Tài liệu Bài giảng công nghệ sinh học ứng dụng trong chăn nuôi và thú y pgs. ts. dương thanh liêm ( www.sites.google.com/site/thuvientailieuvip )

CÔNG NGHỆ SINH HỌC ỨNG DỤNG TRONG CHĂN NUÔI VÀ THÚ Y PGS. TS. Dƣơng Thanh Liêm Bộ môn Dinh dƣỡng Khoa Chăn nuôi – Thú Y Trƣờng Đại học Nông Lâm Công nghệ sinh học trong chăn nuôi động vật 1. Công nghệ sinh học trong sinh sản vật nuôi. 2. Công nghệ sinh học trong kỹ thuật di truyền. 3. Công nghệ sinh học trong sản xuất thức ăn chăn nuôi và thực phẩm. Công nghệ sinh học trong sinh sản động vật Bioscope II Atomic Force Microscope MultiMode scanning probe microscope Kính hiển vi quan sát có độ phóng đại lớn có khả năng quan sát và chụp cắt lớp cấu trúc tế bào Kính hiển vi thao tác có thể hút lấy nhân và cấy chuyển nhân tế bào Công nghệ sinh học ứng dụng trong sinh sản vô tính vật nuôi để sản xuất sinh phẩm dƣợc và thực phẩm chức năng Hai trƣờng hợp nhân dòng thành công trên thế giới - Sinh sản vô tính cừu Dolly - Sinh sản vô tính chuột Cumulina. - Sinh sản vô tính động vật chuyển gen Ngƣời ta hy vọng với kỹ thuật này, có thể tạo ra nhiều con giống sản xuất dƣợc phẩm trong thời gian ngắn, hoặc tạo tế bào gốc để cung cấp các cơ quan bộ phận cho cơ thể ngƣời. Cừu Dolly ra đời bằng phƣơng pháp sinh sản vô tính Chuột Cumulina ra đời bằng phƣơng pháp sinh sản vô tính Mục tiêu của nghiên cứu chuyển gen, sinh sản vô tính là để tạo những động vật có nhiều ƣu thế 1. Tạo ra giống động vật có khả năng kháng bệnh tốt:  Bệnh bò điên: Trƣớc hết cần tạo ra giống động vật có khả năng chống lại bệnh bò điên BSE (bovine spongiform encephalopathy).    Tạo ra giống chuột chuyển gen nhận biết nhanh PrP Phát hiện sớm những triệu chứng bệnh lý não Chọn, nhân giống đơn dòng kháng lại prion (PrPR).  Bệnh viêm vú:  Thú sản xuất protein sữa có chứa lysostaphin, một loại protein enzyme có khả năng chống lại staphylococcus, vi khuẩn gây viêm mủ trong vú. Đây là hƣớng nghiên cứu rất khả thi.  Nhân vô tính giống tự chữa bệnh (Therapeutic breeds). Những giống này có khả năng sản xuất protein kháng sinh chống khuẩn. Ý tƣởng từ nghiên cứu khả năng tự đề kháng của trùn đất? Xây dựng giống ở trang trại có chất lượng tốt • • • Tạo ra giống heo thải ít phosphate ra môi trường. Tạo giống heo cho thịt có chất lượng tốt trong bữa ăn. Tạo thành phần dinh dưỡng sữa và thịt tốt cho sức khỏe. Giống dê sữa chuyển gen Có khả năng kháng khuẩn Thay đổi những thuộc tính chế biến: - Giảm thời gian làm kết vón - Tăng sức kết vón đóng cục Sữa có hoạt chất chống khuẩn gây bệnh và vi khuẩn làm cho sữa mau hƣ hỏng. 30 25 Chất béo sữa thay đổi có lợi cho sức khỏe con người: 20 15 10 SFA Giảm thấp acid béo no, MFA Làm tăng acid CLA, linoleic PUFA biến đổi do vi khuẩn dạ cỏ, chống viêm, chống ung thƣ. 5 0 -5 -10 #34 #37 #53 Trang trại nuôi giống động vật công nghệ sinh học dƣợc phẩm Loại Protein dƣợc phẩm Chức năng chữa bệnh -1 - antitrypsin Anti-thrombin III Có chức năng chống viêm Chống sự nhiểm trùng và xơ cứng nghẽn mạch, cục máu đông. Chữa phù huyết quản do di truyền Chữa bỏng, gẫy xƣơng, incon Bệnh ƣa chảy máu C1 inhibitor Collagen Factor IX & VIII Fibrinogen Human fertility hormones Loài thú chữa “fibrin glue,” bỏng, phẩu thuật, trong hóa trị liệu, trong dƣợc phẩm Triệt sản, vaccin ngừa thai Thay thế máu ngƣời, truyền máu Chữa bỏng, shock, chấn thƣơng, phẩu thuật… Lactoferrin Trị vi khuẩn gây bệnh đƣờng ruột LAtPA Tissue Plasminogen Activator (t-PA) Chữa loét do ứ máu tỉnh mạch Monoclonal antibodies (Mab) Chống ung thƣ kết tràng anti-TNF IgG1 (monoclonal) Chống lại cơ đau tim Tissue plasminogen activator Đột quị, deep vein thrombosis, pulmonary embolism Human hemoglobin Human serum albumin Dê, Cừu Dê Thỏ Bò Cá rô phi Cừu, heo Heo, cừu Dê, bò Heo Dê, bò Bò Dê Dê Dê Dê Table modified from GEN Co. Những nghiên cứu động vật chuyển gen có nhiều tìm năng Đƣợdc ứng dụng vào sản xuất Loại sản phẩm chuyển gen h- Collagen Cattle** h- Fibrinogen Cattle** Nơ sản xuất Pharming Pharming Pharming Thị trƣờng. $500 M (+) $600 M (+) $150 M Giai đoạn TN Sáng chế Chƣa đăng ký Chƣa đăng ký h- Alph- glucosidase Rabbits/ Cattle** ProGenics* Pharming $300 M (+) $300 M (+) Chƣa đăng ký Phase II (Eur) h- AT- III Goats GTC ? Phase II (US) h- SA h- SA Spider Silk h- AAT Goats h- Factor IX h- Lactoferrin Cattle** Cattle** Goats** GTC $1B Argentina Nexia Huge Device PPL/ Bayer ? PPL ? Pharming ? h- Esterase Inhibitor **/ Cattle Rabbits h- Factor VIII Pigs Sheep Cattle ** Animals made using nuclear transfer. Chƣa đăng ký Chƣa đăng ký Phase II Chƣa đăng ký Chƣa chắc chắn Table modified from GEN Động vật chuyển gen và sản lƣợng Protein sinh phẩm của nó Ƣớc tính sản lƣợng protein sinh phẩm trong sữa và qui mô đàn thú chuyển gen trên Thế giới Loại Protein sinh phẩm Protein C tPA α 1-anti-trypsin Factor IX Human serum albumin Ƣớc tính hàng năm cần, kg 100 75 5,000 2 1,000 Ƣớc tính qui mô thú 33 1,100 600 33,000 42,000 13 22 300 8,300 Loài thú Bò Heo Dê Cừu Cừu Dê Cừu Heo Bò Dê ng animals may be calculated as: (expression in g/L) x (annual milk The number of lactati production in L) x (purification efficiency) Cơ chế phá hủy huyết khối trong cơ thể bởi sinh phẩm t-PA (Tissue Plasminogen Activator) • t-PA là một enzyme, nó có thể phá tan huyết khối đông làm tắt nghẽn mạch máu Tổ chức Thƣơng tổn Blood Clot t-PA Phá tan huyết khối Bẻ gãy Sợi Fibrin t-PA Plasminogen Urokinase From the Kidneys Sự hoạt hóa Plasmin Streptokinase From Bacteria Tạo ra con dê nhận gen tái tổ hợp 1: Vector cấu trúc (Construction) LAtPA cDNA SV40 Poly A Signa Murine Way Acid Protein Promoter • Murine Way Acid Protein Promoter, tín hiệu biểu lộ gen trong những tế bào thuộc động vật có vú. • Qui tắc sắp xếp LAtPA cDNA cho điểm biến đổi từ tPA (asn glu ở AA 117) được glycosylated với longer acting (LA) tPA • SV40 là virus được cung cấp poly A (đoạn cuối gen), tín hiệu tế bào mRNA để kết thúc. Promoter sequence Gene Poly A sequence Tạo ra con dê tái tổ hợp 2: Vector lồng ghép (Insertion) Micro-injector Hợp tử Zygote Vector Nucleus Suction Suctio n Pipit Tạo ra con dê tái tổ hợp 2: Vector lồng ghép (Insertion) Zygote Vector Nucleus