM losos kisuča Růstový potenciál GM ryb se uplatní jen v umělých podmínkách délka GM ryby 3násobek V přírodních podmínkách GM větší o 20%

82 AFP

83 Geneticky modifikované akvarijní ryby GLOFISH GFP danio pruhované

84 GM potkani -GFP 2011 ČIŽP ujistila výskyt GFP+ potkanů v zájmových chovech a jejich export Foto Dr. K. Angelis Foto Ing. M. Těhník, ČIŽP

85 Máme se bát GM živočichů? Domestikace změnila zvířata k nepoznání

86 Máme se bát GM živočichů? Genetické modifikace - pokračování procesu, který začal před roky

87 Chytří psi

88 Chytří psi Zatím je to jen scifi, ale jednou

89 Děkuji za pozornost.

90 Můžeme jíst GMO?

91 GMO - free 1998 obchodní řetězec Iceland (Flintshire) zákaz GMO v prodávaných potravinách 1999 samozákazů velkých obchodních řetězců Sainsbury s UK Carrefour Francie Migros Švýcarsko Effelunga Itálie Superquin Irsko

92 Ve druhé vlně samozákaz potravin z produktů zvířat krmených GMO

93 V České republice Některé mlékárny dávají do smlouvy s dodavateli mléka následující formulaci: Prodávající nebude pro přežvýkavce používat krmiva geneticky modifikovaná. U prodávajícího nebude používána geneticky modifikovaná setba ani rostliny.

94 Není to reakce na obavy zákazníků Jde o obchodní trik.

95 GMO ve světě stále přibývá Hlavní producenti: USA Kanada Argentina Čína Hlavní plodiny: Kukuřice Sója Bavlník

96 Kolik je DNA v krmivech a potravinách? 0,005 až 0,02 % sušiny

97 GM kukuřice cizí gen 4000 písmen 0,0004% DNA kukuřice

98 Hypotetický příklad: brojler Krmná dávka - jen kukuřice Veškerá kukuřice jen GMO

99 Brojler zkonzumuje za celý výkrm 300 mg DNA kukuřice 1 µg g cizího genu Proč by měla kuřeti vadit cizí DNA, když mu nevadí DNA kukuřice?

100 Pokud byl zjištěn efekt GM krmiva na brojlery či nosnice, pak je pozitivní Blokáda enzymu mykotoxinem Neobsahují mykotoxiny

101 DNA z potravy není jediná bakterie prvoci viry buňky sliznice

102 Člověk má ve střevu ks bakterií 500 druhů 1200 druhů virů X X druhů prvoků

103 DNA se rozkládá Kyselým prostředím Enzymy (DNáza I a DNáza II) 85 % DNA z potravy je rozloženo na písmena genetického kódu ještě před vstupem do dvanáctníku.

104 Jaká jsou rizika krmiv z GMO?

105 Toxicita krmiv z GMO I geneticky nemodifikovaná krmiva obsahují toxiny. Sója genistein Brambor solanin GMO toxikologicky prověřena U GMO lze snížit přirozenou toxicitu.

106 Toxikologické testy Testuje se 1) GM plodina 2) Odpovídají nemodifikovaná linie 3) Odpovídající nemodifikovaná linie s přídavkem produktu genetické modifikace

107 Čím vším se liší plodiny? GM plodina a její nemodifikované kontroly nemohou být pěstovány ve stejných podmínkách P A R A M E T R GM K Statisticky průkazný rozdíl GM K Obvyklá variabilita

108 Čím se liší zvířata? Dostávají krmivo, které se liší obsahem mnoha látek, přičemž všechny rozdíly nejsou důsledkem modifikace Fyziologický ukazatel GM Statisticky průkazný rozdíl Fyziologické hodnoty K

109 Alergenita krmiv z GMO Alergenní jsou i ostatní krmiva. Alergenní potraviny kiwi, ořechy, ryby atd. Je třeba prověřovat alergenitu krmiv snížit rizika při zatoulání do potravin. Co se dá sníst, to lidé snědí!

110 GM hrách inhibitor alfa-amylázy amylázy fazolu Zrnokaz hrachový Bruchus pisorum Thomas Higgins Vývoj ukončen 2006

111 Šance přenosu genu na bakterie v prostředí i ve zvířeti je extrémně nízká až -13 / 1 kontakt vnímavé bakterie s vhodnou DNA Mutace 1000krát pravděpodobnější Krmení a léčba antibiotiky - o několik řádů vyšší riziko!

112 Zdrojem rezistence jsou i akvakultury ve třetím světě Při současné míře migrace neexistují proti šíření účinné bariéry.

113 Přenos genů z GMO potravy na zvíře a na člověka Výjimečně (velké množství DNA, hypometylace apod.) může malé množství zlomků DNA přejít přes střevní stěnu Pohltí je bílé krvinky.

114 Pravděpodobnost zabudování genu do živočišné buňky V genomu živočichů včetně člověka nebyly nalezeny geny vyšších rostlin. Produkty používaných genů jsou prověřeny (toxikologicky apod.)

115 Rozklad DNA při zpracování krmiv Mletí bez efektu Lisování oleje výrazná degradace Zahřívání 95 o C po dobu 5 minut degradace Pára i za nízkého tlaku -degradace

116 Nelze od sebe odlišit produkty zvířat krmených GMO od produktů zvířat krmených GMO-free krmivy.

117 GMO-free krmiva a potraviny jako chodit jen po bílých dlaždicích

118 Závěry: GMO pro krmiva a potraviny - testovány a schvalovány Přenos genů z krmiv a potravin na mikroorganismy - nepravděpodobný GMO jako krmiva a potraviny -bezpečné Produkty zvířat krmených GMO -bezpečné