تطبيقات التكنولوجيا الحيوية في النباتات والحيوانات المعدلة وراثيا

وتشمل تطبيقات التكنولوجيا الحيوية: (1) العلاجات ، (2) التشخيص ، (3) المحاصيل المعدلة وراثيا للزراعة ، (4) الأغذية المصنعة ، (5) المعالجة الحيوية ، (6) معالجة النفايات و (7) إنتاج الطاقة.

تتعامل التكنولوجيا الحيوية بشكل رئيسي مع الإنتاج الصناعي للمنتجات الصيدلانية البيولوجية والبيولوجية باستخدام الميكروبات المعدلة وراثيا والفطريات والنباتات والحيوانات.

Image Courtesy: eplantscience.com/index/images/Biotechnology/chapter07/069_large.jpg

مجالات البحث في التكنولوجيا الحيوية:

فيما يلي ثلاثة مجالات بحثية للتكنولوجيا الحيوية.

(ط) محفز:

توفير أفضل محفز في شكل كائن محسّن ؛ عموما ميكروب أو إنزيم نقي.

(2) الشروط المثلى:

خلق الظروف المثلى من خلال الهندسة لمحفز للعمل.

(ثالثا) المعالجة النهائية:

تقنيات معالجة المصب لتنقية البروتين / المركب العضوي.

سوف نتعلم كيف يتم استخدام التكنولوجيا الحيوية لتحسين نوعية حياتنا ، وخاصة في إنتاج الغذاء والصحة.

تطبيقات التكنولوجيا الحيوية في الزراعة:

خيارات لزيادة إنتاج الغذاء:

هناك ثلاثة خيارات لزيادة إنتاج الغذاء.

1. الزراعة القائمة على الزراعة:

نجحت الثورة الخضراء في زيادة غلة المحاصيل ويرجع ذلك أساسا إلى

(ط) استخدام أنواع محسّنة من المحاصيل و

(2) استخدام الكيماويات الزراعية (الأسمدة والمبيدات)

لكنه لم يكن كافيا لإطعام السكان البشر المتزايد.

2. الزراعة العضوية أو الزراعة العضوية:

في الزراعة العضوية ، يستخدم المزارعون السماد ، والأسمدة البيولوجية ، والمبيدات الحيوية والضوابط الحيوية لزيادة إنتاج المحاصيل بدلا من استخدام الأسمدة والمبيدات الحشرية الصناعية.

3 - الزراعة المستندة إلى المحاصيل المهندسة وراثيا:

لا يمكن للزراعة العضوية زيادة إنتاجية المحاصيل إلى درجة مقبولة. حل هذه المشكلة هو استخدام المحاصيل المعدلة وراثيا. تسمى النباتات والبكتيريا والفطريات والحيوانات التي تم تغيير جيناتها بواسطة التلاعب بالكائنات المعدلة جينياً (GMOs). تسمى المحاصيل التي تم إدخال الجينات الأجنبية من خلال الهندسة الوراثية بها المحاصيل المعدلة وراثيا أو المحاصيل المحورة جينيا.

النباتات المحورة جينيا:

يطلق على النباتات التي تم إدخال الجينات الأجنبية من خلال الهندسة الوراثية النباتات المعدلة وراثيا. هناك طريقتان لإدخال الجينات الأجنبية (الجينات المحورة) إلى جينوم الخلية النباتية.

(ط) الأول، من خلال ناقلات و

(الثاني) والثاني ، من خلال إدخال مباشر من الحمض النووي.

إنتاج النباتات المحورة جينيا (الشكل 12.1):

وهنا يتم أخذ نقل الجينات عبر ناقل البلازميد Ti على سبيل المثال: نقل الجينات بين الأنواع ممكن الآن من خلال الهندسة الوراثية. تي بلازميد (تحريض الورم) من بكتيريا التربة ويستخدم البكتريا Agrobacterium tumefaction بشكل فعال كجهاز نقل لنقل الجينات إلى الخلايا النباتية. وهذا يسمى ، لأنه في الطبيعة ، فإنه يحفز الأورام في النباتات الورقية الواسعة مثل الطماطم والتبغ وفول الصويا.

من أجل استخدام بلازميد Ti كمتجه ، قام الباحثون بإزالة ورمها مما تسبب في خصائصه مع الحفاظ على قدرته على نقل الحمض النووي إلى الخلايا النباتية. تسمى هذه البكتيريا المهندس الجيني الطبيعي ، لأن الجينات التي يحملها تأثيرها في إنتاج البلازميد في عدة أجزاء من النبات. كما تستخدم بلازميد Ri من A. rhizogenes وناقلات.

(1) تصيب هذه البكتيريا جميع المحاصيل الزراعية ذات الأوراق العريضة مثل الطماطم وفول الصويا وعباد الشمس والقطن وما إلى ذلك. ولا تصيب الحبوب. انه يدفع لتشكيل النمو السرطاني يسمى ورم تاج التاج. هذا التحول من الخلايا النباتية يرجع إلى تأثير البلازميد Ti التي تحملها البكتيريا المسببة للأمراض. وبالتالي ، لأغراض الهندسة الوراثية ، يتم تطوير سلالات الأجرعية التي يتم فيها حذف جينات تكوين الورم. هذه البكتيريا المحولة يمكن أن تصيب الخلايا النباتية ،

(2) يسمى جزء البلازميد Ti في الحمض النووي للخلية النباتية ، ويسمى T-DNA. يتم إدخال هذا الدنا T-DNA مع الحمض النووي المرتبط به ، إلى كروموسومات النبات المضيف حيث ينتج نسخًا من نفسه ، عن طريق الانتقال من موضع كروموسومي إلى آخر بشكل عشوائي. لكنها لم تعد تنتج الأورام ،

(3) ثم يتم زراعة هذه الخلايا النباتية ، التي يستحثها على التكاثر والتفريق لتشكيل النبتات.

(4) يتم تحويلها إلى تربة ، وتنمو النباتات إلى نباتات ناضجة ، تحمل الجين الأجنبي ، ويعبر عنها في جميع أنحاء المصنع الجديد.

مقاومة الحشرات في النباتات المحورة جينيا:

BT القطن:

تقوم بكتيريا التربة Bacillus thuringiensis (Bt for short) بإنتاج البروتينات التي تقتل حشرات معينة مثل lepidopterans (بوردية التبغ ، والديدان الحربية) ، و coleopterans (الخنافس) و dipterans (الذباب ، البعوض). تشكل بكتيريا Bacillus thuringiensis بعض بلورات البروتين. تحتوي هذه البلورات على بروتين مبيد حشري سُمي. لماذا هذا السم لا يقتل Bacillus (بكتيريا)؟ توجد بروتينات سموم Bt على أنها بروتكسينات خاملة ، ولكن بمجرد أن تبتلع حشرة المادة السم غير النشطة ، يتم تحويلها إلى شكل نشط من المادة السامة بسبب درجة الحموضة القلوية للقناة الهضمية التي تذيب البلورات. يرتبط التوكسين المنشط بسطح الخلايا الظهارية المتوسطة ويخلق المسام الذي يسبب تورّم الخلية وتحللها ويؤدي في النهاية إلى موت الحشرة.

تم عزل الجينات Bt toxin من Bacillus thuringiensis وأدرجت في العديد من نباتات المحاصيل مثل القطن. يعتمد اختيار الجينات على المحصول والآفة المستهدفة ، لأن معظم السموم Bt هي مجموعة حشرة محددة. يتم ترميز السم بواسطة جينة تسمى البكاء. هذه هي العديد من الجينات. وقد أدرجت جينات اثنين البكاء ، والبكاء LAc والبكاء II AB في القطن. ويسمى المحصول المعدل وراثيا القطن Bt لأنه يحتوي على جينات Bt toxin. الجينات تبكي I Ac والبكاء II أب السيطرة الديدان القطنية. وبالمثل ، فإن البكاء I Ab قد تم إدخاله في Bt com لحماية نفسه من حفار الذرة.

عادة ما يكون الرمز الجيني يحتوي على أحرف صغيرة وهو دائمًا بخط مائل ، على سبيل المثال ، صرخة. من ناحية أخرى ، فإن الحرف الأول لرمز البروتين هو دائمًا رأس المال ، ويكتب الرمز دائمًا بحروف رومانية ، مثل Cry.

وافقت الحكومة على السماح بزراعة القطن المعدل جينيا.

أظهرت زراعة القطن Bt نتائج جيدة في منطقة مالوا في البنجاب. يجب على الحكومة تشجيع مثل هذه الزراعة. سيوفر الماء منطقة مالفا المتعطشة للتحول إلى الصحراء كقطن الذي يحتاج إلى كمية أقل من الماء ، وسيحل محل الأرز.

مقاومة الآفات في النباتات الجينية (الحماية ضد النيماتودا):

تعيش العديد من الديدان الخيطية (الديدان المستديرة) في النباتات والحيوانات بما في ذلك البشر. نيماتودا Meloidogyne incognitia تصيب جذور نباتات التبغ وتؤدي إلى انخفاض كبير في المحصول. تم تصميم استراتيجية جديدة من قبل Fire and Mello في عام 1998 لمنع هذا الإصابة التي كانت تقوم على عملية تدخل الرنا (RNAi). يحدث راني في جميع الكائنات حقيقية النواة كطريقة للدفاع الخلوي. تتضمن هذه الطريقة إسكات mRNA معين.

باستخدام ناقلات الأجرعية ، يتم إدخال جينات خاصة بالنيماتودا في النبات المضيف (نبات التبغ). كان إدخال الحمض النووي (DNA) إلى درجة أنه أنتج الحمض النووي الريبي (RNA) الحسّي والمعادِد في الخلايا المضيفة. هذان RNAs مكملين لبعضهما البعض شكلت الرنا المزدوج الجديلة (مزدوج تقطعت بهم السبل الحمض النووي الريبي) التي بدأت رني.

الخطوات المختلفه في صنع نبات التبغ مقاومه للديدان الخيطيه هي موضحه باختصار:

1. تتم معالجة الحمض النووي الريبي المزدوج تقطعت بهم السبل في حوالي 21-23 الرنا النيوكليوتيد مع اثنين من النيوكليوتيدات. إنزيم ريبونوكلياز يسمى Dicer يقطع جزيئات الرنا المزدوج الجديلة (من فيروس ، ينقول ، أو من خلال التحويل) إلى رنا صغيرة متداخلة (siRNAs).

2. كل معقد siRNA مع ريبونوكلياز (متميزة عن Dicer) لتشكيل مجمع السكون الناجم عن RNA (RISC).

3. يتم تنشيط استرخاء siRNA و RISC.

4. يستهدف RISC المنشط جزيئات الحمض النووي الريبي المكملة. خيوط سيرنا بمثابة أدلة حيث قطع RISCs النصوص في منطقة حيث يرتبط سيرنا إلى مرنا. هذا يدمر مرنا.

5. عندما يتم تدمير مرنا من الطفيلي لم يتم توليف أي بروتين. وقد أسفر عن وفاة الطفيلي (النيماتودا) في المضيف المعدّل وراثيا. وهكذا حصل النبات المحول جينيا على الحماية من الطفيلي.

الطماطم المعدلة وراثيا "Flavr Sarv":

(خسائر ما بعد الحصاد / نضج الثمار المتأخرة):

في الطماطم المعدلة وراثيا "Flavr Sarv" ، تم حظر التعبير عن الجينات الطماطم الأصلية. ينتج هذا الجين إنزيم متعدد البوكالاكتوروناز الذي يشجع على تليين الفاكهة. تم تقليل إنتاج هذا الإنزيم في الطماطم المعدلة وراثيا Flavr Sarv. يمنع عدم توفر هذا الإنزيم الإفراط في النضج لأن الإنزيم ضروري لتدهور جدران الخلايا. وهكذا تبقى الفواكه طازجة لفترة أطول من ثمرة تنوع الطماطم العادي. إنه يحتفظ بالنكهة ، له طعم متميز وكمية أعلى من المواد الصلبة الذائبة الكلية.

الأرز الذهبي:

الأرز الذهبي هو مجموعة متنوعة محورة من الأرز (Oryza sativa) التي تحتوي على كميات جيدة من β-carotene (provitamin A - حالة غير فعالة من فيتامين A). β كاروتين هو مصدر رئيسي لفيتامين أ. بما أن الحبوب (البذور) من الأرز صفراء اللون بسبب P-carotene ، فإن الأرز عادة ما يطلق عليه الأرز الذهبي.

يتم تحويل β-carotene (provitamin A) إلى فيتامين A. وبالتالي الأرز الذهبي غني بفيتامين A. مطلوب من قبل جميع الأفراد كما هو موجود في شبكية العين من العين. نقص فيتامين أ يسبب العمى الليلي واضطراب الجلد.

بما أن محتويات فيتامين أ منخفضة جداً في الأرز ، فيتكون فيتامين أ من كاروتين which- الذي هو سليفة لفيتامين أ. البروفيسور إنغو بوتريكوس وبيتر باير ينتجان الأرز المعدل جينيا عن طريق إدخال ثلاثة جينات مرتبطة بتوليف كاروتين. الحبوب (البذور) من الأرز المعدلة وراثيا غنية في provitamin.

نباتات التبغ المعدلة وراثيا:

نحاس الكابوس - إنتاج Hirudin (الشكل 12.6):

هيرودين هو بروتين يمنع تخثر الدم. تم توليف جيناته كيميائياً وتم نقله إلى حبيبات النحاس حيث يتراكم الهيرودين في البذور. يتم استخراج hirudin وتنقية واستخدامها كدواء.

البروتينات التشخيصية والعلاجية:

يمكن للنباتات المعدلة وراثيا أن تنتج مجموعة متنوعة من البروتينات المستخدمة في التشخيص للكشف عن الأمراض البشرية والحيوانية وعلاجها على نطاق واسع بتكلفة منخفضة. يتم إنتاج الأجسام المضادة وحيدة النسيلة ، وهرمونات الببتيد ، والسيتوكينينات وبروتينات بلازما الدم في النباتات المعدلة وراثيا وأجزائها مثل التبغ (في الأوراق) ، والبطاطا (في الدرنات) ، وقصب السكر (في السيقان) والذرة (في سويداء البذور)

مقاومة الأمراض:

هناك العديد من الفيروسات والفطريات والبكتيريا التي تسبب الأمراض النباتية. ويعمل علماء الأحياء النباتية على إنشاء نباتات ذات مقاومة وراثية لهذه الأمراض.

النباتات المعدلة وراثيا لزراعة الزهور:

في عام 1990 ، اكتسب إنتاج نباتات الزينة المعدلة جينيا أيضا زخما وأصبحت إجراءات التحول متاحة للعديد من نباتات الزينة ، مثل الورد ، الخزامى ، الزنبق ، الخ. العديد من هذه الزهور المقطوعة ، العديد من الكائنات المعدلة وراثيا لها خصائص جمالية جديدة بما في ذلك ألوان جديدة ، حياة أطول بعض هذه النباتات لديها طلب تجاري. لون الزهرة يأتي بشكل رئيسي من الأنثوسيانين ، فئة الفلافونويد الملونة.

تحتوي المحاصيل المحورة وراثيا على جينة أو جينات أجنبية مفيدة أو أكثر. تقنية المحاصيل المعدلة وراثيا لها ميزتان.

(1) يمكن دمج أي جين من أي كائن حي أو جينة اصطناعية.

(2) يتم التحكم في التغيير في التركيب الوراثي بدقة. هذه التكنولوجيا تتفوق على برامج التكاثر لأنه في التكاثر فقط تتم إعادة تكوين الجينات الموجودة بالفعل وستحدث تغيرات في جميع السمات التي يختلف فيها الوالدان.

مزايا النباتات المحورة جينيا (= النباتات المعدلة وراثيا):

بسبب التعديلات الوراثية ، كانت النباتات المعدلة وراثيا مفيدة بطرق عديدة:

1. محاصيل مقاومة الآفات:

يمكن أن تساعد زراعة المحاصيل المعدلة وراثيا في الحد من استخدام مبيدات الآفات الكيماوية ، مثل Bt Cotton.

2. التسامح:

جعلت المحاصيل المحورة جينيا أكثر تسامحًا مع الضغوط غير الحيوية (البرد ، الجفاف ، الملح ، الحرارة ، إلخ)

3. تخفيض خسائر ما بعد الحصاد:

وقد ساعدت في الحد من خسائر ما بعد الحصاد ، على سبيل المثال ، الطماطم المعدلة وراثيا Flavr Sarv.

4. منع الإرهاق المبكر لخصوبة التربة:

زيادة كفاءة استخدام المعادن من قبل النباتات يمنع استنفاد خصوبة التربة في وقت مبكر.

5. زيادة القيمة الغذائية للأغذية:

النباتات المعدلة وراثيا تعزز القيمة الغذائية للأغذية ، على سبيل المثال ، الأرز الذهبي غني بفيتامين أ.

6. مقاومة مبيدات الأعشاب:

مبيدات الأعشاب (القاتل الاعشاب) لا تضر المحاصيل المعدلة وراثيا.

7. الموارد البديلة للصناعات:

استخدمت النباتات المعدلة وراثيًا لإنشاء موارد بديلة للصناعات في شكل النشويات والوقود والمستحضرات الصيدلانية. يعمل الباحثون على تطوير لقاحات غذائية ، وأضداد قابلة للأكل ، وتأثير مضاد للفيروسات.

8. مقاومة المرض:

العديد من الفيروسات والبكتيريا والفطريات تسبب الأمراض النباتية. يعمل العلماء على إنشاء نباتات معدلة وراثيا ذات مقاومة لهذه الأمراض.

9. علاج النبات:

وقد تم تصميم النباتات مثل الأشجار الشعبية وراثيا لتنظيف تلوث المعادن الثقيلة من التربة الملوثة.

مساوئ النباتات المحورة جينيا (النباتات المعدلة وراثيا):

1. المخاطر البيئية:

هذه هي كما يلي:

(1) ضرر غير مقصود للكائنات الحية الأخرى:

تم نشر دراسة مختبرية في "الطبيعة" تبين أن حبوب اللقاح من الذرة Bt تسببت في ارتفاع معدلات الوفيات في اليرقات فراشة الملك. اليرقات العاهل تستهلك النباتات اللبنية ، وليس كوم ، ولكن الخوف هو أنه إذا تم نفخ حبوب اللقاح من Bt com من الرياح إلى نباتات اللبن في الحقول المجاورة ، يمكن أن يأكل اليرقات اللقاح ويهلك. على الرغم من أن دراسة "الطبيعة" لم تجر تحت ظروف الحقل الطبيعي ، إلا أن النتائج بدت وكأنها تدعم وجهة النظر هذه.

(2) انخفاض فعالية مبيدات الآفات:

ومثلما طورت بعض مجموعات البعوض مقاومة لمبيد الآفات DDT الممنوع الآن ، يشعر العديد من الناس بالقلق من أن الحشرات ستصبح مقاومة للمبيدات الحشرية أو المحاصيل الأخرى المعدلة وراثياً لإنتاج مبيدات الآفات الخاصة بها.

(3) نقل الجينات إلى الأنواع غير المستهدفة:

وثمة شاغل آخر هو أن النباتات المحصولية المهندسة لتحمل مبيدات الأعشاب والحشائش سوف تتكاثر ، مما يؤدي إلى نقل جينات مقاومة مبيدات الأعشاب من المحاصيل إلى الحشائش. هذه "الحشائش الفائقة" سوف تكون قادرة على تحمل مبيدات الأعشاب كذلك. قد تتحول الجينات الأخرى التي تم إدخالها إلى محاصيل غير معدلة مزروعة بجوار المحاصيل المعدلة وراثيًا.

2. المخاطر على صحة الإنسان:

يمكن للأغذية المعدلة وراثيا أن تقود المشاكل الصحية التالية.

(ط) الحساسية:

قد يسبب الطعام المعدل وراثيا سمية أو ينتج الحساسية. يمكن أن يسبب الإنزيم الذي ينتجه جين المقاومة للمضادات الحيوية الحساسية ، لأنه بروتين أجنبي.

(2) التأثير على البكتيريا من القناة الهضمية:

يمكن للبكتيريا الموجودة في القناة الهضمية البشرية أن تتناول الجينة المقاومة للمضادات الحيوية الموجودة في الأغذية المعدلة وراثيا. يمكن أن تصبح هذه البكتيريا مقاومة للمضاد الحيوي المعيّن ، وسيكون من الصعب إدارتها.

3. مخاوف اقتصادية:

إن جلب الأغذية المعدلة وراثيا إلى السوق عملية طويلة ومكلفة ، وبالطبع فإن شركات التكنولوجيا الحيوية ترغب في ضمان عائد مربح على استثماراتها.

الكائنات الدقيقة المحورة جينيا:

تم تعديل الكائنات الحية الدقيقة المختلفة ، لا سيما البكتيريا من خلال تقنيات الهندسة الوراثية لتلبية الاحتياجات المحددة.

1. إنتاج المحاصيل والحماية:

تم تعديل العديد من البكتيريا من خلال إدخال الجينات الأجنبية للسيطرة ، (ط) الحشرات عن طريق إنتاج السموم الداخلية ، (2) مرض فطري عن طريق إنتاج الكيتينازات ، والتي تقمع النباتات الفطرية في التربة و (3) عن طريق إنتاج المضادات الحيوية التي سوف تتحلل السموم التي تنتجها الممرض.

هناك أيضا تدابير إيجابية حيث يمكن زيادة كفاءة التثبيت N ₂ للبكتيريا Rhizobia عن طريق نقل جينات NIF مفيدة ، NIF يعني تثبيت النيتروجين.

2. التحلل الحيوي للنفط الغريب الحيوي والنباتات السامة:

يمكن تعديل البكتيريا وراثيا لتدهور الكائنات الغريبة (النفايات من النظم غير البيولوجية) وغيرها من النفايات. يتم عزل الجينات البكتيرية لهذا الغرض من البكتيريا الموجودة في مواقع النفايات. على سبيل المثال ، البكتريا Pseudomonas ليست فعالة للغاية ، ولكن قد تكون هناك حاجة أحيانًا لجينات متعددة للتحلل البيولوجي الفعال. لذلك ، من أجل التحلل الحيوي الفعال ، يجب أن يتم إعداد الدرجات الفعالة من خلال الهندسة الوراثية.

3. إنتاج المواد الكيميائية والوقود:

للهندسة الوراثية أيضاً تأثير هام على الإنتاج الميكروبي للمواد الكيميائية والوقود. أمثلة: (1) السلالات المهندسة وراثيا من Bacillus amyloliquefaciens و Lactobacillus casei تم تحضيرها لإنتاج الأحماض الأمينية على نطاق واسع (2) E. coli و Klebsiella planticola تحمل الجينات من Z. mobilis يمكن أن تستخدم الجلوكوز والزيلوز لإعطاء أقصى قدر من العائد من الايثانول.

4. مصنع المعيشة لإنتاج البروتينات:

في البكتيريا ، تحول الهندسة الوراثية البكتيريا إلى مصنع حي لإنتاج البروتينات. أمثلة: نقل الجينات للأنسولين البشري وهرمون النمو البشري (hGH) وهرمون النمو البقري.

الحيوانات المعدلة وراثيا:

تسمى الحيوانات التي تحمل جينات أجنبية الحيوانات المعدلة وراثيا.

إنتاج الحيوانات المعدلة وراثيًا:

يتم إدخال الجينات الأجنبية في جينوم الحيوان باستخدام تكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف. يشمل إنتاج الحيوانات المعدلة وراثيا

(1) الموقع والتعرف وفصل الجين المرغوب ،

(2) اختيار ناقلات سليمة (فيروس بشكل عام) أو انتقال مباشر ،

(3) الجمع بين الجين المرغوب مع ناقلات الأمراض ،

(4) إدخال ناقل ناقل في الخلايا أو الأنسجة أو الجنين أو الفرد الناضج ،

(ت) إظهار التكامل والتعبير عن الجينات الغريبة في الأنسجة المحورة جينيا أو الحيوان.

مزايا الحيوانات المعدلة وراثيا:

(1) المنتجات البيولوجية:

يمكن للأدوية اللازمة لعلاج بعض الأمراض البشرية أن تحتوي على منتجات بيولوجية ، لكن هذه المنتجات غالية الثمن في الغالب. يمكن إنشاء الحيوانات المحورة جينيا التي تنتج منتجات بيولوجية مفيدة عن طريق إدخال جزء من الحمض النووي (أو الجينات) التي ترمز لمنتج معين مثل البروتين البشري (أ -1 - أنتيتريبسين) المستخدم لعلاج انتفاخ الرئة ، منشط البلازماوجين النسيج (الماعز) ، عوامل تجلط الدم VIII و IX (الأغنام) و lactoferrin (البقرة).

يتم إجراء محاولات لعلاج phenylketonuria (PKU) والتليف الكيسي. في عام 1997 ، أنتجت أول بقرة معدلة وراثيا ، روزي ، حليبًا غنيًا بالبروتين البشري (2.4 جرام لكل لتر). احتوى الحليب على إنزيم ألفا لاكتالبومين. وهو منتج أكثر توازناً للأطفال الرضع من حليب البقر الطبيعي.

(2) سلامة اللقاحات:

ويجري تشكيل الفئران المعدلة وراثيا للاستخدام في اختبار سلامة اللقاحات قبل استخدامها على البشر. يتم استخدام الفئران المعدلة وراثيًا لاختبار سلامة لقاح شلل الأطفال.

(3) اختبار السلامة الكيميائية:

يطلق عليه اختبار السمية / السلامة. يتم تطوير الحيوانات المعدلة وراثيا التي تحمل الجينات المعرضة للمادة السامة ويتم دراسة آثارها.

(4) علم وظائف الأعضاء والتنمية:

تم تطوير الحيوانات المعدلة جينيا خصيصا لدراسة كيفية تنظيم الجينات ، وكيف تؤثر على الوظائف الطبيعية للجسم وتطوره ، على سبيل المثال ، دراسة العوامل المعقدة التي ينطوي عليها النمو مثل عامل النمو الشبيه بالأنسولين.

(5) دراسة الأمراض:

تم تطوير العديد من الحيوانات المعدلة وراثيا لزيادة فهمنا لكيفية مساهمة الجينات في تطور المرض بحيث يتم إجراء تحقيق في العلاجات الجديدة للأمراض. توجد الآن نماذج معدلة وراثيا للعديد من الأمراض البشرية مثل السرطان ، والتليف الكيسي ، والتهاب المفاصل الروماتويدي ، ومرض الزهايمر ، والنادمة ، والثلاسيميا ، إلخ.

(6) زراعة قطع الغيار:

يمكن زراعة قطع الغيار (على سبيل المثال ، القلب ، البنكرياس) للخنزير للاستخدام البشري من خلال تكوين الحيوانات المعدلة وراثيا.

(7) استبدال الأجزاء التالفة:

يمكن أن يتم استبدال الأجزاء المعيبة مع الجزء المزروع حديثًا من الخلايا الخاصة.

(الثامن) إنتاج المستنسخون:

يمكن إنتاج استنساخ بعض الحيوانات. حتى يمكن استنساخ الإنسان إذا كانت الأخلاق تسمح لنفس الشيء.

أمثلة على الحيوانات المعدلة وراثيًا:

بعض الأمثلة الهامة للحيوانات المعدلة وراثيا هي كما يلي:

1. الأسماك المعدلة وراثيا:

نجحت عمليات نقل الجينات في العديد من الأسماك ، مثل الكارب الشائع ، تراوت قوس قزح ، سمك السلمون الأطلسي ، سمك السلور ، الأسماك الذهبية ، أسماك الزيبرا ، إلخ.

سمك السلمون المعدل وراثيا:

كان سمك السلمون المعدل وراثيا أول حيوان معدل وراثيا لإنتاج الغذاء. تم دمج الحيوانات المنوية المعدلة وراثيا مع البويضات الطبيعية من نفس النوع. تسببت القسيمات التي تطورت في الأجنة إلى بالغين أكبر بكثير من أي من الوالدين. يمتلك السلمون المعدّل وراثياً جينًا إضافيًا يرمز إلى هرمون النمو الذي يسمح للأسماك بالنمو بسرعة أكبر من سمك السلمون غير المعدّل وراثيًا.

2. الدجاج المعدّل وراثيًا:

فيروس سرطان الدم الطفيلي (ALV) هو ممرض فيروسي خطير للدجاج. أنتجت DW Salter و LB Crittenden (1988) سلالة ALV مقاومة للدجاج عن طريق إدخال جينوم معيب من هذا الفيروس في جينوم الدجاج. كما يتم تطبيق هذا المبدأ لتطوير الأسماك المعدلة وراثيا التي يمكن أن تقاوم العدوى الفيروسية.

3. الفئران المعدلة وراثيا:

الفأر هو الثدييات الأكثر تفضيلاً للدراسات حول التحويلات الجينية بسبب العديد من الميزات المفضلة مثل دورة الشخير القصيرة وفترة الحمل ، ووقت التوليد القصير نسبيًا ، وإنتاج العديد من النسل لكل حمل (أي الفضلات) ، والتلقيح الملائم في المختبر ، والثقافة الناجحة ونتيجة لذلك ، تم تطوير تقنيات نقل الجينات والإنتاج المعدّل وراثيًا باستخدام الفئران كنماذج في حيوانات أخرى. في الآونة الأخيرة ، يتم استخدام الجرذان والأرانب لإجراء أبحاث حول نقل الجينات.

4. الأرانب المعدلة وراثيا:

الأرانب واعدة جدا لزرع الجينات أو الزراعة الجزيئية ، والتي تهدف إلى إنتاج كميات قابلة للاسترداد من البروتينات الهامة دوائيا أو بيولوجيا المشفرة بواسطة الجينات المحورة.

تم نقل الجينات البشرية التالية التي تقوم بترميز البروتينات القيمة إلى الأرانب: انترلوكين 2 ، هرمون النمو ، منشط البلازمينوجين في الأنسجة ، α ₁ antitrypsin ، الخ. تم التعبير عن هذه الجينات في أنسجة الثدي وتم حصاد بروتيناتها من الحليب.

5. الماعز المعدلة وراثيا:

ويجري تقييم الماعز كمفاعلات حيوية. تم إدخال بعض الجينات البشرية في الماعز وتعبيرها في أنسجة الثدي. النتائج الأولية مشجعة.

6. الأغنام المعدلة وراثيا:

تم إنتاج الأغنام المعدلة جينيا لتحقيق نمو أفضل وإنتاج اللحوم. على سبيل المثال ، تم نقل الجينات البشرية لعامل تخثر الدم IX و α ₁ -antitryspin في الأغنام وتم التعبير عنها في الأنسجة الثديية. وقد تحقق ذلك عن طريق دمج الجينات مع المروج الخاص بالنسيج الثديي لجين β -actactololin البقري. كما تم إدخال جين هرمون النمو البشري في الأغنام من أجل تعزيز النمو وإنتاج اللحوم. ومع ذلك ، فقد أظهروا أيضًا العديد من الآثار غير المرغوب فيها مثل أمراض المفاصل ، والعيوب الهيكلية ، وقرحة المعدة ، والعقم ، وما إلى ذلك.

في عام 1990 ، ولدت النعجة المعدلة وراثيا في اسكتلندا.

7. الخنازير المعدلة وراثيا:

معدل الإنتاج المحول وراثيا في الخنازير والأغنام والماشية والماعز هو أقل بكثير (عادة <1 ٪) من ذلك في الفئران (عادة بين 3-6 ٪). الأهداف في الخنازير المعدلة وراثيا (pi. same، meaning pig)، الإنتاج هي (1) زيادة النمو وإنتاج اللحوم و (2) للعمل كمفاعلات حيوية. وتظهر الخنازير المعدلة وراثياً التي تعبر عن هرمون النمو البشري نمواً محسناً وإنتاج اللحوم ، ولكنها تظهر أيضاً العديد من المشاكل الصحية.

في كانون الثاني / يناير 2002 ، أعلنت شركة علاجية مقرها في إدنبرة عن ولادة نفايات من مستنسخات الخنازير المحورة جينيا.

8. الأبقار المعدلة وراثيا:

إن تقنية ترنسفكأيشن الناجحة الوحيدة في الأبقار هي حقنة البويضات المخصبة ، والتي قد يتم استعادتها جراحيا أو يمكن الحصول عليها من المبيضات المستخرجة من الأبقار المذبوحة والمزروعة في المختبر. الهدفان الرئيسيان للإنتاج المعدل وراثياً هما: (1) زيادة إنتاج الحليب أو اللحوم و (2) الزراعة الجزيئية. تم نقل العديد من الجينات البشرية بنجاح في الأبقار وأعربت عن أنسجة الثدي. يتم إفراز البروتين في الحليب من حيث يتم حصاده بسهولة. اسم البقرة الأولى المعدلة وراثيا هو روزي.

9. الكلاب المعدلة وراثيا:

Dogie هو الكلب المعدلة وراثيا مع قوة رائحة ممتازة. وقد تم استخدامه أثناء الهجوم على مركز التجارة العالمي (WTC) بالولايات المتحدة الأمريكية في عام 2001 لاستعادة الجرحى من أكوام المباني المدمرة.

10. ANDI:

تم إدخال الحمض النووي للسمك هلام الفلورسنت في بويضة غير مخصبة من قرد Rhesus في أنبوب الاختبار. خضعت البيضة ثنائية الصيغة الصبغية وتم زرع الجنين المبكر في أم بديلة. ANDI ، ولدت القرد المعدلة وراثيا لأول مرة في 2 أكتوبر 2000. وقد سميت ANDI ، واختصار "DNA المدرجة".

الفضل في إنتاج ANDI يذهب إلى الدكتور جيرالد شاتن من جامعة ولاية أوريغون للعلوم الصحية ، الولايات المتحدة الأمريكية.

هذا العمل سيكون مفيدا لعلاج أمراض مثل سرطان الثدي ومرض الزهايمر والسكري والإيدز.

أنا. وتستخدم الجرذان والأرانب في الآونة الأخيرة لإجراء أبحاث حول النقل الجيني.

ثانيا. أول حيوانات المزارع المعدلة وراثيا كانت الأرانب والخنازير والأغنام التي تم إنتاجها في عام 1985.

ثالثا. أول حيوان معدّل وراثيا كان الفأر الذي أنتج في 1981/82.

د. في النباتات غالبا ما يتم وصف نقل الجينات بواسطة مصطلح "التحول". ولكن في الحيوانات تم استبدال هذا المصطلح بمصطلح "ترنسفكأيشن".