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
20
15
10
5
0
-5
Chất béo sữa thay đổi có lợi cho sức khỏe con người: Giảm thấp acid béo no, Làm tăng acid CLA, linoleic biến đổi do vi khuẩn dạ cỏ, chống viêm, chống ung thƣ.
-10
#34
#37
#53
Trang trại nuôi giống động vật công nghệ sinh học dƣợc phẩm
Loại Protein dƣợc phẩm
-1 - antitrypsin Anti-thrombin III
C1 inhibitor Collagen Factor IX & VIII
Fibrinogen
Human fertility hormones
Chức năng chữa bệnh Loài thú Có chức năng chống viêm Dê, Cừu Chống sự nhiểm trùng và xơ cứng Dê nghẽn mạch, cục máu đông. Chữa phù huyết quản do di truyền Thỏ Bò Chữa bỏng, gẫy xƣơng, incon Cá rô phi Bệnh ƣa chảy máu Cừu, heo chữa “fibrin glue,” bỏng, phẩu thuật, Heo, cừu trong hóa trị liệu, trong dƣợc phẩm Triệt sản, vaccin ngừa thai
Dê, bò
Human hemoglobin Human serum albumin
Thay thế máu ngƣời, truyền máu Heo Chữa bỏng, shock, chấn thƣơng, Dê, bò phẩu thuật… Lactoferrin Trị vi khuẩn gây bệnh đƣờng ruột Bò LAtPA Tissue Plasminogen Activator (t-PA) Chữa loét do ứ máu tỉnh mạch Dê Chống ung thƣ kết tràng Monoclonal antibodies (Mab) Dê Chống lại cơ đau tim Dê anti-TNF IgG1 (monoclonal) Dê Đột quị, deep vein Tissue plasminogen activator thrombosis, pulmonary embolism
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 Nơ sản xuất Thị trƣờng. Giai đoạn TN Cattle** h- Collagen h- Fibrinogen Cattle** h- Esterase Inhibitor **/ Cattle Rabbits $500 M (+) Sáng chế $600 M (+) Chƣa đăng ký $150 M Chƣa đăng ký Pharming Pharming Pharming
Pigs
h- Factor VIII h- Alph- glucosidase Rabbits/ Cattle**
ProGenics* Pharming
$300 M (+) Chƣa đăng ký $300 M (+) Phase II (Eur)
h- AT- III Goats GTC ? Phase II (US)
$1B
Chƣa đăng ký Chƣa đăng ký
Cattle** Cattle** Goats**
Chƣa đăng ký
h- SA h- SA Spider Silk h- AAT Goats h- Factor IX Sheep h- Lactoferrin Cattle
GTC Argentina Nexia Huge Device PPL/ Bayer PPL Pharming
** Animals made using nuclear transfer.
? Phase II ? ? 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 Ƣớc tính hàng năm cần, kg Ƣớc tính qui mô thú
Loài thú
Protein C
100
tPA
75
33 1,100 600
α 1-anti-trypsin
5,000
Factor IX
2
Human serum albumin
1,000
33,000 42,000 13 22 300 8,300
Bò Heo Dê Cừu Cừu Dê Cừu Heo Bò Dê
The number of lactating animals may be calculated as: (expression in g/L) x (annual milk 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
t-PA
Phá tan huyết khối
Blood Clot
Tổ chức Thƣơng tổn
Bẻ gãy Sợi Fibrin
t-PA
Plasminogen
Plasmin
Sự hoạt hóa
Urokinase From the Kidneys
Streptokinase From Bacteria
Tạo ra con dê nhận gen tái tổ hợp 1: Vector cấu trúc (Construction)
LAtPA cDNA
SV40 Poly A Signal
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.
Gene
Promoter sequence
Poly A sequence
Tạo ra con dê tái tổ hợp 2: Vector lồng ghép (Insertion)
Micro-injector
Hợp tử Zygote
Vector
Nucleus
Suctio n Pipit
S u c t i o n
Tạo ra con dê tái tổ hợp 2: Vector lồng ghép (Insertion)
Zygote
Vector
Nucleus
Tạo ra con dê tái tổ hợp 2: Vector lồng ghép (Insertion)
Zygote
Nhiều phiên bản của vector bị bẻ gãy Một số vào được trong nhân
Nucleus
Tạo ra con dê tái tổ hợp 2: Vector lồng ghép (Insertion)
Nucleus
Vector
Chromosome
Tạo ra con dê tái tổ hợp 2: Vector lồng ghép (Insertion)
Vector – lồng ghép vào được chromosome
Sinh sản vô tính tạo ra con dê tái tổ hợp 3: Dê con
lớn lên cho sữa có chứa tPA
Hợp tử tái tổ hợp hoặc phôi
tPA tinh chế
Thu hoạch sữa
Nhân vô tính bò chuyển gen có khả năng sản xuất protein chống bệnh viêm vú
Transgenic Cow Clone for
Mastitis Disease Resistance
http://www.ars.usda.gov/is/pr/2001/010110.2.htm
By Jan Suszkiw
Tế bào tuyến vú bò Jersey này có khả năng sản xuất Lysostaphin, là một loại protein endopeptidase đặc hiệu là hư màng tế bào của vi khuẩn gây viêm vú
January 10, 2001 BELTSVILLE, Md., Jan. 10--U.S. Department of Agriculture and University of Vermont (UV) Các nhà khoa học trường Đại học Vermont đã sản xuất dòng thuần vô tính bò Jersey để cung cấp gen chống bệnh viêm vú cho ngành Công nghệ sinh học tạo giống bò sữa có khả năng chống lại bệnh viêm vú do vi khuẩn.
Những con bò chuyển gen này được nhân giống vô tính, nó có khả năng tổng hợp ra một loại men có tác dụng phá hủy màng tế bào vi khuẩn gây viêm vú. Do vậy bò ít bệnh nên ít dùng kháng sinh để điều trị viêm vú, từ đó ít tạo ra dòng vi khuẩn kháng thuốc.
Bò Holstein biến đổi gen có khả năng sản xuất protein lysostaphin kháng tụ cầu khuẩn Staphylococcus aureus gây bệnh viêm vú bò
Những con bò sữa sản xuất sữa giàu lysostaphin có giá trị như một loại thực phẩm chức năng.
Công nghệ chuyển gen tạo ra giống gia súc có khả năng sản xuất protein có tác dụng chữa bệnh và phòng chống bệnh tật
Tạo ra giống động vật sản xuất thuốc “Trang trại dược phẩm sinh học phân tử”
Tạo ra phôi từ thụ tinh trong ống nghiệm.
Đưa gen DNA có khả năng tổng hợp ra dược phẩm vào phôi đã thụ tinh.
Cấy phôi đã chuyển Gen vào cừu cái cho mang thai phôi đã được chuyển gen
http://muextension.mi ssouri.edu/xplor/regp ubs/ncr552.htm
Cừu con chuyển gen sản xuất thuốc trị bệnh trong sữa
Những Protein có tác dụng chữa bệnh trong sữa đƣợc sản xuất ra bởi thú cho sữa chuyển gen.
Tên Protein
Động vật
Ứng dụng trong điều trị bệnh
Antithrombin
Làm giảm số lượng máu cần thiết trong một số trường
Dê
III
hợp phẩu thuật
Chữa bệnh ưa chảy máu (hemophilia)
Dê, Heo, Cừu
Factor VIII, Factor IX
Chữa bệnh xơ u nang (cystic fibrosis)
Cừu
CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator
Kháng sinh tự nhiên được sử dụng trong phẩu thuật tim
Lactoferrin
Bò
Alpha-1-
Chữa bệnh xơ u nang và khí thủng.
Cừu
antitrypsin
Hợp chất kháng khuẩn để phòng bệnh viêm vú bò.
Lysostaphin
Bò
Sản xuất chỉ Y khoa siêu nhỏ, siêu chắc, siêu mạnh…
Dê
Spider silk protein
http://www.ext.vt.edu/pubs/biotech/443-003/443-003.html#L3
Sản xuất sữa bò giàu lactoferrin có giá trị phòng chống bệnh tật.
Lactoferrin tái tổ hợp của người (rhLF), một loại phức
glucoprotein-Fe. Protein lactoferin tái tổ hợp ở người (rhLF) có trong sữa bò chuyển gen giống vớì lactoferrin tự nhiên của người (hLF tự nhiên), đều có vị trí gắn Fe và phóng thích Fe giống nhau.
Lactoferrin có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm,
kháng nội độc tố, và kháng họat động của các virus. Lactoferrin tương tác với tế bào chủ, điều biến tiến trình viêm tấy, và tự bảo vệ của tế bào chủ. Lactoferrin trong sữa có vai trò hấp thu Fe, có thể coi đây là một loại sữa dược phẩm chức năng.
Sản xuất trứng gà chữa bệnh ung thƣ
Một nhóm các nhà khoa học Anh đã phát triển thành công loại gà Chuyên trứng biến đổi gen có khả năng đẻ ra những quả trứng chứa các loại protein chống ung thƣ.
Trung tâm sáng tạo ra cừu Dolly bằng sinh sản vô tính năm 1997, đã lai tạo thành công khoảng 500 con gà biến đổi gen có khả năng đẻ trứng chống ung thƣ.
Loại protein chữa bệnh nằm trong lòng trắng trứng, có thể chiết xuất để sản xuất thuốc chữa ung thƣ có hiệu quả và tốn ít chi phí.
68-nucleotide miRNA precursor, từ đây sản xuất ra 2 miRNA, với 2 miRNA này sẽ tổng hợp ra 2 loại protein: smiR189 và miR24. Trong này có protein miR24 tấn công tế bào ung thƣ
Loại trứng gà này có chứa protein miR24 (một loại kháng thể cho phép chữa trị bệnh ung thƣ da) có khả năng ngăn chặn sự tăng sinh của virus trong tế bào. Các nhà nghiên cứu vẫn còn phải mất khoảng 10 năm nữa để cung ứng đại trà cho thị trƣờng một loại protein chống ung thƣ giá rẻ.
Trứng gà biến đổi gen có khả năng chữa bệnh ung thƣ
Chuyển gen tổng hợp protein của loài nhện vào trong gen tổng hợp sữa của loài dê núi, để nó sản xuất ra một loại protein sữa đặc biệt có thể kéo ra sợi tơ làm chỉ khâu Y khoa, tan đƣợc trong cơ thể.
Dê sữa Biosteel của Công ty Nexia Biotechnologies In C. Québec, Canada.
Chuyển đoạn gen nhện núi vào dê Giống dê cho Sữa kéo sợi
Sản phẩm chủ yếu của Công ty Nexia của Canada là dƣợc phẩm và chất liệu sinh học. Protein tái tổ hợp trong sữa dê BELE có đặc tính giống nhƣ sợi tơ của nhện núi. Vì sợi nhỏ, chắc nhƣ thép nên ngƣời ta còn gọi sản phẩm đó là BioSteel, Với phƣơng pháp này Công ty Nexia đã sản xuất trên 80 loại sinh phẩm dƣợc.
Dê BELE sử dụng trong nghiên cứu chuyển gen của Công ty Nexiabiotech.
Sản xuất sữa
Sản xuất sữa
Mang thai
Gieo tinh
Dê BELE có đặc điểm là thành thục rất sớm, do đó rất thuận tiện trong công tác nghiên cứu di truyền.
Thành phần Amino Acids trong sữa dê chuyển gen
1. Aspartate 2. Glutamate 3. Asparagine 4. Glutamine 5. Cysteine 6. Methionine 7. Lysine 8. Arginine 9. Histidine 10.Proline
1. Glycine 2. Alanine 3. Valine 4. Leucine 5. Isoleucine 6. Serine 7. Threonine 8. Phenylalanine 9. Tyrosine 10.Tryptophan
Không khác gì khi so sánh với protein truyền thống
Sữa dê chuyển gen của nhện núi đƣợc sử dụng để làm chỉ khâu tan, siêu chắc dùng trong Y khoa
Chỉ khâu Y khoa rất chắt, có thể câu cá lớn đƣợc
Thử nghiệm chỉ khâu Y khoa trong phòng TN
Kết quả những thử nghiệm chỉ khâu Y khoa làm từ sữa dê nhận gen nhện núi
Nhóm các nhà khoa học thảo luận các ý tƣởng ứng dụng công nghệ mới này
Công nghệ sinh học ứng dụng trong sự sinh sản Thụ tinh nhân tạo trong ống nghiệm
Chuyển cấy phôi, nhân giống quí
Chuyển cấy phôi điều trị hiếm muộn
http://www.scienceatstmarys.net/KS3 computer work/Variation/Selecting the best IV.ppt
Thiết bị kính hiển vi thao tác sử dụng trong công nghệ sinh học
– Micromanipulation
Kính hiển vi thao tác lấy nhân và bơm nhân tế bào
http://www.cvm.tamu.edu/CollegeHour/02 Spring 2005/08 Reproductive Sciences.ppt
Thao tác vi tiêm dƣới kính hiển vi thao tác có độ phóng đại lớn để chuyển nhân tế bào
Chuyển nhân tế bào Nucleus Transfer
– Khoét lấy nhân tế bào (removing the nucleus)
Chuyển nhân tế bào Nucleus Transfer
– Bơm nhân vào trong tế bào
Đƣa tinh trùng vào bên trong tế bào trứng Sperm Injection
• Tiêm tinh trùng vào trong tế bào chất của trứng, nuôi trứng trong ống nghiệm thành phôi và cấy vào tử cung –
• Kỹ thuật này áp dụng cho sinh sản thú quí hiếm, đàn ông vô sinh không có khả năng thụ tinh
http://ims.cos.edu:8081/Jim Sellers/Bio 20 PP-Frontiers in Biology Fall 2005/Weathers_Amanda.ppt
Thụ tinh bằng phƣơng pháp vi tiêm
Trứng Tinh trùng
Giao tử
Tiền nhân đực Tiền nhân cái
Trứng đã thụ tinh
Vi pipet Tiêm gen
Gen đã tiêm vào trứng
Chuyển gen
Công nghệ sinh học có thể rút ngắn mô hình nhân giống, không cần trại nhân giống bố mẹ?
AI, MOET, JIVET
Artificial insemination (AI) In Vitro Fertilisation (JIVET) Embryo transfer (MOET)
Cải thiện nguồn gen
Kiểm tra đánh giá Giống Hạt nhân
Tháp giống
Phân biệt giới tính, nhân vô tính
Phổ biến sản xuất
Giống thƣơng phẩm
Áp dụng cho giống cao sản, nhƣng khả năng sinh sản, nhân giống tự nhiên thấp.
Tăng nhanh đời sau từ một gia đình
Phát huy đặc tính tốt từ gốc cha mẹ tốt đã chọn lựa kỹ lưỡng, tốn kém
Nhân nhanh cá thể có đặc tính tốt từ gốc cha mẹ phục vụ sản xuất.
http://centaur.vri.cz/docs/CENTAUR_3.PPT
http://www.cvmbs.colostate.edu/bms/640_RM_endangsld.ppt
http://www.umanitoba.ca/womens_health/rp017c.ppt
GnRH
INHIBIN
FSH
LH
T
PITUITARY/TESTIS FEEDBACK SYSTEM
I
N O T A R T N E C N O C
TIME
T = Testosterone LH = Leuteinizing Hormone (regulates T secretion) FSH = Follicle Stimulating Hormone (regulates seminiferous tubule function) GnRH = Gonadotropin Releasing Hormone (regulates LH & FSH secretion) INHIBIN from Sertoli cells feedsback on the pituitary to regulate FSH secretion
http://depts.washington.edu/cfas/WHIN/2005_sanjuan/Bardeguez.ppt
Những hormon sử dụng trong kỹ thuật sinh sản nhân tạo
HYPOTHALAMUS
GnRH (Gonadotropin releasing hormone)
PITUITARY
LH (Luteinizing hormone) FSH (Follicle stinulating hormone)
TESTIS
Leydig cells (produce Testosterone) Sertoli cells (produce Inhibin)
Công nghệ sinh học ứng dụng trong sản xuất hormon
1. Sản xuất hormon tái tổ hợp: rBST, rBGH 2. Sản xuất Hormon IGF điều trị bệnh lùn. 3. Sản xuất Insulin tái tổ hợp: rInsulin
Công nghệ sinh học sản xuất Insulin
Nguyên lý: - Lấy đoạn plasmid tổng hợp insulin trong tế bào người chuyển vào plasmid E. Coli - E.Coli tổng hợp ra Insulin
Ứng dụng: - Thuốc trị tiểu đường - Làm vaccine chế kháng
huyết thanh insulin.
- Chẩn đoán bệnh
http://www.idrc.ca/uploads/user-S/11095853171RabihTalhouk-AsPresented-IDRC-Sep29-04.ppt
Cấu trúc của Insulin
• Có 2 chuổi polypeptide; chuổi thứ nhất có 21 acid amin và chuổi thứ hai có 30 acid amin. • Hai chuổi liên kết với nhau qua cầu disulfide • Gene mã hóa protein insulin tìm thấy trong chromosome 11, dựa vào cấu trúc của gen này, người ta tái tổ hợp DNA tổng hợp insulin
http://www.life.umd.edu/grad/MLfsc/res/RecombomamtDNA&Medicine.ppt
Cấu trúc của Insulin
http://www.fda.gov/cder/meeting/followOn/Ahn.ppt
Kỹ thuật tái tổ hợp DNA
• Những Enzyme giới hạn được sử dụng để cắt gen insulin và cắt plasmid của vi khuẩn (E. coli) cũng giống nhau ở đầu cuối nên dính lại được “sticky ends”
Kỹ thuật tái tổ hợp DNA
• Dòng biến đổi của E. coli được sử dụng để tránh sự tấn công gen lạ (“foreign” genes)
• Gen insulin gắn vào E. coli là
B-galactosidase, nó kiểm soát sự sao chép.
• Những tế bào vi khuẩn sẽ tái tạo và sao
chép bản sao của gen insulin.
Kỹ thuật tái tổ hợp DNA
• Protein Insulin được tinh chế (B-galactosidase thực hiện)
• Những chuổi peptide hỗn hợp và nối lại với
nhau bởi cầu disulfide.
• Sản phẩm cuối cùng có tên gọi là Humulin – tên hóa học nói lên insulin của người.
Sử dụng insulin ngƣời chống bệnh tiểu đƣờng
• Trên thế giới có hơn 150.000.000 ngƣời mắc chứng bệnh tiểu đƣờng. Hậu quả của nó rất nghiêm trọng, gây ra những biến chứng phức tạp,nguy hiểm đến tính mạng.
• Tổng chi phí cho chữa trị bệnh tiểu đƣờng chỉ riêng cho nƣớc Pháp có đến 5,7 tỷ Euro trong năm trong 2002
• Insulin tái tổ hợp lần đầu tiên xuất hiện trên thị trƣờng
năm 1982
• Những dòng sản phẩm insulin phát triển nhanh chóng và đa dạng (insulin tác dụng nhanh- hoặc tác dụng kéo dài, hoặc insulin dạng hít)
• Trong năm 2002 tổng số bán ra là 4.2 tỷ Euro
Biến chứng có thể xảy ra khi sử dụng Insulin ngƣời
• Hypoglycemia (thấp đường huyết) xảy ra với
insulin người nhiều hơn so với insulin động vật. • Sử dụng insulin để hạ đường huyết ở người tiểu đường nên có sự khám bệnh và hướng dẫn của Bác sĩ điều trị. Không nên tự tiện dùng rất nguy hiểm.
Sản xuất bovin somatotropin (bST) http://www.monsantodairy.com/about/history/
Quá trình sản xuất somatotropin và ứng dụng trong chăn nuôi bò sữa, đã nâng nao năng suất, chất lượng sữa
Sản xuất bST bằng con đƣờng công nghệ sinh học
Tái tổ hợp sản xuất bST và ứng dụng nâng cao năng suất sữa http://www.extension.umn.edu/distribution/livestocksystems/DI6337.html
Hoạt động của BST tự nhiên
Sản xuất BST tổng hợp
1.Thùy trước tuyến yên tiết ra BST, là một hormon có cấu trúc như 1 peptid, có tác dụng lên sự tổng hợp sữa. 2.Hormon này vào máu đi khắp cơ thể. 3.BST tác động đến gan sản xuất ra một protein quan trọng IGF-1 (Insulin like Growth Factor-1). 4.IGF-1 tác động lên tuyến vú, phân cắt chất béo sinh năng lượng cho sản xuất sữa..
A.Gen đáp ứng cho sản xuất BST được cô lập từ DNA của bò. B.Gen này được đưa vào vi khuẩn E. Coli bằng kỹ thuật đặc biệt. C. Vi khuẩn E.Coli có gen tổng hợp BST được nhân lên trong môi trường nuôi cấy. D.Thu nhận BST trong môi trường E.Tinh lọc BST từ VK tạo ra BST tổng hợp.
Bò sữa đƣợc chích Kích tố tái tổ hợp rbST
http://www.avs.uidaho.edu/avs221-bio212/Past Team Presentations/Recombinant Bovine Somatotropin.ppt
Bò đƣợc chích hormon BST có gì đặc biệt trong nuôi dƣỡng không?
Có, đó là nhu cầu dinh dƣỡng cao hơn, nhƣng tiêu hao dinh dƣỡng cho sản xuất1 kg sữa thấp hơn bò bình thƣờng.
Các vấn đề rắc rối có liên quan với rBGH hay rBST
• Làm tăng 16 vấn đề thú y xảy ra trên bò sữa dùng rBST: – Giảm tỷ lệ đậu thai và trọng lượng sơ sinh của bê, – Tăng tỷ lệ tiêu chảy, – Hư hại chân, – Thương tổn tế bào somatic (có mủ), – Gây viêm vú.
• Viêm vú và kháng thuốc liên quan đến sức khỏe người • Có sự liên quan giữa IGF-1 và bệnh ung thư trên người
trên bò sữa có sử dụng rBST.
rBST, IGF-1 và UNG THƢ
CHƯA BÀN CẢI
• IGF-1 hiện diện và giống nhau trên bò và người • rBGH làm tăng IGF-1 trong sữa bò • IGF-1 tăng cao kích thích tế bào ung thư trên người
Kích thích ung thư trên người
IGF-1 tăng trên người
Tăng IGF-1 Trong sữa bò
rBGH IGF-1 tiêu hóa như thế nào?!
CASEIN BẢO VỆ IGF-1
“ Casein ảnh hƣởng trên toàn bộ cấu trúc IGF-1
(80%) và receptor kết dính hoạt tính. . .” Nguồn tài liệu: (C.J. Xian et al, “Degradation of IGF-1 in the adult rat gastrointestinal tract is limited by a specific antiserum or the dietary protein casein,” Journal of Endocrinology, v. 146, 1995.)
“Tờ báo này cho thấy IGF-1 có thể tiêu hóa còn sót
lại (67%) khi có sự hiện diện của casein.” Nguồn tài liệu: (Michael Hansen, Consumer Policy Institute, Letter to Maine Attorney General G. Steven Rowe, Feb. 11, 2003, citing T. Kimura et al, Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics, v. 283, 1997.))
“Casein tăng càng cao, càng làm cho IGF-1 trở nên ổn định hơn, khó bị men tiêu hóa phân giải” Nguồn tài liệu: (P. Anderle et al, “In Vitro Assessment of Intestinal IGF-1 Stability,” Journal of Pharmaceutical Sciences, v. 91, 2002.)
Sử dụng GH để điều trị bệnh lùn ứng dụng trong điều trị bệnh lùn bẩm sinh.
(Insulin like grower factor)
http://arbl.cvmbs.colostate.edu/hbooks/pathphys/endocrine/hypopit/gh.html
Somatotropin có an toàn thực phẩm cho ngƣời tiêu dùng không?
Là một Protein hormon 1. Có ở các mô với số lƣợng
nhất định.
Là một Steroid hormon • Có thể tích lũy trong cơ thể động vật và ngƣời. • Có nhiều trong các mô
2. Không tích lũy trong mô mỡ. 3. Là một protein có cấu tạo từ
•
các acid amin.
4. Giới hạn tác động theo loài. 5. Không có hoạt tính nếu sử dụng qua đƣờng miệng, vì nó bị tiêu hóa nhƣ những protein khác trong thức ăn
mỡ, khó loại ra ngoài. Là phân tử hữu cơ có nguồn gốc cholesterol. • Không giới hạn tác động theo loài, kể cả ngƣời. • Có hoạt tính không đổi khi sử dụng qua đƣờng miệng.
Posilac® là sản phẩm thƣơng mại có chứa rBST đƣợc sử dụng ở Mỹ
• Posilac® đƣợc sản xuất bởi công ty Monsanto • Chỉ có FDA chấp nhận cho sử dụng để nâng cao
sức sản xuất sữa của bò.
• Là chế phẩm sử dụng chích vào cơ bắp • 9 triệu bò sữa ở các nước thế giới thứ ba sử dụng chế phẩm Posilac® của Monsanto.
Nhƣng…
• Ở Canada CHA (Canada’s health
administration) không chấp nhận cho sử dụng Posilac ®
• EU (European Union) cấm sử dụng rbST • Nhật bản, Úc và New Zealand cấm sử dụng
Posilac ®
Một số kích tố tổng hợp thuộc steroid bị cấm sử dụng trên thế và ở VN.
Tên hoá chất, kích tố Số TT Tên hóa chất, kích tố Số TT
1 Carbuterol 9 Metronidazole
Clenbuterol
11
Ractopamine
3
2 Cimaterol 10 19 Nor-testosterone
4 Diethylstilbestrol (DES) 12 Salbutamol
5 Dimetridazole 13 Terbutaline
6 Fenoterol 14 Stilbenes
8
Methyl-testosterone
16
Zeranol
7 Isoxuprin 15 Terbolone
Những loại kích tố Steroid hormon bị cấm sử dụng
Công nghệ sinh học vi sinh ứng dụng sản xuất thức ăn bổ sung
1. Thông qua tế bào nấm men để sản xuất
Selenium hữu cơ ứng dụng trong thức ăn chăn nuôi và phòng bệnh thoái hóa cơ.
2. Sử dụng vi khuẩn hữu ích đƣờng ruột để sản xuất Probiotic phòng chống bệnh đƣờng ruột thay thế kháng sinh.
Selenium
Vai trò sinh học của Se: • Phòng chống những bệnh có liên quan với thiếu Se như: • Bệnh teo cơ trên cừu, bê và gà (thường xảy ra trên thú nuôi theo lối CN) • Bệnh hoại tử gan trên chuột và heo do thiếu Se • Bệnh thể tạng tiết dịch trên gà và gà Tây (tích nước xong bụng) • Bệnh đa thoái hóa hoại tử tim, gan, cơ và thận trên chuột.
• Chức năng trong trao đổi chất của Se: Selenium cấu tạo enzyme glutathione peroxidase, phá hủy các gốc tự do peroxides trong cytosol, gốc này có nguy cơ gây ung thư. • Có thể coi Se có hoạt tính chống oxyhóa (vì vậy có mối quan hệ với vitamin E – trong hoạt động chống oxyhóa). • Muối selenium vô cơ tương đối độc, selenium hữu cơ có nhiều trong tế bào nấm men không độc, sử dụng an toàn hơn. Ví vậy công nghệ sinh học tổng hợp selen hữu cơ.
Selenium tham gia trong enzyme Glutathione Oxidation thực hiện chu trình phản ứng oxyhóa khử, biến H2O2 thành H2O, chống lại sự hình thành các gốc tự do trong cơ thể http://lpi.oregonstate.edu/infocenter/minerals/selenium/gsh.html
Selenium hữu cơ và chức năng sinh học
Công nghệ sinh học sản xuất Selenium hữu cơ bởi tế bào nấm men
Video clips: 1, 2.
Công nghệ sinh học ứng dụng trong sản xuất Probiotics, Prebiotic và Synbiotics
• Probiotics = Là những vi sinh vật hữu ích, sống đƣợc trong môi trƣờng đƣờng ruột, cải thiện sức khỏe đƣờng ruột vật chủ. Tìm kiếm VSV probiotic trong đƣờng ruột vật chủ khỏe mạnh, định danh, nuôi thuần hoặc hỗn hợp.
• Prebiotics = Nguồn thức ăn cho vi sinh vật sống hữu ích trong
đƣờng ruột vật chủ (không phải cho vật chủ). Prebiotics thƣờng là các chất xơ tan không tiêu hóa ở đoạn trên của ruột, có khả năng lên men su\inh acid hữu cơ bởi VSV probiotics.
• Synbiotics = Hỗn hợp probiotics và prebiotics có tác dụng:
Cải thiện khả năng sống và chiếm ngự trong đƣờng ruột của probiotics. Cho nhiều ảnh hƣởng tốt hơn sử dụng probiotics đơn thuần. Prebiotics bao bọc xung quanh VSV probiotics.
Cơ chế hoạt động của Probiotics, prebiotic và synbiotics (Sự đề kháng chiếm lĩnh hay sự cạnh tranh loại bỏ)
Sản xuất các chất kháng vi khuẩn gây bệnh.
1. 2. Giữ cân bằng pH thấp bởi những acid béo mạch ngắn và
acid lactic do vi khuẩn hữu dụng lên men sinh ra.
3. Nâng cao hoạt động của đại bạch cầu, thực bào VK gây bệnh 4. Ức chế cạnh tranh vị trí bám dính của vi khuẩn gây bệnh. 5. Cạnh tranh nguồn dinh dƣỡng với vi khuẩn gây bệnh. 6. Điều chỉnh kháng thể, tăng cƣờng kháng thể không đặc hiệu. 7. Giảm thấp sự chuyển đổi yếu tố tiền ung thƣ thành ung thƣ
bởi ảnh hƣởng của hoạt động enzyme.
8. Giảm chứng táo bón, từ đó giảm độc tố sinh ra trong ruột. 9. Giảm cholesterol tái hấp thu, từ đó giảm cholesterol máu.
Hàng rào phòng ngự tự nhiên
VK gây bệnh
VK có lợi (Probiotics)
A.
Tế bào niêm mạc ruột
Thành ruột
VK gây bệnh
B.
VK có lợi (Probiotics)
Tế bào niêm mạc ruột
Thành ruột
89
SỬ DỤNG VI KHUẨN CÓ ÍCH TRỢ SINH (PROBIOTIC)
Bacillus subtilis/cereus/mesentericus Clostridium butyricum, Bifidobacterium
Lactobacillus acidophilus Enterococcus faecium..
Saccharomyces cerevisiae/boulardii.. Aspergillus oryzae
90
Đặc điểm chung của probiotics là:
Tương đối thích nghi trong đường ruột động vật
Có khả năng chống lại stress trong dạ dày, ruột
Đề kháng lại với các yếu tố chế biến thức ăn
Phải đạt các yêu cầu, qui định của luật lệ an
toàn sinh học và có hiệu quả lên sức khỏe.
Cơ chế tác động cuả Probiotic
3
5
1
Enzymes
N
acid hữu cơ
4
2
Nảy chồi trong đƣờng ruột hiệu quả hàng rào sinh học Tăng cƣờng tái hấp thu Nitơ Sản xuất các enzyme Sản xuất các acid hữu cơ Kích thích miễn dịch cục bộ
Video clips 1, 2
Tỷ lệ tiêu hóa hồi tràng (Ileal) Gà 21 ngày tuổi
Essential Amino Acids
100
+17.9%
+15.1%
+15.9%
95
+12.2%
+18.9%
+7.9%
90
+12.8%
+3.5%
85
80
+3.8%
75
70
MET
LYS
ARG
THR
VAL
LEU
ILE
PHE
HIS
CONTROL
ESPORAFEED
Ảnh hƣởng dƣơng tính của Probiotics trên sự tích lũy khoáng
Ca
K
Mg
+9.1%
+28.6%
+12.0%
SƠ ĐỒ QUI TRÌNH SẢN XUẤT PROBIOTICS
Sản phẩm thô cuối cùng
Nhân giống Đưa vào bể trong ống lên men lớn nghiệm
Ly tâm tách lớp tế bào tử Sấy phun lọc bao sáp, hoặc chất xơ tan
New!
SƠ ĐỒ QUI TRÌNH SẢN XUẤT PROBIOTICS (TT)
Sản phẩm thô (do Norel sản xuất)
Sản phẩm hoạt động
Đóng gói
Sản phẩm thương mại
Chất mang
New!
Sản xuất trứng gà giàu kháng thể để phòng chống bệnh đƣờng ruột cho ngƣời và động vật
Trứng gà giàu kháng thể để phòng và chống bệnh do vi khuẩn và virus gây bệnh
Vi khuẩn gây bệnh tấn công tế bào niêm mạc ruột và gây mất nhiều nƣớc, tiêu chảy, giảm hấp thu.
Vi khuẩn bệnh bị kháng thể đặc hiệu trong lòng đỏ kết dính và làm vô hoạt chúng
Virus gây bệnh tấn công niêm mạc ruột là cho tế bào niêm mạc vỡ tung, gây tiêu chảy
Ăn lòng đỏ trứng có kháng thể đặc hiệu sẽ làm vô hoạt các virus gây bệnh đƣờng ruột
Trứng gà giàu kháng thể chống bệnh đƣợc sản xuất ở Nhật Bản bởi Công ty GHEN http://www.ghen.co.jp/en/ingredients/index.html
QUY TRÌNH SẢN XUẤTPROTIMAX ®®
Gà mái nuôi trong trại SPF Chủng vaccin được kiểm Soát để gà sản xuất kháng Thể lòng đỏ cao
Protimax ®® Protimax
Trứng gà giàu kháng thể được kiểm tra hàm lượng kháng thể cẩn thận
ELISA
Thử nghiệm khả Năng phòng hộ Trên heo con
Nghiên cứu tạo ra chế phẩm để áp dụng Vào sản xuất
PROTIMAX
Các loại kháng thể đặc hiệu đƣợc sản xuất từ lòng đỏ trứng gà
Salmonella typhimurium Salmonella cholaraesuis Salmonella enteriditus Salmonella dublin Salmonella heidleberg lostridium perfringens Rotavirus TGE
E.coli 987P E.coli F41 E.coli K88 E.coli K99 E.coli 1362 E.coli 2134* ( 2134 is an 18 E. Coli) E.coli 263 E.coli J5
Cơ chế tác động của Protimax
IgG
• PROTIMAX còn có khả năng kết dính các vi khuẩn gây bệnh và virus, không cho chúng bám vào thành ruột và nhân lên trong đường tiêu hóa của heo con, nhờ vậy giúp cho heo con tránh được các bệnh nhiểm trùng gây tiêu chảy.
IgG
Những kết quả thử nghiệm Protimax ở Mỹ
Đối chứng
Protimax
% Khác biệt
Số heo đầu vào
3018
3076
Số heo đầu ra
2955
3031
Số heo chết
63
45
%Tỷ lệ tử vong
2.09
1.46
- 29.92%
Trọng lƣợng bình quân đầu vào,( lb.)
12.5
13.5
Trọng lƣợng bình quân đầu ra(,lb.)
47.4
51.7
Tăng trọng bình quân / heo, (lb.).
34.9
38.2
Số ngày nuôi
40.7
40.7
Bình quân tăng trọng / ngày/heo, (lb.)
0.86
0.94
+ 9.46%
Tổng lƣợng thức ăn tiêu thụ / heo (lb.)
48.4
55
1.19
1.35
+ 13.64%
Lƣợng thức ăn tiêu thụ bình quaân, /heo/ngaøy (lb.)
Chỉ số biến chuyển thức ăn, FCR
1.39
1.44
Hiệu quả sử dụng Protimax trên heo ở miền Nam Carolina.
Đối chứng Protimax % Khác biệt
1513 1527 Số heo đầu vào
1382 1455 Số heo đầu ra
131 72 Số heo chết
8.66 4.72 - 45.50% %Tỷ lệ tử vong
11 11 P bình quân đầu vào, (lb.)
45.6
45.1
P bình quân đầu ra, (lb.)
34.6 34.1 Tổng tăng trọng / heo,(lb.)
45 44 Số ngày nuôi
0.76 0.77 +1.31% Tăng trọng/ ngày/con,lb.
53.1 46.9 Tổng thức ăn / heo (lb.)
1.17 1.06 - 9.40%
1.54
10.39%
1.38
Lƣợng thức ăn bình quân / heo/ngày (lb.) Chỉ số biến chuyển TĂ, FCR
