Informatie

8.8: Transgene organismen - Biologie


Algemene principes van transgenese

Transgene organismen bevatten vreemd DNA dat is geïntroduceerd met behulp van biotechnologie. Vreemd DNA (de transgen) wordt hier gedefinieerd als DNA van een andere soort, of anders recombinant DNA van dezelfde soort dat in het laboratorium is gemanipuleerd en vervolgens opnieuw is geïntroduceerd. De termen transgeen organisme en genetisch gemodificeerd organisme (GGO) zijn over het algemeen synoniem. Het proces van het creëren van transgene organismen of cellen om hele organismen te worden met een permanente verandering in hun kiembaan, wordt ofwel transformatie of transfectie. (Helaas hebben beide woorden een andere betekenis. Transformatie verwijst ook naar het proces waarbij zoogdiercellen kanker worden, terwijl transfectie ook verwijst naar het proces van het introduceren van DNA in cellen in kweek, hetzij bacterieel of eukaryoot, voor tijdelijk gebruik, niet voor kiemlijnveranderingen .) Transgene organismen zijn belangrijke onderzoeksinstrumenten en worden vaak gebruikt bij het onderzoeken van de functie van een gen. Transgenese is ook gerelateerd aan de medische praktijk van gentherapie, waarbij DNA wordt overgebracht naar de cellen van een patiënt om ziekte te behandelen. Transgene organismen zijn wijdverbreid in de landbouw. Ongeveer 90% van de in Noord-Amerika geteelde canola-, katoen-, maïs-, sojabonen- en suikerbieten is transgeen. Er wordt momenteel geen ander transgeen vee of andere gewassen (behalve wat pompoen, papaja en luzerne) in Noord-Amerika geproduceerd.

Om een ​​transgene cel te maken, moet DNA eerst over het celmembraan (en, indien aanwezig, over de celwand) worden overgebracht zonder de cel te vernietigen. In sommige gevallen, naakt DNA (dat wil zeggen plasmide of lineair DNA dat niet is gebonden aan enig type vervoerder) kunnen in de cel worden overgebracht door DNA aan het medium toe te voegen en tijdelijk de porositeit van het membraan te vergroten, bijvoorbeeld door elektroporatie. Bij het werken met grotere cellen kan naakt DNA ook micro-geïnjecteerd in een cel met behulp van een gespecialiseerde naald. Andere methoden gebruiken vectoren om DNA door het membraan te transporteren. Merk op dat het woord "vector" zoals hier gebruikt verwijst naar elk type drager, en niet alleen naar plasmidevectoren. Vectoren voor transformatie/transfectie omvatten: blaasjes gemaakt van lipiden of andere polymeren die DNA omringen; verschillende soorten deeltjes die DNA op hun oppervlak dragen; en infectieuze virussen en bacteriën die van nature hun eigen DNA in een gastheercel overbrengen, maar die zijn ontworpen om elk van belang zijnd DNA-molecuul over te brengen. Gewoonlijk is het vreemde DNA een complete expressie-eenheid die zijn eigen cis-regulatoren (bijvoorbeeld promotor) omvat, evenals het gen dat moet worden getranscribeerd.

Wanneer het doel van een experiment is om een stal (d.w.z. erfelijke) transgene eukaryoot, moet het vreemde DNA worden ingebouwd in de chromosomen van de gastheer. Om dit te laten gebeuren, moet het vreemde DNA de kern van de gastheer binnengaan en recombineren met een van de chromatiden van de gastheer. Bij sommige soorten wordt het vreemde DNA op een willekeurige plaats in een chromatide ingebracht, waarschijnlijk daar waar strengbreuk en niet-homologe eindverbinding plaatsvinden. Bij andere soorten kan het vreemde DNA op een bepaalde locus worden gericht door het vreemde DNA te flankeren met DNA dat homoloog is aan het DNA van de gastheer op die locus. Het vreemde DNA wordt vervolgens via homologe recombinatie in de chromosomen van de gastheer opgenomen.

Om meercellige organismen te produceren waarin alle cellen transgeen zijn en het transgen stabiel wordt geërfd, moet de oorspronkelijk getransformeerde cel ofwel een gameet zijn of zich ontwikkelen tot weefsels die gameten produceren. Transgene gameten kunnen uiteindelijk worden gepaard om homozygote, transgene nakomelingen te produceren. De aanwezigheid van het transgen in het nageslacht wordt meestal bevestigd met behulp van PCR of Southern-blotting, en de expressie van het transgen kan worden gemeten met behulp van reverse-transcriptie-PCR (RT-PCR), RNA-blotting en Western (proteïne-blotting).

De snelheid van transcriptie van een transgen is sterk afhankelijk van de toestand van het chromatine waarin het is ingebracht (d.w.z. positie-effecten), evenals andere factoren. Daarom genereren onderzoekers vaak verschillende onafhankelijk getransformeerde/getransfecteerde lijnen met hetzelfde transgen en screenen ze vervolgens op de lijnen met de hoogste expressie. Het is ook een goede gewoonte om de transgene locus van een nieuw gegenereerd transgeen organisme te klonen en te sequensen, aangezien fouten (afknottingen, herschikkingen en andere mutaties) kunnen worden geïntroduceerd tijdens transformatie/transfectie.

Een transgene plant produceren

De meest gebruikelijke methode voor het produceren van transgene planten is: Agrobacterium-gemedieerde transformatie (Figuur (PageIndex{1})). Agrobacterium tumifaciens is een bodembacterie die, als onderdeel van zijn natuurlijke pathogenese, zijn eigen tumor-inducerende (tl) plasmide in cellen van een waardplant. De natuurlijke Tl plasmide codeert voor groeibevorderende genen die een gal (d.w.z. tumor) op de plant veroorzaken, die ook een omgeving biedt voor de ziekteverwekker om te prolifereren. Moleculair biologen hebben de T . ontwikkeldl plasmide door de tumor-inducerende genen te verwijderen en restrictieplaatsen toe te voegen die het gemakkelijk maken om elk van belang zijnd DNA in te voegen. Deze engineered versie heet a T-DNA (transfer-DNA) plasmide; de bacterie brengt een lineair fragment van dit plasmide over dat de geconserveerde "linkerrand (LB)" en rechtsrand (RB)" DNA-sequenties bevat, en alles daartussenin (tot ongeveer 10 kb). Het lineaire T-DNA-fragment wordt naar de kern getransporteerd, waar het recombineert met het gastheer-DNA, waarschijnlijk overal waar willekeurige breuken optreden in de chromosomen van de gastheer.

In Arabidopsis en een paar andere soorten kunnen bloemen eenvoudig worden ondergedompeld in een suspensie van Agrobacterium, en ~1% van de resulterende zaden zal worden getransformeerd. Bij de meeste andere plantensoorten worden cellen door hormonen geïnduceerd om een ​​massa ongedifferentieerde weefsels te vormen die callus wordt genoemd. De Agrobacterium wordt op een callus aangebracht en een paar cellen worden getransformeerd, die vervolgens door andere hormonen kunnen worden geïnduceerd om hele planten te regenereren (Figuur (PageIndex{2})). Sommige plantensoorten zijn resistent (d.w.z. “weerspannige”) tot transformatie door Agrobacterium. In deze situaties moeten andere technieken worden gebruikt, zoals: deeltjesbombardement, waarbij DNA niet-covalent is gehecht aan kleine metaaldeeltjes, die door perslucht worden versneld tot callusweefsel, waaruit soms complete transgene planten kunnen worden geregenereerd. Bij alle transformatiemethoden is de aanwezigheid van een selecteerbare marker (bijvoorbeeld een gen dat antibioticaresistentie of herbicideresistentie verleent) nuttig om transgene cellen in een vroeg stadium van het transformatieproces te onderscheiden van niet-transgene cellen.

Een transgene muis produceren

In een veelgebruikte methode voor het produceren van een transgene muis, stamcellen worden verwijderd uit een muizenembryo en een transgeen DNA-construct wordt met behulp van elektroporatie in de stamcellen overgebracht, en een deel van dit transgene DNA gaat de kern binnen, waar het homologe recombinatie kan ondergaan (Figuur (PageIndex{3})). Het transgene DNA-construct bevat DNA dat homoloog is aan beide zijden van een locus waarop vervanging moet worden gericht. Als het doel van het experiment simpelweg is om te verwijderen (“knock out”) de gerichte locus, kan het DNA van de gastheer eenvoudig worden vervangen door een selecteerbare marker, zoals weergegeven. Het is ook mogelijk om het DNA van de gastheer op deze locus te vervangen door een andere versie van hetzelfde gen, of een heel ander gen, afhankelijk van hoe het transgene construct is gemaakt. Cellen die zijn getransfecteerd en de selecteerbare marker tot expressie brengen (d.w.z. resistentie tegen het antibioticum neomycineresistentie, neoR, in dit voorbeeld) onderscheiden zich van niet succesvol getransfecteerde cellen door hun vermogen om te overleven in de aanwezigheid van het selectieve middel (bijvoorbeeld een antibioticum). Getransfecteerde cellen worden vervolgens geïnjecteerd in embryo's in een vroeg stadium en vervolgens overgebracht naar een pleegmoeder. De resulterende pups zijn chimeren, wat betekent dat slechts enkele van hun cellen transgeen zijn. Sommige van de chimeren zullen gameten produceren die transgeen zijn, die wanneer ze worden gepaard met een wild-type gameet, muizen zullen produceren die hemizygoot zijn voor het transgen. In tegenstelling tot de chimeren dragen deze hemizygoten het transgen in al hun cellen. Door verder te kweken kunnen muizen worden verkregen die homozygoot zijn voor het transgen.

Menselijke gentherapie

Veel verschillende strategieën voor menselijke gentherapie zijn in ontwikkeling. In theorie, ofwel de kiembaan of somatisch cellen kunnen het doelwit zijn voor transfectie, maar het meeste onderzoek heeft zich gericht op somatische celtransfectie, vanwege de risico's en ethische kwesties die verband houden met kiembaantransformatie. Gentherapiebenaderingen kunnen verder worden geclassificeerd als: ex vivo of in vivo, waarbij eerstgenoemde betekent dat cellen (bijv. stamcellen) geïsoleerd worden getransfecteerd voordat ze in het lichaam worden geïntroduceerd, waar ze defecte cellen vervangen. Ex vivo gentherapieën voor verschillende bloedaandoeningen (bijv. immunodeficiënties, thalassemieën) ondergaan klinische proeven. Voor in vivo therapieën vindt de transfectie plaats binnen de patiënt. Het doel kan ofwel stabiele integratie zijn, ofwel: niet-integratief transfectie. Zoals hierboven beschreven, omvat stabiele transfectie integratie in het gastheergenoom. In de klinische context is stabiele integratie misschien niet nodig, en dit brengt een hoger risico met zich mee op het induceren van mutaties in het transgen- of het gastheergenoom). Transiënte transfectie houdt daarentegen geen integratie in het gastheergenoom in en het transgen kan daarom als RNA of DNA aan de cel worden afgeleverd. Voordelen van RNA-afgifte zijn onder meer dat er geen promotor nodig is om de expressie van het transgen aan te sturen. Naast mRNA-transgenen, die een functionele versie van een gemuteerd eiwit zouden kunnen opleveren, is er grote belangstelling voor de levering van siRNA (klein-remmende RNA's), die kunnen worden gebruikt om specifieke genen in het genoom van de gastheercel tot zwijgen te brengen.

Vectoren voor in vivo gentherapie moet in staat zijn om DNA of RNA af te leveren aan een groot deel van de beoogde cellen, zonder een significante immuunrespons te induceren of toxische effecten te hebben. Idealiter zouden de vectoren ook een hoge specificiteit moeten hebben voor het beoogde celtype. Vectoren op basis van virussen (bijv. lentivirussen) worden ontwikkeld voor in beide in vivo en ex vivo gentherapieën. Ook andere, niet-virale vectoren (bijvoorbeeld blaasjes en nanodeeltjes) worden ontwikkeld voor gentherapie.


Wat zijn transgene dieren?

Transgene dieren zijn dieren die zijn gekloond. De medische en biotechnologische toepassingen van het klonen van dieren zijn bijna ontelbaar, aangezien veel ziekten zijn uitgeroeid dankzij de productie van deze transgene dieren. Vanwege het controversiële concept van klonen en wetenschappelijk testen op dieren, zijn er veel vragen die rond dit onderwerp draaien. De meest gestelde vraag blijft: wat zijn de toepassingen, voor- en nadelen van transgene dieren?

In dit AnimalWised-artikel leggen we het uit: wat zijn transgene dieren? en wat de productie van het klonen van dieren inhoudt. Daarnaast laten we u enkele voorbeelden van transgene dieren zien.


De geschiedenis van transgenese

Een transgene muis draagt ​​in zijn genoom een ​​kunstmatig DNA-construct (transgen) dat opzettelijk door een experimentator is geïntroduceerd. Deze dieren worden veel gebruikt om de genfunctie en eiwitfunctie te begrijpen. Wanneer we de geschiedenis van transgene muistechnologie behandelen, is het duidelijk dat een aantal fundamentele wetenschappelijke onderzoeksgebieden de basis hebben gelegd voor succes. Deze omvatten reproductieve wetenschap, genetica en moleculaire biologie, en micromanipulatie- en microscopie-apparatuur. Uit de reproductieve fysiologie kwamen toepassingen over hoe het fokken van muizen te optimaliseren, hoe muizen superovuleren om zygoten te produceren voor DNA-micro-injectie of pre-implantatie-embryo's voor combinatie met embryonale stamcellen (ES), en hoe zygoten en embryo's terug te keren naar een pseudo-zwangere draagmoeder voor dracht en geboorte. Vanuit de ontwikkelingsbiologie werd geleerd hoe embryo's micromanipuleren voor morula-aggregatie en blastocyst-micro-injectie en hoe kiemlijncompetente ES-cellen tot stand te brengen. Uit de genetica kwamen de fundamentele principes voor de overerving van genen, de interacties van genproducten en een begrip van de fenotypische gevolgen van genetische mutaties. Uit de moleculaire biologie kwam een ​​arsenaal aan hulpmiddelen en reagentia die worden gebruikt om DNA-transgenen te klonen, om de aanwezigheid van transgenen te detecteren, om genexpressie te beoordelen door transcriptie te meten, en om eiwitten in cellen en weefsels te detecteren. Technische vooruitgang in lichtmicroscopen, micromanipulatoren, micropipettrekkers en hulpapparatuur maakten het voor experimentatoren mogelijk om onder gecontroleerde omstandigheden dunne glazen naalden in zygoten of embryo's in te brengen om DNA-oplossingen of ES-cellen te injecteren. Het valt buiten het bestek van dit werk om de breedte van de bijdragen van deze talrijke wetenschappelijke disciplines aan een uitgebreide geschiedenis van transgene wetenschap volledig te bespreken. Er zullen voorbeelden worden gebruikt om wetenschappelijke ontwikkelingen te illustreren die centraal staan ​​in de basis van transgene technologie en die vandaag in gebruik zijn.

trefwoorden: Micromanipulatie Superovulatie Transgene Transgenese Transgene kernfaciliteit Transgene muizen.


Transgene organismen

Afbeelding met dank aan het National Human Genome Research Institute

Moderne genetische technologie kan worden gebruikt om de genomen van levende organismen. Dit proces wordt ook wel 'genetische manipulatie' genoemd. genen van de ene soort kan worden gemodificeerd, of genen kunnen van de ene soort naar de andere worden getransplanteerd. Genetische manipulatie wordt mogelijk gemaakt door recombinant-DNA-technologie. Organismen met veranderde genomen staan ​​bekend als transgeen. De meeste transgene organismen worden voor onderzoeksdoeleinden in het laboratorium gegenereerd. "Knock-out"-muizen zijn bijvoorbeeld transgene muizen waarbij een bepaald gen van belang is uitgeschakeld. Door de effecten van het ontbrekende gen te bestuderen, kunnen onderzoekers de normale functie van het gen beter begrijpen.

Transgene organismen zijn ook ontwikkeld voor commerciële doeleinden. Misschien wel de meest bekende voorbeelden zijn voedselgewassen zoals soja en maïs die genetisch zijn gemodificeerd voor resistentie tegen plagen en herbiciden. Deze gewassen staan ​​algemeen bekend als "GGO's" (genetisch gemodificeerde organismen). Hier zijn enkele andere voorbeelden van transgene organismen met commerciële waarde:

* Gouden rijst: gemodificeerde rijst die bètacaroteen produceert, de voorloper van vitamine A. Vitamine A-tekort is een probleem voor de volksgezondheid voor miljoenen mensen over de hele wereld,
vooral in Afrika en Zuidoost-Azië. Gouden rijst wacht nog steeds op goedkeuring van de regelgevende instanties.

* Geiten die belangrijke eiwitten in hun melk produceren: geiten aangepast om FDA-
goedgekeurd humaan antitrombine (ATryn), dat wordt gebruikt voor de behandeling van een zeldzame bloedstolling
stoornis bij de mens. Geiten zijn ook genetisch gemodificeerd om te produceren spinnenzijde,
een van de sterkste materialen die de mens kent, in hun melk. Voorgesteld gebruik hiervoor
recombinant spinrag varieert van kunstpezen tot kogelwerende vesten.

* Vaccin producerende bananen: genetisch gemanipuleerde bananen die een vaccin bevatten. Bananen bieden een gemakkelijke manier om een ​​vaccin toe te dienen (vooral aan kinderen) zonder dat een medische professional nodig is die is opgeleid in het toedienen van injecties. Eetbare vaccins zijn nog in ontwikkeling.

*Chymosine producerende micro-organismen: gist, schimmels of bacteriën die zijn gemodificeerd om het enzym te produceren
chymosine, dat melk splitst om kaas te maken. Traditioneel wordt stremsel (te vinden in koeienmagen) gebruikt om kaas te stollen. Maar toen de vraag naar stevige kazen de beschikbare hoeveelheid stremsel overtrof, werd recombinant chymosine ontwikkeld en wordt het tegenwoordig op grote schaal gebruikt.

* Aardappelen met een laag acrylamidegehalte: The J.R. Simplot Company heeft een soort transgene aardappelen ontwikkeld die zijn aangepast om kneuzingen en bruin worden bij het snijden te weerstaan. Ze produceren ook minder van het aminozuur asparagine. Asparagine draagt ​​bij aan de vorming van acrylamide, een bekend neurotoxine en waarschijnlijk kankerverwekkend, wanneer aardappelen bij hoge temperaturen worden gekookt. Dat betekent gezondere frietjes!

KLIK HIER voor meer informatie over recombinant-DNA-technologie


Recombinant DNA

Het fenomeen om transgene organismen te construeren is recombinant DNA. De recombinatie is waarneembaar tijdens meiose, omdat homologe chromosomen paren vormen en fysiek stukjes van hun DNA met elkaar uitwisselen. DNA-recombinatie is hier een complex proces, beide strengen van de twee DNA-moleculen worden gebroken en weer samengevoegd. Terwijl ze worden verwisseld, worden nieuwe moleculen weer samengevoegd, zodat de oorspronkelijke moleculen worden hersteld. Recombinatie hangt af van de aard van de uitgangsmoleculen. Het lineaire DNA-molecuul, bijvoorbeeld chromosoom en het circulaire DNA-molecuul, worden daarbij gebruikt, aangezien het lineaire molecuul integreert in een plasmide.

Homologe recombinatie is de meest voorkomende vorm van natuurlijk voorkomende recombinatie, terwijl niet-homologe recombinatie wordt gebruikt bij de vorming van transgene organismen. Bij niet-homologe recombinatie ontbreekt DNA-homologie tussen het chromosoom en het nieuwe DNA. De gespecialiseerde vorm van homologe recombinatie is plaatsspecifieke recombinatie. De plaatsspecifieke recombinatie is vergelijkbaar met de homologe recombinatie, maar de lengte van de homologie is erg kort.


Een transgeen organisme is:: Genetische manipulatie Opmerkingen Biologie Mevrouw Mccomas

Een transgeen organisme is:: Genetische manipulatie Opmerkingen Biologie Mevrouw Mccomas. Transgene organismen zijn organismen waarvan de genetische samenstelling is veranderd door toevoeging van genetisch materiaal van een niet-verwant organisme. Op deze manier zou gedacht kunnen worden aan transgene organismen. Trans = gen = organisme = transgene organismen zijn: Genetisch gemodificeerde organismen (ggo's) worden geproduceerd door genetisch materiaal (soms van een andere soort) in een plant in te voegen, zodat het nieuwe genetische materiaal de plant de mogelijkheid geeft om een ​​of andere gewenste eigenschap te vertonen (bijv. , genetische manipulatie). Bacteriële transformatie is een ander voorbeeld van een proces dat leidt tot een transgeen organisme. Er zijn veel manieren waarop je iets genetisch kunt wijzigen. Genetisch gemodificeerd organisme (ggo) is gespecialiseerd in het leveren van 129sv/ev- en c57bl/6-muisgen-knock-out/knockin-services. Een transgeen organisme is een organisme dat is gemodificeerd met genetisch materiaal van een andere soort. Transgene modificatie is een vorm van genetische modificatie. Deze afbeelding (rechts) (met dank aan r.

Een transgeen organisme is een levensvatbaar organisme waarvan het genoom is gemanipuleerd om een ​​bepaalde hoeveelheid vreemd dna te bevatten. Transgeen organisme is een moderne genetische technologie. Vandaag de dag komen er al duizenden producten vandaan. • het organisme dat het draagt ​​(het transgen) wordt een transgeen organisme genoemd. Het transgen kan een andere versie zijn van een van de genen van het organisme of een gen dat niet in hun genoom voorkomt. Over het algemeen worden twee verschillende organismen alleen seksueel compatibel als ze tot dezelfde soort behoren.

Https Digital Wpi Edu Downloads 5425kb17h van Tot voor kort was de angst dat een transgeen organisme zou kunnen ontsnappen en infiltreren in een natuurlijk ecosysteem gebaseerd op theoretische scenario's. T'8230 een sectie van muizen-dna wordt samengevoegd met een b'8230 wanneer een bacterieel plasmide een pi'8230-controle overbrengt op dragers van een eigenschap. Het proces van het creëren van transgeen. De introductie van een transgen, in een proces dat bekend staat als transgenese, kan het fenotype van een organisme veranderen. Deze gewassen staan ​​algemeen bekend als ggo's (genetisch gemodificeerde organismen). Dit vreemde materiaal kan afkomstig zijn van transgene dieren of planten die genen van andere organismen aan hun DNA hebben toegevoegd. Over het algemeen worden twee verschillende organismen alleen seksueel compatibel als ze tot dezelfde soort behoren. Zo kan een plant genetisch materiaal krijgen dat de vorstbestendigheid verhoogt. Andere artikelen waar transgene organismen worden besproken:

Transgene organismen zijn organismen waarvan het genetisch materiaal is veranderd door toevoeging van vreemde genen.

Transgeen organisme is een organisme waarvan het genoom genetisch gemodificeerd is door introductie van nieuw dna. Een transgeen dier zou bijvoorbeeld een dier zijn dat genetische manipulatie heeft ondergaan. Synoniemen van transgene organismen, uitspraak van transgene organismen, vertaling van transgene organismen, Engelse woordenboekdefinitie van transgene organismen. Transgene organismen zijn ook ontwikkeld voor commerciële doeleinden. Transgene organismen zijn organismen waarvan het genetisch materiaal is veranderd door toevoeging van vreemde genen. Laten we het woord opsplitsen: op deze manier zouden transgene organismen kunnen worden gedacht. Een transgen is een gen dat op natuurlijke wijze of door een van een aantal genetische manipulatietechnieken van het ene organisme naar het andere is overgedragen. Door de veranderingen van deze genen zijn technieken in de studie van genetica algemeen bekend als recombinant-dna-technologie. Een transgeen organisme is een type genetisch gemodificeerd organisme (ggo) dat genetisch materiaal van een andere soort heeft dat een bruikbare eigenschap levert. Over het algemeen worden twee verschillende organismen alleen seksueel compatibel als ze tot dezelfde soort behoren. Een organisme dat een of meer kunstmatig ingebrachte genen bevat, meestal van een andere soort. Een transgeen organisme is een organisme waarvan het genoom is onderworpen aan kunstmatige modificatie.

Het transgene organisme is een organisme dat genen heeft veranderd, hetzij door de insertie van een of meerdere vreemde genen die afkomstig zijn van dezelfde soort of het geslacht, of door de deletie of inactivering van de geselecteerde genen (knock-out-organismen). T'8230 een sectie van muizen-dna wordt samengevoegd met een b'8230 wanneer een bacterieel plasmide een pi'8230-controle overbrengt op dragers van een eigenschap. Een transgeen organisme is een organisme dat is gemodificeerd met genetisch materiaal van een andere soort. Het gebruik van de chemische verbinding colchicine. Over het algemeen worden twee verschillende organismen alleen seksueel compatibel als ze tot dezelfde soort behoren. Je kunt gene silencing doen, waarbij in veel gevallen het transgen op elke oude plek is geland en het resulterende organisme werkt. Transgeen organisme is een organisme waarvan het genoom genetisch gemodificeerd is door introductie van nieuw dna.

Transgene organismen Een transgeen organisme is één van slidetodoc.com Transgene organismen zijn genetisch gemanipuleerd om transgenen, genen van een andere soort, als onderdeel van hun genoom te dragen. Ggo een organisme waarvan de genetische kenmerken zijn veranderd door de invoeging van een gemodificeerd gen of een gen van een ander. Op deze manier zou gedacht kunnen worden aan transgene organismen. Laten we het woord uit elkaar halen: Vreemd dna (het transgen) wordt hier gedefinieerd als dna van een ander, de termen transgeen organisme en genetisch gemodificeerd organisme (ggo) zijn over het algemeen synoniem. Het transgene organisme is een organisme dat genen heeft veranderd door de insertie van één of meerdere vreemde genen die afkomstig zijn van dezelfde soort of het geslacht, of door de deletie of inactivering van de geselecteerde genen (knock-out organismen). Dit vreemde materiaal kan afkomstig zijn van transgene dieren of planten die genen van andere organismen aan hun DNA hebben toegevoegd. Misschien wel de meest bekende voorbeelden zijn voedselgewassen zoals soja en maïs die genetisch zijn gemodificeerd voor resistentie tegen plagen en herbiciden. Transgene modificatie is een vorm van genetische modificatie.

Vreemd dna (het transgen) wordt hier gedefinieerd als dna van een ander, de termen transgeen organisme en genetisch gemodificeerd organisme (ggo) zijn over het algemeen synoniem.

Een transgeen organisme is een organisme dat is gemodificeerd met genetisch materiaal van een andere soort. Een transgeen dier zou bijvoorbeeld een dier zijn dat genetische manipulatie heeft ondergaan. Het transgene organisme is een organisme dat genen heeft veranderd, hetzij door de insertie van een of meerdere vreemde genen die afkomstig zijn van dezelfde soort of het geslacht, of door de deletie of inactivering van de geselecteerde genen (knock-out-organismen). Een transgeen organisme is een type genetisch gemodificeerd organisme (ggo) dat genetisch materiaal van een andere soort heeft dat een bruikbare eigenschap levert. Leg uit waarom de transgenen in genetisch gemodificeerd voedsel veilig zijn voor menselijke consumptie. Een transgeen organisme is een organisme dat een. De uitstekende probleemoplossers van transgene organismen kunnen dat wel. Genetisch gemodificeerd organisme (ggo) is gespecialiseerd in het leveren van 129sv/ev- en c57bl/6-muisgen-knock-out/knockin-services. Ggo een organisme waarvan de genetische kenmerken zijn veranderd door de invoeging van een gemodificeerd gen of een gen van een ander. Een transgeen organisme is een levensvatbaar organisme waarvan het genoom is gemanipuleerd om een ​​bepaalde hoeveelheid vreemd dna te bevatten. Transgeen organisme is een moderne genetische technologie. Zo kan een plant genetisch materiaal krijgen dat de vorstbestendigheid verhoogt. Transgene modificatie is een vorm van genetische modificatie.

Transgene organismen bevatten vreemd dna dat met behulp van biotechnologie is geïntroduceerd. 'genen van een organisme) kunnen transgene plantencellen tot planten worden gemaakt door de cellen op speciale hormonen te laten groeien. Maar hier, als het ontvangende organisme een plant is, de. Het transgen kan een andere versie zijn van een van de genen van het organisme of een gen dat niet in hun genoom voorkomt. Een transgen is een gen dat op natuurlijke wijze of door een van een aantal genetische manipulatietechnieken van het ene organisme naar het andere is overgedragen. Genetisch gemodificeerde organismen (ggo's) worden geproduceerd door genetisch materiaal (soms van een andere soort) in een plant in te voegen, zodat het nieuwe genetische materiaal de plant de mogelijkheid geeft om een ​​of andere gewenste eigenschap te vertonen (d.w.z. genetische manipulatie). Trans = gen = organisme = transgene organismen zijn: Deze afbeelding (rechts) (met dank aan r.

Transgene Organismenpp van image.slidesharecdn.com Maar hier, als het ontvangende organisme een plant is, de. Transgene organismen zijn ook ontwikkeld voor commerciële doeleinden. Een transgeen organisme kan ontstaan ​​wanneer vreemd dna in de kern van een bevrucht embryo wordt ingebracht. Dit kan kunstmatige selectie (gecontroleerde kruising van soorten) of gen-insertietechnieken in de. Genetisch gemodificeerde organismen (ggo's) worden geproduceerd door genetisch materiaal (soms van een andere soort) in een plant in te voegen, zodat het nieuwe genetische materiaal de plant de mogelijkheid geeft om een ​​of andere gewenste eigenschap te vertonen (d.w.z. genetische manipulatie). Op deze manier zou gedacht kunnen worden aan transgene organismen. Het gebruik van de chemische verbinding colchicine. Het transgene organisme is een organisme dat genen heeft veranderd, hetzij door de insertie van een of meerdere vreemde genen die afkomstig zijn van dezelfde soort of het geslacht, of door de deletie of inactivering van de geselecteerde genen (knock-out-organismen).

Tot voor kort was de angst dat een transgeen organisme zou kunnen ontsnappen en infiltreren in een natuurlijk ecosysteem gebaseerd op theoretische scenario's.

De uitstekende probleemoplossers van transgene organismen kunnen dat wel. Je kunt gen-uitschakeling doen, waarbij het transgen in veel gevallen op een oude plek is geland en het resulterende organisme werkt. De genetische modificatie wordt bereikt door dna in een embryo in te brengen met behulp van een virus, een plasmide of een genenkanon. Transgenese biedt een organisme de mogelijkheid om een ​​eigenschap tot expressie te brengen die het normaal niet zou doen. Een transgeen organisme kan ontstaan ​​wanneer vreemd dna in de kern van een bevrucht embryo wordt ingebracht. Het is een organisme waarin genen zijn ingevoegd (of verplaatst) uit een diavoorstelling 2661807 van een ander organisme door astrid. Genetisch gemodificeerd organisme (ggo) en transgeen organisme zijn twee termen die we door elkaar gebruiken. Het gebruik van de chemische verbinding colchicine. Genetisch gemodificeerd organisme (ggo) is gespecialiseerd in het leveren van 129sv/ev- en c57bl/6-muisgen-knock-out/knockin-services. Vreemd dna (het transgen) wordt hier gedefinieerd als dna van een ander, de termen transgeen organisme en genetisch gemodificeerd organisme (ggo) zijn over het algemeen synoniem. Maar hier, als het ontvangende organisme een plant is, de.

Het embryo mag zich ontwikkelen en het volwassen organisme zal dat doen.

Transgene organismen bevatten vreemd dna dat met behulp van biotechnologie is binnengebracht.

Transgeen is de term die wordt gebruikt om de genetisch gemodificeerde organismen te beschrijven met het gebruik van vreemde genen van seksueel onverenigbare organismen.

Het transgen kan een andere versie zijn van een van de genen van het organisme of een gen dat niet in hun genoom voorkomt.

• het organisme dat het draagt ​​(het transgen) wordt een transgeen organisme genoemd.

Een transgeen organisme is een organisme waarvan het genoom is onderworpen aan kunstmatige modificatie.

Een transgeen organisme is een organisme dat is gemodificeerd met genetisch materiaal van een andere soort.

Transgene organismen zijn ook ontwikkeld voor commerciële doeleinden.

Wat is het doel van een proefkruising?

Genetisch gemodificeerde organismen (ggo's) worden geproduceerd door genetisch materiaal (soms van een andere soort) in een plant in te voegen, zodat het nieuwe genetische materiaal de plant het vermogen geeft om een ​​of andere gewenste eigenschap te vertonen (d.w.z. genetische manipulatie).

Transgene organismen zijn ook ontwikkeld voor commerciële doeleinden.

Het transgene organisme is een organisme dat genen heeft veranderd, hetzij door de insertie van een of meerdere vreemde genen die afkomstig zijn van dezelfde soort of het geslacht, of door de deletie of inactivering van de geselecteerde genen (knock-out-organismen).

De uitstekende probleemoplossers van transgene organismen kunnen dat wel.

Het meest bekende voorbeeld zijn voedselgewassen zoals soja en maïs die zijn geweest.

Vandaag de dag komen er al duizenden producten vandaan.

Leg uit waarom de transgenen in genetisch gemodificeerd voedsel veilig zijn voor menselijke consumptie.

Transgene modificatie is een vorm van genetische modificatie.

Misschien wel de meest bekende voorbeelden zijn voedselgewassen zoals soja en maïs die genetisch zijn gemodificeerd voor resistentie tegen plagen en herbiciden.

Twee nauw verwante runderen worden gedekt.

Een transgeen organisme is een organisme dat een gen of genen bevat die kunstmatig zijn ingebracht in plaats van dat het organisme ze via reproductie verwerft.

Een transgeen organisme kan ontstaan ​​wanneer vreemd dna in de kern van een bevrucht embryo wordt ingebracht.

Transgeen organisme is een organisme waarvan het genoom genetisch gemodificeerd is door introductie van nieuw dna.

Deze gewassen staan ​​algemeen bekend als ggo's (genetisch gemodificeerde organismen).

Het proces van het creëren van transgeen.

Een transgeen organisme is een organisme waarvan het genoom is onderworpen aan kunstmatige modificatie.


Top 5 voordelen van transgene dieren | Biotechnologie

De volgende punten benadrukken de top vijf voordelen van transgene dieren. De voordelen zijn: 1. Normale fysiologie en ontwikkeling 2. Studie van ziekte 3. Biologische producten 4. Vaccin veiligheid 5. Chemische veiligheidstesten.

Voordeel # 1. Normale fysiologie en ontwikkeling:

Transgene dieren kunnen specifiek worden ontworpen om de studie mogelijk te maken van hoe genen worden gereguleerd en hoe ze het normale functioneren van het lichaam en de ontwikkeling ervan beïnvloeden.

Bijvoorbeeld de studie van complexe factoren die betrokken zijn bij groei, zoals insuline-achtige groeifactoren.

Voordeel #2 Studie van ziekte:

Many transgenic animals are designed to increase the understanding of that how genes contribute to the development of diseases such as cancer, cystic fibrosis, rheumatoid arthritis and Alzheimer.

These are specially made to serve as models for human diseases, so that investigation of new treatments for diseases is made possible.

Benefit # 3. Biological Products:

Human disease can be treated by medicines that contain biological products.

(a) Transgenic animals that produce useful biological products can be created by the introduction of the portion of the DNA or genes that codes for a particular product such as human protein (alpha-1-antitrypsin) which is used to treat emphysema.

(b) Similar attempts are being made for the treatment of phenylketonuria (PKU) and cystic fibrosis. For example, the first transgenic cow Rosie produced human protein enriched milk (2.4 g/L) in 1997. The milk contained the human alpha lactalbumin and was nutritionally a more balanced product for human babies than natural cow milk.

Benefit # 4. Vaccine Safety:

Transgenic mice are being used in testing the safety of vaccines before they are used in humans, e.g., polio vaccine.

These animals are also used for the toxicity or safety testing procedures. If found reliable and successful they could replace the use of monkeys in order to test the safety of batches of the vaccine.

Benefit # 5. Chemical Safety Testing:

Transgenic animals are made to carry the genes, which make them more sensitive to the toxic substances than the non-transgenic ones. They are then exposed to toxic substances and effects are studied. This is known as toxicity/safety testing.


The process of genetically engineering mammals is a slow, tedious, and expensive process. [2] As with other genetically modified organisms (GMOs), first genetic engineers must isolate the gene they wish to insert into the host organism. This can be taken from a cell containing the gene [3] or artificially synthesised. [4] If the chosen gene or the donor organism's genome has been well studied it may already be accessible from a genetic library. The gene is then combined with other genetic elements, including a promoter and terminator region and usually a selectable marker. [5]

A number of techniques are available for inserting the isolated gene into the host genome. With animals DNA is generally inserted into using microinjection, where it can be injected through the cell's nuclear envelope directly into the nucleus, or through the use of viral vectors. [6] The first transgenic animals were produced by injecting viral DNA into embryos and then implanting the embryos in females. [7] It is necessary to ensure that the inserted DNA is present in the embryonic stem cells. [8] The embryo would develop and it would be hoped that some of the genetic material would be incorporated into the reproductive cells. Then researchers would have to wait until the animal reached breeding age and then offspring would be screened for presence of the gene in every cell, using PCR, Southern hybridization, and DNA sequencing. [9]

New technologies are making genetic modifications easier and more precise. [2] Gene targeting techniques, which creates double-stranded breaks and takes advantage on the cells natural homologous recombination repair systems, have been developed to target insertion to exact locations. Genome editing uses artificially engineered nucleases that create breaks at specific points. There are four families of engineered nucleases: meganucleases, [10] [11] zinc finger nucleases, [12] [13] transcription activator-like effector nucleases (TALENs), [14] [15] and the Cas9-guideRNA system (adapted from CRISPR). [16] [17] TALEN and CRISPR are the two most commonly used and each has its own advantages. [18] TALENs have greater target specificity, while CRISPR is easier to design and more efficient. [18] The development of the CRISPR-Cas9 gene editing system has effectively halved the amount of time needed to develop genetically modified animals. [19]

Humans have domesticated animals since around 12,000 BCE, using selective breeding or artificial selection (as contrasted with natural selection). The process of selective breeding, in which organisms with desired traits (and thus with the desired genes) are used to breed the next generation and organisms lacking the trait are not bred, is a precursor to the modern concept of genetic modification [20] : 1 Various advancements in genetics allowed humans to directly alter the DNA and therefore genes of organisms. In 1972 Paul Berg created the first recombinant DNA molecule when he combined DNA from a monkey virus with that of the lambda virus. [21] [22]

In 1974 Rudolf Jaenisch created a transgenic mouse by introducing foreign DNA into its embryo, making it the world's first transgenic animal. [23] [24] However it took another eight years before transgenic mice were developed that passed the transgene to their offspring. [25] [26] Genetically modified mice were created in 1984 that carried cloned oncogenes, predisposing them to developing cancer. [27] Mice with genes knocked out (knockout mouse) were created in 1989. The first transgenic livestock were produced in 1985 [28] and the first animal to synthesise transgenic proteins in their milk were mice, [29] engineered to produce human tissue plasminogen activator in 1987. [30]

The first genetically modified animal to be commercialised was the GloFish, a Zebra fish with a fluorescent gene added that allows it to glow in the dark under ultraviolet light. [31] It was released to the US market in 2003. [32] The first genetically modified animal to be approved for food use was AquAdvantage salmon in 2015. [33] The salmon were transformed with a growth hormone-regulating gene from a Pacific Chinook salmon and a promoter from an ocean pout enabling it to grow year-round instead of only during spring and summer. [34]

GM mammals are created for research purposes, production of industrial or therapeutic products, agricultural uses or improving their health. There is also a market for creating genetically modified pets. [35]

Medicine Edit

Mammals are the best models for human disease, making genetic engineered ones vital to the discovery and development of cures and treatments for many serious diseases. Knocking out genes responsible for human genetic disorders allows researchers to study the mechanism of the disease and to test possible cures. Genetically modified mice have been the most common mammals used in biomedical research, as they are cheap and easy to manipulate. Pigs are also a good target as they have a similar body size and anatomical features, physiology, pathophysiological response and diet. [36] Nonhuman primates are the most similar model organisms to humans, but there is less public acceptance towards using them as research animals. [37] In 2009, scientists announced that they had successfully transferred a gene into a primate species (marmosets) and produced a stable line of breeding transgenic primates for the first time. [38] [39] Their first research target for these marmosets was Parkinson's disease, but they were also considering amyotrophic lateral sclerosis and Huntington's disease. [40]

Human proteins expressed in mammals are more likely to be similar to their natural counterparts than those expressed in plants or microorganisms. Stable expression has been accomplished in sheep, pigs, rats and other animals. In 2009, the first human biological drug produced from such an animal, a goat., was approved. The drug, ATryn, is an anticoagulant which reduces the probability of blood clots during surgery or childbirth was extracted from the goat's milk. [41] Human alpha-1-antitrypsin is another protein that is used in treating humans with this deficiency. [42] Another area is in creating pigs with greater capacity for human organ transplants (xenotransplantation). Pigs have been genetically modified so that their organs can no longer carry retroviruses [43] or have modifications to reduce the chance of rejection. [44] [45] Pig lungs from genetically modified pigs are being considered for transplantation into humans. [46] [47] There is even potential to create chimeric pigs that can carry human organs. [36] [48]

Livestock Edit

Livestock are modified with the intention of improving economically important traits such as growth-rate, quality of meat, milk composition, disease resistance and survival. Animals have been engineered to grow faster, be healthier [49] and resist diseases. [50] Modifications have also improved the wool production of sheep and udder health of cows. [1]

Goats have been genetically engineered to produce milk with strong spiderweb-like silk proteins in their milk. [51] The goat gene sequence has been modified, using fresh umbilical cords taken from kids, in order to code for the human enzyme lysozyme. Researchers wanted to alter the milk produced by the goats, to contain lysozyme in order to fight off bacteria causing diarrhea in humans. [52]

Enviropig was a genetically enhanced line of Yorkshire pigs in Canada created with the capability of digesting plant phosphorus more efficiently than conventional Yorkshire pigs. [53] [54] The A transgene construct consisting of a promoter expressed in the murine parotid gland and the Escherichia coli phytase gene was introduced into the pig embryo by pronuclear microinjection. [55] This caused the pigs to produce the enzyme phytase, which breaks down the indigestible phosphorus, in their saliva. [53] [56] As a result, they excrete 30 to 70% less phosphorus in manure depending upon the age and diet. [53] [56] The lower concentrations of phosphorus in surface runoff reduces algal growth, because phosphorus is the limiting nutrient for algae. [53] Because algae consume large amounts of oxygen, excessive growth can result in dead zones for fish. Funding for the Enviropig program ended in April 2012, [57] and as no new partners were found the pigs were killed. [58] However, the genetic material will be stored at the Canadian Agricultural Genetics Repository Program. In 2006, a pig was engineered to produce omega-3 fatty acids through the expression of a roundworm gene. [59]

In 1990, the world's first transgenic bovine, Herman the Bull, was developed. Herman was genetically engineered by micro-injected embryonic cells with the human gene coding for lactoferrin. The Dutch Parliament changed the law in 1992 to allow Herman to reproduce. Eight calves were born in 1994 and all calves inherited the lactoferrin gene. [60] With subsequent sirings, Herman fathered a total of 83 calves. [61] Dutch law required Herman to be slaughtered at the conclusion of the experiment. However the Dutch Agriculture Minister at the time, Jozias van Aartsen, granted him a reprieve provided he did not have more offspring after public and scientists rallied to his defence. [62] Together with cloned cows named Holly and Belle, he lived out his retirement at Naturalis, the National Museum of Natural History in Leiden. [62] On 2 April 2004, Herman was euthanised by veterinarians from the University of Utrecht because he suffered from osteoarthritis. [63] [62] At the time of his death Herman was one of the oldest bulls in the Netherlands. [63] Herman's hide has been preserved and mounted by taxidermists and is permanently on display in Naturalis. They say that he represents the start of a new era in the way man deals with nature, an icon of scientific progress, and the subsequent public discussion of these issues. [63]

In October 2017, Chinese scientists announced they used CRISPR technology to create of a line of pigs with better body temperature regulation, resulting in about 24% less body fat than typical livestock. [64]

Researchers have developed GM dairy cattle to grow without horns (sometimes referred to as "polled") which can cause injuries to farmers and other animals. DNA was taken from the genome of Red Angus cattle, which is known to suppress horn growth, and inserted into cells taken from an elite Holstein bull called "Randy". Each of the progeny will be a clone of Randy, but without his horns, and their offspring should also be hornless. [65] In 2011, Chinese scientists generated dairy cows genetically engineered with genes from human beings to produce milk that would be the same as human breast milk. [66] This could potentially benefit mothers who cannot produce breast milk but want their children to have breast milk rather than formula. [67] [68] The researchers claim these transgenic cows to be identical to regular cows. [69] Two months later, scientists from Argentina presented Rosita, a transgenic cow incorporating two human genes, to produce milk with similar properties as human breast milk. [70] In 2012, researchers from New Zealand also developed a genetically engineered cow that produced allergy-free milk. [71]

Research Edit

Scientists have genetically engineered several organisms, including some mammals, to include green fluorescent protein (GFP), for research purposes. [72] GFP and other similar reporting genes allow easy visualisation and localisation of the products of the genetic modification. [73] Fluorescent pigs have been bred to study human organ transplants, regenerating ocular photoreceptor cells, and other topics. [74] In 2011 green-fluorescent cats were created to find therapies for HIV/AIDS and other diseases [75] as feline immunodeficiency virus (FIV) is related to HIV. [76] Researchers from the University of Wyoming have developed a way to incorporate spiders' silk-spinning genes into goats, allowing the researchers to harvest the silk protein from the goats’ milk for a variety of applications. [77]

Conservation Edit

Genetic modification of the myxoma virus has been proposed to conserve European wild rabbits in the Iberian peninsula and to help regulate them in Australia. To protect the Iberian species from viral diseases, the myxoma virus was genetically modified to immunize the rabbits, while in Australia the same myxoma virus was genetically modified to lower fertility in the Australian rabbit population. [78] There have also been suggestions that genetic engineering could be used to bring animals back from extinction. It involves changing the genome of a close living relative to resemble the extinct one and is currently being attempted with the passenger pigeon. [79] Genes associated with the woolly mammoth have been added to the genome of an African Elephant, although the lead researcher says he has no intention of using live elephants. [80]

Humans Edit

Gene therapy [81] uses genetically modified viruses to deliver genes which can cure disease in humans. Although gene therapy is still relatively new, it has had some successes. It has been used to treat genetic disorders such as severe combined immunodeficiency, [82] and Leber's congenital amaurosis. [83] Treatments are also being developed for a range of other currently incurable diseases, such as cystic fibrosis, [84] sickle cell anemia, [85] Parkinson's disease, [86] [87] cancer, [88] [89] [90] diabetes, [91] heart disease [92] and muscular dystrophy. [93] These treatments only affect somatic cells, meaning any changes would not be inheritable. Germline gene therapy results in any change being inheritable, which has raised concerns within the scientific community. [94] [95] In 2015, CRISPR was used to edit the DNA of non-viable human embryos. [96] [97] In November 2018, He Jiankui announced that he had edited the genomes of two human embryos, to attempt to disable the CCR5 gene, which codes for a receptor that HIV uses to enter cells. He said that twin girls, Lulu and Nana, had been born a few weeks earlier and that they carried functional copies of CCR5 along with disabled CCR5 (mosaicism) and were still vulnerable to HIV. Het werk werd alom veroordeeld als onethisch, gevaarlijk en voorbarig. [98]

Genetically modified fish are used for scientific research, as pets and as a food source. Aquaculture is a growing industry, currently providing over half the consumed fish worldwide. [99] Through genetic engineering it is possible to increase growth rates, reduce food intake, remove allergenic properties, increase cold tolerance and provide disease resistance.

Detecting pollution Edit

Fish can also be used to detect aquatic pollution or function as bioreactors. [100] Several groups have been developing zebrafish to detect pollution by attaching fluorescent proteins to genes activated by the presence of pollutants. The fish will then glow and can be used as environmental sensors. [101] [102]

Pets Edit

The GloFish is a brand of genetically modified fluorescent zebrafish with bright red, green, and orange fluorescent color. It was originally developed by one of the groups to detect pollution, but is now part of the ornamental fish trade, becoming the first genetically modified animal to become publicly available as a pet when it was introduced for sale in 2003. [103]

Research Edit

GM fish are widely used in basic research in genetics and development. Two species of fish, zebrafish and medaka, are most commonly modified because they have optically clear chorions (membranes in the egg), rapidly develop, and the 1-cell embryo is easy to see and microinject with transgenic DNA. [104] Zebrafish are model organisms for developmental processes, regeneration, genetics, behaviour, disease mechanisms and toxicity testing. [105] Their transparency allows researchers to observe developmental stages, intestinal functions and tumour growth. [106] [107] The generation of transgenic protocols (whole organism, cell or tissue specific, tagged with reporter genes) has increased the level of information gained by studying these fish. [108]

Growth Edit

GM fish have been developed with promoters driving an over-production of "all fish" growth hormone for use in the aquaculture industry to increase the speed of development and potentially reduce fishing pressure on wild stocks. This has resulted in dramatic growth enhancement in several species, including salmon, [109] trout [110] and tilapia. [111]

AquaBounty Technologies have produced a salmon that can mature in half the time as wild salmon. [112] The fish is an Atlantic salmon with a Chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha) gene inserted. This allows the fish to produce growth hormones all year round compared to the wild-type fish that produces the hormone for only part of the year. [113] The fish also has a second gene inserted from the eel-like ocean pout that acts like an "on" switch for the hormone. [113] Pout also have antifreeze proteins in their blood, which allow the GM salmon to survive near-freezing waters and continue their development. [114] The wild-type salmon takes 24 to 30 months to reach market size (4–6 kg) whereas the producers of the GM salmon say it requires only 18 months for the GM fish to achieve this. [114] [115] [116] In November 2015, the FDA of the USA approved the AquAdvantage salmon for commercial production, sale and consumption, [117] the first non-plant GMO food to be commercialised. [118]

AquaBounty say that to prevent the genetically modified fish inadvertently breeding with wild salmon, all the fish will be female and reproductively sterile, [116] although a small percentage of the females may remain fertile. [113] Some opponents of the GM salmon have dubbed it the "Frankenfish". [113] [119]

Research Edit

In biological research, transgenic fruit flies (Drosophila melanogaster) are model organisms used to study the effects of genetic changes on development. [120] Fruit flies are often preferred over other animals due to their short life cycle and low maintenance requirements. It also has a relatively simple genome compared to many vertebrates, with typically only one copy of each gene, making phenotypic analysis easy. [121] Drosophila have been used to study genetics and inheritance, embryonic development, learning, behavior, and aging. [122] Transposons (particularly P elements) are well developed in Drosophila and provided an early method to add transgenes to their genome, although this has been taken over by more modern gene-editing techniques. [123]

Population control Edit

Due to their significance to human health, scientists are looking at ways to control mosquitoes through genetic engineering. Malaria-resistant mosquitoes have been developed in the laboratory. [124] by inserting a gene that reduces the development of the malaria parasite [125] and then use homing endonucleases to rapidly spread that gene throughout the male population (known as a gene drive). [126] This has been taken further by swapping it for a lethal gene. [127] [128] In trials the populations of Aedes aegypti mosquitoes, the single most important carrier of dengue fever and Zika virus, were reduced by between 80% and by 90%. [129] [130] [128] Another approach is to use the sterile insect technique, whereby males genetically engineered to be sterile out compete viable males, to reduce population numbers. [131]

Other insect pests that make attractive targets are moths. Diamondback moths cause US$4 to $5 billion of damage a year worldwide. [132] The approach is similar to the mosquitoes, where males transformed with a gene that prevents females from reaching maturity will be released. [133] They underwent field trials in 2017. [132] Genetically modified moths have previously been released in field trials. [134] A strain of pink bollworm that were sterilised with radiation were genetically engineered to express a red fluorescent protein making it easier for researchers to monitor them. [135]

Industry Edit

Silkworm, the larvae stage of Bombyx mori, is an economically important insect in sericulture. Scientists are developing strategies to enhance silk quality and quantity. There is also potential to use the silk producing machinery to make other valuable proteins. [136] Proteins expressed by silkworms include human serum albumin, human collagen α-chain, mouse monoclonal antibody and N-glycanase. [137] Silkworms have been created that produce spider silk, a stronger but extremely difficult to harvest silk, [138] and even novel silks. [139]

Attempts to produce genetically modified birds began before 1980. [140] Chickens have been genetically modified for a variety of purposes. This includes studying embryo development, [141] preventing the transmission of bird flu [142] and providing evolutionary insights using reverse engineering to recreate dinosaur-like phenotypes. [143] A GM chicken that produces the drug Kanuma, an enzyme that treats a rare condition, in its egg passed regulatory approval in 2015. [144]

Disease control Edit

One potential use of GM birds could be to reduce the spread of avian disease. Researchers at Roslin Institute have produced a strain of GM chickens (Gallus gallus domesticus) that does not transmit avian flu to other birds however, these birds are still susceptible to contracting it. The genetic modification is an RNA molecule that prevents the virus reproduction by mimicking the region of the flu virus genome that controls replication. It is referred to as a "decoy" because it diverts the flu virus enzyme, the polymerase, from functions that are required for virus replication. [145]

Evolutionary insights Edit

A team of geneticists led by University of Montana paleontologist Jack Horner is seeking to modify a chicken to express several features present in ancestral maniraptorans but absent in modern birds, such as teeth and a long tail, [146] creating what has been dubbed a 'chickenosaurus'. [147] Parallel projects have produced chicken embryos expressing dinosaur-like skull, [148] leg, [143] and foot [149] anatomy.

Genetically modified frogs, in particular Xenopus laevis en Xenopus tropicalis, are used in development biology. GM frogs can also be used as pollution sensors, especially for endocrine disrupting chemicals. [150] There are proposals to use genetic engineering to control cane toads in Australia. [151] [152]

The nematode Caenorhabditis elegans is one of the major model organisms for researching molecular biology. [153] RNA interference (RNAi) was discovered in C elegans [154] and could be induced by simply feeding them bacteria modified to express double stranded RNA. [155] It is also relatively easy to produce stable transgenic nematodes and this along with RNAi are the major tools used in studying their genes. [156] The most common use of transgenic nematodes has been studying gene expression and localisation by attaching reporter genes. Transgenes can also be combined with RNAi to rescue phenotypes, altered to study gene function, imaged in real time as the cells develop or used to control expression for different tissues or developmental stages. [156] Transgenic nematodes have been used to study viruses, [157] toxicology, [158] and diseases [159] [160] and to detect environmental pollutants. [161]

Systems have been developed to create transgenic organisms in a wide variety of other animals. The gene responsible for Albinism in sea cucumbers has been found and used to engineer white sea cucumbers, a rare delicacy. The technology also opens the way to investigate the genes responsible for some of the cucumbers more unusual traits, including hibernating in summer, eviscerating their intestines, and dissolving their bodies upon death. [162] Flatworms have the ability to regenerate themselves from a single cell. [163] Until 2017 there was no effective way to transform them, which hampered research. By using microinjection and radiation scientist have now created the first genetically modified flatworms. [164] The bristle worm, a marine annelid, has been modified. It is of interest due to its reproductive cycle being synchronised with lunar phases, regeneration capacity and slow evolution rate. [165] Cnidaria such as Hydra and the sea anemone Nematostella vectensis are attractive model organisms to study the evolution of immunity and certain developmental processes. [166] Other organisms that have been genetically modified include snails, [167] geckos, turtles, [168] crayfish, oysters, shrimp, clams, abalone [169] and sponges. [170]


8.8: Transgenic organisms - Biology

A new brand of farming is emerging from the research and development labs of several universities and small biotechnology companies-so new they're even changing the spelling to "pharming."

Pharming is the production of human pharmaceuticals in farm animals that is presently in the development stage with possible commercialization by the year 2000. It has been gaining application among biotechnologists since the development of transgenic "super mice" in 1982 and the development of the first mice to produce a human drug, tPA (tissue plasminogen activator to treat blood clots), in 1987. Transgenic organisms have been modified by genetic engineering to contain DNA from an external source. The first drugs produced by this approach are about to enter clinical trials as part of the FDA review process. These transgenic animals will likely be raised by the pharmaceutical companies and will certainly be kept separate from the food supply.

Genetische manipulatie

During the 1970s, advances in DNA manipulation techniques provided a significant, economical alternative source for many drugs made of protein. Previously, these protein drugs were available in extremely limited supplies for example, human cadavers were the source for human growth hormone, and insulin to treat diabetes was collected from slaughtered pigs.

By genetic engineering, the DNA gene for a protein drug of interest can be transferred into another organism that will produce large amounts of the drug. This technique (illustrated in Figure 1), can be used to impart new production characteristics to an organism, as well as to trigger the production of a protein drug:

1) The gene of interest is isolated on a strand of DNA.

2) DNA is cut at specific points by restriction enzymes. The enzymes recognize certain sequences of bases on the DNA strand and cut where those sequences appear.

3) The cut DNA joins with a vector , which may be a virus or part of a bacterial cell called a plasmid. The vector carries the gene of interest into the organism that will produce the protein.

4) Transformation occurs when the gene carried by the vector is incorporated into the DNA of another organism where it initiates the action desired (production of a drug, etc.).

The first successful products of the genetic engineering process were protein drugs like insulin and growth hormone. These drugs do not have to be produced by mammals to be active in mammals. An inexpensive, easy-to-grow culture of genetically engineered bacteria like the common E. coli can manufacture these protein drugs.

Other human drugs, such as tPA for blood clots, erythropoietin for anemia, and blood clotting factors VIII and IX for hemophilia, require modifications that only cells of higher organisms like mammals can provide. The higher costs of maintaining mammalian cell cultures that produce only small amounts of the drugs have been an enormous barrier to the commercial development of this type of cell culture production method.

Animal Pharming

By genetic engineering, the DNA gene for a protein drug of interest can be transferred into another organism for production. Which organism to use for production is a technical and economic decision.

For certain protein drugs that require complex modifications or are needed in large supply, production in transgenic animals seems most efficient. The farm animal becomes a production facility with many advantages-it is reproducible, has a flexible production capacity through the number of animals bred, and maintains its own fuel supply. Best of all, in most animal drug production, the drug is delivered from the animal in a very convenient form-in the milk!

Procedure

A transgenic animal for pharmaceutical production should (1) produce the desired drug at high levels without endangering its own health and (2) pass its ability to produce the drug at high levels to its offspring.

The current strategy to achieve these objectives is to couple the DNA gene for the protein drug with a DNA signal directing production in the mammary gland. The new gene, while present in every cell of the animal, functions only in the mammary gland so the protein drug is made only in the milk. Since the mammary gland and milk are essentially "outside" the main life support systems of the animal, there is virtually no danger of disease or harm to the animal in making the "foreign" protein drug.

After the DNA gene for the protein drug has been coupled with the mammary directing signal, this DNA is injected into fertilized cow, sheep, goat, or mouse embryos with the aid of a very fine needle, a tool called a micromanipulator, and a microscope (Figure 2). The injected embryos are then implanted into recipient surrogate mothers where, hopefully, they survive and are born normally.

Commercialization Issues

Success in creating a transgenic animal that can produce the drug is far from guaranteed. About 10 to 30 percent of mouse embryos produce transgenics, but less than 5 percent of goats, sheep, or cows do. Production of the drug is measured during lactation after the animal is raised to maturity and bred. Because of the long time periods involved and low success rates, developing transgenic animals is currently very expensive, as the dollar amounts in Table 1 indicate.

Although most protein drugs are made in milk, a notable exception is human hemoglobin that is being made in swine blood to provide a blood substitute for human transfusions. Because hemoglobin is naturally a blood protein, it is likely to be one of few exceptions to the usual method of production in milk. Furthermore, the economics of blood production are less favorable, because to recover human hemoglobin, the animal producing it must be slaughtered.

Drugs currently made by or being developed in transgenic animals are listed in Table 1. Notice that pharming is expected to increase the value of animals dramatically. In general, animal pharming is considered to be 5 to 10 times more economical on a continuing basis and 2 to 3 times cheaper in startup costs than cell culture production methods.

Regulatory and Ethical Issues

Production of human pharmaceuticals in farm animals has many technical barriers to overcome, although most technologists agree that these technical difficulties will be easily resolved in the 1990s. As a production method, animal pharming is entirely unprecedented and is likely to undergo significant evaluation by the Food and Drug Administration (FDA). Human drugs purified from animal milk or blood are likely to require exceptional levels of safety testing before animal and human health concerns are addressed to the satisfaction of consumers.

At a more fundamental level, many people are genuinely concerned about animal welfare and biotechnology's redefinition of the relationship between humans and animals. Genetic engineering and transgenic animal research are essentially human endeavors to improve the availability, quality, and safety of drugs to enhance human health and to improve animal health. Animal breeding has gone on for centuries, but the ability to change the DNA of the animal brings breeding to a revolutionary new level.

Information Sources

Frank Gwazdauskas, professor, dairy science department, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia 24061-0315.

"See How They (Don't) Grow." Successful Farming. March 1991, p. 33.

"Transgenic Animals in the Production of Therapeutic Proteins." Biotechnology International. Century Press, 1992, p. 317.

"Transgenic Pharming Advances." Bio/Technology. May 1992, p. 498.

"Whole Animals for Wholesale Protein Production." Bio/Technology. August 1992, p. 863. Table 1


Written by David F. Betsch, Ph.D., Biotechnology Training Programs, Inc. Edited by Glenda D. Webber, Iowa State University Office of Biotechnology.


North Central Regional Extension Publications are subject to peer review and prepared as a part of the Cooperative Extension activities of the 13 land-grant universities of the 12 North Central States, in cooperation with the Extension Service - U.S. Department of Agriculture, Washington, D.C. The following states cooperated in making this publication available.

University of Illinois
69 Mumford Hall
1301 W. Gregory Drive
Urbana, IL 61801
217-333-2007

University of Minnesota
3 Coffey Hall
St. Paul, MN 55108
612-625-8173

University of Wisconsin
Ag. Bulletin, Rm. 245
30 N. Murray St.
608-262-3346

* Iowa State University
119 Printing & Publ. Bldg.
Ames, IA 50011-1050
515-294-5247

University of Missouri
115 S. Fifth St.
Columbia, MO 65211
314-681-5557

Lincoln University
900 Moreau Drive
Jefferson City, MO 65101
314-882-2792

Michigan State universiteit
10B. Ag. Hall
East Lansing, MI 48824-1039
517-355-0240
* Publishing state

For copies of this and other North Central Regional Extension Publications, write to: Publications Office, Cooperative Extension Service, in care of the University listed above for your state. If they do not have copies or your state is not listed above, contact the publishing state as marked with an asterisk.

Programs and activities of the cooperative Extension Service are available to all potential clientele without regard to race, color, national origin, age, sex, religion or disability.


GMOs in agriculture

Genetically modified (GM) foods were first approved for human consumption in the United States in 1994, and by 2014–15 about 90 percent of the corn, cotton, and soybeans planted in the United States were GM. By the end of 2014, GM crops covered nearly 1.8 million square kilometres (695,000 square miles) of land in more than two dozen countries worldwide. The majority of GM crops were grown in the Americas.

Engineered crops can dramatically increase per area crop yields and, in some cases, reduce the use of chemical insecticides. For example, the application of wide-spectrum insecticides declined in many areas growing plants, such as potatoes, cotton, and corn, that were endowed with a gene from the bacterium Bacillus thuringiensis, which produces a natural insecticide called Bt toxin. Field studies conducted in India in which Bt cotton was compared with non-Bt cotton demonstrated a 30–80 percent increase in yield from the GM crop. This increase was attributed to marked improvement in the GM plants’ ability to overcome bollworm infestation, which was otherwise common. Studies of Bt cotton production in Arizona, U.S., demonstrated only small gains in yield—about 5 percent—with an estimated cost reduction of $25–$65 (USD) per acre owing to decreased pesticide applications. In China, where farmers first gained access to Bt cotton in 1997, the GM crop was initially successful. Farmers who had planted Bt cotton reduced their pesticide use by 50–80 percent and increased their earnings by as much as 36 percent. By 2004, however, farmers who had been growing Bt cotton for several years found that the benefits of the crop eroded as populations of secondary insect pests, such as mirids, increased. Farmers once again were forced to spray broad-spectrum pesticides throughout the growing season, such that the average revenue for Bt growers was 8 percent lower than that of farmers who grew conventional cotton. Meanwhile, Bt resistance had also evolved in field populations of major cotton pests, including both the cotton bollworm (Helicoverpa armigera) and the pink bollworm (Pectinophora gossypiella).

Other GM plants were engineered for resistance to a specific chemical herbicide, rather than resistance to a natural predator or pest. Herbicide-resistant crops (HRC) have been available since the mid-1980s these crops enable effective chemical control of weeds, since only the HRC plants can survive in fields treated with the corresponding herbicide. Many HRCs are resistant to glyphosate (Roundup), enabling liberal application of the chemical, which is highly effective against weeds. Such crops have been especially valuable for no-till farming, which helps prevent soil erosion. However, because HRCs encourage increased application of chemicals to the soil, rather than decreased application, they remain controversial with regard to their environmental impact. In addition, in order to reduce the risk of selecting for herbicide-resistant weeds, farmers must use multiple diverse weed-management strategies.

Another example of a GM crop is “golden” rice, which originally was intended for Asia and was genetically modified to produce almost 20 times the beta-carotene of previous varieties. Golden rice was created by modifying the rice genome to include a gene from the daffodil Narcissus pseudonarcissus that produces an enzyme known as phyotene synthase and a gene from the bacterium Erwinia uredovora that produces an enzyme called phyotene desaturase. The introduction of these genes enabled beta-carotene, which is converted to vitamin A in the human liver, to accumulate in the rice endosperm—the edible part of the rice plant—thereby increasing the amount of beta-carotene available for vitamin A synthesis in the body. In 2004 the same researchers who developed the original golden rice plant improved upon the model, generating golden rice 2, which showed a 23-fold increase in carotenoid production.

Another form of modified rice was generated to help combat iron deficiency, which impacts close to 30 percent of the world population. This GM crop was engineered by introducing into the rice genome a ferritin gene from the common bean, Phaseolus vulgaris, that produces a protein capable of binding iron, as well as a gene from the fungus Aspergillus fumigatus that produces an enzyme capable of digesting compounds that increase iron bioavailability via digestion of phytate (an inhibitor of iron absorption). The iron-fortified GM rice was engineered to overexpress an existing rice gene that produces a cysteine-rich metallothioneinlike (metal-binding) protein that enhances iron absorption.

A variety of other crops modified to endure the weather extremes common in other parts of the globe are also in production.


Bekijk de video: Soal dan pembahasan Penyimpangan semu Mendel (December 2021).