Размещено на http://www.allbest.ru/

Генная инженерия

генный инженерия медицина животноводство



Введение

В своей работе я раскрываю тему достижений генной инженерии. Возможности, открываемые генетической инженерией перед человечеством, как в области фундаментальной науки, так и во многих других областях, весьма велики и нередко даже революционны.

Так, она позволяет осуществлять индустриальное массовое производство нужных белков, значительно облегчает технологические процессы для получения продуктов ферментации - энзимов и аминокислот, в будущем может применяться для улучшения растений и животных, а также для лечения наследственных болезней человека.

Таким образом, генная инженерия, будучи одними из магистральных направлений научно-технического прогресса, активно способствуют ускорению решения многих задач, таких, как продовольственная, сельскохозяйственная, энергетическая, экологическая.

Но особенно большие возможности генная инженерия открывает перед медициной и фармацевтикой, поскольку применение генной инженерии может привести к коренным преобразованиям медицины.

Многие болезни, для которых в настоящее время не существует адекватных методов диагностики и лечения (раковые, сердечнососудистые, вирусные и паразитные инфекции, нервные и умственные расстройства), с помощью генной инженерии и биотехнологии станут доступны и диагностике, и лечению. О перспективе генной инженерии в области излечения рака, я расскажу в разделе «Использование генно-инженерных организмов в медицине»

Под влиянием биотехнологии медицина может превратиться в дисциплину с ясным пониманием происходящих в организме молекулярных и генетических процессов.



История возникновения генной инженерии

Термин «генетическая инженерия» появился в научной литературе в 1970 г., а генетическая инженерия как самостоятельная дисциплина - в декабре 1972 г., когда П. Берг, С. Коэн, Х. Бойер и сотрудники Стенфордского университета (США) получили первую рекомбинантную ДНК, состоящую из ДНК вируса SV40 и бактериофага лdvgal. В нашей стране благодаря развитию молекулярной генетики и молекулярной биологии, а также правильной оценке тенденций развития современной биологии 4 мая 1972 г. в Научном центре биологических исследований Академии наук СССР в г. Пущино (под Москвой) состоялось первое рабочее совещание по генетической инженерии. С этого совещания и ведется отсчет всех этапов развития генетической инженерии в России. При этом генную инженерию можно определить как систему экспериментальных приемов, позволяющих лабораторным путем создать искусственные генетические детерминанты в виде так называемых рекомбинантных (гибридных) молекул ДНК. Введение в клетку новой генетической информации в виде рекомбинантных молекул ДНК изменяет ее генотип и фенотип, благодаря чему экспериментатор получает микроорганизм, измененный соответственно поставленной цели. Здесь прослежена история создания генной инженерии и отмечено, что ее характерной чертой является то, что лабораторное воспроизведение некоторых ключевых генетических процессов осуществлено на молекулярном уровне.

То, что в природе составляет привилегию целого организма, в лаборатории стало операцией, выполняемой на уровне клетки и молекул. Таким образом ученый обращается с геном без мистического благоговения, как с фрагментом ДНК, выделенным из природных источников или синтезированным. Здесь также проанализированы перспективы использования генной инженерии в медицине (многое из намеченного уже реализовано), включая фармацевтическую промышленность. В своей работе я подробно рассматриваю деятельность ряда крупных фирм (в США и других странах), ориентирующихся на использование методов генной инженерии, и указываю на то, что эти методы следует анализировать в контексте развития биотехнологий, некоторые из которых насчитывают тысячи лет. Еще один социальный аспект становления генной инженерии - это вторжение крупного капитала в академическую жизнь США, что обусловлено, с одной стороны, высокой наукоёмкостью новых технологий, а, с другой, - огромной стоимостью научных исследований.( http://afonin-59-bio.narod.ru)

Характеристика генной инженерии

На сегодняшний день существует несколько сотен генетически изменённых продуктов. Уже на протяжении нескольких лет их употребляют миллионы людей в большинстве стран мира. Есть данные, что подобными технологиями пользуются для получения продуктов, реализуемых через сеть McDonalds. Многие крупные концерны, типа Unilever, Nestle, Danon и другие используют для производства своих товаров генно-инженерные продукты и экспортируют их во многие страны мира. Но во многих странах такие продукты обязательно должны содержать на упаковке надпись "Сделано из генетически модифицированного продукта".

Некоторые считают, что, внося изменения в генный код растения или животного, учёные делают то же самое, что и сама природа. Абсолютно все живые организмы от бактерии до человека - это результат мутаций и естественного отбора.

Пример. Какое-либо растение выбросило несколько тысяч семян, и они проросли. Среди тысяч появившихся ростков некоторые обязательно будут отличаться от родителя, то есть фактически окажутся мутантами. Если изменения вредны для растения, то оно погибнет или будет угнетать, а если полезны, то оно даст более приспособленное и совершенное потомство, и так может образоваться новый вид растения. Но если природе для образования новых видов требуется много столетий или тысячелетий, то учёные производят этот процесс за несколько лет. Какой-то принципиальной же разницы нет.

Самые распространенные ГМ-растения в мире - соя, кукуруза, масличный рапс и хлопок. В некоторых странах для выращивания одобрены трансгенные помидоры, рис, кабачки. Эксперименты проводятся на подсолнечнике, сахарной свекле, табаке, винограде, деревьях и т. д. В тех странах, где пока нет разрешения на выращивание трансгенов, проводятся полевые испытания.

Чаще всего культурные растения наделяют устойчивостью к гербицидам, насекомым или вирусам. Устойчивость к гербицидам позволяет «избранному» растению быть невосприимчивым к смертельным для других дозам химикатов. В результате поле очищается от всех лишних растений, то есть сорняков, а культуры, устойчивые или толерантные (терпимые) к гербицидам, выживают. Чаще всего компания, продающая семена подобных растений, предлагает в наборе и соответствующие гербициды. Устойчивая к насекомым флора становится поистине бесстрашной: например, непобедимый колорадский жук, съедая листик картофеля, погибает. Почти все такие растения содержат встроенный ген природного токсина - земляной бактерии Bacillus thuringiensis. Устойчивость к вирусу растение приобретает благодаря встроенному гену, взятому из этого же самого вируса.

Основная масса трансгенов культивируется в США, в Канаде, Аргентине, Китае, меньше - в других странах. Европа же очень озабочена. Под натиском общественности и организаций потребителей, которые хотят знать, что они едят, в некоторых странах введен мораторий на ввоз таких продуктов (Австрия, Франция, Греция, Великобритания, Люксембург). В других принято жесткое требование маркировать генетически измененное продовольствие.

Австрия и Люксембург запретили производство генных мутантов, а греческие фермеры под черными знаменами и с плакатами в руках ворвались на поля в Беотии, в Центральной Греции, и уничтожили плантации, на которых британская фирма "Зенека" экспериментировала с помидорами. 1300 английских школ исключили из своих меню пищу, содержащую трансгенные растения, а Франция очень неохотно и медленно дает одобрение на продажу любых новых продуктов с чужими генами. В ЕС разрешены только три вида генетически измененных растений, а если точнее - три сорта кукурузы.

В России разрешено использование только 14 видов ГМО (8 сортов кукурузы, 4 сорта картофеля, 1сорт риса, и 1 сорт сахарной свеклы) для продажи и производства продуктов питания. Пока только в Москве, Нижнем Новгороде и Белгородской области действует закон, который запрещает продажу и производство детского питания с использованием ГМ продуктов. Промышленное производство ГМО не разрешено, а для того, чтобы получить разрешение, каждый сорт должен пройти экологическую экспертизу и получить свидетельство о государственной регистрации.

Сохраняется потенциальная опасность отдаленных последствий употребления такой пищи для здоровья человека. Несмотря на то, что опасность продуктов с ГМО не доказана, и они разрешены к применению Всемирной организацией здравоохранения и в России, некоторые считают, что к ним следует относиться с осторожностью, пока не будут завершены полномасштабные исследования влияния ГМО на организм. С особой тщательностью необходимо подходить к вопросам применения ГМО в детском питании, так как это может привести к непредсказуемым последствиям.

Озабоченность Москвы по поводу ГМО разделяют некоторые города и страны. Достаточно сказать, что более 30 стран и 100 регионов в мире объявили свои территории зонами, свободными от ГМО. Если продукт содержит более 0,9% ГМО, об этом обязательно должно быть сообщено на упаковке. Соответствующие изменения в Закон РФ «О защите прав потребителей» были внесены 12 декабря 2007 года. Однако прямой маркировки «Содержит ГМО» не существует. Наличие ГМО и его процентное содержание должно быть указано в списке ингредиентов продукта.

В странах Евросоюза подсчитали, что содержание компонентов ГМО продукции составляет 0,9% и менее, то можно это считать технической примесью и не маркировать продукцию со словами «Содержит ГМО», в таком случае, компания-производитель может поставить на свой товар значок «Не содержит ГМО». Эта маркировка - добровольная. Ее можно встретить пока только в Москве.

Хотя разрешённых сортов немного, они добавляются во многие продукты. По данным экспертов, наиболее часто ГМО встречаются в птицеводческих продуктах (5,6%), в молочной продукции (5,1%), в изделиях из мяса (3,8%).

Много их и в детском питании

Обязательную маркировку генномодифицированных продуктов на законодательном уровне ввели более 50 стран , в том числе и страны Европейского Союза, Япония и Китай. В Италии приняли закон, который запрещает использование трансгенных ингредиентов в детском питании.

В Сербии введена уголовная ответственность за нарушение правил маркировки генномодифицированных продуктов.

Территории, занятые под трансгенные культуры:

Если в 1996 году в мире под трансгенными культурами было занято 1,8 миллионов гектаров, то в 1999 году уже почти 40 миллионов. Это не считая Китая, который не дает официальной информации, но, по оценкам, около миллиона китайских фермеров выращивали трансгенный хлопок примерно на 35 млн. гектаров. Посевные площади под ГМ культурами постоянно растут. В 2008 году под ГМ культурами в мире было занято 125 млн. га. В 2009 более 134млн.га. А в 2010 - уже 148 млн.га. В 2011 году ГИ культуры выращивались в промышленных масштабах в 29 странах уже на 160 млн. га, в том числе в 17 из них (биотехнологические мега-страны по терминологии ISAAA - International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications) трансгенные растения выращиваются на площади более 50 тыс. га. Только за последние несколько лет (2006-2010 гг.) в клуб биотехнологически развитых стран, выращивающих ГИ культуры в промышленных масштабах, вступили 7 государств. Безусловными лидерами среди биотехнологических мега-стран являются США, Бразилия, Аргентина, Индия, Канада и Китай. Предполагается, что в ближайшие 10-20 лет около 80% 29 основных сельскохозяйственных культур будут высеваться ГИ семенами.

Генная инженерия - «за» и «против». Плюсы генномодифицированных организмов

Защитники генетически модифицированных организмов утверждают, что ГМО - единственное спасение человечества от голода. По прогнозам ученых население Земли до 2050 года может достигнуть 9-11 млрд. человек, естественно возникает необходимость удвоения, а то и утроение мирового производства сельскохозяйственной продукции.

Для этой цели генетически модифицированные сорта растений отлично подходят - они устойчивы к болезням и погоде, быстрее созревают и дольше хранятся, умеют самостоятельно вырабатывать инсектициды против вредителей. ГМО-растения способны расти и приносить хороший урожай там, где старые сорта просто не могли выжить из-за определенных погодных условий.

Генная инженерия способна оказать реальную помощь в решении продовольственных проблем и вопросов здравоохранения. Грамотное применение её методов станет прочным фундаментом будущего человечества.

Губительного влияния трансгенных продуктов на организм человека пока не выявлено. Медики всерьёз рассматривают генномодифицированные продукты как основу специальных диет. Питание имеет не последнее значение в лечении и профилактике болезней. Учёные уверяют, генномодифицированные продукты дадут возможность людям с сахарным диабетом, остеопорозом, сердечно - сосудистыми и онкологическими заболеваниями, болезнями печени и кишечника расширить рацион питания.

Производство лекарств методами генной инженерии успешно практикуется во всём мире.

Употребление карри не только не повышает выработку инсулина в крови, но и понижает выработку глюкозы в организме. Если использовать ген карри в медицинских целях, то фармакологи получат дополнительное лекарство для лечения сахарного диабета, а больные смогут побаловать себя сладким.

С помощью синтезированных генов получают интерферон и гормоны. Интерферон - белок, вырабатываемый организмом в ответ на вирусную инфекцию, изучают сейчас как возможное средство лечения рака и СПИДа. Понадобились бы тысячи литров крови человека, чтобы получить такое количество интерферона, какое даёт всего один литр бактериальной культуры. Выигрыш от массового производства этого белка очень велик.

Микробиологическим синтезом получают инсулин, необходимый для лечения диабета. Методами генной инженерии удалось создать ряд вакцин, которые испытываются сейчас для проверки их эффективности против вызывающего СПИД вируса иммунодефицита человека (ВИЧ). С помощью рекомбинантной ДНК получают в достаточных количествах и человеческий гормон роста, единственное лекарство редкой детской болезни - гипофизарной карликовости.

Достаточно быстро начала развиваться генная терапия. Для борьбы со злокачественными опухолями в организм вводится сконструированная копия гена, кодирующего мощный противоопухолевый фермент. Планируется лечить наследственные нарушения методами генной терапии.

Важное применение найдёт интересное открытие американских генетиков. В организме мышей был обнаружен ген, активизирующийся только при физической нагрузке. Учёные добились его бесперебойной работы. Теперь грызуны бегают в два раза быстрее и дольше своих сородичей. Исследователи утверждают, что такой процесс возможен и в организме человека. Если они правы, то скоро проблема лишнего веса будет решаться на генетическом уровне.

Одним из самых важных направлений генной инженерии является обеспечение больных органами для пересадки. Трансгенная свинья станет выгодным донором печени, почек, сердца, сосудов и кожи для человека. По размерам органов и физиологии она наиболее близка людям. Раньше операции по трансплантации органов свиньи человеку не удавались - организм отторгал чужеродные сахара, вырабатываемые энзимами. Три года назад в штате Вирджиния на свет появились пятеро поросят, из генетического аппарата которых удалили «лишний» ген. Проблема с пересадкой органов свиньи человеку отныне решена.

Возможно, для защитников животных и растений такой способ донорства покажется бесчеловечным и кощунственным, но также кощунственно звучало заявление Николая Коперника о вращении Земли вокруг Солнца и многих других открытий великих учёных, которые сейчас являются основой нашей жизни. Генная инженерия открывает перед нами огромные возможности. Безусловно, риск существует всегда. Попав в руки алчущего власти фанатика, она может стать грозным орудием против человечества. Но так было всегда: водородная бомба, компьютерные вирусы, конверты со спорами сибирской язвы, радиоактивные отходы космической деятельности. Умело распорядиться знанием - это искусство. Именно им нужно овладеть в совершенстве, чтобы избежать роковой ошибки.( http://www.isaaa.org)



Опасность генетически модифицированных организмов

Специалисты-противники ГМО утверждают, что они несут три основных угрозы:

· Угроза организму человека - аллергические заболевания, нарушения обмена веществ, появление желудочной микрофлоры, стойкой к антибиотикам, канцерогенный и мутагенный эффекты.

· Угроза окружающей среде - появление вегетирующих сорняков, загрязнение исследовательских участков, химическое загрязнение, уменьшение генетической плазмы и др.

· Глобальные риски - активизация критических вирусов, экономическая безопасность.

Некоторые учёные отмечают многочисленные потенциальные опасности, связанные с продуктами генной инженерии.

1. Пищевой вред

Ослабление иммунитета, возникновение аллергических реакций в результате непосредственного воздействия трансгенных белков. Влияние новых белков, которые продуцируют встроенные гены, неизвестно. Нарушения здоровья, связанные с накоплением в организме гербицидов, так как ГМ-растения имеют свойство их аккумулировать. Возможность отдалённых канцерогенных эффектов (развитие онкологических заболеваний).

2. Экологический вред

Использование генетически модифицированных растений негативно сказывается на сортовом разнообразии. Для генных модификаций берутся один-два сорта, с которыми и работают. Существует опасность вымирания многих видов растений.

Некоторые радикальные экологи предупреждают, что воздействие биотехнологий может превзойти последствия ядерного взрыва: употребление генномодифицированных продуктов ведёт к расшатыванию генофонда, в результате чего возникнут мутантные гены и их носители-мутанты.

Медики считают, что влияние генномодифицированных продуктов на человека станет явным лишь через полвека, когда сменится как минимум одно поколение людей, вскормленных трансгенной едой.

Опасности мнимые

Некоторые радикальные экологи предупреждают, что многие шаги биотехнологии по своему возможному воздействию могут превзойти последствия ядерного взрыва: якобы употребление генномодифицированных продуктов ведет к расшатыванию генофонда, влекущему к появлению мутантных генов и их носителей-мутантов.

Однако, с точки зрения генетики, мы все являемся мутантами. У любых высокоорганизованных организмов определенный процент генов является мутированным. При этом большинство мутаций носит совершенно безопасный характер и никак не отражается на жизненно важных функциях их носителей.

Что же касается опасных мутаций, вызывающих генетически обусловленные заболевания, то они сравнительно хорошо исследованы. К генномодифицированным продуктам эти заболевания никакого отношения не имеют, и большинство из них сопровождает человечество с зари его появления.

Первые шаги в генной инженерии

Первым искусственно изменённым продуктом стал помидор. В прочем, выбор мог бы пасть на любое другое растение, но им стал именно помидор. Его новым свойством стала способность месяцами лежать в недоспелом виде при температуре 12 градусов. Но как только такой помидор помещают в тепло, он за несколько часов становится спелым

Первым клонированным млекопитающим официально считается всем нам известная овечка Долли, эксперимент по её клонированию был поставлен Яном Вилмутом ( англ. Ian Wilmut ) и Кейтом Кемпбеллом ( англ. Keith Cempbell ) в Рослинском институте (англ. Roslin Institute), в Шотландии, близ Эдинбурга в 1996 году., однако, с этим нельзя всецело согласиться, так как за 10 лет до клонирования Долли была клонирована мышь Машка в Пущино под Москвой советскими исследователями Чайлахяным Л.М, Вепренцевой Б.Н., Свиридовой Т.А., Никитиной В.А. Подробнее этой темы я коснусь в разделе «Разработки генной инженерии в области животноводства»

Рис.( на фото мышь Машка в центре)

Первые трансгенные продукты были разработаны фирмой «Монсанто» (США), должна отметить, что «Монсанто» являлась одной из компаний производящих химическое оружие во время Вьетнамской войны.

Первые посадки трансгенных злаков были сделаны в 1988 г., а в 1993 г. первые продукты с ГМ компонентами появились в продаже. На российском рынке трансгенная продукция появилась в конце 90-х.



Новейшие методы генной инженерии

Бурное развитие генетической инженерии связано с разработкой новейших методов исследований, среди которых необходимо выделить основные:

Расщепление ДНК (рестрикция) необходимо для выделения генов и манипуляций с ними;

гибридизация нуклеиновых кислот, при которой, благодаря их способности связываться друг с другом по принципу комплементарности, можно выявлять специфические последовательности ДНК и РНК, а также совмещать различные генетические элементы. Используется в полимеразной цепной реакции для амплификации ДНК in vitro;

клонирование ДНК - осуществляется путем введения фрагментов ДНК или их групп в быстро реплицирующиеся генетические элементы (плазмиды или вирусы), что дает возможность размножать гены в клетках бактерий, дрожжей или эукариот;

определение нуклеотидных последовательностей (секвенирование) в клонируемом фрагменте ДНК. Позволяет определить структуру генов и аминокислотную последовательность кодируемых ими белков;

химико-ферментативный синтез полинуклеотидов - часто необходим для целенаправленной модификации генов и облегчения манипуляций с ними. - А.В. Бакай, И.И. Кочиш, Г.Г. Скрипниченко, «Генетика», Москва «КолосС», 2006 год.

Б. Глик и Дж. Пастернак (2002) описали следующие 4 этапа экспериментов с рекомбинантной ДНК:

1. Из организма - донора экстрагируют нативную ДНК (клонируемая ДНК, встраиваемая ДНК, ДНК-мишень, чужеродная ДНК), подвергают ее ферментативному гидролизу (расщепляют, разрезают) и соединяют (лигируют, сшивают) с другой ДНК (вектор для клонирования, клонирующий вектор) с образованием новой рекомбинантной молекулы ( конструкция «клонирующий вектор - встроенная ДНК»).

2. Эту конструкцию вводят в клетку-хозяина (реципиента), где она реплицируется и передается потомкам. Этот процесс называется трансформацией.

3. Идентифицируют и отбирают клетки, несущие рекомбинантную ДНК (трансформированные клетки).

4. Получают специфический белковый продукт, синтезированный клетками-хозяевами, что является подтверждением клонирования искомого гена. - (В.Л.Петухов, О.С.Короткевич, С.Ж. Стамбеков, «Генетика» - Новосибирск, 2007 год.)

Использование генно-инженерных организмов в медицине

Генно-инженерные организмы используются в прикладной медицине с 1982 года, когда был зарегистрирован в качестве лекарства человеческий инсулин, получаемый с помощью генетически модифицированных бактерий.

Ведутся работы по созданию генно-инженерных растений, продуцирующих компоненты вакцин и лекарств, против опасных инфекций. Успешно прошло испытания и одобрено к использованию лекарство против тромбозов на основе белка из молока трансгенных коз.

Бурно развивается новая отрасль медицины -- генотерапия. В её основе в качестве объекта генной инженерии выступает геном соматических клеток человека. В настоящее время генотерапия -- один из главных методов лечения некоторых заболеваний: уже в 1999 году каждый четвёртый ребенок, страдающий SCID (severe combined immune deficiency), лечился с помощью генной терапии. Генотерапию, кроме использования в лечении, можно также использовать для. замедления процессов старения.



Прорыв в области лечения рака

Учёные из США, Канады и Южной Кореи успешно испытали генномодифицированный вирус для лечения рака. Исследование провела группа специалистов под руководством Джона Белла (John Bell) из Университета Оттавы (University of Ottawa). Отчет об их работе опубликован в журнале Nature.

Группа Белла использовала модифицированный вирус из семейства Poxviridae, который применяется для изготовления вакцин от натуральной оспы. Этот вирус способен избирательно поражать клетки, ставшие злокачественными в результате мутаций рецептора эпидермального фактора роста. В частности, клетки раковых опухолей печени, легких, прямой кишки и кожи.

В исследовании участвовали 23 пациента с различными видами рака в стадии метастазирования. Всем добровольцам ввели экспериментальный препарат JX-594, изготовленный на основе генномодифицированного вируса.

По результатам эксперимента, среди восьми пациентов, получивших наиболее высокие дозы препарата, вирус начал размножаться в злокачественных опухолях семи человек. При этом в здоровых тканях репликации вируса не наблюдалось. Кроме того, у шести больных из указанной группы введение лекарства привело к сокращению размера опухолей или прекращению их роста.

Белл признал, что исследования JX-594 пока еще находятся на ранних этапах. (http://medportal.ru/mednovosti/news/2011/09/01/cancervir/)

Генетически модифицированные Т-лимфоциты уничтожают раковые клетки у больных лейкемией.

Прорыв в области лечения рака спустя 20 лет от начала исследований. В Университете Пенсильвании в Центре по исследованию рака имени Абрамсона

и Медицинской Школе имени Перельмана удалось достичь стойкой ремиссии у пациентов до 1 года у группы добровольцев, получавших генетически модифицированные версии своих Т-клеток. У больных изымались клетки и после их модификации при помощи специальной вакцины Пенна, вводились обратно после курса химиотерапии. Обнадеживающие результаты данного исследования создают алгоритм для разработки схожих методов лечения других видов рака, в том числе легких, яичников, меланомы и миеломы.

В течение 3-х недель удалось достичь практически полной ликвидации опухолевых клеток. Результаты превзошли самые смелые ожидания профессора Карла Джуна, директора трансляционных исследований и лабораторной медицины Центра Амбрамсона. Результаты пилотного исследования трех пациентов резко контрастируют с существующей картиной терапии хронического лимфолейкоза. У участников нового исследования было несколько других вариантов лечения. Наиболее распространенная терапия - это трансплантация костного мозга. Процедура, требующая длительной госпитализации и имеющая риск смертности 20%. Причем шанс на выздоровление имеют только 50% выживших.

Рис. (на фото процес уничтожения раковой клетки т-лимфоцитами)

После извлечения Т-клеток пациента, команда перепрограммировала их атаковать раковые клетки, генетически изменив их с использованием вектора лентивируса. Вектор, кодирует антитело-подобный белок, который экспрессируется на поверхность Т-клетки и предназначен для привязки к белку CD-19, по которому и распознается раковая клетка. Все другие клетки пациента, у которых нет специфического белка С-19, игнорируются измененными Т-клетками. В результате побочные эффекты возникают значительно реже, чем при стандартной терапии. Кроме того, измененные Т-клетки посредством активизации цитокинов стимулируют размножение других Т-клеток.

В дополнение к активной способности к самовоспроизведению, каждая Т-клетка привела к убийству тысяч опухолевых клеток, и в целом, было уничтожено, по крайней мере, два фунта (1 фунт = 454 гр) опухоли у каждого пациента.

На 14-ый день клетки опухоли стали активно разрушаться наряду с огромным ростом Т-клеток в крови. Тогда, как к 28-му дню, у пациента, который ещё не оправился от синдрома лизиса опухоли, не удалось обнаружить раковых клеток ни в крови, ни в костном мозге.

Метод клеточных культур, который используется в данном исследовании, позволяет «пробудить» Т-клетки, подавленные лейкемией и стимулировать поколение новых Т-клеток «с памятью», которые, как надеются ученые, будут способны долгосрочно защищать организм от рецидива рака.

Двигаясь вперед, команда планирует испытать данный подход у других пациентов, страдающих CD-19 позитивными опухолями, в том числе неходжкинской лимфомой и острым лимфобластным лейкозом. Также планируется исследовать детей, больных лейкемией, после неудачи стандартной терапии, а также попытаться разработать лечение других видов рака: мезотелиомы, рака яичников и рака поджелудочной железы.

Адаптировано на основании материалов сайта www.worldpharmanews.com



Генномодифицированный вирус герпеса против рака

Британские врачи провели успешные клинические испытания генетически модифицированного вируса герпеса, который используется при лечении некоторых видов рака.

Испытания нового метода лечение рака головы и шеи, проведенные на 17 пациентах в одной из лондонских больниц, в сочетании с химиотерапией и радиотерапией, привели к уничтожению опухолей у большинства испытуемых. Рак шеи и головы, в том числе рак рта, языка и горла, обнаруживается у примерно 8 тысяч британцев ежегодно.

Пациенты в Королевской больнице Марсден, которым был введен этот вирус, в 93% случаев не имели никаких признаков раковых клеток после хирургического удаления опухолей.

Спустя более двух лет 82% из них не имели рецидива болезни.

Только двое из 13 пациентов, которым был введен вирус в высокой дозировке, заболели раком снова, говорится в сообщении медицинского журнала Clinical Cancer Research.

При этом применение этого вируса оказалось безопасным и исследователи выражают надежду, что в будущем этот метод смогут использовать для лечения других видов рака. До конца года будут проведены новые испытания этого метода лечения.

Он основан на использовании вируса герпеса для проникновение в раковые клетки, а также для стимулирования иммунной системы.

Вирус герпеса, который проходит в настоящее время испытание также в качестве средства борьбы с раком кожи, генетически модифицируется, в результате чего он может расти внутри раковых клеток, но не влияет на обычные здоровые клетки.

Попав в раковую клетку, такой вирус действует трояким образом - он размножается, убивая попутно раковые клетки, он вырабатывает естественно встречающийся в организме человека белок, который стимулирует иммунную систему, и, наконец, он действует в качестве маркера для иммунных клеток.

"От 35% до 55% пациентов, получающих стандартное лечение с использование химио- и радиотерапии, заболевают раком повторно в течение двух лет, и поэтому наши результаты являются весьма обнадеживающими", - заявил доктор Харрингтон.

Генномодифицированный инсулин

Одно из достижений генной инженерии в медицине -- это перенос генов, кодирующих синтез инсулина у человека, в клетки бактерий. С тех самых пор, как выяснилось, что причиной сахарного диабета является нехватка гормона инсулина, всем больным дают инсулин, который получали из поджелудочной железы животных. Инсулин -- это белок, и поэтому было много споров о том, можно ли встроить гены этого белка в клетку бактерий и можно ли выращивать такие бактерии в промышленных масштабах, чтобы использовать их как намного более дешевый и более удобный источник гормона. Даже при удачном переносе генов существует одна скрытая трудность, которая связана с возможными различиями в механизмах регуляции синтеза белка у эукариот и прокариот. В настоящее время удалось успешно перенести гены человеческого инсулина, и уже началось промышленное получение этого гормона. ( материал взят с сайта http://parkinus.ru)

Разработки генной инженерии в области животноводства

Японские ученые создали генномодифицированную мышь которая чирикает как птица.

Японские ученые вывели мышь, которая чирикает как птица, это генно- модифицированное животное созданное в рамках проекта Evolved Mouse Project (Проект эволюционирования мыши).

Рис.( на фото первая чирикающая мышь)

Группа исследователей из университета Осака сегодня 21 декабря представили новое животное из серии разведения генетически модифицированных животных, которые склонны к микрокопированию частей ДНК и более склонны к мутациям.

«Чирикающая» мышь была ими выведена в рамках проекта эволюции мышей. Мутации являются движущей силой эволюции. Мы осуществляем кросс-разведение генетически модифицированных мышей, чтобы наблюдать что может произойти в результате этого процесса, - заявил руководитель группы Арикуни Учимура (Arikuni Uchimura).

Мы тестировали один за другим рождавшихся в этом процессе мышат и вдруг получили мышь, которая зачирикала. Она произведена случайно, но теперь они пытаются закрепить этот тип животного в его наследстве.

Удивление вызвал этот результат и потому, что ученые скорее ожидали видоизменений в форме и размерах. Так они уже получали мышей с короткими хвостами и лапами, типа таксы.

Сейчас они уже получили около 100 поющих мышей и продолжают с ними экспериментировать.

Группа надеется в ходе этого эксперимента открыть ход эволюции голосов животных в человеческую речь, чтобы понять происхождение речи.

Мыши более подходят для цели исследования, чем птицы, потому что они млекопитающие и имеют более схожую генную структуру головного мозга с человеком и другие биологические аспекты.

Сейчас они наблюдают как мышь, которая чирикает влияет ли на сообщество мышей, есть ли это коммуникация, так как обычно мыши пищат только в стрессовых ситуациях.

Первые результаты показывают, что коммуникации видоизменяются в смешанной группе из обычных мышей и «чирикающих».

Генномодифицированные мыши доказали существование нового "гена ожирения"

Исследование, проведенное в Оксфордском университете, подтвердило, что риск развития ожирения в значительной мере определяется геном под названием FTO. По данным исследователей, генномодифицированные мыши, являвшиеся носителями дополнительных копий этого гена, весили на 10-20 процентов больше своих обычных собратьев.

Первые свидетельства связи гена FTO с риском развития ожирения был получен в 2008 году в результате масштабного международного генетического исследования. Тогда было установлено, что наличие определенных вариантов этого гена связано с 70-процентным риском развития ожирения. Впрочем, полученные в ходе исследования данные не позволяли однозначно утверждать наличие причинно-следственной связи между развитием ожирения и генетическими особенностями участников исследования.

Чтобы восполнить этот пробел, оксфордские ученые вывели генетически модифицированных мышей - носителей двух дополнительных копий неблагоприятного варианта гена FTO. По мере взросления такие мыши ели значительно больше и набирали вес быстрее своих сородичей. Модифицированные самцы весили в среднем на 10 процентов, самки - на 20 процентов больше по сравнению обычными мышами того же возраста.

Каким именно образом FTO способствует увеличению веса, остается неизвестным. По словам ученых, наиболее вероятным механизмом воздействия может быть способность определенных вариантов гена снижать уровни гормона лептина, подавляющего аппетит.

Одна из авторов исследования профессор Фрэнсес Эшскрофт (Frances Ashcroft) говорила, что они уверены в том, что этот ген влияет на потребление пищи и, следовательно, на массу тела. Вероятнее всего, его действие основано на механизме регуляции аппетита.

(«Оксфордский научный журнал - Nature Genetics.»)

Трансгенные козы содержат в своём молоке человеческий лактоферрин

Близ города Жодино в Беларуси есть необычная лаборатория и ферма, на которой живут около 110 коз. Животные - не простые: с помощью биотехнологий ученые "усовершенствовали" их, внедрив генетические конструкции, которые позволяют им давать молоко с человеческим лактоферрином. Такая коза, по сути, превращается в небольшую "биофабрику" или завод по производству дефицитного вещества в промышленных масштабах.

По статистике, на планете примерно 25 процентов новорожденных, которые не получают грудного вскармливания, умирают от различных болезней. А это 1,5-2 миллиона детей ежегодно. А все потому, что в материнском молоке содержится уникальный бактерицидный белок лактоферрин - своего рода "иммунная прививка" младенцу, природный антибиотик. Вещество удалось выделить из молока рожениц более полувека назад. Но стоимость его и сегодня остается заоблачной: 1-2 тысячи долларов за грамм. Однако благодаря союзной программе "БелРосТрансген" генетики и биотехнологи в шаге от того, чтобы наладить массовый выпуск лекарств с лактоферрином, которые будут дешевле импортных аналогов в 10-15 раз.

Заведующий отделом биотехнологии Научно-практического центра по животноводству Академии наук Беларуси Александр Будевич вспоминает, что сложнейшие эксперименты заняли годы. Союзная программа "БелРосТрансген" стартовала в 2003 году - сначала десяток российских ученых несколько лет испытывали 11 генетических конструкций на пяти тысячах лабораторных мышей, чтобы доказать: человеческий лактоферрин действительно можно производить промышленно. Мыши не только передавали способность синтезировать белок по наследству, но его концентрация достигала фантастических параметров - 40 и даже 160 граммов на литр молока!

Козоводство и в России, и в Беларуси развито очень слабо - неудивительно, что первых кандидатов для "трансгенного стада" буквально отбирали на "конкурсной основе" с частных подворий.

Рис. (на фото козлята Лак-1 и Лак-2(справа)).

Но у ученых свои соображения:

- Эти животные неприхотливы, дружелюбны, у них короткий интервал между поколениями - беременность длится всего пять месяцев,- перечисляет достоинства коз Александр Будевич. - Конечно, коровы дают больше молока - 4-10 тысяч литров в год, в то время как козы - тысячу-две. Но даже обычное козье молоко гораздо целебнее - 95 процентов людей не испытывают к нему аллергии. В 2007 году родились первые козлята-трансгены - Лак-1 и Лак-2 (они и сегодня здравствуют и обласканы учеными). В молоке их потомков, которых селекционеры получили лишь в 2010 году, находилось от 0,25 до 8,1, а позже - до 12 граммов лактоферрина на литр (у кормящих матерей - 2-6 граммов). Это самый высокий показатель в мире. Неудивительно, что на международной конференции в Мексике доклад исследователей Союзного государства встретили аплодисментами.

Овечка Долли или мышка Машка

27 февраля 1997 года в английском журнале « Nature» была опубликована сенсационная статья эмбриолога и генетика Йена Уилмата из Рослинского института (Шотландия) об успешном клонировании овечки Долли. Она стала первым млекопитающим, рождённой с помощью методов генной инженерии. Использовав клетку молочной железы 6-летней овцы, учёный создал её клон-особь с идентичным набором генов.

Сама Долли, появилась на свет 5 декабря 1996 года, и стала самой известной овцой в истории науки, произведя на свет 6 здоровых ягнят. Она прожила 6,5 лет и была усыплена из-за инфекции лёгких и артрита 14 февраля 2003 года.

Но клонирование мыши Машки советским учёным Левоном Чайлахяном в Институте биофизики клетки в подмосковном Пущино произошло в 1987 году, т.е. почти на 10 лет раньше овечки Долли.

Чуть позже, но ещё до рождения овечки Долли, были клонированы овечки Меган и Морган.

Но разница в том, что Машку, Меган и Морган учёные получили из клеток эмбрионов на ранних стадиях развития. (http://infuture.ru)

В Южной Корее на свет появились первые трансгенные собаки

Ученые Сеульского национального университета (Группа Ли, который, кстати, принимал участие в первом клонировании собаки) вырастили первых трансгенных щенков со встроенными генами красного флуоресцентного белка, светящихся красным при облучении ультрафиолетом, сообщается в статье в журнале Genesis. Это первый успешный эксперимент по созданию трансгенных собак, которые могут быть использованы в дальнейшем в качестве модельных систем для изучения различных человеческих заболеваний, присущим и этому виду животных. До сих пор получить генетически модифицированных собак не удавалось из-за технических сложностей подобного эксперимента. Чтобы вырастить таких щенков, ученые создали трансгенные яйцеклетки, которые снабдили ядрами обычных соматических клеток, генетический материал в которых был при помощи вирусов модифицирован генами флуоресцентных белков.

Рис.

Сам белок имеет природное происхождение и вырабатывается морскими актиниями. После этого полученные яйцеклетки были введены в матки суррогатных матерей, где начался процесс вынашивания щенков. 20 животным «передали» 344 имплантированных собакам зародышей развитие получили только семь, однако выжили в результате всего пять ( четыре сучки и один кобель) - один новорожденный щенок умер от укуса матери, а во втором случае случился выкидыш. Потомство родившихся щенков, уже вступивших в половую зрелость, также обладает генами, позволяющими им светиться в ультрафиолете. Источник: РИА Новости.



Разработки генной инженерии в области птицеводства

Генномодифицированные куры победили грипп

Британские ученые вывели генетически модифицированных кур, не способных распространять птичий грипп, сообщает The Independent. По мнению исследователей, разработанная ими технология позволит обезопасить сельскохозяйственных животных от вирусных инфекций, передающихся человеку.

Рис.

Для того, чтобы защитить кур от гриппа, сотрудники Кембриджского и Эдинбургского университетов под руководством Лоуренса Тили (Laurence Tiley) добавили в геном птиц синтетический фрагмент ДНК. Кодируемая этим фрагментом молекула РНК способна блокировать вирусный белок, играющий ключевую роль в размножении вируса гриппа.

Структура выбранного в качестве мишени вирусного белка одинакова у всех вирусов гриппа типа A. Таким образом, генетически модифицированные куры оказались защищены от "птичьего" (A/H5N1), "свиного" (A/H1N1) и ряда других разновидностей вирусов гриппа.

По словам Тили, опробованная на курах методика борьбы с вирусными инфекциями применима к другим птицам и животным. Внедрение подобных технологий в сельское хозяйство весьма желательно с точки зрения эпидемиологической безопасности, поскольку вирусы гриппа, поражающие сельскохозяйственных животных, представляют угрозу и для человека.

Результаты генной инженерии, ожидающие одобрения

Гигантский лосось будет первым ГМ животным для еды

Американские ученые совершили еще один шаг во внедрении генномодифицированных продуктов в нашу жизнь. Известно, что лосось обычно вырастает за три года. Американские ученые, введя в лосося генный материал угря, добились того, что генномодифицированный лосось вырастает всего лишь за 18 месяцев.

Обычно лосось в зимний период времени перестает расти и поэтому им требуется 3 года для того, чтобы достигнуть половозрелого состояния.

Но имплантируя в лосося генный материал из океанического угря , который растет круглый год американские ученые добились того, что лосось достигает полной зрелости за 18 месяцев.

Ученые надеются, что стерильный генномодифицированный (ГМ) лосось, который разводится на рыбных фермах будет эффективно выращиваться и позволить не трогать диких рыб в Мировом океане.

Американский комитет охраны медикаментов и продуктов рассматривает сейчас вопрос о признании, что генномодифицированный лосось, который называется AquAdvantage, безопасен для употребления в пищу. Этот продукт может лежать на полках маркетов круглый год.

Но защитники окружающей среды ставят вопрос, а что, если генномодифицированный лосось безопасный для употребления в пищу начнет мутировать и размножаться в дикой природе.



Рис. ( на фото видна разница между генномодифицированным (большим) и диким лососем).

На данный момент человечество употребляет генномодифицированные кукурузу и сою, а также мясо, яйца и молочные продукты от животных, которых кормили генномодифицированными растениями.

Компания AquaBounty из Массачусетса выступает за выращивание генномодифицированного лосося, утверждая, что раз рыба стерильна (не может иметь наследство), то поэтому не представляет опасности дикой природе. Они добавляют, что производство такого лосося эффективно с точки зрения экономии энергетических ресурсов.

Всего в мире разработано 16 видов генетически модифицированной рыбы, и заявки на разрешение по ее производству находятся в правительственных кабинетах, в основном, в Азии.( http://www.ufo.obninsk.ru)

Генномодифицированные свиньи

Проект Enviropig стартовал в 1999 году, Ученым из Университета Гуэльфа удалось в ДНК свиньи ввести фрагмент ДНК мыши, что должно было снизить содержание фосфора в отходах свиноводства и снизить масштабы загрязнения среды. Сегодня в стаде находится 16 животных восьмого поколения. В 2010 году канадское министерство охраны окружающей среды удостоверилось, что свиньи проекта не представляют угрозы по их ведомству. Но министерство здравоохранения до сих пор рассматривает вопрос использования в пищу мяса генномодифицированных свиней проекта.

Но если в ближайшее время проект не получит финансирование, то свиней придётся уничтожит летом 2012 года.

Опыты на крысах

90-дневное токсикологическое исследование трансгенной кукурузы с повышенным содержанием лизина на крысах

Ген, ответственный за белок с повышенным лизина (sb401) и полученный из картофеля (Solanum berthaultii), был внедрен в зерна кукурузы с целью получения Y642-трансгенной кукурузы. Анализ состава этого сорта показал, что содержание лизина и общего белка было выше, чем для такой же кукурузы, не подвергавшейся генной модификации и коммерчески доступной (с контролируемым качеством белка) (Nongda 108). Безопасность Y642-кукурузы оценивалась сравнением токсикологического ответа в Sprague-Dawley (SD)-крысах, которым давали диету, содержащую Y642-зерна, и в крысах, получавших зерна Nongda 108 - кукурузы. Зерна кукурузы этих двух видов включались в диету грызунов в низких (30%) или высоких (76%) количествах.

Эту диету получали SD- крысы (n=10/пол/группа) 90 дней. Дополнительную группу негативного контроля (n=10/пол/группа) кормили AIN93G-диетой. Не было обнаружено никаких связанных с диетой неблагоприятных различий в весе тела, потреблении/утилизации еды, клинической химии, гематологии, абсолютном или относительном весе органов. Более того, не было обнаружено различий в патологии между крысами, потреблявшими, соответственно, Y642-диету или Nongda 108-диету.

Эти результаты показывают, что Y642-кукуруза, обогащенная лизином, также безопасна и питательна, как и кукуруза с обычным качеством белка.



Заключение

В заключение хочу сказать, что широкое использование микроорганизмов не может не порождать новых взаимоотношений с живой природой, что вполне естественно ведет к желанию осмыслить сами эти взаимоотношения и соотнести их со сложившимися представлениями, с одной стороны, о роли живой природы в жизнедеятельности человека, а с другой - о роли человека в биотическом круговороте биосферы.

Имеющийся пока не слишком богатый опыт развития генной инженерии все-таки содержит в себе много непривычного и вместе с тем многообещающего для возможной оптимизации человеческой жизнедеятельности.

А остро вставшая перед Homo sapiens проблема самосохранения вынуждает его к лихорадочным поискам возможных вариантов стратегии своей жизнедеятельности. Этому привлечению природы, причем именно мира микроорганизмов, и положила начало новая наука.

Можно, видимо, сказать, что генная инженерия в совокупности с другими научными направлениями открывает новую эру взаимодействия человека с окружающей средой и, особенно, с живым веществом биосферы.

«Явившись прямым результатом научных разработок, генная инженерия оказывается непосредственным единением науки и производства, еще одной ступенькой к единству познания и действования, еще одним шагом, приближающим человека к преодолению внешней и к постижению внутренней целесообразности».

Преодоление и решение проблем человека предполагают выход человечества на новые, более совершенные ступени социально-культурного развития, основанного на новых способах познания и действования.

Поэтому весьма существенное значение приобретает проблема выбора стратегии взаимодействия человека и природы: или это самонадеянное управление природой или же сознательное и целенаправленное приспособление всей жизнедеятельной деятельности, к существующему биотическому круговороту биосферы.

В результате интенсивного развития методов генетической инженерии получены клоны множества генов рибосомальной, транспортной и 5S РНК, гистонов, глобина мыши, кролика, человека, коллагена, овальбумина, инсулина человека и др. пептидных гормонов, интерферона человека и прочее.

Это позволило создавать штаммы бактерий, производящих многие биологически активные вещества, используемые в медицине, сельском хозяйстве и микробиологической промышленности.

На основе генетической инженерии возникла отрасль фармацевтической промышленности, названная «индустрией ДНК». Это одна из современных ветвей биотехнологии.

Для лечебного применения допущен инсулин человека (хумулин), полученный посредством рекДНК. Кроме того, на основе многочисленных мутантов по отдельным генам, получаемых при их изучении, созданы высокоэффективные тест-системы для выявления генетической активности факторов среды, в том числе для выявления канцерогенных соединений.

Безусловно, всё новое таит в себе некую опасность, но не рисковать, значит не двигаться вперёд. Генную инженерию можно сравнить с огнём, она может поднять всё человечество на более высокий и совершенный уровень развития, а может и уничтожить, если не правильно ею распорядиться.



Использованная литература

1.Бекиш О.-Я.Л. Медицинская биология. - Мн.: Ураджай, 2000. - с.114-119.

2.Мутовин Г.Р. Основы клинической генетики. - М.: Высшая школа, 1997. - с. 83-84.

3.http://rutracker.org

4.Заяц Р.С. Основы медицинской генетики. - Мн.: Высшая школа, 1998. - с. 60-65.

5.biotechnolog.ru

6.Бочков Н.П. Асанов А.Ю. и др. Медицинская генетика :Учебник - Мастерство 2003

7.http://biblionauc.ru

8.Бочков Н.П.Клиническая генетика. 3-е изд. 2004

9.http://afonin-59-bio.narod.ru

10.Бейсон Ж. Генетика. - М.: Просвещение, 2007. - 128с.

11.http://news.am-market.com

12.Гуттман Б., Гриффитс Э., Сукузи Д. и др. Генетика: Перевод с английского. - Фаир-пресс 2004

13.http://rodonews.ru

14.Берг Р. Наследственность и наследственные болезни человека. - М.: Наука, 2007. - 140с.

15.http://eco.sterligoff.ru