Трансгенные организмы, применение в фармации и медицине

Трансгенные организмы, применение в фармации и медицине

Содержание

  1. Введение
  2. Что такое ГМО и как их получают?
  3. Проблемы, решаемые появлением ГМО.
  4. Получение генов
  5. Создание генетической конструкции
  6. Как получают генетически измененные организмы?
  7. Применение ГМО

Введение

Многие, наверное, слышали такие слова как ГМО, трансгенные организмы или просто трансгены. Сейчас ученые способны переносить и встраивать гены из геномов одних организмов в геномы любых других организмов, относящихся ко всем царствам живого. Такие организмы со встроенными чужеродными генами и называют генетически модифицированными организмами — ГМО или трансгенными организмами. К настоящему времени уже создано много таких изменённых организмов. Это и бактерии, производящие инсулин, и другие необходимые человеку соединения, и животные, дающие, например, молоко со свойствами грудного женского молока, а также множество растений, которые или устойчивы к каким-то соединениям, например, к гербицидам, или сами вырабатывают какие-то полезные человеку белки, например, вакцины или антитела. ГМО создают с помощью генно-инженерных технологий или генной инженерии.

Генная инженерия направление исследований в молекулярной биологии и генетике, конечной целью которой является получение организмов с новыми, в том числе не встречающимися в природе комбинациями наследственных свойств. В её основе лежат достижения молекулярной биологии и, прежде всего, установление универсальности генетического кода (у всех организмов включение одних и тех же аминокислот в строящуюся полипептидную цепь белка кодируется одними и теми же последовательностями трех нуклеотидов в цепи ДНК). Кроме того, успехам генной инженерии способствовала разработка возможности объединения in vitro (в пробирке) генов, выделенных из различных источников, в одну молекулу ДНК, т.е. создание рекомбинантных молекул. Поэтому генную инженерию называют ещё и техникой рекомбинантных ДНК. Таким образом, генная инженерия – это совокупность приемов, позволяющих исследователю путём операций in vitro перенести генетический материал из одного организма (который принято называть источником генов) в другой (называемый хозяином или реципиентом) так, чтобы обеспечить наследование этих генов в новом для них организме. Перенос генов методами генной инженерии дает возможность преодолевать межвидовые барьеры и передавать отдельные наследственные признаки одних организмов другим (например, от человека или животного – бактериям, растениям и др.).

Каковы возможности генной инженерии?
1. Можно «скрещивать» индивидуальные гены видов, стоящих на разных ступенях эволюции.
2. Можно управлять процессом рекомбинации, так как он происходит в пробирке и не защищен запрещающими механизмами организма.
3. Заранее можно предсказать результат скрещивания, т.к. отбирается потомство одной молекулы ДНК (молекулярное клонирование).

Что такое ГМО и как их получают?

ГМО, или генетически модифицированные организмы, получают путем «встраивания» чужих генов в ДНК других растений или животных. Другими словами, производится транспортировка генов в инородный организм с целью изменения свойств и параметров генома данного организма, отвечающих за строение самого организма и следующих поколений. Этот процесс называется трансгенизацией.

Генетически модифицированные продукты были получены, впервые, в ходе продолжительных исследований американской бывшей военной компанией Монсанто в середине 80-х годов. По утверждениям исследователей, основной целью создания ГМО является не только увеличение урожаев, но и создание новых биологических единиц как растений, так и животных, способных «заменить» по тем или иным причинам уже исчезнувшие биоединицы.

Как же можно с помощью генной инженерии создать ГМО и какие методы существуют для этого?
Для того чтобы получить трансгенные организмы нужно выполнить несколько последовательных действий.
Во-первых, надо создать вектор, то есть самостоятельно реплицирующуюся молекулу ДНК. Термин репликация (от позднелат. replicatio — повторение) обозначает самовоспроизведение нуклеиновых кислот (обычно ДНК, у некоторых вирусов РНК), обеспечивающее точное копирование генетической информации и передачу ее от поколения к поколению. При репликации ДНК нуклеотидная последовательность копируется (целиком или частично) в виде комплементарной последовательности, т.е. последовательности, у которых структуры двух молекул соответствуют в пространстве, благодаря чему возможно образование между ними водородных связей и осуществление межмолекулярных взаимодействий. Вектор способен включать чужеродную ДНК (гены) и переносить ее в клетки, наследственные свойства которых желают изменить. Векторами они названы за способность осуществлять процесс переноса направленно, по желанию экспериментатора.
Во-вторых, надо знать, какой ген необходимо встроить в организм, чтобы придать ему желательные свойства, и иметь этот ген.
В-третьих, надо разработать методы переноса, чтобы векторная молекула с необходимыми генами проникла в клетки изменяемого организма и встроила в клеточный геном чужеродные гены.
И, в-четвертых, необходимо правильное конструирование векторной молекулы, чтобы встроенный ген полноценно экспрессировался в клетке. Существуют различные типы векторов с разными свойствами. Однако обычно их создают на основе ДНК плазмид или вирусов (в том числе бактериофагов).

Плазмиды — это кольцевые двухцепочечные молекулы ДНК, способные размножаться (реплицироваться) в клетке независимо от цикла размножения клетки. «Дикие» плазмиды очень широко распространены в природных бактериальных популяциях и способны передаваться от одной бактериальной клетки к другой в процессе «конью-гации» — аналога полового размножения. Многие плазмиды содержат гены, которые придают содержащим их бактериям некоторые фенотипические признаки, такие, как устойчивость к антибиотикам, солям тяжелых металлов и т. д. Наличие в плазмидах таких генов делает их присутствие в бактериальных клетках выгодным и способствует их размножению. Плазмиды стали настоящим подарком для молекулярных биологов, сейчас на их основе созданы многие современные «векторные» системы, используемые в генной инженерии. Если основная бактериальная ДНК имеет длину более 100 тысяч пар оснований, то размеры плазмид составляют всего несколько тысяч пар оснований. Они легко выделяются и очищаются.

Большое количество векторов создано на основе бактериофагов. Они позволяют вводить чужеродную ДНК в ДНК-фаг. Причем, вставляемый фрагмент ДНК может быть значительно большего размера, чем при использовании плазмидного вектора.

Появление ГМО рассматривается учеными как один из видов по селекции растений и животных. Другие же ученые считают, что генная инженерия — тупиковая ветвь классической селекции, потому, что ГМО не является продуктом искусственного отбора, а именно планомерного и долговременного выращивания нового сорта (вида) живого организма путем природного размножения, и фактически представляет собой искусственно созданный в лабораторных условиях новый организм.

В большинстве случаев использование ГМО значительно повышает урожайность. Существует мнение, что при нынешних темпах роста населения земли только ГМО может справиться с угрозой голода, потому что таким способом можно существенно увеличить урожайность и качество продуктов. Другие ученые – противники ГМО, считают, что существующие развитые технологии по выведению новых сортов растений и животных, обработке земли способны прокормить стремительно увеличивающееся население планеты.

Способы получения ГМО.
Последовательность создания ГМ-образцов:
1. Выращивание необходимого гена.
2. Введение этого гена в ДНК организма-донора.
3. Перенос ДНК с геном в проектируемый организм.
4. Приживание клеток в организме.
5. Отсев модифицированных организмов, которые не прошли успешную модификацию.

Сейчас процесс производства генов хорошо налажен и в большинстве случаев автоматизирован. Разработаны специальные лаборатории, в которых при помощи аппаратов управляемых компьютерами контролируется процессы синтеза необходимых нуклеотидных последовательностей. Такие аппараты воспроизводят отрезки ДНК по длине до 100—120 азотистых оснований (олигонуклеотиды).

Чтобы вставить полученный ген в вектор (организм-донор), используется ферменты — лигазы и рестриктазы. При помощи рестриктаз вектор и ген можно разрезать на отдельные кусочки. При помощи лигаз подобные кусочки можно “сращивать”, объединять в совершенно другой комбинации, создавая тем самым совершенно новый ген или внедряя его в донорский организм.

Техника внедрения генов в бактерии была принята на вооружение генной инженерии после того, как некий Фредерик Гриффит открыл бактериальную трансформацию. В основе этого явления положен обычный половой процесс, который сопровождается у бактерий обменом небольшого количества фрагментов между плазмидами и нехромосомной ДНК. Плазмидная технология легла в основу внедрения искусственных генов в клетки бактерий.

Для внедрения полученного гена в геном клеток животных и растений пользуются процессом трансфекции. После модификации одноклеточных или клеток многоклеточных организмов, начинается этап клонирования, то есть процесс отбора организмов и их потомков, которые успешно прошли генетическую модификацию. Если требуется получить многоклеточные организмы, то измененные клетки в результате генетической модификации используют у растений в качестве вегетативного размножения, у животных их вводят в бластоцисты суррогатной матери. В итоге рождается потомство с измененным генофоном или же нет, снова отбирают те, которым присущи ожидаемые характеристики и снова скрещивают между собой до появления стойкого потомства.

ПОЛУЧЕНИЕ ГЕНОВ

Ген, который хотят ввести в трансформируемый организм, чтобы придать ему новые свойства, носит название целевого гена, или гена интереса.

Ген можно получить несколькими путями.
1. Выделение гена из ДНК каких-то организмов, у которых определена нуклеотидная последовательность геномов и известна функция многих генов, например, из Arabidopsis thaliana, который является модельным растением во множестве исследований, или из бактерий, так как последовательность геномов многих бактерий в настоящее время известна. Выделение генов из ДНК проводят с помощью специальных ферментов рестрикт Эндонуклеазы рестрикции, рестриктазы (от лат. restrictio — ограничение) — группа ферментов, относящихся к классу гидролаз, катализирующих реакцию гидролиза нуклеиновых кислот. Рестриктазы расщепляют нуклеиновые кислоты не с конца молекулы, а в середине. При этом каждая рестриктаза узнаёт определённый участок ДНК длиной от четырёх до шести пар нуклеотидов и расщепляет нуклеотидную цепь внутри участка узнавания или вне его. Однако этот метод имеет существенные недостатки, так как достаточно трудно подобрать ферменты, которые могут точно вырезать из ДНК нужный ген. Вместе с последовательностью его нуклеотидов захватываются «лишние» нуклеотиды или, наоборот, ферменты отрезают часть гена, превращая его в функционально неполноценный.
2. Выделение гена из ДНК с помощью химико-ферментного или ферментного синтезов. Таким способом ген можно синтезировать, зная первичную структуру белка, кодируемого желаемым геном, или с помощью обратной транскрипции РНК, выделенной из соответствующего организма. Термин транскрипция (буквально — переписывание, от лат. trans— через, пере и scribo — черчу, пишу) — это процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы; происходящий во всех живых клетках. Транскрипция катализируется ферментом, который называется ДНК-зависимая РНК-полимераза. Процесс синтеза РНК протекает в направлении от 5′- к 3′- концу,
т.е. по матричной цепи ДНКРНК-полимераза движется в направлении 3->5. Ферментный синтез гена на основе выделенной матричной РНК (мРНК) является в настоящее время наиболее распространенным методом.

СОЗДАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ КОНСТРУКЦИИ

Полученный тем или иным способом ген содержит информацию о структуре белка, но сам не может ее реализовать. Поэтому нужны дополнительные механизмы для управления действием гена — это структурные элементы: промоторы, которыми являются последовательности нуклеотидов ДНК, расположенные перед началом участка гена, кодирующего белок или РНК, и узнаваемые ферментом РНК-полимеразой как стартовая площадка для начала транскрипции, а также терминаторы и энхан-серы Терминатор — это последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК, ответственная за прекращение транскрипции. Добавление терминаторов транскрипции предотвращает нежелательное прохождение через трансген РНК-полимеразы. Для растений часто используется терминатор-ная последовательность гена нопалинсин-тазы из Agrobacterium tumefaciens. Энхан-серы — последовательности ДНК, усиливающие транскрипцию при взаимодействии со специфическими белками. Они могут находиться в любой части генома, а их взаимодействие с работающим геном происходит за счет четвертичной структуры ДНК. Выбор промотора при создании трансгенных конструкций имеет особое значение. Существует общая закономерность: прокариотические промоторы могут обеспечить активность любого гена, в том числе и эука-риотического, только в прокариотическом организме. В эукариотическом организме может функционировать только ген, имеющий эукариотический промотор. Поэтому при переносе генов от одного вида растений (животных) к другому можно использовать гены с их собственными промоторами. Но, если в растительную (животную) клетку переносится бактериальный ген, то его прокариотический промотор должен быть заменен на соответствующий эукариотический. Для растений часто используют промоторы от растительных вирусов, которые эволюционно приспособлены к функционированию в растительной клетке.

Промотор может быть сильным и слабым. Сильный промотор инициирует синтез мРНК часто, слабый — гораздо реже. При этом очень важно при конструировании вектора не изменять последовательность оснований промотора, которая определяет частоту инициации синтеза мРНК. Замена даже одного основания в этой последовательности может привести к уменьшению частоты инициации в 1000 раз. Ген должен быть встроен в векторную молекулу, способную доставить его в клетку растения, чтобы. создать специальную генетическую конструкцию, которая могла бы экспрессироваться, т.е. была бы активна в клетке. Экспрессия генов — это процесс, в котором наследственная информация гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок. Экспрессия генов может регулироваться на всех стадиях процесса: и во время транскрипции, и во время трансляции, и на стадии посттрансляционных модификаций белков. Существуют гены, кодирующие РНК (например, рРНК, тРНК), которые экспрессируются (транскрибируются), но не транслируются в белки.
Таким образом, генетическая конструкция или генетическая кассета должны выглядеть, как на рис. 2.

Затем эту генетическую конструкцию встраивают в плазмиду, которую каким-либо образом вводят в клетку с тем, чтобы гены встроились в клеточный геном.

КАК ПОЛУЧАЮТ ГЕНЕТИЧЕСКИ ИЗМЕНЕННЫЕ ОРГАНИЗМЫ?

Мы выяснили, что смысл генно-инженерных манипуляций состоит в переносе целевого гена в геном клетки-мишени и его экспрессии в новом генном окружении. Логика проведения такой манипуляции мало меняется в зависимости оттого, какой целевой ген будет использован и клетки какого организма подвергнутся изменению. Главное, что после получения трансформированной изменённой клетки из неё можно получить полноценный организм. При этом подходы к формированию организма зависят от того, какая клетка — бактериальная, растительная или животная — служила мишенью для трансформации.
В случае бактериальной клетки либо клетки другого одноклеточного организма (например, дрожжей), получение трансгенного организма ограничивается непосредственным переносом гена в клетку-мишень. Клетка одноклеточных сама по себе — самостоятельный полноценный организм. Деление такой клетки приводит к появлению идентичных организмов с теми же свойствами, что были приобретены исходной трансгенной – материнской клеткой.

Для получения трансгенного животного в качестве клетки-мишени используют половую клетку — яйцеклетку. После трансформации в ходе естественных процессов развития яйцеклетка превращается в полноценный автономный организм. Передача новых признаков в поколениях невозможна, если процесс трансформации не затронул половые клетки.

Растения имеют важное преимущество перед животными, а именно — возможна их регенерация in vitro из недифференцированных соматических тканей с получением нормальных, фертильных растений. Это свойство (тотипотентность) дает возможность получать генетически модифицированные (трансгенные) растения и изучать функционирование введенных в растения генов.

Вводить в геном растительных клеток гены, кодирующие нужный белок, пробовали разными способами, однако они все были малоэффективны. Удобный способ доставки чужих генов был подсказан самой природой — трансформация растений с помощью почвенных бактерий Agrobacterium tumefaciens или Agrobacterium rhizogenes.  Как и у большинства других бактерий, I часть их генома находится не в основной хромосоме, а в плазмидах. Ti-плазмиды (tumor-inducing, опухолеобразующие), найденные в Agrobacterium tumefaciens или Ri-плазмиды (root-inducing, корнеобразую-щие) в Agrobacterium rhizogenes, оказались лучшим инструментом для генной инженерии.

Агробактерии являются мезофильными обитателями почвы, среди них встречаются как сапрофитные (A. radiobacter), так и фитопатогенные (A. tumefaciens, A. rubi, A. rhizogenes, A. vinis) виды. Это короткие, подвижные грамотрицательные палочки с перитрихиальными жгутиками.

Опухолевый рост у растений, индуцированный патогенными штаммами Agrobacterium, представляет собой особый случай паразитизма: паразит (агробак-терия) изменяет обмен веществ в клетках хозяина, вводя свою генетическую информацию в его геном. Такое явление получило название «генетическая колонизация». Ферментативный механизм растения, отвечающий за транскрипцию собственной ДНК и синтез белка, распознает чужеродную ДНК из бактерии как свою собственную и транскрибирует ее вместе с обычными растительными генами.

В природе образование опухоли начинается с повреждения стебля растения у самой земли. Агробактерии могут трансформировать растение только при наличии пораненной растительной ткани, которая теряет различные вещества, входящие в состав клеточных стенок (глюкозу, глюкуроновую кислоту, галактозу, галактуроно-вую кислоту, арабинозу, маннозу, фукозу, целлобиозу и ксилозу), а взамен в ней начинают синтезироваться специальные вещества — предшественники лигнина, являющиеся сигнальными молекулами для начала инфекции — ацетосирингон и гидро-ацетосирингон, способствующие залечиванию раны.

Патогены чувствительны к ним и начинают двигаться к поврежденному участку ткани по градиенту концентрации этих веществ со скоростью 60 мкм/сек, а затем прикрепляются к клеткам растения в местах повреждений. После прикрепления бактерий к поверхности клеток растения они начинают образовывать целлюлозные фибриллы, которые видны при микроско-пировании уже через 90 мин после добавления бактерий и к 10 часам инкубации формируют сеть, покрывающую поверхность растительных клеток. Фибриллы служат более прочному закреплению бактерий на поверхности хозяина. За целлюлозные фибриллы могут зацепиться свободно плавающие клетки бактерий, за счет чего увеличивается множественность заражения. В результате размножения образуются скопления бактерий на поверхности растения. Передача ДНК от бактерий в растительную клетку происходит при плотном контакте бактерий с плазмалеммой растительной клетки, который обеспечивается вследствие повреждения клеточных стенок ферментами, выделяемыми бактериями и растворяющими пектины клеточной стенки.

Для чего же нужно бактериям встраивать свои гены в клетки растения, изменяя их метаболизм?
В растениях со встроенных бактериальных генов начинается синтез фитогормонов цитокининов и специфических, используемых только агробактериями, веществ — опинов. Синтез дополнительного количества гормонов в растительной клетке приводит к сдвигу баланса гормонов в клетке и, как следствие, к неуправляемому росту клеток, ведущему к образованию опухоли. Эти вещества — опины используются бактериями в качестве источника углерода и азота, что создаёт для них селективные преимущества, т.к. только агробактерии имеют гены, ответственные за деградацию этих соединений.
Геном A. tumefaciens состоит из 2-х частей — из большой линейной хромосомы (2 млн пар оснований) и значительно меньшей кольцевой хромосомы (206479 пар оснований). Именно эта кольцевая хромосома и носит название Ti-плазмиды (см. выше).

Гены, вызывающие формирование галлов на растении, локализованы по большей части на Ti-плазмиде. Agrobacterium tumefaciens имеет очень широкий круг растений-хозяев и может инфицировать практически все двудольные растения. Долгое время считалось, что однодольные растения не чувствительны к агробакте-риальной инфекции. В настоящее время показано, что при соблюдении определенных условий агробактерии могут инфицировать и однодольные растения, в частности представителей таких семейств, как Amaryllidaceae, Liliaceae, Gramineae, Iridaceae и некоторых других. Однако существуют определенные вариации круга хозяев для различных штаммов Agrobacterium: некоторые штаммы способны вызывать галлообразование на отдельных видах растений, но не инфицируют другие. Различные сорта одного и того же растения также могут иметь различную чувствительность к данному бактериальному штамму. В отличие от A. tumefaciens, A. rhizogenes фактически инфицируют все виды растений, как двудольные, так и однодольные.

Ti-плазмида представляет собой кольцевую двунитевую ДНК, которая несет гены, участвующие в образовании опухоли. В растение переносится часть плазмиды, которая называется Т-ДНК (от англ. transferred DNA, т.е. «переносимая ДНК»), на которой локализованы гены синтеза ферментов, вызывающих формирование опухолей на растении, а также гены синтеза опи-нов. Ti-плазмида содержит также w’r-гены, которые экспрессируются под воздействием сигнальных молекул и являются ответственными за синтез, вырезание и перенос Т-ДНК, но сами в геном растения не переносятся.

Индукция vir генов обратима, и каскад реакций может быть прерван, что очень важно для патогена, поскольку в том случае, если инфицируется больной и/или нежизнеспособный организм, то перенос Т-ДНК в его клетки не осуществляется. После активации w’r-генов в оболочке бактерии образуется разрыв, через который Т-ДНК переносится в растительную клетку. Похожим образом у бактерий происходит половой процесс, когда микробы просто обмениваются копиями плазмид.

Т-ДНК, являясьфрагментомТ1-плазмиды, ограничена двумя прямыми повторами из 25 нуклеотидов, которые «обманывают» ферменты растительной клетки, заставляя их принять Т-ДНК за родную и встроить ее в собственный геном. Правый конец обозначается П (RB — right border), левый соответственно Л (LB — left border). Для нормального переноса в растительную клетку особенно важна ее правая граница, которая одна может определять встраивание Т-ДНК. Удаление правой границы из Ti-плазмид делает агробактерии полностью неинфекционными. В то же время замена правой границы как на искусственно синтезированную, так и на левую восстанавливает вирулентность бактерии. Любой фрагмент ДНК, помещенный между этими границами, может быть перенесен и встроен в ядро растительной клетки. Максимальный размер фрагмента ДНК, который может быть перенесен, пока не определен.

На рисунке приведена схема генетической трансформации клетки. Фенольные компоненты пораненной растительной клетки запускают экспрессию генов vir-области Ti-плазмиды. vir-белки вырезают Т-область из плазмиды, образуя Т-цепь. Затем Т-цепь и vir-белки нескольких типов переносятся в растительную клетку через транспортные каналы. Внутри клетки vir-белки взаимодействуют с Т-цепью, формируя Т-комплекс. Этот комплекс попадает в ядро, позволяя Т-ДНК интегрировать в геном растения и экспрессировать встроенные гены

После переноса в ядро растительной клетки Т-ДНК встраивается в геном в виде одной или нескольких копий. При этом одна из нитей плазмидной ДНК деградирует, а другая за счет рекомбинации с гомологичным участком ДНК клетки-хозяина может включиться в хромосому или внехромосом-ную единицу.

У Ri-плазмид имеются общие черты с Ti-плазмидой, в том числе гомологичная vir-область. Её Т-ДНК также содержит гены, кодирующие опины и два гена синтеза ауксина и, кроме того, ещё в ней присутствуют специальные гены, называемые гогенами, которые и способствуют образованию опухоли в виде пучка корней.

Ti- и Ri-плазмиды оказались прекрасным инструментом для переноса генов в хромосомы растений. В начале 80-х гг. XX в. различными группами исследователей Ti-плазмиды были модифицированы путем удаления онкогенов (генов синтеза фито-гормонов и опинов) из области Т-ДНК; также из агробактерий была удалена вся лишняя ДНК, не нужная при клонировании ДНК. Клонирование в биологии — это получение точных копий организма или другого объекта, например, клетки или гена. Первоначально слово клон (от греч. ветка, побег) применялось для группы растений (например, фруктовых деревьев), полученных вегетативным способом от одного растения-производителя. Эти растения в точности повторяли качества своего прародителя и могли стать основателями нового сорта. Позже клоном стали называть не только всю такую группу, но и каждое отдельное растение в ней, а получение таких потомков — клонированием.

 

Со временем значение термина расширилось, и его стали применять в микробиологии, для методики выращивания культур бактерий — потомков одной клетки. Кроме того, в Ti-плазмиду был также добавлен сайт инициации репликации, вырезанный из плазмиды кишечной палочки E, coli, чтобы можно было клонировать в ней плазмиды. После переноса с их помощью ДНК в ядро растительной клетки нормальный рост растения не нарушался. После этого оставалось вставить в Т-ДНК нужные гены: один или несколько целевых и не менее двух маркерных, которые позволяют отобрать сначала клетки кишечной палочки, а потом растительные, в которых перенос генов прошел удачно – ген устойчивости к определенному антибиотику или кодирующий светящийся белок, и т.п.

В растениях, трансформированных такими плазмидами, опухоли уже не образуются, и не происходит синтеза опинов. «Обманутая» человеком бактерия, внедряя свою ДНК в хромосому растения, в свою очередь «обманывает» геном растения, который после этого начинает синтезировать необходимые человеку продукты.

Применение ГМО.

Применение ГМО в науке.

Сейчас генетически модифицированные организмы достаточно широко используются в прикладных и фундаментальных научных исследованиях. С их помощью исследуются закономерности возникновения и развития заболеваний, таких как рак, болезнь Альцгеймера, процессы регенерации и старения, исследуются процессы, проходящие в нервной системе, решаются другие проблемы актуальные в медицине и биологии.

Применение ГМО в медицине.

С 1982 года в прикладной медицине используются генетически модифицированные организмы. В этом году был зарегистрирован в качестве лекарства инсулин человека, полученный при помощи ГМ-бактерий.

В настоящее время ведутся исследования по получению с помощью ГМ- растений лекарств и вакцин против таких болезней как чума и ВИЧ. Проходит испытания проинсулин, полученный из ГМ-сафлора. Прошло успешно испытания и получило одобрение к использованию лекарство от тромбозов, полученное из молока генетически модифицированных коз. Получило очень бурное развитие такое направление медицины как генотерапия. В основе этого направления медицины лежит модификация генома соматических клеток человека. Сейчас генотерапия выступает основным методом борьбы ряда заболеваний. Так, например, еще в 1999 году каждый 4-й ребенок, заболевший (severe combined immune deficiency) успешно лечился при помощи генной терапии. Так же генотерапию планируется использовать в качестве одного из способов борьбы с процессами старения.

Применение ГМО в сельском хозяйстве.

В сельском хозяйстве генная инженерия используется в качестве создания новых сортов растений, переносящих засуху, низкие температуры, устойчивых к вредителям, обладающих лучшими вкусовыми и ростовыми качествами. Полученные новые породы среди животных отличаются повышенной продуктивностью и ускоренным ростом. На данный момент уже созданы новые сорта растений отличающихся наибольшею калорийностью и содержанием необходимого количества микроэлементов для организма человека. Проходят испытания новых пород генетически модифицированных деревьев, у которых повышенное содержание целлюлозы и быстрый рост.

Другие направления применения ГМО.

Уже разрабатываются растения, которые можно было бы использовать в качестве биологически чистого топлива.

В начале 2003 года на рынке появился первый генетически модифицированный организм – GloFish, созданный в эстетических целях. Благодаря только генной инженерии аквариумная рыбка Данио рерио пользующаяся огромной популярностью приобрела несколько полос флуоресцентных ярких цветов на своем брюшке.

В 2009 году появляется в продаже новый сорт роз “Applause” с синими лепестками. С появлением этих роз сбылась мечта многих селекционеров безуспешно пытающихся вывести розы с синими лепестками.

Заключение

 Спустя более 20 лет использования ГМО в различных сферах деятельности человека, ведущие мировые ученые в один голос уверены в том, что данная продукция приносит колоссальный вред не только животным, но и человеку. К вредному влиянию ученые относятбесплодие, всплеск онкологических заболеваний, генетических уродств и аллергических реакций, увеличение уровня смертности людей и животных, резкому сокращению биоразнообразия и ухудшение состояния окружающей среды.

Одним из самых продолжительных научных опытов о влиянии ГМО на живой организм является исследование, проводимое итальянскими учеными над тремя поколениями крыс, предки которых, в свое время, выработали в своей структуре ДНК иммунитет на радиационные волны: первое поколение крыс кормили только лишь ГМ продукцией, после чего ученые были потрясены – в организмах потомства этих крыс были обнаружены составляющие ГМО, которые повлияли не только на замедление развития крысят, но и на появление у них врожденных отклонений и болезней (паралич, слепота, бесплодие). А когда эти крысята подросли и у них появилось потомство, то было обнаружено не только увеличение размеров всех жизненно важных органов, но и бесплодие у всего третьего поколения.

Но это лишь капля в море: ведь истинное влияние ГМО на человека изучено еще не до конца. Однако научно доказано, что ГМ продукция оказывает вредное воздействие не только на того, кто ее потребляет, но и на его потомство, так как ни один живой организм не способен переварить структуру ДНК, не переваренные частицы которой затем попадают и «оседают» в ядрах ДНК этого организма. Другими словами, организм, который потребляет генетически модифицированную продукцию подвергается «замедленной» трансгенизации.

Қажетті материалды таппадың ба? Онда KazMedic авторларына тапсырыс бер

Трансгенные организмы, применение в фармации и медицине

error: Материал көшіруге болмайды!