Генная инженерия

Генная инженерия

статьи

Генная инженерия, или технология рекомбинантных ДНК, изменение с помощью биохимических и генетических методик хромосомного материала – основного наследственного вещества клеток.

Хромосомный материал состоит из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Биологи изолируют те или иные участки ДНК, соединяют их в новых комбинациях и переносят из одной клетки в другую.

В результате удается осуществить такие изменения генома, которые естественным путем вряд ли могли бы возникнуть.

Методом генной инженерии получен уже ряд препаратов, в том числе инсулин человека и противовирусный препарат интерферон. И хотя эта технология еще только разрабатывается, она сулит достижение огромных успехов и в медицине, и в сельском хозяйстве.

В медицине, например, это весьма перспективный путь создания и производства вакцин.

В сельском хозяйстве с помощью рекомбинантной ДНК могут быть получены сорта культурных растений, устойчивые к засухе, холоду, болезням, насекомым-вредителям и гербицидам.

Перенос плазмид у бактерий

Большая часть работ по переносу участков ДНК, или генов, проводилась до последнего времени на бактериях. У бактерий генетическая информация заключена в одной большой молекуле ДНК – хромосоме бактерии.

Поскольку бактерии размножаются бесполым путем, эта генетическая информация на протяжении многих поколений остается в значительной степени неизменной. В бактериальной клетке имеются, помимо главной ее хромосомы, еще и небольшие кольцевые сегменты ДНК. Эти молекулы ДНК, т.н.

плазмиды, часто несут в себе гены, ответственные за устойчивость к антибиотикам.

Плазмиды можно извлечь из одной клетки и перенести в другую. Такие работы проводятся, например, на Esсherichia coli (кишечной палочке), безвредной бактерии, обитающей в желудочно-кишечном тракте человека. Некоторые из клеток E. coli содержат плазмиду с генами устойчивости к антибиотику тетрациклину.

Клетки, получившие таким способом фактор устойчивости, выживают на культуральной среде, содержащей тетрациклин, тогда как неустойчивые клетки погибают. Из каждой клетки – в результате многократных делений – возникает клон, т.е. собрание точных копий одной-единственной клетки, полученных путем бесполого размножения.

Плазмида воспроизводится в каждой клетке клона, и ее воспроизведение называют молекулярным клонированием.

Соединение разных плазмид

Плазмиды можно разрезать, фрагменты сращивать друг с другом, а затем такие комбинированные плазмиды вводить в клетки. Можно соединять фрагменты ДНК одного и того же вида или же разных видов.

Поскольку плазмидная ДНК представляет собой замкнутую кольцевую молекулу, кольцо нужно сперва разорвать таким образом, чтобы свободные концы были в химическом отношении реакционноспособными, пригодными для последующего соединения.

Достичь этого удается либо простым механическим путем (например, сильным встряхиванием), либо с помощью различных ферментов, называемых нуклеазами (рестриктазами). Затем фрагменты ДНК соединяют с помощью лигаз – ферментов, исправляющих повреждения в ДНК и сшивающих концы ее разорванных нитей. Именно таким путем плазмиды из штамма E.

coli, устойчивого к тетрациклину, и плазмиды из штамма, устойчивого к другому антибиотику, каномицину, можно соединить и получить штамм E. coli, устойчивый к обоим антибиотикам.

Эксперименты с двумя видами

Плазмиды другого вида бактерий, например Staphylococcus aureus (золотистого стафилококка), сами по себе не способны размножаться в клетках E. coli. Однако в них могут размножаться гибридные плазмиды, составленные искусственным путем из куска плазмиды S.

aureus и фрагмента плазмиды E. coli. Был проведен эксперимент, в котором соединили плазмиды S. aureus, устойчивого к пенициллину, и плазмиды штамма E. coli, устойчивого к тетрациклину. Когда затем гибридные плазмиды были введены в клетки E.

coli, полученный штамм оказался устойчивым и к пенициллину, и к тетрациклину.

Этот эксперимент, в котором был осуществлен перенос генетической информации между неродственными организмами, позволил предположить, что в клетки бактерии можно вводить молекулы ДНК и высших организмов и что они будут в этих клетках реплицироваться (копироваться).

Перенос генов животных

Из генов животных первыми были введены в бактерию гены шпорцевой лягушки Xenopus laevis. Эти гены хорошо изучены и легко поддаются идентификации. Их ввели в клетки штамма E. coli, устойчивого к тетрациклину, и они здесь реплицировались. У полученных клонов состав ДНК соединял в себе характеристики X. laevis и E. coli.

В настоящее время научились уже переносить гены от одного животного к другому и от животного к растениям. Получены «трансгенные» мыши, свиньи, овцы, коровы и рыбы.

ДНК можно прямо инъецировать в оплодотворенное яйцо вида-реципиента, или можно использовать в качестве переносчика вирус, который, проникнув в клетку, внесет с собой и нужный ген. Третий метод связан с использованием неспециализированных стволовых (т.е. родоначальных) клеток эмбриона.

Гены человека вводили и в растения, например в табак, в надежде получить таким способом большие количества нужных белков, в частности антител и ферментов. В этих экспериментах перенос генов оказался довольно простым делом. Была придумана специальная «генная пушка», выстреливающая ДНК прямо в листья растений.

Практическое применение

Теперь умеют уже синтезировать гены, и с помощью таких синтезированных генов, введенных в бактерии, получают ряд веществ, в частности гормоны и интерферон. Их производство составило важную отрасль биотехнологии.

Интерферон – белок, синтезируемый 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 дает всего один литр бактериальной культуры. Ясно, что выигрыш от массового производства этого вещества очень велик.

Очень важную роль играет также получаемый на основе микробиологического синтеза инсулин, необходимый для лечения диабета.

Методами генной инженерии удалось создать и 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 средство лечения редкой детской болезни – гипофизарной карликовости.

Еще одно перспективное направление в медицине, связанное с рекомбинантной ДНК, – т.н. генная терапия.

В этих работах, которые пока еще не вышли из экспериментальной стадии, в организм для борьбы с опухолью вводится сконструированная по методу генной инженерии копия гена, кодирующего мощный противоопухолевый фермент. Генную терапию начали применять также для борьбы с наследственными нарушениями в иммунной системе.

В сельском хозяйстве удалось генетически изменить десятки продовольственных и кормовых культур. В животноводстве использование гормона роста, полученного биотехнологическим путем, позволило повысить удои молока; с помощью генетически измененного вируса создана вакцина против герпеса у свиней.

Общественное мнение

Несмотря на явную пользу от генетических исследований и экспериментов, само понятие «генная инженерия» породило различные подозрения и страхи, стало предметом озабоченности и даже политических споров.

Многие опасаются, например, что какой-нибудь вирус, вызывающий рак у человека, будет введен в бактерию, обычно живущую в теле или на коже человека, и тогда эта бактерия будет вызывать рак.

Возможно также, что плазмиду, несущую ген устойчивости к лекарственным препаратам, введут в пневмококк, в результате чего пневмококк станет устойчивым к антибиотикам и пневмония не будет поддаваться лечению. Такого рода опасности, несомненно, существуют.

Источник: //www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/biologiya/GENNAYA_INZHENERIYA.html

Генная инженерия в сельском хозяйстве

К концу 1980-х удалось успешно внедрить новые гены в десятки видов растений и животных – создать растения табака со светящимися листьями, томаты, легко переносящие заморозки, кукурузу, устойчивую к воздействию пестицидов.

Одна из важных задач – получение растений, устойчивых к вирусам, так как в настоящее время не существует других способов борьбы с вирусными инфекциями сельскохозяйственных культур. Введение в растительные клетки генов белка оболочки вируса, делает растения устойчивыми к данному вирусу.

В настоящее время получены трансгенные растения, способные противостоять воздействию более десятка различных вирусных инфекций.

Еще одна задача связана с защитой растений от насекомых-вредителей. Применение инсектицидов не вполне эффективно, во-первых, из-за их токсичности, во-вторых, потому, что дождевой водой они смываются с растений.

В генно-инженерных лабораториях Бельгии и США были успешно проведены работы по внедрению в растительную клетку генов земляной бактерии Bacillus thuringiensis, позволяющих синтезировать инсектициды бактериального происхождения. Эти гены ввели в клетки картофеля, томатов и хлопчатника.

Трансгенные растения картофеля и томатов стали устойчивы к непобедимому колорадскому жуку, растения хлопчатника оказались устойчивыми к разным насекомым, в том числе к хлопковой совке. Использование генной инженерии позволило сократить применение инсектицидов на 40 – 60%.

Генные инженеры вывели трансгенные растения с удлиненным сроком созревания плодов. Такие помидоры, например, можно снимать с куста красными, не боясь, что они перезреют при транспортировке.

Список растений, к которым успешно применены методы генной инженерии, составляет около пятидесяти видов, включая яблоню, сливу, виноград, капусту, баклажаны, огурец, пшеницу, сою, рис, рожь и много других сельскохозяйственных растений.

Генная терапия человека

На людях технология генной инженерии была впервые применена для лечения Ашанти Де Сильвы, четырёхлетней девочки, страдавшей от тяжёлой формы иммунодефицита. Ген, содержащий инструкции для производства белка аденозиндезаминазы (ADA), был у неё повреждён. А без белка ADA белые клетки крови умирают, что делает организм беззащитным перед вирусами и бактериями.

Работающая копия гена ADA была введена в клетки крови Ашанти с помощью модифицированного вируса. Клетки получили возможность самостоятельно производить необходимый белок. Через 6 месяцев количество белых клеток в организме девочки поднялось до нормального уровня.

После этого область генной терапии получила толчок к дальнейшему развитию. С 1990-х годов сотни лабораторий ведут исследования по использованию генной терапии для лечения заболеваний.

Сейчас идёт более 500 клинических испытаний различных видов генной терапии.

Неблагоприятная экологическая обстановка и целый ряд других подобных причин приводят к тому, что все больше детей рождается с серьезными наследственными дефектами. В настоящее время известно 4000 наследственных заболеваний, для большинства из которых не найдено эффективных способов лечения.

Сегодня существует возможность диагностировать многие генетические заболевания ещё на стадии эмбриона или зародыша. Пока можно только прекратить беременность на самой ранней стадии в случае серьёзных генетических дефектов, но скоро станет возможным корректировать генетический код, исправляя и оптимизируя генотип будущего ребёнка.

Это позволит полностью избежать генетических болезней и улучшить физические, психические и умственные характеристики детей.

Сегодня мы можем отметить, что за тридцать лет своего существования генная инженерия не причинила никакого вреда самим исследователям, не принесла ущерба ни природе, ни человеку. Свершения генной инженерии как в познании механизмов функционирования организмов, так и в прикладном плане весьма внушительны, а перспективы поистине фантастичны.

Проект “Геном человека”

В 1990 году в США был начат проект “Геном человека”, целью которого было определить весь генетический год человека. Проект, в котором важную роль сыграли и российские генетики, был завершён в 2003 году.

В результате проекта 99% генома было определено с точностью 99,99% (1 ошибка на 10000 нуклеотидов). Завершение проекта уже принесло практические результаты, например, простые в применении тесты, позволяющие определять генетическую предрасположенность ко многим наследственным заболеваниям.

Высказаны, например, надежды, что, благодаря расширфровке генома, уже к 2006 году будут разработаны препараты для лечения такого опасного заболевания, как СПИД, к 2009 году будут определены гены, которые связаны со злокачественными новообразованиями, а к 2010-2015 году будут установлены механизмы возникновения почти всех видов рака. К 2020 году может быть завершена разработка препаратов, предотвращающих рак.

Ближайшие задачи генетиков

Хотя генетика и генная инженерия уже играют огромную роль в медицине и сельском хозяйстве, основные результаты ещё впереди. Нам ещё очень многое предстоит узнать о том, как работает сложная генетическая система в нашем организме и у других видов живых существ.

Необходимо определить функции и назначение каждого гена, определить, каковы условия его активации, в какие периоды жизни, в каких частях тела и при каких обстоятельствах он включается и приводит к синтезу соответствующего белка.

Далее, необходимо понять, какую роль играет в организме этот белок, выходит ли он за пределы клетки, какие сообщения несёт, какие реакции катализирует, как влияет на запуск биологических процессов в других частях организма, какие гены активирует.

Отдельной сложной задачей является решение проблемы сворачивания белков – как, зная последовательность аминокислот, составляющих белок, определить его пространственную структуру и функции. Эта проблема требует новых теоретических знаний и более мощных суперкомпьютеров.

Но учёные не пасуют перед масштабом этой задачи.

Расшифровка генома человека потребовала более десяти лет, решение проблемы сворачивания белков может занять чуть дольше, но когда она будет решена, человек сможет полностью контролировать жизненные процессы в любых организмах на всех уровнях.

Ссылки по теме:

Источник: //sciencevsaging.org/en/content/%D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D0%B9-/-0

Генная инженерия: хорошо или плохо?

По мере того как старые методы ведения промышленного сельского хозяйства постепенно теряют эффективность, наука ищет новые пути развития — одним из них и является генная инженерия.

Генетически модифицированные организмы не используются в органическом сельском хозяйстве, однако генная инженерия — технология со множеством возможностей применения, которая без сомнения повлияет на развитие земледелия и пищевой промышленности, поэтому нам представляется целесообразным обсудить здесь ее перспективы.

Сегодня генная инженерия в основном применяется в растениеводстве и фармацевтической промышленности, а также при производстве ферментов.

Фармацевтика

В 1987 году датская фармацевтическая компания «Ново Нордиск» создала первые генетически измененные клетки дрожжей, способные выделять инсулин — так называемый человеческий инсулин.

Прежде инсулин был исключительно животного происхождения и добывался из поджелудочных желез коров и свиней.

Животный инсулин дорог в производстве и может вызывать аллергические реакции, новая же технология позволила значительно удешевить производство препарата и свести на нет побочные эффекты. Сегодня на рынке представлен как человеческий инсулин, так и инсулин животного происхождения.

Фотография с сайта www.medscape.com

Та же методика используется и для производства некоторых видов антибиотиков и вакцин. Как и в случае с инсулином, это приводит к снижению стоимости препаратов и делает их общедоступными.

Ферменты

Генная инженерия имеет большое значение и для производства ферментов, которые все мы, порой сами о том не подозревая, используем каждый день. В частности, повсеместный переход от ручной стирки к машинной стал возможен благодаря ферментам, содержащимся в стиральном порошке.

Эффективность современных ферментов настолько высока, что они используются, например, при производстве джинсов с потертостями — для разъедания краски и придания ткани потертого и линялого вида, сделав ненужной долгую стирку джинсов в больших промышленных машинах с камнями или другими утяжелителями.

И в фармацевтической, и в ферментной промышленности конечный результат производства сам по себе не является генетически модифицированным, однако генетически модифицированные организмы — например, дрожжевые грибы или другие микроорганизмы — участвуют в производстве и помогают создавать инсулин или ферменты для стирального порошка. Эти генетически модифицированные культуры ни в коем случае не должны попасть в окружающую среду, и власти пристально следят за тем, чтобы не допустить подобных утечек.

Растениеводство

Иначе дело обстоит с растениеводством — здесь новый ген вводится в геном самого растения. Чаще всего это делается для повышения устойчивости растения к пестицидам.

Одним из самых популярных видов генетической модификации, особенно широко распространенным в США, Канаде и странах Южной Америки, является создание сельскохозяйственных культур, устойчивых к «Раундапу», что позволяет опрыскивать этим средством целые поля, не повреждая при этом урожай, а наоборот, предоставляя растениям более благоприятные условия для роста.

Средство для борьбы с сорными растениями «Раундап», чье действующее вещество называется глифосат, на протяжении долгих лет считалось относительно безвредным: полагали, что этот гербицид, уничтожив нежелательные растения, быстро разлагается под действием почвенных бактерий. Руководствуясь этим представлением, растениям начали прививать резистентный ген, чтобы получить возможность обрабатывать глифосатом целые поля.

проблема заключается в том, что сорные растения на полях тоже постепенно начинают приобретать резистентность к глифосату, и, как следствие, для их уничтожения приходится использовать все более и более токсичные пестициды. Кроме того, выяснилось, что вещество это при использовании в больших дозах вовсе не так безвредно, как считалось раньше, — ученые подозревают, что оно негативно влияет на фертильность.

Раундап» считался «чудохимикатом»: он успешно боролся с сорняками и, как считали, быстро разлагался. Однако выяснилось, что процесс разложения «Раундапа» занимает больше времени, чем представлялось изначально, и это вещество содержится теперь как в поверхностных, так и в подземных водах.

В одном аргентинском городке, окруженном полями, засаженными резистентными к «Раундапу» растениями, количество самопроизвольных абортов в сто раз превосходит средние показатели по стране. Логично заподозрить наличие связи между такими высокими показателями и широким применением пестицидов, хотя здесь важно подчеркнуть, что это пока только гипотеза, не подтвержденная наукой.

Позднее тревогу забили фермеры, обнаружившие, что животные болеют чаще, если питаются генетически модифицированными кормами.

Очень интересно разобраться в причинах этого явления — ведь глифосат, как уже упоминалось, токсичен только для растений, но не для животных и человека.

Однако некоторые бактерии имеют столько общего с растениями в строении, что глифосат может представлять опасность и для них тоже.

Таким образом, когда в желудок животного попадает корм, содержащий глифосат, это вещество начинает действовать на бактерии в желудочно-кишечном тракте — а ведь любой, кто когда-то пил антибиотики, знает, что всякое неудобство, испытываемое микрофлорой желудочно-кишечного тракта, моментально отражается на общем самочувствии.

Нравится нам это или нет, но «населяющие» нас бактерии крайне важны для нашего самочувствия. Без их помощи ни животные, ни человек не смогли бы усваивать необходимые для здоровой и активной жизни питательные вещества.

Поэтому можно предположить, что животные, получающие генетически модифицированный корм, страдают от дисбаланса микрофлоры кишечника, который и повышает их восприимчивость к различным заболеваниям. Исследователи вплотную занялись изучением этой проблемы, и фермеры тоже внимательнее относятся к тому, что перевод животных на не генетически модифицированные корма может улучшить их здоровье.

Генная инженерия и наше будущее

Фактически мы сталкиваемся здесь с тем же комплексом проблем, с которым предшествующие поколения столкнулись в 1950-е годы в связи с использованием пестицидов, — мы должны решить, как развивать в дальнейшем генную инженерию, хотя пока очень мало знаем о ее возможностях и побочных эффектах. Кроме того, на этот раз применение технологии не ограничивается исключительно растениеводством и в принципе может использоваться для изменения свойств всего живого.

Главным отличием нынешней ситуации от той, в которой человечество оказалось в 1950-е годы, является новый мотив.

Если после окончания Второй мировой войны важно было обеспечить продовольствием лежащий в руинах мир, то сейчас речь идет, скорее, о получении краткосрочной экономической выгоды, потому что сегодня существуют альтернативы промышленному сельскому хозяйству и теоретически производимых в мире продуктов питания хватает на всех.

В 2012 году 46 % американских фермеров ответили утвердительно на вопрос о наличии в их хозяйствах сорных растений, резистентных к глифосату. Годом раньше, в 2011 году, с проблемой сталкивались только 34 % фермеров, так что масштабы ее растут очень быстро.

Хорошо или плохо

Генная инженерия — отличный пример того, насколько трудно бывает однозначно оценить явление как позитивное или негативное.

Прежде всего, огромна разница между генетически модифицированными организмами, использующимися исключительно в фармацевтической промышленности и изолированными от окружающей среды, и генетически модифицированными растениями, которые выращиваются в непосредственной близости от других культур.

Если утечки из закрытых промышленных систем случаются крайне редко, то пыльца и споры генетически модифицированных растений могут попадать на поля, засаженные обычными сортами, — в наше время это можно наблюдать, например, в Аргентине. Между тем, датские и зарубежные исследования еще в 1990-е годы показали, что генетически модифицированный рапс способен скрещиваться с дикой репой, образуя в результате сорное растение, устойчивое к глифосату.

Однако, притом что о повышенном риске возникновения резистентности было известно с самого начала, о нем до поры до времени предпочитали не задумываться.

Маркерный ген

Маркерный ген — еще одна потенциальная проблема. Процесс генетической трансформации настолько сложен, что для подстраховки искомый ген часто сцепляют с другим, резистентным к определенному антибиотику.

Затем исследуемый генетически модифицированный продукт высаживают в содержащий этот антибиотик материал, чтобы проверить, какая часть его продолжает расти и, следовательно, подверглась трансформации, а какая — нет и должна быть уничтожена.

Относительно последствий проникновения таких резистентных генов в окружающую среду и генетически модифицированные продукты питания ведутся горячие споры. Сторонники генной инженерии считают, что риск ее отрицательного влияния на наше здоровье настолько мал, что очевидные преимущества значительно его перевешивают.

Европейское агентство по безопасности продуктов питания (EFSA), проанализировав всю имеющуюся информацию, заявило в 2009 году: вероятность того, что маркерные гены могут представлять опасность для человека или окружающей среды, крайне низка.

Противники же генной инженерии, хотя и признают, что вероятность передачи резистентности болезнетворным бактериям невелика, считают, что последствия ее могут быть столь серьезными, что никакие преимущества не в состоянии их компенсировать.

Невозможно предсказать, приведет ли выращивание генетически модифицированных растений к таким глобальным проблемам, однако проблемы частные, вроде появления резистентных к глифосату сорных растений, являются реальностью уже сегодня.

Генетически модифицированные животные

В 2013 году Канада одобрила поставку на рынок первого вида генетически модифицированного лосося, который растет гораздо быстрее обычного и поэтому стоит дешевле.

Какими последствиями это решение обернется для будущего мировых морей, можно только гадать. Существует риск того, что эти быстрорастущие рыбы попадут в естественную среду обитания и смогут вытеснить более мелкие дикие виды.

В случае же, если они с ними скрестятся, генетически модифицированная рыба изменит ДНК диких видов.

История знает ужасные примеры того, какой урон может быть нанесен естественной популяции рыб при столкновении с особо сильными видами.

В одно из самых крупных мировых озер, африканское озеро Виктория, в 1960-х годах была выпущена хищная рыба нильский окунь, достигающая двух метров в длину и весом более ста килограммов, которая принялась поедать более мелких рыб, — сегодня считается, что половина изначально населяющих озеро видов исчезла. Сложно предсказать, что произойдет, если подобный вид попадет в Мировой океан.

В планах ученых создание генетически модифицированных видов млекопитающих, в молоке которых содержались бы вещества, необходимые для лечения серьезных заболеваний. Когда — или если — это удастся, полученные в результате лекарства могут массово производиться и продаваться по гораздо более низкой цене, чем сегодня.

Однако как далеко мы готовы зайти? Есть ли разница между производством лекарств и выведением больших рыб или резистентных к пестицидам форм растений? Использование генной инженерии будет иметь последствия для всего мирового сообщества, и кто именно должен установить границы дозволенного? И можно ли надеяться, что генная инженерия решит некоторые проблемы стран третьего мира?

Хеллена Древес Боллесен
Источник: «Быть или не быть… Опыт датского органического сельского хозяйства», Хеллена Древес Боллесен. Купить книгу можно здесь.

Источник: //lookbio.ru/obtshestvo/tribuna-organikov/gennaya-inzheneriya-xorosho-ili-ploxo/

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.

Источник: //www.vseznaika.org/biology/chto-takoe-gennaya-inzheneriya-i-chto-ona-izuchaet/

Генное программирование человека и его опасность

Президент России Владимир Путин считает, что в ближайшем будущем возможно генетическое программирование человека по заданным характеристикам, и это может оказаться страшнее атомной бомбы. Об этом глава государства говорил на встрече с участниками Всемирного фестиваля молодежи и студентов.

По словам Путина, генная инженерия даст потрясающие возможности в области фармакологии, изменения человеческого кода.

«Можно практически представить, что человек может создавать человека с заданными характеристиками.

Это может быть гениальный математик, это может быть гениальный музыкант, но может быть и военный — человек, который может воевать без страха, без чувства сострадания и сожаления, без боли»,— сказал президент.

«Вы понимаете, человечество может вступить— и, скорее всего, вступит в ближайшее время — в очень сложный и ответственный период своего развития и существования. И вот то, о чем я сейчас сказал, может быть страшнее ядерной бомбы», — подчеркнул он.

РИА Новости //ria.ru/society/20171021/1507310983.html

Генетическая инженерия

«Генетическая инженерия (генная инженерия)— совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами, введения их в другие организмы и выращивания искусственных организмов после удаления выбранных генов из ДНК. Генетическая инженерия не является наукой в широком смысле, но является инструментом биотехнологии, используя методы таких биологических наук, как молекулярная и клеточная биология, генетика, микробиология, вирусология.

Генная инженерия служит для получения желаемых качеств изменяемого или генетически модифицированного организма. В отличие от традиционной селекции, в ходе которой генотип подвергается изменениям лишь косвенно, генная инженерия позволяет непосредственно вмешиваться в генетический аппарат, применяя технику молекулярного клонирования.

Примерами применения генной инженерии являются получение новых генетически модифицированных сортов зерновых культур, производство человеческого инсулина путём использования генномодифицированных бактерий, производство эритропоэтина в культуре клеток или новых пород экспериментальных мышей для научных исследований.

Проводятся первые эксперименты по использованию бактерий с перестроенной ДНК для лечения больных» (Википедия).

Вот небольшая статья и отрывок из неё я привожу здесь:

«Генное программирование»- //xakep.ru/2006/09/04/33640/

«Генная инженерия вышла на экзистенциально новый уровень развития. Если раньше считалось, что записывать информацию в ДНК при жизни существа не возможно, то теперь сломлен и этот закостеневший научный барьер.

Как я понял в ДНК и в РНК, находящихся в клетках человека содержится память о жизнедеятельности организма человека, физических свойств его тела, изменяя которые можно получить «как благоприятные так и неблагоприятные наследственные признаки».

Однако, при этом человеческие дух и душа не меняются. Человеческий разум, его мышление, сознание и память всего происходившего и происходящего в жизни при этом не меняются, а это всё находится в духе человека совместно с его душой.

Но это не совсем так, искалеченное тело всё же повлияет на изменения души и духа человека.

В этой статье говорится о создании препарата репоксигена «Это средство генотерапии представляет собой комплекс ДНК, кодирующей белок эритропоэтин…вырабатываемый почками и стимулирующий образование эритроцитов (а значит, и повышающий способность крови переносить кислород), уже стал главным действующим лицом многих допинговых разборок.

Другой информации о новых каких-то других результатах статья не содержит. Весь остальной текст о раздумьях будущего есть просто вода, не подкреплённая фактами. Как скажется этот препарат на жизнь человека, принимающего его, сказать пока никто не может.

Так что то, что сказал Президент Путин об опасности генной инженерии для людей в ближайшем будущем не предвидится, за исключением спортсменов.

Можно сказать с уверенностью на 100%, что специалисты генной инженерии человека уродом могут сделать, но очень малая вероятность того, что они создадут лекарства, лечащие все болезни.

Однако, мы знаем и другое то, что многие лекарства приносят облегчение для одной болезни, но одновременно могут подавлять иммунитет человека и вызвать осложнения всего здоровья человека без недостатков лекарств не существует.

Научные факты опасности генной инженерии

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

1. Генная инженерия в корне отличается от выведения новых сортов и пород. Исскуственное добавление чужеродных генов сильно нарушает точно отрегулированный генетический контроль нормальной клетки. Манипулирование генами коренным образом отличается от комбинирования материнских и отцовских хромосом, которое происходит при естественном скрещивании.
2. В настоящее время генная инженерия технически несовершенна, так как она не в состоянии управлять процессом встраивания нового гена. Поэтому невозможно предвидеть место встраивания и эффекты добавленного гена. Даже в том случае, если местоположение гена окажется возможным установить после его встраивания в геном, имеющиеся сведения о ДНК очень неполны для того, чтобы предсказать результаты.
3. В результате искуственного добавления чужеродного гена непредвиденно могут образоваться опасные вещества. В худщем случае это могут быть токсические вещества, аллергены или другие вредные для здоровья вещества. Сведения о подобного рода возможностях ещё очень неполны.
4. Не существует совершенно надёжных методов проверки на безвредность. Более 10% серьёзных побочных эффектов новых лекарств не возможно выявить несмотря на тщательно проводимые исследования на безвредность. Степень риска того, что опасные свойства новых, модифицированных с помощью генной инженерии продуктов питания, останутся незамеченными, вероятно, значительно больше, чем в случае лекарств.
5. Существующие в настоящее время требования по проверке на безвредность крайне недостаточны. Они совершенно явно составлены таким образом, чтобы упростить процедуру утверждения. Они позволяют использовать крайне нечувствительные методы проверки на безвредность. Поэтому существует значительный риск того, что опасные для здоровья продукты питания смогут пройти проверку незамеченными.
6. Созданные до настоящего времени с помощью генной инженерии продукты питания не имеют сколько-нибудь значительной ценности для человечества. Эти продукты удовлетворяют, главным образом, лишь коммерческие интересы.
7. Знания о действии на окружающую среду модифицированных с помощью генной инженерии организмов, привнесённых туда, совершенно недостаточны. Не доказано ещё, что модифицированные с помощью генной инженерии организмы не окажут вредного воздействия на окружающую среду. Экологами высказаны предположения о различных потенциальных экологических осложнениях. Например, имеется много возможностей для неконтролируемого распространения потенциально опасных генов, используемых генной инженерией, в том числе передача генов бактериями и вирусами. Осложнения, вызванные в окружающей среде, вероятно, невозможно будет исправить, так как выпущенные гены невозможно взять обратно.
8. Могут возникнуть новые и опасные вирусы. Экспериментально показано, что встроенные в геном гены вирусов могут соединяться с генами инфекционных вирусов (так называемая рекомбинация). Такие новые вирусы могут быть более агрессивными, чем исходные. Вирусы могут стать также менее видоспецифичными. Например, вирусы растений могут стать вредными для полезных насекомых, животных, а также людей.
9. Знания о наследственном веществе, ДНК, очень неполны. Известно о функции лишь трёх процентов ДНК. рискованно манипулировать сложными системами, знания о которых неполны. Обширный опыт в области биологии, экологии и медицины показывает, что это может вызвать серьёзные непредсказуемые проблемы и расстройства.
10. Генная инженерия не поможет решить проблему голода в мире. Утверждение, что генная инженерия может внести существенный вклад в разрешение проблемы голода в мире, является научно необоснованным мифом.

Источник: //xn--e1adcaacuhnujm.xn--p1ai/gennoe-programmirovanie-cheloveka.html