Trasgeee lammas Probleem Emfüseem o kopsukudet kahjustav haigus, mis põhjustab mõedel iimestel kolmekümedates ja eljakümedates eluaastates raskeid higamishäireid. Põhiliselt areeb see välja geeetilise eelsoodumusega iimestel, kes viibivad ruumis, mis o saastuud tubakasuitsu või kemikaalidega. Tavaliselt o sissehigatavas õhus haigustekitajaid, t baktereid ja spoore, mis tuleb lagudada, ee kui ad meie orgaismi kahjustada jõuavad. Kopsudes o suur hulk eutrofiile leukotsüüte, mis eritavad võõrvalke lagudavaid esüüme. Üks olulie eutrofiilide poolt eritatav esüüm o elastaas, mis lõhustab õhu kaudu kopsudesse sattuud valke. Mida rohkem saasteaieid õhus o, seda rohkem elastaasi toodetakse. Kopsualveoolide seiad sisaldavad elastiii, mis tagab kopsude elastsuse. Ka seda võib elastaas lõhustada. Viimase vältimiseks eritatakse verre esüümi, mida imetatakse α-proteiaasi ihibiitoriks (αpi). αpi seostub elastaasiga, iaktiveerib selle ja väldib seega kopsukoe kahjustusi. Kahe esüümi kotsetratsiooi vahel o püsiv tasakaal. Kui αpi-t o vähe, väljub elastaas kotolli alt ja rüdab kopsude elastseid kiude. Tulemus meeutab kääridega kalavõrgu lõikamist augud (alveoolid) muutuvad suuremaks. Mikrofotod (joois 1) o tehtud ühesuguse suuredusega. Kua kopsudes tekivad suured tühimikud, väheeb kopsu sisepid, mille kaudu toimub gaasivahetus. Kopsude töö efektiivsus väheeb, samuti muutuvad ad vastuvõtlikumaks saasteaiete poolt põhjustatud haigustele. αpi geeetika Nagu kõigi valkude, ii ka αpi tootmie o geeetiliselt määratud. αpi gee asub 14. kromosoomis. Tähistame αpi-t tootva alleeli tähega M. Eamikul iimestel o eid kaks MM. Need iimesed o kopsuhaiguste eest suhteliselt kaitstud, välja arvatud väga tugeva ärrituse, t suitsetamise Nukleotiid puhul. Umbes 5-10% iimestel o üks mutate alleel - tähistame selle tähega Z. Neil o MZ kombiatsioo ig αpi-t ei toodeta Joois 1. Kopsukude Normaale kopsukude Emfüseemi põdeva iimese kopsukude EIBE Bioteholoogiaalase Hariduse Euroopa Iitsiatiivgrupp 1999 11. MOODUL: TRANSGEENSED LOOMAD 1
piisavalt. Umbes ühel kahest tuhadest iimesest o mõlemad mutatsed alleelid. Neil o ZZ kombiatsioo ja αpi-t ei toodeta üldse. Kokkuvõtteks (sii esitatu o tegeliku situatsiooi lihtsustus, välja o jäetud gee S): MM MZ ZZ Uurigud äitavad, et ormaale αpi tootmie; ebapiisav αpi tootmie, kalduvus haigestuda emfüseemi; αpi tootmie puudub, väga suur oht haigestuda emfüseemi. ZZ suitsetajatel areeb emfüseem välja umbes 9 aastat varem kui ZZ mittesuitsetajatel; ZZ iimeste taluvus o väiksem kõigi õhus leiduvate saasteaiete suhtes; MZ iimesed haigestuvad tubakasuitsu või muu saasteaie tõttu sagedamii kui ede MM kaaslased; αpi madal tase o leitud paljudel tuberkuloosihaigetel. Paljude haiguste puhul o ii keskkoal kui pärilikkusel suur roll. Järgevad ametid eeldavad iimeste viibimist keskkoas, mis võib viia kopsuhaiguste areemisele: veii valmistajad - hallitaud korkidest; juustutegijad - hallitaud juustust; töölised saeveskis - kõdueud puidutolmust; suhkruroo töötlejad - kõdueud suhkruroost; heiategijad - hallitaud heiast; vilja töötlejad ja pagarid - jahutolmust; liukasvatajad - lidude väljaheidetest. Küsimus: 3. Kas edel erialadel töötavaid iimesi tuleks geeetiliselt aalüüsida, et kidlaks teha ede geotüüp (MM, MZ või ZZ)? Küsimused : 1. Kas teie tahaksite oorelt teada saada, kas teil o MM, MZ või ZZ alleelid? Põhjedage, miks te ii otsustate. 2. Kui te saaksite teada, et teil o MZ kombiatsioo, kas hoiduksite selle tõttu suitsetamisest? Põhjedage oma otsust. 2 11. MOODUL: TRANSGEENSED LOOMAD EIBE Bioteholoogiaalase Hariduse Euroopa Iitsiatiivgrupp 1999
Lahedus Kasutades geeetilisi markereid, saab MZ ja ZZ iimesi idetifitseerida juba süimomedil, isegi varem. Puuduliku αpi tasemega iimesed saaksid sel juhul vältida või vähedada tsüstilisse fibroosi haigestumist kahel viisil: Kahte tüüpi geeiteraapiat: a) somaatilie geeiteraapia, mille korral ormaale gee viiakse kopsukoesse ig see hakkab tootma αpi-t; b) sugurakkude geeiteraapia, mille korral sisestatakse puuduv M-gee. Uued geeid päraduvad ka järgmistele põlvkodadele. Ravimpreparaatide kasutamie, mille korral αpi viiakse aerosooli koostises kopsu. Esüümi vajatakse suurtes doosides: umbes 4 g ädalas (200 g aastas). Geeiteraapia Geeiteraapia suhtes pole veel ühest seisukohta, kuigi äiteks tsüstilise fibroosi ravis o juba edu saavutatud. Praegu tudub eelloetletud meetoditest perspektiivikam (a) variat. Ravimpreparaadid Tavaliselt saadakse αpi-t iimese vereplasmast, kuid selle kogus o väike ja hid väga kõrge. Paljudele iimestele oleks sellisest ravimpreparaadist kasu, kui piisavalt suur kogus oleks kättesaadav madalama hiaga. Šoti firma Pharmaceutical Proteis Ltd. otsustas saada lamba, kes toodab seda esüümi oma piima koostises. Võimalikud eelised: lambad kui imetajad toodavad αpi-t, mis o iimese esüümile sarasem, kui see, mida saadakse bioreaktoris kasvatatavatest bakteritest; lammaste kasutamie o odavam võrreldes veistega, sest ad saavad kiiremii suguküpseks; piima o lihte koguda; esüümi toodetakse aiult piimas, ülejääud loomas ei muutu midagi, seega peaks lammas olema täiesti terve; esüümi saab toota väga suurtes kogustes, sest selliseid lambaid saab kasvatada palju; esüümi saab lihtsalt piimast eraldada; esüümi tootmie o odav. Meetod Jooisel 2 o kujutatud etapid, mis o vajalikud iimese valgu tootmiseks lambapiimas. Otsustav etapp o iimese geei viimie lambasse, sellest tuleb ka imetus - trasgeee. Kasutatavat tehikat imetatakse geeiteholoogiaks, iseergeeetikaks või geeetiliseks modifitseerimiseks. Kõik eed mõisted tähedavad sisuliselt sama meetodit. Kasutades trasgeeseid loomi, o teoreetiliselt võimalik toota iimese kõiki ravi otstarbeks vajalikke valke. Piim saadakse kätte ja kooritakse (eraldatakse rasv). Valgud sadestatakse ja eraldatakse kolokromatograafiaga. Selle meetodi abil o võimalik kätte saada 30% piimas leiduvast αpi-st. Selliste lokkiskarvaste bioreaktorite toodag o väga odav. Üks utt Tracy toodab iga piimaliitri kohta 30 g αpi-t. Esimese laktatsiooi jooksul tootis ta poolteist kilogrammi αpi-t. Esüümi kõrge kotsetratsioo saavutatakse piimas, mille tootmie o väga odav: piimaliitri saamiseks kulub paar aelsterligit (alla 50 EEK). Lambad o täiesti terved ja eil ei paista olevat αpi tootmise tõttu migeid kõrvalähte. Seega o geeiteholoogia abil võimalik saada suurtes kogustes ja küllaltki odava hiaga spetsiifilist esüümi, mis fuktsioeerib saraselt iimese omaga. Emfüseemi ohuga iimesed ei pea kartma EIBE Bioteholoogiaalase Hariduse Euroopa Iitsiatiivgrupp 1999 11. MOODUL: TRANSGEENSED LOOMAD 3
Joois 2. α PI tootmie lambapiimas dooorlammastele atakse hormoopreparaate, et esile kutsuda superovulatsioo......peale seemedamist kogutakse viljastatud muarakud iimese gee viiakse viljastatud muaraku tuuma muarakud viiakse retsipietlammastesse järglased kasvatatakse üles suguküpsetest järglastest valitakse ised, kellel o suurima αpi sisaldusega piim αpi atakse haigetele iimestele αpi eraldatakse 4 11. MOODUL: TRANSGEENSED LOOMAD EIBE Bioteholoogiaalase Hariduse Euroopa Iitsiatiivgrupp 1999
tuleviku pärast ig eed, kes o praegu haiged, saavad haiguse edasist aregut pidurdava ravimi. Esüümi tootmisega pole lugu veel lõppeud. Kõikvõimalike katsete järel aab vastav ametkod ravimi kasutamiseks loa. Selleks võib kuluda aastaid. Loodetavasti ei lähe αpi turule jõudmisei siiski väga kaua aega. Pharmaceutical Proteis Ltd. tegevdirektor doktor Roald James saab pidevalt kirju, mis rõhutavad vajadust selle toote järele. Üks sellie kiri, mille o kirjutaud Mr. Smith (ime pole muudetud), kõlab järgmiselt: 5. aprilli Daily Telegraphi esilehel oli artikkel, mis kajastas teie pigutusi αpi tootmiseks piisavas koguses, et ravida emfüseemi. Miu teada ole mia selle haiguse esimeses staadiumis. Vaikselt istudes saa ma ormaalselt higata, kuid käies hakka higeldama ja pigutuse puhul tekib mul õhupuudus. Muus osas o mu tervis miu vause kohta väga hea. Mul tekkis mõte, et oma uurigute käigus katsetate te oma toodet ka iimeste peal ig kui sellie vajadus tekib, osaleksi ma katses väga hea meelega. Ma ole teadlik, et ede katsetega seostub riskimomet, kuid oma vauses ja olukorras oleksi ma väga rahul, kui saaksi osaleda võimalike kõrvalmõjude väljaselgitamisel, lootuses, et lõpuks saadab teie pigutusi edu ig võib-olla o miulgi sellest kasu. Küsimus 4. Kui teil oleks idetifitseeritud ZZ, kas teie pakuksite oma teeeid katsete jaoks? Põhjedage oma otsust. Tsüstilise fibroosi ravi αpi-t katsetatakse praegu ka tsüstilise fibroosi ravimia. Tsüstilise fibroosi põdemisel o kopsud vastuvõtlikud bakterile Pseudomoas. Orgaism reageerib akkusele tootes rohkem eutrofiile (leukotsüüte), mis lõhustavad baktereid. Selleks toodavad ad rohkelt elastaasi. Bakterid püüavad omakorda hoiduda elastaasi rüakust, eritades edale limakesta. Võitluse tulemusea sisaldavad kopsud ja higamisteed suurt kogust elastaasi, mis lagudab kopsude epiteelirakke ig lõhustab ka αpi-t. Me ägime, et ormaalselt o αpi ülekaalus võrreldes vaba elastaasiga, kuid tsüstilise fibroosi puhul o vastupidi: elastaas o võrreldes αpi-ga ülekaalus. αpi maustamisega patsiedile taastatakse esüümide õige vahekord. Kui katseid saadab edu, o suhteliselt odav αpi tsüstilise fibroosi haigetele asedamatuks ravivahediks. Küsimused 5. Kas selle meetodi juures, kus iimese valku saadakse trasgeesete koduloomade abil, o midagi, mis teid häirib? 6. Milliseid teisi võimalusi o teie arvates peale trasgeesete loomade kasutamise? Klooimie 1997. aasta alguses levis uudis Dollyimelise lamba südimisest Roslii Istituudis, kus püüti saada trasgeeset lammast. Neil oli korda läiud klooi saamie täiskasvaud lamba keharakust. Kogu maailma ajakirjaduses ilmusid fatastilised pealkirjad, t Dolly klooimie seab küsimuse alla iimelu ja soojätkamise staatuse (The Irish Times, 26. veebruar 1997). Vaid üksikud artiklid selgitasid põhjuseid, miks teadlased lamba klooisid. Kui iimese gee viiakse lamba muarakku, ühieb see väga väikese tõeäosusega lamba geoomiga ja hakkab seejärel avalduma ii agu vaja, t tootma piimas esüümi. See o agu õemäg, kus edu võimalus o väga väike, ig EIBE Bioteholoogiaalase Hariduse Euroopa Iitsiatiivgrupp 1999 11. MOODUL: TRANSGEENSED LOOMAD 5
tulemuse saavutamiseks peab tegema palju katseid. Kui lõpuks o saadud lammas, kes toodab oma piimas suures koguses vajalikku valku, kasutatakse seejärel klooimist. Sellega saadakse mitu karja klooitud lambaid, kes toodavad kõik αpi-t (või mõda muud vajalikku valku). Küsimused 7. Kas teie arvates o olulie, et teadlased suutsid klooida lamba? 8. Kuidas te arvate, kas lähemas tulevikus klooitakse iimee? Kas seda oleks vaja või mitte? Joois 3. Dolly klooimie LAMMAS 1 udara rakud viiakse kultuuri LAMMAS 2 muarakud eraldatakse udara rakk muarakk muarakust eraldatakse tuum udara raku tuum viiakse muaraku tuuma kõrvale ja sulatatakse elektrivoolu abil ühte muarakust areeb embrüo,......mis sisestatakse retsipietlambasse (LAMMAS 3) järglae o LAMBA 1 täpe koopia (kloo) 6 11. MOODUL: TRANSGEENSED LOOMAD EIBE Bioteholoogiaalase Hariduse Euroopa Iitsiatiivgrupp 1999