Gen muhandisligi yo’li bilan transgen hayvonlar yaratish

Genning mikroinyeksiyasi. Genning mikroineksiyasi ikki yul bilan:

1 -embrionlarni rivojlanishini pronukleus boskichida jarrohlik yo’li bilan chiqarib olish;

2-donorni suygandan keyin ajratib olish;

Mikroin’eksiya uchun zarur b’lgan urug’langan tuxum hujayra olish maqsadida, hayvonlarga gormon yuborib, ularda superovulyasiya chaqirilaiv va undan keyin narkozlangan yoki so’yilgan hayvonlar tuxum yo’lini yuvish orqali tuxum hujayralar ajratib olinadi (G.Brem. 1993).

Embrionlarni mikroineksiya qilish uchun eng avvalo mustaxkam o’rnatilgan ishchi stoli bo’lmog’i shart. Stol ustiga mikroskopni ushlab turuvchi va inyeksiya qiluvchi pipetkalarni boshqarib turuvchi ikkita mikromanipulyator hamda in’eksion bosimni boshqaruvchi uskuna o’rnatiladi. Mikroskop turgan stolchaga og’zi parafinlangan inyeksiya muhit saqlovchi idish joylashtiriladi. Muhitga embrionlar aralashtiriladi. Kerak bo’lganda, in’eksiya uchun tayyorlangan embrionlar past bosim yordamida ushlab turuvchi pipetka ustiga, in’eksiya qilinishi lozim bo’lgan pronukleus esa yaxshi ko’rinadigan joyga joylashtiriladi. Inyeksiya qiluvchi pipetkani uchi (uning ichki diametri 1 mkm gacha) DNK eritmasi bilan to’ldiriladi va sekin astalik bilan 1-2 pkl hujayra membranasi orqali pronukleusga kiritiladi. Operatsiyani aniq bajarilganligi pronukleusning shishib chiqishidan seziladi. Faqat mana shunday ko’zga ko’rinadigan holatda yadro hajmini kengayishi haqiqatdan ham DNK eritmasi proukleusga kiritilganligi haqida guvohlik beradi. Inyeksiyadan keyin embrionlar ushlab turuvchi pipetkadan bo’shatilib retsipientga ko’chirilib o’tkazilguncha o’stirib turiladi. Sichqonlarni va quyonlarni rivojlanish bosqichiga mos holda ajratib olingan urug’langan tuxum hujayralaridagi pronukleuslar ko’zga yaxshi ko’rinadilar, bu esa ineksiyani muvaffaqiyatli o’tishini ta’minlaydi. Qishloq xo’jalik hayvonlarining embrionlarining sitoplazmasida qoramtir, yog’ saqlovchi granulalar bo’lib, ular pronukleuslarni ko’rinishini qiyinlashtiradi. Embrionlarni 3-5 minut davomida 15000g tezlikda sentrifuga qilinganda qoramtir granulalar tuxum hujayralarini bir tomoniga to’planadilar, markazda joylashgan pronukleuslar yaxshi ko’rinib, ineksiya uchun sharoit tug’iladi. (Wall R.J. et.al. 1984) Qo’ylarni embrionlari uchun sentrifugalash talab qilinmaydi, ulardagi pronukleuslarni ko’rish uchun Nomarskiy optikasidan foydalanish kifoya. Shuni ham eslab qolish lozimki, qishloq xo’jalik hayvonlarini embrionlariga mikroin’eksiya qilish sichqon yoki quyonlarnikiga nisbatan biroz qiyinroq kechadi (11-rasm.)

11-rasm. Genning mikroinyeksiya

Genlarni (embrionlarni) ko’chirib o’tkazish va embrionlar olinishi va ularni donorlarni moslashishiga bog’liq. Chunki tuxumdonlar, tuxum yo’llari va bachadon ko’chirib o’tkazilgan embrionlarni rivojlanib ketishini ta’minlaydigan holatda bo’lishari lozim.

Spermatozidlari urug’lantarish holatida bo’lmagan erkak mollar bilan qo’shilish, inson gonadotropinlari yordamida ovulyatsiyani kuchaytirish, gipofiz bezini oldingi qismidan olinadigan gormon ta’sirida amalga oshiriladi. Qishloq xo’jalik mollarining tuxum hujayralariga qon chiqarmasdan kirish mumkin bo’lmaganligi sababli, mikroinyeksiya qilingan tuxum hujayralari retsipienti jarroxlik yo’li bilan transplantatsiya qilish orqali amalga oshiriladi. Bu maqsadda, retsipient narkoz ostida retsipientdan tuxumdon va tuxum yo’li chiqarib olinib, tuxumdonni ovulyatsiyani kuchaytirishga (ovulyasion hujayralar, sariq tana) munosabati nazorat qilinadi va moslashmagan (sinxronizatsiya bo’lmagan) retsipientlar chiqarib tashlanadi. Keyin maxsus kateterlar yordamida mikroin’eksiya qilingan embrionlar maxsus voronka orqali tuxum yo’liga yuboriladi.

Sichqon, quyon va cho’chqalarga 20-30 tadan zigotalar yuboriladi. Cho’chqaga embrionlar hammasi bir tuxum yo’liga, sichqon, quyon, qo’y, echki va yirik shoxli hayvonlarni har bir tuxum yo’liga alohida, ikki-to’rttadan embrion yuboriladi (12-rasm).

12-rasm. Klonlari yaratilgan yangi organizmlar.

Mikroinyeksiya qilingan embrionlardan paydo bo’lgan (tug’ilgan) hayvonlar alohida nazoratda bo’lib, ularning to’qimalari, qonidan analizlar olib DNK ni integratsiyasi (hamkorlikda ishlab ketganligini) aniqlanadi. Buning uchun PCR—diagnostika, dogblogibridizatsiya (Sauzern usuli)u sullaridan foydalaniladi.

Hayvonlarni transgen liniyasini tashkil qilishda ularni jinsiy hujayralarini barchasi, hech bo’lmaganda ularning yarmi transgen saqlanganligi katta ahamiyat kasb etadi. Transgen tug’ilgan hayvonlar va ulardan olingan avlodlarni tekshirib ko’rilganda DNK rivojlanishni dastlabki bosqichida (urug’langan tuxum hujayralarning pronukleus bosqichi) in’eksiya qilinishiga qaramasdan xilma- xil (mozaika) hayvonlar paydo bo’lishi kuzatilgan. Mozaika deb bir zigotadan kelib chiqqan, ammo har xil genotipga ega bo’lgan ikki va undan ko’proq hujayra liniyasidan tashkil topgan hayvonlarga aytiladi. Transgen mozaik hayvonlarda, transgen hujayra liniyalaridan tashqari transgen bo’lmagan liniyalar ham saqlaydi. Bunday hayvonlardan transgen avlodlar olishda qiyinchiliklar paydo bo’ladi. Olim va mutaxassislarni fikrlaricha mikroineksiya yo’li bilan olingan transgen hayvonlarni taxminan 30% mozaika hisoblanadi.

Nima bo’lganda ham transgen hayvonlar yaratish Mendel qonuniga (50% qaytarilish) unchalik ham to’g’ri kelaverdi. Ularda transgen o’tkazish imkoniyati meros qolganligi sababli, mozaikalarni bir qismi, transgen liniyalarga asos bo’la olmaydi.

Me’yorida transgen meros qoldirish, monogibrid chatishtirish uchun Mendel qonuni to’g’ri keladi, chunki ko’pchilik hollarda integratsiya faqat xromosomaning birgina nuqtasida sodir bo’ladi. Gomologik transgen bo’lmagan xromosomada transgenga to’g’ri keladigan allel bo’lmaganligi sababli “geterozigota” to’g’ri kelmaydi.

Birlamchi transgen hayvonlarni genomida birdaniga bir nechta integratsiya nuqta bo’lishi juda ham kam kuzatilgan. Ikkita bir-biriga bog’liq bo’lmagan integratsiya nuqtaga ega bo’lgan transgen hayvonlarning 75% ga transgenni avlodga meros qoldirish (bunda 25%) ikki transgendan biri meros qoldirsa, 25% hayvonlarni genomida integratsiyaning har ikki nuqtasi bo’ladi va faqat 25% avlodlar notransgen bo’lishi mumkin. Me’yorida, gomozigot transgen avlodlarni qo’shilishida quyidagacha parchalanishni kuzatish mumkin: 50% gomozigotli, 25% gomozigot transgenli va 25% notransgen organizmlar.

1997 yilgacha genlarni mikroinyeksiya qilish orqali o’tkazish, yirik transgen hayvonlar olishni birdan - bir ishonchli usuli bo’lib xizmat qilgan. Dastlab bu usul transgen sichqonlar olish uchun (Gordon J.et.al, 1980), keyinroq esa yirik qishlok xo’jalik hayvonlarini yaratish maqsadida (Hammer RE.et.al 1985) ishlatilgan.

Iqtisodiy va texnik imkoniyatlar chegaralanganligi sababli avvaliga bu usuldan faqatgina ba’zi-bir laboratoriyalar foydalanish imkoniyatiga ega bo’lganlar. Bu laboratoriyalarda yirik hayvonlar jumladan, yirik shoxli hayvonlarni transgen formalari olingan. in vitro sharoitida urug’lantirilgan qoramollar embrionlariga mikroin’eksiya orqali gen kiritish usulidan foydalanish jarrohlik yo’li bilan pronukleus bosqichida embrionlarni ajratib olish yoki superovulyatsiyaga uchragan donor sigirlar so’yilgandan keyin transplantatsiya qilish kabi qimmatbaxo usullardan voz kechishga olib kelgan. In vitro sharoitida o’stirilgan embrionlarga mikroin’yeksiya orqali gen kiritish uslini paydo bo’lishi, donor-sigirlarni saqlashga imkoniyati bo’lmagan laboratoriyalarda ham bunday eksperimentlar qo’yish imkoniyatini yaratilgan.