Klonierung beim Rind

18.12.2013
Klonen
Klonierung beim Rind
Definition:
Verfahren der Erstellung genetisch identischer
Individuen
Techniken der Klonierung von Säugern:
Isolierung und Proliferation einzelner embryonaler
Zellen (Blastomeren mit Totipotenz)
Mikrochirurgische Teilung von Embryonen im
Morula- bzw. Blastozystenstadium
Kerntransfer (embryonale/somatische Zellen)
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Ziele der Verfahrensanwendung
• Erstellung und Klonierung transgener Tiere
(gene pharming, Xenotransplantation)
• Klonierung von Tieren mit bestimmten
Leistungseigenschaften (Zuchtwert, Gesundheit, Langlebigkeit)
• Erstellung von Klonen für Forschungszwecke
(Zelldifferenzierung, Genotyp-Umwelt-Wechselwirkungen)
• Arterhaltung
• Therapeutisches Klonen (tissue engineering)
Xenotransplantation
Verfahren, bei denen Zellen,
Gewebe oder parenchymatöse
Organe auf den Menschen
durch
Transplantation
oder
Infusion übertragen werde
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Bedarf an Organen
•
•
•
•
USA 1 : 3,5
Nieren in 99: 12500:46000
Lebern: 4700:15700
Herz: 2200:4200
•
•
•
•
BRD in 2005 (OZ 09/05)
Nieren 10 000
Herz:
600
Leber: 1500
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Verfahrensschritte bei der Erzeugung
von Klonen mittels Kerntransfer
 Entkernung einer reifen Eizelle
 Transfer eines diploiden Zellkerns bzw.
einer diploiden Zelle
 Fusion
und/oder
Konstruktes
Aktivierung
des
 Kultivierung der Teilungsstadien
Schema der Klonierung mittels Kerntransfer
Oozyte
Prinzip
somatische
Zellen
Enukleation
Transfer der
Donorzelle
Elektrofusion
In-vitro-Kultur
Klon
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Entkernung einer Oozyte
Donorzellen und subzonaler Transfer
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Hand Made Cloning (HMC)
Cumulus and zona removal
*
Manual bisection and
cytoplast selection
*
*
*
*
Attachment, first and
second fusion
Activation, culture and
transfer
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HMC im FBN
Parameter
Fibroblasten
(11. Passage)
Fibroblasten
(7. Passage)
Granulosazellen
COKs gesamt (n)
2962
972
740
Fusionierte
Produkte (n)
Effizienz (%)
1018
466
346
69
96
94
68
50
52
Fibroblasten
(11. Passage)
Fibroblasten
(7. Passage)
Granulosa- zellen
8-Zell-Embyonen (n)
282
100
98
8-Zell-Embyonen (%)
44
42
52
> 8-Zell-Embryonen
(%)
Blastozysten (n)
28
19
31
19
0
4
Teilungsrate (%)
Parameter
HMC beim Rind im FBN
erster geklonter ZW-Bulle nach zonafreiem
Kerntransfer in Europa 04/2003
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Angaben zur Effizienz des somatischen
Klonierens (Kato et al., 2000)
Parameter
Ergebnisse
Anzahl Kerntransfers (1)
(n)
3721
Anzahl Fusionsprodukte
(n)
2705
Fusionsrate
(%)
72,7
Anzahl kultivierter Fusionsprodukte (2)
(n)
2529
Anzahl geteilter Fusionsprodukte
(n)
2160
Teilungsrate
(%)
85,4
Anzahl Blastozysten
(n)
998
Blastozystenrate bezogen auf (2)
(%)
39,5
Blastozystenrate bezogen auf (1)
(%)
26,8
Ergebnisse nach dem Transfer von
Klonen (Kato et al., 2000)
Parameter
Ergebnisse
Anzahl Transfers
( n)
134
Anzahl übertragene Embryonen
(n)
172
Anzahl tragende Tiere
(n)
50
Trächtigkeitsrate
(%)
37,3
Abortrate
(%)
54
Abkalbungen
(n)
23
Überlebensrate bezogen auf
transferierte Embryonen
(%)
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Schlussfolgerungen
• Das somatische Klonieren hat das Klonen
von Embryonen abgelöst.
• Die Effizienz des Verfahrens ist relativ
gering und gestattet aktuell die praktische
Nutzung nur für spezielle Indikationen.
Ausblick
Zukünftige Forschungsarbeiten werden vor
allem auf folgende Aspekte der Technologie
fokussiert sein:
Aufklärung von Prozessen der Reprogrammierung
der frühen Embryonalentwicklung
Verbesserung der Vitalität der Embryonen
Vermeidung des large calf syndroms
Untersuchung genetischer und phänotypischer
Leistungen bei den Nachkommen
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Klonierung beim Rind
Definition:
Verfahren der Erstellung genetisch identischer
Individuen
Techniken der Klonierung von Säugern:
Isolierung und Proliferation einzelner embryonaler
Zellen (Blastomeren mit Totipotenz)
Mikrochirurgische Teilung von Embryonen im
Morula- bzw. Blastozystenstadium
Kerntransfer (embryonale/somatische Zellen)
a)
Der zu teilende Embryo
wird an Haltepipette durch
vorsich-tiges Ansaugen in
geeignete Position
gebracht.
Eröffnung Z.p.
Öffnung offen halten mit
Mikrohaken
Teilung des Embryos mit
Mikroklinge
eine Hälfte verbleibt in Z.p.
andere Hälfte kommt in
vorbereitete EmpfängerZona
b)
Embryo wird vor Teilung
aus Z.p. entfernt. Teilung
außerhalb der Z.p.
c)
Teilung durch Einstechen
einer Mikronadel durch
Z.p.
Durch vorsichtiges
Schieben der Mikronadel
Teilung des Embryos
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Ein wirtschaftlich und züchterisch sehr interessanter
Aspekt des Klonens ist die Erstellung von identischen
Zwillingen zur Leistungsprüfung für den Probanden.
Das verspricht sehr hohe Sicherheiten in der Aussage
zur Leistungsveranlagung. Klonen stellt einen hohen
Innovationswert für die Leistungsprüfung,
Zuchtwertschätzung, ja für die gesamte Züchtung dar.
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Schlussfolgerungen
• Das somatische Klonieren hat das Klonen
von Embryonen abgelöst.
• Die Effizienz des Verfahrens ist relativ
gering und gestattet aktuell die praktische
Nutzung nur für spezielle Indikationen.
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Mögliche Technikfolgen
Large calf syndrom
Ergebnisse einer Technikfolgenabschätzung:
Parameter nach Transfer in vitro erzeugter
Rinderembryonen (Kruip und Den Daas, 1997)
Parameter
Trächtigkeitsdauer
Abweichungen im
Vergleich zur KB
+ 2,3 d
Geburtsmasse
Kälber
+ 4,8 kg
+ 15 - 20 %
Kälber > 60 kg
+ 6 -13 %
Kalbeprobleme
+ 25 %
perinataler Tod
+ 11,6 %
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