Rakendusbioloogia, kloonimine, tüvirakud, rakuteraapia (0)

BIOLOOGIA
Fundamentaalteadus- uuritakse objektide ja nähtuste olemust, nendega seotud seaduspärasusi
Rakendusteadus - teadus, mis tegeleb loodusteaduslike teadmiste praktilise rakendamise printsiipide ja meetodite otsimise ja arendamisega põllumajanduse, meditsiini, tööstuse, energeetika , transpordi, olme jm. tarbeks
Biotehnoloogia - rakendusbioloogilised meetodid ja protseduurid, mille puhul elusorjanismidele omaseid protsesse kasutatakse tehnilistes seadmetes mitmesuguste ainete tootmiseks ning organismide sigimise ja pärilikkuse muutmiseks.
Biomeditsiin - bioloogiliste ja meditsiiniliste uuringute süntees, mis on suunatud uusima bioloogia avastuste meditsiiniliste rakenduste leiutamisele ja kasutamisele.
Rakendusbioloogia lähtekohad
Mikroorganismid

• Kurgi, kapsa, piima ja teiste toiduainete hapendamine toimub piinhappebakterite tegevusel
  
• Mitmed juustusordid valmivad hallitusseente osalusel
  
• Alkohoolsete jookida ja pagaritoodete valmistamisel kasutatakse pärmseent
  

Antibiootikumid
Antibiootikumid- ained, mida toodavad ja eritavad keskkonda paljud hallitusseened ja osa baktereid, et tõrjuda konkureerivaid mikroobe. Need hävitavad neid või pärsivad nende paljunemist
Bakterid võivad kohastuda antibiootikumidega- võivad tekkida resistentsed tüved.
Antibiootikumi tohib kasutada ainult seda nõudval kindlalt diagnoositud haigusjuhul, kui seda tuleb kasutada, siis mitte kunagi liiga väikestes doosides ja mitte kunagi liiga lühikest aega.
Biotõrje
Biotõrje seisneb taimkahjuriste hävitamises või nende paljunemise ja leviku pidurdamises teiste organismidega või nende toodetud toksiinidega.
Omapäraseks biotõrje meetodiks on kahjurputukate meelitamine surmalõksu- feromoonpüünisesse.
Feromoonid - nagu lõhnaained, mis toimivad suurte vahemaade tagant, kuid on ülimalt liigispetsiifilisedˇ
Ravimite ja vaktsiinide tootmine ensüümide tootmine kemikaalide tootmine
Taimede ja loomade toiduainete tootmine
aretus ja paljundus
BIOTEHNOLOOGIA biokütuse tootmine
Mikroobide kasutamine
bioreaktorites jäätmete
lagundamine
geenide muutmine ja siirdamine
taimede meristeempaljundus
kloonimine tähendab geneetiliselt identse järglaskonna saamist paljundatavast üksikobjektist
meristeempaljundus- meristeemrakkude kasutamine ühelt taimelt suure arvu vegetatiivsete järglaste saamiseks.
Meristeem - algkude
Meristeemi rakud pole diferentseerunud ehk pole eristunud mingit kindlat koefunktsiooni täitma. Nad on säilitanud jagunemisvõime ja neist võivad tekkida kõigi püsikudede rakud .
Totipotentsus- kõikvõimelisus

• Varre kasvukuhikust eraldatakse väike koelõik
  
• See kantakse steriilselt suletavasse anumasse toitesegule ehk söötmele
  
• Kui see on kasvama hakanud, eraldatakse mikrovõrsed ja kantakse uuele söötmele
  
• Mikrovõrsete juurdumiseks muudetakse söötme koostist, lisades sinna juurte teket soodustavaid kasvufaktoreid.
  
• Juurdunud ja vajalikul määral kasvanud võrsed istutatakse kasvuhoonesse sobiva koostiseda pinnasesse.
  

Meristeempaljundust hakati kasutama raskesti paljundatavate taimede istutusmaterjali kiireks tootmiseks (nt. Orhideed, viljapuud)
Hübrodoomitehnoloogia ja monokloonsed antikehad
Eri liikide, näiteks inimese ja hiire rakkude ühendamine ehk somaatiliste rakkude hübriidimise meetod.

• Hiir immuniseeritakse mingi antigeeniga
  
• Kahe nädala pärast eraldatakse hiire põrnast lümfotsüüdid, millest osa toodab vastavat antikeha . Need rakud ei suuda kaua väljaspool organismi elada
  
• Lümfotsüüdid ja kasvajarakud pannakse segusse , mis stimuleerib nende ühinemist. Rakkude ühinemisel tekivad hübridoomid
  
• Rakud viiakse selektiivsöötmele, milles jäävad ellu ja paljunevad ainult hübridoomid
  
• Hübridoomid kloonitakse lahjendusmeetodil. Minikannudes kasvavaid kloone testitakse vajaliku antikeha sünteesi suhtes.
  
• Valitud kloone kasvatatakse antikehade tootmiseks elusorganismis või kunstlikes tingimustes
  
• Antikehad eraldatakse ksavukeskkonnast
  

Lümfotsüüdid- vere leukotsüütide (valgeliblede) hulka kuuluvad rakud.
Monokloonsed antikehad-kitsa antigeenspetsiifikaga keha, mida produtseerib kindel hübridoomikloon
Antiseerum on vereseerum, mis sisaldab organismi toodetud antikehade segu kas ühe või mitme antigeeni vastu.
Antikeha- erilise koostise ja struktuuriga valk, mis tekib vastureaktsioonina mingi antigeeni sattumisele organismi. Antikehad kaitsevad organismi patogeenide (viiruste, bakterite, toksiinide) eest.
Antigeen - mis tahes kehavõõras aine, mis põhjustab vastureaktsioonina antikehade tekke; satud organismi kas vabalt või viiruse, bakteri või transplantaadi koostises.
Embrüosiirdamine ja viljastamine in vitro imetajatel
Embrüosiirdamine seisneb arengu algusjärgus oleva embrüo ülekandes indleva emaslooma või rasesumisvalmis naise emakasse.

• eraldati gonadotroopsed hormoonid, sealhulgas folliikuleid stimuleeriv hormoon .
  
• Nendega sai emasloomal esile kutsuda superovulatsiooni, mille puhul üheaegselt küpseb ja eraldub lehma munasarjast 5-10, vahel ka 30 munarakku
  
• Teostatakse kundtlik seemendamine
  
• 6-8 päeva pärast pestakse embrüod emakast välja.
  
• Eraldatud embrüoid hoitakse sobiva koostisega söötmes, uuritakse mikroskoopiliselt ja valitakse nende sease välja kõige paremini arenenud embrüod
  
• Valitud embrüod võib kohe siirata või säilitada arenguvõimelisena pika aja kestel sügavkülmututuna vedelas lämmastikus.
  
• Embrüod siiratakse sobivas innatsükli faasi viidud retsipientloomade emakasse.
  

Teiselt loomalt pärist embrüotest järglasi sünnitanud loomi nimetatakse ka surrogaat- ehk asendusemadeks.
Peale eelkirjeldatud meetodi kasutatakse ka munarakkude eraldamist kas munajuhast või otse munasarjast, nende viljastamist in vitro (eht väljaspool orgamismi, „klaasis“) ja embrüote kultiveerimist sobiva arengujärguni. Viljastumiskeskkond on varieeruv.
Põllumajandusloomadel on embrüosiirdamisel peamiselt kaks kasulikku tagajärge:

Geneetiliselt väärtuslikult emasloomalt võimalikult paljude järglaste saamine. Järglaste arv võib ületada saja piiri

Sügavkülmutamine võimaldab embrüoid transportida kaugete vahemaade taha. Seetõttu kaob vajadus transportida elusloomi, mis on kulukam ja toob kaasa nakatumisohud haigustega.
Embrüosiirdamine Inimestel

• Naisel võetakse munarakud otse munasarjast, kasutades ultrahelikuva abil spetsiaalset nõelpipetti
  
• Munarakud viiakse pärast kontrollimist ja puuetega rakkude kõrvaldamist koos spermidega vajalikke toimeaineid sisaldavasse söötmesse ja jäetakse üleöö termostaati 37 kraadi juurde.
  
• Valitakse välja viljastunud munarakud, is sisladavad kaht pronukleust (munaraku ja spermi ühinemiseelsed tuumad )
  
• Sügoodid pannakse spetsiaalsesse kasvusöötmesse
  
• 2-3 või 5 päeva järel valitakse välja normaalselt arenenud, kas moorula või blastotsüsti staadiumis embrüod.
  
• Hormonaalselt ettevalmistatud vaisele siirdatakse 2-3 embrüot.
  

Imetajate kloonimine
Organismikloon on vegetatiivsel või paljundamisel tetkkinud ühe vanema järglaskond, mille isendid on geneetiliselt identsed nii omavahel kui ka vanemaga .
Imetajate kloonimine embrüolõhestuse meetodil ehk embrüonaalkloonimine. Varase embrüo lõigustusrakud ehk blastomeerid on kõik võimelised arenema normaalseks tervikorganismiks. Nad on totipotentsed. Seda tüüpi kloonimine pole eetilisi probleeme tekitanud ega avalikkuse tähelepanu pälvinud.
Somaatiline ehk diferentseerunud keharaku tuuma siirdamine munarakku, mille tuum on kõrvaldatud. Ehk tuumkloonimine .
Thomas morgan esitas hüpoteesi, et eri kudede rakkude suurest ehituslikest ja talituslikest erinevustest hoolimata on neis kõigis olemas kogu organismi genotüüp; neis töötavad erinevad geenikomplektid.
Eesmärgid: arengubioloogiliste teaduslike probleemide uurimine , väärtusliku genotüübiga põllumajandusloomade paljundamine, väljasuremisohus imetajate populatsioonide taastamine.
Kuigi kloonisendid on genotüübilt identsed, ei ole nad seda fenotüübilt. Osa tunnuseid võivad modifitseerida mitmesugused keskkonnatingimused . Mõnede geneetiliste tunnuste detailid on määratud juhuslikest teguritest.
Reproduktiivne kloonimine ehk indiviidide vegetatiivne paljundamine.
Terapeutiline kloonimise idee tekkis siis, kui avastati, et embrüonaalseid tüvirakke saab kasutada rakuteraapias.

• Tekitatakse kloonembrüo, mida kultiveeritakse 5-6 päeva ja seejärel lõhutakse- eraldatakse tüvirakud
  
• Neid kasutatase tuumadoonorile geneetiliselt ja immunoloogiliselt identsete kudede ja organite kasvatamiseks
  

On pakutud võimalust ühendada see geeniteraapiaga, kui nii tekkisid transgeensed indiviidid
REPRODUKTIIVNE KLOONIMINE
TERAPEUTILINE KLOONIMINE
Somaatilise raku siirdamine tuumata munarakku
Somaatilise raku tuuma siirdamine tuumata munarakku
Täiskasvanu tüvirakud viiakse kultuuri ja mõjutatakse diferentseeruma kindlas suunas
Embrüo areng in virto
Blastotsüsti siirdamine asendusema emakasse
Embrüo areng in virto blastotsüsti staadiumini
Vajalikud koerakud siirdatakse patsiendile
Võib sündida kloonlaps
Embrüonaalsete tüvirakkude eraldamine ja nende kasvatamine kultuuris patsiendi raviks
Tüvirakud ja rakuteraapia
Selgroogsete tüvirakud on diferentseerumata või vähe diferentseerunud jagunemisvõimelised rakud, mis võivad diferentseeruda teisteks rakutüüpideks, kuid säilitavad endasuguseid.
Tüvirakud tagavad organismi arengu, kudede eneseuuendamise ja regeneratsiooni .
Ravimeetodeid, mille puhul organismi hävinud rakke või organite kahjustunud funktsioone taastatakse tüvirakkude siirdamisega, nimetatakse rakuteraapiaks.
Kõige suurema arengupotensiaaliga tüvirakud on sügoodi esimestel jagunemistel tekkivad lõigustusrakud (blastomeerid). Need on totipotentsed.
Väiksema arengupotensiaaliga on embrüonaalsed tüvirakud, mis saadakse blastotsüsti sisemisest rakumassist. Ei ole totipotentsed.
Nabaväädivere tüvirakke saab stimuleerida diferentseeruma paljudeks rakutüüpideks. Need tüvirakud saadakse sünnituse ajal võetud nabaväädi veeni verest ja säilitatakse külmutatuna vedelas lämmastikus.
Täiskasvanu tüvirakud on meie luuüdis kogu elu ja neist tekivad kogu aeg erütsotsüüdid ja mitutu tüüpi leukotsüüdid. Tüvirakke esineb kõigis organites ja need säilitavad oma jagunemisvõime.
Nabaväädi tüvirakke on kasutatud verevähi ravis . Neutraalsete tüvirakkude abil loodetakse jõuda raskete ajukahjustuste nt. Parkinsoni ja Alzheimeri tõve ravini.