Biotecnologie animali: un'introduzione alla biotecnologia animale

Biotecnologie animali: un'introduzione alla biotecnologia animale!

Il concetto di coltura del tessuto animale è emerso per la prima volta nel 1903, quando gli scienziati hanno scoperto la tecnica di divisione delle cellule in vitro (in una provetta). Ross Harrisson ha fatto l'inizio della tecnica di coltura del tessuto animale nel 1907 usando tessuto di rana.

Questa tecnica era inizialmente limitata agli animali a sangue freddo. Tuttavia, studi successivi portarono persino gli animali a sangue caldo nella sua sfera. Nel corso degli anni diversi tessuti sono stati usati come espianti, e la tecnica della coltura tissutale è davvero diventata la spina dorsale della biotecnologia animale.

Applicazioni della coltura dei tessuti animali:

I moderni strumenti biotecnologici hanno avuto un'influenza notevole anche sulla biotecnologia animale. Molte tecniche innovative vengono costantemente utilizzate in tutto il mondo per migliorare il bestiame. Il fondamento di questo approccio sta nell'alterazione a vari livelli biochimici e molecolari. Queste tecniche si stanno dimostrando estremamente utili nello sviluppo di animali resistenti alla malattia, sani e più produttivi.

Alcune delle aree in cui queste tecniche molecolari possono rivelarsi utili includono:

Allevamento:

Anche se i programmi di riproduzione tradizionali esistono da molti anni, la loro applicazione rimane limitata. Non sono molto specifici, poiché l'allevamento convenzionale risulterebbe in un incrocio tra due animali in cui molti geni possono essere trasferiti simultaneamente.

Qui, alcuni geni possono essere utili mentre altri possono essere fastidiosi. Ma la tecnologia del DNA ricombinante ha reso possibile allevare animali con grande precisione e accuratezza. I geni specifici possono essere inseriti in un embrione animale senza causare uno spostamento di altri geni presenti nello stesso animale.

Una delle principali applicazioni di questa tecnica è lo sviluppo di nuove razze di vacche produttive che possono produrre latte più nutriente. Il latte di una mucca normale manca di lattoferrina, una proteina contenente ferro, che è significativa per la crescita del bambino.

Gli scienziati di Gen Pharm International, in California, hanno ora sviluppato il toro transgenico Herman, che è stato microiniettato con il gene umano per la lattoferrina. L'allevamento di Herman e della sua progenie si rivelerà una nuova fonte di latte nutriente.

vaccini:

Ogni anno vengono spesi miliardi di dollari per migliorare gli animali della fattoria e la loro assistenza sanitaria. Gli scienziati stanno ora cercando di utilizzare la tecnologia del DNA ricombinante per produrre vaccini per gli animali. Un vaccino estremamente efficace è già stato sviluppato per la pseudo-rabbia suina (virus dell'herpes). Questo vaccino è stato convenzionalmente prodotto uccidendo malattie che causano microbi.

Ciò comportava un rischio elevato di sopravvivenza di alcuni di questi microbi. Un esempio comune di questo è l'afta epizootica (afta epizootica). Ci sono stati molti casi in Europa in cui l'uso del vaccino per l'afta epizootica ha effettivamente causato un'epidemia. I moderni vaccini ricombinanti non vengono iniettati con questi germi. Sono quindi sicuri da usare e non comportano alcun rischio.

La produzione convenzionale di vaccini è un affare a basso costo e ad alto costo. Ma i moderni sistemi di produzione ricombinante hanno aperto nuove prospettive nell'enorme mercato dei vaccini efficienti. I vaccini ricombinanti segnano anche il loro ritmo veloce di sviluppo.

I vaccini convenzionali possono impiegare dai venti ai trenta anni di ricerca e sperimentazione prima di essere pronti per l'uso. Questo ha causato una carenza di importanti vaccini. I vaccini moderni sono pronti in un lasso di tempo molto più breve. Inoltre, questi vaccini sono attivi anche a temperatura ambiente. Il loro movimento e la loro conservazione diventano così molto più facili.

Migliorare la nutrizione animale:

La nutrizione degli animali è un'altra importante preoccupazione che può essere affrontata attraverso strumenti biotecnologici. Abbiamo visto come alcuni batteri sono stati efficacemente usati per esprimere le proteine ​​in eccesso per applicazioni medicinali. Allo stesso modo, le proteine ​​animali come le somatotropine possono essere sovraespresse nei batteri e generate in grandi quantità per scopi commerciali.

Dare piccole quantità di queste proteine ​​ad animali come pecore e mucche ha già mostrato un aumento nell'efficienza di conversione dell'alimentazione dell'animale. La manipolazione biotecnologica può aiutare a generare la somatotropina porcina (PST), che non solo migliora l'efficienza di alimentazione nei suini dal 15% al ​​20%, ma ha anche importanti benefici per i sistemi di salute umana. Il PST aiuta anche a ridurre i depositi di grasso.

Un altro ormone della crescita - Somatotropina bovina (BST) viene somministrato alle mucche da latte per migliorare la produzione di latte fino al 20%. Questo trattamento ormonale aumenta l'assunzione di cibo dell'animale, e aumenta anche il rapporto latte / mangime dal cinque al quindici per cento.

Il GHRF (Growth Hormone Releasing Factor) è un'altra proteina che è stata segnalata per aumentare l'efficienza di alimentazione degli animali. Sebbene questo non sia un ormone della crescita, aiuta l'animale ad aumentare la produzione di proteine ​​di crescita (ormoni).

L'uso iniziale di tale tecnologia è stato seguito dalla paura di trasferire questi ormoni agli esseri umani attraverso il latte e i prodotti a base di carne. Tuttavia, ampi studi hanno definitivamente messo a tacere queste paure. I test hanno dimostrato che queste proteine ​​non hanno alcun effetto sul corpo umano e quindi sono sicure per il consumo.

Creare animali transgenici:

Pecore transgeniche:

Dolly, la pecora è stata creata in Scozia nel 1997 dalla tecnica del trasferimento nucleare. Qui il nucleo di una cellula mammaria "donatrice" è stato iniettato in una cellula ricevente (uovo) (il cui nucleo era stato rimosso). Questa cellula fu quindi impiantata in una madre surrogata ricettiva, e alla fine si sviluppò in Dolly - il "clone del donatore". Questa è stata seguita dalla nascita di Polly - l'agnello transgenico contenente un gene umano (Figura 3).

Lo sviluppo di Dolly e Polly, i primi animali clonati hanno creato ondate in tutto il mondo. Questa impresa è davvero significativa, in quanto segna non solo una grande conquista scientifica, ma apre anche la strada alla generazione di molti altri animali clonati, che trasportano preziose proteine ​​umane.

Capra transgenica:

In questo caso le cellule fetali sono state ottenute da un feto di capra femmina di trenta giorni. Il gene AT III, un gene umano che codifica per la proteina anti-coagulazione, è stato agganciato al promotore e iniettato nel nucleo dell'uovo appena fecondato.

Dopo aver rimosso il nucleo della cellula uovo ricevente (condizione enucleata), la cellula uovo donatrice è stata fusa con cellule fibroblastiche fetali in possesso del gene umano. Successivamente, l'embrione clonato è stato trasferito in una madre caprina ricevente.

La progenie così sviluppata è in grado di produrre latte contenente proteine ​​umane. Questa proteina può essere facilmente estratta dal latte e utilizzata per numerosi scopi farmaceutici. Lo sviluppo di queste capre con geni umani è una delle prime applicazioni del processo di trasferimento nucleare.

PPL Therapeutics, una società con sede nel Regno Unito ha già sviluppato cinque agnelli transgenici. Il direttore della compagnia, il dott. Alan Colman, afferma che questi agnelli sono la realizzazione della visione di produrre greggi o mandrie istantanee che producono alte concentrazioni di preziose proteine ​​terapeutiche molto rapidamente. Ultimamente, i maiali sono stati anche clonati usando tecniche di clonazione più innovative. Questi maiali potrebbero essere molto utili per l'industria alimentare.

Xenotrapianto: trapianto di organi da una specie all'altra

Il trapianto di organi, l'ultima prodezza biotech, si è dimostrato un trattamento economicamente vantaggioso per cuore, reni, polmoni e altre malattie. Si ritiene che gli organi di specie come i maiali siano promettenti fonti di organi di donazione per l'uomo. Questa pratica è denominata "Xenotrapianto".

Il primo esperimento di xenotrapianto fu condotto nel 1905, quando un chirurgo francese trapiantò fette di rene di coniglio in un paziente umano. I primi esperimenti di trapianto di reni di scimpanzé negli umani furono condotti nel 1963-64. Uno dei pazienti che ha ricevuto il rene trapiantato è sopravvissuto per nove mesi.

Le valvole cardiache trapiantate dai maiali sono comunemente usate per trattare diverse forme di gravi malattie cardiache. Le cellule animali incapsulate sono anche viste come una via promettente per la ricerca nel trattamento del diabete. La malattia di Parkinson e il dolore acuto causato da alcune terapie farmacologiche. Anche i liquidi e i tessuti delle mucche sono stati usati per produrre medicinali e altri prodotti per la salute da decenni.

Il principale ostacolo allo xenotrapianto è il sistema immunitario del corpo umano contro le infezioni. A volte l'introduzione di un tessuto non umano nel corpo umano crea un rifiuto iperattivo e l'intero corpo può interrompere il flusso di sangue verso l'organo donato. Anche qui, la biotecnologia interviene per salvare la giornata. I maiali vengono ora clonati per produrre organi, che saranno riconosciuti dal corpo umano.

Questi maiali sono sviluppati mediante microiniezione di materiale genetico da cellule di maiale fetale in uova, che non avevano materiale genetico proprio. Questo metodo è noto come "Honolulu Technique", poiché Teruhiko Wakayama e il suo gruppo dell'Università di Honolulu (USA) hanno usato questo metodo per clonare i topi.

Questa tecnica ha portato allo sviluppo del primo clone di mammifero maschio. Questo metodo è altamente favorito in quanto riguarda solo il trasferimento della cellula donatrice fetale. Altri metodi, come quello usato nella clonazione di Dolly, richiedono la fusione dell'intera cellula donatrice con l'uovo enucleato.

Xena - il maiale nero clonato potrebbe essere un passo avanti nella produzione di organi per il trapianto. Il passo successivo sarebbe quello di modificare il genoma di questo maiale clonato, in modo che gli organi ottenuti da tali animali non possano rappresentare una minaccia di rigetto se usati per il trapianto. Tuttavia, il dilemma etico di tali trapianti e la probabilità di trasmettere virus sconosciuti rimangono ancora da affrontare.

Embryo Transfer:

Il trasferimento di embrioni bovini è un'altra tecnica di manipolazione genetica. Il principale vantaggio del trasferimento degli embrioni è che aumenta la capacità riproduttiva di bovini utili come mucche e bufali. Tale trasferimento può anche ridurre l'intervallo di generazione tra le fasi di selezione avendo una grande percentuale di progenie di giovani donatori.

In alcuni casi, il trasferimento dell'embrione consente anche alle mucche e ai bufali che sono stati resi sterili a causa di una malattia, di un infortunio o di un invecchiamento, di avere una progenie. Anche le tecniche di trasferimento degli embrioni (ET) sono state sviluppate per cammelli e vitelli. Questo studio è stato condotto presso il Centro Nazionale di Ricerca sul Cammello di Bikaner.