Биология в 3 томах. Tом 3 - Тейлор Д.
ISBN 5-03-003687-3
Скачать (прямая ссылка):
На сегодняшний день наиболее удачный подход к получению таких белков — использование молока трансгенных животных. Этот подход с большим коммерческим успехом используется
Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. БИОЛОГИЯ, т. 3
БОТАНИКА
ММА им. И.М. Сеченова
Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. БИОЛОГИЯ, т. 3
236
Глава 25
Рис. 25.17. Трансгенные овцы, ожидающие доения. В их ДНК встроен ген человека, ответственный за образование белка а-1-антитрипсина. Он образуется в клетках молочных желез и поступает в молоко овцы.
Экспрессия AAT Данные Minjflock-анализа
Сравнение молока от контрольной И трансгенной овец
1. Молоко контрольной овцы.
2. Молоко овец линии 786,
Казеин
Рис. 25.18. Гель-электрофорез белков молока овцы /- обычное молоко; 2 — молоко от трансгенной овцы; видна новая полоса, соответствующая AA Т.
компанией «PPL Pharmaceuticals*, основанной в 1987 г. в Эдинбурге для производства AAT (а-1 -антитрипсина). Компании принадлежат стада овец, каждое из которых производит свой белок. Первым животным, вырабатывающим ААТ, была трансгенная овца Трейси. В настоящее время она сама уже не используется для получения белка, но ее потомки несут нужный ген, так что со временем можно будет создать целые стада трансгенных овец (рис. 25.17). Трансгенные животные по внешнему виду и физиологическим параметрам не отличаются от нормальных особей.
AAT — это белок, содержащийся в крови человека. Мутация в гене, кодирующем этот белок, приводит к неингибируемой активности эласта-зы и в конечном итоге к эмфиземе легких (разд. 9.7.3). Эластаза — это фермент, который вырабатывается некоторыми типами лейкоцитов и разрушает старые, потерявшие свою эластичность волокна, что обеспечивает обновление эластичной ткани в легких. В норме активность эластазы регулируется ААТ, который служит ингибитором фермента, (Считается, что курение ингиби-рует ААТ, и потому тоже приводит к эмфиземе.) AAT образуется в печени и может быть выделен из крови, однако обеспечить всех нуждающихся в этом препарате больных, получая его из донорской крови, невозможно. В настоящее время ген, кодирующий ААТ, встроен в геном овцы, и экспрессия гена осуществляется в ее молочных железах. Использование ,тля промышленного получения AAT трансгенных овец, а не коров, объясняется тем, что время генерации у них меньше, а содержание обходится дешевле.
Ген, кодирующий ААТ, характеризуется высокой степенью экспрессии, т. е. большую часть времени он находится во включенном состоянии. В результате на долю AAT приходится около 50% общего количества белка, присутствующего в молоке (рис. 25.18). В клетках овцы происходит правильная модификация белка, которая состоит в том, что к нему добавляется сахар и образуется гликопротеин. Процедура получения AAT представлена на рис. 25.19.
Поскольку все клетки овцы содержат ген ААТ, возникает вопрос, благодаря какому механизму AAT образуется только в клетках молочной железы? Ответ заключается в следующем: благодаря механизму регуляции. Каждая клетка организма содержит полный генетический код, поэтому каждая клетка организма (неважно, женского или мужского пола) несет гены белков
БОТАНИКА
ММА им. И.М. Сеченова
Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. БИОЛОГИЯ, т. 3
Прикладная генетика
237
Яйцеклетка овцы
Придерживающая пипетка
Микропипетка Промотор гена
для инъекции ДНК ?-лактоглобулина в пронуклеус
Нужный ген, например ген,
л Суррогатная мать
Выявление
трансгенного потомка
Трансгенный потомок
Нужный продукт секретируется В молоко
Очистка продукта (до 99,99% чистоты)
Продукт AAT стоимостью 50 ООО фунтов стерлингов за 1 мг
Рис. 25.19. Процедура получения трансгенной овцы, несущей ген человека, например ген, кодирующий AA Т.
молока. Однако, для того чтобы этот ген экс-прессировался, необходимо чтобы был включен его промотор — (участок ДНК, прилегающий к нему). При клонировании гена AAT он был соединен с промотором, относящимся к системе генов ?-лактоглобулина, т. е. ген AAT был поставлен под контроль промотора, включающего гены ?-лактоглобулина — белка, концентрация которого в молоке очень высока.
В настоящее время ААТ, полученный с помощью генной инженерии, проходит клинические испытания. Ожидается, что данный препарат поступит в продажу в ближайшие годы.
Встраивание человеческого гена в геном овцы было использовано и при получении фактора IX — белка свертывания крови, отсутствие которого служит причиной одного из видов гемофилии (разд. 24.6.1). Такая же схема применялась в производстве препарата, разжижающего кровь (тканевого активатора плазминогена). Компания «PPL Pharmaceutical работает сейчас над получением «генноинженерного» фибриногена — главного белка системы свертывания крови, который имеет очень сложную вторичную и третичную структуру. Его предполагают использовать в качестве клея для соединения тканей после хирургических операций.
25.5.3. Гормон роста
Гены гормонов роста уже рассматривались в разд. 25.2.2 и 25.2.3, а полемику вокруг бычьего соматотропина мы обсуждали в разд. 25.2.3. Сходные проблемы возникли и при введении в геном животных генов, обусловливающих синтез гормона роста человека. Трансгенные овцы, которые вырабатывали гормон роста человека в больших количествах, быстрее росли и набирали вес, однако, они больше болели, чаще погибали в молодом возрасте, а их самки были бесплодными. Трансгенные свиньи тоже очень эффективно наращивали мышечную массу, однако у них было отмечено еще больше побочных эффектов, чем у овец, включая артрит, язву желудка, болезни сердца и почек. До тех пор пока не будут найдены способы более точной регуляции генов, данный метод нельзя использовать в коммерческих целях.
