Эмбриоинженерияға жалпы түсінік

Биология ғылымдарының жаңа жетістіктері арасынан мал эмбриоииженериясының биотехнологиялық әдіс ретінде қолданылуы және болашақтағы мүмкіндігі бүкіл әлем ғалымдарын аса қызықтырады. Эмбриоинженерия – организмнің жатырдағы дамуының ерте кезеңіне әсер ету арқылы эмбриоидарды генетикалық құрастыру. Мұндай, алдын ала көзделген генетикалық жоспарға сәйкес малды алу мал шаруашылығында кең қолданбаса да, оның болашағы орасан зор, тіпті кейбір бағыттары, мысалы, мал эмбриондарын трансплантациялау немесе клонын көбейту ңазіргі кездің өзінде коммерциялық негізге қойылған.

Эмбриоинженерия әдістерінің кез келгені биотехнологиялық бағытқа ие бола алады, ал олардың негізін эмбриондар, трансплантациясы құрайды. Трансплантация (көшіру, тасымалдау) деп генетикалық тұрғыдан жоғары бағалы аналық малдың (донордың) бірнеше эмбриондарын басқа аналық малдардың (реципиеттердің) жыныс жолына тасымалдауды түсінеді. Алғаш рет эмбриондарды трансплантациялау туралы хабар 1890 жылы Хип қояндарға ұрықтанған аналық жыныс клетканы тасымалдап, көжектер алғаннан кейін алынды. Алайда, бұдан кейінгі көп жылдар бойында эмбриондарды тасымалдау идеясын мал тұқымын жақсарту мақсатына қолдануға оншалықты мән берілмеді. Сондықтан біздің ғасырымыздың жетпісінші жылдарына дейін эмбриондарды трансплантацнялау әдісі тек зерттеу мақсатына ғана қолданылды. Жетпісінші жылдардың бас кезеңінен бастап мал эмбриондарын трансплантациялау проблемасы ғалымдар мен мал шаруашылық мамандарын қызықтыра бастады. Қазіргі кезде ғылыми дамыған елдерде мал эмбриондарын траисплантациялау арқылы жыл сайын жүздеген мың бұзау, бірнеше мың қозы алынуда. ТМД елдеріңде эмбриондарды трансплантациялау бойынша 20-дан астам орталықтар құрылды. Біздің республикамыздың ғалымдарының бұл проблеманы шешу үшін қосқан үлесі үлкен. Қазақ республикасы ғылым Академиясының эксперименттік биология институты қой зиготаларын трансплантациялау жұмысын 20 жылдай уақыт бойында жүргізіп келеді.

Эмбриондарды тасымалдаудың негізгі мақсаты болып генетикалық құндылығы өте жоғары ұрғашы малдаң жылына барынша көп ұрпақтар алу арқылы мал тұқымын асылдандыру жұмысының тиімділігін арттыру болып саналады. Әдетте, біз, мысалы, бір сиырдан 3-6 бұзау ғана алатын болсақ, онда эмбриогенетикада биотехнология көмегімен алынатын ұрпақтың санын ондаған және жүздеген есе көбейтуге болдды. Теориялық есеп бойынша генетикалық тұрғыдан бағалы жалғыз донор сиырдан 500-ден астам бұзау алуға болады. Эмбриондарды трансплантациялау бұдан басқа мынадай мақсаттарды шешу үшін қолданылады:

– ерте эмбриондарды бөлу арқылы бір-бірінен ешқаңдай айнымайтын малдар (монозиготалы) алу;

– генетикалық тұрғыдан бағалы мутантты малдарды сақтап, олардың санын көбейту;

  • шағын популяцияны және жойылуға жақын тұқымның генофондын сақтау;
  • генотипі бойынша генетикалық бағалы, бірақ табиғи жағдайда тұқым бере алмайтын малдан ұрпақтар алу;
  • генетикалық кемістіктерді тарататын малды табу;
  • климаты басқа – шетелден әкелінген малды жерсіндіру;
  • эмбрионның кариотипін зерттеу арқылы жыныс проблемасын реттеу;
  • эмбриондарды түрлер арасында тасымалдау;
  • химерлі (аллофенді) және трансгенді малдар алу үшін.

Эмбриондарды тасымалдау биотехнологиясы мынадай кезеңдерден тұрады: донорларды таңдау; донорлардың суперовуляциясын іске асыру; донорларды ұрықтау; донорлардан эмбриондарды шығару және оларды бағалау; эмбриондарды арнайы ортада өсіру және сақтау; эмбриондарды реципиенттерге көшіріп отырғызу (тасымалдау). Негізгі кезеңдердің жалпы принциптерін қарастырайық. Әрине, донордың мақсатқа сәйкес әр түрлі генетикалық ерекшелігі (өнімділігі жоғары, ауруларға төзімді т. б.) болуы керек. Мысалы, сүтті ірі қара шаруашылығында донор – сиырларды таңдауда, оларды болашақтағы асыл тұқымды, жақсартушы бұқалардың шешесі ретінде қарайды. Донордың нәсілдік қасиеті өзінің жоғары өнімділігіне ғана емес, сонымен қатар оның туыстарының осындай қасиетпен сипатталуына да байланысты. Трансплантадия тәжірибесінде донор – сиырларды таңдау екі сатыдан тұрады. Біріншісінде, донордың қасиеті оның өзінің басты белгілері — сүттілігі және сүтінің майлылығы бойынша бағаланды. Бағалаудың келесі кезеңінде желіннің және емшектің пішіні сүт беру қасиеті, төзімділігі, сүйек және тұяғының беріктілігі және көбею функциясы бойынша бағаланады. Әрине, егер донордың ұрпақтары болса, онда олардың сапасы бойынша оны бағалау түпкілікті болып саналады. Осы талаптарға сәйкес донорларды негізінен асыл тұқымды мал өсіретін шаруашылықтардан таңдайды.

Донор таңдап болғаннан кейін олардан көптеген овуляция немесе суперовуляция алу қажет. Бағалы донорлардың жыныс мүшесінде бірнеше ооциттер жетілуі үшін оларға әртүрлі гормон препараттарын қолданады. Ол үшін донор малдың қанынан гонадотроптық гормондарды енгізеді. Қазіргі кезде олардың ішінен буаз биенің сары суын (ББС) енгізу кең қолдана бастады. Алайда, кез келген донор мұндай гормондарға өздерінің ерекшелігіне сәйкес әр қилы жауап береді, сондықтан енгізілетін гормоннның белгілі мөлшеріне тиімді полиовуляциялық қасиеті бар донорларды таңдаудың үлкен маңызы бар. Кейінгі кезде ФСГ (фоликулин стимулдейтін гормон) гонадотрпинінпростангландин гормондарымен бірге қолданудың тиімді екенін ғалымдар дәлелдеді. Осындай әсер ету нәтижесінде донордың жыныс жолынан 10-20 жетілген аналық жыныс клеткаларды алуға болады.

Зиготаларды трансплантациялау әдісінің тиімділігі оларды донор жыныс жолынан шығару тәсіліне көп байланысты. Эмбриондарды үш тәсіл арқылы шығаруға болады: донорды сойысқа жығу, хирургиялық және арнайы ерітінділер көмегімен жуу (хирургиялық емес). Қазіргі уақытта негізінен соңғы екі тәсіл қолдану алды. Көпшілік жағдайда эмбрионды донордан шығарудың нақты тәсілінің қолданылуы мал түріне байланысты болып келеді. Ірі қара мен жылқыда негізінен хиургиялық емес тәсіл, ал қой мен шошқада арнайы операция өткізу арқылы эмбриондарды аналық жыныс жолынан жуып шығарады. Кейінгі кезде қой эмбриондарын хирургиялық емес тәсіл арқылы бөлуге болатын мүмкіндіктер пайда болады. Жалпы бұл тәсілдің артықшылығы донор малды бірнеше рет қолдану мүмкіндігін туғызуынан тұрады.

Имплантациялық даму сатысындағы ерте эмбриондарды бөліп алғаннан рецепинет – анлықтардың жатырына тасымалдауға дейін 4-5 сағат уақыт кетеді. Осы аралықта зиготаның биологиялық сапасы сақталуын қамтамасыз ететін жағдай жасау керек. Эмбриондарды шығарғаннан кейін, олардың тіршілік қабілеттілігін бағалап, температурасы 370С қоректік ортаға ауыстырады. Эмбриондар өметін және сақталатын ортада тұз ерітінділері, витаминдер, амин қышқылдары, ортаның рН мөлшерін 7,2-7,6 аралығында қамтамасыз ететін бикарбонат иондары, антибиотиктер болады. Қазіргі уақытта эмбриондарды in vitro жағдайында қысқа мерзімде өсіру үшін бірнеше қоректік орталар дайындалады. Эмбриондарды өсіру үшін Дюльбекко, Бринстер тұз ерітінділері, ТС-199, Хэм Ғ-10 қоректік орталары жиі қолданылады. Мұндай орталарға әртүрлі биологиялық және синтетикалық заттар (антибиотиктер, қан сарысуы т.б.) қосады. Эмбриондарды қоректік ортада өсіру және сақтау арқылы, оларды ұзақ қашықтыққа (басқа шаруашылыққа) тасымалдауға болады.

Мал эмбриондарын сүтқоректі аналықтардың жыныс түтігіне тасымалдау арқылы сақтауға болады. Бұл мақсатпен үй қояндарын пайдалану өте ыңғайлы. Ұрғашы қоянның жыныс түтігіндегі сиыр эмбриондары реципинеттерге тасымалдауға жарамды сатыға дейін морулажәне бластоцистаға шейін өсе алатынын ғалымдар дәлелдеді. Р.Лаусон және т.б. (1972) ұрғашы қоян жыныс түтігінде 3-4 тәулік бойында сақталған ірі қара эмбриондарын реципинет – сиырларға тасымалдағанда транспланттардың шығуы 73% тең екендігін көрсетті. Әрі қоян организмінде яғни in vivo жағдайында сақталатын эмбриондарды тым ұзақ қашықтыққа жеткізу қиынға соқпайды.