Биотехнология, как наука, которая использует биологические принципы в практической работе, опирается на достижения физиологии, биохимии, биоинженерии.
Наряду с традиционными методами селекции — чистопородным разведением и скрещиванием — методы биотехнологии должны стать важным рычагом совершенствования сельскохозяйственных животных.
Используя ее методы: трансплантацию эмбрионов, клеточную инженерию, генетическую инженерию, хромосомную инженерию можно ускорить генетический прогресс в несколько раз. Рассмотрим каждый из этих методов в отдельности (трансплантацию эмбрионов мы подробно описали в предыдущей главе).
Клеточная инженерия возникла, когда появился метод соматической гибридизации (1960 г.), где при совместном культивировании двух линий онкологических клеток появлялся новый их тип. Новые клетки обладали высокой скоростью размножения без добавления в среду белков — факторов роста. По типу роста и морфологическим признакам эти клетки отличались от родительских. Ядра новых клеток имеют суммарное число родительских хромосом, а также маркерные гены. Клетки сливаются, когда у них повреждены мембраны.
Увеличить эффективность слияния удалось с помощью японского гемаглютинирующего вируса. Позднее вместо этого вируса использовали вирус Сендай. Слияние возможно между разными клетками одного организма и клетками разных отдаленных видов.
Факторы роста, необходимые для культивирования некоторых клеток, следующие; инсулин, трансферин, этанола-мин. гидрокортизон, дексаметазон, простагландин, фосфо-этаноламин, пролактин, гипофизарный экстракт и другие.
Но при слиянии клеток разных видов животных всегда происходит элиминация хромосомы одного из них. Полученные гибридные клетки стали объектами для генетического анализа. Применение химических веществ типа полиэтилен-гликоля способствует слиянию клеток разных видов животных и даже растительных клеток с животными. Клетки, которые слились, сначала формируют одну большую клетку с двумя разными ядрами. И если в одном из ядер начинается синтез ДНК, то он стимулируется и в другом ядре. В целом оба ядра делятся одновременно, их хромосомы смешиваются и две полученные клетки имеют хромосомы обоих первоначальных видов. Они могут быть гибридами мыши и крысы, кошки и собаки, человека и мыши.
Используя клеточную инженерию в животноводстве, можно культивировать клетки сколько угодно времени, но, в отличие от растений, из них невозможно получить взрослый организм.
Возможность слияния клеток животных явилась толчком развития клеточной технологии в области инфекционных заболеваний для получения моноклинальных антител с заданной специфичностью, гомогенных по молекулярным свойствам, которые применяются для диагностики, профилактики и лечения.
Одним из самых перспективных методов иммунохимической диагностики вирусных, бактериальных и других инфекций сельскохозяйственных животных является иммуноферментный тест.
В настоящее время используется методика, с помощью которой возможно слияние лимфоцита с раковой (миэломной) клеткой. Полученный гидрид быстро делится, образуя клон из миэломных клеток, которые синтезируют один вид антител, присущих исходному лимфоциту. Такой клон дает возможность получать сколько угодно антител против определенного вида белка (антигена).
Клонирование — это способ выведения популяций, клетки которых получены из одной первичной клетки. Оно позволяет отселекционировать суперэффективную популяцию и стабилизировать популяцию клетки с желательной клеточной функцией. Таким образом получают вакцину к вирусу ящура путем моноклинальных антител к нему.
Самостоятельным направлением клеточной инженерии является оплодотворение яйцеклеток в пробирке на ранних стадиях развития. Этот метод (трансплантация эмбрионов) мы рассмотрели в предыдущей главе.
Для изучения механизмов развития используют метод получения генетических мозаик (химер) путем слияния эмбрионов разных генотипов. У животных-химер часть клеток происходит от одной пары родителей, а другая часть— от другой пары. т.е. такие особи имеют четверых родственников. В природе примером химер является фримартинизм — бесплодие телок из разнояйцовых двойней у крупного рогатого скота. Такие животные являются универсальными донорами и реципиентами, т.е. между ними возможна трансплантация тканей и органов. Это обусловлено тем. что в период эмбриогенеза у них возникает явление иммунологической толерантности — очень перспективный путь для пересадки органов и тканей в медицине и ветеринарии.
Большое значение имеют межвидовые химеры, которые впервые были получены от овцы и козы. Химерный эмбрион трансплантировали в матку самок. У потомства голова, рога, хвост и шерсть были от козы. Химерным был состав белков крови. Известны межвидовые и межпородные химеры у крупного рогатого скота (гибриды домашнего и зебувидного скота, симментальской и голштинской пород и другие). Химерные телята были получены при трансплантации 32-клеточных эмбрионов от коров контрастных пород— голштинской и швицкой бурой. Из семи родившихся — у пяти химеризм отсутствовал, а у двух— в фенотипе наблюдалось смешение мастей — черно-пестрой и бурой.
При спаривании химерных животных с нормальными в большинстве случаев они были стерильными. Подобно гетерозиготам или гибридам в потомстве химерных особей происходит расщепление, при котором нарушаются ценные генетические комбинации. Большой практический интерес имеет соединение в фенотипе животных на протяжении одного поколения (путем получения химер) признаков молочной и мясной продуктивности, которые являются антагонистами.
Этот метод можно применять для восстановления клеточной массы эмбриона, поделенного на несколько частей, если использовать для этого клетки тератокарциномы. Клетки этой эмбриональной опухоли включаются в нормальное развитие, если их инъецируют в чужеродную бластоцисту. Тогда они клонируют практически все основные ткани и рождается химера, совершенно новый генотип.
Практическое значение химерных животных заключается в том, что у них есть резервы для усиления хозяйственно-полезных признаков, продуктивности, устойчивости к заболеваниям.
С помощью слияния эмбрионов с культурными или дикими видами можно сберечь генофонд выдающегося животного, эмбрионы которого неспособны к самостоятельному развитию. Слияние эмбрионов местных пород со специализированными влияет на акклиматизационные способности животных.
Существует возможность создания линий (клонов )животных путем партеногенеза (развития особи из яйцеклетки без участия сперматозоида) и трансплантации с биологически полноценными эмбрионами клеток ранних партеногенетических зародышей.
Основы генетики и разведения домашнего скота. Авт.-сост. Ф.Г. Топалов, 2004