Základy molekulární biologie KBC/MBIOZ Klonování a genetické modifikace Sci-fi Skutečnost 6. Molekulární biotechnologie a transgenní organismy Dolly the Sheep Nadexprese proteinů Genetické modifikace a baktérií a kvasinek - Běžná praxe
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 Lidský insulin (Humulin ) Výroba farmaceutik a očkovacích látek 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 )
Transgenní zvířata Genetické modifikace a klonování zvířat - Počáteční pokusy Geny mohou být vloženy do zvířat transfekcí Metody transfekce - Lipofekce - Transfekce pomocí retroviru - Mikroinjekce - Embryonální kmenové buňky Všechny metody mají nízkou účinnost, max. 5% Geny jsou vloženy náhodně, exprese variabilní Nutná selekce Transfekce pomocí retroviru Mikroinjekce
Transfekce pomocí embryonálních kmenových buněk Chlupatá myš geneticky upravené zvíře Defektní gen kódující fibroblast growth factor, negativní regulátor tvorby srsti Klonování savců transplantace jádra Dolly (15.6. 1996-13.2. 2003) Dolly a její náhradní matka Dolly a její otec Ian Wilmut Dolly s prvorozeným jehnětem Bonnie (13.4.1998)
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 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 Glofish, první geneticky modifikovaný živočich, který se prodává jako domácí zvíře Geneticky modifikovaný losos Geny pro chladovou toleranci Přijímá potravu i v chladném období Roste rychleji http://www.glofish.com/ Aqua Bounty Technologies (USA)
Svítící potkani vás mohou přijít draho Genetické modifikace a klonování rostlin - Velký rozvoj 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 Šlechtění kulturních plodin Transformace rostlin pomocí Agrobacterium tumefaciens Zemědělské plodiny jsou výsledkem zásahů do genetické informace trvajících více než 10 000 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
Příprava transgenních rostlin Genové dělo Nastřelování DNA do buněk pomocí zlatého prachu Využití genetických modifikací rostlin Odolnost rostlin k herbicidům - Roundup 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) Gen pro rozklad glyfosátu
Sója odolná vůči herbicidům Kukuřice - rozmach škůdců Vyvolávají druhotné napadení plísněmi - mykotoxiny Více než 80% ploch na světě oseto RR sójou Bt- kukuřice - odolná vůči hmyzím škůdcům Bacillus thuringiensis - d-endotoxin - Široce rozšířena v USA (90%) - Je povolena k pěstování v EU - Specifický účinek na určitou čeleď hmyzu - Používá se jako ekologický insekticid od 1940 - Člověku neškodí ani dávka ze 2 hektarů