Генна інженерія та біотехнологія

З давніх часів людство використовує біологічні науки для покращення умов свого життя, харчування та лікування захворювань. Так формувалося, наприклад, сучасне ефективне сільське господарство. Величезне значення дослідженя вчених-біологів мають і для медицини Так в останні роки XX століття виникла нова наука - генна інженерія, головним завданнями якої було одержання великих кількостей біологічних активних речовин.

Відео про гени (44 мин)

Генна інженерія - це створення гібридних молекул ДНК, що містять гени різних живих організмів. При цьому спочатку виділяють конкретний ген з клітини. Потім його переносять в іншу клітку, де він повинен вбудуватися в ДНК. У результаті клітини набувають деякі нові властивості, починають утворювати нехарактерні для них речовини.

Таким шляхом в геном кишкової палички був вбудований ген людського інсуліну (бере участь в утилізації глюкози в організмі, використовується для лікування цукрового діабету), інтерферону (компонент противірусного захисту), гормону росту. Активність розмноження мікроба забезпечує досить велику кількість цих білків, які ідентичні речовинам, отриманих з організму людини. Трохи пізніше були створені дріжджові клітини, здатні виробляти людський інсулін. Це дозволило організувати промислове виробництво інсуліну, значно менш реактогенного, ніж інші види інсулінів.. Генно-інженерні підходи в даний час використовуються при створенні медикаментозних препаратів.

Можливості генної інженерії не вичерпуються тільки розробкою нових ліків. В теперішній час вирішуються питання про використання її для профілактики і лікування спадкової патології.

Повністю попередити спадкове захворювання можна тільки вмонтувавши нормальний ген замість патологічного в запліднену яйцеклетку (зиготу). Подібні успішні експерименти були проведені з тваринами. Так, ген гормону росту щурів вбудовується в зиготу мишей. Розвивається з такої зиготи тварина, яка виявляється значно більше за розмірами представників свого виду. Таким чином, в даний час існують технічні можливості введення необхідного гена в зиготи людини з великою ймовірністю того, що він буде активно працювати. Проте існує безліч інших проблем. Зокрема, як будуть взаємодіяти нові гени з організмом людини в цілому? Чи будуть вони функціонувати нормально? Яка ймовірність і наслідки невдалих результатів? Які соціальні і моральні наслідки такого втручання в геном людини? Ці питання необхідно вирішити до початку випробувань. Тому провідні фахівці ВООЗ, ЮНЕСКО, Ради Європи та ін рекомендують тимчасово утриматися від подібних дослідів з зародковими клітинами людини.

Генно-інженерні підходи відкривають широкі перспективи лікування спадкових захворювань - генної терапії. Генна терапія - це внесення нового гена в певні клітини організму хворого, що забезпечують корекцію патологічних проявів. Вже вирішені принципові питання генної терапії у людини.

Введення ДНК у клітини-мішені можливо різними способами:

♦ хімічними (мікропреціпітати фосфату кальцію ДЕАЕ-декстран, диметилсульфоксид, ліпосоми);

♦ фізичними (ультразвук, мікроін'єкції, електропорація, лазерна мікроін'єкція);

♦ вірусними (ретровіруси, аденовіруси, адено-асоційовані віруси).

В останні роки в світі розробляються більше 400 проектів генної терапії. З них більше 60% спрямовані на лікування пухлин і приблизно по 15% на терапію інфекційних захворювань і патологичних станів, викликаних зміною гена.

Досягнення сучасної генетики значно розширили можливості біотехнології. Біотехнологія - це використання біологічних об'єктів для виробництва продуктів або матеріалів. Хоча цей термін був введений тільки в кінці XX століття, такі методи застосовувалися людиною з давніх часів (наприклад, мікроорганізми для хлібопечення, пивоварні і т.д.)

До середини XX століття були розроблені методи отримання антибіотиків за допомогою мікробів. З цього часу почалася нова ера в розвитку біотехнології. Використовуючи різні мікроорганізми, в теперішній час вдається отримувати цілий ряд лікарських препаратів в промислових умовах.

Генна інженерія дає можливість створення тварин з штучно введеними генами (трансгенні тварини). У цих випадках ген вводиться в зиготу, яка потім знову підсаджується в матку до самки. Сформовані з такої зиготи тварини починають синтезувати необхідні білки, крім того, вони здатні передавати отримані властивісті своїм нащадкам.

Література

1. Основы валеологии (учебник) / Билич Г.Л., Назарова Л.В. – СПб.: «Издательство Фолиант», 2000. – 560 с.
2. Медицинская генетика / Серия «Медицина для вас». – Ростов н/Д: Феникс, 2003. - 304 с.