Chương 4 Công nghệ chuyển gen ở động vật

Ðộng vật chuyển gen là động vật có gen ngoại lai (gen chuyển) xen vào trong DNA genome của nó. Gen ngoại lai này phải được truyền lại cho tất cả mọi tế bào, kể cả các tế bào mầm. Việc chuyển gen ngoại lai vào động vật chỉ thành công khi các gen này di truyền lại cho thế hệ sau.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 4 Công nghệ chuyển gen ở động vật 111Chương 4 Công nghệ chuyển gen ở động vậtI. Khái niệm chung1. Ðộng vật chuyển gen Ðộng vật chuyển gen là động vật có gen ngoại lai (genchuyển) xen vào trong DNA genome của nó. Gen ngoại lai này phảiđược truyền lại cho tất cả mọi tế bào, kể cả các tế bào mầm. Việcchuyển gen ngoại lai vào động vật chỉ thành công khi các gen này ditruyền lại cho thế hệ sau.2. Sự phát triển của khoa học chuyển gen ở động vật Vào thập kỷ 1970, các thí nghiệm nghiên cứu đã được thựchiện với các tế bào ung thư biểu bì phôi và các tế bào ung thư quáithai để tạo nên chuột thể khảm (Brinster,1974; Mintz và Illmensee,1975; Bradley, 1984). Trong các động vật thể khảm này, các tế bàonuôi cấy lấy từ một dòng chuột được đưa vào phôi của một dòngchuột khác bằng quần tụ phôi trực tiếp (direct embryo aggregation)hoặc bằng cách tiêm vào phôi ở giai đoạn phôi nang (blastocyst).Chuột thể khảm trưởng thành có thể được sinh ra bằng sự đóng góptế bào từ các bố mẹ khác nhau và sẽ biểu hiện tính trạng của mỗidòng. Một kiểu chuyển genome khác ở động vật là chuyển nhânnguyên từ một phôi vào tế bào trứng chưa thụ tinh của một dòngnhận khác một cách trực tiếp (Mc Grath và Solter,1983). Nhữngđộng vật biến đổi gen bằng chuyển nhân này được tạo ra mà khôngcần một kỹ thuật tái tổ hợp DNA nào và chúng là sự kiện quan trọngtrong việc làm sáng tỏ các cơ chế điều hoà di truyền ở động vật cóvú. Bước phát triển tiếp theo của kỹ thuật chuyển gen được thựchiện bằng cách tiêm retrovirus vào các phôi chuột đã được nuôi cấytrước (Jeanish và Mintz, 1974; Jeanish, 1976). Thông tin di truyềncủa virus được chuyển một cách hiệu quả vào genome của động vậtnhận và sau đó ít lâu kỹ thuật sử dụng retrovirus làm vector cho các 112đoạn DNA ngoại lai đặc biệt đã được phát triển (Stuhmann, 1984).Sử dụng retrovirus như là vật truyền trung gian đối với việc chuyểngen đã tạo nên hiện tượng khảm ở mức độ cao. Tuy nhiên kích thướccủa gen chuyển bị giơí hạn và các trình tự của virus có thể làm nhiễusự biểu hiện của gen chuyển. Sự đính các bản sao đơn của genchuyển nằm bên cạnh DNA của virus có thể là có lợi nếu có yêu cầutách dòng các locus đính vào. Trong những năm gần đây, một số kỹ thuật tạo động vậtchuyển gen khác đã được công bố: phương pháp chuyển gen bằngcách sử dụng tế bào gốc phôi (Grossler,1986), phương pháp chuyểncác đoạn nhiễm sắc thể nguyên (ví dụ như chuột “transomic“, Richavà Lo, 1988), chuyển gen trực tiếp vào tinh trùng kết hợp với thụtinh in vitro (Lavitrano, 1989). Tuy nhiên, phương pháp vi tiêmDNA vào tiền nhân của hợp tử là phương pháp có hiệu quả nhất,được sử dụng rộng rãi nhất để tạo động vật chuyển gen. Sử dụngphương pháp này, các gen chuyển có chiều dài trên 50 kb của virus,sinh vật tiền nhân, thực vật, động vật không xương sống hoặc độngvật có xương sống có thể được chuyển vào genome của động vật cóvú và chúng có thể được biểu hiện ở cả tế bào sinh dưỡng và tế bàosinh sản.II. Công nghệ tạo động vật chuyển gen Trên cơ sở công nghệ DNA tái tổ hợp, ngành chăn nuôi đangđứng trước những cơ hội thay đổi có tính cách mạng. Ngày nayngười ta có thể tạo ra những động vật mang các đặc tính kỳ diệu màbằng phương pháp lai tạo bình thường không thể thực hiện được.Công nghệ tạo động vật chuyển gen là một quá trình phức tạp và ởnhững loài khác nhau có thể khác nhau ít nhiều nhưng nội dung cơbản gồm các bước chính sau: tách chiết, phân lập gen mong muốn vàtạo tổ hợp gen biểu hiện trong tế bào động vật; tạo cơ sở vật liệubiến nạp gen; biến nạp gen vào phôi động vật; nuôi cấy phôi và cấytruyền hợp tử (đối với động vật bậc cao); phân tích đánh giá tính ổnđịnh và sự biểu hiện của gen lạ và tạo ra dòng động vật chuyển gengốc một cách liên tục, sản xuất động vật chuyển gen. 113 Hình 4.1: Sơ đồ tạo động vật chuyển gen1. Tách chiết, phân lập gen mong muốn và tạo tổ hợp gen biểu hiệntrong tế bào động vật1.1. Tách chiết, phân lập gen mong muốn Một gen ngoại lai trước khi được chuyển vào genome của tếbào vật chủ để tạo ra động vật chuyển gen phải được phân lập vàtinh chế hay nói cách khác là nó phải được tạo dòng. Các công cụ sửdụng để tạo dòng bao gồm các enzyme đặc biệt có hoạt tính cắt vànối DNA (enzyme hạn chế và ligase), các mẫu dò (probe), vector vàtế bào vật chủ. Tế bào vật chủ thường được sử dụng là tế bào vikhuẩn E.coli và vector thường được sử dụng là plasmid. Việc tách chiết một gen riêng lẻ là rất phức tạp bởi vì DNAmẫu chứa hàng triệu gen. Do đó để thực hiện điều này, DNA mẫuchứa gen mong muốn và vector plasmid phải được cắt bởi cùng mộtloại enzyme hạn chế. Các đoạn DNA mẫu sau khi được cắt có manggen mong muốn sẽ được xen vào vector plasmid và các đầu của ...