Využití transgenních zvířat

Doc. Ing. Jaroslav Petr, DrSc., VÚŽV Uhříněves

Laboratorní transgenní zvířata - biologické modely pro studium základních fyziologických procesů, chorob a hledání léčebných postupů

Příklady:

1. Myš Doogie

Myši získané přenosem genu pro protein NR2B mají intenzivnější „long term potentiation“ neuronů v mozku a díky tomu mají tyto myši 5krát lepší paměť. Výhledem je léčba neurodegenerativních onemocnění jako je Alzheimerova choroba.

2. Dlouhověké myši

Zablokování genu pro protein p66shc navodí v buňkách permanentní odstraňování následků oxidativního stresu. To vede k prodloužení života myši o třetinu. Tento poznatek by mohl vést k vývoji léků, které by prodlužovaly lidský život.

Hospodářská zvířata

Cíle - intenzita růstu

- odolnost zvířat proti chorobám a nepříznivým vnějším vlivům

· produkce kvalitativně nových živočišných produktů

· produkce farmakologicky využitelných lidských proteinů

· transgenní prasata jako zdroj xenotransplantátů

· nové produkty pro průmysl

Příklady:

1. Růst

a) Bílkovina myostatin je produkována ve svalu a brzdí růst svalu, zajišťuje, aby sval dorostl optimální velikosti. U plemene skotu belgické modré došlo ke spontánní mutaci genu pro myostatin a výsledkem je enormní osvalení. Myostatin kontroluje růst svalu i u prasat, ovcí a drůbeže. Vyblokování genu (gene knock out) u těchto hospodářských zvířat může navodit enormní osvalení.

b) Injekce genu pro releasing hormon růstového hormonu (GHRH) do svalu prasete provázená elektroporací vede k expresi genu ve svalu a produkci GHRH ve svalu. Zvýšené hladiny GHRH navodí zvýšení hladin růstového hormonu (GH) v těle prasete a následně i zvýšení hladin růstového faktoru IGF-1. Tato prasata rostou asi o 40% více než prasata, která nebyla zákroku podrobena.

2. Odolnost k chorobám a nepříznivým vlivům

a) Do dědičné informace zvířete je vnesen gen pro obalový protein viru. Po expresi genu se virový protein váže na receptory na povrchu buněk a zabrání tak vazbě kompletního viru na receptory. Takové zvíře je vůči viru odolné. Získány byly linie kura domácího odolné proti leukóze nebo ovce odolné proti viru meadi visna.

b) Mořské ryby mohou zmrznout v mořské vodě díky tomu, že bod mrznutí jejich tělních tekutin je vyšší než bod mrznutí slané mořské vody. Arktické a antarktické ryby se proti tomu brání produkcí tzv. anti-freeze proteinu (AFP). Přenos genu pro AFP lososům ochrání ryby před zmrznutím v podchlazené mořské vodě a umožní jejich velkochov i ve vyšších zeměpisných šířkách.

3. Změna kvality potravin

a) Nízkolaktózové mléko. Devadesát procent dospělých netráví laktózu. Přenos genu pro laktázu s promotory, které zajistí expresi genu v mléčné žláze zajistilo u myší rozklad laktózy v mléčné žláze. Technicky je to možné i u skotu. Výsledkem bude mléko se sníženým obsahem laktózy, po kterém nebudou mít dospělí konzumenti střevní obtíže.

b) Humanizované mléko. Přenos genů pro lidské mléčné bílkoviny (laktalbumin nebo laktoglobulin) do dědičné informace skotu s cílem získat kravské mléko vhodné pro kojeneckou výživu. Takové mléko by nevyvolávalo alergie kojenců na bílkoviny kravského mléka.

4. Produkce farmakologicky využitelných proteinů

a) Ovce Tracy získaná v roce 1990 nese v dědičné informaci lidský gen pro a1-antitrypsin, látku využitelnou pro léčbu řady chorob včetně cystické fibrózy. Promotor pro mléčnou bílkovinu zajistí, že je lidská bílkovina vylučována v mléce, odkud se dá celkem snadno izolovat v čisté formě. Je to levnější než produkce bílkoviny geneticky manipulovanými bakteriemi a je zajištěna adekvátní postranslační modifikace proteinu, kterou prokaryontní organismus vždycky nezajistí..

b) Kráva Cressy má v dědičné informaci obalový gen viru hepatitidy B spojený s promoterem genu mléčné bílkoviny skotu. Virový protein je vylučován v mléce a je získáván pro výrobu vakcíny.

Pro tyto účely není používáno jen mléko, ale lidský protein může být vylučován do dalších tělních tekutin - krve, moči a semenné plasmy

5) Xenotransplanatce

a) Do dědičné informace prasete jsou vpraveny geny pro komponenty lidského imunitního systému, které jsou schopny potlačit hyperakutní rejekci xenotransplantátu.

b) Ve výhledu je gene knock out prasečího genu pro aGal, což by opět zmírnilo hyperakutní rejekci orgánů prasete po transplantaci člověku.

Jen firma Novartis počítá s investicí 2 miliard dolarů na projekty zaměřené na produkci xenotransplantátů transgenními prasaty.

6) Produkce bílkovin využitelných v průmyslu

Kanadský firma Nexia Biotechnologies má program na produkci materiálu zvaného BioSteel. Jde o bílkovinu pavučiny, kterou produkují geneticky manipulované buňky kozí mléčné žlázy. V současnosti zvládla Nexia klonování koz a probíhají pokusy o naklonování transgenních koz, které by vylučovaly bílkovinu pavučiny v mléce.

BioSteel by měl najít uplatnění v medicíně (materiál pro chirurgické šití v oční chirurgii a neurochirurgii), protože jej dobře snáší lidské tělo, plně se vstřebává a je pevný.

Měl by najít uplatnění i v leteckém průmyslu, v armádě a dalších oblastech, protože je třikrát pevnější než kevlar, z kterého se vyrábějí neprůstřelné vesty.