Генна інженерія

Генна інженерія

статті

Генна інженерія, або технологія рекомбінантних ДНК, зміна за допомогою біохімічних і генетичних методик хромосомного матеріалу – основного спадкового речовини клітин.

Хромосомний матеріал складається з дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК). Біологи ізолюють ті чи інші ділянки ДНК, з’єднують їх в нових комбінаціях і переносять з однієї клітини в іншу.

В результаті вдається здійснити такі зміни геному, які природним шляхом навряд чи могли б виникнути.

Методом генної інженерії отримано вже ряд препаратів, в тому числі інсулін людини і противірусний препарат інтерферон. І хоча ця технологія ще тільки розробляється, вона обіцяє досягнення величезних успіхів і в медицині, і в сільському господарстві.

У медицині, наприклад, це дуже перспективний шлях створення і виробництва вакцин.

У сільському господарстві за допомогою рекомбінантної ДНК можуть бути отримані сорти культурних рослин, стійкі до посухи, холоду, хвороб, комах-шкідників і гербіцидів.

Перенесення плазмід у бактерій

Велика частина робіт з перенесення ділянок ДНК, або генів, проводилася до останнього часу на бактеріях. У бактерій генетична інформація міститься в одній великій молекулі ДНК – хромосомі бактерії.

Оскільки бактерії розмножуються безстатевим шляхом, ця генетична інформація протягом багатьох поколінь залишається в значній мірі незмінною. У бактеріальній клітині є, крім головної її хромосоми, ще й невеликі кільцеві сегменти ДНК. Ці молекули ДНК, т.зв.

плазміди, часто несуть в собі гени, відповідальні за стійкість до антибіотиків.

Плазміди можна витягти з однієї клітини і перенести в іншу. Такі роботи проводяться, наприклад, на Esсherichia coli (кишкової палички), нешкідливої бактерії, що живе в шлунково-кишковому тракті людини. Деякі з клітин E. coli містять плазміду з генами стійкості до антибіотика тетрацикліну.

Такі плазміди – їх називають факторами стійкості – легко відокремити від головної хромосомної ДНК. Нестійкі до тетрацикліну (руйнуються їм) бактерії можна змусити включити в себе ці плазміди, піддавши клітини відповідної хімічній обробці, яка зробить оболонку проникною для чужих плазмід.

Клітини, які отримали таким способом фактор стійкості, виживають на культуральному середовищі, що містить тетрациклін, тоді як нестійкі клітини гинуть. З кожної клітини – в результаті багаторазових поділів – виникає клон, тобто збори точних копій однієї-єдиної клітини, отриманих шляхом безстатевого розмноження.

Плазмида відтворюється в кожній клітині клону, і її відтворення називають молекулярним клонуванням.

З’єднання різних плазмід

Плазміди можна розрізати, фрагменти зрощувати один з одним, а потім такі комбіновані плазміди вводити в клітини. Можна з’єднувати фрагменти ДНК одного і того ж виду або ж різних видів.

Оскільки плазмідна ДНК являє собою замкнуту кільцеву молекулу, кільце потрібно спершу розірвати таким чином, щоб вільні кінці були в хімічному відношенні реакційноздатними, придатними для подальшого з’єднання.

Досягти цього вдається або простим механічним шляхом (наприклад, сильним струшуванням), або за допомогою різних ферментів, званих нуклеазами (рестріктазамі). Потім фрагменти ДНК з’єднують за допомогою лігази – ферментів, що виправляють пошкодження в ДНК і зшивають кінці її розірваних ниток. Саме таким шляхом плазміди з штаму E.

coli , стійкого до тетрацикліну, і плазміди з штаму, стійкого до іншого антибіотика, каноміціну, можна з’єднати і отримати штам E. coli , стійкий до обох антибіотиків.

Експерименти з двома видами

Плазміди іншого виду бактерій, наприклад Staphylococcus aureus (золотистого стафілокока), самі по собі не здатні розмножуватися в клітинах E. coli . Однак в них можуть розмножуватися гібридні плазміди, складені штучним шляхом з шматка плазміди S.

aureus і фрагмента плазміди E. coli . Був проведений експеримент, в якому поєднали плазміди S. aureus , стійкого до пеніциліну, і плазміди штаму E. coli , стійкого до тетрацикліну. Коли потім гібридні плазміди були введені в клітини E.

coli , отриманий штам виявився стійким і до пеніциліну, і до тетрацикліну.

Цей експеримент, в якому було здійснено перенесення генетичної інформації між несумісними організмами, дозволив припустити, що в клітини бактерії можна вводити молекули ДНК і вищих організмів і що вони будуть в цих клітинах реплицироваться (копіюватися).

Перенесення генів тварин

З генів тварин першими були введені в бактерію гени шпорцевой жаби Xenopus laevis . Ці гени добре вивчені і легко піддаються ідентифікації. Їх ввели в клітини штаму E. coli , стійкого до тетрацикліну, і вони тут реплицироваться. У отриманих клонів складу ДНК поєднував у собі характеристики X. laevis і E. coli .

В даний час навчилися вже переносити гени від однієї тварини до іншої і від тварини до рослинам. Отримано «трансгенні» миші, свині, вівці, корови і риби.

ДНК можна прямо ін’єктувати в запліднене яйце виду-реципієнта, або можна використовувати в якості переносника вірус, який, проникнувши в клітку, внесе з собою і потрібний ген. Третій метод пов’язаний з використанням неспеціалізованих стовбурових (тобто родоначальних) клітин ембріона.

Гени вводять в стовбурові клітини шляхом ін’єкції або за допомогою вірусу, і отримані в результаті трансгенні клітини ін’єктують іншому зародку, який включає ці чужі клітини в свої тканини.

Гени людини вводили і в рослини, наприклад в тютюн, в надії отримати таким способом великі кількості потрібних білків, зокрема антитіл і ферментів. У цих експериментах перенесення генів виявився досить простою справою. Була придумана спеціальна «генна гармата», що вистрілює ДНК прямо в листя рослин.

Практичне застосування

Тепер вміють вже синтезувати гени, і за допомогою таких синтезованих генів, введених в бактерії, отримують ряд речовин, зокрема гормони і інтерферон. Їх виробництво склало важливу галузь біотехнології.

Інтерферон – білок, що синтезується організмом у відповідь на вірусну інфекцію, вивчають зараз як можливий засіб лікування раку та СНІДу.

Знадобилися б тисячі літрів крові людини, щоб отримати таку кількість інтерферону, яке дає всього один літр бактеріальної культури. Ясно, що виграш від масового виробництва цієї речовини дуже великий.

Дуже важливу роль відіграє також одержуваний на основі мікробіологічного синтезу інсулін, необхідний для лікування діабету.

Методами генної інженерії вдалося створити і ряд вакцин, які випробовуються зараз для перевірки їхньої ефективності проти викликає СНІД вірусу імунодефіциту людини (ВІЛ). За допомогою рекомбінантної ДНК отримують в достатній кількості і людський гормон росту, єдиний засіб лікування рідкісної дитячої хвороби – гіпофізарної карликовості.

Ще один перспективний напрям в медицині, пов’язане з рекомбінантної ДНК, – т.зв. генна терапія.

У цих роботах, які поки ще не вийшли з експериментальної стадії, в організм для боротьби з пухлиною вводиться сконструйована за методом генної інженерії копія гена, що кодує потужний протипухлинний фермент. Генну терапію почали застосовувати також для боротьби зі спадковими порушеннями в імунній системі.

У сільському господарстві вдалося генетично змінити десятки продовольчих і кормових культур. У тваринництві використання гормону росту, отриманого біотехнологічним шляхом, дозволило підвищити надої молока; за допомогою генетично зміненого вірусу створена вакцина проти герпесу у свиней.

Суспільна думка

Незважаючи на явну користь від генетичних досліджень і експериментів, саме поняття «генна інженерія» породило різні підозри і страхи, стало предметом стурбованості й навіть політичних суперечок.

Багато хто побоюється, наприклад, що який-небудь вірус, що викликає рак у людини, буде введений в бактерію, зазвичай живе в тілі або на шкірі людини, і тоді ця бактерія буде викликати рак.

Можливо також, що плазмиду, несучу ген стійкості до лікарських препаратів, введуть в пневмокок, в результаті чого пневмокок стане стійким до антибіотиків і пневмонія не піддаватиметься лікуванню. Такого роду небезпеки, безсумнівно, існують.

Генетичні дослідження ведуться серйозними і відповідальними вченими, а методи, що дозволяють звести до мінімуму можливість випадкового поширення потенційно небезпечних мікробів, весь час удосконалюються. Оцінюючи можливі небезпеки, які ці дослідження в собі таять, слід зіставляти їх з справжніми трагедіями, викликаними недоїданням та хворобами, що гублять і калічать людей.

Генна інженерія в сільському господарстві

До кінця 1980-х вдалося успішно впровадити нові гени в десятки видів рослин і тварин – створити рослини тютюну з світяться листям, томати, легко переносять заморозки, кукурудзу, стійку до впливу пестицидів.

Одна з важливих завдань – отримання рослин, стійких до вірусів, так як в даний час не існує інших способів боротьби з вірусними інфекціями сільськогосподарських культур. Введення в рослинні клітини генів білка оболонки вірусу, робить рослини стійкими до даного вірусу.

В даний час отримані трансгенні рослини, здатні протистояти впливу більше десятка різних вірусних інфекцій.

Ще одне завдання пов’язана із захистом рослин від комах-шкідників. Застосування інсектицидів не цілком ефективно, по-перше, через їх токсичності, по-друге, тому, що дощовою водою вони змиваються з рослин.

У генно-інженерних лабораторіях Бельгії та США були успішно проведені роботи по впровадженню в рослинну клітину генів земляної бактерії Bacillus thuringiensis, що дозволяють синтезувати інсектициди бактеріального походження. Ці гени ввели в клітини картоплі, томатів і бавовнику.

Трансгенні рослини картоплі і томатів стали стійкі до непереможному колорадського жука, рослини бавовнику виявилися стійкими до різних комах, в тому числі до бавовняної совку. Використання генної інженерії дозволило скоротити застосування інсектицидів на 40 – 60%.

Генні інженери вивели трансгенні рослини з подовженим терміном дозрівання плодів. Такі помідори, наприклад, можна знімати з куща червоними, не боячись, що вони перестигнуть при транспортуванні.

Список рослин, до яких успішно застосовані методи генної інженерії, становить близько п’ятдесяти видів, включаючи яблуню, сливу, виноград, капусту, баклажани, огірок, пшеницю, сою, рис, жито і багато інших сільськогосподарських рослин.

Генна терапія людини

На людях технологія генної інженерії була вперше застосована для лікування Ашанті Де Сільви, чотирирічної дівчинки, яка страждала від важкої форми імунодефіциту. Ген, що містить інструкції для виробництва білка аденозіндезамінази (ADA), був у неї пошкоджений. А без білка ADA білі клітини крові вмирають, що робить організм беззахисним перед вірусами і бактеріями.

Працююча копія гена ADA була введена в клітини крові Ашанті за допомогою модифікованого вірусу. Клітини отримали можливість самостійно виробляти необхідний білок. Через 6 місяців кількість білих клітин в організмі дівчинки піднялося до нормального рівня.

Після цього область генної терапії отримала поштовх до подальшого розвитку. З 1990-х років сотні лабораторій ведуть дослідження з використання генної терапії для лікування захворювань.

Сьогодні ми знаємо, що за допомогою генної терапії можна лікувати діабет, анемію, деякі види раку, хвороба Хантінгтона і навіть очищати артерії.

Зараз йде більше 500 клінічних випробувань різних видів генної терапії.

Несприятлива екологічна обстановка і цілий ряд інших подібних причин призводять до того, що все більше дітей народжується з серйозними спадковими дефектами. В даний час відомо 4000 спадкових захворювань, для більшості з яких не знайдено ефективних способів лікування.

Сьогодні існує можливість діагностувати багато генетичні захворювання ще на стадії ембріона або зародка. Поки можна тільки припинити вагітність на ранній стадії в разі серйозних генетичних дефектів, але скоро стане можливим коригувати генетичний код, виправляючи і оптимізуючи генотип майбутньої дитини.

Це дозволить повністю уникнути генетичних хвороб і поліпшити фізичні, психічні та розумові характеристики дітей.

Сьогодні ми можемо відзначити, що за тридцять років свого існування генна інженерія не заподіяла ніякої шкоди самим дослідникам, не принесла шкоди ні природі, ні людині. Звершення генної інженерії як в пізнанні механізмів функціонування організмів, так і в прикладному плані вельми значні, а перспективи воістину фантастичні.

Проект “Геном людини”

У 1990 році в США було розпочато проект “Геном людини”, метою якого було визначити весь генетичний рік людини. Проект, в якому важливу роль зіграли і українські генетики, був завершений в 2003 році.

В результаті проекту 99% генома було визначено з точністю 99,99% (1 помилка на 10000 нуклеотидів). Завершення проекту вже принесло практичні результати, наприклад, прості в застосуванні тести, що дозволяють визначати генетичну схильність до багатьох спадкових захворювань.

Висловлені, наприклад, надії, що, завдяки расшірфровке генома, вже до 2006 року будуть розроблені препарати для лікування такого небезпечного захворювання, як СНІД, до 2009 року будуть визначені гени, які пов’язані із злоякісними новоутвореннями, а до 2010-2015 року будуть встановлені механізми виникнення майже всіх видів раку. До 2023 року може бути завершена розробка препаратів, що запобігають рак.

Найближчі завдання генетиків

Хоча генетика і генна інженерія вже грають величезну роль в медицині і сільському господарстві, основні результати ще попереду. Нам ще дуже багато належить дізнатися про те, як працює складна генетична система в нашому організмі і у інших видів живих істот.

Необхідно визначити функції і призначення кожного гена, визначити, які умови його активації, в які періоди життя, в яких частинах тіла і за яких обставин він включається і призводить до синтезу відповідного білка.

Далі, необхідно зрозуміти, яку роль відіграє в організмі цей білок, чи виходить він за межі клітини, які повідомлення несе, які реакції каталізує, як впливає на запуск біологічних процесів в інших частинах організму, які гени активує.

Окремою складним завданням є вирішення проблеми згортання білків – як, знаючи послідовність амінокислот, що складають білок, визначити його просторову структуру і функції. Ця проблема вимагає нових теоретичних знань і більш потужних суперкомп’ютерів.

Але вчені не пасують перед масштабом цього завдання.

Розшифровка геному людини зажадала більш десяти років, вирішення проблеми згортання білків може зайняти трохи довше, але коли вона буде вирішена, людина зможе повністю контролювати життєві процеси в будь-яких організмах на всіх рівнях.

Посилання по темі:

Генна інженерія: добре чи погано?

У міру того як старі методи ведення промислового сільського господарства поступово втрачають ефективність, наука шукає нові шляхи розвитку – одним з них і є генна інженерія.

Генетично модифіковані організми не використовуються в органічному сільському господарстві, проте генна інженерія – технологія з безліччю можливостей застосування, яка без сумніву вплине на розвиток землеробства і харчової промисловості, тому вважаємо за доцільне обговорити тут її перспективи.

Сьогодні генна інженерія в основному застосовується в рослинництві та фармацевтичної промисловості, а також при виробництві ферментів.

Фармацевтика

У 1987 році датська фармацевтична компанія «Ново Нордіск» створила перші генетично змінені клітини дріжджів, здатні виділяти інсулін – так званий людський інсулін.

Перш інсулін був виключно тваринного походження і добувався з підшлункової залоз корів і свиней.

Тваринний інсулін доріг у виробництві і може викликати алергічні реакції, нова ж технологія дозволила значно здешевити виробництво препарату і звести нанівець побічні ефекти. Сьогодні на ринку представлений як людський інсулін, так і інсулін тваринного походження.

Фотографія з сайту www.medscape.com

Та ж методика використовується і для виробництва деяких видів антибіотиків і вакцин. Як і у випадку з інсуліном, це призводить до зниження вартості препаратів і робить їх загальнодоступними.

ферменти

Генна інженерія має велике значення і для виробництва ферментів, які всі ми, часом самі про те не підозрюючи, використовуємо щодня. Зокрема, повсюдний перехід від ручного прання до машинної став можливий завдяки ферментам, що містяться в пральному порошку.

Ефективність сучасних ферментів настільки висока, що вони використовуються, наприклад, при виробництві джинсів з потертостями – для роз’їдання фарби і додання тканини потертого і линялих виду, зробивши непотрібною довгу прання джинсів у великих промислових машинах з камінням або іншими обважнювачами.

І у фармацевтичній, і в ферментної промисловості кінцевий результат виробництва сам по собі не є генетично модифікованим, проте генетично модифіковані організми – наприклад, дріжджові гриби або інші мікроорганізми – беруть участь у виробництві і допомагають створювати інсулін або ферменти для прального порошку. Ці генетично модифіковані культури ні в якому разі не повинні потрапити в навколишнє середовище, і влади пильно стежать за тим, щоб не допустити подібних витоків.

Рослинництво

Інакше справа йде з рослинництвом – тут новий ген вводиться в геном самої рослини. Найчастіше це робиться для підвищення стійкості рослини до пестицидів.

Одним з найпопулярніших видів генетичної модифікації, особливо широко поширеним в США, Канаді та країнах Південної Америки, є створення сільськогосподарських культур, стійких до «Раундапу», що дозволяє обприскувати цим засобом цілі поля, не пошкоджуючи при цьому урожай, а навпаки, надаючи рослинам більш сприятливі умови для зростання.

Засіб для боротьби з бур’янами «Раундап», чиє діючу речовину називається гліфосат, протягом довгих років вважалося відносно нешкідливим: вважали, що цей гербіцид, знищивши небажані рослини, швидко розкладається під дією ґрунтових бактерій. Керуючись цим поданням, рослинам почали прищеплювати резистентний ген, щоб отримати можливість обробляти гліфосатом цілі поля.

В Аргентині, наприклад, 18 мільйонів гектарів землі засаджені генетично модифікованою соєю, значна частина якої використовується потім як корм для тварин в європейській м’ясної і птіцеперерабативающей промисловості.

проблема полягає в тому, що бур’яни на полях теж поступово починають набувати резистентність до гліфосату, і, як наслідок, для їх знищення доводиться використовувати все більш і більш токсичні пестициди. Крім того, з’ясувалося, що речовина це при використанні у великих дозах зовсім не так нешкідливо, як вважалося раніше, – вчені підозрюють, що воно негативно впливає на фертильність.

Раундап »вважався« чудохімікатом »: він успішно боровся з бур’янами і, як вважали, швидко розкладався. Однак з’ясувалося, що процес розкладання «Раундапу» займає більше часу, ніж уявлялося спочатку, і ця речовина міститься тепер як в поверхневих, так і в підземних водах.

В одному аргентинському містечку, оточеному полями, засадженими резистентними до «Раундапу» рослинами, кількість самовільних абортів в сто разів перевершує середні показники по країні. Логічно запідозрити наявність зв’язку між такими високими показниками і широким застосуванням пестицидів, хоча тут важливо підкреслити, що це поки тільки гіпотеза, не підтверджена наукою.

Пізніше на сполох забили фермери, які виявили, що тварини хворіють частіше, якщо харчуються генетично модифікованими кормами.

Дуже цікаво розібратися в причинах цього явища – адже гліфосат, як уже згадувалося, токсичний тільки для рослин, але не для тварин і людини.

Однак деякі бактерії мають стільки спільного з рослинами в будові, що гліфосат є небезпечним та для них теж.

Таким чином, коли в шлунок тварини потрапляє корм, що містить гліфосат, ця речовина починає діяти на бактерії в шлунково-кишковому тракті – але ж будь-хто, хто коли-то пив антибіотики, знає, що будь-яке незручність, випробовуване мікрофлорою шлунково-кишкового тракту, моментально відбивається на загальному самопочутті.

Подобається нам це чи ні, але «населяють» нас бактерії вкрай важливі для нашого самопочуття. Без їх допомоги ні тварини, ні людина не змогли б засвоювати необхідні для здорового та активного життя поживні речовини.

Тому можна припустити, що тварини, які отримують генетично модифікований корм, страждають від дисбалансу мікрофлори кишечника, який і підвищує їх сприйнятливість до різних захворювань. Дослідники впритул зайнялися вивченням цієї проблеми, і фермери теж уважніше ставляться до того, що переведення тварин на НЕ генетично модифіковані корми може поліпшити їхнє здоров’я.

Генна інженерія і наше майбутнє

Фактично ми стикаємося тут з тим же комплексом проблем, з яким попередні покоління зіткнулися в 1950-і роки в зв’язку з використанням пестицидів, – ми повинні вирішити, як розвивати в подальшому генну інженерію, хоча поки дуже мало знаємо про її можливості і побічні ефекти. Крім того, на цей раз застосування технології не обмежується виключно рослинництвом і в принципі може використовуватися для зміни властивостей всього живого.

Головною відмінністю нинішньої ситуації від тієї, в якій людство виявилося в 1950-і роки, є новий мотив.

Якщо після закінчення Другої світової війни важливо було забезпечити продовольством лежить в руїнах світ, то зараз мова йде, скоріше, про отримання короткотермінової економічної вигоди, тому що сьогодні існують альтернативи промислового сільського господарства і теоретично вироблених в світі продуктів харчування вистачає на всіх.

Тут, звичайно, можна сперечатися про те, чи справедливо вони розподілені, але це питання скоріше до політиків, ніж до харчової промисловості.

У 2012 році 46% американських фермерів відповіли ствердно на питання про наявність в їх господарствах бур’янів, резистентних до гліфосату. Роком раніше, в 2011 році, з проблемою стикалися тільки 34% фермерів, так що масштаби її ростуть дуже швидко.

Добре чи погано

Генна інженерія – відмінний приклад того, наскільки важко буває однозначно оцінити явище як позитивне або негативне.

Перш за все, величезна різниця між генетично модифікованими організмами, що використовуються виключно у фармацевтичній промисловості і ізольованими від навколишнього середовища, і генетично модифікованими рослинами, які вирощуються в безпосередній близькості від інших культур.

Якщо витоку з закритих промислових систем трапляються вкрай рідко, то пилок і спори генетично модифікованих рослин можуть потрапляти на поля, засаджені звичайними сортами, – в наш час це можна спостерігати, наприклад, в Аргентині. Тим часом, датські і зарубіжні дослідження ще в 1990-і роки показали, що генетично модифікований ріпак здатний схрещуватися з дикої ріпою, утворюючи в результаті бур’ян, стійке до гліфосату.

Однак, при тому, що про підвищений ризик виникнення резистентності було відомо з самого початку, про нього до пори до часу вважали за краще не замислюватися.

маркерний ген

Маркерний ген – ще одна потенційна проблема. Процес генетичної трансформації настільки складний, що для підстраховки шуканий ген часто зчіплюють з іншим, резистентним до певного антибіотику.

Потім досліджуваний генетично модифікований продукт висаджують в якому цей антибіотик матеріал, щоб перевірити, яка частина його продовжує зростати і, отже, зазнала трансформації, а яка – ні і повинна бути знищена.

Щодо наслідків проникнення таких резистентних генів в навколишнє середовище і генетично модифіковані продукти харчування ведуться гарячі суперечки. Прихильники генної інженерії вважають, що ризик її негативного впливу на наше здоров’я настільки малий, що очевидні переваги значно його переважують.

Європейське агентство з безпеки продуктів харчування (EFSA), проаналізувавши всю наявну інформацію, заявило в 2009 році: ймовірність того, що маркерні гени можуть становити небезпеку для людини або навколишнього середовища, вкрай низька.

Противники ж генної інженерії, хоча і визнають, що ймовірність передачі резистентності хвороботворним бактеріям невелика, вважають, що наслідки її можуть бути настільки серйозними, що ніякі переваги не в змозі їх компенсувати.

До того ж виникає питання, наскільки ми готові ризикувати тим, що вирощування генетично модифікованих рослин в далекій перспективі негативно позначиться на нашому здоров’ї або навколишньому середовищу? Чи не збираємося ми зробити ту ж помилку, що і в 1950-і роки, коли почалося інтенсивне використання пестицидів, в результаті якого токсичні речовини і в наші дні, більш ніж через півстоліття, містяться в жирових тканинах арктичних ведмедів і в грудному молоці.

Неможливо передбачити, чи призведе вирощування генетично модифікованих рослин до таких глобальних проблем, однак проблеми приватні, на зразок появи резистентних до гліфосату бур’янів, є реальністю вже сьогодні.

Генетично модифіковані тварини

У 2013 році Канада схвалила постачання на ринок першого виду генетично модифікованої лосося, який росте набагато швидше звичайного і тому коштує дешевше.

До яких наслідків це рішення обернеться для майбутнього світових морів, можна тільки гадати. Існує ризик того, що ці швидкорослі риби потраплять в природне місце існування і зможуть витіснити більш дрібні дикі види.

У разі ж, якщо вони з ними схрестяться, генетично модифікована риба змінить ДНК диких видів.

Історія знає жахливі приклади того, якої шкоди може бути завдано природної популяції риб при зіткненні з особливо сильними видами.

В одне з найбільших світових озер, африканське озеро Вікторія, в 1960-х роках була випущена хижа риба нільський окунь, що досягає двох метрів у довжину і вагою більше ста кілограмів, яка почала поїдати дрібніших риб, – сьогодні вважається, що половина спочатку населяють озеро видів зникла. Складно передбачити, що станеться, якщо подібний вид потрапить в Світовий океан.

У планах учених створення генетично модифікованих видів ссавців, в молоці яких містилися б речовини, необхідні для лікування серйозних захворювань. Коли – або якщо – це вдасться, отримані в результаті ліки можуть масово вироблятися і продаватися за набагато нижчою ціною, ніж сьогодні.

Однак як далеко ми готові зайти? Чи є різниця між виробництвом ліків і виведенням великих риб або резистентних до пестицидів форм рослин? Використання генної інженерії матиме наслідки для всієї світової спільноти, і хто саме повинен встановити межі дозволеного? І чи можна сподіватися, що генна інженерія вирішить деякі проблеми країн третього світу?

Хеллі Древес Боллесен
Джерело: «Бути чи не бути … Досвід датського органічного сільського господарства», Хеллі Древес Боллесен. Купити книгу можна тут.

Що таке генна інженерія і що вона вивчає?

Складно знайти в сучасному світі людини, яка нічого не чула б про успіхи генної інженерії.

Сьогодні вона є одним з найбільш перспективних шляхів розвитку біотехнологій, вдосконалення сільськогосподарського виробництва, медицини та ряду інших галузей.

Що таке генна інженерія?

Як відомо, спадкові ознаки будь-якого живої істоти записані в кожній клітині організму у вигляді сукупності генів – елементів складних білкових молекул РНК і ДНК.

Вводячи в геном живої істоти чужорідний ген, можна змінити властивості одержуваного організму, причому в потрібну сторону: зробити сільськогосподарську культуру більш стійкою до морозу і хвороб, надати рослині нові властивості і т.д.

Організми, отримані в результаті такої переробки, називаються генно-модифікованими, або трансгенними, а наукова дисципліна, що займається дослідженням модифікацій геному і розробкою трансгенних технологій – генетичної або генною інженерією.

Об’єкти генної інженерії

Найбільш часто об’єктами для дослідження генної інженерії стають мікроорганізми, клітини рослин і нижчих тварин, проте ведуться дослідження і на клітинах ссавців, і навіть на клітинах людського організму.

Як правило, безпосереднім об’єктом дослідження є молекула ДНК, очищена від інших клітинних речовин.

За допомогою ензимів ДНК розщеплюється на окремі відрізки, причому важливо вміти розпізнавати і виділяти потрібний відрізок, переносити його за допомогою ензимів і вбудовувати в структуру іншого ДНК.

Сучасні методики вже дозволяють досить вільно маніпулювати відрізками генома, розмножувати потрібну ділянку спадкової ланцюга і вставляти його на місце іншого нуклеотиду в ДНК реципієнта.

Накопичено чималий досвід і зібрана чимала інформація по закономірностям будови спадкових механізмів.

Як правило, перетворенням піддаються сільськогосподарські рослини, що вже дозволило істотно підвищити результативність основних продовольчих культур.

Для чого потрібна генна інженерія?

До середини ХХ століття традиційні методи селекції перестали влаштовувати вчених, так як цей напрямок має низку серйозних обмежень:

• неможливо схрещувати неспоріднені види живих істот;
• процес рекомбінації генетичних ознак залишається некерованим, і необхідні якості у потомства з’являються в результаті випадкових комбінацій, при цьому дуже великий відсоток потомства визнається невдалим і відкидається в ході селекції;
• точно задати потрібні якості при схрещуванні неможливо;
• селекційний процес займає роки і навіть десятиліття.

Природний механізм збереження спадкових ознак є надзвичайно стійким, і навіть поява потомства з потрібними якостями не дає гарантії збереження цих ознак в наступних поколіннях.

Генна інженерія дозволяє подолати всі перераховані вище труднощі.

За допомогою трансгенних технологій можна створювати організми із заданими властивостями, замінюючи окремі ділянки геному іншими, взятими у живих істот, що належать до інших видів. При цьому строки створення нових організмів істотно скорочуються.

Необов’язково закріплювати необхідні ознаки, роблячи їх успадкованими, так як завжди є можливість генетично модифікувати такі партії, поставивши процес буквально на потік.

Етапи створення трансгенного організму

1. Виділення ізольованого гена з потрібними властивостями. Сьогодні для цього існують досить надійні технології, є навіть спеціально підготовлені бібліотеки генів.
2. Введення гена в вектор для перенесення.

   Для цього створюється спеціальна конструкція – трансгени, з одним або декількома відрізками ДНК і регуляторними елементами, який вбудовується в геном вектора та піддається клонування за допомогою лігази і рестриктаз. Як вектора зазвичай використовуються кільцеподібні бактеріальні ДНК – плазміди.

3. Вбудовування вектора в організм реципієнта. Цей процес скопійований з аналогічного природного процесу вбудовування ДНК вірусу або бактерії в клітини носія і діє таким же чином.
4. Молекулярне клонування.

   При цьому клітина, що зазнала модифікації, успішно ділиться, виробляючи безліч нових дочірніх клітин, які містять змінений геном і синтезують білкові молекули з заданими властивостями.

5. Відбір ГМО. Останній етап нічим не відрізняється від звичайної селекційної роботи.

Чи безпечна генна інженерія?

Питання, наскільки безпечні трансгенні технології, періодично піднімається як в науковому середовищі, так і в ЗМІ, далеких від науки. Однозначної відповіді на нього немає до сих пір.

По-перше, генна інженерія залишається ще досить новим напрямком біотехнологій, і статистика, що дозволяє робити об’єктивні висновки про цю проблему, поки що не встигла накопичитися.

По-друге, величезні вкладення в генну інженерію з боку транснаціональних корпорацій, що займаються виробництвом продуктів харчування, можуть служити додатковою причиною відсутності серйозних досліджень.

Втім, в законодавствах багатьох країн з’явилися норми, які зобов’язують виробників вказувати наявність продуктів з ГМО на упаковці товарів харчової групи.

У будь-якому випадку, генна інженерія вже продемонструвала високу результативність своїх технологій, а її подальший розвиток обіцяє людям ще більше успіхів і досягнень.

Генна програмування людини і його небезпека

Президент України Володимир Путін вважає, що в найближчому майбутньому можливо генетичне програмування людини за заданими характеристиками, і це може виявитися страшніше атомної бомби. Про це глава держави говорив на зустрічі з учасниками Всесвітнього фестивалю молоді і студентів.

За словами Путіна, генна інженерія дасть приголомшливі можливості в галузі фармакології, зміни людського коду.

«Можна практично уявити, що людина може створювати людини з заданими характеристиками.

Це може бути геніальний математик, це може бути геніальний музикант, але може бути і військовий – людина, яка може воювати без страху, без почуття жалю і жалю, без болю », – сказав президент.

«Ви розумієте, людство може вступіть- і, швидше за все, вступить в найближчим часом – в дуже складний і відповідальний період свого розвитку і існування. І ось те, про що я зараз сказав, може бути страшніше ядерної бомби », – підкреслив він.

РІА Новини https://ria.ru/society/20171021/1507310983.html

генетична інженерія

«Генетична інженерія (генна інженерія) – сукупність прийомів, методів і технологій отримання рекомбінантних РНК і ДНК, виділення генів з організму (клітин), здійснення маніпуляцій з генами, введення їх в інші організми і вирощування штучних організмів після видалення обраних генів з ДНК. Генетична інженерія не є наукою в широкому сенсі, але є інструментом біотехнології, використовуючи методи таких біологічних наук, як молекулярна та клітинна біологія, генетика, мікробіологія, вірусологія.

Генна інженерія служить для отримання бажаних якостей змінюваного або генетично модифікованого організму. На відміну від традиційної селекції, під час якої генотип піддається змінам лише побічно, генна інженерія дозволяє безпосередньо втручатися в генетичний апарат, застосовуючи техніку молекулярного клонування.

Прикладами застосування генної інженерії є отримання 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.

Проводяться перші експерименти з використання бактерій з перебудованої ДНК для лікування хворих »(Вікіпедія).

Ось невелика стаття і уривок з неї я привожу тут :

«Генне програмування» – http://xakep.ru/2006/09/04/33640/

«Генна інженерія вийшла на екзистенційно новий рівень розвитку. Якщо раніше вважалося, що записувати інформацію в ДНК за життя істоти не можливо, то тепер зломлений і цей закостенів науковий бар’єр.

При цьому лазівку в структурі світобудови підготувала сама природа: віруси, у яких сховищем спадкової інформації служать молекули РНК (а не ДНК, як у всіх інших організмів), виробляють спеціальні ферменти, які вміють здійснювати зворотний транскрипцію, тобто переписувати інформацію з РНК в ДНК … Таким чином віруси можуть поширювати як сприятливі так і несприятливі спадкові ознаки. »

Як я зрозумів в ДНК і в РНК, що знаходяться в клітинах людини міститься пам’ять про життєдіяльність організму людини, фізичних властивостей його тіла, змінюючи які можна отримати «як сприятливі так і несприятливі спадкові ознаки».

Однак, при цьому людські дух і душа не змінюються. Людський розум, його мислення, свідомість і пам’ять всього того, що відбувалося і відбувається в житті при цьому не змінюються, а це все знаходиться в дусі людини спільно з його душею.

Але це не зовсім так, скалічене тіло все ж вплине на зміни душі і духу людини.

У цій статті йдеться про створення препарату репоксігена «Це засіб генотерапіі являє собою комплекс ДНК, що кодує білок еритропоетин … виробляється нирками і стимулює утворення еритроцитів (а значить, і підвищує здатність крові переносити кисень), вже став головною дійовою особою багатьох допінгових розборок.

Іншої інформації про нові якихось інших результатах стаття не містить. Весь інший текст про роздумах майбутнього є просто вода, яка не підкріплена фактами. Як позначиться цей препарат на життя людини, що приймає його, сказати поки ніхто не може.

Так що те, що сказав Президент Путін про небезпеку генної інженерії для людей в найближчому майбутньому не передбачається, за винятком спортсменів.

Можна сказати з упевненістю на 100%, що фахівці генної інженерії людини виродком можуть зробити, але дуже мала ймовірність того, що вони створять ліки, які лікують всі хвороби.

Ми вже знаємо з практики життя людей і з статистики за тисячоліття, що ніякі нововведення в медицині і ліки не змогли змінити їх довголіття, в середніх показниках, більш 70-80 років, встановлені згідно з Біблією, Богом для людей. І тільки дуже незначний відсоток людей живуть більше.

Однак, ми знаємо й інше те, що багато ліків приносять полегшення для однієї хвороби, але одночасно можуть пригнічувати імунітет людини і викликати ускладнення всього здоров’я людини без недоліків ліків не існує.

Наукові факти небезпеку генної інженерії

http://www.jagannath.ru/articles/news_detail.php?ID=6562

1. Генна інженерія в корені відрізняється від виведення нових сортів і порід. Штучне додавання чужорідних генів сильно порушує точно відрегульований генетичний контроль нормальної клітини. Маніпулювання генами докорінно відрізняється від комбінування материнських і батьківських хромосом, яке відбувається при природному схрещуванні.
2. В даний час генна інженерія технічно недосконала, оскільки вона не в змозі управляти процесом вбудовування нового гена. Тому неможливо передбачити місце вбудовування і ефекти доданого гена. Навіть в 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. В результаті штучного додавання чужорідного гена непередбачено можуть утворитися небезпечні речовини. У худщем випадку це можуть бути токсичні речовини, алергени або інші шкідливі для здоров’я речовини. Відомості про подібного роду можливості ще дуже неповні.
4. Не існує 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 більше, ніж в разі ліків.
5. Існуючі в даний час вимоги з перевірки на нешкідливість вкрай недостатні. Вони абсолютно явно складені таким чином, щоб спростити процедуру затвердження. Вони дозволяють використовувати вкрай нечутливі методи перевірки на нешкідливість. Тому існує значний ризик того, що небезпечні для здоров’я продукти харчування зможуть пройти перевірку непоміченими.
6. Створені до теперішнього часу за допомогою генної інженерії продукти харчування не мають скільки-небудь значної цінності для людства. Ці продукти задовольняють, головним чином, лише комерційні інтереси.
7. Знання про дію на навколишнє середовище модифікованих за допомогою генної інженерії організмів, привнесених туди, абсолютно недостатні. Чи не доведено ще, що модифіковані за допомогою генної інженерії організми не зроблять шкідливої ​​дії на навколишнє середовище. Екологами висловлені припущення про різні потенційні екологічні ускладнення. Наприклад, є багато можливостей для неконтрольованого поширення потенційно небезпечних генів, використовуваних генною інженерією, в тому числі передача генів бактеріями і вірусами. Ускладнення, викликані в навколишньому середовищі, ймовірно, неможливо буде виправити, оскільки випущені гени неможливо взяти назад.
8. Можуть виникнути нові й небезпечні віруси. Експериментально показано, що вбудовані в геном гени вірусів 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, а також людей.
9. Знання про спадкове речовині, ДНК, дуже неповні. Відомо про функції лише трьох відсотків ДНК. ризиковано маніпулювати складними системами, знання про які неповні. Великий досвід в області біології, екології та медицини показує, що це може викликати серйозні непередбачувані проблеми і розлади.
10. Генна інженерія не допоможе вирішити проблему голоду в світі. Твердження, що генна інженерія може внести істотний внесок у вирішення проблеми голоду в світі, є науково необґрунтованим міфом.