Клонирование животных для увеличения поголовья
Клонирование животных для увеличения поголовья. Введение. За отчетный период (9 месяцев прошлого года) в аграрном секторе РФ валовое производство свинины, говядины, мяса птицы, баранины, козлятины составило чуть более 6250000 т, что на 317000 т больше, чем в 2014 г.
Структура полученного мяса:
- свинина – 32%,
- мяса птицы – 50,7%,
- говядина – 15,5%,
- баранина, козлятина – 1,7%.
Несмотря на положительные тенденции в животноводстве до сих пор остаются нерешенными некоторые проблемы. Например, в племенной работе используются импортные породы (и это на фоне импортозамещающей программы).
Традиционная селекционная работа не дает ожидаемых результатов. Конечно же, есть высокоценные племенные животные отечественных пород, но их недостаточно для получения товарных животных, которые гарантировали бы европейских норм в плане обеспечения человека мясом на год.
Выход видится в новаторских подходах, которые эффективно дополняют селекционные программы:
- генотипирование животных по генам, детерминирующим устойчивость к заболеваниям, продуктивность;
- генетическая модификация;
- трансплантация;
- клонирование животных.
Сегодня мы поговорим о последнем варианте решения наболевшей проблемы – про клонирование животных.
Клонирование животных, если говорить простыми словами, это создание точной копии, какого-либо объекта, будь то организм, ткань или клетка. Объекты, которые получаются в ходе клонирования, именуются клонами. Что следует понимать под клонированием?
Это процесс образования идентичных по генетике биологических объектов. При этом имеет место как бесполое, так и вегетативное размножение. Клонированию подлежат и одноклеточные, и многоклеточные организмы.
Под клонированием можно подразумевать генерирование серии одинаковых экземпляров наследственных молекул (речь идет о молекулярном клонировании). Также, под клонированием подразумевают биотехнологические способы, которые используются при искусственном получении клонов тканей, клеток, а также молекул.
Ряд генетически одинаковых объектов – клон.
Клонирование животных
Начало клонированию позвоночных животных в 1936 году положил советский эмбриолог Г. Лопашов. Он создал технологию пересадки ядер.
Суть технологии заключается в объединении ядра соматической клетки и обезъядренной яйцеклетки. К сожалению, этот подход к клонированию в то время подвергся жесткой критики, и работы Лопашова были потеряны, а Советский союз упустил шанс быть страной-пионером в по клонированию.
В первый раз возможности клонирования зародышей позвоночных были показаны на всеобщее обозрение биологами на жабах в конце 40-х годов в Америке. Потом в начале 60-х усилиями, Дж. Гердона (Оксфордский университет) результаты экспериментов с жабами шагнули вперед.
Использовали специализировавшиеся ткани эпителия кишечника подросших головастиков, а не устаревший на то время метод с зародышевыми клетками.
Начать опыты над млекопитающими, после амфибий, было не простой задачей, по поводу того, что у млекопитающих, в отличии от земноводных, размер яйцеклетки в сотни раз мельче. Но в кон. 70-х эта проблема была устранена
80-х годов были проведены первые опыты по клонированию зародышей мышей, а в конце десятилетия биологи начали получать результаты от опытов с большими грызунами и домашними животными.
Вплотную к середине 90-х годов технологий по проведению экспериментов крупных млекопитающих практически не было. Ученые проводили опыты в основном с зародышами котов и собак. Началом клонирования животных и крупных существ, стал опыт с овцой Долли в 1996 году в фирме PPL Therapeutics в Шотландии.
У животных клеток, при разделении, пропадает тотипотеность – это и есть главное отличие от клеток растений. Это и есть основная проблема при клонировании позвоночных взрослых животных.
Технологии клонирования, отдельных животных, по сей день, не улучшены до стадии промышленного применения. Самыми полноценными являются опыты с клонированием животных с помощью эмбриональных (недифференцированных) клеток, которые еще не потеряли тотипотентные свойства, но отмечаются хорошие результаты в опытах со взрослыми клетками.
Ход клонирования животных происходит по следующему плану – ядро соматической клетки внедряют в яйцеклетку, лишенную ядра, и трансплантируют ее в организм, который будет ее вынашивать. Выделение ядра происходит с помощью микрохирургии или с помощью ультрафиолета, внедрение происходит с использованием тонкой стеклянной пипетки.
В последние годы биологи из Института сельскохозяйственных наук (Дания) создали дешевую методику клонирования, которая упрощеннее чем та, что использовалась раньше. По этой методике, яйцеклетки разделяются на две равные части, и половины с ядрами отделяются.
Отбирается пара из полых половин, которые соединяются, после внедрения в одну из них нового ядра. Аппарат для соединения клеток – самая дорогая часть в этом методе.
Методика может быть абсолютно автоматична, и поставлена на конвейер. Благополучие пересадки определяется видом биологического объекта (например, амфибии в сравнении с млекопитающими лучше поддаются клонированию), технологией пересадки и степенью разделения клетки-донора.
В свое время Кинг и Бриггс в начальных экспериментах на лягушках определили, что если взять ядро из клетки эмбриона в начальной стадии его формирования – бластуле, то предположительно в 80% эпизодов эмбрион успешно формируется дальше и вырастает в обычного головастика.
Но если формирование эмбриона, ядерного донора, перешло в стадию гаструлы – не более 20% яйцеклеток формировались как обычно. Эти выводы, через некоторое время, были доказаны и в других опытах. Трансгенез – это методика внедрения генов (экзогенной ДНК) с помощью клеток эмбриона в нужный нам организм.
Используя клонирование животных, можно выводить животных, у которых будут не свойственные им признаки. К примеру, можно выводить виды, у которых будет устойчивость к болезням или которые будут нести хорошие, эффективные для занятий человека, признаки.
С расширением трансгенеза ход выведения новейших видов и линий эффективных животных разительно увеличится, также, метод предоставляет уже в ближайшее время вынести эксперименты функциональной активности на культурах клеток в условия живых объектов, что хорошо скажется на углубленном изучении основ жизни.
С точки зрения многих известных биологов, методика выведения трансгенных животных – самая интересная ветвь науки, которая распространилась с недавних пор. В последние годы имеются различные методики выведения трансгенных животных.
Самый лучший – микроинъекции в пронуклеусы зигот млекопитающих генных конструкций. Главной проблемой в ходе применения этой методики является слабый КПД его использования в сельскохозяйственных животных (<2%). Методика внедрения ядра помогает в устранении и этого препятствия.
Определение терапевтическое клонирование животных значит технику выращивания клеточных культур-инплантатов, которая определяется тем, что ядра соматических клеток больного перемещаются в энуклеированный донорски ооцит: в конце процесса перепрограммирования ядра получаются тотипотентными и начинают развитие зародыша, который в ходе формирования эксплуатируется для выведения культуры зародышевых стволовых клеток, обладающих ядерным геномом пациента.
Культуры зародышевых стволовых клеток становятся жертвой специфических веществ, которые вызывают целеустремленное разделение в специфичные типы клеток, к примеру, в кардиомиоциты (они восстанавливают разрушенные части миокарда) или в бета-клетки, находящихся на островках Лангерганса (репликация инсулина).
Зная проблемы в клонировании животных организмов, надеяться на скорое полное применение клонированных организмов пока не получается.
Пришли новости, что биологами из фермы PPL Therapeutics (Шотландия), где была впервые клонирована овца, получены жизнеспособные, без внешних дефектов клоны овец с модифицированной ДНК. Был введен ген, который образует в овечьем молоке фермент, который применяется в новейшей фармакологии и незаменим как средство от такого недуга как эмфизема легких.
Клонирование дойных коров, сотворит эволюцию в с/х, по той причине, что этой технологией можно вывести не единичные особи, а целый табун отборных коров-рекордисток. Так же можно сказать и про выведение эксклюзивных спортивных лошадей, выдающихся пушных зверей, поддержание исчезающих и редких животных в природе.
Новые методики в отрасли клонирования и выращивания зародышевых стволовых клеток предоставляют хорошие перспективы для излечивания большого пласта болезней, которые связаны с отмиранием специфических видов клеток, утрата функции целых органов и тканей.
Примерно у 17 млн. человек на всей планете диагностированы нейродегенеративные патологии, у более чем 110 млн – диабет и у миллионов – СПИД, инфаркт, артрит и прочие недуги. Все эти заболевания излечить позволяют разные клеточные трансплантаты.
По статистике десятки самых распространенных болезней излечиваются с введением клеточной терапии. Технологии терапевтического клонирования дают шанс опустить иммунное отвержение трансплантатов, по той причине, что зародышевые клетки вносят генетическую информацию донора клеток.
Слабая эффективность трансплантации ядер не имеет значения для проведения клеточной терапии, по той причине, что для выведения линии зародышевых клеток хватает только одного или двух предимплантиционных зародыша.
Так же, в это время изучается вопрос о применении в виде цитопластов энуклеиновых животных яйцеклеток, к примеру, домашних животных, которые способствуют проведению генетического материала ядер человеческой соматической клетки, до момента 5-дневного зародыша.
Основная проблема состоит в том, чтобы приткнуть плюрипотентные клетки к формированию в нужном направлении. Устройство «омоложения» клеток недостаточно известно. Продвигаются предположения о том, что этот эффект смежен с преобразованием состояния конечных частей хромосом, которые называются теломерами.
Предположительно, что, если эта технология проявит себя как целесообразная и неопасная, она будет задействована для заместительной терапии для пациентов с лейкемией или с автоиммунными болезнями, к примеру, артритом.
На фото проиышленное клонирование животных в Китае.
Также, выделяется, что клонированные стволовые клетки крови влияют на регенерацию большого ряда некоторых органов. Скорее всего, такие восстановительные качества связаны с тем, что кровяные клетки наиболее усиленно устраняют старые и плохие клетки и структуры, по этой причине производя их омоложение.
Но, до того, как эта технология будет использована в больницах, нужно произвести еще большой пласт обследований. К примеру, в данный момент нужно узнать, не будут ли клонированные клетки получать злокачественные свойства.
Нужно обратить внимание на то, что в опыте с коровами, которые использовали массачусетские исследователи, стволовые клетки выделялись из 100-дневных зародышей, что, конечно же, невозможно в случае с человеком.
В данный момент биологи обдумывают проблему выведения стволовых клеток на как можно более раннем развитии эмбриона.
