Будущее генной инженерии ближе, чем вы думаете

Какие задачи стоят перед ней

Основными задачами генной инженерии являются:

1. Конструирование рекомбинантных ДНК, способных придать клеткам-реципиентам полезные для человечества свойства (синтезирование пищевого и коровьего белка).
2. Создание и применение генно-инженерных штаммов бактерий, животных и человека для культивирования вирусов с целью получения вакцин, сывороток, диагностических препаратов, лекарственных средств.
3. Создание трансгенных животных.
4. Получение трансгенных растений с желаемыми свойствами.
5. Разработка методов генной терапии человека.

И в частности:

• получение изолированного гена путем синтеза либо выделения из клеток;
• создание рекомбинантных молекул ДНК, состоящих из фрагментов молекул ДНК, полученных от разных организмов;
• клонирование генов или генетических структур;
• внедрение гена в вектор для переноса в организм;
• перенос вектора с геном в модифицируемый организм и синтез чужеродного белка;
• преобразование клеток организма;
• отбор генетически модифицированных организмов (ГМО) и устранение неудачных вариантов.

Значение генетической инженерии

Г. и. зна­чи­тель­но рас­ши­ри­ла экс­пе­рим. гра­ни­цы мо­ле­ку­ляр­ной био­ло­гии, по­сколь­ку ста­ло воз­мож­ным вво­дить в разл. ти­пы кле­ток чу­же­род­ную ДНК и ис­сле­до­вать её функ­ции. Это по­зво­ли­ло вы­яв­лять об­ще­био­ло­гич. за­ко­но­мер­но­сти ор­га­ни­за­ции и вы­ра­же­ния ге­не­тич. ин­фор­ма­ции в разл. ор­га­низ­мах. Дан­ный под­ход от­крыл пер­спек­ти­вы соз­да­ния прин­ци­пи­аль­но но­вых мик­ро­био­ло­гич. про­ду­цен­тов био­ло­ги­че­ски ак­тив­ных ве­ществ, а так­же жи­вот­ных и рас­те­ний, не­су­щих функ­цио­наль­но ак­тив­ные чу­же­род­ные ге­ны. Мн. ра­нее не­дос­туп­ные био­ло­ги­че­ски ак­тив­ные бел­ки че­ло­ве­ка, в т. ч. ин­тер­фе­ро­ны, ин­тер­лей­ки­ны, пеп­тид­ные гор­мо­ны, фак­то­ры кро­ви, ста­ли на­ра­ба­ты­вать­ся в боль­ших ко­ли­че­ст­вах в клет­ках бак­те­рий, дрож­жей или мле­ко­пи­таю­щих и ши­ро­ко ис­поль­зо­вать­ся в ме­ди­ци­не. Бо­лее то­го, поя­ви­лась воз­мож­ность ис­кус­ст­вен­но соз­да­вать ге­ны, ко­ди­рую­щие хи­мер­ные по­ли­пеп­ти­ды, об­ла­даю­щие свой­ст­ва­ми двух или бо­лее при­род­ных бел­ков. Всё это да­ло мощ­ный им­пульс к раз­ви­тию био­тех­но­ло­гии.

Глав­ны­ми объ­ек­та­ми Г. и. яв­ля­ют­ся бак­те­рии Escherichia coli (ки­шеч­ная па­лоч­ка) и Bacillus subtilis (сен­ная па­лоч­ка), пе­кар­ские дрож­жи Saccharomices cere­visiae, разл. ли­нии кле­ток мле­ко­пи­таю­щих. Спектр объ­ек­тов ген­но-ин­же­нер­но­го воз­дей­ст­вия по­сто­ян­но рас­ши­ря­ет­ся. Ин­тен­сив­но раз­ви­ва­ют­ся на­прав­ле­ния ис­сле­до­ва­ний по соз­да­нию транс­ген­ных рас­те­ний и жи­вот­ных. Ме­то­да­ми Г. и. соз­да­ют­ся но­вей­шие по­ко­ле­ния вак­цин про­тив разл. ин­фекц. аген­тов (пер­вая из них бы­ла соз­да­на на ос­но­ве дрож­жей, про­ду­ци­рую­щих по­верх­но­ст­ный бе­лок ви­ру­са ге­па­ти­та В че­ло­ве­ка). Боль­шое вни­ма­ние уде­ля­ет­ся раз­ра­бот­ке кло­ни­рую­щих век­то­ров на ос­но­ве ви­ру­сов мле­ко­пи­таю­щих и ис­поль­зо­ва­нию их для соз­да­ния жи­вых по­ли­ва­лент­ных вак­цин для нужд ве­те­ри­на­рии и ме­ди­ци­ны, а так­же в ка­че­ст­ве мо­ле­ку­ляр­ных век­то­ров для ген­ной те­ра­пии ра­ко­вых опу­хо­лей и на­следств. за­бо­ле­ва­ний. Раз­ра­бо­тан ме­тод пря­мо­го вве­де­ния в ор­га­низм че­ло­ве­ка и жи­вот­ных рекДНК, на­прав­ляю­щих про­дук­цию в их клет­ках ан­ти­ге­нов разл. ин­фекц. аген­тов (ДНК-вак­ци­на­ция). Но­вей­шим на­прав­ле­ни­ем Г. и. яв­ля­ет­ся соз­да­ние съе­доб­ных вак­цин на ос­но­ве транс­ген­ных рас­те­ний, та­ких как то­ма­ты, мор­ковь, кар­то­фель, ку­ку­ру­за, са­лат и др., про­ду­ци­рую­щих им­му­но­ген­ные бел­ки воз­бу­ди­те­лей ин­фек­ций.

История возникновения генной инженерии

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

То, что в природе составляет привилегию целого организма, в лаборатории
стало операцией, выполняемой на уровне клетки и молекул. Таким образом ученый
обращается с геном без мистического благоговения, как с фрагментом ДНК,
выделенным из природных источников или синтезированным. Здесь также
проанализированы перспективы использования генной инженерии в медицине (многое
из намеченного уже реализовано), включая фармацевтическую промышленность. В
своей работе я подробно рассматриваю деятельность ряда крупных фирм (в США и
других странах), ориентирующихся на использование методов генной инженерии, и
указываю на то, что эти методы следует анализировать в контексте развития
биотехнологий, некоторые из которых насчитывают тысячи лет. Еще один социальный
аспект становления генной инженерии — это вторжение крупного капитала в
академическую жизнь США, что обусловлено, с одной стороны, высокой
наукоёмкостью новых технологий, а, с другой, — огромной стоимостью научных
исследований.( #»563950.files/image001.gif»>

Рис.( на фото мышь Машка в центре)

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

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

Слайд 8Методы блот-гибридизации. ДНК, разделенную гель-электрофорезом переносят с геля на нитроцеллюлозный фильтр.

Ее денатурируют в геле щелочью, нейтрализуют гель, и затем прикладывают к нему нитроцеллюлозный фильтр, обеспечивая медленный ток буфера через гель и фильтр. Денатурированная ДНК диффундирует и задерживается на фильтре, после нагрева-ния, которого в вакууме она «запекается» и иммобили­зуется, т. е. обездвиживается на фильтре, в отличие от геля фильтр с ДНК мо-жно использовать для последующей гибриди­зации с меченой пробой, т. е. с мечеными ДНК и РНК. Процедура переноса ДНК с геля на фильтр обознача­ется английским термином blotting (промокание). Поэтому для таких фильтров с ДНК используется термин «блот».

Изменение человеческого вида

Первые проблески будущего, в которое мы движемся, можно увидеть в индустрии генетических тестов, ориентированной на потребителя. Многие люди по всему миру отправили свои мазки с внутренней части щек компаниям — вроде 23andMe — на анализ. Информация, которая будет им предоставлена, расскажет об относительно простых генетических чертах: статус заболеваний, связанных с мутацией одного гена, цвет глаз, нравится ли вкус кинзы, но умолчит о сложных чертах: спортивная предрасположенность, интеллект, личность.

Так будет не всегда. По мере увеличения пулов генетических данных и данных о здоровье, анализ большого количества секвенированных геномов позволит прогнозировать очень сложные генетические риски заболеваний и генетические черты, такие как рост, коэффициент интеллекта, темперамент и стиль личности

Этот процесс, называемый «полигенным подсчетом», уже проводит несколько компаний, а в будущем станет более важной частью нашей жизни

Самое интересное следствие этого всего проявится в нашем рождении детей. Перед тем, как принять решение, какую из оплодотворенных яйцеклеток имплантировать, женщины в процессе ЭКО сегодня могут выбрать из небольшого числа клеток, которые были извлечены из ранее имплантированных эмбрионов, и секвенировать геном. Современные технологии позволяют увидеть мутации отдельных генов и относительно простые расстройства. Полигенный подсчет вскоре позволит видеть эмбрионы на ранних стадиях развития и оценивать риск развития сложных генетических заболеваний или даже возможность наследования сложных человеческих черт. Самые сокровенные элементы человеческого бытия вскоре будут подвергаться строгому отбору со стороны родителей.

Технологии стволовых клеток для взрослых, вероятно, позволят производить сотни или тысячи собственных яйцеклеток женщины из ее образца крови или кожного трансплантата. Это откроет двери для репродуктивных возможностей и позволит родителям выбирать эмбрионы с исключительным потенциалом из гораздо более широкого набора вариантов.

Сложность человеческой биологии накладывает некоторые ограничения на степень возможного редактирования генов, но вся биология, включая нашу собственную, чрезвычайно гибкая. Каким еще образом из одной только клетки четыре миллиарда лет назад появилось все это биоразнообразие? Ограничения нашего воображения станут самыми большими препятствиями для нашей биологии.

Но пока мы, люди, стремимся к силе богов, мы совсем не готовы ее использовать.

Понятие генных технологий

Замечание 1

Генные технологии основываются на методах генетики и молекулярной биологии, объединенных целенаправленным созданием новых комбинаций генов, не существующих в природе. Генные технологии часто называют генной инженерией.

Генная инженерия зародилась в начале 70-х годов ХХ века. Тогда генные технологии носили название технологии рекомбинантных ДНК.

Основная операция генной технологии состоит в извлечении гена или группы генов из клеток организма и соединение их с молекулами ДНК, которые имеют способность проникать в клетки другого организма и размножаться.

Начальная стадия развития генных технологий принесла ряд биологически активных соединений, таких как интерферон, инсулин и т.д.

Получи помощь с рефератом от ИИ-шки

ИИ ответит за 2 минуты

Современная генная инженерия объединяет микробиологию, генетику, биохимию, химию нуклеиновых кислот и белков и дает новые возможности для решения большого количества проблем медицины, сельского хозяйства и биотехнологии.

Основной целью генной инженерии является видоизменение ДНК. Для этого она кодируется для производства белка с заданными свойствами.

Замечание 2

Современные методы дают возможность анализа и идентификации фрагмента ДНК и клетки, в которую ввели необходимую ДНК. С помощью этих методов целенаправленно производятся операции над биологическими объектами. Это является основой генных технологий.

Основы генетической инженерии

Генетическая инженерия (от греческого слова — Genesis — происхождение) — направление науки на рубеже молекулярной биологии, молекулярной генетики, биотехнологии и т.д., целью которой является создание организмов с новыми совокупности наследственных признаков, в т.ч. и таких, которые не проявляют в природе.

Это осуществляется путем направленного переноса человеком конкретных генов или их комплексов из одного организма в другой, закрепление этих генов в новом генетическом окружении и обеспечения их выражение в определенной генетической системе.

Методы генетической инженерии

В генетической генной инженерии используют такие способы:

• слияние соматических (неполовых) клеток или протопластов различных клеток одного или разных видов организмов (см. Соматическая гибридизация);
• перенос из одной клетки в другую ядер клеток, хромосом или их фрагментов;
• введение в клетки конкретных генов.

Последний способ применяет специальное направление методов генетической инженерии — генная инженерия, основной задачей которой является получение конкретных генов, определяющих тот или иной признак клетки или организма.

Эта задача решается химическим синтезом гена путем:

• объединения нуклеотидов ДНК в определенной последовательности
• ферментативным синтезом ДНК на матрицах информационной РНК с помощью обратной транскриптазы
• фрагментирования тотальной ДНК клетки и последующим выбором фрагментов
• получением или созданием векторных молекул — молекул ДНК, способных присоединять фрагменты молекул ДНК любого происхождения, проникать в клетки и размножаться в них в автономном или интегрированном состоянии

Такие векторные молекулы создан на базе бактериофагов и плазмид. Возможны и другие типы векторных молекул.

Методы генетической инженерии призваны решать фундаментальные научные задачи, связанные со структурой и организацией геномов, а также с особенностями функционирования их в различных организмах.

Перед генетической генной инженерией также стоят важные задачи прикладного характера:

разработка новых методов создания высокопроизводительных штаммов — продуцентов микроорганизмов, сортов растений и пород животных, а в перспективе — гемотерапия наследственных заболеваний человека.

Исследования по основам генетической инженерии начали интенсивно развиваться в 70-е годы XX в.

Среди практических достижений методов генетической инженерии важнейшими является создание продуцентов биологически активных протеинов:

• интерферона
• инсулина
• гормона роста и т.д.
• а также разработка способов активизации цепей обмена веществ, связанных с образованием низкомолекулярных биологически активных соединений

Таким образом получено продуценты некоторых аминокислот, антибиотиков, витаминов, во много раз эффективнее по сравнению с выведенными с помощью традиционных методов селекции и генетики.

Генетическая генная инженерия разрабатывает способы получения чисто протиновых вакцин против вирусов герпеса, гриппа, гепатита, ящура. Реализована идея использования для вакцинации комбинированного вируса осповакцины, в геном которого встроены гены, кодирующие синтез протеинов других вирусов (например, вирусов гриппа или гепатита). В результате вакцинации таким вирусом организм получает возможность выработать иммунитет не только против оспы, но и против гепатита, гриппа или другой инфекционной болезни, вызванной вирусом, синтез протеина которого кодируется встроенным геном.

↑пЕЙНЛЕМДСЕЛЮЪ КХРЕПЮРСПЮ

1. дФ. сНРЯНМ. лНКЕЙСКЪПМЮЪ АХНКНЦХЪ ЦЕМЮ. лНЯЙБЮ. лХП. 1978.

2. яРЕМР ц., йЩКХМДЮП п. лНКЕЙСКЪПМЮЪ ЦЕМЕРХЙЮ. лНЯЙБЮ. лХП. 1981

3. я.м. ыЕКЙСМНБ «цЕМЕРХВЕЯЙЮЪ ХМФЕМЕПХЪ». мНБНЯХАХПЯЙ, ХГДЮРЕКЭЯРБН яХАХПЯЙНЦН сМХБЕПЯХРЕРЮ, 2008

4. цКХЙ а. лНКЕЙСКЪПМЮЪ АХНРЕУМНКНЦХЪ. оПХМЖХОШ Х ОПХЛЕМЕМХЕ / а. цКХЙ, дФ. оЮЯРЕПМЮЙ. л.: лХП, 2002

5. оНД ПЕДЮЙЖХЕИ дФ. дПЕИОЕПЮ, п.яЙНРРЮ, т. юПЛХРХДФЮ, п. сНКДЕМЮ. цЕММЮЪ ХМФЕМЕПХЪ ПЮЯРЕМХИ. кЮАНПЮРНПМНЕ ПСЙНБНДЯРБН. лНЯЙБЮ. «лХП». 1991.

6. юЦПНАХНРЕУМНКНЦХЪ Б ЛХПЕ. оНД ПЕД. яЙПЪАХМЮ й.ц. л.:жЕМРП «аХНХМФЕМЕПХЪ» пюм, 2008. — 135 Я.

7. йКЮПЙ. д., пЮЯЯЕК к. лНКЕЙСКЪПМЮЪ АХНКНЦХЪ ОПНЯРНИ Х ГЮМХЛЮРЕКЭМШИ ОНДУНД. лНЯЙБЮ. гюн «йНЛОЮМХЪ йнмд». 2004

Отличие генной инженерии от селекции

В чем состоит отличие генной инженерии от селекции? Чтобы получить ответ на этот вопрос, необходимо перечислить ограничения, с которыми сталкиваются селекционеры:

• нельзя предсказать, какое получится потомство
• нельзя скрестить неродственные виды
• нельзя управлять процессом рекомбинации.

В природе возможно скрещивание только близкородственных генов. Иначе неизвестно, какие организмы бы получились в результате скрещивания.
Возник вопрос, что если попытаться провести рекомбинацию вне организма. Подобные эксперименты были проведены в 1972 году, а в дальнейшем был создан арсенал методов, которые позволяли производить рекомбинацию в пробирке, а затем вводить полученный материал в клетку.

Таким образом, отличие генной инженерии от селекции заключается в том, что процесс рекомбинации производится вне организма, что позволяет преодолеть все ограничения классической селекции. В генной инженерии возможно скрещивание генов разных видом, возможно предсказать результат, а также можно управлять процессом.

Слайд 27Методы генной терапии:Используют два основных подхода, различающиеся природой клеток- мишеней:- фетальную

генотерапию , при которой чужеродную ДНК вводят в зиготу или эмбрион на ранней стадии развития; при этом ожидается, что введенный материал попадет во все клетки реципиента (и даже в половые клетки, обеспечив тем самым передачу следующему поколению), и- соматическую генотерапию , при которой генетический материал вводят только в соматические клетки и он не передается половым клеткам.Есть и третий подход — активация собственных генов организма с целью полного или частичного преодоления действия мутантного гена. Яркий пример такого подхода — использование гидроксимочевины для активации синтеза гемоглобина F у больных с серповидноклеточной анемией и талассемиями

Игры с собственной биологией

Те же самые инструменты, которые помогут нам побороть наши худшие пристрастия, спасут наших детей, помогут нам жить дольше и здоровой жизнью, они же откроют дверь и злоупотреблениям. Предусмотрительные родители с благими намерениями или государства со слабой регулирующей структурой или агрессивными идеями, желающие повысить конкурентоспособность нации, могут ввергнуть нас в генетическую гонку, которая подорвет наше существенное разнообразие, опасно разделит общество, приведет к опасным, дестабилизирующим и даже возможно смертельным конфликтам между нами, поставит под угрозу все человечество.

Но если развитие генетических технологий неизбежно, то, как все это развернется — можно и нужно контролировать. Если мы не хотим, чтобы генетическая революция погубила наш вид или привела к смертельным конфликтам между имеющими нужные гены и неимущими, либо между социально адаптированными и социально неадаптированными, именно сейчас нужно принимать умные решения, отталкиваясь от наших лучших индивидуальных и коллективных ценностей. Хотя технологии, которые продвигают генетическую революцию, новы, система ценностей, которая нам понадобится для оптимизации преимуществ и минимизации ущерба в этом процессе массовой трансформации, разрабатывалась тысячи лет.

Изучение ДНК в пробирке давно стало обычным делом.

И хотя некоторые умные и благонамеренные ученые уже собирались, дабы обсудить, что будет дальше, никаких даже самых мудрых пророков не хватит, чтобы принять решения о будущем нашего вида. Нужно будет руководить процессом его формирования на национальном и даже международном уровне.

Каждой стране придется разработать собственные нормативные руководящие принципы для генной инженерии человека, основанные как на лучших международных практиках, так и на уникальных традициях и ценностях страны. Однако, поскольку мы все являемся одним видом, в конечном итоге нам придется разработать руководящие принципы, применимые ко всем нам.

Пересечение геномики и искусственного интеллекта может показаться научной фантастикой, но это ближе, чем вы думаете. Намного раньше, чем это признает большинство людей, преимущества, которые предлагают новые технологии, и конкуренция между нами, вызовет быструю реакцию. До того, как эта искра загорится, у нас есть совсем немного времени, чтобы собраться вместе как вид, сформулировать и воплотить в действительность будущее, которое мы увидим совместно.

А вы одобряете генетические изменения или нет? Расскажите в нашем чате в Телеграме.

Выбор мишени гены

Первым шагом является идентификация целевого гена или генов для вставки в организм-хозяин. Это обусловлено целью для результирующего организма. В некоторых случаях поражается только один или два гена. Для более сложных задач могут быть задействованы целые биосинтетические пути с участием множества генов. Найденные гены и другая генетическая информация от широкого круга организмов может быть вставлена ​​в бактерии для хранения и модификации, создавая генетически модифицированные бактерии в процессе. Бактерии дешевы, их легко выращивать, клонально, они быстро размножаются, относительно легко трансформируются и могут храниться при -80 ° C почти неограниченное время. После выделения гена его можно хранить внутри бактерий, обеспечивая неограниченный запас для исследований.

Генетический скрининг может быть проведен для определения потенциальных генов с последующими другими тестами для определения лучших кандидатов. Простой экран включает случайную мутацию ДНК химическими веществами или излучением, а затем выбор тех, которые отображают желаемый признак. Для организмов, в которых мутация нецелесообразна, ученые вместо этого ищут людей среди населения, которые проявляют характеристику через естественные мутации. Процессы, которые рассматривают фенотип и затем пытаются идентифицировать ответственный ген, называются прямой генетикой. Затем ген необходимо картировать путем сравнения наследования фенотипа с известными генетическими маркерами. Близкие гены, скорее всего, наследуются вместе.

Другой вариант — обратная генетика. Этот подход включает нацеливание на конкретный ген с мутацией, а затем наблюдение за тем, какой фенотип развивается. Мутация может быть разработана так, чтобы инактивировать ген или позволить ему стать активным только при определенных условиях. Условные мутации полезны для идентификации генов, которые обычно являются летальными, если не работают. Поскольку гены со схожими функциями имеют сходные последовательности (гомологичные ), можно предсказать вероятную функцию гена, сравнив его последовательность с последовательностью хорошо изученных генов из модельных организмов. Разработка микрочипов, транскриптомов и секвенирования генома значительно упростила поиск нужных генов.

Бактерии Bacillus thuringiensis был впервые обнаружен в 1901 г. как возбудитель смерти тутовых шелкопрядов. Благодаря этим инсектицидным свойствам бактерии были использованы в качестве биологического инсектицида, коммерчески разработанного в 1938 году. cry белки были обнаружены для обеспечения инсектицидной активности в 1956 году, а к 1980-м годам Ученые успешно клонировали ген, кодирующий этот белок, и экспрессировали его в растениях. Ген, обеспечивающий устойчивость к гербициду глифосату, был обнаружен после семи лет поиска бактерий, обитающих в выпускной трубе производственного предприятия Monsanto RoundUp. У животных большинство используемых генов — это гены гормона роста.

Генно-инженерные ( рекомбинантные ) вакцины. Векторные вакцины. Синтетические вакцины.

Генно-инженерные вакцины содержат Аг возбудителей, полученные с использованием методов генной инженерии, и включают только высокоиммуногенные компоненты, способствующие формированию защитного иммунитета (более подробно см. главу 7). Возможны несколько вариантов создания генно-инженерных вакцин.

• Внесение генов вирулентности в авирулентные или слабовирулентные микроорганизмы.• Внесение генов вирулентности в неродственные микроорганизмы с последующим выделением Аг и его использованием в качестве иммуногена.• Искусственное удаление генов вирулентности и использование модифицированных организмов в виде корпускулярных вакцин.

Ряд современных противовирусных вакцин сконструирован путём введения генов, кодируюших основные Аг патогенных вирусов и бактерий в геном вируса осповакцины (HBsAg вируса гепатита В) и непатогенных для человека сальмонелл (HBsAg вируса гепатита В и Аг токсина столбнячной палочки). Другим примером служит введение генов возбудителя туберкулёза в вакцинный штамм БЦЖ, что придаёт ему большую активность в качестве дивергентной вакцины. Такие препараты известны как векторные вакцины.

Для активной иммунопрофилактики гепатита В также предложена вакцина, представляющая собой HBsAg вируса. Его получают из дрожжевых клеток, в которые введён вирусный ген (в форме плазмиды), кодирующий синтез HBsAg. Препарат очищают от дрожжевых белков и используют для иммунизации. В качестве метода более быстрой и дешёвой наработки бактериальных экзотоксинов в настоящее время разработаны методы их получения при помощи неприхотливых микроорганизмов, в геном которых искусственно внесены гены токсинообразования (например, в виде плазмид).

Селективное удаление генов вирулентности открывает широкие перспективы для получения стойко аттенуированных штаммов шигелл, токсигенных кишечных палочек, возбудителей брюшного тифа, холеры и других диареегенных бактерий. Возникает возможность создания поливалентных вакцин для профилактики кишечных инфекций, вводимых внутрь. Другим важным . направлением выступает возможность получения аттенуированных штаммов возбудителя туберкулёза человека и их использования в качестве вакцин.

Синтетические вакцины

Принцип конструирования вакцин включает синтез или выделение нуклеиновых кислот или полипептидных последовательностей, образующих Aг-детерминанты, распознаваемых нейтрализующими AT. Непременные компоненты таких вакцин — сам Аг, высокомолекулярный носитель (винилпирролидон или декстран) и адъювант (повышающий иммуногенность вакцин). Подобные препараты наиболее безопасны в плане возможных поствакцинальных осложнений, но их разработке мешают две проблемы. Во-первых, не всегда имеется информация об идентичности синтетических эпитопов естественным Аг. Во-вторых, низкомолекулярные синтетические пептиды обладают низкой иммуногенностью, что приводит к необходимости подбора соответствующих адъювантов.

С другой стороны, введение синтетических вакцин в комбинации с адъювантами и иммуномодуляторами перспективно у лиц с нарушениями иммунного статуса. Особые перспективы имеет использование нуклеиновых кислот для иммунопрофилактики инфекций, вызываемых внутриклеточными паразитами. В эксперименте показано, что иммунизация организма РНК и ДНК многих вирусов, малярийного плазмодия или возбудителя туберкулёза приводит к развитию стойкой невосприимчивости к заражению.

– Также рекомендуем “Молекулярные вакцины. Анатоксины. Классификация анатоксинов. Конъюгированные вакцины.”

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.

Виды, сферы применения генной инженерии

Человек использует генную инженерию для получения трансгенных растений и животных, генной терапии наследственных заболеваний, производства лекарственных препаратов, вакцин, гормонов и т. д.

В настоящее время генная инженерия широко распространена в отраслях народного хозяйства: фармакологической, микробиологической, пищевой промышленности, в сельском хозяйстве. 

В медицине:

1. Разработка с помощью синтезированных генов интерферонов — белков, вырабатываемых организмом в ответ на вирусную инфекцию, а также гормонов. Ученые рассматривают возможность использования интерферонов в качестве средства лечения от СПИДа и рака. Массовое производство этого полезного белка очень эффективно, ведь всего один литр бактериальной культуры дает столько интерферона, сколько добывают из тысяч литров человеческой крови.
2. Производство в промышленных масштабах путем использования генномодифицированных бактерий инсулина, необходимого для лечения сахарного диабета.
3. Используя рекомбинантную ДНК, получение человеческого гормона роста — единственного лекарства от гипофизарной карликовости (редкого детского заболевания).
4. Клинические испытания около 200 новых диагностических препаратов (генных, а не белковых), а также более 100 лекарственных веществ.

С помощью генно-инженерных методов создали ряд вакцин, которые сейчас проходят испытания по проверке их эффективности против ВИЧ — вируса иммунодефицита человека, вызывающего СПИД. 

В настоящее время интенсивно развивается и генная терапия. Так, для борьбы со злокачественными опухолями в организм вводят сконструированную копию гена, который кодирует мощный противоопухолевый фермент. 

Важным направлением генной инженерии является обеспечение больных людей органами для пересадки. Например, трансгенная свинья, может стать донором сердца, почек, печени, сосудов и кожи для людей, так как по размерам внутренних органов и физиологии она наиболее близка к человеку.

В сельском хозяйстве:

Главными задачами являются:

• выведение устойчивых к вирусам видов животных и растений, сельскохозяйственных культур;
• защита растений от насекомых-вредителей;
• уменьшение интенсивности обработки полей пестицидами и т. д;
• увеличение витаминов и полезных веществ в зерновых культурах;
• улучшение качества и вкуса пищи;
• получение дизельного топлива из животных и растительных жиров;
• решение экологических проблем — например, очистка почвы от промышленных отходов, защита окружающей среды от загрязнений, разработка новых очистительных сооружений.

В генной терапии —проведение в клетке пациента различных манипуляций с генетическим материалом, в частности с ДНК или РНК, для лечения определенных заболеваний:

• замена мутировавшего гена, провоцирующего болезнь, здоровой копией;
• инактивация неправильно функционирующих мутирующих генов;
• внедрение нового гена, помогающего бороться с заболеванием.

↑хЯРНПХВЕЯЙЮЪ ЯОПЮБЙЮ

цЕММЮЪ ХМФЕМЕПХЪ ОНЪБХКЮЯЭ АКЮЦНДЮПЪ ПЮАНРЮЛ ЛМНЦХУ ХЯЯКЕДНБЮРЕКЕИ Б ПЮГМШУ НРПЮЯКЪУ АХНУХЛХХ Х ЛНКЕЙСКЪПМНИ ЦЕМЕРХЙХ. б 1953 ЦНДС дФ. сНРЯНМ Х т. йПХЙ ЯНГДЮКХ ДБСЯОХПЮКЭМСЧ ЛНДЕКЭ дмй, МЮ ПСАЕФЕ 50 — 60-У ЦНДНБ 20 БЕЙЮ АШКХ БШЪЯМЕМШ ЯБНИЯРБЮ ЦЕМЕРХВЕЯЙНЦН ЙНДЮ, Ю Й ЙНМЖС 60-У ЦНДНБ ЕЦН СМХБЕПЯЮКЭМНЯРЭ АШКЮ ОНДРБЕПФДЕМЮ ЩЙЯОЕПХЛЕМРЮКЭМН. ьКН ХМРЕМЯХБМНЕ ПЮГБХРХЕ ЛНКЕЙСКЪПМНИ ЦЕМЕРХЙХ, НАЗЕЙРЮЛХ ЙНРНПНИ ЯРЮКХ E. coli, ЕЕ БХПСЯШ Х ОКЮГЛХДШ. аШКХ ПЮГПЮАНРЮМШ ЛЕРНДШ БШДЕКЕМХЪ БШЯНЙННВХЫЕММШУ ОПЕОЮПЮРНБ МЕОНБПЕФДЕММШУ ЛНКЕЙСК дмй, ОКЮГЛХД Х БХПСЯНБ. дмй БХПСЯНБ Х ОКЮГЛХД ББНДХКХ Б ЙКЕРЙХ Б АХНКНЦХВЕЯЙХ ЮЙРХБМНИ ТНПЛЕ, НАЕЯОЕВХБЮЪ ЕЕ ПЕОКХЙЮЖХЧ Х ЩЙЯОПЕЯЯХЧ ЯННРБЕРЯРБСЧЫХУ ЦЕМНБ. б 1970 ЦНДС ц.яЛХРНЛ АШК БОЕПБШЕ БШДЕКЕМ ПЪД ТЕПЛЕМРНБ — ПЕЯРПХЙРЮГ, ОПХЦНДМШУ ДКЪ ЦЕММН-ХМФЕМЕПМШУ ЖЕКЕИ. ц. яЛХР СЯРЮМНБХК, ВРН ОНКСВЕММШИ ХГ АЮЙРЕПХИ НВХЫЕММШИ ТЕПЛЕМР HindII ЯНУПЮМЪЕР ЯОНЯНАМНЯРЭ ПЮГПЕГЮРЭ ЛНКЕЙСКШ МСЙКЕХМНБШУ ЙХЯКНР (МСЙКЕЮГМЮЪ ЮЙРХБМНЯРЭ), УЮПЮЙРЕПМСЧ ДКЪ ФХБШУ АЮЙРЕПХИ. йНЛАХМХПНБЮМХЕ дмй-ПЕЯРПХЙРЮГ (ДКЪ ПЮГПЕГЮМХЪ ЛНКЕЙСК дмй МЮ НОПЕДЕКЕММШЕ ТПЮЦЛЕМРШ) Х БШДЕКЕММШУ ЕЫЕ Б 1967 Ц. ТЕПЛЕМРНБ – дмй-КХЦЮГ (ДКЪ «ЯЬХБЮМХЪ» ТПЮЦЛЕМРНБ Б ОПНХГБНКЭМНИ ОНЯКЕДНБЮРЕКЭМНЯРХ) ОН ОПЮБС ЛНФМН ЯВХРЮРЭ ЖЕМРПЮКЭМШЛ ГБЕМНЛ Б РЕУМНКНЦХХ ЦЕММНИ ХМФЕМЕПХХ.

дЮРНИ ПНФДЕМХЪ ЦЕММНИ ХМФЕМЕПХХ ЛНФМН ЯВХРЮРЭ 1972 ЦНД, ЙНЦДЮ о. аЕПЦ, я. йНЩМ, у. аНИЕП Я ЯНРПСДМХЙЮЛХ ( яРЕМТНПДЯЙХИ СМХБЕПЯХРЕР) ЯНГДЮКХ ОЕПБСЧ ПЕЙНЛАХМЮМРМСЧ дмй, ЯНДЕПФЮБЬСЧ ТПЮЦЛЕМРШ дмй БХПСЯЮ SV40, АЮЙРЕПХНТЮЦЮ Х E. Coli.

рЮЙХЛ НАПЮГНЛ, Й МЮВЮКС 70-У ЦНДНБ АШКХ ЯТНПЛСКХПНБЮМШ НЯМНБМШЕ ОПХМЖХОШ ТСМЙЖХНМХПНБЮМХЪ МСЙКЕХМНБШУ ЙХЯКНР Х АЕКЙНБ Б ФХБНЛ НПЦЮМХГЛЕ Х ЯНГДЮМШ РЕНПЕРХВЕЯЙХЕ ОПЕДОНЯШКЙХ ЦЕММНИ ХМФЕМЕПХХ

юЙЮДЕЛХЙ ю.ю. аЮЕБ АШК ОЕПБШЛ Б МЮЬЕИ ЯРПЮМЕ СВЕМШЛ, ЙНРНПШИ ОНБЕПХК Б ОЕПЯОЕЙРХБМНЯРЭ ЦЕММНИ ХМФЕМЕПХХ Х БНГЦКЮБХК ХЯЯКЕДНБЮМХЪ Б ЩРНИ НАКЮЯРХ. цЕМЕРХВЕЯЙЮЪ ХМФЕМЕПХЪ (ОН ЕЦН НОПЕДЕКЕМХЧ) — ЙНМЯРПСХПНБЮМХЕ in vitro ТСМЙЖХНМЮКЭМН ЮЙРХБМШУ ЦЕМЕРХВЕЯЙХУ ЯРПСЙРСП (ПЕЙНЛАХМЮМРМШУ дмй), ХКХ ХМЮВЕ — ЯНГДЮМХЕ ХЯЙСЯЯРБЕММШУ ЦЕМЕРХВЕЯЙХУ ОПНЦПЮЛЛ.

Методика создания генно-инженерных вакцин

Воспроизводство генно инженерных вакцин (ГИВ) начинается с синтеза желаемого белкового соединения, для этого требуется пройти следующие этапы:

• из ДНК вируса «вырезают» нужный фрагмент – ген. В каждом отдельном гене содержится информация по производству какого-либо белка в клетке. «Разрезание» происходит с помощью особых ферментов (рестриктаз);
• затем «выщепленный» вирусный ген соединяют с так называемым вектором (это ДНК, чаще бактериальная плазмида), обеспечивающим внедрение в клетку;
• полученную ДНК-конструкцию вводят в бактериальную клетку;
• далее происходит размножение (репликация) нужного гена, то есть идёт экспрессия «вшитого» генома вируса – преобразование наследственной информации в белок.

В результате бактериальные клетки, выращиваемые в питательной среде, начинают вырабатывать белки-возбудители инфекции, то есть синтезировать вещество, ранее им несвойственное. Белки впоследствии выделяют, очищают – материал для вакцины готов.

При получении ГИВ в качестве векторов (помимо искусственно созданных плазмид) выступают дрожжи, фаги, вирусы животных, например, аденовирусы или вирус осповакцины.