Question 1

מהי טרנסגנזה ומדוע היא משמשת בביולוגיה התפתחותית?

Accepted Answer

טרנסגנזיס (Transgenesis) היא החדרת DNA לגנום של אורגניזם כדי לשנות את ביטוי הגנים. בביולוגיה התפתחותית, טכניקה זו חושפת כיצד גנים פועלים במהלך ההתפתחות בכך שהיא מאפשרת לחוקרים להדמיות של ביטוי גנים באמצעות תגיות פלואורסצנטיות, לבחון השפעות של ביטוי-יתר, או לשבש ביטוי של חלבונים. טכניקה זו מסייעת למדענים להבין את התפקידים ההתפתחותיים של גנים ספציפיים ואת מעורבותם בפנוטיפים של מחלות.

Question 2

כיצד שולטים פרומוטורים בביטוי של טרנסגן באורגניזמי מודל?

Accepted Answer

פרומוטורים הם רצפי DNA הקובעים מתי והיכן יבואו הגנים לידי ביטוי. פרומוטורים אוניברסליים (Ubiquitous promoters) פועלים כמעט בכל הרקמות, בעוד שפרומוטורים ספציפיים לרקמה פועלים רק בסוגי תאים מסוימים. פרומוטורים ניתנים להשראה (Inducible promoters) מגיבים לאותים כימיים או לשינויים בטמפרטורה, ובכך מאפשרים לחוקרים לשלוט בתזמון הביטוי. בחירה קפדנית של הפרומוטור מבטיחה שהטרנסגנים יייצרו דפוסי ביטוי רצויים למטרות ניסיוניות ספציפיות.

Question 3

אילו שלבים מעורבים ביצירת בעל חיים טרנסגני?

Accepted Answer

יצירת בעלי חיים טרנסגניים כוללת הגברה של הגן הרלוונטי באמצעות PCR, שיבוטו לתוך וקטור לצורך הגברה חיידקית, ולאחר מכן טיהור של המבנה הגנטי. ה-DNA המטוהר מוזרק לעוברים בשלבים התפתחותיים ספציפיים. בדגים ובצפרדעים, ההזרקה מתבצעת בעוברים בשלב של תא אחד; בעכברים, ההזרקה מכוונת לגרעינים הקדמיים (pronuclei) של ביצי ביצוף טריות. לאחר מכן, בעלי החיים נסרקים באמצעות תגי פלואורסצנציה או ניתוח מולקולרי כדי לאשש את השילוב המוצלח של הגן בגנום.

Question 4

כיצד רקומבינציה הומולוגית מאפשרת שיבוש ממוקד של גנים?

Accepted Answer

רקומינציה הומולוגית מחליפה גן מטרה ב-DNA זר או בעותק שעבר מודיפיקציה, וזאת על ידי התאמה של רצפים שוליים (flanking sequences) לגנום של האורגניזם. גישה זו מאפשרת החלפה מדויקת של גנים. כאשר נוכחים רקומינזים, הם גוזרים רצפים שוליים מהגנום, ובכך יוצרים נוק-אאוטים מותנים (conditional knockouts). שיטה זו מאפשרת שיבוש גנים ספציפי לרקמה או כזה הנשלט זמנית, ובכך היא מאפשרת לחוקרים ללמוד על תפקוד גנים באוכלוסיות תאים מוגבלות מבלי להשפיע על האורגניזם כולו.

Question 5

מהו ההליך ליצירת עכברי knockout באמצעות תאי גזע עובריים?

Accepted Answer

עכברי נוק-אאוט (Knockout mice) מיוצרים על ידי איסוף תאי גזע עובריים מבלסטוציסטים והחדרה של קונסטרוקט ליניארי באמצעות אלקטרופורציה, המשתמשת בפולסים חשמליים ליצירת נקבים זמניים בקרומי התאים. תאים נבחרים באמצעות אנטיביוטיקה כדי לסנן את אלו שאינם נושאים את הגן המוחדר (transgene). תאי הגזע שנבחרו מוזרקים לעוברי בשלב הבלסטוציסט ומועברים לעכברה נקבה. הגורים הכימריים המתקבלים מכילים תאי פרא (wild-type) ותאי נוק-אאוט, והכלאה ביניהם מקריאה קו נוק-אאוט יציב.

Question 6

כיצד משתמשים בחלבונים המסומנים בתווית פלואורסצנטית כדי לחקור תהליכי התפתחות?

Accepted Answer

חלבונים המסומנים פלואורסצנטית, כגון חלבונים המאוחדים עם חלבון פלואורסצנטי ירוק, מאפשרים ויזואליזציה בזמן אמת של ביטוי גנים והתפתחות תאים באורגניזמים חיים. באמצעות שימוש בפרומוטורים ספציפיים לרקמה, חוקרים הנדסו אורגניזמים טרנסגניים המבטאים חלבונים פלואורסצנטיים בסוגי תאים מסוימים, כגון תאי רכס עצבי (neural crest cells). טכניקות דימוג מתקדמות מקליטות לאחר מכן אירועים התפתחותיים מורכבים בעת התרחשותם, מה שמאפשר תצפית ישירה על נדידת תאים, התמיינות ויצירת רקמות לאורך תהליך ההתפתחות.

Question 7

אילו יתרונות מספקים נוק-אאוטים מותנים (conditional knockouts) לחקר תפקוד גנים?

Accepted Answer

נוק-אאוטים מותנים (Conditional knockouts) מאפשרים שיבוש של גנים ברקמות ספציפיות או בנקודות זמן התפתחותיות מסוימות, ובכך מונעים השפעות סיסטמיות שעלולות להיות קטלניות או להטעות את התוצאות. באמצעות שימוש בפרומוטורים ספציפיים לרקמה ובמערכות רקומבינאז, חוקרים יכולים למחוק גנים רק באוכלוסיות תאים מטרות. גישה זו חושפת תפקודי גנים מקומיים; לדוגמה, מחיקה של גן בתאי אנדותל בלבד יכולה למדוד את תפקידו הספציפי בהתפתחות הלב מבלי לשנות את האורגניזם כולו.

הנדסה גנטית של אורגניזמים מודל - חידון הערכה