Ptaki, ryby, owady jako
GMO
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:
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
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
