adsby.ru → Твори

На чому ґрунтується генна інженерія. Генна інженерія – ворог чи друг? Історія розвитку та досягнутий рівень технології

Економічне значення

Генна інженерія служить для отримання бажаних якостей зміненого або генетично модифікованого організму. На відміну від традиційної селекції, у ході якої генотип піддається змінам лише побічно, генна інженерія дозволяє безпосередньо втручатися у генетичний апарат, застосовуючи техніку молекулярного клонування. Прикладами застосування генної інженерії є одержання нових генетично модифікованих сортів зернових культур, виробництво людського інсуліну шляхом використання генномодифікованих бактерій, виробництво еритропоетину в культурі клітин або нових порід експериментальних мишей для наукових досліджень.

Основою мікробіологічної, біосинтетичної промисловості є бактеріальна клітина. Необхідні для промислового виробництва клітини підбираються за певними ознаками, найголовніша з яких – здатність виробляти, синтезувати, при цьому в максимально можливих кількостях, певну сполуку – амінокислоту або антибіотик, стероїдний гормон або органічну кислоту. Іноді треба мати мікроорганізм, здатний, наприклад, використовувати як їжу нафту або стічні води і переробляти їх в біомасу або навіть цілком придатний для кормових добавок білок. Іноді потрібні організми, здатні розвиватися за підвищених температур або у присутності речовин, безумовно смертельних інших видів мікроорганізмів.

Завдання отримання таких промислових штамів дуже важливе, для їх видозміни та відбору розроблено численні прийоми активного впливу на клітину - від обробки отруями сильнодіючими, до радіоактивного опромінення. Ціль цих прийомів одна - домогтися зміни спадкового, генетичного апарату клітини. Їх результат - отримання численних мікробів-мутантів, із сотень і тисяч яких вчені потім намагаються відібрати найбільш підходящі для тієї чи іншої мети. Створення прийомів хімічного чи радіаційного мутагенезу було видатним досягненнямбіології та широко застосовується в сучасній біотехнології.

Але їх можливості обмежуються природою самих мікроорганізмів. Вони не здатні синтезувати ряд цінних речовин, які накопичуються в рослинах, насамперед у лікарських та ефірноолійних. Не можуть синтезувати речовини, дуже важливі для життєдіяльності тварин і людини, ряд ферментів, пептидні гормони, імунні білки, інтерферони та багато більш просто влаштовані сполуки, які синтезуються в організмах тварин і людини. Зрозуміло, що можливості мікроорганізмів далеко не вичерпані. З усього достатку мікроорганізмів використана наукою, і особливо промисловістю, лише мізерна частка. Для цілей селекції мікроорганізмів великий інтерес представляють, наприклад, бактерії анаероби, здатні жити за відсутності кисню, фототрофи, що використовують енергію світла подібно до рослин, хемоавтотрофи, термофільні бактерії, здатні жити при температурі, як виявилося нещодавно, близько 110 °C, та ін.

І все ж таки обмеженість « природного матеріалу» очевидна. Обійти обмеження намагалися і намагаються за допомогою культур клітин та тканин рослин та тварин. Це дуже важливий і перспективний шлях, який також реалізується у біотехнології. За останні кілька десятиліть вчені створили методи, завдяки яким окремі клітини тканин рослини або тварини можна змусити рости та розмножуватися окремо від організму, як клітини бактерій. Це було важливе досягнення - отримані культури клітин використовують для експериментів та для промислового одержання деяких речовин, які за допомогою бактеріальних культур одержати неможливо.

Історія розвитку та досягнутий рівень технології

У другій половині XX століття було зроблено кілька важливих відкриттів та винаходів, що лежать в основі генної інженерії. Успішно завершилися багаторічні спроби прочитати ту біологічну інформацію, яка записана в генах. Ця робота була розпочата англійським вченим Ф. Сенгером та американським ученим У. Гілбертом (Нобелівська премія з хімії р.). Як відомо, у генах міститься інформація-інструкція для синтезу в організмі молекул РНК та білків, у тому числі ферментів. Щоб змусити клітину синтезувати нові, незвичайні нею речовини, треба щоб у ній синтезувалися відповідні набори ферментів. А для цього необхідно або цілеспрямовано змінити гени, що знаходяться в ній, або ввести в неї нові, раніше відсутні гени. Зміни генів у живих клітинах – це мутації. Вони відбуваються під дією, наприклад, мутагенів - хімічних отрут або випромінювань. Але такі зміни не можна контролювати чи спрямовувати. Тому вчені зосередили зусилля на спробах розробити методи введення у клітину нових, цілком певних генів, необхідні людині.

Основні етапи вирішення генноінженерного завдання такі:

1. Отримання ізольованого гена. 2. Введення гена у вектор для перенесення в організм. 3. Перенесення вектора з геном в організм, що модифікується.

4. Перетворення клітин організму. 5. Відбір генетично модифікованих організмів (ГМО

Техніка введення генів у бактерії була розроблена після того, як Фредерік Гріффіт відкрив явище бактеріальної трансформації. В основі цього явища лежить примітивний статевий процес, який у бактерій супроводжується обміном невеликими фрагментами нехромосомної ДНК, плазмідами. Плазмідні технології лягли в основу введення штучних генів у бактеріальні клітини.

Значні труднощі пов'язані з введенням готового гена у спадковий апарат клітин рослин та тварин. Однак у природі спостерігаються випадки, коли чужорідна ДНК (вірусу чи бактеріофага) входить у генетичний апарат клітини і з допомогою її обмінних механізмів починає синтезувати «свій» білок. Вчені досліджували особливості застосування чужорідної ДНК і використовували як принцип введення генетичного матеріалу в клітину. Такий процес отримав назву трансфекція.

Якщо модифікації піддаються одноклітинні організми чи культури клітин багатоклітинних, то цьому етапі починається клонування , тобто відбір тих організмів та його нащадків (клонів), які зазнали модифікації. Коли ж поставлено завдання отримати багатоклітинні організми, то клітини зі зміненим генотипом використовують для вегетативного розмноження рослин або вводять у бластоцисти сурогатної матері, коли йдеться про тварин. В результаті народжуються дитинчата зі зміненим або незмінним генотипом, серед яких відбирають і схрещують між собою лише ті, які виявляють очікувані зміни.

Застосування у наукових дослідженнях

Хоча й у невеликому масштабі, генна інженерія вже використовується для того, щоб дати шанс завагітніти жінкам із деякими різновидами безпліддя. Для цього використовують яйцеклітини здорової жінки. Дитина в результаті успадковує генотип від одного батька та двох матерів.

Однак можливість внесення більш значних змін до генома людини стикається з низкою серйозних етичних проблем.

Генетична інженерія та сучасна біотехнологія виникли внаслідок розвитку мікробіології, генетики та біохімії. Досягнення молекулярної біології, молекулярної генетики, біології клітини, а також знову відкриті експериментальні методи та нове обладнання забезпечили немислимі темпи розвитку генетичної інженерії та біотехнології.

Ціль генної інженерії

Метою генної інженерії є зміна будови генів, їх розташування в хромосомі та регулювання їх діяльності відповідно до потреб людини. Для досягнення цієї мети застосовуються різні методи, що дозволяють здійснювати в промислових масштабах виробництво білків, створювати нові сорти рослин і породи тварин, що найбільш відповідають вимогам, діагностувати та лікувати різні інфекційні та спадкові хвороби людини.

Об'єктами дослідження генетичної інженерії є віруси, бактерії, гриби, тварини (зокрема організм людини) та рослинні клітини. Після очищення молекули ДНК цих живих істот з інших речовин клітини матеріальні різницю між ними зникають. Очищена молекула ДНК може бути розщеплена за допомогою ензимів на специфічні відрізки, які потім при необхідності можна за допомогою ензимів, що зшивають, з'єднати між собою. Сучасні методи генетичної інженерії дозволяють розмножувати будь-який відрізок ДНК або замінювати будь-який нуклеотид у ланцюзі ДНК іншим. Зрозуміло, ці успіхи досягнуто внаслідок послідовного вивчення закономірностей спадковості.

Генетична інженерія (генна інженерія) виникла в результаті відкриття ензимів, що специфічним чином поділяють матеріальну основу спадковості - молекулу ДНК на відрізки і з'єднують ці відрізки кінцями один з одним, а також електрофоретичного методу, що дозволяє з високою точністю розділяти по довжині відрізки ДНК. Створення методів та обладнання для визначення специфічної послідовності нуклеотидів, що утворюють молекулу ДНК, а також для автоматичного синтезу будь-якого бажаного відрізку ДНК, забезпечило розвиток генетичної інженерії швидкими темпами.

Розвитку вчених прагнення керувати спадковістю сприяли докази, що свідчать про те, що основу спадковості всіх рослин і тварин становить молекула ДНК, що бактерії та фаги також підпорядковуються законам спадкоємності, що мутаційний процес є загальним для всіх живих істот і може регулюватися експериментальними методами.

Луї Пас-тер

Великий французький вчений Луї Пастер, розробивши метод отримання клонів, першим показав, що бактерії різноманітні, мають наслідність і їх властивості тісно пов'язані з останньою (рис. 1, 2).

Туорт та Д’Еррель

У 1915 р. Туорт і Д'Еррель довели, що фаги (фаги - віруси, що розмножуються в бактеріях), мимоволі розмножуючись усередині бактерій, можуть їх знищити. Мікробіологи покладали сподівання використання фагів проти мікробів — збудників небезпечних інфекційних захворювань. Однак бактерії мають стійкість до фагів внаслідок мимовільних спонтанних мутацій. Спадкування цих мутацій оберігає бактерії від знищення фагів.

Розмножуючись усередині клітини, віруси і фаги можуть занапастити її або, проникнувши в геном клітини, змінити її спадковість. Для зміни спадковості організму широко використовуються процеси трансформації та трансдукції.

Джошуа та Естер Ледербергі

У 1952 р. Джошуа і Естер Ледербергі, використовуючи метод копіювання (реплікації) колоній бактерій, довели існування самовільних мутацій в бактеріях (рис. 3). Вони розробили метод, що дозволяє виділяти мутантні клітини за допомогою реплікації. Під впливом довкілля частота мутацій зростає. Спеціальні методи дозволяють побачити озброєним оком клони нових штамів, що утворилися в результаті мутацій.

Метод реплікації колоній бактерійздійснюється в такий спосіб. Стерилізовану оксамитову тканину натягують на поверхню дерев'яного пристосування і прикладають до колонії бактерій, що ростуть на поверхні чашки Петрі, призначеної для пересадки реплік. Потім колонії переносять у чисту чашку Петрі зі штучним поживним середовищем. Матеріал із сайту

Етапи генної інженерії

Генна інженерія здійснюється у кілька етапів.

Визначають ген, що представляє інтерес щодо його функцій, потім його виділяють, клонують та вивчають його структуру.
Виділений ген з'єднують (рекомбінують) з ДНК якого-небудь фага, транспозону або плазміди, що має здатність рекомбінуватися з хромосомою, і таким шляхом створюють векторну конструкцію.
Векторну конструкцію вбудовують у клітину (трансформація) та отримують трансгенну клітину.
З трансгенної клітини в штучних умовах можна одержати зрілі організми.

Проводяться перші експерименти щодо використання бактерій з перебудованою ДНК для лікування хворих.

Завдання отримання таких промислових штамів дуже важливе, для їх видозміни та відбору розроблено численні прийоми активного впливу на клітину - від обробки отруями сильнодіючими, до радіоактивного опромінення. Ціль цих прийомів одна - домогтися зміни спадкового, генетичного апарату клітини. Їх результат - отримання численних мікробів-мутантів, із сотень і тисяч яких вчені потім намагаються відібрати найбільш підходящі для тієї чи іншої мети. Створення прийомів хімічного або радіаційного мутагенезу було видатним досягненням біології та широко застосовується у сучасній біотехнології.

Але їх можливості обмежуються природою самих мікроорганізмів. Вони не здатні синтезувати ряд цінних речовин, які накопичуються в рослинах, насамперед у лікарських та ефірноолійних. Не можуть синтезувати речовини, дуже важливі для життєдіяльності тварин і людини, ряд ферментів, пептидні гормони, імунні білки, інтерферони та багато більш просто влаштовані сполуки, які синтезуються в організмах тварин і людини. Зрозуміло, що можливості мікроорганізмів далеко не вичерпані. З усього достатку мікроорганізмів використана наукою, і особливо промисловістю, лише мізерна частка. Для цілей селекції мікроорганізмів великий інтерес представляють, наприклад, бактерії анаероби, здатні жити без кисню, фототрофи, що використовують енергію світла подібно до рослин, хемоавтотрофи, термофільні бактерії, здатні жити при температурі, як виявилося нещодавно, близько 110 °C, та ін.

І все ж таки обмеженість «природного матеріалу» очевидна. Обійти обмеження намагалися і намагаються за допомогою культур клітин та тканин рослин та тварин. Це дуже важливий та перспективний шлях, який також реалізується у біотехнології. За останні кілька десятиліть вчені створили методи, завдяки яким окремі клітини тканин рослини або тварини можна змусити рости та розмножуватися окремо від організму, як клітини бактерій. Це було важливе досягнення - отримані культури клітин використовують для експериментів та для промислового одержання деяких речовин, які за допомогою бактеріальних культур одержати неможливо.

Інший напрямок досліджень - видалення з ДНК генів, непотрібних для кодування білків та функціонування організмів та створення на основі таких ДНК штучних організмів з "усіченим набором" генів. Це дозволяє різко підвищити стійкість модифікованих організмів до вірусів.

Історія розвитку та методи

У другій половині XX століття було зроблено кілька важливих відкриттів та винаходів, що лежать в основі генної інженерії. Успішно завершилися багаторічні спроби прочитати ту біологічну інформацію, яка записана в генах. Ця робота була розпочата англійським вченим Фредеріком Сенгером та американським ученим Уолтером Гілбертом (Нобелівська премія з хімії 1980 року). Як відомо, у генах міститься інформація-інструкція для синтезу в організмі молекул РНК та білків, у тому числі ферментів. Щоб змусити клітину синтезувати нові, незвичайні нею речовини, треба щоб у ній синтезувалися відповідні набори ферментів. А для цього необхідно або цілеспрямовано змінити гени, що знаходяться в ній, або ввести в неї нові, раніше відсутні гени. Зміни генів у живих клітинах – це мутації. Вони відбуваються під дією, наприклад, мутагенів - хімічних отрут або випромінювань. Але такі зміни не можна контролювати чи спрямовувати. Тому вчені зосередили зусилля на спробах розробити методи введення у клітину нових, цілком певних генів, необхідні людині.

Усі методи генетичної інженерії (англ. Genetic engineering techniques ) застосовуються для здійснення одного з наступних етапів вирішення генно-інженерного завдання:

Одержання ізольованого гена.
Введення гена у вектор для перенесення до організму.
Перенесення вектора з геном в організм, що модифікується.
Перетворення клітин організму.
Відбір генетично модифікованих організмів ( 2. Введення гена у вектор для перенесення в організм.) та усунення тих, які не були успішно модифіковані.

Процес синтезу генів нині розроблений дуже добре і навіть значною мірою автоматизований. Існують спеціальні апарати, забезпечені ЕОМ, у пам'яті яких закладають програми синтезу різних нуклеотидних послідовностей. Такий апарат синтезує відрізки ДНК завдовжки до 100-120 азотистих основ (олігонуклеотиди). Набула поширення техніка, що дозволяє використовувати для синтезу ДНК, у тому числі мутантної, полімеразну ланцюгову реакцію. Термостабільний фермент, ДНК-полімераза, використовується в ній для матричного синтезу ДНК, як затравки якого застосовують штучно синтезовані шматочки нуклеїнової кислоти - олігонуклеотиди. Фермент зворотна транскриптаза дозволяє з використанням таких затравок (праймерів) синтезувати ДНК на матриці виділеної з РНК клітин. Синтезована у такий спосіб ДНК називається комплементарною (РНК) або кДНК. Ізольований, «хімічно чистий» ген може бути отриманий з фагової бібліотеки. Так називається препарат бактеріофага, в геном якого вбудовані випадкові фрагменти з геному або кДНК, що відтворюються фагом разом зі всією ДНК.

Якщо модифікації піддаються одноклітинні організми чи культури клітин багатоклітинних, то цьому етапі починається клонування , тобто відбір тих організмів та його нащадків (клонів), які зазнали модифікації. Коли ж поставлено завдання отримати багатоклітинні організми, то клітини зі зміненим генотипом використовують для вегетативного розмноження рослин або вводять у бластоцисти сурогатної матері, коли йдеться про тварин. У результаті народжуються дитинчата зі зміненим чи незмінним генотипом, серед яких відбирають і схрещують між собою лише ті, які виявляють очікувані зміни.

Застосування у наукових дослідженнях

Однак можливість внесення більш значних змін до генома людини стикається з низкою серйозних етичних проблем. У 2016 році в США група вчених отримала схвалення на клінічні випробування методу лікування раку за допомогою власних імунних клітин пацієнта, що піддаються генній модифікації із застосуванням технології CRISPR/Cas9.

Наприкінці 2018 року в Китаї народилися двоє дітей, геном яких був штучно змінений (вимкнений ген CCR5) на стадії ембріона методом CRISPR/Cas9, в рамках досліджень, що проводяться з 2016 року по боротьбі з ВІЛ. Один із батьків (батько) був ВІЛ-інфікованим , А діти, за заявою, народилися здоровими. Оскільки експеримент був несанкціонованим (до цього всі подібні експерименти на людському ембріоні дозволялися лише на ранніх стадіях розвитку з подальшим знищенням експериментального матеріалу, тобто без імплантації ембріона в матку та народженням дітей), відповідальний за нього вчений не надав доказів своїм заявам, які були зроблені на міжнародній конференції з редагування геному. Наприкінці січня 2019 року влада Китаю офіційно підтвердила факти проведення цього експерименту . Тим часом вченому було заборонено займатися науковою діяльністю і його заарештували.

Клітинна інженерія

Клітинна інженерія заснована на культивуванні рослинних і тваринних клітин і тканин, здатних поза організмом виробляти необхідні людини речовини. Цей метод використовується для клонального (безстатевого) розмноження цінних форм рослин; для отримання гібридних клітин, що поєднують властивості, наприклад, лімфоцитів крові та пухлинних клітин, що дозволяє швидко отримати антитіла.

Генетична інженерія у Росії

Зазначається, що після запровадження державної реєстрації ГМО помітно зросла активність деяких громадських організацій та окремих депутатів Державної думи, які намагаються перешкодити впровадженню інноваційних біотехнологій у російське сільське господарство Понад 350 російських учених підписали відкритий лист Товариства науковців на підтримку розвитку генної інженерії Російської Федерації. У відкритому листі зазначається, що заборона ГМО в Росії завдасть не тільки шкоди здоровій конкуренції на ринку сільськогосподарської продукції, а й призведе до значного відставання у сфері технологій виробництва харчових продуктів, посилення залежності від імпорту продуктів харчування та підірве престиж Росії як держави, в якій офіційно заявлено курс на інноваційний розвиток [ значимість факту? ] .

Див. також

Примітки

Олександр ПанчінОбігруючи бога // Популярна механіка. – 2017. – № 3. – С. 32-35. - URL: http://www.popmech.ru/magazine/2017/173-issue/
Майкл ВальдхольцТрансформери / / У світі науки. – 2017. – № 5-6. – С. 126 – 135.
In vivo genome editing using a high-efficiency TALEN system(англ.). Nature. Дата звернення 10 січня 2017 року.
Елементи - новини науки: Мавп вилікували від дальтонізму за допомогою генної терапії (неопр.) (18 вересня 2009 року). Дата звернення 10 січня 2017 року.
Трансгенні мавпи дали перше потомство (неопр.) . membrana (29 травня 2009 року). Дата звернення 10 січня 2017 року.
Genetically altered babies born (неопр.) . Бі-бі-сі. Дата звернення 26 квітня 2008 року. Архівовано 22 серпня 2011 року.
B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter, 2008. 1302-1303
Kimmelman J. (2009) «Ethics of cancer gene transfer clinical research», Методи в Molecular Biology 542, 423-445
Wagner AM, Schoeberlein A, Surbek D. (2009).
Gatzidou E, Gatzidou G, Theocharis SE. (2009) «Genetically transformed world records: a reality or in the sphere of fantasy?», Medical Science Monitor 15, RA41-47
Lowenstein PR. (2008) «Clinical trials in gene therapy: ethics of reportd consent and the future of experimental medicine», Current Opinion in Molecular Therapy 10, 428-430
Jin X, Yang YD, Li YM. (2008) «Gene therapy: regulations, ethics and its practicalities in liver disease», World Journal of Gastroenterology 14, 2303-2307

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Генетична інженерія,сукупність методів біохімії та молекулярної генетики, за допомогою яких здійснюється спрямована комбінована генетична інформація будь-яких організмів.

Генетична інженерія дозволяє долати природні міжвидові бар'єри, що перешкоджають обміну генетичною інформацією між таксономічно віддаленими видами організмів, і створювати клітини і організми з поєднаннями генів, що не існують у природі, із заданими успадкованими властивостями. Головним об'єктом генно-інженерної дії є носій генетичної інформації – дизоксирибонуклеїнова кислота (ДНК), молекула якої зазвичай складається з двох ланцюгів. Сувора специфічність парування пуринових і піримідинових основ обумовлює властивість комплементарності - взаємної відповідності нуклеотидів у двох ланцюгах. Створення нових поєднань генів виявилося можливим завдяки принципової подібності будови молекул ДНК у всіх видів організмів, а фактично універсальність генетичного коду забезпечує експресію чужорідних генів (прояв їх функціональної активності) у будь-яких видах клітин. Цьому сприяло також накопичення знань у галузі хімії нуклеїнових кислот, виявлення молекулярних особливостей організації та функціонування генів (в т. ч. встановлення механізмів регуляції їх експресії та можливості підпорядкування генів дії «чужих» регуляторних елементів), розробка методів секвенування ДНК, відкриття полімеразної ланцюгової реакції, що дозволило швидко синтезувати будь-який фрагмент ДНК Важливими передумовами для появи генетичної інженерії з'явилися: відкриття плазмід, здатних до автономної реплікації та переходу з однієї бактеріальної клітини в іншу, та явища трансдукції – перенесення деяких генів бактеріофагами, що дозволило сформулювати уявлення про вектори: молекули – переносники генів. Величезне значення у розвитку методології генетичної інженерії зіграли ферменти, що беруть участь у перетворенні нуклеїнових кислот: рестриктази (дізнаються в молекулах ДНК строго певні послідовності - сайти - і «розрізають» подвійний ланцюг у цих місцях), ДНК-лігази (ковалентно пов'язують окремі фрагменти ДНК) зворотна транскриптаза (синтезує на матриці РНК комплементарну копію ДНК, чи кДНК) та інших. Тільки за наявності створення штучних структур стало технічно здійсненним завданням. Ферменти використовуються для отримання індивідуальних фрагментів ДНК (генів) та створення молекулярних гібридів - рекомбінантних ДНК (рекДНК) на основі ДНК плазмід та вірусів. Останні доставляють потрібний ген у клітину господаря, забезпечуючи там його розмноження (клонування) та утворення кінцевого продукту гена (його експресію).

Принципи створня рекомбінантних молекул ДНК

Термін «Генетична інженерія» набув поширення після того, як у 1972 П. Бергом із співробітниками вперше була отримана рекомбінантна ДНК, що була гібридом, в якому були з'єднані фрагменти ДНК бактерії кишкової палички, її вірусу (бактеріофага a) і ДНК мавпячого вірусу SV40. У 1973 С. Коен із співробітниками використовували плазміду pSC101 та рестриктазу (EcoRI), яка розкриває її в одному місці таким чином, що на кінцях дволанцюжкової молекули ДНК утворюються короткі комплементарні одноланцюгові «хвости» (зазвичай 4 – 6 нуклеотидів). Їх називали «липкими», оскільки вони можуть спарюватись (ніби злипатися) один з одним. Коли таку ДНК змішували з фрагментами чужорідної ДНК, обробленої тією ж рестриктазою і має такі ж липкі кінці, виходили нові гібридні плазміди, кожна з яких містила принаймні один фрагмент чужорідної ДНК, вбудованої в EcoRI-сайт плазміди. Стало очевидним, що в такі плазміди можна вбудовувати фрагменти різноманітних чужорідних ДНК, отриманих як мікроорганізмів, так і з вищих еукаріотів.

Основна сучасна стратегія отримання рекДНК зводиться до такого:

1) У ДНК плазміди або вірусу, здатних розмножуватися незалежно від хромосоми, вбудовують фрагменти ДНК, що належать іншому організму, містять певні гени або штучно отримані послідовності нуклеотидів, що представляють інтерес для дослідника;

2) Гібридні молекули, що при цьому утворюються, вводять у чутливі прокаріотичні або еукаріотичні клітини, де вони реплікуються (розмножуються, ампліфікуються) разом із вбудованими в них фрагментами ДНК;

3) Відбирають клони клітин у вигляді колоній на спеціальних живильних середовищах (або вірусів у вигляді зон просвітлення - бляшок на шарі суцільного росту клітин бактерій або культур тканин тварин), що містять необхідні типи молекул рекДНК і піддають їх різносторонньому структурно-функціональному вивченню.

Для полегшення відбору клітин, у яких є рекДНК, використовують вектори, що містять один і більше маркерів. У плазмід, наприклад, такими маркерами можуть бути гени стійкості до антибіотиків (відбір клітин, що містять рекДНК, проводять за їх здатністю рости в присутності того чи іншого антибіотика). РекДНК, які мають необхідні гени, відбирають і вводять у реципієнтні клітини. З цього моменту починається молекулярне клонування - отримання копій рік ДНК, а отже, і копій цільових генів у її складі. Тільки при можливості поділу всіх трансфікованих або інфікованих клітин кожен клон буде представлений окремою колонією клітин та містити певну рік ДНК. На завершальному етапі виробляється ідентифікація клонів, у яких укладено необхідний ген. Одна ґрунтується на тому, що вставка в рік ДНК детермінує якусь унікальну властивість клітини, що містить його (наприклад, продукт експресії вбудованого гена). У дослідах з молекулярного клонування дотримуються 2 основних принципи: жодна з клітин, де відбувається клонування рік ДНК, не повинна отримати більше однієї плазмідної молекули або вірусної частки; останні мають бути здатними до реплікації.

Як векторні молекули в генетичній інженерії використовується широкий спектр плазмідних і вірусних ДНК. Найбільш популярні клонуючі вектори, що містять кілька генетичних маркерів і мають по одному місцю дії для різних рестриктаз. Таким вимогам, наприклад, найкраще відповідає плазміда pBR322, яка була сконструйована з існуючої в природі плазміди за допомогою методів, що застосовуються при роботі з рекДНК; вона містить гени стійкості до ампіциліну та тетрацикліну, а також по одному сайту впізнавання для 19 різних рестриктаз. Приватним випадком клонуючих векторів є вектори, що експресують, які поряд з амплфікацією забезпечують правильну і ефективну експресію чужорідних генів в реципієнтних клітинах. У ряді випадків молекулярні вектори можуть забезпечувати інтеграцію чужорідної ДНК геном клітини або вірусу (їх називають інтегративними векторами).

Одне з найважливіших завдань генетичної інженерії - створення штамів бактерій або дріжджів, ліній клітин тканин тварин або рослин, а також трансгенних рослин і тварин, які забезпечували б ефективну експресію генів, що клонуються в них. Високий рівень продукції білків досягається в тому випадку, якщо гени клонуються в багатокопійних векторах, тому при цьому цільовий ген перебуватиме в клітині у великій кількості. Важливо, щоб кодуюча послідовність ДНК знаходилася під контролем промотора, який ефективно впізнається РНК-полімеразою клітини, а мРНК, що утворюється, була б відносно стабільною і ефективно транслювалася. Крім того, чужорідний білок, що синтезується в реципієнтних клітинах, не повинен піддаватися швидкій деградації внутрішньоклітинними протеазами. При створенні трансгенних тварин і рослин часто домагаються тканеспецифічної експресії цільових генів, що вводяться.

Оскільки генетичний код універсальний, можливість експресії гена визначається лише наявністю у складі сигналів ініціації і термінації транскрипції і трансляції, правильно відомих господарської клітиною. Т. до. більшість генів вищих еукаріотів має переривчасту екзон-інтронну структуру, в результаті транскрипції таких генів утворюється матрична РНК-попередник, з якої при подальшому сплайсингу вищеплюються некодуючі послідовності - інтрони і утворюється зріла мРНК. Такі гени не можуть експресуватись у клітинах бактерій, де відсутня система сплайсингу. Для того, щоб подолати цю перешкоду, на молекулах зрілої мРНК за допомогою зворотної транскриптази синтезують ДНК-копію (кДНК), до якої за допомогою ДНК-полімерази добудовується другий ланцюг. Такі фрагменти ДНК, що відповідають кодуючій послідовності генів (вже не розділеної інтронами), можна вбудовувати у відповідний молекулярний вектор.

Знаючи амінокислотну послідовність цільового поліпептиду, можна синтезувати нуклеотидну послідовність, що кодує його, отримавши ген-еквівалент, і вбудувати його у відповідний експресуючий вектор. При створенні гена-еквівалента зазвичай враховують властивість виродженості генетичного коду (20 амінокислот кодуються 61 кодоном) і частоту народження кодонів для кожної амінокислоти в тих клітинах, в які планується вводити цей ген, тому що склад кодонів може істотно відрізнятися у різних організмів. Правильно підібрані кодони можуть значно підвищити продукцію цільового білка реципієнтної клітині.

Значення генетичної інженерії

Генетична інженерія значно розширила експериментальні межі молекулярної біології, оскільки стало можливим вводити в різні типи клітин чужорідну ДНК та дослідити її функції. Це дозволило виявляти загальнобіологічні закономірності організації та вираження генетичної інформації в різних організмах. Цей підхід відкрив перспективи створення принципово нових мікробіологічних продуцентів біологічно активних речовин, а також тварин і рослин, що несуть функціонально активні чужорідні гени. Багато раніше недоступних біологічно активних білків людини, в т. ч. інтерферони, інтерлейкіни, пептидні гормони, фактори крові, стали напрацьовуватися в великих кількостяху клітинах бактерій, дріжджів або ссавців та широко використовуватися в медицині. Більше того, з'явилася можливість штучно створювати гени, що кодують химерні поліпептиди, що мають властивості двох або більше природних білків. Усе це дало потужний імпульс розвитку біотехнології.

Головними об'єктами генетичної інженерії є бактерії Escherichia coli (кишкова паличка) та Bacillus subtilis (сінна паличка), пекарські дріжджі Saccharomices cereuisiae, різні лінії клітин ссавців. Спектр об'єктів генно-інженерної дії постійно розширюється. Інтенсивно розвиваються напрями досліджень зі створення трансгенних рослин та тварин. Методами генетичної інженерії створюються нові поколіннявакцин проти різних інфекційних агентів (перша з них була створена на основі дріжджів, які продукують поверхневий білок вірусу В людини). Велика увага приділяється розробці клонуючих векторів на основі вірусів ссавців та використанню їх для створення живих полівалентних вакцин для потреб ветеринарії та медицини, а також як молекулярні вектори для генної терапії ракових пухлин та спадкових захворювань. Розроблено метод прямого введення в організм тварин і людини рекДНК, що спрямовують продукцію в їхніх клітинах антигенів різних інфекційних агентів (ДНК-вакцинація). Найновішим напрямом генетичної інженерії є створення їстівних вакцин на основі трансгенних рослин, таких як томати, морква, картопля, кукурудза, салат та ін, що продукують імуногенні білки збудників інфекцій. генетичний інженер рекомбінантний молекула

Побоювання, пов'язані з проведеннямгенно-інженерних експериментів

Незабаром після перших успішних експериментів з отримання рік ДНК група вчених на чолі з П. Бергом запропонувала обмежити проведення ряду генно-інженерних дослідів. Ці побоювання ґрунтувалися на тому, що властивості організмів, що містять чужу генетичну інформацію, важко передбачити. Вони можуть набути небажаних ознак, порушити екологічну рівновагу, призвести до виникнення та поширення незвичайних захворювань людини, тварин, рослин. Крім того, зазначалося, що втручання людини в генетичний апарат живих організмів є аморальним і може викликати небажані соціальні та етичні наслідки. У 1975 р. ці проблеми обговорювалися на міжнародній конференції в Асиломарі (США). Її учасники дійшли висновку про необхідність продовження використання методів генетичної інженерії, але за обов'язкового дотримання певних правил та рекомендацій. Згодом ці правила, встановлені в ряді країн, були істотно пом'якшені і звелися до прийомів, звичайних у мікробіологічних дослідженнях, створення спеціальних захисних пристроїв, що перешкоджають поширенню біологічних агентів навколишньому середовищі, використання безпечних векторів та реципієнтних клітин, що не розмножуються в природних умовах.

Часто під генетичною інженерією розуміють лише роботу з рік ДНК, а як синоніми генетичної інженерії використовуються терміни «молекулярне клонування», «клонування ДНК», «клонування генів». Проте ці поняття відбивають зміст лише окремих генно-інженерних операцій і тому еквівалентні терміну «генетична інженерія». У Росії її як синонім генетичної інженерії широко використовується термін «генна інженерія». Однак змістовий зміст цих термінів по-різному: генетична інженерія ставить за мету створення організмів з новою генетичною програмою, тоді як термін «генна інженерія» пояснює, як це робиться - шляхом маніпуляції з генами.

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Генна інженерія як розділ молекулярної генетики, пов'язаний із цілеспрямованим створенням нових комбінацій генетичного матеріалу. Історія її виникнення та розвитку, етапи генного синтезу. Чи безпечна генна модифікація? Приклади застосування.

реферат, доданий 23.11.2009

Поняття та основні методи генної інженерії. Методика виділення ДНК з прикладу ДНК плазмид. Принципи дії системи рестрикції-модифікації. Перенесення та виявлення клонованих генів у клітинах. Конструювання та введення в клітини рекомбінантних молекул ДНК.

реферат, доданий 23.01.2010

Дослідження сутності та призначення генної інженерії – методу біотехнології, який займається дослідженнями з розбудови генотипів. Метод отримання рекомбінантних, тобто містять чужорідний ген, плазмід - кільцевих дволанцюгових молекул ДНК.

презентація , доданий 19.02.2012

Суть та завдання генної інженерії, історія її розвитку. Цілі створення генетично модифікованих організмів. Хімічне забруднення як наслідок ГМО. Отримання людського інсуліну як найважливіше досягнення у сфері генно-модифікованих організмів.

реферат, доданий 18.04.2013

Використання генної інженерії як інструменту біотехнології з метою управління спадковістю живих організмів. Особливості основних методів та досягнень генної інженерії в медицині та сільському господарстві, пов'язані з нею небезпеки та перспективи.

доповідь, доданий 10.05.2011

Генна інженерія як метод біотехнології, який займається дослідженнями з розбудови генотипів. Етапи процесу одержання рекомбінантних плазмід. Конструювання клітин нового типу на основі їх культивування, гібридизації та реконструкції.

презентація , доданий 20.11.2011

Генна інженерія: історія виникнення, загальна характеристика, переваги та недоліки. Знайомство з новітніми методами генної інженерії, їх використання у медицині. Розробка генної інженерії в галузі тваринництва та птахівництва. Досліди на щурах.

курсова робота , доданий 11.07.2012

Генетична інженерія – інструмент біотехнології для отримання рекомбінантних РНК та ДНК, здійснення маніпуляцій з генами та білковими продуктами, введення їх в інші організми. Сучасний станнауки про спадковість та хромосомні хвороби.

реферат, доданий 23.06.2009

Виникнення біотехнології. Основні напрямки біотехнології. Біоенергетика як розділ біотехнології. Практичні здобутки біотехнології. Історія генетичної інженерії. Цілі, методи та ферменти генної інженерії. Досягнення генетичної інженерії.

реферат, доданий 23.07.2008

Основи та техніка клонування ДНК. Етапи генної інженерії бактерій. Розвиток генетичної інженерії рослин. Генетична трансформація та покращення рослин за допомогою агробактерій, джерела генів. Безпека генетично модифікованих рослин.

Що таке генна інженерія?

Генна інженерія це нова, революційна технологія, за допомогою якої вчені можуть витягувати гени з одного організму та впроваджувати їх у будь-який інший. Гени - це програма життя - це біологічні конструкції, з яких складається ДНK і які зумовлюють специфічні характеристики, властиві тому чи іншому живому організму. Пересадка генів змінює програму організму - одержувача та її клітини починають виробляти різні речовини, які, своєю чергою, створюють нові властивості всередині цього організму.
За допомогою цього методу дослідники можуть змінювати особливі властивості та характеристики в потрібному їм напрямку, наприклад: вони можуть вивести сорт томатів з більш тривалим терміном зберігання або сорт соєвих бобів, стійких до гербіцидів. Генна інженерія - це метод біотехнології, який займається дослідженнями з розбудови генотипів. Генотип не просто механічна сума генів, а складна, що склалася в процесі еволюції організмів система. Генна інженерія дозволяє шляхом операцій у пробірці переносити генетичну інформацію з одного організму до іншого. Перенесення генів дає можливість долати міжвидові бар'єри та передавати окремі спадкові ознаки одних організмів іншим. Носіями матеріальних основ генів служать хромосоми, до складу яких входять ДНК та білки. Але гени освіти не хімічні, а функціональні.
З функціональної точки зору ДНК складається з багатьох блоків, що зберігають певний обсяг інформації - генів. В основі дії гена лежать його здатність через РНК визначати синтез білків. У молекулі ДНК записана інформація, що визначає хімічну структуру білкових молекул. Ген - ділянка молекули ДНК, в якій знаходиться інформація про первинну структуру якогось одного білка (один ген - один білок). Оскільки в організмах є десятки тисяч білків, існують і десятки тисяч генів.

Сукупність усіх генів клітини становить її геном. Всі клітини організму містять однаковий набір генів, але в кожній з них реалізується різна частина інформації, що зберігається. Тому, наприклад, нервові клітини і за структурно-функціональними, і за біологічними особливостями відрізняються від клітин печінки. Перебудова генотипів, і під час завдань генної інженерії, є якісні зміни генів пов'язані з видимими у мікроскопі змінами будівлі хромосом. Зміни генів насамперед пов'язані з перетворенням хімічної структури ДНК.
Інформація про структуру білка, записана у вигляді послідовності нуклеотидів, реалізується у вигляді послідовності амінокислот у синтезованій молекулі білка. Зміна послідовності нуклеотидів у хромосомній ДНК, випадання одних і включення інших нуклеотидів змінюють склад молекули РНК, що утворюються на ДНК, а це, у свою чергу, обумовлює нову послідовність амінокислот при синтезі. У результаті клітині починає синтезуватися новий білок, що призводить до появи в організму нових властивостей. Сутність методів генної інженерії у тому, що у генотип організму вбудовуються чи виключаються із нього окремі гени чи групи генів. В результаті вбудовування в генотип раніше відсутнього гена можна змусити клітину синтезувати білки, які вона раніше не синтезувала.

Проблеми генної інженерії

Можливості одного з найважливіших породжень науки ХХ століття - генної інженерії - давно розбурхують уяву людства, оскільки вона підібралася до найважливішої в тілесній оболонці людини, до законів життєдіяльності її організму. Але якщо ще років п'ятнадцять тому результати роботи біотехнологів пов'язувалися в першу чергу з виведенням нових сортів моркви або нової породи молочних корів, то вже кілька років тому можна було поспілкуватися з маленькою овець Доллі, клонованою шотландськими біологами, а минулого року було оголошено про створення першої більш-менш загальної карти геному людини. На тлі досягнень у сфері біології йдуть на другий план хіти попередніх сезонів інформаційні технології. Мало кого зараз цікавить питання, коли людина зможе вільно ходити Марсом, набагато актуальнішою суперечки про те, коли можна буде клонувати людину і, відповідно, як цього не допустити - такий собі реверанс у бік моралі та етики.

Генна інженерія – ворог чи друг? Історична перспектива...

Історична перспектива

Як відомо життя зародилося на Землі приблизно 4,6 мільярда років тому, і, які б форми вона не приймала, за життєві прояви кожного організму відповідала та сама речовина - дезоксирибонуклеїнова кислота (вона ж - ДНК). ДНК, закріплена в генах, визначала і все ще визначає (а в майбутньому, мабуть, під чуйним керівництвом людини) метаболічну активність клітин, необхідну для їх виживання, а це і є життя в найпростішому визначенні. Власне термін "гени" не використовувався до початку минулого століття, хоча дослідження того, як вони функціонують почалися ще в ХIX столітті. Австрійський чернець Грегор Мендель протягом багатьох років спостерігав за потомством рослин гороху, який він вирощував на монастирському городі. Фіксуючи зовнішні особливості - висоту стебла, фарбування пелюсток, форму горошин, він зміг теоретично припустити існування деяких "чинників", які успадковуються потомством від батьківських рослин. Як і Колумб, Мендель помер, так і не дізнавшись про те, що йому вдалося відкрити. З початку ХХ століття вибухнув бум, пов'язаний із дослідженнями будови клітин. Біологам вдалося встановити, які функції виконує клітинне ядро, розкрити загадку природи хромосом. Найважливішим виявилося те, що стала зрозумілою природа трансляція молекул ДНК: під час меозису, що передує появі яйцеклітин і сперматозоїдів, кількість хромосом, в яких міститься ДНК, зменшується вдвічі, що згодом, при злитті статевих клітин, дозволить об'єднати їх ядра в єдине ціле - дати початок новому організму з унікальним набором генів. У 1953 році, нарешті, вдалося вичленувати подвійну спіральну структуру ДНК, яку зараз в обличчя знає кожен школяр. Тепер ДНК визнана універсальною біологічною мовою, яку об'єднають всі організми, що живуть на Землі: людини і бактерії, гриби і рослини. Проте, ХХ століття - це століття не лише фундаментальних відкриттів, а й століття інженерії. практичного застосуванняцих самих відкриттів. Тому поряд з дослідженнями про те, як "все це в цілому влаштовано", семимильними кроками розвивалися різні галузі генної інженерії і різноманітні біотехнології. Із самого початку інженерна думка такого роду стосувалася насамперед того, яким чином можна використовувати одні живі організми, які мають певний ген, для того, щоб поліпшити інші - йшлося про рослини або тварини. У сімдесятих роках вчені навчилися вирізувати ділянки ДНК одного організму і пересаджувати його в інший, що здійснило невеликий переворот у виробництві різноманітних ліків – інсуліну, гормону людського росту тощо. Не один рік ведуться спроби здійснити так звану терапію людськими генами – людям, у яких у генному наборі не вистачає певних компонентів або вони певною мірою неповноцінні, пересідають гени інших людей. Досить широко знання, отримані завдяки генетиці, застосовують у сфері відтворення людей. Багато хто знає, що за певних умов цілком реально вирощувати дітей "з пробірки", а за деяких ситуацій жіночої безплідності - звертатися за допомогою до сурогатних матерів. Генетично змінені рослини (морозостійкі злаки, трансгенна картопля, помідори, що швидко дозрівають) вже з'являються на обідніх столах, хоча поки особливого ажіотажу не викликають.

Генна інженерія – ворог чи друг? Можливості генної інженерії...

Можливості генної інженерії, проект "Геном людини"

Природно, успішні маніпуляції з генами рослин і тварин не могли не призвести до досить слизького питання: а що ж людина? Якщо можна покращувати тварин, то чому б не зайнятися людиною. Однак спочатку необхідно все-таки розібратися з генним набором людини. Так, у 1990 році з'явилася ініціатива з картування людських хромосом, що складаються з 26-30 тисяч генів. Проект отримав просту назву "Геном людини" і орієнтовно мав представити повну карту геному десь до 2005 року. У проект входять дослідні групиз різних країн, а з кінця 90-х років. створюються спеціальні компанії, основним завданням яких є полегшення та прискорення комунікації між такими групами. До початку 2001 року вже повністю картовано 2 хромосоми: 21 та 22.

Однак основною сенсацією минулого року все ж таки стало відкриття групою Крега Вентера загальної карти геному людини. Вчені кажуть, що якщо порівнювати цю карту зі звичайними, то навряд чи по ній можна було б потрапити до магазину на сусідній вулиці, однак у будь-якому випадку сам факт її існування говорить про початок епохи патентування генів, а це, у свою чергу, піднімає. безліч питань не біологічного штибу, а етичного і правового. Хоча вчені і заявляють, що основна мета картування геному - це необхідність розібратися в тому, як працює людське тіло, щоб ефективніше протистояти різноманітним захворюванням, а ще такі знання можуть значно полегшити створення нових медичних препаратів, все ж таки стає очевидною необхідність як правового регулювання питання: як і що можна робити з людським тілом, і відповіді питання: де треба зупинитися? Чи може людина уподібнитися до Творця і сама зайнятися створенням нових істот? Формування карти геному людини часто порівнюють із такими революційними подіямияк висадка людини на Місяць, наприклад. Однак зараз спостерігається одна істотна відмінність: якщо космічні програми – це одне із завдань держави, то групи – учасники проекту, як правило, мають приватне фінансування, отже, авторські права на їх розробки матимуть недержавні компанії. А що вони з ними робитимуть?

Уявімо, що в недалекому майбутньому карта буде складена досить точно, і кожна людина може бути, таким чином, описана. Виникає питання – хто матиме доступ до цієї інформації? Наскільки людина зможе зберігати в недоторканності саму "інтимну" інформацію про себе? Чи не будуть роботодавці відмовляти у прийомі на роботу людині, у якої в генах закладено схильність до якогось виду раку? Чи можливе медичне страхування в ситуації, коли геном кожного окремої людинибуде надавати інформацію про всі потенційні хвороби? Тоні Блер заявив про необхідність складання генетичних портретів злочинців. І начебто вчені готові працювати над тим, щоб відкрити спеціальні гени, які відповідають за девіантну поведінку людей. Однак багатьох фахівців вже зараз лякає перспектива того, що в недалекому майбутньому суспільство перекладе розв'язання різноманітних проблем – злочинності, злиднів, расизму тощо. - на генетиків та генну інженерію: "мовляв, вся справа в генах, якщо щось не в порядку, то це не турбота суспільства, а генетична схильність окремих людей". Адже, загалом багато хто забуває, що тільки зовсім деякі рідкісні хвороби обумовлені виключно набором генів, а ті захворювання, які ми зазвичай називаємо генетичними - рак, серцево-судинні порушення - тільки частково мають генетичну природу, багато в чому ймовірність їх появи в першу черга залежить від тих кроків, які робить сама людина і суспільство, а тому не може бути нічого страшнішого за соціум, що вмиває руки в такій ситуації. Найбільш поширеним методом генної інженерії є метод отримання рекомбінантних, тобто. містять чужорідний ген, плазмід. Плазміди є кільцевими дволанцюжковими молекулами ДНК, що складаються з декількох тисяч пар нуклеотидів.

Цей процес складається з кількох етапів:
1. Рестрикція – розрізання ДНК, наприклад, людини на фрагменти.
2. Лігування - фрагмент з потрібним геном включають у плазміди та зшивають їх.
3. Трансформація – введення рекомбінантних плазмід у бактеріальні клітини. Трансформовані бактерії при цьому набувають певних властивостей. Кожна з трансформованих бактерій розмножується і утворює колонію з тисяч нащадків - клон.
4. Скринінг - відбір серед клонів трансформованих бактерій тих, які мають плазміди, що несуть потрібний ген людини.

Весь цей процес називається клонуванням. За допомогою клонування можна отримати понад мільйон копій будь-якого фрагмента ДНК людини чи іншого організму. Якщо клонований фрагмент кодує білок, то експериментально можна вивчити механізм, що регулює транскрипцію цього гена, а також напрацювати цей білок потрібній кількості. Крім того, клонований фрагмент ДНК одного організму можна ввести до клітин іншого організму. Цим можна досягти, наприклад, високі та стійкі врожаї завдяки введеному гену, що забезпечує стійкість до низки хвороб. Якщо ввести в генотип ґрунтових бактерій гени інших бактерій, що мають здатність зв'язувати атмосферний азот, то ґрунтові бактерії зможуть переводити цей азот у зв'язаний азот ґрунту. Ввівши в генотип бактерії кишкової палички ген із генотипу людини, що контролює синтез інсуліну, вчені домоглися отримання інсуліну за допомогою такої кишкової палички. При подальшому розвитку науки стане можливим введення в зародок людини генів, що відсутні, і тим самим дозволить уникнути генетичних хвороб.

Експерименти клонування тварин ведуться давно. Достатньо прибрати з яйцеклітини ядро, імплантувати в неї ядро іншої клітини, взятої з ембріональної тканини, і виростити її або в пробірці, або в утробі прийомної матері. Клонована овечка Частки була створена нетрадиційним шляхом. Ядро із клітини вимені 6-річної дорослої вівці однієї породи пересадили в без'ядерне яйце вівці іншої породи. Зародок, що розвивається, помістили в вівцю третьої породи. Так як овечка, що народилася, отримала всі гени від першої вівці - донора, то є її точною генетичною копією. Цей експеримент відкриває масу нових можливостей для клонування елітних порід замість багаторічної селекції. Вчені Техаського університету змогли продовжити життя кількох типів людських клітин. Зазвичай клітина вмирає, переживши близько 7-10 процесів поділу, а вони досягли сто поділів клітини. Старіння, на думку вчених, відбувається через те, що клітини при кожному розподілі втрачають теломери, молекулярні структури, що розташовуються на кінцях усіх хромосом.

Вчені імплантували в клітини відкритий ними ген, який відповідає за вироблення теломерази і тим самим зробили їх безсмертними. Можливо, це майбутній шлях до безсмертя. Ще з 80-х років з'явилися програми вивчення геному людини. У виконання цих програм вже прочитано близько 5 тисяч генів (повний геном людини містить 50-100 тисяч). Виявлено низку нових генів людини. Генна інженерія набуває все більшого значення в генотерапії. Тому що багато хвороб закладено на генетичному рівні. Саме в геномі закладено схильність до багатьох хвороб чи стійкість до них. Багато вчених вважають, що у XXI столітті функціонуватиме геномна медицина та генна інженерія. Жоден вчений, що дійсно твердо стоїть на платформі наукової об'єктивності, ніколи не скаже, що за допомогою чогось можна вилікувати абсолютно все або щось "абсолютно безпечно", особливо, якщо це стосується генної інженерії, яка маніпулює окремо взятими рівнями Природного Закону, ігноруючи у своїй його цілісність. Як ми вже бачили на прикладі ядерних досліджень, енергія, що вивільняється в результаті таких маніпуляцій, може бути величезною, але й можлива небезпека також величезна. Коли ядерна технологія перебувала на стадії розробки, ніхто не міг припустити, що через кілька років людство опиниться під загрозою багаторазового знищення, яке в змозі забезпечити обидві протиборчі сили в рівній мірі. І коли ядерна енергія почала використовуватися для виробництва електрики, ніхто не знав, що в результаті ми отримаємо мільйони тонн радіоактивних відходів, які зберігатимуть свою токсичність ще десятки тисяч років. Ніхто не знав нічого про це, але ми все ж таки зробили стрибок наосліп, створивши тим самим серйозні проблеми для самих себе і для майбутніх поколінь. Тому ми повинні бути дуже обережними з використанням генної інженерії, яка працює на тому рівні, де міститься повна інформація про найглибшу структуру життя.

Знадобилися мільйони років для того, щоб життя на Землі розвинулася до теперішнього стану високо збалансованої, динамічної екосистеми з усім тим незліченним різноманіттям форм життя, відомим нам сьогодні. Зараз ми живемо в такий час, коли через покоління, а може і раніше, найбільш важливі зернові культури зазнають радикальних змін в результаті втручання генної інженерії і ці зміни серйозно зашкодять екосистемі в цілому, а також наразять на небезпеку все людство. Доки не доведена безпека продукції, отриманої в результаті генної інженерії, це питання завжди залишатиметься під сумнівом - і це та точка зору, яку обстоює Партія Природного Закону. Необхідно, щоб застосування генної інженерії супроводжувалося суворим науковим контролем безпеки. Майже з певністю можна сказати, що генна інженерія призведе до хімічного забруднення навколишнього середовища. Виведення сортів зернових з підвищеною стійкістю до гербіцидів призведе до того, що фермери будуть змушені застосовувати для боротьби з бур'янами у троє більше хімічних засобів захисту, ніж раніше, а це у свою чергу збільшить забруднення ґрунту та ґрунтових вод Америки. Наприклад, хімічна компанія "Монсанто" вже вивела сорти кукурудзи, сої та цукрових буряків, стійкі до гербіциду "Раундап", що випускається цією ж компанією. Промислові чиновники неодноразово заявляли, що "Раундап" безпечний для живих організмів і швидко нейтралізується довкіллям. Однак попередні дослідження, проведені в Данії, показали, що "Раундап" залишається в грунті протягом трьох років (і отже, може вбиратися наступними сільськогосподарськими культурами, посадженими на цьому місці) були проведені й інші наукові роботи, які виявили, що застосування даного гербіциду викликає токсичні реакції у фермерів, порушують функцію відтворення потомства у ссавців, завдає шкоди рибам, дощовим черв'якам та корисним комахам.

Прихильники генної інженерії часто заявляють, що ця технологія є просто більш удосконаленим видом схрещування, яке застосовувалося тисячоліттями для покращення породи культурних рослин та свійських тварин. Але насправді втручання генної інженерії проникає крізь природні репродуктивні бар'єри між видами, завдяки яким підтримується рівновага та цілісність життя на Землі. Традиційна система виведення нових порід і сортів може схрещувати одну породу свині з іншого або кінь з ослом, або два сорти томатів, але вона не може схрестити томати з рибою – природа не допускає такого змішування генів. А за допомогою генної інженерії вчені вже поєднали гени риб і томатів – і ці томати, які ніяк не помічені, спокійно лежать собі зараз на наших прилавках. Більше того, фактично всі зернові та бобові культури, овочі та фрукти вже зазнали втручання генної інженерії, а харчова промисловість має намір ввести всі ці продукти у продаж протягом 5-8 наступних років. Pioneer Hybrid International - найбільша у світі компанія з випуску насіння, використовуючи генну інженерію, вивела новий сорт сої, впроваджуючи до неї ген бразильського горіха, з метою підвищення вмісту протеїну в сої. Але жвавий компонент бразильського горіха в сої викликав алергічну реакцію у більшості споживачів, і тоді Pioneer звернув проект. А коли японська компанія "Шова Денко" шляхом генної інженерії змінила структуру природної бактерії для більш ефективного виробництва харчової добавки під назвою "Триптофан", ці генетичні маніпуляції призвели до того, що ця бактерія, перебуваючи у складі триптофану, почала виробляти високо токсичну речовину, яка було виявлено лише після того, як продукт був випущений на ринок у 1989 році. В результаті: 5000 осіб захворіло, 1500 стало довічніми інвалідами, і 37 померло. Дослідники з дуже великою наснагою взялися використовувати генну інженерію для виведення більш врожайних сортів пшениці, створення поживніших продуктів харчування, ліквідації певних хвороб, сподіваючись таким чином покращити життя людини на Землі. Але, насправді, незважаючи на те, що гени можуть бути вилучені та правильно схрещені в експериментальній колбі, у житті дуже важко прогнозувати наслідки вживлення генів у чужий організм.

Такі операції можуть спричинити мутації, внаслідок яких пригнічується діяльність природних генів організму. Впроваджені гени можуть викликати несподівані побічні ефекти: генетично сфабрикована їжа може, наприклад, містити токсини та алергени або мати знижену поживність, і в результаті споживачі хворіють або навіть, як вже траплялося, помирають. Крім того, організми, виведені за допомогою генної інженерії, здатні самостійно розмножуватися і схрещуватися з природними популяціями, що не зазнали генного втручання, викликаючи при цьому незворотні біологічні зміни у всій екосистемі Землі. Можна з упевненістю сказати, що генна інженерія - це, безумовно, перспективна область, яка в нашій країні, на жаль, не фінансується і не має свого виробника. Росія, безумовно, займаємося розробками в цій галузі, але змушена продавати свої винаходи за кордон. Нашими вченими був винайдений інтерферон людини, аспартам, павутиння. Важливо те, що створюючи препарат, він не виходить у застосування доти, доки його будова не буде наближена до геному людини. У цьому випадку препарат абсолютно нешкідливий. При виробленні аспартаму змішуються дві амінокислоти, але каталізатором процесу є мікроорганізми. Завдання генетика провести розробку те щоб очищення препарату від мікроорганізмів пройшла 100% перевірку. У цьому полягає якість роботи. Ми відповідаємо за якість та професійну точку зору таку, що генна інженерія в розумних межах корисна для людства.

Генна інженерія – ворог чи друг? Небезпека генної інженерії...

Наукові факти небезпеки генної інженерії

1. Генна інженерія докорінно відрізняється від виведення нових сортів та порід. Штучне додавання чужорідних генів дуже порушує точно відрегульований генетичний контроль нормальної клітини. Маніпулювання генами докорінно відрізняється від комбінування материнських та батьківських хромосом, що відбувається при природному схрещуванні.

2. Нині генна інженерія технічно недосконала, оскільки вона може управляти процесом вбудовування нового гена. Тому неможливо передбачити місце вбудовування та ефекти доданого гена. Навіть у тому випадку, якщо місце розташування гена виявиться можливим встановити після його вбудовування в геном, наявні відомості про ДНК дуже неповні для того, щоб передбачити результати.

3. Внаслідок штучного додавання чужорідного гена непередбачено можуть утворитися небезпечні речовини. У найгіршому випадку це можуть бути токсичні речовини, алергени чи інші шкідливі для здоров'я речовини. Відомості про такі можливості ще дуже неповні.

4. Немає абсолютно надійних методів перевірки на нешкідливість. Більше 10% серйозних побічних ефектів нових ліків неможливо виявити незважаючи на ретельно проведені дослідження на нешкідливість. Ступінь ризику того, що небезпечні властивості нових, модифікованих за допомогою генної інженерії продуктів харчування, залишаться непоміченими, ймовірно, значно більшими, ніж у разі ліків.

5. Існуючі нині вимоги щодо перевірки на нешкідливість вкрай недостатні. Вони цілком явно складені в такий спосіб, щоб спростити процедуру затвердження. Вони дають змогу використовувати вкрай нечутливі методи перевірки на нешкідливість. Тому є значний ризик того, що небезпечні для здоров'я продукти харчування зможуть пройти перевірку непоміченими.

6. Створені до цього часу за допомогою генної інженерії продукти харчування не мають значної цінності для людства. Ці продукти задовольняють головним чином лише комерційні інтереси.

7. Знання про дію на довкілля модифікованих за допомогою генної інженерії організмів, привнесених туди, недостатні. Не доведено ще, що модифіковані за допомогою генної інженерії організми не вплинуть на навколишнє середовище. Екологами висловлено припущення про різні потенційні екологічні ускладнення. Наприклад, є багато можливостей для неконтрольованого поширення потенційно небезпечних генів, використовуваних генною інженерією, зокрема передачі генів бактеріями і вірусами. Ускладнення, спричинені у навколишньому середовищі, ймовірно, неможливо буде виправити, оскільки випущені гени неможливо взяти назад.

8. Можуть виникнути нові та небезпечні віруси. Експериментально показано, що вбудовані геном віруси можуть з'єднуватися з генами інфекційних вірусів (так звана рекомбінація). Такі нові віруси можуть бути агресивнішими, ніж вихідні. Віруси можуть стати також менш видоспецифічними. Наприклад, віруси рослин можуть стати шкідливими для корисних комах, тварин та людей.

9. Знання про спадкову речовину, ДНК дуже неповні. Відомо про функцію лише трьох відсотків ДНК. ризиковано маніпулювати складними системами, знання яких неповні. Великий досвід у галузі біології, екології та медицини показує, що це може спричинити серйозні непередбачувані проблеми та розлади.

10. Генна інженерія не допоможе вирішити проблему голоду у світі. Твердження, що генна інженерія може зробити істотний внесок у вирішення проблеми голоду у світі, є науково необґрунтованим міфом.