Campi di applicazione degli animali transgenici. Miglioramento delle caratteristiche produttive delle specie da allevamento

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1 Campi di applicazione degli animali transgenici Miglioramento delle caratteristiche produttive delle specie da allevamento Bioreattori per la produzione di proteine di interesse biotecnologico e farmaceutico Produttori di organi per xenotrapianti Modelli di studio dell espressione genica nella ricerca biologica e medica

2 Applicazioni zootecniche Miglioramento di caratteri incremento delle produzioni incremento degli indici di accrescimento incremento degli indici di conversione degli alimenti miglioramento della qualità delle carni miglioramento della qualità del latte miglioramento della qualità della lana resistenza a patogeni

3 Applicazioni zootecniche: produzione e qualità carne Velocità di crescita: sovraespressione dell ormone somatotropo (GH), la risposta dipende dalla specie Indice di conversione: sovraespressione di GH e di GHRH Riduzione del contenuto in grassi: sovraespressione di GH, dell ormone di rilascio della somatotropina (GHRH), cski Ipertrofia muscolare: sovraespressione di cski, del fattore di crescita insulino simile (IGF 1); inibizione della miostatina

4 Applicazioni zootecniche: produzione e qualità carne

5 Applicazioni zootecniche: qualità del latte resa in formaggio e qualità della cagliata: sovraespressione delle caseine o di singoli componenti umanizzazione del latte: proteine del siero: >lattoferrina, >lisozima, no β lattoglobulina; caseine: no αs1 caseina, < αs2, β e K caseina; sostituzione con le proteine umane omologhe rimozione di proteine che possono causare allergie: α caseine e β lattoglobulina riduzione della produzione di lattosio o sua trasformazione in zuccheri che non causano intolleranza alimentare

6 Applicazioni zootecniche: produzione e qualità della lana Incremento quantità di lana prodotta: espressione di sistema batterico per la biosintesi di cisteina, componente limitante delle cheratine della lana (ponti disolfuro) serina +acetil-coa o-acetilserina +H 2 S serina transacetilasi o-acetilserina sulfidrolasi o-acetilserina +CoA-SH cisteina +acetato Miglioramento qualità della lana: sovraespressione di geni modificati delle cheratine

7 Applicazioni zootecniche: resistenza ai patogeni Introduzione di geni di resistenza Produzione di anticorpi Produzione di proteine del capside virale RNA antisenso

8 Applicazioni zootecniche: resistenza ai patogeni EMCV = encephalomyocarditis virus

9 Produzione di farmaci nel latte : Da cosa dipende la scelta della specie? Difficoltà e costi della produzione di transgenici Quantità di proteina richiesta dal mercato Valore del prodotto proteico Scala temporale prevista per la produzione della proteina Specie intervallo produzione produzione microiniezione/ latte proteina lattazione (anni) (litri/lattazione) (g/lattazione) Pecora 1, Capra 1, Bovino 2,

10 Produzione di proteine di interesse farmaceutico nel latte di animali transgenici Proteina α 1 Antitripsina Emoglobina umana Proteina C Fattore VIII Fattore IX Urochinasi t PA Eritropoietina SOD Lattoferina umana CFTCR IL 2 umana Specie Topo, Ovino Topo, Suino Topo, Suino Topo, Ovino Topo, Ovino Topo Topo, Coniglio, Capra Topo, Bovino Coniglio Topo, Bovino Topo Coniglio

11 Produzione di proteine di interesse tecnologico nel latte di animali transgenici Gene di ragno che codifica per una proteina della seta Bioacciaio

12 Organi per xenotrapianti Evitare il rigetto iperacuto mediato dal sistema del complemento Espressione di proteine umane che regolano il complemento Esperimenti su babbuini hanno portato i tempi di tolleranza agli xenotrapianti (organi di maiale) da poche ore (organi non ingegnerizzati) a diversi giorni (organi ingegnerizzati) Da valutare i rischi per la salute umana

13 La ricerca di base su sistemi modello: supporto fondamentale per la ricerca applicata

14 I transgenici che producono molecole di interesse biotecnologico sono mantenuti in un nucleo 1) Verifica trasmissibilità e dell effetto del transgene 2) Moltiplicazione degli animali e creazione di un nucleo 3) Verifica del mantenimento dell espressione nelle generazioni Gestione: Omozigosi od eterozigosi al locus genico ingegnerizzato? Evitare inbreeding Clonazione?

15 I transgenici per caratteri zootecnici devono essere inseriti nei programmi di miglioramento genetico 1) Verifica della trasmissibilità e dell effetto del transgene 2) Moltiplicazione degli animali e creazione di un nucleo 3) Verifica del mantenimento dell espressione nelle generazioni 4) Disseminazione dl transgene nelle popolazioni commerciali 5) Verifica dell effetto del transgene sugli indici genetici 6) Gestione del trasgene nell ambito dei normali programmi di miglioramento genetico Transgenici con miglioramenti modesti nel carattere bersaglio non sono economicamente vantaggiosi

16 Considerazioni finali BENEFICI RISCHI molecole di interesse salute dell uomo (allergie) nuovi prodotti l ecosistema qualità prodotti benessere animale produttività monopolio economico rischi per Problematiche di tipo etico