حیوانات تراریخت (1)

واژه ی حیوان تراریخت، اشاره به حیوانی دارد که به طور عمد و هدفمند در ژنومش - ماده ای که مسئول ویژگی های وراثتی است- تغییر ایجاد شده است، در مقابل جهش تغییری است که خودبه خودی و بی هدف در ژنوم ایجاد شده. DNA خارجی با استفاده از تکنولوژی DNA نوترکیب به حیوان معرفی می شود، و سپس از طریق هر رده ی سلولی زایا منتقل می شود، به این ترتیب هر سلول زایای حیوان محتوی ماده ی ژنتیکی اصلاح شده ی یکسان است.

پیش از گسترش دانش ژنتیک مولکولی، تنها راه مطالعه ی تنظیم و عملکرد ژن های جانوران از طریق مشاهده ی ویژگی های وراثتی یا جهش های خود به خودی که در آنها رخ می داد و باعث تغییر یک ویژگی می شد، بود. مدت ها پیش از دانش ژنتکی مندلی و مولکولی، پرورش گزینشی روش رایج در میان کشاورزان برای ارتقای صفات منتخب، برای مثال افزایش تولید شیر بود.

در طول دهه ی 70 اولین موش کایمر ایجاد شد. سلول های دو جنین مختلف از دو نژاد مختلف در مرحله ی اول تکوین (هشت سلول) با هم ترکیب شدند تا یک جنین منفرد و متعاقباً یک موش بالغ کایمری که خصوصیات هر دو نژاد را نشان می دهد ایجاد کنند.

توسعه ی سریع و توام زیست شناسی تکوین و مهندسی ژنتیک امکان گسترش تکنیک های خلق حیوانات تراریخت را فراهم ساخت. ریزتزریق DNA اولین تکنیک موفق برای تراریختی حیوانات بود که اولین بار گوردن و رودِل (1981) بر روی موش ها به کار بردند و سپس بر روی گونه های مختلف دیگر از جمله رت، خرگوش، گوسفند، خوک، پرندگان و ماهی صورت گرفت. پس از آن دو تکنیک اصلی دیگر گسترش یافت، شامل: استفاده از رتروویروس های ترنسژنز که در سال 1975 توسط جینیش به کارگرفته شد و استفاده از سلول های بنیادین جنین- واسطه در انتقال ژن توسط گوسلر و همکارانش (1986) به کار گرفته شد.

از سال 1981، هنگامی که برای اولین بار واژه ی تراریخت توسط گوردن و رودِل استفاده شد، پیشرفت سریعی در استفاده از حیواناتی که به طور ژنتیکی مهندسی شده اند صورت گرفت همچنین محققان تعداد فزاینده ای از برنامه های کاربردی برای این فن آوری را دریافتند.

روش های ایجاد جانور تراریخت

به دلایل علمی برای مثال اندازه کوچک و هزینه نگهداری کمتر نسبت به مهرداران بزرگتر، زمان کوتاه تولید مثل و ژنتیک نسبتاً شناخته شده، موش ها اصلی ترین گونه در زمینه ی تراریخت سازی شده اند.

سه روش اصلی برای خلق حیوان تراریخت ریز تزریق DNA، سلول های بنیادین جنینی واسطه ی انتقال ژن و رتروویروس نوترکیب برای انتقال ژن است:

ریزتزریق DNA

این روش شامل ریزتزریق مستقیم یک ژن یا ترکیبی از ژن ها، از عضو دیگر همان گونه یا از گونه ای متفاوت، به پیش هسته ی تخمک بارور شده است. این روش یکی از اولین روش هایی است که در جانوران به تائید رسیده است. DNA معرفی شده، ممکن است منجر به بیان بالا -یا پایین- ژن های مشخص شود و یاسبب بیان یک ژن کاملاً جدید برای آن گونه شود. رسیدن به هدف مطلوب پس از ریز تزریق DNA یک فرایند تصادفی است و احتمال زیادی وجود دارد که DNA ای که به پیش هسته وارد کرده ایم به جایگاه مناسب در DNA سلول میزبان وارد نشود تا امکان بیان آن فراهم گردد.

تخمک بارور شده¬ای که میزبان DNA تزریق شده است، به لوله ی رحمی حیوان ماده منتقل می شود. مزیت این روش، قابلیت کاربرد آن در طیف وسیعی از گونه ها است.

سلول های بنیادی جنینی واسطه در انتقال ژن

این روش شامل وارد کردن توالی DNA مورد نظر با نوترکیبی همولوگ به کشت سلول های بنیادی جنینی است. سلول های بنیادی جنین سلول های تمایز نیافته ای هستند که توان تمایز به انواع سلول ها را دارند و بنابراین می توان یک موجود کامل ایجا کنند. این سلول ها سپس با یک جنین در مرحله ی بلاستولا (8-16 سلولی) ترکیب می شود. نتیجه ی این عمل یک حیوان کایمری است. روش انتقال ژن با سلول های بنیادی جنینی، روشی است که معمولاً وقتی هدف غیر فعال سازی برخی ژن ها است انتخاب می شود که در اصطلاح به آن روش knock-out می گویند. این تکنیک اهمیت ویژه ای در مطالعه ی فاکتورهای ژنتیکی و عملکرد آنها درفرایند تکوین دارد و معمولاً برای تولید موش های knock-out استفاده می شود. مزیت این روش این است که اجازه می دهد با دقت بالایی جهش تعریف شده در ژن توسط نوترکیبی هومولوگ، هدف گیری شود.

رتروویروس نوترکیب برای انتقال ژن

برای افزایش احتمال بیان ژن، انتقال DNA توسط یک حامل یا وکتور، که عموماً ویروس یا پلاسمید است میانجیگری می شود. رتروویروس ها معمولاً به عنوان وکتور برای انتقال ماده ی ژنتیکی به سلول جانوری استفاده می شوند و از توانایی آنها در آلوده سازی سلول میزبان برای این منظور بهرمند می شوند. زاده ی حاصل از این روش نیز یک موجود کاریمری است چراکه همه ی سلول ها حامل رتروویروس نوترکیب نیستند. برای آنکه موجود حاصل کاملاً تراریخت باشد باید رتروویروس به سلول های زایا منتقل شود.

سمانه سادات عنایتی

بخش دانش و زندگی تبیان

منابع:

Brinster, R. (1974). The effect of cells transferred into mouse blastocyst on subsequent development. J. Exp. Med.:1049-1056.

Donnelly, S., McCarthy, C.R. and Singleton, R. Jr. (1994). The Brave new World of Animal Biotechnology, Special Supplement, Hastings Center Report.

Federation of European Laboratory Animal Science Associations (FELASA) September 1992, revised February 1995. Transgenic Animals - Derivation, Welfare, Use and Protection.

Gordon, J.W. and Ruddle, F.H. (1981). Integration and stable germ line transformation of genes injected into mouse pronuclei. Science 214:1244-1246

Gossler, A. et al. (1986). Transgenesis by means of blastocyst-derived embryonic stem cell line. Proc. Natl. Acad. Sci. 83:9065-9069.