유전자 조작 동물

Genetically modified animal
시리즈의 일부
유전공학
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유전자 조작 생물
역사와 규정
과정
적용들
논쟁

유전자 조작 동물은 약물의 생산, 생산량 증가, 질병에 대한 저항력 증가 등을 포함한 다양한 목적을 위해 유전자 조작된 동물이다.유전자 조작 동물의 대부분은 연구 단계에 있지만, 시장 진입에 가까운 숫자는 여전히 [1]적다.

생산.

주요 기사:유전자 공학 기술

포유류를 유전적으로 조작하는 과정은 느리고 지루하며 비용이 많이 드는 [2]과정이다.다른 유전자 변형 유기체들과 마찬가지로, 우선 유전 공학자들은 숙주 유기체에 삽입하고 싶은 유전자를 분리해야 한다.이것은 유전자를[3] 포함한 세포에서 추출되거나 인공적으로 [4]합성될 수 있다.만약 선택된 유전자나 기증자의 게놈이 잘 연구되었다면, 이미 유전자 라이브러리에서 접근할 수 있을 것이다.그리고 나서 그 유전자는 프로모터와 터미네이터 영역과 보통 선택 가능한 [5]마커를 포함한 다른 유전 요소들과 결합된다.

분리된 유전자를 숙주 게놈에 삽입하기 위한 많은 기술이 이용 가능하다.동물과 함께 DNA는 일반적으로 세포 핵 외피를 통해 직접 핵에 주입되거나 바이러스 [6]벡터를 통해 주입될 수 있는 미세 주입에 삽입된다.최초의 유전자 변형 동물은 배아에 바이러스 DNA를 주입하고 그 배아를 [7]암컷에게 이식함으로써 만들어졌다.삽입된 DNA가 배아줄기세포에 [8]존재하는지 확인하는 것이 필요하다.배아는 발달할 것이고 유전물질의 일부가 생식세포에 통합되기를 희망할 것이다.그리고 나서 연구원들은 그 동물이 번식할 나이가 될 때까지 기다려야 하고, 그 후에 자손들은 PCR, 남부 교배, 그리고 DNA 염기서열 분석을 [9]사용하여 모든 세포에서 유전자의 존재를 검사해야 할 것이다.

새로운 기술은 유전자 변형을 더 쉽고 [2]정확하게 만들고 있다.이중가닥 절단을 만들어 세포 자연적 상동 재조합 복구 시스템을 활용하는 유전자 표적화 기술은 정확한 위치에 삽입하는 것을 목표로 개발되었습니다.게놈 편집은 인공적으로 조작된 핵산가수분해효소를 사용하여 특정 지점에서 파괴를 일으킨다.공학적 핵산가수분해효소에는 메가핵산가수분해효소,[10][11] 아연 핑거 핵산가수분해효소,[12][13] 전사활성화제 유사 이펙터 핵산가수분해효소(TALENs)[14][15] 및 Cas9-가이드의 네 가지 종류가 있다.RNA 시스템(CRISPR에서 [16][17]채택됨).TALEN과 CRISPR은 가장 일반적으로 사용되는 두 가지이며 각각 고유한 [18]장점이 있습니다.TALEN은 타겟의 특수성이 높은 반면 CRISPR은 설계하기 쉽고 [18]효율적입니다.CRISPR-Cas9 유전자 편집 시스템의 개발은 유전자 변형 [19]동물을 개발하는 데 필요한 시간을 효과적으로 절반으로 줄였다.

역사

주요 기사:유전공학의 역사
1974년에 Rudolf Jaenish는 최초의 유전자 조작 동물을 만들었다.

인간은 기원전 12,000년 경부터 선택적 교배 또는 인위적 선택을 사용하여 동물을 길들였다.유전 modification[20]의 현대적인 개념:유전학 인간이 직접 DNA를 바꿀 수에 1다양한 진보에 선택적 사육의 원하는 특색을 지닌 유기체(그리고 이처럼을 원하는 유전자)다음 세대와 유기체는 특성이 번식하기 위해 사용되는 과정이 아니다 교육이 된 것과 그러므로 g.의 enes유기체1972년 폴 버그는 원숭이 바이러스의 DNA와 람다 [21][22]바이러스의 DNA를 결합하면서 최초의 재조합 DNA 분자를 만들었다.

1974년 루돌프 재니쉬는 외래 DNA를 배아에 도입함으로써 트랜스제닉 쥐를 만들어 세계 최초의 트랜스제닉 [23][24]동물로 만들었다.그러나 트랜스제닉을 [25][26]자손에게 전달하는 트랜스제닉 생쥐가 개발되기까지는 8년이 더 걸렸다.유전자 조작 쥐는 1984년에 복제 종양 유전자를 운반하는 생쥐가 개발되어 암에 [27]걸리게 되었다.녹아웃된 유전자를 가진 쥐는 1989년에 만들어졌다.최초의 유전자 변형 가축은 1985년에[28] 생산되었고,[30] 그들의 우유에서 유전자 변형 단백질을 합성한 최초의 동물은 1987년에 인간 조직 플라스미노겐 활성제를 생산하도록 설계된 [29]쥐였다.

상업화된 최초의 유전자 변형 동물은 형광 유전자를 첨가한 제브라 물고기 글로피쉬로 자외선 [31]아래서 어둠 속에서 빛을 발할 수 있게 했다.그것은 [32]2003년에 미국 시장에 출시되었습니다.2015년 [33]최초로 식품 사용이 승인된 유전자 변형 동물은 AquAdvantage 연어였다.이 연어는 태평양 치누크 연어의 성장호르몬 조절 유전자와 바다 주둥이의 프로모터로 봄과 [34]여름뿐만 아니라 일년 내내 자랄 수 있도록 변형되었다.

포유동물

주요 기사:유전자 조작 포유동물
표시된 얼룩이 있는 마우스와 같은 몇몇 키메라들은 유전자 표적화 같은 유전자 변형 기술을 통해 만들어진다.

GM 포유류는 연구, 산업 또는 치료용 제품의 생산, 농업 용도 또는 건강 증진을 목적으로 제작됩니다.유전자 조작 [35]애완동물을 만드는 시장도 있다.

약

포유류는 많은 심각한 질병의 치료와 치료법의 발견과 개발에 필수적인 인간 질병의 가장 좋은 모델이다.인간 유전 장애의 원인이 되는 유전자를 제거하는 것은 연구자들이 그 질병의 메커니즘을 연구하고 가능한 치료법을 시험할 수 있게 해준다.유전자 조작 쥐는 값이 싸고 조작이 쉽기 때문에 생물의학 연구에 가장 많이 사용되는 포유동물이다.돼지는 신체 크기, 해부학적 특징, 생리학, 병태생리학 반응, [36]식단이 비슷하기 때문에 좋은 표적이기도 하다.인간이 아닌 영장류는 인간과 가장 유사한 모델 유기체이지만, 그들을 [37]연구 동물로 사용하는 것에 대한 대중의 수용은 적다.2009년 과학자들은 영장류 종(마모셋)에 유전자를 성공적으로 이식해 처음으로 [38][39]안정적인 유전자 변형 영장류를 생산했다고 발표했다.이들의 첫 번째 연구 대상은 파킨슨병이었지만 근위축성 측삭경화증과 헌팅턴병도 [40]고려하고 있었다.

트랜스제닉 치즈 생산용 돼지

포유류에서 발현되는 인간 단백질은 식물이나 미생물에서 발현되는 단백질보다 자연 단백질과 더 유사할 가능성이 높다.양, 돼지, 쥐, 그리고 다른 동물들에게서 안정된 발현이 이루어졌습니다.2009년, 그러한 동물로부터 생산된 최초의 인간 생물학적 약인 염소가 승인되었다.ATryn이라는 약은 수술이나 출산 시 혈전이 생길 가능성을 낮추는 항응고제입니다.[41]인간 알파-1-안티트립신은 이러한 [42]결핍을 가진 인간을 치료하는데 사용되는 또 다른 단백질이다.또 다른 분야는 인간의 장기이식 능력이 더 큰 돼지를 만드는 것이다.돼지는 유전자가 변형되어 장기에서 레트로바이러스를[43] 운반하거나 [44][45]거부반응을 줄일 수 없게 되었다.유전자 변형 돼지의 돼지 폐가 사람에게 [46][47]이식될 것으로 고려되고 있다.인간의 [36][48]장기를 운반할 수 있는 키메라 돼지를 만들 가능성도 있다.

가축.

가축은 성장률, 육질, 우유 성분, 질병 내성, 생존 등 경제적으로 중요한 특성을 개선하기 위해 변형된다.동물들은 더 빨리 자라고, 더 건강해지고[49],[50] 질병에 저항하도록 설계되었다.수정은 또한 양의 양털 생산과 [1]소의 젖소의 건강도 향상시켰다.

염소는 강한 거미줄 같은 비단 [51]단백질로 우유를 생산하도록 유전공학적으로 조작되어 왔다.염소 유전자 배열은 인간 효소인 리조자임을 코드화하기 위해 아이들에게서 떼어낸 신선한 탯줄을 사용하여 수정되었다.연구원들은 인간의 [52]설사를 일으키는 박테리아를 물리치기 위해 염소에서 생산되는 우유를 리조임을 함유하도록 바꾸기를 원했다.

Enviropig는 기존의 요크셔 [53][54]돼지보다 식물 인을 더 효율적으로 소화시키는 능력으로 만들어진 캐나다의 유전적으로 강화된 요크셔 돼지 품종이었다.쥐줄기 이하샘에서 발현되는 프로모터와 대장균 피타아제 유전자로 이루어진 A 트랜스유전자 구성을 [55]핵미량주입으로 돼지배아에 도입하였다.이것은 돼지들이 그들의 침에서 [53][56]소화가 잘 안 되는 인을 분해하는 피타아제 효소를 생산하게 했다.그 결과 나이와 [53][56]식사에 따라 거름에 인을 30~70% 적게 배출한다.표면 유출에서 낮은 농도의 인은 조류 성장을 감소시킵니다. 왜냐하면 인은 [53]조류에 대한 제한적인 영양분이기 때문입니다.조류는 많은 양의 산소를 소비하기 때문에, 과도한 성장은 물고기의 사각지대를 초래할 수 있다.Enviropig 프로그램에 대한 자금 지원은 2012년 [57]4월에 종료되었으며, 새로운 파트너가 발견되지 않아 돼지들은 [58]살처분되었다.그러나 이 유전물질은 캐나다 농업 유전학 저장소 프로그램에 저장될 예정이다.2006년에 돼지 한 마리가 회충 [59]유전자의 발현을 통해 오메가3 지방산을 생성하도록 조작되었다.

내추럴리스 생물다양성 센터에 전시된 황소 헤르만

1990년, 세계 최초의 유전자 변형 소인 Herman the Bull이 개발되었습니다.허먼은 인간 유전자가 락토페린을 코드하는 미세 주입된 배아 세포에 의해 유전적으로 조작되었다.네덜란드 의회는 1992년에 헤르만이 번식할 수 있도록 법을 바꿨다.1994년에 8마리의 송아지가 태어났고 모든 송아지들은 락토페린 [60]유전자를 물려받았다.그 후 소각으로 허먼은 총 83마리의 [61]송아지를 낳았다.네덜란드 법은 실험이 끝날 때 헤르만을 학살하도록 요구했다.그러나 당시 네덜란드 농업부 장관 요시아스 반 아트센은 대중과 과학자들이 그를 [62]옹호하는 시위를 벌인 후 그가 더 이상의 자식을 낳지 않는다면 그에게 집행유예를 허락했다.홀리와 벨이라는 이름의 복제 소들과 함께, 그는 레이든에 [62]있는 국립 자연사 박물관 내추럴리스에서 은퇴 후 살았다.2004년 4월 2일, 허먼은 골관절염으로 [63][62]고생했기 때문에 위트레흐트 대학의 수의사에 의해 안락사 되었다.사망 당시 헤르만은 네덜란드에서 [63]가장 오래된 황소 중 하나였다.허먼의 가죽은 박제주의자들에 의해 보존되고 설치되었으며 내추럴리스에 영구 전시되어 있다.그들은 그가 인간이 자연을 다루는 방식, 과학적 진보의 아이콘, 그리고 이러한 [63]문제들에 대한 이후의 공개 토론에서 새로운 시대의 시작을 상징한다고 말한다.

2017년 10월 중국 과학자들은 CRISPR 유전자 편집 기술을 이용해 체온 조절이 더 좋은 돼지군을 만들어 일반 [64]가축보다 체지방이 약 24% 적다고 발표했다.

연구원들은 GM 젖소를 뿔 없이 자라도록 개발했는데, 이는 농부들과 다른 동물들에게 부상을 입힐 수 있다.뿔 성장을 억제하는 것으로 알려진 레드 앵거스 소의 게놈에서 DNA를 추출하여 "랜디"라고 불리는 엘리트 홀스타인 황소에서 추출한 세포에 삽입했습니다.각각의 자손들은 랜디의 복제품이 될 것이다. 하지만 그의 뿔이 없다면, 그들의 자손들도 [65]뿔이 없을 것이다.2011년 중국 과학자들은 인간의 [66]모유와 같은 우유를 생산하기 위해 인간의 유전자로 조작된 젖소를 생산했다.이것은 모유를 생산할 수 없지만 그들의 아이들이 [67][68]분유보다는 모유를 먹기를 원하는 엄마들에게 잠재적으로 이득이 될 수 있다.연구원들은 이 유전자 변형 소들이 일반 [69]소들과 동일하다고 주장한다.두 달 후, 아르헨티나 과학자들은 인간의 모유와 [70]유사한 성질을 가진 우유를 생산하기 위해 두 개의 인간 유전자를 가진 유전자 변형 소인 로지타를 제시했다.2012년, 뉴질랜드의 연구원들은 또한 알레르기가 [71]없는 우유를 생산하는 유전자 조작 소를 개발했다.

2016년, Jayne Raper와 한 팀은 세계 최초의 트리파노톨란트 유전자 변형 소를 발표했다.국제 축산 연구소, 스코틀랜드의 시골 대학, 로슬린 열대 축산 유전학 및 건강 센터, 뉴욕 시립 대학에 걸친 이 팀은 케냐의 보란 황소가 태어났고 이미 성공적으로 두 아이를 가졌다고 발표했다."희망"을 뜻하는 스와힐리어로 명명된 투마이니는 개코원숭이로부터 CRISPR/[72][73]Cas9을 통해 트립판 분해 인자를 전달합니다.


조사.

과학자들은 연구를 [74]위해 녹색 형광 단백질을 포함하도록 일부 포유류를 포함한 여러 유기체를 유전적으로 조작해 왔다.GFP 및 기타 유사한 보고 유전자는 유전자 [75]변형 산물의 가시화와 국부화를 용이하게 한다.형광 돼지는 인간의 장기 이식, 눈의 광수용체 세포 재생, 그리고 다른 [76]주제들을 연구하기 위해 길러졌습니다.2011년 고양이 면역결핍 바이러스(FIV)가 [78]HIV와 관련이 있기 때문에 HIV/AIDS와 다른 질병에[77] 대한 치료법을 찾기 위해 녹색 형광 고양이가 만들어졌다.와이오밍 대학의 연구원들은 거미의 비단 돌리기 유전자를 염소에 접목시키는 방법을 개발하여 연구자들이 다양한 용도로 [79]염소 젖에서 비단 단백질을 수확할 수 있게 했다.

보존.

점액종 바이러스의 유전자 변형은 이베리아 반도의 유럽 야생 토끼를 보호하고 호주에서 그들을 규제하는 것을 돕기 위해 제안되었다.바이러스성 질병으로부터 이베리아 종을 보호하기 위해 점액종 바이러스가 유전적으로 변형되어 토끼에게 면역이 된 반면, 호주에서는 같은 점액종 바이러스가 유전적으로 변형되어 호주 토끼 [80]개체수의 출산율을 낮췄다.유전자 공학이 동물들을 멸종에서 되살리기 위해 사용될 수 있다는 제안도 있었다.그것은 멸종된 것과 비슷하게 가까운 친척의 게놈을 바꾸는 것을 포함하며, 현재 나그네 [81]비둘기와 함께 시도되고 있다.아프리카 코끼리의 게놈에 [82]털복숭이 매머드와 관련된 유전자가 추가되었지만, 수석 연구원은 살아있는 코끼리를 사용할 의사가 없다고 말했다.

인간

유전자[83] 치료는 인간의 질병을 치료할 수 있는 유전자를 전달하기 위해 유전자 변형 바이러스를 사용한다.유전자 치료는 아직 비교적 새로운 것이지만, 몇 가지 성공이 있었다.그것은 심각한 복합 면역[84] 결핍과 Leber 선천성 암아로시스 [85]같은 유전 질환을 치료하는데 사용되어 왔다.낭포성 섬유증,[86] 겸상적혈구 [87]빈혈, 파킨슨병,[88][89] 암,[90][91][92] 당뇨병,[93] 심장병,[94][95] 근위축증과 같은 현재 불치병에 대한 치료법도 개발되고 있다.이러한 치료법은 체세포에만 영향을 미치는데, 이것은 어떤 변화도 유전될 수 없다는 것을 의미한다.생식 유전자 치료는 어떠한 변화도 유전할 수 있게 하는 결과를 낳는데, 이것은 과학계의 [96][97]우려를 불러 일으켰다.2015년, CRISPR은 생존 불가능한 인간 [98][99]배아의 DNA를 편집하는데 사용되었다.2018년 11월, He Jiankui는 인간 배아의 게놈을 편집하여 HIV가 세포에 들어가는 수용체를 코드하는 CCR5 유전자를 비활성화하려고 시도했다고 발표했다.그는 루루와 나나라는 쌍둥이 소녀가 몇 주 전에 태어났으며, 그들은 CCR5와 함께 CCR5의 기능 복사본을 가지고 다녔으며, 여전히 HIV에 취약하다고 말했다.그 작품은 비윤리적이고 위험하며 [100]시기상조라는 비난을 많이 받았다.

물고기.

주요 기사:유전자 조작 물고기

유전자 변형 물고기는 과학 연구, 애완동물, 그리고 식량원으로 사용된다.양식업은 성장하고 있는 산업으로 현재 [101]전 세계적으로 소비되는 물고기의 절반 이상을 공급하고 있다.유전자 공학을 통해 성장률을 높이고, 음식 섭취를 줄이고, 알레르기의 특성을 제거하며, 내한성을 높이고, 질병에 대한 내성을 제공할 수 있다.

오염 검출

물고기는 또한 수중 오염을 감지하거나 생물반응기 역할을 [102]하는 데 사용될 수 있다.몇몇 단체들은 오염물질의 존재에 의해 활성화된 유전자에 형광 단백질을 부착함으로써 오염을 탐지하는 제브라피쉬를 개발하고 있다.그러면 물고기는 빛을 발할 것이고 [103][104]환경 센서로 사용될 수 있다.

애완동물들

GloFish는 밝은 빨강, 초록, 주황 형광색을 가진 유전자 변형 형광 얼룩말 물고기 브랜드입니다.그것은 원래 오염을 감지하기 위해 한 단체에 의해 개발되었지만,[105] 2003년 판매를 위해 소개되었을 때 애완 동물로 공개적으로 이용 가능한 최초의 유전자 변형 동물이 되면서, 지금은 관상용 물고기 거래의 일부가 되었다.

조사.

유전자 조작 생선은 유전학과 발달의 기초 연구에 널리 사용된다.왜냐하면 그들은 광학적으로 명확한 chorions(달걀에 세포막)이 있fish-과 medaka, 제브라 피시 두종의 가장 일반적으로, 급속히 발달하다, 그리고1-cell 배와 유전자 이식 DNA.[106]제브라 다니오와 미량 주사하다 발육 프로세스, 재생, 유전학, 행동, 질병 메커니즘을 위해서다 모범적인 생물들을 보기 쉽다 완화된 것이다.d에xicity [107]테스트그들의 투명성은 연구자들이 발달 단계, 장 기능, 그리고 종양의 [108][109]성장을 관찰할 수 있게 해준다.트랜스제닉 프로토콜(전체 유기체, 세포 또는 조직 특이, 리포터 유전자로 태그 부착)의 생성은 이러한 물고기를 [110]연구함으로써 얻은 정보의 수준을 증가시켰다.

성장

GM 생선은 양식업계에서 사용하기 위해 "모든 물고기" 성장 호르몬의 과잉 생산을 촉진하는 프로모터들과 함께 개발되어 개발 속도를 높이고 야생 가축에 대한 어업 압력을 잠재적으로 줄여왔다.이것은 연어,[111] 송어,[112] 틸라피아를 [113]포함한 몇몇 종에서 극적인 성장 촉진 효과를 가져왔다.

아쿠아바운티테크놀로지는 야생 [114]연어처럼 반만 숙성할 수 있는 연어를 생산했습니다.이 물고기는 치누크 연어 유전자가 삽입된 대서양 연어이다.이것은 일년 [115]중 일부만 호르몬을 생성하는 야생 물고기와 비교하여 물고기가 일년 내내 성장 호르몬을 생산할 수 있게 해준다.이 물고기는 또한 뱀장어처럼 생긴 바다 주둥이에서 삽입된 두 번째 유전자를 가지고 있는데,[115] 이 유전자는 호르몬을 위한 "켜는" 스위치와 같은 역할을 한다.부둥이는 또한 혈액 속에 부동단백질을 가지고 있는데, 이는 GM연어가 거의 얼어붙은 물에서 살아남아 [116]성장을 계속할 수 있게 해준다.야생형 연어는 시장 크기(4~6kg)에 도달하는 데 24~30개월이 걸리는 반면, GM 연어의 생산자들은 GM 물고기가 그 크기에 [116][117][118]도달하는 데 18개월밖에 걸리지 않는다고 말한다.2015년 11월 미국 FDA는 상용화된 최초의 [120]비식물성 GMO 식품인 AquAdvantage 연어의 상업적 생산, 판매 및 [119]소비를 승인했다.

AquaBounty는 유전자 조작 물고기가 야생 연어와 우연히 교배하는 것을 막기 위해, 비록 적은 비율의 암컷이 [115]가임성을 유지할 수 있지만, 모든 물고기는 암컷이 되고 생식적으로 [118]불임될 것이라고 말한다.GM 연어의 일부 반대자들은 그것을 "프랑켄피쉬"[115][121]라고 명명했다.

곤충들

다음 항목도 참조하십시오.유전자 조작 곤충

조사.

생물학적 연구에서, 트랜스제닉 초파리(Drosophila melanogaster)는 유전자 [122]변화가 발달에 미치는 영향을 연구하는 데 사용되는 모델 유기체이다.초파리는 짧은 수명 주기와 낮은 유지 보수 요건 때문에 다른 동물들보다 더 선호된다.그것은 또한 많은 척추 동물들에 비해 비교적 단순한 게놈을 가지고 있으며, 전형적으로 각 유전자의 복사본이 하나뿐이어서 표현형 분석을 [123]쉽게 한다.드로소필라는 유전학, 유전학, 유전학, 배아 발달,[124] 학습, 행동학, 노화를 연구하는 데 사용되어 왔다.트랜스포존(특히 P 요소)은 드로소필라에서 잘 개발되어 그들의 게놈에 트랜스유전자를 추가하는 초기 방법을 제공했지만, 이것은 보다 현대적인 유전자 편집 [125]기술에 의해 대체되었다.

인구 관리

모기가 인간의 건강에 미치는 중요성 때문에 과학자들은 유전자 공학을 통해 모기를 제어하는 방법을 찾고 있다.말라리아 내성 모기는 말라리아[127] 기생충의 발달을 감소시키는 유전자를 삽입하고 호밍 핵산가수분해효소를 사용하여 그 유전자를 남성 [128]집단 전체에 빠르게 확산시킴으로써 [126]연구실에서 개발되었다.이것은 치사 [129][130]유전자와 바꾸어서 더 나아갔다.실험에서 뎅기열과 지카 바이러스의 가장 중요한 매개체인 이집트 이집트 모기의 개체 수는 80%에서 90%[131][132][130]까지 감소했습니다.또 다른 접근법은 [133]개체 수를 줄이기 위해 무균 곤충 기술을 사용하는 것입니다. 이 기술은 수컷이 생존 가능한 수컷과 경쟁하도록 유전적으로 조작됩니다.

매력적인 표적을 만드는 다른 해충은 나방이다.다이아몬드백나방은 전세계적으로 [134]연간 40억에서 50억 달러의 피해를 입힌다.이 접근법은 암컷이 성숙하는 것을 막는 유전자로 변형된 수컷이 [135]방출되는 모기와 유사하다.그들은 [134]2017년에 현장 시험을 거쳤다.유전자 변형 나방은 이전에 현장 [136]실험을 통해 공개된 적이 있다.방사선으로 살균된 분홍색 볼로웜의 변종은 연구자들이 그들을 [137]더 쉽게 관찰할 수 있도록 빨간 형광 단백질을 발현하도록 유전적으로 조작되었다.

산업

누에고기는 봄박스의 애벌레 단계로 양잠에서 경제적으로 중요한 곤충이다.과학자들은 비단의 질과 양을 향상시키기 위한 전략을 개발하고 있다.또한 다른 귀중한 [138]단백질을 만들기 위해 실크 생산 기계를 사용할 수 있는 잠재력이 있다.누에 의해 발현되는 단백질은 인간 혈청 알부민, 인간 콜라겐α-사슬, 마우스 모노클로널 항체 및 N-글리카나아제를 [139]포함한다.누에는 거미줄, 더 강하지만 수확하기 매우 어려운 비단,[140] 그리고 심지어 새로운 비단까지 [141]생산하기 위해 만들어졌다.

새들

유전자 조작 새를 생산하려는 시도는 1980년 [142]이전에 시작되었다.닭은 다양한 목적을 위해 유전자 조작되었다.여기에는 [143]배아발달 연구, 조류독감[144] 전염 방지, 공룡 같은 표현형을 [145]재현하기 위한 역공학을 이용한 진화적 통찰력 제공 등이 포함된다.희귀병을 치료하는 효소인 카누마를 생산하는 유전자 조작 닭이 2015년 규제 [146]승인을 통과했다.

질병관리

유전자 조작 조류의 잠재적인 사용 중 하나는 조류 질병의 확산을 줄이는 것일 수 있다.로슬린 연구소의 연구원들은 조류 독감을 다른 새들에게 전염시키지 않는 유전자 변형 닭을 생산했지만, 이 새들은 여전히 조류 독감에 걸리기 쉽다.유전자 변형은 복제를 조절하는 독감 바이러스 게놈의 영역을 모방해 바이러스의 번식을 막는 RNA 분자다.그것은 독감 바이러스 효소인 중합효소를 바이러스 [147]복제에 필요한 기능으로부터 우회시키기 때문에 "사기"라고 불립니다.

진화적 통찰력

몬태나 대학의 고생물학자 잭 호너가 이끄는 유전학자 팀은 '치키노사우루스'[149]라고 불리는 것을 만들면서, 조상 마니랍토란에는 존재하지만 이빨과 긴 [148]꼬리와 같은 현생 조류에는 없는 몇 가지 특징을 표현하기 위해 닭을 수정하려고 하고 있다.평행 프로젝트는 공룡과 [150]같은 두개골,[145] 다리, 그리고 발의[151] 구조를 표현하는 닭 배아를 만들어냈다.

양서류

트랜스제닉 양서류를 성공적으로 배아로 발전시킨 첫 번째 실험은 1980년대에 Xenopus laevis에서 [152]시작되었다.이후, 암비스토마 멕시코눔의 생식선 트랜스제닉 액솔로틀은 2006년에 특정 부위에서 DNA를 파괴하고 외래 DNA를 [153]게놈에 삽입할 수 있는 I-SceI 엔도핵산가수분해효소(I-SceI-mediated transgenesis)라고 불리는 기술을 사용하여 생산되었다.Xenopus laevis와 Ambystoma mexicanum 둘 다 재생 연구를 위해 사용되는 모범 유기체이다.이 밖에도 도롱뇽, 도롱뇽 [154]등 다른 도롱뇽에서도 트랜스제닉 라인이 생산되고 있다.유전자 조작 개구리, 특히 Xenopus laevis와 Xenopus tropicalis는 발달 생물학에 사용된다.유전자 조작 개구리는 오염 감지기, 특히 내분비 교란 화학 [155]물질로도 사용될 수 있다.호주에서는 지팡이 두꺼비를 제어하기 위해 유전자 공학을 사용하자는 제안이 있다.[156][157]로체스터 대학 의료 센터의 X. laevis 면역생물학 연구 자원 (XLRRI)[158]에서 박테리아와 바이러스가 어떻게 전염병을 일으키는지를 다루기 위해 면역학을 연구하기 위해 많은 종류의 트랜스제닉 X. laevis가 사용됩니다.또한 양서류는 Wnt [159][160]경로와 같은 재생 신호 경로를 연구하고 검증하는 데 사용될 수 있다.양서류의 상처 치유 능력은 많은 실용성을 가지고 있으며 화상 [161]환자의 피부 치료와 같은 인간의 성형 수술에서 흉터 없는 회복을 위한 기반을 제공할 수 있다.

X. laevis와 같은 양서류는 [162]발달 과정에서 쉽게 조작되고 관찰될 수 있는 큰 배아를 가지고 있기 때문에 실험 배아학에 적합하다.액솔로틀 실험에서는 GFP와 [163]같은 형광 태그 부착 단백질에 대한 효율적인 가시화 및 추적 방법을 제공하기 때문에 하얀 색소의 피부를 가진 돌연변이들이 종종 사용된다.양서류는 유전자 변형 동물을 생산하는데 필요한 자원에 관해 항상 이상적인 것은 아니다; 제노푸스 라에비스는 1-2세대의 시간과 함께, 그것의 가성유전체 [164]게놈 때문에 트랜스제닉 실험에 덜 이상적인 것으로 여겨질 수 있다.같은 유전자가 여러 번 게놈에 나타나기 때문에 돌연변이 유발 실험이 성공할 가능성은 낮다.[165]액솔로틀 정자를 얼리고 녹이는 현재의 방법들은 그것들을 기능하지 않게 만들며, 이것은 트랜스제닉 라인을 시설에서 유지해야 하고 이것은 [166][167]꽤 비용이 많이 들 수 있다는 것을 의미한다.유전자 변형 축색체를 생산하는 것은 게놈 [168]크기가 크기 때문에 많은 어려움이 있다.트랜스제닉 액솔로틀을 생성하는 현재의 방법은 트랜스제닉 카세트가 게놈에 무작위로 통합되는 것으로 제한되며, 이로 인해 불균일한 발현 또는 [169]침묵이 발생할 수 있습니다.유전자 복제는 또한 효율적인 유전자 [170]녹아웃을 생성하기 위한 노력을 복잡하게 만든다.

비용에도 불구하고, 액솔로틀은 독특한 재생 능력을 가지고 있고 궁극적으로 그들의 사지, 척수, 피부, 심장, 폐, 그리고 다른 장기들을 재생시킬 수 있기 때문에 조직 재생을 이해하는 데 유용한 정보를 제공합니다.[171][172] 연구에 자주 사용되는 백색 변종과 같은 자연발생 돌연변이 액솔로틀은 Edn3 유전자 [173]궤적에서 전사 돌연변이를 가진다.다른 모델 유기체와 달리, 액솔로틀에서 형광으로 표시된 첫 번째 세포는 배아 대신 분화된 근육 세포였다.2000년대 초반의 이 초기 실험에서 과학자들은 미세 주입 기술을 사용하여 축삭 꼬리의 근육 세포 재생을 시각화할 수 있었지만, 라벨이 붙은 [174][175]세포의 조기 사멸을 야기하는 너무 가혹한 조건 때문에 전체 재생 과정에서 세포를 추적할 수 없었다.트랜스제닉 액솔로틀을 생산하는 과정이 도전적이었지만, 과학자들은 플라스미드 트랜스펙션 기술을 사용하여 세포에 더 오랜 기간 동안 라벨을 붙일 수 있었다. 이 기술은 전기 파동이라고 불리는 과정에서 전기 펄스를 사용하여 세포에 DNA를 주입하는 것을 포함한다.액솔로틀 세포를 트랜스펙트 하는 것은 세포외 매트릭스(ECM)의 구성 때문에 더 어려운 것으로 생각된다.이 기술은 척수 세포에 라벨을 붙일 수 있게 하고 많은 다른 세포에서 사지 재생을 연구하는 데 매우 중요합니다; 이것은 재생에서 면역 시스템의 역할을 연구하는 데 사용되어 왔습니다.유전자 녹아웃 접근법을 사용하여, 과학자들은 관심 유전자의 부재를 바탕으로 특정 유전자의 기능을 이해하기 위해 CRISPR/Cas9과 같은 기술을 사용하여 DNA의 특정 영역을 목표로 삼을 수 있다.예를 들어, Sox2 유전자의 유전자 녹아웃은 Axolotl에서 신경줄기세포의 증폭에서 이 부위의 역할을 확인시켜줍니다.보다 복잡한 조건부 유전자 녹아웃 또는 과학자에게 시공간적 유전자 제어를 주는 조건부 녹아웃을 하는 기술은 아직 축삭에는 적합하지 않습니다.[176]그러나, 이 분야의 연구는 계속 발전하고 있으며, 최근 게놈의 염기서열 분석과 과학자들을 위해 만들어진 자원(악솔로틀 게놈을 포함하는 데이터 포털과 맞춤법 [177][178]식별을 위한 트랜스크립트롬 참조 어셈블리 포함)에 의해 더욱 쉬워지고 있다.

선충류

선충 케노하브디스는 분자생물학을 [179]연구하는 주요 모델 생물 중 하나이다.RNA 간섭(RNAi)은 C 엘레건에서[180] 발견되었으며 이중 가닥 [181]RNA를 발현하도록 변형된 박테리아를 먹이면 유발될 수 있다.또한 안정적인 유전자 변형 선충을 생성하는 것도 비교적 쉬우며, 이는 RNAi와 함께 그들의 [182]유전자를 연구하는 데 사용되는 주요 도구이다.트랜스제닉 선충의 가장 일반적인 용도는 리포터 유전자를 부착하여 유전자 발현과 국부화를 연구하는 것이었다.트랜스유전자는 또한 표현형을 구하기 위해 RNAi와 결합될 수 있고, 유전자 기능을 연구하기 위해 변형될 수 있으며, 세포가 발달하거나 다른 조직이나 발달 [182]단계의 발현을 조절하기 위해 사용될 때 실시간으로 촬영됩니다.트랜스제닉 선충은 바이러스,[183] 독물학[185][186],[184] 질병을 연구하고 환경오염물질을 [187]검출하는데 사용되어 왔다.

다른.

시스템은 다양한 다른 동물들에게 유전자 변형 유기체를 생성하기 위해 개발되어 왔다.해삼의 알비니즘을 일으키는 유전자가 발견되어 희귀한 별미인 흰 해삼을 만드는 데 사용되고 있다.이 기술은 또한 여름에 겨울잠을 자고, 내장을 내쫓고,[188] 죽은 오이의 몸을 녹이는 것을 포함하여 오이의 특이한 특징 중 일부에 책임이 있는 유전자를 조사할 수 있는 길을 열어준다.편형동물들은 하나의 [189]세포에서 스스로 재생하는 능력을 가지고 있다.2017년까지 이들을 효과적으로 변형시킬 방법이 없어 연구에 차질을 빚었다.미세주사와 방사선을 이용하여 과학자들은 이제 최초의 유전자 변형 [190]편형충을 만들었다.해양 환형동물인 강모충이 수정되었다.이것은 달의 위상, 재생 능력, 느린 진화 [191]속도와 동기화되는 그것의 생식 주기 때문에 흥미롭다.히드라와 말미잘 네모네토스테라 벡텐시스와 같은 크니다리아는 면역의 진화와 특정한 발달 [192]과정을 연구하는 데 매력적인 모델 유기체이다.유전자 변형된 다른 유기체로는 달팽이,[193] 도마뱀붙이, 거북이,[194] 가재, 굴, 새우, 바지락, 전복,[195][196] 그리고 스펀지가 있다.

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