Sperm aracılı gen transferi - Sperm-mediated gene transfer
Sperm aracılı gen transferi (SMGT) transfer eden transgenik bir tekniktir genler yeteneğine göre sperm hücreleri kendiliğinden eksojen bağlanmak ve içselleştirmek DNA ve döllenme sırasında üretmek için bir oosite nakledin genetiği değiştirilmiş hayvanlar.1 Eksojen DNA, organizmanın dışından kaynaklanan DNA'yı ifade eder. SMGT kullanılarak transgenik hayvanlar elde edilmiştir, ancak bu tekniğin etkinliği düşüktür. Düşük verimlilik, esas olarak spermatozoa tarafından düşük eksojen DNA alımından kaynaklanır ve oositlerin transfekte spermatozoa ile döllenme şansını azaltır.2 SMGT ile başarılı bir şekilde transgenik hayvanlar üretmek için, spermatozoa eksojen DNA'yı kafaya eklemeli ve bu transfekte spermatozoa, oositi döllemek için işlevselliğini korumalıdır.2 SMGT tarafından üretilen genetiği değiştirilmiş hayvanlar, biyomedikal, tarımsal ve veterinerlik çalışma alanlarında araştırma için faydalıdır. SMGT ayrıca, insan hastalıkları için model olarak hayvanlar üretmede yararlı olabilir veya insan gen terapisi ile ilgili gelecekteki keşiflere yol açabilir.
Sperm Aracılı Gen Transfer Mekanizması
SMGT yöntemi, eksojen DNA'yı taşımak için doğal bir genetik materyal vektörü olan sperm hücresini kullanır. Eksojen DNA molekülleri, sperm hücresinin başındaki hücre zarına bağlanır. DNA'nın bu bağlanması ve içselleştirilmesi rastgele bir olay değildir. Eksojen DNA, sperm hücresinin yüzeyinde bulunan DNA bağlayıcı proteinlerle (DBP'ler) etkileşime girer.3 Spermatozoa memelilerin seminal sıvısında bulunan bir inhibitör faktör tarafından doğal olarak eksojen DNA moleküllerinin girmesine karşı korunmaktadır. Bu faktör, sperm hücrelerinin ve eksojen DNA'nın bağlanmasını bloke eder, çünkü inhibe edici faktör varlığında, DBP'ler eksojen DNA'ya bağlanma yeteneklerini kaybeder. Bu inhibe edici faktörün yokluğunda, sperm hücrelerindeki DBP'ler DNA ile etkileşime girebilir ve daha sonra DNA'yı hücreye yerleştirebilir. Bu nedenle, sperm numunelerinden seminal sıvı, hemen ardından kapsamlı bir yıkama ile uzaklaştırılmalıdır. boşalma.3 DNA içselleştirildikten sonra, eksojen DNA genoma entegre edilmelidir. DNA'nın oosit aktivasyonunda, nükleus dekondansasyonunda veya pronükleus oluşumunda entegre edilmesi de dahil olmak üzere DNA entegrasyonu için önerilen çeşitli mekanizmalar vardır, ancak önerilen bu mekanizmaların tümü, DNA'nın entegrasyonunun sperm hücresinin hücreye girmesinden sonra gerçekleştiğini ima eder. oosit.3
Sperm Aracılı Gen Transferi Tartışması
Sperm aracılı gen transferi tartışmalı olarak kabul edilir, çünkü başarılara rağmen henüz güvenilir bir genetik manipülasyon biçimi olarak yerleşmiş değildir. Şüphecilik, sperm hücrelerinin eksojen DNA için vektör görevi görmesi durumunda evrimsel kaosun ortaya çıkabileceği varsayımına dayanmaktadır.4 Makul varsayım, üreme yolları serbest DNA molekülleri içerdiğinden, sperm hücrelerinin eksojen DNA moleküllerini toplama riskine karşı oldukça dirençli olması gerektiğini söyler. SMGT deneysel olarak kanıtlanmıştır ve doğanın SMGT'ye karşı engelleri olduğu varsayımını takip etmiştir. Bu engeller her zaman mutlak değildir ve SMGT'nin tutarsız deneysel sonuçlarını açıklayabilir.4 SMGT'ye karşı doğal engeller varsa, başarılar yalnızca engellerin başarısız olduğu olağandışı durumları temsil edebilir. İki engel tespit edildi; yabancı DNA moleküllerine bağlanmayı önleyen seminal sıvıda inhibe edici faktör ve sperm hücrelerinin yabancı DNA molekülleri ile etkileşimi üzerine tetiklenen bir sperm endojen nükleaz aktivitesi.4 Bu korumalar, sperm ve eksojen genetik diziler arasındaki kasıtsız etkileşimlerin minimumda tutulduğuna inanmak için sebep verir. Bu engeller, her döllenme olayının potansiyel olarak mutajenik hale gelebileceği tehdidine karşı koruma sağlar.4
Sperm Aracılı Gen Transferinin Uygulamaları
Hayvan Transgenezi
Transgenik hayvanlar, sperm aracılı gen transferi gibi gen transfer teknikleri kullanılarak başarılı bir şekilde üretilmiştir. Bu üretim başarılı olmasına rağmen işlemin verimliliği düşüktür. Transgenik hayvanların üretiminde SMGT'nin düşük etkinliği, esas olarak, sperm hücreleri tarafından eksojen DNA'nın yetersiz alımından, dolayısıyla transfekte spermatozoa ile döllenmiş oositlerin sayısının azalmasından kaynaklanmaktadır.5 1989'dan 2004'e kadar, SMGT kullanılarak yaşayabilir transgenik hayvanların üretimi için 30'dan fazla talep vardı, ancak bunların sadece yaklaşık yüzde 25'i, transgenlerin F'nin ötesinde bir aktarımını gösterdi.0 nesil.4 Bu aktarım, kullanılabilir hayvan transgenezini talep etmek için gereklidir. Önceki araştırmalara göre, memeliler, kuşlar, böcekler ve balıklar dahil olmak üzere çok sayıda hayvan türünün SMGT tekniklerine duyarlı olduğu bulunmuştur, bu da SMGT'nin çok çeşitli Metazoan türleri arasında geniş bir uygulanabilirliğe sahip olduğunu göstermektedir.4 Şu anda, transgenlerin düşük iletim sıklığına rağmen, fenotip modifikasyonlarının sıklığı ve genel hayvan transgenezi, bazı deneylerde yüzde 80 kadar yüksek olmuştur.4
Gen tedavisi
Embriyo somatik gen tedavisi için sperm aracılı gen transferinin potansiyel kullanımı, gelecekteki araştırmalar için bir olasılıktır. Embriyo somatik gen terapisi avantajlı olacaktır çünkü hastanın yaşı ile gen terapisinin etkinliği arasında ters bir korelasyon var gibi görünmektedir. Bu nedenle, geri dönüşü olmayan hasar oluşmadan önce gen terapisi tedavisi olasılığı ideal olacaktır.4 Başarılı SMGT'yi rapor eden deneylerin çoğu, döllenme sonrası transfer ve transgenlerin bakımına dair kanıt sağlar.6 SMGT, özellikle başka bir transgenik teknik olan pronükleer mikroenjeksiyonun aksine, basit ve uygun maliyetli bir gen terapisi yöntemi olmanın potansiyel avantajlarına sahiptir. Bununla birlikte, bazı başarılara ve potansiyel faydasına rağmen, SMGT henüz güvenilir bir genetik modifikasyon formu olarak belirlenmemiştir.6
Referanslar
1. Lavitrano M, Giovannoni R, Cerrito MG. 2013. Sperm aracılı gen transferi için yöntemler. Yöntemler Moleküler Biyoloji. 927: 519-529.
2. García-Vázquez FA, Ruiz S, Grullón LA, Ondiz AD, Gutiérrez-Adán A, Gadea J. 2011. Domuz spermi aracılı gen transferini etkileyen faktörler. Veterinerlik Biliminde Araştırma. 91 (3): 446-53.
3. Lavitrano M, Busnelli M, Cerrito MG, Giovannoni R, Manzini S, Vargiolu A. 2006. Sperm aracılı gen transferi. Üreme, Doğurganlık ve Gelişim. 18: 19-23.
4. Smith K, Spadafora C. 2005. Sperm aracılı gen transferi: uygulamalar ve çıkarımlar. BioEssays. 27 (5): 551-562.
5. Tasmalar T, Campos VF, de Leon PM, Moura, Cavalcanti PV, Amaral, MG, et al. 2011. Tavuklarda seminal plazma çıkarıldıktan sonra sperm aracılı gen transferi ve dimetilsülfoksit veya N, N-dimetilasetamid ile işlenmiş eksojen DNA ile transgen aktarımı. Biosciences Dergisi. 36 (4): 613-620.
6. Smith K. 2004. Gen tedavisi: gen transfer teknolojisinin insan germ hattına potansiyel uygulanabilirliği. Uluslararası Tıp Bilimleri Dergisi. 1 (2): 76-91.