GENETİĞİ DEĞİŞTİRİLMİŞ ORGANİZMALAR - 2

Transkript

1 GENETİĞİ DEĞİŞTİRİLMİŞ ORGANİZMALAR - 2 DR. ONUR YILMAZ 2017 Ziraat Fakültesi, Zootekni Bölümü, Biyometri ve Genetik A.B.D.

2

3 DOĞAL YOLLARLA GEN AKTARIM YÖNTEMLERİ Konjugasyon Transformasyon Transdüksiyon Retroviral transdüksiyon Agrobacterium

4 YAPAY YOLLARLA DİREK OLARAK GEN AKTARIM YÖNTEMLERİ Fiziksel Yöntemler Pronüklear Mikroenjeksiyon Biyolistik Transformasyon Kimyasal Yöntemler Kalsiyum Fosfat Yöntemi ile transfer Polyethylene Glycol aracılığı ile transfer Liposome aracılığı ile transfer Elektriksel Yöntemler Elektroporasyon

5 TRANSGENİK ORGANİZMALAR

6 Transgenik organizmalar farklı genlerle genetik materyali değiştirilen organizmalar olarak tanımlanmaktadır. Bu yabancı materyal aynı türdeki canlılardan olabileceği gibi farklı türlerden de olabilir. Transgenik hayvanların kullanımı biyoloji, tıp ve veteriner hekimlik alanındaki araştırmalar için çok sayıda yeni fırsat sağlamaktadır

7 TRANSGENİK HAYVANLAR VE KULLANIM ALANLARI

8 TRANSGENİK HAYVANLAR İnsan ve hayvanlar için çok önemli olan bazı protein ve farmasötik maddelerin sentezlerini kodlayan genleri embriyolara transfer ederek ürünlerinde bu maddeleri salgılayan Transgenik Hayvanlar elde edilmesi planlanmaktadır İnsanlarda önemli bozukluklara neden olan genetik hastalıkların saptanması ve tedavisi amacıyla hayvanların model olarak kullanılması amaçlanmaktadır.

9 HAYVANLAR ÜZERİNDE YAPILAN ÇALIŞMALAR VE SAĞLADIĞI YARARLAR Büyüme özelliklerinin geliştirilmesi Süt veriminin artırılması Terapötik maddelerin sütle salgılanması Laktozsuz süt üretimi Döl veriminin artırılması Yumurta veriminin artırılması Yapağı veriminin artırılması Gen aktivitesinin artırılması Hastalıklara direncin artırılması

10 ÇİFTLİK HAYVANLARINDA SOMATOTROPİN KULLANIMI VE ETKİLERİ

11 Hayvanlarda büyüme ve gelişmenin hızlandırılması isteği eski zamanlara kadar uzanmaktadır. Bu amaçla gerçekleştirmek için çeşitli gen kaynaklarına sahip hayvanlar kullanılmış, bilinçli seleksiyon yöntemleri uygulanmış ve bir dereceye kadar başarı sağlanmıştır.

12 Ancak bu yöntemlerle hayvanların fiyolojik sınırlarının ilerisine de gidilememiştir. Genetik iyileştirme için seleksiyonun yanı sıra son zamanlarda bazı biyoteknolojik yöntemlerde kullanılmaya başlanmıştır.

13 HAYVANLARDA BÜYÜMEYİ HIZLANDIRMAK İÇİN BAŞLICA İKİ UYGULAMA YAPILMAKTADIR. Eksojen somatotropin kullanılması: Hormon enjeksiyon yöntemi ile hayvan verilir.. Somatostatin İnaktivasyonu: Somatostatin somatotropinin salgılanması üzerine baskılayıcı bir etki yapmaktadır. Çiftlik hayvanlarında canlı ağırlık artışını sağlamak için somatostatin e karşı bağışıklama yapılarak baskılayıcı etki ortadan kaldırılabilmekte ve başarılı sonuçlar alınabilmektedir

14 Somatotropin hormonu bütün hayvanların hipofiz bezinden salgılanan protein yapısında bir hormondur. Önemli bir ön hipofiz hormonu olan somatotropin hormonu aynı zamanda Gelişim hormonu (Growth Hormone (GH)), Somatotrop hormon (STH), Somatotrofik hormon olarak da adlandırılmaktadır

15 Somatotropinler steroid hormonlar gibi ağız yoluyla alınması durumunda etki göstermezler ve normal proteinler gibi sindirilirler. Ancak enjeksiyonla etkinlik gösteririler. Protein hormonlar (İnsülin, ST vb.) steroid hormonlara göre daha uzun aminoasit zincirine sahiptir.

16 Somatotropin türe özgü salgılanan bir hormondur. Yani bir türde gösterdiği etkiyi diğer türde göstermez. Türler BST ye Benzer Aminoasit sayısı Homoloji Koyun 189 % 99,0 Domuz 173 % 90,6 İnsan 127 % 66.,5 At 171 % 89.5 Tavuk 145 % 75.9 (Foster, 1999)

17 REKOMBİNANT SOMATOTROPİN ÜRETİMİ VE HAYVANCILIKTA KULLANIMI

18 Büyüme hormonunun laktasyondaki ineklerde süt üretimini artırdığı ilk olarak 1937 yılında Asimov ve Krouze adlı bilim adamları tarafından ortaya konmuştur 19. yüzyılın başlarında somatotropin hormonu ancak kesilen hayvanların hipofiz bezlerinden elde edilebilmekteydi. Bu durum bu konudaki ilerlemelerin kısıtlı olmasına neden olmuştur.

19

20 Birbiri ardına yapılan çalışmalar Somatotropin kullanımı ile süt veriminin %10 15 oranında artığını bildirmektedir. Ticari olarak laktasyon döngüsünün son 2/3 lük veya 3/4 lük kısmından sonra enjeksiyon olarak uygulanmaktadır. Genel olarak BST laktasyonun başlarında ve süt verimi pik yapmadan uygulandığında süt veriminde ya artış olmamakta yada artış çok düşük düzeylerde artmaktadır.

21 İneklere doğumdan sonraki günlerde günlü mg/kg dozlar halinde laktasyonun sonuna kadar deri altı veya kas içi somatotropin verilmesi süt salgısı ile süt veriminin artacağı bildirilmektedir. Süt üretimindeki artışın sürekliliğini sağlamak günlük olarak BST enjeksiyonu veya uzun süre etkisini sürdüren deri altı uygulamalarla mümkündür. Deri altı implant uygulaması ile 2 4 hafta etkisini sürdürmektedir

22 REKOMBİNANT SOMATOTROPİN KULLANIMININ ÇİFTLİK HAYVANLARI ÜZERİNE ETKİLERİ

23 Somatotropin hormonunun hayvan sağılığı üzerine etkisi genellikle süt verimi ve süt bileşenlerine etkisi ile birlikte incelenmiştir. Birçok araştırmada rbst uygulamasının hayvanların sağlığı üzerine olumsuz bir etkisinin olmadığı bildirilmiştir. Buna karşın Burton ve ark. (1990) ve Abaş ve ark (2001) rbst uygulanan hayvanlarda laktasyon başlangıcında artan süt verimine paralel olarak enerji ve azot dengesizliğinin görülebileceğini ve bunun sonucu olarak da östrus siklusunun olumsuz yönde etkilenebileceğini bildirmişlerdir.

24 BST nin süt üretimine etkisi ile hayvanların bakım besleme koşulları yakından ilgilidir. Amerika, Avrupa ve Afrika da yapılan çalışmalarda bakım besleme ve BST uygulamasının başarısı arasındaki korelasyon katsayısı 0,58 olarak bildirilmiştir.

25 BST nin laktasyondaki ineklerde özel dokulara etkisi ve fizyolojik değişimler (Bauman, 1989) Doku Meme Dokusu Karaciğer Dokusu Adipoz Doku Pankreas Dokusu Etkisi yok Gözlemlenen Etkiler Normal kompozisyona sahip süt üretimi artar Alınan besinlerin süt sentezi için kullanım oranı artar Salgı hücrelerinin aktivitesi artar Kan dolaşım hızı süt üretimindeki artışa paralel olarak artar Glikojenesisin bazal oranı artar Glikojenezi dizginleyen insülin azalır Pozitif enerji balansında azalma Negatif enerji balansında artma Böbrek Dokusu Vitamin D 3 üretiminde artış Barsak Dokusu (laktasyon harici) Süt için gerekli Ca, P ve diğer minerallerin emiliminde artış Kalsiyum a bağlanan protein miktarında artış

26 Farklı türlere Sığır Somatotropin uygulaması ile elde edilen sonuçlar (Foster, 1999) Tür Referans Formülasyon Sonuç Kuzu Rosemberg et al, 1989 Bufalo Ludri et al, 1989 Bikarbonat tampon solüsyonu Fosfat tampon solusyonu Koyun Stelwagen et al, 1993 Belirtilmemiş 30 günlük periyot için 3,3 mg/gün lük dozlarda büyüme oranında artış Günlük mg dozlarla süt üretimi %17 30 civarında artmaktadır 0,1mg/kg/gün lük dozlar süt üretimini %42 artırmaktadır Tavuk Buonomo et al, 1988 Bikarbonat tampon solüsyonu Tavuk Dean et al, 1993 Karbonat solüsyonu 0,5 veya 2,5 mg/kg/gün ağırlı kazancını ilk haftada %6,1 6,9 oranında artırmaktadır ancak 2. hafta herhangi bir etkisi yoktur 250µ hipofiz veya rbst embriyogenesisin 11.gününde vücut ağırlığı artmaktadır

27 BST plesantal yola yavruya geçmemektedir. Yani ineklerdeki BST uygulamasının etkileri yavrularda görülmemektedir. Birçok araştırma BST uygulanmış ineklerin yavrularının sağlıklı ve normal büyüme oranına sahip olduğunu buna ek olarak da buzağılamada herhangi bir olumsuzluğun meydana gelmediğini bildirmiştir

28 Bazı yetiştirme uygulamalarının yerine getirilmesi BST uygulamasından daha etkin sonuçlar alınmasını sağlamaktadır. Bunları şöyle sıralayabiliriz; Sürünün ve hayvanların bireysel performanslarının kaydedilmesi Düzenli olarak rasyon analizlerini yapılması Gerekli olan rasyon içeriğinin süt verimi ve vücut kondisyon skoruna göre düzenlenmesi Koruyucu sağlık programlarının devreye sokulması İyi süt üretim pratiklerinin uygulanması Üreme programlarının iyi nitelikte olması gerekir.

29 REKOMBİNANT SOMATOTROPİN KULLANIMININ HAYVANSAL ÜRÜNLER ÜZERİNE ETKİLERİ

30 Tüketicilerin BST uygulanmış sütlerin tüketimi ile ilgili kaygıları bulunmaktadır. BST normal olarak ırklara göre değişmek üzere sütte 2 10 ppm kadar bulunmaktadır. BST uygulanmış ineklerin sütleri ile uygulanmamış olanların ki karşılaştırıldığında içerik bakımından herhangi bir farklılık gözlemlenmemektedir. BST kullanımı nedeniyle sütün içeriğinde herhangi bir değişim meydana gelmemektedir. Aynı zamanda yapılan çalışmalar sütün güvenilirliğinin de değişmediğini bildirmektedir

31 Süt üretimini artırmak üzere verilecek somatotropin gayet doğaldır ki sütteki somatotropin miktarını artıracaktır. BST uygulanmış hayvanlarla uygulama yapılmamış hayvanların kullanıldığı karşılaştırmalı araştırmalarda Sütün pıhtılaşma, Donma noktası, ph değerleri, Sütün kompozisyonu (yağ, laktoz, protein, diğer elementler vb.) Sütün diğer fiziksel ve kimyasal parametreleri Etin kalitesi yönlerinden bir farklılığın meydana gelmediği açıklanmıştır

32 REKOMBİNANT SOMATOTROPİNİN İNSAN VE HAYVAN SAĞLIĞI ÜZERİNE ETKİSİ

33 Bazı çalışmalar meme enfeksiyonları ile BST arasında bir ilişkinin bulunmadığını belirtirken bazıları BST kullanımı ile meme bezleri enfeksiyonlarında artış olacağını bildirmektedir. Bu artış üretimin artması ile açıklanabilir Somatotropin kullanımı ile sütteki somatotropin artışı insanlarda bir zarara neden olmamaktadır. Sütün kaynatılması halinde hormonun tahrip olacağı böylelikle biyolojik aktivitesini devam ettirmeyeceği ve sindirim sistemindeki enzimler tarafından kolayca inaktive edileceği bildirilmektedir

34 Amerika Ulusal Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) doğal veya rekombinant somatoropinin insan sağlığına herhangi bir olumsuz etkisinin olmadığını bildirmiştir. Ayrıca FDA BST kullanımında herhangi bir kısıtlamada getirmemiştir BST uygulaması sonucunda meydana gelebilecek Meme problemleri, ketozise yakalanma riski, süt humması, ayak ve bacak problemleri gibi olumsuzlukların ortaya çıkma olasılığı BST uygulanmamış yüksek verimli hayvanlarla aynıdır. Avrupa Birliği ve Kanada Sağlık örgütü mastitis, ayak bacak problemleri ve üreme problemleri nedeniyle rbst kullanımına karşı olduğunu açıklamışlardır.

35 SONUÇ OLARAK; Büyüme hormonu katkılı süt üretimi doğal bir üretim yolu değildir İnsanların hormon katkılı ürünleri tüketmesi sonucunda ne olacağı kesin olarak bilinmemektedir Doğal veya sentetik olarak kullanılan somatotropinin kullanım dozları hakkında yetiştiriciler ve tüketiciler bilgilendirilmelidir. Ürünlerin etiketlerinde bu hormonun kullanıldığına dair bir ibarenin bulunması gerekmektedir.

36 TERAPÖTİK MADDELERİN SÜTLE SALGILANMASI Transgenik hayvanlar medikal ürünlerin üretilmesinde ve transplantasyonlarda kullanılacak çeşitli organların üretilmesinde yararlar sağlamaktadır. Örneğin; insanlarda kanınpıhtılaşmasında görevli olan pıhtılaşma faktörü IX geni, koyunların beta laktoglobulin genine bağlanarak oluşturulan hibrid gen yapısı, koyunlara verildiğinde sütleriyle faktör IX u salgıladıkları tespit edilmiştir.

37 LAKTOZSUZ SÜT ÜRETİMİ Bebekler ve gençlerde, sütte bulunan laktoz kolayca metabolize edilebilmektedir. Ancak ilerleyen yaşlarda bu yetenek azalmaktadır. Süt barsaklarda kolayca sindirilememektedir. Bu durum birçok insanda farklı rahatsızlıklara neden olmaktadır. Bu nedenle bu tip insanlar süt tüketimleri sırasında ya süt içerisine belli oranda süt şekerini ayrıştıran laktoz enzimi katmakta yada transgenik hayvanlardan laktozsuz süt elde ederek içmektedir.

38 BALIKÇILIK SEKTÖRÜNDE Balıklara aktarılan özelliklerin başında büyüme hızının arttırılması Balıkların hastalıklara ve çevreye olan dayanıklılıklarınınarttırılması Yine Balıkçılık sektöründe modern biyoteknolojinin uygulanması, aşıları ve teşhis kitlerini de kapsamaktadır.

39 HAYVAN SAĞLIĞI ÜRÜNLERİ Hayvancılık sektöründe aşı ilaç ve biyolojik ürün üretiminde de genetik yapısı değiştirilmiş organizmalar kullanılmaktadır. Aşı çalışmalarında, şap hastalığı, kuduz, hepatitis B, parvoviruslar, sığır papilloma, herpes, IBR, yalancı kuduz, Rift vadisi humması, vesiculer stomatitis, TGE (domuzların),kedivesığırların kankanseri vs. ile bazı kanatlı hastalıları (IB, ILT, IBD, LL, Marek, Newcastle vs.) önde gelen çalışmalardır. Rekombinant kuduz, şap aşısı gibiaşılar satışa sunulmuş durumdadır.

40 HAYVAN YEMLERİ VE YEM KATKI MADDELERİ ÜZERİNE OLAN ÇALIŞMALAR 7 TEMEL NOKTA ÜZERİNDE YOĞUNLAŞMAKTADIR. Yemlerin kalitesinin yükseltilmesi Hayvanların yemden yararlanma kabiliyetinin artırılması Rumenin mikroflora ve mirofaunasının düzeltilmesi Bitkilerdenistenmeyenbileşenlerin çıkarılması Gıdaların önceden bazı enzimlere muamelesi Bitkisilajlarındamikrobiyalinokulantların kullanılması Tek hücre proteinlerinin kullanılması