Timeplus-kazan.ru

Консультации адвоката
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Лучшие университеты мира для изучения генетики и генной инженерии

Генетические технологии: пугающие мифы и борьба с реальными опасностями

Современная генетика одна из самых обсуждаемых наук. С того момента как ученые научились редактировать генетическую информацию, во всем мире не утихают споры о допустимости применения генетических технологий. Идут споры в научном сообществе. Популярные СМИ пугают читателей и зрителей «непредсказуемыми последствиями». Политики и общественные деятели некоторых стран выступают за запрет ГМО. Общественность обсуждает допустимость попыток вмешательства в ДНК человека.

Генетические технологии – мировой рынок, растущий «как на дрожжах»

Несмотря на споры и скандалы, во всем мире продолжаются научные исследования и постоянно растут инвестиции в генетические технологии. По оценкам международных консалтинговых компаний, к 2027 году только рынок CRISPR-технологий, позволяющих направленно редактировать геномы, достигнет 10 млрд долларов США.

В России развитие инновационных генетических технологий осуществляется в рамках Федеральной научно-технологической программы генетических технологий на 2019-2027 годы. «Основными задачами программы является получение и внедрение результатов, необходимых для создания генетических технологий, в том числе технологий генетического редактирования, а также снижение критической зависимости российской науки от иностранных баз генетических и биологических данных, иностранного специализированного программного обеспечения и приборов», – сообщили в Министерстве науки и высшего образования Российской Федерации.

Причина такой заинтересованности государств в ускоренном развитии генетических технологий – в широком спектре их возможного применения. Первой в голову, конечно же, приходит возможность редактирования генома человека и все связанные с ней ужасы, красочно описанные научными фантастами. Реальность гораздо менее пугающа, хотя и не менее фантастична. Развитие генетических технологий позволит в том числе обеспечить разработки биологических препаратов, диагностических систем и иммунобиологических средств для сферы здравоохранения, биотехнологий для сельского хозяйства и промышленности, а также усовершенствовать меры по предупреждению чрезвычайных ситуаций биологического характера и осуществлению контроля в этой области.

По словам заведующего Лабораторией геномной инженерии МФТИ Павла Волчкова, «современная генетика перестает быть лабораторной наукой, когда ученые в белых халатах что-то изучают в пробирках. Генная инженерия движется в сторону анализа больших данных (big data) – и предсказания эффектов терапии.

Лично я хотел бы, чтобы через пять лет в России появилось пять новых мощных компаний, которые смогут успешно выйти на мировой рынок и на своем примере показать другим российским компаниям, что это очень большой и перспективный рынок. А создание четких и для всех понятных „правил игры“ приведет на этот рынок частных инвесторов».

Генетика против эпидемии ожирения и диабета

Помимо разрабатываемой Программы развития генетических технологий в России уже реализуется Приоритетный национальный проект «Наука», одной из целей которого является создание в России трех центров геномных исследований мирового уровня к 2020 году.

Важную роль в развитии генетических технологий России также играют университеты – участники программы повышения конкурентоспособности ведущих российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров, Проекта 5-100.

Так, в рамках реализации Проекта 5-100 в Сеченовском университете созданы лаборатории генно-терапевтических вакцин и Лаборатория клинической геномной биоинформатики. В Университете Лобачевского с февраля 2018 года в рамках стратегической академической единицы (САЕ) по медицине действует кафедра общей и медицинской генетики. В Сибирском федеральном университете в рамках Проекта 5-100 была открыта Лаборатория лесной геномики.

Среди задач, которые решают генетики университетов Проекта 5-100, – разработка вакцин нового типа, борьба против эпидемии ожирения и сахарного диабета второго типа (инсулиннезависимого) среди взрослых и детей.

По данным Европейского бюро ВОЗ, с 1980-х годов распространенность ожирения во многих странах Европы выросла в три раза. В некоторых странах Европы каждый третий ребенок в возрасте 11 лет имеет избыточную массу тела или страдает ожирением.

Как рассказал руководитель отдела геномной медицины ФГБНУ «НИИ АГиР им. Д.О. Отта», заведующий лабораторией биобанкинга и геномной медицины СПбГУ, профессор-исследователь БФУ им. И. Канта Андрей Глотов, «можно было бы предположить, что рост первичной заболеваемости сахарным диабетом в тех регионах, где он ранее был ниже среднего значения по стране, связан с наличием определенных аллелей. Но вероятность того, что такие генетические изменения произошли за несколько десятков лет, крайне мала.

Намного вероятнее то, что рост числа заболеваний связан с изменением рациона питания и состава микробиоты (бактерий, живущих в желудочно-кишечном тракте). Собрано уже много свидетельств того, что измененный состав микробиоты приводит к риску развития ожирения, в том числе у детей».

По словам профессора, «самая простая коррекция генетических дефектов – это не генное редактирование, не генная терапия, а генетически обоснованная коррекция рациона».

Совокупный анализ генома человека и его микробиоты позволит относить людей к группам риска и, соответственно, формировать для них индивидуальные диеты.

«Мы в БФУ проводим исследования микробиоты, а наши партнеры изучают генетику пациентов с диабетом. В будущем мы планируем объединить наши результаты для генерации общих знаний и создания программ коррекции питания. Затем хотим подключить к нашей работе компании по производству аутопробиотиков», – сказал профессор Глотов.

Развитие биобанков позволит длительное время хранить микробиоту, взятую у детей. Это даст возможность каждому человеку, чья микрофлора есть в банке, получить для себя аутопробиотики. Принимая аутопробиотики, человек может восстанавливать микрофлору своего желудочно-кишечного тракта до того состояния, когда она была нормальной.

Профессор Глотов считает, что сегодня достижения генетики «уже позволяют предупреждать развитие диабета у пациентов с предрасположенностью, но без ожирения; разрабатывать протоколы по предотвращению диабета у пациентов с ожирением и значительно улучшать качество жизни пациентов с диабетом».

Прорывные генетические технологии могут также помочь в решении проблемы онкологических заболеваний. Над этой задачей бьются в совместной лаборатории КФУ-РИКЕН «Функциональная геномика», основной фокус которой – биомедицинские исследования в области онкогенетики и фармакогенетики для поиска новых перспективных диагностических решений по оптимизации терапии.

Защита биоразнообразия: от спасения насекомых до клонирования мамонтов

В начале 2018 года группа исследователей из 18 стран мира организовала международный консорциум по изучению и сохранению биоразнообразия Земли Bio2Bio. Один из его организаторов, руководитель центра геномной и регенеративной медицины ДВФУ Александр Каганский тогда заявлял: «За последние 40 лет потеряно больше половины видов, которые были на Земле».

Читать еще:  Как прикрепиться к поликлинике в Подмосковье через интернет

Могут ли генетики спасти вымирающие виды или даже восстановить уже утраченные? Судя по заявлениям американского генетика George Church из Гарварда, известного не только работами по прямому секвенированию генома, но и амбициозным проектом по «клонированию шерстистого мамонта», современные ученые вполне серьезно рассматривают такую возможность.

Как считает Каганский: «Клонирование мамонта – очень интересный мирный научный проект, сплотивший ведущих теоретиков и экспериментаторов разных стран. Его реализация поможет широко популяризовать и генетику, и науку вообще, подкрепит человечество в надежде на возобновляемость видов».

«Очень важно, что сейчас с помощью генетики уже можно придумать, как, например, искоренить энцефалит или болезнь Лайма. У генетиков появился шанс дать людям возможность наслаждаться природой без риска стать инвалидами или умереть после укуса клеща», – говорит Каганский.

Генетика и глобальные проблемы человечества

Как отмечает научный руководитель Научно-образовательного центра геномных исследований Сибирского федерального университета, ведущий научный сотрудник Института общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, профессор Техасского агромеханического университета (США) и Гёттингенского университета (Германия) Константин Крутовский: «Сейчас нет отдельно российской, китайской или какой-либо другой национальной генетики. Наука в своей основе интернациональна, а проблемы в большинстве своем общие. Есть, конечно, некоторые специфические национальные проблемы, но генетика, как и наука в целом, в наше время едина и глобализирована».

По мнению профессора Крутовского, развитие генетики (и конкретно генной инженерии) имеет большое значение для преодоления глобальных проблем современности, таких как снижение биоразнообразия; проблема сердечно-сосудистых, онкологических заболеваний и СПИДа; голод (недостаток продовольствия) и другие.

Но «нужно учитывать, что все перечисленные проблемы комплексные. Например, проблема заболеваний – это не только генетическая предрасположенность, которую сейчас уже можно предсказывать и корректировать для многих заболеваний, но это результат состояния среды, в которой мы обитаем, качества и образа нашей жизни.

Проблема снижения биоразнообразия – это тоже комплексная проблема, и, соответственно, решаться она должна комплексно: и экологически, и законодательно, и социально», – отмечает Крутовский.

Многие ученые согласны с тем, что решение глобальных проблем зависит не только от развития науки и технологий, но еще и от степени ответственности людей, которые осуществляют хозяйственную деятельность на нашей планете и принимают глобальные решения в экономике.

Главные вызовы для генетиков: онкология, борьба со старением и полигенные болезни

Развитие сферы исследований генома за последние 10 лет совершило большой рывок: во-первых, значительно возросло количество компаний, занятых в этом направлении — с 70 в 2014 году до 250 в 2019 году. Во-вторых, в 2012 году началось активное изучение CRISPR/Cas9 и возможностей редактирования генома прямо на эмбриональной стадии формирования человека. Медицина подходит все ближе к решению вопроса борьбы с раком и тяжелыми наследственными патологиями, и следующие 10 лет могут принести еще больше научных прорывов. Что происходит с исследованиями генома в мире и почему открытия в этой области не способны излечить людей от всех болезней, рассказал Марк Саневич, сооснователь и генеральный директор BestDoctor.

Читайте «Хайтек» в

Как происходит исследование генома в России и в мире

Как следует из отчета Global Market Insights, глобальный рынок генетического тестирования в 2020 году оценивался в $14,8 млрд (по другим данным — $23 млрд, но в любом случае подъем за 2020 год был взрывным). А к 2027-му он может достичь $31,9 млрд. Одним из драйверов развития рынка аналитики Global Market Insights называют интерес потребителей к изучению своего ДНК, а также интерес населения к персонализированным препаратам. Продолжается усиленное изучение вопросов диагностики и терапии онкологических заболеваний, и вместе с этим пандемия внесла коррективы и заставила многие страны предпринять усилия для исследования генетической структуры SARS-CoV-2. В частности этим занялись Китай, США, Непал и Вьетнам.

На глобальном рынке генетических исследований сегодня в числе лидеров находятся Illumina (захватила 75% рынка) и Thermo Fisher Scientific, которые занимаются разработкой и производством оборудования для секвенирования — определения аминокислотной или нуклеотидной последовательности белков, ДНК и РНК. Благодаря этим игрокам стоимость технологии снизилась в 15 раз — до $1 000. Но в перспективе возможно еще более заметное падение цены (до $100): этому должно способствовать новое оборудование от Illumina — NovaSeq. В области лечения генетических заболеваний лидерство сохраняют Gilead Sciences, Novartis AG и CRISPR Therapeutics AG (компания также активно занимается разработками в сфере генного редактирования). В вопросе создания тестов на ведущих позициях находятся Myriad Genetics, Genomic Health и Invitae.

Объем российского рынка генетического тестирования меньше европейского, американского или азиатского. В конце 2019 года он оценивался в $4–9 млн (300–700 млн рублей), в то время как европейский — в $14,7 млн. Россия еще находится на стадии раннего развития, но темпы роста отечественного рынка увеличиваются. По прогнозам SmartConsult, в перспективе следующих пяти лет его ждет интенсивный подъем на уровне 12–15% в год, в результате чего к 2025 году объем российского рынка превысит $14 млн. Его росту в 2019 году способствовало введение генетических профилей по указу президента (номер 97). Благодаря этому к тестированию стали проявлять интерес не только медицинские компании, но и население. А сама услуга стала доступнее, потому что ее стоимость снизилась, хотя цена в России все еще выше в 2–3 раза, чем в США.

В России лидер в области генетического тестирования — Genotek с собственной разработкой интерпретации кода. В 2020 году компания привлекла $4 млн. До этого в 2016–2017 годах в нее вложили еще $3 млн. Помимо тестов, Genotek занимается исследованиями для научных лабораторий, включая изучением онкологических опухолей. Также в числе российских лидеров находятся «Геноаналитика», Oftalmic с узким предложением диагностики наследственных офтальмологических заболеваний, UGENE с биоинформатической средой для молекулярных биологов.

Какие медицинские вопросы закрывает исследование генома сейчас

Развитие превентивной медицины стало возможным именно благодаря изучению и применению результатов сегодняшних генетических открытий. Например, этому способствует внедрение технологий секвенирования нового поколения, благодаря которым увеличился потенциал диагностического тестирования и ускорился прогресс в сфере генной терапии: в 2018-м в мире насчитывалось свыше 700 программ в стадии развития. Распространению методики пока мешает только высокая стоимость, но она постепенно снижается, это уже продемонстрировала компания Illumina. В 2019 году она поставила для всего мира более 13 тыс. машин для секвенирования, включая российские научные институты.

Читать еще:  Расследование бытовой травмы 23 советов адвокатов и юристов

В 2017 году Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) одобрило первые два инновационных метода генной терапии CAR-T для борьбы с раком крови: с помощью реинжиниринга лейкоцитов (части иммунной системы), чтобы они могли увидеть больные клетки, которые ранее пропускали. Разрешение получили компании Gilead Sciences и Novartis. В ближайшие годы от них ожидаются решения для борьбы с другими формами рака.

Но максимальное внимание все еще сосредоточено вокруг технологии редактирования генов CRISPR-Cas9: в фазу исследований ее методики вступили в середине 2019 года. CRISPR Therapeutics и Vertex Pharmaceuticals пробуют менять ДНК вне тела человека, а Intellia в начале апреля 2021-го стала делать это внутри пациента (с его костным мозгом). Есть и единичные экспериментальные изменения ДНК у эмбрионов, которые проводятся с 2015 года. Но ученые все еще очень далеки от того, чтобы распространять редактирование генома на массовую медицину. Пока речь идет о потенциальном исправлении наследственных заболеваний у уже рожденных детей, но чтобы начать это делать, нужно решить вопросы государственного регулирования таких методик и все этические противоречия. Прогнозируемые ежегодные темпы роста рынка CRISPR-Cas9 превышают 15% до 2026 года.

Помимо этого наблюдается рост применения генетического тестирования в онкологии и генетических заболеваниях в Северной Америке. Врачи внедряют генетические тесты в клиническую помощь пациентам: это перестает быть просто интересной инновацией, к которой обычные люди прибегают исключительно из любопытства. Технология стимулирует развитие превентивной медицины: за несколько лет появилось свыше 1,5 тыс. тестов, и эта цифра продолжит расти. Тем не менее, в этой области пока ограниченный объем научной информации, поэтому ученым предстоит провести много работы, чтобы генетические тесты стали работать эффективно.

Какие открытия в исследовании генома ожидать

Эксперты указывают на перспективы развития CRISPR-Cas9 в области терапии патологий костного мозга: пока это наиболее вероятное направление практического применения технологии редактирования генов. По крайней мере, если результаты экспериментов Intellia будут удачными, в ближайшем десятилетии возможны подобные попытки воздействия на ДНК печени и почек in vivo (молекулы редактирования вводятся сразу в пациента). Также Excision BioTherapeutics работает над генными подходами к терапии герпеса и гепатита B, причем для этого используются собственные методики компании — CasX и CasY. Клинические испытания запланированы на 2022 год.

Вместе с этим научный мир ожидает новые перспективные результаты в исследованиях компаний CRISPR Therapeutics и Vertex Pharmaceuticals, а также Editas Medicine, которые изучают возможности применения технологии изменения генов для терапии серповидноклеточной анемии и бета-талассемии. В конце 2019 года первый человек в США получил лечение серповидноклеточной анемии при помощи CRISPR. Летом 2020-го стало известно, что спустя девять месяцев терапия все так же эффективна. А в конце 2020 году эксперты озвучили надежду, что методику можно будет внедрять в массовую медицину: уже 10 пациентов, получивших такое лечение, показывают стабильные результаты.

Как это повлияет на рынок здравоохранения и медицины

Многие сейчас верят, что генетические исследования станут панацеей и позволят открыть множество лекарств на основании изучения микробиоты, секвенирования генома. Но есть одна фундаментальная проблема, которую человек пока еще не решил: мы не можем на основании лишь генетического кода определять трехмерную структуру белка. В 2020 году Google запустил AlphaFold — алгоритм на основе ИИ, который смог смоделировать трехмерную структуру белка по его аминокислотной последовательности и открыл новые возможности для разработки жизненно важных лекарств для борьбы против вирусов. Применение AlphaFold позволит сократить цикл разработки лекарств в десятки, если не в сотни раз. Также модель будет актуальна для создания иммунных биопрепаратов. Но на сегодняшний день до конца так и не понятно, насколько точен этот алгоритм.

Существуют трудности и с тем, что геном не учитывает огромное количество эпигенетических факторов: как расположены белки на конкретной ДНК. Для считывания общей информации об организме нужны разные методики и аппараты.

В результате появляется проблема в области эпигенетики и сложности с изучением каждого участка гена: нужно понять, что с ним происходит и как работают эпигенетические факторы, которые от генетики не зависят. Проводимые исследования и их результаты помогут с лечением моногенных заболеваниях, где есть генетические отклонения для оценки соответствующих рисков. Но мы никогда не сможем использовать подобные технологии в полной мере в отношении полигенных болезней: то есть тех, за возникновение и развитие которых отвечает не один единственный ген, а огромная совокупность факторов.

К генетике стоит относиться как к одному из методов, решающему ряд проблем, но не обещающему стать волшебной палочкой для всего. Она дает информацию, но не способна ответить на все вопросы. По мере развития генетика будет все активнее помогать усилению персонифицированной медицины, но только вкупе с другими исследованиями, превентивной медициной, анализами, оценкой биохимических показателей человека и других параметров.

ГЕНЕТИ́ЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕ́РИЯ

  • В книжной версии

    Том 6. Москва, 2006, стр. 554-556

    Скопировать библиографическую ссылку:

    ГЕНЕТИ́ЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕ́РИЯ, со­во­куп­ность ме­то­дов био­хи­мии и мо­ле­ку­ляр­ной ге­не­ти­ки, с по­мо­щью ко­то­рых осу­ще­ст­в­ля­ет­ся на­прав­лен­ное ком­би­ни­ро­ва­ние ге­не­тич. ин­фор­ма­ции лю­бых ор­га­низ­мов. Г. и. по­зво­ля­ет пре­одо­ле­вать при­род­ные меж­ви­до­вые барь­е­ры, пре­пят­ст­вую­щие об­ме­ну ге­не­тич. ин­фор­ма­ци­ей ме­ж­ду так­со­но­ми­че­ски уда­лён­ны­ми ви­да­ми ор­га­низ­мов, и соз­да­вать клет­ки и ор­га­низ­мы с не су­ще­ст­вую­щи­ми в при­ро­де со­че­та­ния­ми ге­нов, с за­дан­ны­ми на­сле­дуе­мы­ми свой­ст­ва­ми. Гл. объ­ек­том ген­но-ин­же­нер­но­го воз­дей­ст­вия яв­ля­ет­ся но­си­тель ге­не­тич. ин­фор­ма­ции – де­зок­си­ри­бо­нук­леи­но­вая ки­сло­та (ДНК), мо­ле­ку­ла ко­то­рой обыч­но со­сто­ит из двух це­пей. Стро­гая спе­ци­фич­ность спа­ри­ва­ния пу­ри­но­вых и пи­ри­ми­ди­но­вых ос­но­ва­ний обу­слов­ли­ва­ет свой­ст­во ком­пле­мен­тар­но­сти – вза­им­но­го со­от­вет­ст­вия нук­лео­ти­дов в двух це­пях. Соз­да­ние но­вых со­че­та­ний ге­нов ока­за­лось воз­мож­ным бла­го­да­ря прин­ци­пи­аль­но­му сход­ст­ву строе­ния мо­ле­кул ДНК у всех ви­дов ор­га­низ­мов, а фак­тич. уни­вер­саль­ность ге­не­тич. ко­да обес­пе­чи­ва­ет экс­прес­сию чу­же­род­ных ге­нов (про­яв­ле­ние их функ­цио­наль­ной ак­тив­но­сти) в лю­бых ви­дах кле­ток. Это­му спо­соб­ст­во­ва­ло так­же на­ко­п­ле­ние зна­ний в об­лас­ти хи­мии нук­леи­но­вых ки­слот, вы­яв­ле­ние мо­ле­ку­ляр­ных осо­бен­но­стей ор­га­ни­за­ции и функ­цио­ни­ро­ва­ния ге­нов (в т. ч. ус­та­нов­ле­ние ме­ха­низ­мов ре­гу­ля­ции их экс­прес­сии и воз­мож­но­сти под­чи­не­ния ге­нов дей­ст­вию «чу­жих» ре­гу­ля­тор­ных эле­мен­тов), раз­ра­бот­ка ме­то­дов се­к­ве­ни­ро­ва­ния ДНК, от­кры­тие по­ли­ме­раз­ной цеп­ной ре­ак­ции , по­зво­лив­шей бы­ст­ро син­те­зи­ро­вать лю­бой фраг­мент ДНК. Важ­ны­ми пред­по­сыл­ка­ми для по­яв­ле­ния Г. и. яви­лись: от­кры­тие плаз­мид , спо­соб­ных к ав­то­ном­ной ре­п­ли­ка­ции и пе­ре­хо­ду из од­ной бак­те­ри­аль­ной клет­ки в дру­гую, и яв­ле­ния транс­дук­ции – пе­ре­но­са не­ко­то­рых ге­нов бак­те­рио­фа­га­ми, что по­зво­ли­ло сфор­му­ли­ро­вать пред­став­ле­ние о век­то­рах: мо­ле­ку­лах – пе­ре­нос­чи­ках ге­нов. Ог­ром­ное зна­че­ние в раз­ви­тии ме­то­до­ло­гии Г. и. сыг­ра­ли фер­мен­ты, участ­вую­щие в пре­об­ра­зо­ва­нии нук­леи­но­вых ки­слот: ре­ст­рик­та­зы (уз­на­ют в мо­ле­ку­лах ДНК стро­го оп­ре­де­лён­ные по­сле­до­ва­тель­но­сти – сай­ты – и «раз­ре­зают» двой­ную цепь в этих мес­тах), ДНК-ли­га­зы (ко­ва­лент­но свя­зы­ва­ют отд. фраг­мен­ты ДНК), об­рат­ная транс­крип­та­за (син­те­зи­ру­ет на мат­ри­це РНК ком­пле­мен­тар­ную ко­пию ДНК, или кДНК) и др. Толь­ко при их на­ли­чии соз­да­ние ис­кусств. струк­тур ста­ло тех­ни­че­ски вы­пол­ни­мой за­да­чей. Фер­мен­ты ис­поль­зу­ют­ся для по­лу­че­ния ин­ди­ви­ду­аль­ных фраг­мен­тов ДНК (ге­нов) и соз­да­ния мо­ле­ку­ляр­ных гиб­ри­дов – ре­ком­би­нант­ных ДНК (рекДНК) на ос­но­ве ДНК плаз­мид и ви­ру­сов. По­след­ние дос­тав­ля­ют нуж­ный ген в клет­ку хо­зяи­на, обес­пе­чи­вая там его раз­мно­же­ние (кло­ни­ро­ва­ние) и об­ра­зо­ва­ние ко­неч­но­го про­дук­та ге­на (его экс­прес­сию).

    Читать еще:  Все ставки акцизов в 2021 году таблица

    Что такое генная инженерия и что она изучает?

    Сложно найти в современном мире человека, который ничего не слышал бы об успехах генной инженерии.

    Сегодня она является одним из наиболее перспективных путей развития биотехнологий, совершенствования сельскохозяйственного производства, медицины и ряда других отраслей.

    Что такое генная инженерия?

    Как известно, наследственные признаки любого живого существа записаны в каждой клетке организма в виде совокупности генов – элементов сложных белковых молекул РНК и ДНК. Вводя в геном живого существа чужеродный ген, можно изменить свойства получаемого организма, причём в нужную сторону: сделать сельскохозяйственную культуру более устойчивой к морозу и болезням, придать растению новые свойства и т.д.

    Организмы, полученные в результате такой переделки, называются генно-модифицированными, или трансгенными, а научная дисциплина, занимающаяся исследованием модификаций генома и разработкой трансгенных технологий – генетической или генной инженерией.

    Объекты генной инженерии

    Наиболее часто объектами для исследования генной инженерии становятся микроорганизмы, клетки растений и низших животных, однако ведутся исследования и на клетках млекопитающих, и даже на клетках человеческого организма. Как правило, непосредственным объектом исследования является молекула ДНК, очищенная от прочих клеточных веществ. При помощи энзимов ДНК расщепляется на отдельные отрезки, причём важно уметь распознавать и выделять нужный отрезок, переносить его при помощи энзимов и встраивать в структуру другой ДНК.

    Современные методики уже позволяют достаточно свободно манипулировать отрезками генома, размножать нужный участок наследственной цепи и вставлять его на место другого нуклеотида в ДНК реципиента. Накоплен достаточно большой опыт и собрана немалая информация по закономерностям строения наследственных механизмов. Как правило, преобразованиям подвергаются сельскохозяйственные растения, что уже позволило существенно повысить результативность основных продовольственных культур.

    Для чего нужна генная инженерия?

    К середине ХХ века традиционные методы селекции перестали устраивать учёных, так как это направление обладает рядом серьёзных ограничений:

    • невозможно скрещивать неродственные виды живых существ;
    • процесс рекомбинации генетических признаков остаётся неуправляемым, и необходимые качества у потомства появляются в результате случайных комбинаций, при этом очень большой процент потомства признаётся неудачным и отбрасывается в ходе селекции;
    • точно задать нужные качества при скрещивании невозможно;
    • селекционный процесс занимает годы и даже десятилетия.


    Естественный механизм сохранения наследственных признаков является чрезвычайно стойким, и даже появление потомства с нужными качествами не даёт гарантии сохранения этих признаков в последующих поколениях.

    Генная инженерия позволяет преодолеть все вышеперечисленные затруднения. С помощью трансгенных технологий можно создавать организмы с заданными свойствами, заменяя отдельные участки генома другими, взятыми у живых существ, принадлежащих к другим видам. При этом сроки создания новых организмов существенно сокращаются. Необязательно закреплять нужные признаки, делая их наследуемыми, так как всегда есть возможность генетически модифицировать следующие партии, поставив процесс буквально на поток.

    Этапы создания трансгенного организма

    1. Выделение изолированного гена с нужными свойствами. Сегодня для этого существуют достаточно надёжные технологии, есть даже специально подготовленные библиотеки генов.
    2. Ввод гена в вектор для переноса. Для этого создаётся специальная конструкция – трансген, с одним или несколькими отрезками ДНК и регуляторными элементами, который встраивается в геном вектора и подвергается клонированию при помощи лигаз и рестриктаз. В качестве вектора обычно используются кольцеобразные бактериальные ДНК – плазмиды.
    3. Встраивание вектора в организм реципиента. Этот процесс скопирован с аналогичного природного процесса встраивания ДНК вируса или бактерии в клетки носителя и действует таким же образом.
    4. Молекулярное клонирование. При этом клетка, подвергшаяся модификации, успешно делится, производя множество новых дочерних клеток, которые содержат изменённый геном и синтезируют белковые молекулы с заданными свойствами.
    5. Отбор ГМО. Последний этап ничем не отличается от обычной селекционной работы.

    Безопасна ли генная инженерия?

    Вопрос, насколько безопасны трансгенные технологии, периодически поднимается как в научной среде, так и в СМИ, далёких от науки. Однозначного ответа на него нет до сих пор.

    Во-первых, генная инженерия остаётся ещё достаточно новым направлением биотехнологий, и статистика, позволяющая делать объективные выводы об этой проблеме, пока что не успела накопиться.

    Во-вторых, огромные вложения в генную инженерию со стороны транснациональных корпораций, занимающихся производством продуктов питания, могут служить дополнительной причиной отсутствия серьёзных исследований.

    Впрочем, в законодательствах многих стран появились нормы, обязывающие производителей указывать наличие продуктов из ГМО на упаковке товаров пищевой группы. В любом случае, генная инженерия уже продемонстрировала высокую результативность своих технологий, а её дальнейшее развитие обещает людям ещё больше успехов и достижений.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector