Veselibas zinatnu magistra studiju programma uzturzinatne

1
Veselibas zinatnu magistra studiju programma
uzturzinatne Studiju kurss Jauna un genetiski
modificeta partika
GENETISKI MODIFICETA PARTIKA
INDRIKIS MUIŽNIEKS, Riga, 2007. gada marts
2

• GENETISKI MODIFICETAS PARTIKAS VEIDI
• Temu apgustot paredzets
• noskaidrot galvenas ipašibas, kuras ar GM
  palidzibu tiek veidotas partikas produktos
• iegut izpratni par partikas produkta saglabajamo
  un nesaglabajamo genetiskas modifikacijas dalu
• apgut zinašanas par partikas ražošana
  izmantojamo GM mikroorganismu daudzveidibu un ar
  to palidzibu iegustamajiem produktiem
• noskaidrot dzivnieku genetiskas modifikacijas un
  dzivnieku klonešanas savstarpejo sakaribu
• apgut zinašanas par partikas ražošana
  izmantojamo GM dzivnieku daudzveidibu un ar to
  palidzibu iegustamajiem produktiem.

3
Ipašibas, kuras veido ar GM palidzibu
4
Ipašibas, kuras veido ar GM palidzibu
Endogeno genu ekspresijas modifikacija - genu
darbibas partraukšana antisenss RNS, ribozimi,
incerciju mutageneze ar T-DNA, piem., tomatu
poligalakturonidaze - genu darbibas
pastiprinašana Noderigu pazimju parnemšana no
citiem organismiem
5
Ipašibas, kuras veido ar GM palidzibu
Noderigie geni
Geni, kas palidz parvaret biotisko stresu -
kukainu izturiba virusu, bakteriju,
mikroskopisko senu un nematožu slimibu
rezistence izturiba pret herbicidiem. Geni,
kas palidz parvaret abiotisko stresu - Sausumu,
aukstumu, karstumu, augstu salu koncentraciju,
baribas trukumu.
6
Ipašibas, kuras veido ar GM palidzibu
Noderigie geni
Biologisko ipašibu uzlabošana raža slapekla
asimilacija cietes biosinteze O2
asimilacija. Apstrade noderigas
ipašibas saglabašana specifiski komponenti.
7
Ipašibas, kuras veido ar GM palidzibu
Noderigie geni
Kvalitates uzlabošana Uzturvielas - makro
proteini, polisaharidi, tauki, ellas,
škiedrvielas mikro vitamini, minerali,
antioksidatnti, izoflavonoidi, fitoestrogeni,
tanninu polimeri Alergenu un toksinu
aizvakšana Garša - tekstura, konsistence Izskat
s krasa, forma, smarža.
8
http//www.ornamental-bioscience.com/start.htm
Joint venture between Germany-based Selecta Klemm
and US-based Mendel Biotechnology.
Ornamental Bioscience Developing plants with
greatly improved characteristics Specific
transcription protocols are developed for each
species Foundation and Stakeholders Ornamental
Bioscience was founded in 2006 as a joint venture
between Selecta Klemm, Germany one of the world's
leading companies in the breeding, manufacture
and distribution of vegetative ornamental plants
and Mendel Biotechnology, United States, the
world leader in isolating the complex plant gene
traits involved in drought, cold tolerance,
pathogen resistance and other useful
characteristics.
9
Ipašibas, kuras veido ar GM palidzibu
Noderigie geni
Jaunas ipašibas - uztura bagatinataji,
terapeitiskais uzturs, vakcinas. Atjaunojamie
resursi - biodegviela, izejvielas sintetiskajiem
polimeriem. Ksenobiotiku biodegradacija
10
GM PARTIKAS VEIDI
GM MIKROORGANISMUS VAI TO PRODUKTUS SATUROŠA
PARTIKA Nozimigakie procesi piena parstrade,
dzerienu ražošana. Izmantojamie organismi un
produkti rekombinanti laktobacili, raugi,
fermentu preparati. Merki tehnologiju
efektivitate.
11
PARTIKAS PIEDEVAS NO GM MIKROORGANISMIEM
Kopš 1985. gada rekombinanatie produkti
partikas rupnieciba bakteriju himozins (renins)
12
PARTIKAS PIEDEVAS NO GM MIKROORGANISMIEM

• Vitamins B2 (krasviela, riboflavins E 101), C
  vitamins (konservants, askorbinskabe E 300)
• Biezinatajs, ksantans (E 415), skabuma
  regulators, citronskabe (E 330)
• Konservants, natamicins (E 235), nizins (E 234),
  lizocims (E 1105)
• Aminoskabes partika un lopbariba, piem.,
  glutaminskabe garšas pastiprinašanai (E621),
  saldviela aspartams (E 951), cisteins miltu
  apstradei (E 921)
• Siera darišanai, maizes raudzešanai, alkaholisko
  un bezalkaholisko dzerienu izgatavošanai, cietes
  škelšanai un sirupu iegušanai izmatojamie enzimi

13
FUNKCIONALA PARTIKA NO GM MIKROORGANISMIEM
Pienskabes bakterijas
Lactococcus, Lactobacillus, Leuconostoc,
Pedicoccus, Streptococcus, grampozitivas / sporas
neveido, pienskabe ka metabolisma reksturigs
produkts. Piena, galas, darzenu produktu
tehnologijas, funkcionalie partikas
produkti Izpetitakie parstavji Lactobacillus
lactis (sekvenets genoms) Vektori atspoles
vektori starp enterobakterijam un pienskabes
grupas bakterijam
14
Pienskabes bakterijas
15
Pienskabes bakterijas
Nizina induceta laktobacilu lizes sistema
16
Pienskabes bakterijas
NICE (nizina induceto) sistemas priekšrocibas
(1) ta ir dauzveidiga un nodrošina linearu
induktora dozas un sintezeta produkta sasitibu
(2) tai ir zemas izmaksas, tadel, ka inducešanai
var izmatot nizinu sintezejoša celma
supernatantu (3) ta atbilst partikas prasibam,
jo visi komponenti nak no L. lactis (4) ta dod
augstu ekspresijas limeni pat toksiskiem
proteiniem (5) to var izmantot gram-pozitivas
bakterijas (6) to var lietot mazu nizina
daudzumu atrašanai produkcija.
17
Galvenas GM bakteriju produktu grupas
18
GM PARTIKAS VEIDI
GM DZIVNIEKI Nozimigakie procesi no farming uz
pharming klonešana. Izmantojamie organismi un
produkti visbiežak govis un jaunus proteina
veidus saturošs piens perspektiva dzivnieki ar
iznicinatu prionu proteinu genu. Merki
funkcionala (terapeitiska) partika, partikas
drošiba.
19
Transgenu dzivnieku iegušana

• Transgenie dzivnieki tiek ieguti, izmantojot tris
  metodes
• Genu mikroinjekcija apauglotas olšunas
  pronukleusa,
• embrionalo cilmes šunu injekcija blastocista,
• apstrade ar retrovirusiem.

http//www.ag.uiuc.edu/vista/html_pubs/irspsm91/t
ransfor.html
20
Transgenu dzivnieku iegušana
Pirmo metodi plaši izmanto transgenu pelu
iegušanai. Pec mikroinjekcijas no peles iznem
nesen apauglotus vienšunas embrijus. šim nolukam
izmanto mikromanipulatorus un ipaši aprikotu
mikroskopu. Ar specialu pipeti un vakuma
palidzibu embriju fikse, un tas pronukleusa ar
kapilaru adatu ievada klonejamo DNS. Pec tam
embrijus parnes aizvietotajmates, kuras tos
iznesa. 1 4 no injicetajiem embrijiem dod
transgenus pecnacejus.
21
Zigotas veidošanas
Olšunas ietver apvalki vitelina membrana (zona
pellucida ziditajdzivnie-kiem) un folikularo šunu
slanis (corona radiata ziditajdzivnie-kiem).
bartleby.com/ 107/5.html
22
Transgenu dzivnieku iegušana
23
Agrina embriogeneze
24
Agrina embriogeneze
Oocits gt Zigota gt Blastomers/Paršunu stadijas gt
Morula gt Blastocists gt Gastrula gt Embrijs
25
Transgenu dzivnieku iegušana
Otra metode. No blastocista (dažas dienas pec
apauglošanas) iegust embrionalas cilmes (EC)
šunas. Tas var audzet neierobežoti ilgi
laboratorija un tas nezaude speju augt un
diferenceties par jebkuru dzivnieka audu tipu,
veidot veselu jaunu dzivnieku. EC šunas in vitro
transforme ar svešajiem geniem un ar
mikroinjekciju ievada cita blastocista.
Aizstajejmates iznesa dzivniekus, kurus veido
divu dažadu tpu šunas, transgenas un parastas. Ja
transgenas EC šunas ir veidojušas dzivnieku
spermatozoidu vai olšunu priekštecus šadu
dzivnieku pecteci visi bus transgeni.
26
EC ŠUNAS
27
EC ŠUNAS
28
Transgenu dzivnieku iegušana
29
Treša metode ar retrovirusu palidzibu
30
FARMING VIETA PHARMING
http//www.nal.usda.gov/bic/Education_res/iastate.
info/bio10.html
31
FARMING VIETA PHARMING
32
GM DZIVNIEKU PIENA SINTEZETIE PROTEINI
33
Cukas, kas siekalas eksprese bakteriju enzimu
fitazi izdala vide ap 75 mazak fosfatu neka
parastas cuku škirnes, tadejadi ieverojami
samazinot lopkopibas radito piesarnojumu.
Golovan SP, Meidinger RG, Ajakaiye A, Cottrill M,
Wiederkehr MZ, Barney DJ, Plante C, Pollard JW,
Fan MZ, Hayes MA, Laursen J, Hjorth JP, Hacker
RR, Phillips JP, Forsberg CW. Pigs expressing
salivary phytase produce low phosphorus manure.
Nat Biotechnol 2001, 19 741745.
34
Fitats inozitolheksafosfats Viena no
galvenajam fosfora uzkrašanas formam augos, ipaši
kviešos. Stiprs helatejošs savienojums, saista
divalentos katjonus, piem., Ca2.
Tiek noardits atgremotaj dzivnieku kungi, citu
dzivnieku gremošanas trakta ne. Bakterijas,
noardot fitatu fermu atkritumos, piesarno
notekudenus ar fosforu.
35
Cukas, kas eksprese spinatu enzimu desaturazi
uzkraj vairak nepiesatinatu taukskabju, tadejadi
paaugstinot galas kvalitati.
Saeki K, Matsumoto K, Kinoshita M, Suzuki I,
Tasaka Y, Kano K, Taguchi Y, Mikami K,
Hirabayashi M, Kashiwazaki N, Hosoi Y, Murata N,
Iritani A. Functional expression of a Delta12
fatty acid desaturase gene from spinach in
transgenic pigs. Proc Natl Acad Sci USA 2004,
101 63616366.
36
Paredzams, ka kazas un govis, kas piena ekspreses
tadus bakterijas nonavejošus proteinus ka cilveka
lizocimu, laktoferinu un lizostafinu bus mazak
jutigas pret mastitu. To piens bus izturigaks
pret bojašanos bakteriju iedarbiba un to vares
lietot cilveki, kas slimo ar bakterialam
infekcijam.
Kerr DE, Plaut K, Bramley AJ, Williamson CM, Lax
AJ, Moore K, Wells KD, Wall RJ. Lysostaphin
expression in mammary glands confers protection
against staphylococcal infection in transgenic
mice. Nat Biotechnol 2001, 19 6670. Murray J,
Reh W, Anderson G, Maga E. Changing the
composition of milk to improve human health. In
Transgenic Animal Research, Conference IV, Tahoe
City California, 2003, p 32.
37
GMO PARTIKAS RAŽOŠANA
Atri augošs, lets, barojošs un videi draudzigs
"AquAdvantage" lasis
Aqua Bounty Technologies, Bostonas priekšpilseta,
2003. g. oktobri pieprasijums FDA
38
GMO PARTIKAS RAŽOŠANA
Sarti fluorescejošas zebru zivtinas ir vai nav
partika ?
39
Transgenas vistas Vistas aug atrak neka aitas un
tas var turet liela skaita salidzinoši mazas
platibas. Vistas olas baltums satur vairakus
gramus proteina. Lidz šim izmantotas divas
metodes, lai iegutu vistas, kas nes un eksprese
svešus genus. 1 ) Embrijus infice ar virusa
neseju, kas satur terapija izmantojama cilveka
proteina genu un vistas gena (piem., lizocima)
promotera secibas, kas nodrošina proteina
uzkrašanu olas baltuma. 2) Ar cilveka genu un
atbilstošiem promoteriem transforme gailu
spermatozoidus. Orientejoši dati rada, ka vistas
var producet lidz 0,1 gramam cilveka proteina
katra izdetaja ola
40
DZIVNIEKU KLONEŠANA
41
DZIVNIEKU KLONEŠANA
1997. gada 27. februari Nature publice rakstu
par Dolliju Finn Dorset škirnes aitu, kas
ieguta, sapludinot 6 gadus vecas aitas tesmena
šunas ar bezkodola Skotu melngalvainas aitas
oocitu.
42
DZIVNIEKU KLONEŠANA
Dollijas klonešanu firmas PPL Therapeutics Roslin
laboratorijas vadija skotu zinatnieks Jans
Vilmuts (Ian Wilmut)
43
DZIVNIEKU KLONEŠANA
44
DZIVNIEKU KLONEŠANA
45
Transgenu dzivnieku iegušana
OLŠUNAS TRANSFEKCIJA
46
DZIVNIEKU KLONEŠANA
AP, 24.01.2000, No aizmugure stavoša bulla auss
klonetie teli, Japana
47
Natalie S. Rudolph, TIBTECH, SEPTEMBER 1999 (VOL
17)
Terapeitisko proteinu pasaules gada dozas ieguvei
nepieciešama ganampulka lielums
Pienemumi 30 dzivnieku ganampulka nav
laktacijas faze proteina ekspresijas limenis
ir 5 g/litra piena proteina attisrišanas
efektivitate ir 50