Біотехнологія тварин як галузь біотехнології. Основні напрямки досліджень та методи біотехнології тварин

 

Біотехнологія тварин – галузь біотехнології, яка ґрунтується на використанні біологічних процесів і об’єктів для економічно важливих виробництв і створення високопродуктивних порід тварин. Суть, стратегія і перспектива біотехнології тварин полягає в тому, що вона дає реальну можливість змінити генетичну програму, яка визначає функціонування і продуктивність живих організмів з метою більш повного задоволення економічних та інших потреб людини. Досягнуто певних успіхів у підвищенні репродуктивного потенціалу, прискореному розмноженні особин із потрібними показниками і зменшенні кількості інфекційних захворювань тварин. 

Сучасна біотехнологія далеко пішла від тієї науки про живу матерію, яка зародилась  в  середині  минулого  століття.  Успіхи  молекулярної  біології, генетики,  цитології,  а  також  хімії,  біохімії,  біофізики,  електроніки дозволили одержати  нові  відомості  про  процеси  життєдіяльності  живих  організмів. Сьогодні  методи  біотехнології  все  частіше  застосовуються  в сільськогосподарському  виробництві  і  сфері  використання  навколишнього середовища, вписуючись в традиційну виробничу і організаційну структуру.

Останнім  часом  у  тваринництві  поряд  із  використанням  традиційних методів селекції –  гібридизації та добору  –  з’явилась можливість впровадження нових  розробок,  що  ґрунтуються  на  дослідженнях біотехнології  тварин. Перспективним є впровадження селекційної роботи вже на ембріонах, оскільки в  яйцеклітинах  і  ранніх  ембріонах  зосереджена  вся  спадкова  інформація майбутньої  особи.  Маніпулюючи  ними,  можна  одержувати  бажані  ознаки дорослих тварин. Генетичні зміни можуть бути викликані в результаті операції  як  з цілими  яйцеклітинами  та  ембріонами,  так  і  з  їх  клітинами,  ядрами  і окремими генами.

Основні напрямки біотехнології тварин

  1. Отримання цінних сільськогосподарських тварин з використанням близнюкового методу.
  2. Використання методів культивування in vitro ембріонів для селекції життєздатних ембріонів і швидшого отримання цих ембріонів.
  3. Використання методів трансплантації ядра.
  4. Створення химерних тварин (витривалих і життєздатних).
  5. Використання партеногенезу.

Методи біотехнології тварин

А) одержання ідентичних близнюків шляхом поділу ембріонів. Цей метод вперше застосований  С. Вілландсеном. Він отримував ембріони за такою схемою: 1. 8- клітинні ембріони ВРХ звільняли від оболонки і розділяли на 4 частини; 2. кожну частину ембріона поміщали в яйцеві оболонки свинячого ооцита; 3. їх переносили в агарові циліндри і в такому вигляді пересаджували в яйцепровід вівці; 4. ембріони, які розвинулись до стадії бластоцисти, вилучали із яйцепровода вівці, оцінювали під мікроскопом і трансплантували коровам-реципієнтам. Ці операції здійснюють хірургічним або нехірургічним методом. Із  26  пересаджених чвертей ембріонів повного розвитку досягло 8.

Б) запліднення яйцеклітин in vitro та культивування ембріонів. Це досягається шляхом вилучення із яєчників ооцитів, культивування їх поза організмом і наступного запліднення у

пробірці. Розроблені  методики  дозволяють  виділити  із яєчників  однієї  корови  до  2000  ооцитів  і  штучно  дорощувати  їх  до  стадії зрілості,  коли  вони  здатні  до  запліднення.  Такий  підхід  дає  можливість одержувати  практично  необмежену  кількість  ембріонів  для  використання  при трансплантації і як вихідний матеріал для інших біотехнологічних методик.

В  1981  р.  в  США  після  запліднення  in  vitro  одержано  перше  теля.  На сьогодні одержано нащадків із запліднених  in vitro ооцитів у кроликів, свиней і великої рогатої худоби.

В) одержання нових клонів шляхом трансплантації ядра клітин. Для реалізації генетичної інформації створюють найбільш придатні умови. Наприклад: ядро, яке містить гени, що відповідають за прояв господарсько цінних ознак, переносять в енуклейовану яйцеклітину, або ж в клітину, яка містить у своїй цитоплазмі великий запас поживних речовин, необхідних для реалізації генетичної інформації ядра і стимулюють поділ такої клітини.

 

Г) використання партеногенезу. Партеногенез – розвиток особин із яйцеклітини без участі сперматозоїда. Найбільші успіхи у цьому напрямку  досягнуті  у  шовківництві.  Прийнятий  у  шовківництві  поділ партеногенетичного розвитку на амейотичний та мейотичний і для практичного тваринництва є зручним.

При  амейотичному  партеногенезі  активування  яйцеклітин  до розвитку відбувається  в  період  метафази  першого  поділу  дозрівання.  В  результаті повністю  пригнічується  редукційний  поділ,  тоді  як  екваційний  поділ,  який розділяє  сестринські  хроматиди,  відбувається  без  перешкод.  Таким  чином, в яйцеклітині  зберігається  материнський  набір  хромосом,  який  забезпечує нормальну  плоїдність  організму,  що  розвивається.

У  випадку  мейотичного партеногенезу у шовковичного шовкопряда відбуваються обидва  поділи дозрівання з утворенням  жіночого  пронуклеуса, який  після подвоєння  свого  хромосомного набору  поділяється  на  два гаплоїдних  дочірніх  ядра.  Утворені  таким  чином ядра  зливаються  і  формують  одне  диплоїдне  ядро,  яке  бере  участь  у подальшому партеногенетичному розвитку особин.

Д) одержання химерних тварин. Химери  –  особини, які розвиваються із  ембріональних клітин двох чи більшого числа тварин, які відносяться до різних порід і навіть до різних видів. У  тварин-химер  частина  клітин  має походження  від  одної  пари батьків,  а частина  –  від  іншої.  Таким  чином  химерні  тварини  мають  чотирьох  батьків.

Використовують два основні способи одержання химерних тварин ссавців  – агрегаційний та ін’єкційний. При агрегаційному методі вимиті зародки обробляють проназою для  розчинення  прозорої  оболонки.  Два ембріони  агрегують  у  спеціальних поживних  середовищах.  Змішаний  агрегат  з  бластомерів  культивують, внаслідок  чого з еластомерів двох  різних  генотипів  формується  бластоциста, яку  трансплантують  реципієнту.  При  ін’єкційному  методі  в  бластоцисту  за допомогою  спеціальної  заточеної  піпетки  вводиться  один  або  декілька бластомерів іншого ембріона.

Практичне  значення  химер  полягає  в  створенні  високоцінних  тварин, які безпосередньо  використовуються  у  виробництві,  а  також  у  можливому підвищенні резистентності химер до ряду захворювань.

Е) створення трансгенних тварин шляхом перенесення генів. Найбільш перспективним напрямом досліджень біотехнології тварин є генна інженерія.  Суть  її  полягає  в  тому,  що  гени  одного  організму  вносять  у  геном іншого.  Одержані  організми  називаються  трансгенними.  Шляхом  генної інженерії створені  системи  мікроорганізмів,  які  несуть  гени  людини і тварин,  контролюючих  синтез  інсуліну,  інтерферону,  соматотропну та інших біологічно активних речовин.

Реальність  використання методу  генної інженерії  на  ссавцях була показана лише на початку 80-х років, коли вдалося одержати “гігантських” мишей після введення гормону росту пацюка в ранні ембріони мишей. Перших трансгенних кролів було одержано в 1985 р., а вже за два наступні роки – трансгенних овець, свиней та телят.

Більше цікавої інформації ви можете знайти, перейшовши за посиланням:

http://24tv.ua/klonovani_korovi_dayut_lyudske_moloko_n115161

Leave a Comment