Hayvan Biyoteknolojisi: Hayvan Biyoteknolojisine Giriş

Hayvan Biyoteknolojisi: Hayvan Biyoteknolojisine Giriş!

Hayvan doku kültürü kavramı ilk kez 1903 yılında, bilim adamlarının hücreleri in vitro olarak bölme tekniğini keşfettiklerinde (bir test tüpünde) ortaya çıktı. Ross Harrisson, 1907'de kurbağa dokusu kullanarak hayvan doku kültürü tekniğinin başlangıcını yaptı.

Bu teknik başlangıçta soğuk kanlı hayvanlarla sınırlıydı. Bununla birlikte, sonraki çalışmalar sıcak kanlı hayvanları bile kendi alanına getirdi. Yıllar geçtikçe çeşitli dokular eksplant olarak kullanılmıştır ve doku kültürü tekniği aslında hayvan biyoteknolojisinin bel kemiği haline gelmiştir.

Hayvan Doku Kültürü Uygulamaları:

Modern biyoteknolojik araçlar, hayvan biyoteknolojisi üzerinde de kayda değer bir etkiye sahiptir. Tüm dünyada, hayvancılığın iyileştirilmesi için birçok yenilikçi teknik kullanılmaktadır. Bu yaklaşımın temeli, çeşitli biyokimyasal ve moleküler seviyelerde değişmekte yatar. Bu tekniklerin hastalıklara dirençli, sağlıklı ve daha verimli hayvanlar geliştirmede son derece yararlı olduğu kanıtlanmıştır.

Bu moleküler tekniklerin yararlı olabileceği alanlardan bazıları şunlardır:

Hayvan Yetiştiriciliği:

Her ne kadar geleneksel ıslah programları uzun süredir kullanılsa da, uygulamaları sınırlı kalmaktadır. Geleneksel üreme, birçok genin eşzamanlı olarak transfer edilebileceği iki hayvan arasında bir çarpıma yol açacağından, bunlar çok spesifik değildir.

Burada, bazı genler yararlı olabilirken, diğerleri zahmetli olabilir. Ancak rekombinant DNA teknolojisi, hayvanları büyük hassasiyet ve hassasiyetle üretmeyi mümkün kılmıştır. Spesifik genler, aynı hayvanda bulunan diğer genlerde bir kaymaya neden olmadan bir hayvan embriyosuna yerleştirilebilir.

Bu tekniğin en önemli uygulamalarından biri, daha besleyici süt üretebilen yeni üretken inek ırklarının geliştirilmesidir. Sıradan bir ineğin sütünde, bebek gelişimi için önemli olan, demir içeren bir protein olan laktoferrin yoktur.

Kaliforniya'daki Gen Pharm International bilim adamları, laktoferrin için insan geni ile mikro enjekte edilen transgenik boğa Herman'ı geliştirdi. Herman ve onun neslinin üremesi yeni bir besleyici süt kaynağı olacak.

Aşılar:

Çiftlik hayvanlarını ve sağlıklarını iyileştirmek için her yıl milyarlarca dolar harcanmaktadır. Bilim adamları şimdi hayvan stokları için aşı üretmek için rekombinant DNA teknolojisini kullanmaya çalışıyorlar. Domuz yalancı kuduzları (herpes virüsü) için zaten son derece etkili bir aşı geliştirilmiştir. Bu aşı geleneksel olarak mikroplara neden olan hastalıkları öldürerek üretildi.

Bu, bu mikropların bazılarının hayatta kalma riski yüksektir. Bunun yaygın bir örneği ölümcül ayak ve ağız hastalığıdır (FMD). Avrupa'da FMD aşısının kullanımının hastalığın salgınına neden olduğu birçok örnek olmuştur. Modern rekombinant aşılar bu mikroplara enjekte edilmez. Dolayısıyla, kullanımı güvenlidir ve böyle bir risk içermez.

Geleneksel aşı üretimi, yüksek maliyetli, düşük hacimli bir meseledir. Ancak modem rekombinant üretim sistemleri, etkili aşılar için dev pazarda yeni manzaralar başlattı. Rekombinant aşılar ayrıca hızlı gelişim hızlarına da dikkat eder.

Geleneksel aşılar, kullanıma hazır olmadan önce yirmi ila otuz yıl süren araştırma ve denemeler alabilir. Bu önemli aşı eksikliğine neden olmuştur. Modem aşıları çok daha kısa sürede hazırlanır. Dahası, bu aşılar oda sıcaklığında bile aktiftir. Hareketleri ve depolanmaları böylece çok daha kolay hale gelir.

Hayvan Beslenmesini Geliştirmek:

Hayvan beslenmesi, biyoteknolojik araçlar yoluyla ele alınabilecek bir diğer önemli husustur. Bazı bakterilerin, tıbbi uygulamalar için proteinleri aşırı eksprese etmek için nasıl verimli bir şekilde kullanıldığını gördük. Benzer şekilde, somatotropinler gibi hayvansal proteinler bakterilerde aşırı eksprese edilebilir ve ticari amaçlar için daha büyük miktarlarda üretilebilir.

Bu proteinlerin küçük miktarlarda koyun ve inek gibi hayvanlara verilmesi, hayvanın yem dönüşüm verimliliğinde bir artış olduğunu göstermiştir. Biyoteknolojik manipülasyon domuzlardaki Domates Somatotropinin (PST) üretilmesine yardımcı olabilir; PST ayrıca yağ birikintilerini azaltmaya yardımcı olur.

Bir başka büyüme hormonu - Sığır Somatotropini (BST), süt ineklerine süt üretimini yüzde yirmi kadar arttırmak için verilir. Bu hormonal tedavi, hayvanın yem alımını arttırır ve aynı zamanda süt / yem oranını yüzde beş ila onbeş arttırır.

Büyüme Hormonu Serbest Bırakma Faktörü (GHRF), hayvanların yem verimliliğini arttırdığı bildirilen başka bir proteindir. Bu bir büyüme hormonu olmamasına rağmen, hayvana büyüme proteinlerinin (hormonların) üretimini arttırmada yardımcı olur.

Bu teknolojinin ilk kullanımından sonra bu hormonları insana süt ve et ürünleri yoluyla aktarma korkusu izlemiştir. Bununla birlikte, kapsamlı çalışmalar bu korkuları dinlendirmek için kesin bir sonuç vermiştir. Testler, bu proteinlerin insan vücudu üzerinde herhangi bir etkisinin olmadığını ve dolayısıyla tüketim için güvenli olduğunu kanıtladı.

Transgenik Hayvanlar Yaratmak:

Transgenik Koyun:

Dolly, koyun 1997'de nükleer transfer tekniği ile İskoçya'da kuruldu. Burada bir 'donör' meme hücresinin çekirdeği bir alıcı hücreye (yumurta) enjekte edildi (çekirdeği çıkarılmış). Bu hücre daha sonra alıcı bir taşıyıcı anneye yerleştirildi ve sonunda 'donörün klonu' olan Dolly'ye geliştirildi. Bunu Polly'nin doğuşu takip etti - insan genini içeren transgenik kuzu (Şekil 3).

İlk klonlanan hayvanlar olan Dolly ve Polly'nin gelişimi tüm dünyada dalgalar yarattı. Bu başarı gerçekten de önemli, çünkü sadece büyük bir bilimsel başarıya işaret etmekle kalmıyor, aynı zamanda değerli insan proteinleri taşıyan diğer birçok klonlanmış hayvanın üretiminin yolunu açıyor.

Transgenik Keçi:

Bu durumda fetal hücreler otuz günlük bir dişi keçi fetüsünden elde edildi. Anti-pıhtılaşma proteinini şifreleyen bir insan geni olan AT III geni, promotere bağlandı ve yeni döllenmiş yumurtanın çekirdeğine enjekte edildi.

Alıcı yumurta hücresinin çekirdeğinin çıkarılmasından sonra (enüklenmiş durum), donör yumurta hücresi, insan genine sahip fetal fibroblast hücreleri ile kaynaşmıştır. Daha sonra klonlanan embriyo, alıcı bir dişi keçi annesine aktarıldı.

Bu şekilde geliştirilen dişi yavrular, insan proteini içeren süt üretme kabiliyetine sahiptir. Bu protein sütten kolayca çıkarılabilir ve çok sayıda farmasötik amaç için kullanılabilir. Bu keçilerin insan genleriyle gelişimi, nükleer transfer sürecinin ilk uygulamalarından biridir.

İngiltere merkezli bir şirket olan PPL Therapeutics, şimdiden beş transgenik kuzu geliştirmiştir. Şirketin yöneticisi Dr. Alan Colman, bu kuzuların, yüksek konsantrasyonlarda değerli terapötik proteinlerin çok hızlı bir şekilde üretilmesini sağlayan anlık sürü veya sürüler üretme vizyonunun gerçekleştirilmesi olduğunu söylüyor. Geç, daha yenilikçi klonlama teknikleri kullanılarak domuzlar da klonlanmıştır. Bu domuzlar gıda endüstrisi için çok faydalı olabilir.

Xenotransplantation: Bir Türden Bir Diğerine Organ Nakli

En son biyoteknoloji başarısı olan organ nakli, kalp, böbrek, akciğer ve diğer hastalıklarda maliyet etkin bir tedavi olduğunu kanıtladı. Domuzlar gibi türlerden organların insan için umut verici organ kaynağı olduğuna inanılıyor. Bu uygulamaya 'Xenotransplantation' adı verilir.

İlk ksenotransplantasyon deneyi 1905 yılında bir Fransız cerrahın bir tavşan böbreğinin dilimini insan bir hastaya naklettiği zaman yapıldı. Şempanze böbreğin insanlara nakledilmesinin ilk deneyleri 1963-64'te yapıldı. Nakledilen böbreği alan hastalardan biri dokuz ay boyunca hayatta kaldı.

Domuzlardan nakledilen kalp kapakçıkları, ciddi kalp hastalıklarının farklı biçimlerini tedavi etmek için yaygın olarak kullanılır. Kapsüllenmiş hayvan hücreleri aynı zamanda diyabet tedavisinde umut verici bir araştırma yolu olarak görülmektedir. Parkinson hastalığı ve bazı ilaç tedavilerinin neden olduğu akut ağrı. İneklerden elde edilen sıvılar ve dokular da on yıllardır ilaç ve diğer sağlık ürünlerini üretmek için kullanılmıştır.

Ksenotransplantasyonun önündeki en büyük engel, insan vücudunun enfeksiyona karşı bağışıklık sistemi olmasıdır. Bazen insan olmayan bir dokunun insan vücuduna sokulması, hiperaktif bir reddi yaratır ve tüm vücut, bağışlanan organa kan akışını kesebilir. İşte yine, biyoteknoloji günü kurtarmak için devreye giriyor. Domuzlar şimdi insan vücudu tarafından tanınacak olan organları üretmek için klonlanmaktadır.

Bu domuzlar, genetik materyalin fetal domuz derisi hücrelerinden kendilerine ait genetik materyali olmayan yumurtalara mikro enjekte edilmesiyle geliştirilmiştir. Bu metot, 'faresi klonlamak için ilk önce bu yöntemi kullanan Teruhiko Wakayama ve Honolulu Üniversitesi'ndeki (ABD) grubu olduğu için' Honolulu Tekniği 'olarak bilinir.

Bu teknik, ilk erkek memeli klonunun gelişmesine yol açmıştır. Bu yöntem, sadece fetal donör hücresinin transferini gerektirdiği için oldukça tercih edilmektedir. Dolly klonlamasında kullanılanlar gibi diğer yöntemler, donör hücresinin tümünün çekirdeklenmiş yumurta ile birleştirilmesini gerektirir.

Zeyna - klonlanmış siyah domuz, organ nakli için organ üretiminde ileri bir adım olabilir. Bir sonraki adım, bu klonlanmış domuzun genomunu değiştirmek olacaktır, böylece bu tür hayvanlardan elde edilen organlar nakil için kullanıldığında reddedilme tehlikesi oluşturmayacaktır. Bununla birlikte, bu tür transplantların etik ikilemi ve bilinmeyen hastalık virüslerinin bulaşma olasılığı hala ele alınmaya devam etmektedir.

Embriyo transferi:

Sığır embriyo transferi genetik manipülasyon başka bir tekniktir. Embriyo transferinin temel avantajı, inekler ve mandalar gibi faydalı sığırların üreme kapasitesini arttırmasıdır. Bu transfer aynı zamanda, genç donörlerin büyük bir yüzdesine sahip olarak seçim adımları arasındaki üretim aralığını da azaltabilir.

Bazı durumlarda embriyo transferi, bir hastalık, yaralanma veya yaşlanma nedeniyle infertil olmuş ineklerin ve bufaloların soylu olmalarına bile izin verir. Develer ve baldırlar için embriyo transferi (ET) teknikleri de geliştirilmiştir. Bu çalışma Bikaner'deki Camel Ulusal Araştırma Merkezi'nde gerçekleştirilmiştir.