Ptaki, ryby, owady jako

GMO



Postęp jaki się dokonał w biotechnologii
molekularnej i technikach rekombinacji
DNA na przestrzeni ostatnich
kilkudziesięciu lat, umożliwił rozwinięcie
prac, które doprowadziły do otrzymania
transgenicznych organizmów, w tym
zwierząt.

W jakim celu tworzy się

transgeniczne zwierzęta?



Pierwszymi transgenicznymi zwierzętami były

myszy wytworzone w 1980 r. Od tego czasu,

z każdym rokiem liczba transgenicznych

zwierząt zwiększa się. Prace nad

transgenicznymi zwierzętami prowadzi się w

celach naukowych (poznawczych) oraz w

celach praktycznych.



Główne zadania poznawcze dotyczą kwestii

genetycznej kontroli systemów

fizjologicznych u zwierząt i człowieka oraz

opracowania modeli genetycznych chorób.



Cele praktyczne obejmują poprawę cech

produkcyjnych zwierząt oraz wykorzystanie

biomedyczne produktów zwierząt

transgenicznych (zwierzęta jako bioreaktory).

Bezpieczeństwo człowieka,

konsumenta



Uważa się, że zagrożenie wynikające ze stosowania

produktów żywnościowych pochodzących od

transgenicznych zwierząt jest nie większe, niż w

przypadku produktów pochodzących od zwierząt

nietransgenicznych. Jeżeli transgeniczne zwierzę

będzie wytwarzało produkt występujący naturalnie

w przyrodzie, to nie ma powodu przypuszczać,

że będzie on niebezpieczny dla konsumenta.



Jedyna grupa, której niekontrolowane
przedostanie się do środowiska budzi obawy
ekologów to ryby. Ich mobilność, możliwość
przekrzyżowania się z populacjami wyjściowymi
oraz konkurencyjność w środowisku może
przyczynić się do łatwiejszego opanowania
danych ekosystemów. Dlatego zmodyfikowane
genetycznie ryby, które planuje się hodować na
szerszą skalę są bezpłodne, aby w razie
ucieczki nie mogły krzyżować się z
nietransgeniczną formą. 

Ptaki jako GMO

Nieopierzone kurczaki nie

potrzebujące oskubania



Izraelscy naukowcy wyhodowali kury

nie posiadające piór. Pozwoli to na

zaoszczędzenie czasu i pieniędzy dzięki

braku konieczności oskubywania kur,

co wymaga dużych nakładów energii i wody.



Kury bez piór wzbudzają jednak wiele

kontrowersji, przeciwnicy uważają, że brak

upierzenia narazi ptaki na poparzenia

słoneczne, obniży ich odporność na choroby

skórne oraz infekcje bakterii i grzybów.

Kury składające jaja

zawierające białka skuteczne

w walce z rakiem



Brytyjscy naukowcy opracowali modyfikowane

genetycznie kury zdolne do znoszenia jaj

zawierających białka przydatne do stworzenia leków

przeciwko nowotworom. Twierdzą że stworzyli pięć

pokoleń ptaków które mogą produkować ratujące

życie proteiny w białkach jaj. Prace te mogą prowadzić

do leków które są tańsze i łatwiejsze do wykonania.



Profesor Harry Griffin, powiedział :” jedną z

charakterystycznych cech większości medycznych

terapii jest to że są bardzo drogie. Pomysł produkcji

białek uczestniczących w terapii przez stado kur,

oznacza że mogą być wytwarzane tanio w dużej

ilości, a surowcem dla tej produkcji w rzeczywistości

jest „chicken feed”.

Zmodyfikowane kury odporne

na ptasią grypę.



Naukowcy stworzyli genetycznie
zmodyfikowane kury, które miałyby zapobiec
rozprzestrzenianiu się ptasiej grypy. Choć kury
mogą zarazić się wirusem grypy, takim jak
H5N1, nie mogą przekazać wirusa innym
ptakom, z którymi się stykają.



Jeżeli technika zostanie przyjęty na rynku,
może spowolnić lub zapobiec epidemii ptasiej
grypy wśród stad drobiu chroniąc zdrowie kur,
a także ograniczyć przenoszenie wirusów na
ludzi.



W swoim eksperymencie naukowcy zainfekowali

wirusem H5N1 10 ptaków genetycznie

zmodyfikowanych oraz 10 niezmodyfikowanych. Każdą

z zarażonych grup podzielono na dwie podgrupy i

narażono na kontakt z nową grupą 12

zmodyfikowanych ptaków i 12 niezmodyfikowanych.

Następnym krokiem było utrzymanie wszystkich grup i

obserwowanie stanu zdrowia ptaków.



Wszystkie nie zmodyfikowane ptaki zmarły w ciągu

pięciu dni, a kilka dni później ptaki które weszły z nimi

w kontakt, dokładnie jak przewidywano.

Zmodyfikowane ptaki zainfekowane H5N1 także

zmarły kilka dni później, ale co istotne, żaden z ptaków

który wszedł z nimi w kontakt nie został zarażony.

Ryby jako GMO



Możliwe zastosowanie inżynierii genetycznej:



Modyfikacje genetyczne prowadzone są
głównie na rybach, których planowana
hodowla jest możliwa:

Łosoś

Tilapia

Halibut

Turbot

Dorsz

Karp

Pstrąg



przyspieszenie wzrostu i zwiększenie przyrostu

masy przez transfer genów wpływających na
wzrost,



przystosowanie do temperatur głębszych wód
przez trasfer genów typu ‘anti-frost proteins’,



wytworzenie odporność na patogeny (np.
bakterie, wirusy).

Celem badań jest:



enzymy: celulaza, ksylanaza, glukanaza, fitaza,



witaminy: wit. B2, wit. B12, wit. C, biotyna,



aminokwasy: lizyna,



‘kolorowanie’ mięsa

(głównie łososia i pstrąga)
na różowo poprzez
podawanie beta karotenu.

Zastosowanie inżynierii

genetycznej jest także możliwe

poprzez dodatki pokarmowe

używane w hodowli ryb:



Od lat firma AquaBounty

Technologies stara się o

zezwolenie od FDA (Food and

Drug

Administration)

na

wprowadzenie

na

rynek

spożywczy

pierwszej

genetycznie modyfikowanej

ryby

–

łososia

AquAdvantage®. W ostatnim

czasie

agencja

ogłosiła

pozytywne

wyniki

oceny

oddziaływania

na

środowisko,

co

przybliża

przedsięwzięcie do realnego

sukcesu.



AquAdvantage® Fish

AquaBounty dostarcza zaawansowane genetycznie modyfikowane
łososie, pstrągi i tilapie zaprojektowane po to, bo rosły szybciej niż
konwencjonalne osobniki tych gatunków.



AquAdvantage® Salmon

Do genomu tego zwierzęcia wprowadzono dodatkową kopię genu
kodującego hormon wzrostu. Skopiowany został z odmiany łososia
pacyficznego – czawyczy. Wprowadzony transgen zawiera również
krótką sekwencję DNA – promotor („włącznik”) z węgorzycy,
dzięki czemu hormon wzrostu produkowany jest stale, a nie jak u
konwencjonalnego łososia tylko w lecie. Modyfikacja łososia
spowodowała, że osiąga on rozmiary „dorosłego” osobnika w 16
28 miesięcy, podczas gdy konwencjonalnym łososiom zabiera to
36 miesięcy. Transgeniczna ryba zatrzymuje swój wzrost w
momencie osiągnięcia typowych rozmiarów dla tego gatunku.



AquAdvantage® Salmon (AAS) nie różny się od

Łososia Atlantyckiego żadną inną cechą. AAS

rośnie jako bezpłodny. Uzyskano to dzięki

potrojeniu kompletu chromosomów. Cała

populacja to osobniki żeńskie hodowane w

specjalnych zamkniętych stawach odizolowyanych

od czynników biologicznych i fizycznych. W wyniku

tych zabezpieczeń AAS nie może wydostać się do

środowiska i rozmnażać się oraz w jakikolwiek

sposób szkodzić dzikim łososiom.

Technologaia AquaBounty:



Wykorzystywane są różne procesy

biotechnologiczne mające na celu

zwiększenie produktywności i zdrowia

osobników ważnych hodowli rybnych.

Najważniejsze z nich to:



identyfikacja i analiza genów i białek,



regulacja ekspresji genów,



identyfikacja receptorów i ich blokowanie,



transgeneza

GLOFISH® FLUORESCENT

FISH



Fluoryzujące modyfikacje polegają na wprowadzeniu

do genomu rozwijającego się zarodka genu białka GFP

(green fluorescent protein) - małego białka (238

aminokwasów), wykazującego naturalną fluorescencję,

występującego u meduzy Aequorea victoria.



Gen ten jest powszechnie stosowanym w laboratoriach

genem reporterowym. Opracowano wiele jego

modyfikacji zwiększające intensywność świecenia, a

także wiele wariantów fluoryzujących w innych

barwach, np. na niebiesko (blue, BFP), cyjanowo (cyan,

CFP), żółto (yellow, YFP) i czerwono (red, RFP).

Modyfikacje genetyczne z wykorzystaniem białka GFP

cieszą także niektórych akwarystów. Już kilka lat temu

stworzono transgeniczne rybki akwariowe danio,

fluoryzujące na zielono lub czerwono. Rybki są

bezpłodne - nie mogą się krzyżować w przypadku

wydostania się do środowiska.



GloFish®-fluorescencyjne ryby są dostępne w
kolorach: Starfire Red®, Electric Green®, Sunburst
Orange®, Cosmic Blue® and Galactic Purple®.



Na dzień dzisiejszy GloFish są hodowane jako potomstwo

ryb fluorescencyjnych, które zostały stworzone kilka lat

temu. Każda nowonarodzona GloFish dziedziczy

fluorescencje po swoich rodzicach i zachowuje swój kolor

na całe życie.



Skąd pochodzą GloFish®?

GloFish® były początkowo hodowane w celu wykrywania

zanieczyszczeń środowiska. Dodając naturalny gen

fluorescencyjny do genomu ryby naukowcy mieli

nadzieję, że któregoś dnia będą mogli szybko i łatwo

stwierdzić czy woda jest zanieczyszczona. Pierwszym

krokiem do stworzenia ryby wykrywającej

zanieczyszczenia było otrzymanie ryby fluoryzującej cały

czas.



Jak powszechne jest stosowanie

fluorescencyjnych ryb w nauce?

Przez ponad dekadę fluorescencyjne ryby były pomocne

w poznawaniu kwestii związanych z genetyką, biologią

molekularną i rozwojem kręgowców oraz mechanizmów

chorób nowotworowych oraz terapii genowych.



Skąd pochodzi fluorescencyjny kolor?

Jest on produkowany przez gen fluorescencyjnego

białka , który występuje naturalnie w organizmach

morskich (np. GFP).



Jak dokładnie GloFish® mają pomóc w walce z

zanieczyszczeniami?

By osiągnąć cel w walce z zanieczyszczeniami wody

naukowcy chcą stworzyć ‘przełącznik’ który będzie

powodował fluorescencję zawsze w obecności toksyn

środowiskowych. Gdy ryba nie będzie fluoryzowała

będzie oznaczała, że woda jest wolna od zanieczyszczeń.



Jakie są różnice między GloFish® a innymi rybami?

Pomijając właściwości fluorescencji GloFish nie różnią się

niczym od zwykłych ryb. Ogólne zasady pielęgnacji,

preferencje temperaturowe, bilans wzrostu oraz średnia

długość życia są takie same. Ponadto fluorescencja w

żaden sposób nie wpływa negatywnie na GloFish.

Jak dokładnie białko

fluorescencyjne wprowadzane

jest do genomu ryby?

Owady jako GMO



Genetyczne modyfikacje przy wykorzystaniu metod

rekombinowanego DNA są stosowane również rutynowo

do transformacji szkodników i owadów użytkowych.

Prace dotyczą modyfikacji komarów (malaria) i innych

owadów, przenoszących choroby człowieka i zwierząt,

tak by nie były one w stanie być wektorem dla

patogenów. Inne doświadczenia obejmują otrzymanie

pszczół odpornych na choroby czy

jedwabników produkujących nowe typy włókna/przędzy.

Prace dotyczą też transformacji owadów do produkcji

leków i szczepionek. Naturalni wrogowie szkodników

używani w programach biologicznej ochrony mogą być

zmieniani metodami inżynierii genetycznej tak, by

zwiększyła się ich odporność na warunki środowiska czy

efektywność działania.

Transgeniczny komar

przeciwmalaryczny



Malaria to choroba zakaźna wywoływana
przez zarodźce z rodzaju Plasmodium przenoszone
przez samice komara Anopheles. Rocznie umiera
na nią ponad milion ludzi, najwięcej ofiar stanowią
dzieci w Afryce.



Udało się zmodyfikować genetycznie komary tak
aby nie były zdolne do przenoszenia zarodźca
malarii. Naukowcy mają nadzieję, że po uwolnieniu
ich do środowiska naturalnego byłyby w stanie
zdominować populację naturalnie występujących
odmian przyczyniających się do rozprzestrzeniania
tej śmiertelnej choroby.



Zarodziec malarii przenoszony jest wraz ze śliną owadów

żeńskich z rodzaju Anopheles. Groźne dla człowieka są

tylko cztery gatunki tego pierwotniaka: zarodziec

ruchliwy (Plasmodium vivax), zarodziec pasmowy

(Plasmodium malariae), zarodziec sierpowaty

(Plasmodium falciparum) i zarodziec owalny

(Plasmodium ovale) są one pasożytami atakującymi

hepatocyty i czerwone krwinki powodując tym samym

ich rozpad czego objawem jest niedokrwistość

hemolityczna. Nie dotyczy to osób chorujących na

anemię sierpowatą, która jest chorobą uwarunkowaną

genetycznie i objawia się między innymi zmienionym

kształtem czerwonych krwinek. Sprawia to, że osoby

chore na anemię sierpowatą są odporne na zarażenie

zarodźcem malarii.



Modyfikacja owadów polegała na uaktywnieniu genu

kodującego peptyd SM1 w lumenie ich midgut pasożyta

Plasmodium - stadium gospodarza. Elementem

rozpoznawczym komarów zmodyfikowanych od ich

naturalnych odpowiedników był kolor oczu. Eksperyment

polegał na koegzystencji tychże owadów przez 7

tygodni. Źródłem zarażonej krwi były myszy. Wynikiem

była wzrastająca liczebność populacji transgenicznej z

50% do 70% w stosunku do populacji "dzikiej" oraz

zwiększoną liczebnością jaj owadów zmodyfikowanych.

Transgeniczne komary nie przenosiły zarodźca P. berghei

mimo żywienia się wyłącznie zakażoną krwią myszy.

Naukowcy mają nadzieję, że podobny efekt przyniosą

badania poza laboratorium, czyli w środowisku

naturalnym.



Obecnie w walce z tą chorobą lekarze mają do

dyspozycji leki syntetyczne, chlorochine,

meflochine, połączenie leków proguanil i

atovaquon (Malarone) natomiast dawniej

powszechnie stosowano alkaloid - chininy obecnie

jedynie w przypadkach najcięższych zakażeń

zarodźcem sierpowatym. Nie istnieje szczepionka

na tą chorobę.



Malaria to poważny problem szczególnie dla

krajów "Trzeciego Świata" gdzie dostęp do

szczepień ochronnych i skutecznych leków jest

ograniczony brakiem pieniędzy przeciętnego

obywatela. Każdego roku na całym świecie

malarią zakażonych zostaje 500 milionów ludzi,

przy czym 3 miliony chorych umiera i są to w

większości małe dzieci krajów Afryki Północnej. Dla

tego też słusznym wydaje się być koncepcja

wprowadzenia transgenicznych komarów

odpornych na Plazmodium, a tym samym nie

zdolnych do przenoszenia pierwotniaków tych na

ludzi i zwierzęta.

Transgeniczne jedwabniki



Zmodyfikowane genetycznie jedwabniki mogą
wytwarzać zamiast jedwabiu mocniejszą od niego nić
pajęczą.



Pajęcze włókno ma znacznie wyższą wytrzymałość na

rozciąganie i elastyczność niż naturalny jedwab. Jednak

dotychczas udawało się pozyskać ten materiał w bardzo

małych ilościach. 



Jedwabne włókna można wykorzystać w wielu

dziedzinach, głównie w medycynie, m.in. jako delikatny

materiał na szwy, w przyspieszających gojenie bandażach

albo w roli rusztowania podczas odtwarzania ścięgien i

wiązadeł. Nici pajęcze znacznie rozszerzyłyby zakres

zastosowań. Warto tu wspomnieć choćby o ulepszonych

poduszkach samochodowych, nowej generacji ubrań dla

sportowców czy kamizelkach kuloodpornych. 



Transgeniczne jedwabniki udało się uzyskać dzięki

współpracy University of Notre Dame, University of

Wyoming oraz firmy Kraig Biocraft Laboratories.

Pomogło opracowanie przez profesora Malcolma J.

Frasera Jr. z University of Notre Dame tak zwanego

transpozonu piggyBac – fragmentu DNA, który

potrafi się wbudować w kod genetyczny. 



Dzięki użyciu transpozonu naukowcy wprowadzili do

genomu jedwabnika odcinek DNA pająka,

odpowiedzialny za produkcję pajęczyny, uzyskując

nić zbliżoną właściwościami do pajęczej. Nowa nić

jest znacznie elastyczniejsza i wytrzymalsza od

zwykłego oprzędu, zbliżając się pod tym względem

do pajęczego oryginału. 

Bibliografia



http://pl.scribd.com/doc/9264163/48/IV-5-4-Transgeniczne-owady



Suppression of Avian Influenza Transmission in Genetically Modified Chickens Jon Lyall
et al. Science 2011



http://news.bbc.co.uk/2/hi/sci/tech/2000003.stm



http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/6261427.stm



www.biotechnolog.pl



http://gmo.blog.polityka.pl/2013/03/08/kontrowersyjny-losos-aquadvantage/



http://www.aquabounty.com/



http://www.glofish.com/faq.asp



http://www.gmo-compass.org/eng/database/food/230.fish.html



http://wiadomosci.ekologia.pl/ciekawostki/Transgeniczne-jedwabniki-snuja-pajecza-
nic,13259.html



http://www.biotechnolog.pl/news-503.htm



http://migg.wordpress.com/2007/03/22/transgeniczny-komar-przeciwmalaryczny/



http://tvp.info/informacje/nauka/jedwabnik-w-sluzbie-pajaka/2861441