690 likes | 1.56k Views
ОСНОВЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БИОЛОГИИ. Лекция 3 Клонирование: проблемы и перспективы. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА. Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. 2: Пер. с англ. М.: Мир, 1994. 235 с. ГЛАВА 8 http://www.fidel-kastro.ru/biology/DevBioV2.htm
E N D
ОСНОВЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БИОЛОГИИ Лекция 3 Клонирование: проблемы и перспективы
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. 2: Пер. с англ. М.: Мир, 1994. 235 с. ГЛАВА 8 http://www.fidel-kastro.ru/biology/DevBioV2.htm Чайлахян Л. М, Вепринцев Б. Н., Свиридова Т. А., Никитин В. А. Электростимулируемое слияние клеток в клеточной инженерии http://www.pereplet.ru/nauka/anobele/klon/bio.html
ОСНОВЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БИОЛОГИЯ. КЛОНИРОВАНИЕ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ. ЧТО ТАКОЕ КЛОНИРОВАНИЕ?
КЛОНИРОВАНИЕ (от древнегреч. κλών— «веточка, побег, отпрыск») получение генетически идентичных живых организмов из соматических клеток
Тотипотентность: способность клетки проходить через все стадии развития и таким образом давать взрослый организм МИКРОКЛОНАЛЬНОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ РАСТЕНИЙ
ОСНОВЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БИОЛОГИЯ. КЛОНИРОВАНИЕ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ. ИСТОРИЯ МЕТОДА клонирования животных
РАЗРАБОТКА КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ Маттиас Якоб Шлейден, Теодор Шванн, Рудольф Вирхов
ЭКСПЕРИМЕНТ В. РУ (мозаичной развитие) 1885 г. нескольких дней культивировал нервную пластинку куриного эмбриона 1888 г. попытался с помощью обычной иголки, раскаленной на огне, разделить эмбрион лягушки, состоящий из двух клеток. Wilhelm Roux (1850-1924)
ЭКСПЕРИМЕНТ Х. ДРИША (регуляционное развитие) 1892 г. обнаружил, что при разделении первых двух бластомеров у амфибий и иглокожих каждый из них даёт полноценного зародыша, а затем и личинку, из которой может развиться нормальный взрослый организм Ханс Дриш (1867-1941)
ЭКСПЕРИМЕНТЫ Х. ШПЕМАНА 1901 г. провел эксперимент с эмбрионом амфибии: разделил его на отдельные клетки и из каждой впоследствии вырастил вполне нормальных головастиков. Ханс Шпеман (1869-1941)
ЭКСПЕРИМЕНТЫ Х. ШПЕМАНА и Г. МАНГОЛЬД 1921 г. открыли явление эмбриональной индукции – взаимодействие элементов развивающегося зародыша, при котором воздействие одного из них направляет (индуцирует) развитие другого а - схема опыта; б - поперечный срез на стадии закладки двух комплексов осевых органов. 1 - спинная губа бластопора; 2 - презумптивная мезодерма; 3 - презумптивная хорда; 4 - материал донора; 5 - инвагинация; 6 - бластоцель; 7 - первичная инвагинация; 8 - вторичная инвагинация; 9 - хорда; 10 - нервная трубка; 11 - мезодерма; 12 - полость кишки; 13 - энтодерма
ЭКСПЕРИМЕНТ Г.В. ЛОПАШЕВА 1948 г. разработал метод трансплантации ядер в яйцеклетку лягушки Георгий Викторович Лопашов (1912-2010)
ЭКСПЕРИМЕНТ Р. БРИГГСА и Т. КИНГА Роберт Бриггс и Томас Кинг (1911-1983) (1921-2000) 1952 г. повторили и усовершенствовали метод трансплантации ядер
ЭКСПЕРИМЕНТ Дж. ГЕРДОНА Джон Гёрдон (1933) 1962 г. использовал в качестве донора ядер специализировавшиеся клетки эпителия кишечника головастика. Выживало не более двух процентов клонированного потомства. 1970-е гг. разработал метод серийных пересадок
ЭКСПЕРИМЕНТ К. ИЛЛМЕНСЕЕ и П. ХОППЕ 1982 г. получили серых мышат, перенеся ядра клеток серого зародыша в цитоплазму яйцеклетки, полученной от черной самки, после чего эмбрионы были перенесены в белых самок, которые и выносили потомство. Результаты не были воспроизведены в других лабораториях, Иллменсееобвиненили в фальсификации. Карл Иллменсее (1939) Питер Хоппе (1938-2010)
ЭКСПЕРИМЕНТ Л.М. ЧАЙЛАХЯНА и сотруд. 1987 г. первое клонирование млекопитающих (лабораторная линия мышей-альбиносов CBWA ) Чайлахян Л.М, Вепренцев Б.Н., Свиридова Т.А., Никитин В.А. Электростимулируемое слияние клеток в клеточной инженерии //Биофизика, 1987 Мышку клонировали из невзрачной тушки, которая 16 лет провела в холодильнике
ЭКСПЕРИМЕНТ Я. УИЛМУТА Кейт Кэмпбэлл (1954-2012) Ян Уилмут Долли (1944) (1996-2003) БиллРитчи КаренМайкок
ЭКСПЕРИМЕНТ Р. ЯНАГИМАЧИ и сотруд. усовершенствование метода переноса ядра: изобрели микропипетку, с помощью которой можно было безболезненно извлекать ядро из соматической клетки и трансплантировать его в энуклеированную яйцеклетку. Риузо Янагимачи
ОСНОВЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БИОЛОГИЯ. КЛОНИРОВАНИЕ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ. Методические проблемы клонирования
ОСНОВЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БИОЛОГИЯ. КЛОНИРОВАНИЕ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ. МЕТОДЫ ТРАНСПЛАНТАЦИИ ЯДЕР
МИКРОМАНИПУЛЯЦИЯ • тонкой микропипеткой прокалывают зоны пеллюцида и плазматической мембраны и извлекают пронуклеусы • пипеткой, большего диаметра (12 мкм) в то же отверстие вводят диплоидное ядро донора. • В этом случае меньше травмируется цитоплазма зиготы и транспортируемое ядро донора
ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИЯ • первый разряд – для слияния клеток • второй – для стимуляции механизма дробления
ХИМИЧЕСКОЕ СЛИЯНИЕ Цитопласты отделяют от интактных клеток в градиенте плотности. Кариопластов выделяют через ряд операции по центрифугированию, разделению в градиенте плотности и т.д.
ОСНОВЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БИОЛОГИЯ. КЛОНИРОВАНИЕ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ. ПОСЛЕДСТВИЯ РЕМОДЕЛИРОВАНИЯ ЯДРА И РЕПРОГРАММИРОВАНИЯ ГЕНОМА
ЭПИГЕНЕТИЧЕСКОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ наследование особенностей экспрессии генов
ПРИМЕРЫ ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ Метилирование ДНК в области промотора гена: наследование окраски мышей Случайная инактивация одной из Х-хромосом
ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ • Посттранскрипционная модификация гистонов • АТФ-зависимый ремоделлинг хроматина • mРНК
ПОСТТРАНСЛЯЦИОННЫЕ МОДИФИКАЦИИ ГИСТОНОВ Зеленый – метилирование лизина и аргинина Желтый – фосфорилированиесерина и треонина Красный – ацетилирование лизина Синий – убиквитинирирование лизина
ИЗМЕНЕНИЕ СТЕПЕНИ МЕТИЛИРОВАНИЯ В ЭМБРИОГЕНЕЗЕ
СИНДРОМ РЕТТА доминантное сцепленное с Х-хромосомой постнатальное нарушение развития и нервной системы
ОСНОВЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БИОЛОГИЯ. КЛОНИРОВАНИЕ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ. ФОРМЫ КЛОНИРОВАНИЯ
МОЛЕКУЛЯРНОЕ КЛОНИРОВАНИЕ получение клонов генов на основе техники рекомбинантных ДНК
РЕПРОДУКТИВНОЕ КЛОНИРОВАНИЕ создание точной копии организма с использованием его генетического материала
ТЕРАПЕВТИЧЕСКОЕ КЛОНИРОВАНИЕ получения клеточных культур – трансплантатов 1. Оплодотворенная яйцеклетка (зигота) 2. Зигота делится надвое 3-4. Митотическое деление продолжается 5. Через 5-6 дней образуется бластоциста6. Внутреннюю часть бластоцисты (ВКМ) помещают на питательную среду для получения стволовых клеток
ОСНОВЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БИОЛОГИЯ. КЛОНИРОВАНИЕ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ. Перспективы внедрения в практику
ПЕРСПЕКТИВЫ ВНЕДРЕНИЯ В ПРАКТИКУтерапевтического клонирования
ПЕРСПЕКТИВЫ ВНЕДРЕНИЯ В ПРАКТИКУрепродуктивного клонирования