1. Δυνατότητες γενετικής μηχανικής. 4

2. Ιστορία της γενετικής μηχανικής. 6

3. Η γενετική μηχανική ως επιστήμη. Μέθοδοι γενετικής μηχανικής. 10

4. Τομείς εφαρμογής της γενετικής μηχανικής. 12

5. Επιστημονικά στοιχεία για τους κινδύνους της γενετικής μηχανικής. 18

Συμπέρασμα. 22

Παραπομπές.. 23

Εισαγωγή

Το θέμα της γενετικής μηχανικής έχει γίνει πρόσφατα όλο και πιο δημοφιλές. Δίνεται περισσότερη προσοχή στις αρνητικές συνέπειες που μπορεί να οδηγήσει η ανάπτυξη αυτού του κλάδου της επιστήμης και πολύ μικρή κάλυψη δίνεται στα οφέλη που μπορεί να επιφέρει η γενετική μηχανική.

Ο πιο πολλά υποσχόμενος τομέας εφαρμογής είναι η παραγωγή φαρμάκων με χρήση τεχνολογιών γενετικής μηχανικής. Πρόσφατα, κατέστη δυνατή η λήψη χρήσιμων εμβολίων με βάση διαγονιδιακά φυτά. Εξίσου μικρότερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η παραγωγή προϊόντων διατροφής που χρησιμοποιούν τις ίδιες τεχνολογίες.

Η γενετική μηχανική είναι η επιστήμη του μέλλοντος. Αυτή τη στιγμή, σε όλο τον κόσμο, εκατομμύρια εκτάρια γης σπέρνονται με διαγονιδιακά φυτά, δημιουργούνται μοναδικά ιατρικά σκευάσματα και νέοι παραγωγοί χρήσιμων ουσιών. Με την πάροδο του χρόνου, η γενετική μηχανική θα καταστήσει δυνατή την επίτευξη νέων προόδων στην ιατρική, τη γεωργία, τη βιομηχανία τροφίμων και την κτηνοτροφία.

Σκοπός αυτής της εργασίας είναι να μελετήσει τα χαρακτηριστικά της δυνατότητας, το ιστορικό ανάπτυξης και τους τομείς εφαρμογής της γενετικής μηχανικής.

1. Δυνατότητες γενετικής μηχανικής

Ένα σημαντικό μέρος της βιοτεχνολογίας είναι η γενετική μηχανική. Γεννημένη στις αρχές της δεκαετίας του '70, έχει σημειώσει μεγάλη επιτυχία σήμερα. Οι τεχνικές γενετικής μηχανικής μετατρέπουν κύτταρα βακτηρίων, ζυμομυκήτων και θηλαστικών σε «εργοστάσια» για τη μεγάλης κλίμακας παραγωγή οποιασδήποτε πρωτεΐνης. Αυτό καθιστά δυνατή τη λεπτομερή ανάλυση της δομής και των λειτουργιών των πρωτεϊνών και τη χρήση τους ως φάρμακα. Επί του παρόντος, η Escherichia coli (E. coli) έχει γίνει προμηθευτής τόσο σημαντικών ορμονών όπως η ινσουλίνη και η σωματοτροπίνη. Παλαιότερα, η ινσουλίνη λαμβανόταν από ζωικά παγκρεατικά κύτταρα, επομένως το κόστος της ήταν πολύ υψηλό. Για να ληφθούν 100 g κρυσταλλικής ινσουλίνης, απαιτούνται 800-1000 kg παγκρέατος και ένας αδένας μιας αγελάδας ζυγίζει 200 ​​- 250 γραμμάρια. Αυτό έκανε την ινσουλίνη ακριβή και δυσπρόσιτη για ένα ευρύ φάσμα διαβητικών. Το 1978, ερευνητές από την Genentech παρήγαγαν για πρώτη φορά ινσουλίνη σε ένα ειδικά κατασκευασμένο στέλεχος Escherichia coli. Η ινσουλίνη αποτελείται από δύο πολυπεπτιδικές αλυσίδες Α και Β, μήκους 20 και 30 αμινοξέων. Όταν συνδέονται με δισουλφιδικούς δεσμούς, σχηματίζεται φυσική ινσουλίνη διπλής αλυσίδας. Έχει αποδειχθεί ότι δεν περιέχει πρωτεΐνες E. coli, ενδοτοξίνες και άλλες ακαθαρσίες, δεν προκαλεί παρενέργειες όπως η ζωική ινσουλίνη και δεν έχει βιολογική δράση

είναι διαφορετικό. Στη συνέχεια, συντέθηκε προϊνσουλίνη σε κύτταρα E. coli, για τα οποία συντέθηκε ένα αντίγραφο DNA σε ένα πρότυπο RNA χρησιμοποιώντας αντίστροφη μεταγραφάση. Μετά τον καθαρισμό της προϊνσουλίνης που προέκυψε, χωρίστηκε σε φυσική ινσουλίνη, ενώ τα στάδια εκχύλισης και απομόνωσης της ορμόνης ελαχιστοποιήθηκαν. Από 1000 λίτρα υγρού καλλιέργειας, μπορούν να ληφθούν έως και 200 ​​γραμμάρια της ορμόνης, που ισοδυναμεί με την ποσότητα ινσουλίνης που εκκρίνεται από 1600 κιλά παγκρέατος ενός χοίρου ή μιας αγελάδας.

Η σωματοτροπίνη είναι μια ανθρώπινη αυξητική ορμόνη που εκκρίνεται από την υπόφυση. Η ανεπάρκεια αυτής της ορμόνης οδηγεί σε νανισμό της υπόφυσης. Εάν η σωματοτροπίνη χορηγείται σε δόσεις των 10 mg ανά κιλό σωματικού βάρους τρεις φορές την εβδομάδα, τότε σε ένα χρόνο ένα παιδί που πάσχει από την έλλειψή της μπορεί να αυξηθεί κατά 6 εκατοστά mg σωματοτροπίνης ως προς το τελικό φαρμακευτικό προϊόν. Έτσι, οι διαθέσιμες ποσότητες της ορμόνης ήταν περιορισμένες, επιπλέον, η ορμόνη που λαμβανόταν με αυτή τη μέθοδο ήταν ετερογενής και μπορούσε να περιέχει ιούς βραδείας ανάπτυξης. Το 1980, η εταιρεία Genentec ανέπτυξε μια τεχνολογία για την παραγωγή σωματοτροπίνης χρησιμοποιώντας βακτήρια, η οποία δεν είχε αυτά τα μειονεκτήματα. Το 1982, η ανθρώπινη αυξητική ορμόνη ελήφθη σε καλλιέργεια E. coli και ζωικών κυττάρων στο Ινστιτούτο Παστέρ στη Γαλλία και το 1984 ξεκίνησε η βιομηχανική παραγωγή ινσουλίνης στην ΕΣΣΔ. Στην παραγωγή ιντερφερόνης χρησιμοποιούνται τόσο E. coli, S. cerevisae (ζυμομύκητα) όσο και καλλιέργεια ινοβλαστών ή μετασχηματισμένων λευκοκυττάρων. Με παρόμοιες μεθόδους λαμβάνονται επίσης ασφαλή και φθηνά εμβόλια.

Η τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA βασίζεται στην παραγωγή πολύ ειδικών ανιχνευτών DNA, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για τη μελέτη της έκφρασης γονιδίων στους ιστούς, τον εντοπισμό γονιδίων στα χρωμοσώματα και την αναγνώριση γονιδίων με σχετικές λειτουργίες (για παράδειγμα, σε ανθρώπους και κοτόπουλο). Οι ανιχνευτές DNA χρησιμοποιούνται επίσης στη διάγνωση διαφόρων ασθενειών.

Η τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA κατέστησε δυνατή μια μη συμβατική προσέγγιση γονιδίων πρωτεΐνης που ονομάζεται αντίστροφη γενετική. Σε αυτή την προσέγγιση, μια πρωτεΐνη απομονώνεται από ένα κύτταρο, το γονίδιο αυτής της πρωτεΐνης κλωνοποιείται και τροποποιείται, δημιουργώντας ένα μεταλλαγμένο γονίδιο που κωδικοποιεί μια αλλοιωμένη μορφή της πρωτεΐνης. Το προκύπτον γονίδιο εισάγεται στο κύτταρο. Εάν εκφραστεί, το κύτταρο που το φέρει και οι απόγονοί του θα συνθέσουν την τροποποιημένη πρωτεΐνη. Με αυτόν τον τρόπο μπορούν να διορθωθούν τα ελαττωματικά γονίδια και να αντιμετωπιστούν οι κληρονομικές ασθένειες.

Εάν το υβριδικό DNA εισαχθεί σε ένα γονιμοποιημένο ωάριο, μπορούν να παραχθούν διαγονιδιακοί οργανισμοί που εκφράζουν το μεταλλαγμένο γονίδιο και το μεταδίδουν στους απογόνους τους. Ο γενετικός μετασχηματισμός των ζώων καθιστά δυνατό τον καθορισμό του ρόλου των μεμονωμένων γονιδίων και των πρωτεϊνικών τους προϊόντων τόσο στη ρύθμιση της δραστηριότητας άλλων γονιδίων όσο και σε διάφορες παθολογικές διεργασίες. Με τη βοήθεια της γενετικής μηχανικής έχουν δημιουργηθεί σειρές ζώων ανθεκτικών σε ιογενείς ασθένειες, καθώς και ράτσες ζώων με χαρακτηριστικά ευεργετικά για τον άνθρωπο. Για παράδειγμα, η μικροέγχυση ανασυνδυασμένου DNA που περιέχει το γονίδιο σωματοτροπίνης βοοειδών σε ζυγώτη κουνελιού κατέστησε δυνατή τη λήψη ενός διαγονιδιακού ζώου με υπερπαραγωγή αυτής της ορμόνης. Τα προκύπτοντα ζώα είχαν έντονη ακρομεγαλία.

Οι φορείς της υλικής βάσης των γονιδίων είναι τα χρωμοσώματα, τα οποία περιλαμβάνουν το DNA και τις πρωτεΐνες. Όμως τα γονίδια σχηματισμού δεν είναι χημικά, αλλά λειτουργικά. Από λειτουργική άποψη, το DNA αποτελείται από πολλά μπλοκ που αποθηκεύουν μια συγκεκριμένη ποσότητα πληροφοριών - γονιδίων. Η δράση του γονιδίου βασίζεται στην ικανότητά του να προσδιορίζει την πρωτεϊνοσύνθεση μέσω του RNA. Το μόριο DNA περιέχει, σαν να λέγαμε, πληροφορίες που καθορίζουν τη χημική δομή των μορίων πρωτεΐνης. Ένα γονίδιο είναι ένα τμήμα ενός μορίου DNA που περιέχει πληροφορίες σχετικά με την πρωτογενή δομή οποιασδήποτε πρωτεΐνης (ένα γονίδιο - μία πρωτεΐνη). Επειδή υπάρχουν δεκάδες χιλιάδες πρωτεΐνες στους οργανισμούς, υπάρχουν δεκάδες χιλιάδες γονίδια. Το σύνολο όλων των γονιδίων ενός κυττάρου αποτελεί το γονιδίωμά του. Όλα τα κύτταρα του σώματος περιέχουν το ίδιο σύνολο γονιδίων, αλλά καθένα από αυτά εφαρμόζει ένα διαφορετικό μέρος των αποθηκευμένων πληροφοριών. Επομένως, για παράδειγμα, τα νευρικά κύτταρα διαφέρουν από τα ηπατικά κύτταρα τόσο σε δομικά, λειτουργικά όσο και σε βιολογικά χαρακτηριστικά.

Τώρα, είναι ακόμη και δύσκολο να προβλέψουμε όλες τις πιθανότητες που θα πραγματοποιηθούν τις επόμενες δεκαετίες.

2. Ιστορία της γενετικής μηχανικής

Η ιστορία των υψηλών βιοϊατρικών τεχνολογιών, των μεθόδων γενετικής έρευνας, καθώς και της ίδιας της γενετικής μηχανικής, σχετίζεται άμεσα με την αιώνια επιθυμία του ανθρώπου να βελτιώσει τις ράτσες των οικόσιτων ζώων και των καλλιεργούμενων φυτών που καλλιεργούνται από ανθρώπους. Επιλέγοντας ορισμένα άτομα από ομάδες ζώων και φυτών και διασταυρώνοντάς τα μεταξύ τους, ο άνθρωπος, χωρίς να έχει σωστή ιδέα για την εσωτερική ουσία των διεργασιών που συμβαίνουν μέσα στα έμβια όντα, ωστόσο, για πολλές εκατοντάδες και χιλιάδες χρόνια, δημιούργησε βελτιωμένη ράτσες ζώων και ποικιλίες φυτών που είχαν ορισμένες χρήσιμες και απαραίτητες για τους ανθρώπους ιδιότητες.

Τον 18ο και τον 19ο αιώνα έγιναν πολλές προσπάθειες για να μάθουν πώς μεταδίδονται τα χαρακτηριστικά από γενιά σε γενιά. Μια σημαντική ανακάλυψη έγινε το 1760 από τον βοτανολόγο Koelreuther, ο οποίος διασταύρωσε δύο είδη καπνού, μεταφέροντας γύρη από τους στήμονες ενός είδους στα ύπερα ενός άλλου είδους. Τα φυτά που ελήφθησαν από υβριδικούς σπόρους είχαν χαρακτηριστικά ενδιάμεσα μεταξύ αυτών και των δύο γονέων. Ο Koelreuter έβγαλε το λογικό συμπέρασμα από αυτό ότι τα γονικά χαρακτηριστικά μεταδίδονται τόσο μέσω της γύρης (κύτταρα σπόρων) όσο και μέσω των ωαρίων (ωαρίων). Ωστόσο, ούτε ο ίδιος ούτε οι σύγχρονοί του, που ασχολούνταν με τον υβριδισμό φυτών και ζώων, δεν μπόρεσαν να αποκαλύψουν τη φύση του μηχανισμού μετάδοσης της κληρονομικότητας. Αυτό εξηγείται εν μέρει από το γεγονός ότι εκείνη την εποχή η κυτταρολογική βάση αυτού του μηχανισμού δεν ήταν ακόμη γνωστή, αλλά κυρίως από το γεγονός ότι οι επιστήμονες προσπάθησαν να μελετήσουν την κληρονομικότητα όλων των χαρακτηριστικών του φυτού ταυτόχρονα.

Η επιστημονική προσέγγιση για τη μελέτη της κληρονομικότητας ορισμένων χαρακτηριστικών και ιδιοτήτων αναπτύχθηκε από τον Αυστριακό Καθολικό μοναχό Γκρέγκορ Μέντελ, ο οποίος το καλοκαίρι του 1865 ξεκίνησε τα πειράματά του στον υβριδισμό φυτών (διασταύρωση διαφορετικών ποικιλιών μπιζελιών) στην επικράτεια του μοναστηριού του. Ήταν ο πρώτος που ανακάλυψε τους βασικούς νόμους της γενετικής. Ο Γκρέγκορ Μέντελ πέτυχε γιατί μελέτησε την κληρονομικότητα μεμονωμένων, σαφώς διακριτών (αντιθετικών) χαρακτηριστικών, μέτρησε τον αριθμό των απογόνων κάθε τύπου και κράτησε προσεκτικά λεπτομερή αρχεία όλων των πειραμάτων διασταύρωσής του. Η εξοικείωση με τα βασικά των μαθηματικών του επέτρεψε να ερμηνεύσει σωστά τα δεδομένα που ελήφθησαν και να υποθέσει την υπόθεση ότι κάθε χαρακτηριστικό καθορίζεται από δύο κληρονομικούς παράγοντες. Ένας ταλαντούχος μοναχός-ερευνητής μπόρεσε αργότερα να δείξει ξεκάθαρα ότι οι κληρονομικές ιδιότητες δεν αναμειγνύονται, αλλά μεταδίδονται στους απογόνους με τη μορφή ορισμένων μονάδων. Αυτό το λαμπρό συμπέρασμα επιβεβαιώθηκε στη συνέχεια πλήρως όταν κατέστη δυνατό να δούμε χρωμοσώματα και να ανακαλύψουμε τα χαρακτηριστικά διαφορετικών τύπων κυτταρικής διαίρεσης: μίτωση (σωματικά κύτταρα - κύτταρα σώματος), μείωση (σεξουαλική, αναπαραγωγική, βλαστική) και γονιμοποίηση.

Ο Μέντελ ανέφερε τα αποτελέσματα της δουλειάς του σε μια συνάντηση της Εταιρείας Φυσιαλιστών Brunn και τα δημοσίευσε στα πρακτικά αυτής της εταιρείας. Η σημασία των αποτελεσμάτων του δεν έγινε κατανοητή από τους συγχρόνους του και αυτές οι μελέτες δεν τράβηξαν την προσοχή των κτηνοτρόφων φυτών και των φυσιολόγων για σχεδόν 35 χρόνια.

Το 1900, αφού έγιναν γνωστές οι λεπτομέρειες της κυτταρικής διαίρεσης ανά τύπο μίτωσης, η μείωση και η ίδια η γονιμοποίηση, τρεις ερευνητές - ο de Vries στην Ολλανδία, ο Correns στη Γερμανία και ο Chermak στην Αυστρία - διεξήγαγαν μια σειρά πειραμάτων και, ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλον, ανακάλυψαν εκ νέου τους νόμους της κληρονομικότητας, που περιγράφηκαν προηγουμένως από τον Μέντελ. Αργότερα, έχοντας ανακαλύψει ένα άρθρο του Μέντελ στο οποίο αυτοί οι νόμοι διατυπώθηκαν ξεκάθαρα 35 χρόνια νωρίτερα, αυτοί οι επιστήμονες απέτισαν ομόφωνα φόρο τιμής στον μοναχό επιστήμονα ονομάζοντας τους δύο βασικούς νόμους της κληρονομικότητας μετά από αυτόν.

Την πρώτη δεκαετία του 20ου αιώνα πραγματοποιήθηκαν πειράματα με μεγάλη ποικιλία φυτών και ζώων και πολυάριθμες παρατηρήσεις σχετικά με την κληρονομικότητα των χαρακτήρων στον άνθρωπο, που έδειξαν ξεκάθαρα ότι σε όλους αυτούς τους οργανισμούς η κληρονομικότητα υπακούει στους ίδιους βασικούς νόμους. Διαπιστώθηκε ότι οι παράγοντες που περιγράφονται από τον Mendel που καθορίζουν ένα μεμονωμένο χαρακτηριστικό εντοπίζονται στα χρωμοσώματα του κυτταρικού πυρήνα. Στη συνέχεια, το 1909, αυτές οι μονάδες ονομάστηκαν γονίδια από τον Δανό βοτανολόγο Johansen (από την ελληνική λέξη "ge-nos" - γένος, προέλευση) και ο Αμερικανός επιστήμονας William Sutton παρατήρησε μια εκπληκτική ομοιότητα μεταξύ της συμπεριφοράς των χρωμοσωμάτων κατά το σχηματισμό του γαμετές (σεξουαλικά κύτταρα), τη γονιμοποίησή τους και τη μετάδοση μεντελιανών κληρονομικών παραγόντων - γονιδίων. Με βάση αυτές τις ευφυείς ανακαλύψεις, δημιουργήθηκε η λεγόμενη χρωμοσωμική θεωρία της κληρονομικότητας.

Στην πραγματικότητα, η ίδια η γενετική, ως επιστήμη της κληρονομικότητας και της μεταβλητότητας των ζωντανών οργανισμών και των μεθόδων ελέγχου τους, προέκυψε στις αρχές του 20ου αιώνα. Ο Αμερικανός γενετιστής T. Morgan, μαζί με τους συνεργάτες του, πραγματοποίησαν πολυάριθμα πειράματα που κατέστησαν δυνατή την αποκάλυψη της γενετικής βάσης του προσδιορισμού του φύλου και την εξήγηση μιας σειράς ασυνήθιστων μορφών κληρονομικότητας στις οποίες η μετάδοση ενός χαρακτηριστικού εξαρτάται από το φύλο του ατόμου. (τα λεγόμενα χαρακτηριστικά που συνδέονται με το φύλο). Το επόμενο σημαντικό βήμα προόδου έγινε το 1927, όταν ο G. Möller διαπίστωσε ότι ακτινοβολώντας τη μύγα Drosophila και άλλους οργανισμούς με ακτίνες Χ, ήταν δυνατό να προκληθούν τεχνητά γονιδιακές αλλαγές σε αυτές, δηλαδή μεταλλάξεις. Αυτό κατέστησε δυνατή την απόκτηση πολλών νέων μεταλλαγμένων γονιδίων - πρόσθετο υλικό για τη μελέτη της κληρονομικότητας. Τα δεδομένα για τη φύση των μεταλλάξεων χρησίμευσαν ως ένα από τα κλειδιά για την κατανόηση και τη δομή των ίδιων των γονιδίων.

Στη δεκαετία του 20 του αιώνα μας, Σοβιετικοί επιστήμονες της σχολής του A.S. Ο Serebrovsky πραγματοποίησε τα πρώτα πειράματα που έδειξαν πόσο πολύπλοκο είναι το γονίδιο. Αυτές οι ιδέες χρησιμοποιήθηκαν από τους J. Watson και F. Crick, οι οποίοι κατάφεραν το 1953 στην Αγγλία να δημιουργήσουν ένα μοντέλο DNA και να αποκρυπτογραφήσουν τον γενετικό κώδικα. Η μετέπειτα ερευνητική εργασία που σχετίζεται με τη στοχευμένη δημιουργία νέων συνδυασμών γενετικού υλικού οδήγησε στην εμφάνιση της ίδιας της γενετικής μηχανικής.

Ταυτόχρονα, στη δεκαετία του '40, ξεκίνησε μια πειραματική μελέτη των σχέσεων μεταξύ γονιδίων και ενζύμων. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκε ευρέως ένα άλλο αντικείμενο - το καλούπι Neurospora, από το οποίο ήταν δυνατή η τεχνητή λήψη και μελέτη ορισμένων βιοχημικών μεταλλάξεων που σχετίζονται με την απώλεια ενός ή του άλλου ειδικού ενζύμου (πρωτεΐνη). Τις τελευταίες δύο δεκαετίες, οι πιο συνηθισμένοι στόχοι της γενετικής έρευνας ήταν το Escherichia coli και ορισμένοι βακτηριοφάγοι που μολύνουν αυτό το βακτήριο.

Από τις αρχές κιόλας του 20ου αιώνα, υπάρχει συνεχές ενδιαφέρον για τη μελέτη της κληρονομικότητας ορισμένων (ειδικών) χαρακτηριστικών στον άνθρωπο και για την κληρονομική μετάδοση επιθυμητών και ανεπιθύμητων χαρακτηριστικών σε οικόσιτα ζώα και καλλιεργούμενα φυτά. Βασισμένοι σε μια συνεχώς αυξανόμενη γνώση των γενετικών προτύπων, οι γενετιστές και οι κτηνοτρόφοι έχουν μάθει, σχεδόν κατά παραγγελία, να εκτρέφουν φυλές ζώων που μπορούν να επιβιώσουν σε ζεστά κλίματα, αγελάδες που παράγουν πολύ γάλα με υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά, κοτόπουλα που γεννούν μεγάλα αυγά με λεπτά κοχύλια, και ποικιλίες καλαμποκιού και σιταριού, που είναι ιδιαίτερα ανθεκτικά σε ορισμένες ασθένειες.

Το 1972 ελήφθη το πρώτο υβριδικό (ανασυνδυασμένο) DNA στις ΗΠΑ στο εργαστήριο του P. Berg. Συναρπαστικές ιδέες στον τομέα της ανθρώπινης γενετικής και των μεθόδων γενετικής έρευνας έχουν αρχίσει να αναπτύσσονται ευρέως και να εφαρμόζονται στην ίδια την ιατρική. Στη δεκαετία του '70 άρχισε η αποκωδικοποίηση του ανθρώπινου γονιδιώματος. Για περισσότερες από δεκαετίες, υπάρχει ένα έργο που ονομάζεται Ανθρώπινο Γονιδίωμα. Από τα 3 δισεκατομμύρια ζεύγη νουκλεοτιδίων που είναι διατεταγμένα σε συνεχείς συνεχείς διελεύσεις, μόνο περίπου 10 εκατομμύρια χαρακτήρες έχουν διαβαστεί μέχρι στιγμής. Παράλληλα δημιουργούνται νέες γενετικές τεχνικές που αυξάνουν την ταχύτητα ανάγνωσης του DNA. Διευθυντής του Ιατρικού Γενετικού Κέντρου της Ρωσικής Ακαδημίας Ιατρικών Επιστημών V.I. Ο Ιβάνοφ σίγουρα πιστεύει ότι «όλο το γονιδίωμα θα διαβαστεί γύρω στο 2020».

3. Η γενετική μηχανική ως επιστήμη. Μέθοδοι γενετικής μηχανικής

Η γενετική μηχανική είναι η in vitro κατασκευή λειτουργικά ενεργών γενετικών δομών (ανασυνδυασμένο DNA), ή με άλλα λόγια, η δημιουργία τεχνητών γενετικών προγραμμάτων (Baev A.A.). Σύμφωνα με τον Ε.Σ. Η γενετική μηχανική Piruzyan είναι ένα σύστημα πειραματικών τεχνικών που καθιστούν δυνατή την κατασκευή τεχνητών γενετικών δομών στο εργαστήριο (in vitro) με τη μορφή των λεγόμενων ανασυνδυασμένων ή υβριδικών μορίων DNA.

Μιλάμε για την κατευθυνόμενη, σύμφωνα με ένα προκαθορισμένο πρόγραμμα, κατασκευή μοριακών γενετικών συστημάτων έξω από το σώμα με την μετέπειτα εισαγωγή τους σε ζωντανό οργανισμό. Σε αυτή την περίπτωση, το ανασυνδυασμένο DNA γίνεται αναπόσπαστο μέρος της γενετικής συσκευής του οργανισμού-δέκτη και του προσδίδει νέες μοναδικές γενετικές, βιοχημικές και στη συνέχεια φυσιολογικές ιδιότητες.

Ο στόχος της εφαρμοσμένης γενετικής μηχανικής είναι να σχεδιάσει τέτοια μόρια ανασυνδυασμένου DNA που, όταν εισαχθούν στη γενετική συσκευή, θα έδιναν στο σώμα ιδιότητες χρήσιμες για τον άνθρωπο.

Η τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA χρησιμοποιεί τις ακόλουθες μεθόδους:

Ειδική διάσπαση του DNA από νουκλεάσες περιορισμού, επιτάχυνση της απομόνωσης και χειρισμού μεμονωμένων γονιδίων.

Ταχεία αλληλούχιση όλων των νουκλεοτιδίων ενός καθαρισμένου θραύσματος DNA, που σας επιτρέπει να προσδιορίσετε τα όρια του γονιδίου και την αλληλουχία αμινοξέων που κωδικοποιείται από αυτό.

Κατασκευή ανασυνδυασμένου DNA;

Υβριδισμός νουκλεϊκού οξέος, ο οποίος επιτρέπει την ανίχνευση συγκεκριμένων αλληλουχιών RNA ή DNA με μεγαλύτερη ακρίβεια και ευαισθησία, με βάση την ικανότητά τους να δεσμεύουν συμπληρωματικές αλληλουχίες νουκλεϊκών οξέων.

Κλωνοποίηση DNA: in vitro ενίσχυση χρησιμοποιώντας αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης ή εισαγωγή θραύσματος DNA σε βακτηριακό κύτταρο, το οποίο, μετά από τέτοιο μετασχηματισμό, αναπαράγει αυτό το θραύσμα σε εκατομμύρια αντίγραφα.

Εισαγωγή ανασυνδυασμένου DNA σε κύτταρα ή οργανισμούς.

4. Τομείς εφαρμογής της γενετικής μηχανικής

Οι τρέχουσες επιστημονικές ανακαλύψεις στον τομέα της ανθρώπινης γενετικής είναι στην πραγματικότητα επαναστατικής σημασίας, καθώς μιλάμε για τη δυνατότητα δημιουργίας ενός «χάρτη του ανθρώπινου γονιδιώματος» ή «παθολογικής ανατομίας του ανθρώπινου γονιδιώματος». Αυτός ο γενετικός χάρτης θα καταστήσει δυνατό τον προσδιορισμό της θέσης των γονιδίων στη μακρά έλικα του DNA που ευθύνονται για ορισμένες κληρονομικές ασθένειες. Σύμφωνα με γενετικούς επιστήμονες, αυτές οι απεριόριστες δυνατότητες αποτέλεσαν τη βάση για την ιδέα της χρήσης της λεγόμενης γονιδιακής θεραπείας στην κλινική πράξη, η οποία είναι μια κατεύθυνση θεραπείας ασθενών που περιλαμβάνει την αντικατάσταση των προσβεβλημένων γονιδίων χρησιμοποιώντας υψηλές βιοϊατρικές τεχνολογίες και γενετική μηχανική. Η εισβολή στη σύνθεση των ανθρώπινων γονιδιακών συστημάτων και η διασφάλιση της ζωτικής τους δραστηριότητας είναι δυνατή τόσο σε επίπεδο σωματικών (όλα τα σωματικά κύτταρα με ορισμένες δομικές και λειτουργικές διαφορές) κυττάρων του σώματος όσο και σε επίπεδο αναπαραγωγικών, αναπαραγωγικών (βλαστικών) και βλαστικών (εμβρυϊκά) κύτταρα.

Η γενετική μηχανική ως είδος θεραπείας - η θεραπεία μιας συγκεκριμένης γενετικά καθορισμένης ασθένειας - σχετίζεται με την παροχή ενός αντίστοιχου μη ελαττωματικού μορίου DNA με σκοπό την αντικατάστασή του με τη βοήθεια ενός γονιδίου - ένα τμήμα ενός χρωμοσώματος που περιέχει ένα ελάττωμα, ή για ενσωμάτωση στο ανθρώπινο γενετικό υλικό με συγχώνευση με τα λεγόμενα σωματικά κύτταρα του ανθρώπινου σώματος που έχουν γενετικό ελάττωμα. Το καθήκον της γενετικής μηχανικής σε σχέση με ένα άτομο είναι να παρέχει ένα κατάλληλο στοχευμένο αποτέλεσμα σε ένα συγκεκριμένο γονίδιο για να το διορθώσει προς τη σωστή λειτουργία του και να παρέχει σε ένα άτομο που πάσχει από κληρονομική ασθένεια μια φυσιολογική, αναλλοίωτη εκδοχή του γονιδίου. Σε αντίθεση με τη φαρμακευτική θεραπεία, αυτή η θεραπεία, που ονομάζεται γενετική μηχανική, θα είναι προφανώς σε θέση να παρέχει στον ασθενή μακροχρόνια, παρατεταμένη, εξαιρετικά αποτελεσματική θεραπεία που φέρνει μεγάλη ανακούφιση και οφέλη.

Ωστόσο, όλες οι σύγχρονες μέθοδοι εισαγωγής DNA σε ζωντανούς οργανισμούς δεν είναι σε θέση να το κατευθύνουν και να το παραδώσουν σε έναν συγκεκριμένο πληθυσμό κυττάρων που περιέχουν ένα αλλοιωμένο και επομένως δυσλειτουργικό γονίδιο. Με άλλα λόγια, η λεγόμενη κατευθυνόμενη μεταφορά, η μεταφορά γονιδίων στο σώμα (στο μοντέλο «in vivo») είναι προς το παρόν αδύνατη.

Μια άλλη μεθοδολογική προσέγγιση, βασισμένη στην εξαγωγή από το σώμα του ασθενούς ενός συγκεκριμένου πληθυσμού κυττάρων που περιέχουν το προσβεβλημένο γονίδιο και τον χειρισμό του γενετικού υλικού αντικαθιστώντας ελαττωματικά γονίδια στα κύτταρα χρησιμοποιώντας γενετική μηχανική (στο μοντέλο «in vitro») και επιστρέφοντάς τα σε αυτό. θέση στο σώμα, όπου ελήφθησαν από τον ασθενή είναι σήμερα δυνατή σε ιατρικά γενετικά κέντρα. Αυτή η μέθοδος γονιδιακής θεραπείας μέσω γενετικής μηχανικής έχει ήδη χρησιμοποιηθεί σε μια πειραματική προσπάθεια να θεραπεύσει δύο ασθενείς που πάσχουν από μια σπάνια γενετική ασθένεια που ονομάζεται βήτα θαλασσαιμία, η οποία, όπως η δρεπανοκυτταρική αναιμία, προκαλείται επίσης από την παρουσία κακής μορφής και ως εκ τούτου εσφαλμένης λειτουργίας. πρωτεΐνη στα ερυθρά αιμοσφαίρια. Η ουσία του χειρισμού ήταν ότι τα λεγόμενα βλαστοκύτταρα απομονώθηκαν από τον μυελό των οστών αυτών των ασθενών, στα χρωμοσώματα των οποίων εισήχθη το τμήμα DNA που είναι υπεύθυνο για την παραγωγή της φυσιολογικής πρωτεΐνης αιμοσφαιρίνης - το γονίδιο. Αφού τα δυσλειτουργικά βλαστοκύτταρα που είχαν απομείνει στον μυελό των οστών των ασθενών καταστράφηκαν σχεδόν ολοκληρωτικά, οι ασθενείς έλαβαν ένεση με γενετικά τροποποιημένα βλαστοκύτταρα. Δυστυχώς, αυτές οι δύο προσπάθειες ήταν κλινικά ανεπιτυχείς, καθώς οι ασθενείς πέθαναν. Αυτή η πρώτη περίπτωση γενετικής μηχανικής σε νοσοκομειακό περιβάλλον δεν εγκρίθηκε ούτε εγκρίθηκε από τις αρμόδιες επιτροπές αναθεώρησης και οι συμμετέχοντες της καταδικάστηκαν έντονα για κατάφωρη παραβίαση των κανόνων έρευνας στον τομέα της ανθρώπινης γενετικής.

Η γενετική μηχανική των αναπαραγωγικών (αναπαραγωγικών) κυττάρων μπορεί να οδηγήσει σε εντελώς διαφορετικές συνέπειες, καθώς η εισαγωγή DNA σε αυτά τα κύτταρα διαφέρει από τη διόρθωση ενός γενετικού ελαττώματος σε σωματικά (σωματικά, μη αναπαραγωγικά) κύτταρα. Είναι γνωστό ότι η εισαγωγή άλλων γονιδίων στα χρωμοσώματα των γεννητικών κυττάρων οδηγεί στη μετάδοσή τους στις επόμενες γενιές. Κατ' αρχήν, μπορεί κανείς να φανταστεί την προσθήκη ορισμένων τμημάτων DNA για να αντικαταστήσει ελαττωματικά τμήματα στο γενετικό υλικό κάθε αναπαραγωγικού κυττάρου ενός συγκεκριμένου ατόμου που επηρεάζεται από τη μία ή την άλλη γενετικά καθορισμένη ασθένεια.

Πράγματι, αυτό έχει επιτευχθεί σε ποντίκια. Έτσι, ελήφθη ένα ωάριο από την ωοθήκη ενός θηλυκού, το οποίο στη συνέχεια γονιμοποιήθηκε in vitro (in vitro) και στη συνέχεια ένα τμήμα ξένου DNA εισήχθη στο χρωμόσωμα του γονιμοποιημένου ωαρίου. Το ίδιο το γονιμοποιημένο ωάριο με ένα τροποποιημένο γονιδίωμα εμφυτεύτηκε (εισαχθεί) στη μητρική μήτρα ενός θηλυκού ποντικού. Η πηγή ξένου DNA στο ένα πείραμα ήταν γενετικό υλικό κουνελιού και στο άλλο ανθρώπινο γενετικό υλικό.

Προκειμένου να ανιχνευθεί κατά την περίοδο της εμβρυϊκής ανάπτυξης η πιθανότητα απόκτησης παιδιού με ορισμένες γενετικές ανωμαλίες, όπως το σύνδρομο Down ή η νόσος Tay-Sachs, χρησιμοποιείται μια ερευνητική τεχνική που ονομάζεται αμνιοπαρακέντηση - μια προγεννητική ανάλυση, κατά την οποία ένα δείγμα βιολογικού υγρού που περιέχει γεννητικά κύτταρα, που λαμβάνονται από τον αμνιακό σάκο νωρίς στο δεύτερο τρίμηνο της εγκυμοσύνης. Επιπλέον, αναπτύχθηκε περαιτέρω η τεχνική εξαγωγής διαφόρων εμβρυϊκών κυττάρων από δείγμα αίματος πλακούντα της μητέρας. Τα κύτταρα της μήτρας που λαμβάνονται με αυτόν τον τρόπο μπορούν επί του παρόντος να χρησιμοποιηθούν μόνο για τον εντοπισμό ενός περιορισμένου αριθμού γενετικά καθορισμένων ασθενειών στις οποίες υπάρχουν έντονες, σοβαρές διαταραχές στη δομή του DNA και αλλαγές που προσδιορίζονται με τη χρήση βιοχημικών εξετάσεων. Η γενετική μηχανική που χρησιμοποιεί ανασυνδυασμένο DNA κατά τη διάρκεια της προγεννητικής έρευνας ανοίγει τη δυνατότητα σωστής διάγνωσης διαφόρων και πολυάριθμων κληρονομικών ασθενειών.

Σε αυτή την περίπτωση, αναπτύσσονται τεχνικές για τη δημιουργία των λεγόμενων γονιδιακών «ανιχνευτών», χρησιμοποιώντας τους οποίους είναι δυνατό να προσδιοριστεί εάν ένα χρωμόσωμα περιέχει ένα φυσιολογικό, αμετάβλητο γονίδιο ή ένα ανώμαλο, ελαττωματικό γονίδιο. Επιπλέον, η γενετική μηχανική που σχετίζεται με τη χρήση του ανασυνδυασμένου DNA, το οποίο βρίσκεται σε ένα από τα στάδια του σχηματισμού του, θα επιτρέψει στο μέλλον να πραγματοποιηθεί ο λεγόμενος «σχεδιασμός» των ανθρώπινων γονιδίων, έτσι ώστε ένα συγκεκριμένο γονίδιο που φέρει παραμορφωμένες, παθολογικές πληροφορίες και ως εκ τούτου ενδιαφέρει τους γενετιστές, θα μπορούσε να εντοπιστεί έγκαιρα και αρκετά γρήγορα κατ' αναλογία με την τεχνική της χρήσης ενός άλλου γονιδίου με «επισήμανση». Αυτή η περίπλοκη ιατρική και βιολογική τεχνική θα πρέπει να βοηθήσει στον προσδιορισμό της θέσης οποιουδήποτε γονιδίου στα κύτταρα της μήτρας, και όχι μόνο σε εκείνα στα οποία είναι πιθανό να ανιχνευθούν διάφορες διαταραχές χρησιμοποιώντας την τεχνική της αμνιοπαρακέντησης.

Από αυτή την άποψη, τα τελευταία χρόνια, έχουν εμφανιστεί νέοι τομείς βιοϊατρικών επιστημών, όπως, για παράδειγμα, οι τεχνολογίες υψηλών DNA, η εμβρυοθεραπεία και η κυτταρική θεραπεία (κυτταροθεραπεία), δηλαδή η ενδομήτρια διάγνωση και θεραπεία μιας γενετικά καθορισμένης ασθένειας τόσο στην εκπαιδευτικό στάδιο και την ανάπτυξη του εμβρύου (έμβρυο), και στο στάδιο της ωρίμανσης του εμβρύου. Η εισβολή και ο χειρισμός του εμβρυϊκού υλικού έχει άμεσο αντίκτυπο στην κληρονομικότητα των γενετικών αλλαγών, αφού έχουν την ικανότητα να μεταδίδονται από γενιά σε γενιά. Επιπλέον, η ίδια η γενετική διάγνωση αρχίζει να εξελίσσεται σε γενετική πρόβλεψη, δηλαδή στον καθορισμό της μελλοντικής μοίρας ενός ατόμου, ενοποιώντας τις κύριες επαναστατικές αλλαγές στην ίδια την ιατρική, η οποία, ως αποτέλεσμα πολύπλοκων ιατρογενετικών πειραμάτων και τεχνικών, κέρδισε την ευκαιρία πολύ πριν από την εμφάνιση της «κλινικής εικόνας της νόσου», μερικές φορές ακόμη και πριν από τη γέννηση ενός ατόμου, για να προσδιοριστεί ποιες κληρονομικές παθήσεις τον απειλούν. Έτσι, χάρη στις προσπάθειες γενετιστών και ειδικών στον τομέα της γενετικής μηχανικής, γεννήθηκε η λεγόμενη «προγνωστική ιατρική» στα βάθη των βιοϊατρικών επιστημών, δηλαδή η ιατρική που «κάνει προβλέψεις για το μέλλον».

Ταυτόχρονα, διάφορες τεχνολογίες και μέθοδοι γενετικής μηχανικής καθιστούν δυνατή την πρόβλεψη στην προγεννητική περίοδο της ανάπτυξης ενός παιδιού, πριν από τη γέννησή του, όχι μόνο την παρουσία μιας συγκεκριμένης κληρονομικής ασθένειας, αλλά και τη λεπτομερή περιγραφή της ιατρικής και γενετικής ιδιότητες του αναπτυσσόμενου εμβρύου και του εμβρύου.

Με τη συσσώρευση νέων δεδομένων για τη γενετική χαρτογράφηση του ανθρώπινου γονιδιώματος και την περιγραφή (αλληλουχία) του DNA του, καθώς και επειδή οι σύγχρονες μέθοδοι μελέτης των πολυμορφισμών του DNA που αναπτύσσονται καθιστούν δυνατή τη διάθεση γενετικών πληροφοριών σχετικά με ορισμένες δομικές και λειτουργικές ( συμπεριλαμβανομένων των παθολογικών) χαρακτηριστικών του ανθρώπινου σώματος, τα οποία, προφανώς, θα εμφανιστούν στο μέλλον, αλλά δεν είναι ακόμη αισθητά τώρα, καθίσταται δυνατή η απόκτηση, με τη βοήθεια ιατρικής γενετικής διάγνωσης, όλων των γενετικών πληροφοριών για το παιδί όχι μόνο προκλινικά, δηλαδή πριν από την εκδήλωση ορισμένης κληρονομικής ασθένειας, και προγεννητικά, δηλαδή πριν από τη γέννησή του, αλλά και προληπτικά, δηλαδή πριν από τη σύλληψή της.

Στο άμεσο μέλλον, χάρη στην επιτυχία και την πρόοδο στον τομέα της ιατρικής γενετικής διάγνωσης, θα είναι δυνατό, βάσει διαγνωστικών δεδομένων DNA, να κρίνουμε με αρκετή σιγουριά, για παράδειγμα, ποιο είναι το ύψος, οι νοητικές ικανότητες, η προδιάθεση για ορισμένες ασθένειες. (συγκεκριμένα ο καρκίνος) θα είναι ή ψυχική), καταδικασμένη στην εκδήλωση και ανάπτυξη οποιωνδήποτε κληρονομικών ασθενειών.

Οι σύγχρονες ιατρικές και βιολογικές τεχνολογίες καθιστούν δυνατό τον εντοπισμό διαφόρων διαταραχών στα γονίδια που μπορούν να εκδηλωθούν και να προκαλέσουν ορισμένες ασθένειες, όχι μόνο στο στάδιο μιας κλινικά έντονης ασθένειας, αλλά και όταν δεν υπάρχουν ακόμη σημάδια παθολογίας και η ίδια η ασθένεια δεν θα εκδηλωθεί τόσο σύντομα. Παραδείγματα αυτού περιλαμβάνουν τη νόσο του Αλτσχάιμερ και τη χορεία του Χάντινγκτον, που επηρεάζουν ένα άτομο ηλικίας άνω των 40 ετών ή ακόμη και 70 ετών. Ωστόσο, ακόμη και σε αυτές τις περιπτώσεις, είναι δυνατό να ανιχνευθούν γονίδια που μπορούν να προκαλέσουν παρόμοιες ασθένειες στον άνθρωπο, ακόμη και πριν από τη σύλληψη της ασθενούς. Είναι επίσης γνωστό ότι ο σακχαρώδης διαβήτης μπορεί να ταξινομηθεί ως μία από αυτές τις ασθένειες. Η προδιάθεση για αυτήν την ασθένεια και η ίδια η γενετικά καθορισμένη παθολογία είναι κληρονομικές και μπορεί να εκδηλωθούν σε περίπτωση μη συμμόρφωσης με έναν συγκεκριμένο τρόπο ζωής στην ενήλικη ζωή ή την τρίτη ηλικία. Μπορούμε να πούμε με εύλογη βεβαιότητα ότι εάν και οι δύο γονείς ή ένας από αυτούς πάσχουν από διαβήτη, τότε η πιθανότητα κληρονομικότητας του γονιδίου του διαβήτη ή ενός συνδυασμού τέτοιων γονιδίων μεταβιβάζεται στα παιδιά.

Στην περίπτωση αυτή, αποδεικνύεται ότι είναι δυνατή η διεξαγωγή κατάλληλων ιατρικών και βιολογικών μελετών και η σωστή διάγνωση παρουσία μικροσκοπικά μικρών ποσοτήτων βιολογικού υλικού. Μερικές φορές για αυτό αρκούν μερικά μεμονωμένα κύτταρα, τα οποία θα πολλαπλασιαστούν σε καλλιέργεια in vitro και από αυτά θα ληφθεί ένα «γενετικό πορτρέτο» του ελεγχόμενου ατόμου, φυσικά, όχι για όλα τα γονίδια του γονιδιώματός του (υπάρχουν δεκάδες χιλιάδες από αυτά!), αλλά για εκείνα από αυτά, για τα οποία υπάρχουν βάσιμοι λόγοι να υποπτευόμαστε την παρουσία ορισμένων ελαττωμάτων. Η ταυτόχρονη ανάπτυξη μεθόδων κυτταρικής και γενετικής μηχανικής θα επιτρέψει, στα επόμενα στάδια της γνώσης του γονιδιώματος, να ανοίξει η πρακτική δυνατότητα αυθαίρετης και, κυρίως, για θεραπευτικούς σκοπούς, αλλαγής της αλληλουχίας και της σειράς των γονιδίων, τη σύνθεση και τη δομή τους.

Η ιατρική δεν είναι ο μόνος τομέας εφαρμογής της γενετικής μηχανικής. Υπάρχει η γενετική μηχανική των φυτών και η γενετική μηχανική των βακτηριολογικών κυττάρων.

Πρόσφατα, έχουν προκύψει νέες ευκαιρίες για την απόκτηση «βρώσιμων» εμβολίων που βασίζονται σε διαγονιδιακά φυτά.

Μεγάλη πρόοδος έχει σημειωθεί στα διαγονιδιακά φυτά στον κόσμο. Οφείλονται σε μεγάλο βαθμό στο γεγονός ότι το πρόβλημα της απόκτησης ενός οργανισμού από ένα κύτταρο, μια ομάδα κυττάρων ή ένα ανώριμο έμβρυο σε φυτά δεν είναι πλέον πολύ δύσκολο. Οι κυτταρικές τεχνολογίες, η καλλιέργεια ιστών και η δημιουργία αναγεννητικών ουσιών χρησιμοποιούνται ευρέως στη σύγχρονη επιστήμη.

Ας εξετάσουμε τα επιτεύγματα στον τομέα της καλλιέργειας φυτών που επιτεύχθηκαν στο Σιβηρικό Ινστιτούτο Φυσιολογίας και Βιοχημείας Φυτών του Παραρτήματος της Σιβηρίας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών.

Έτσι, τα τελευταία χρόνια, ένας αριθμός διαγονιδιακών φυτών έχει ληφθεί μεταφέροντας στο γονιδίωμά τους τα γονίδια ugt, acp, acb, accc και άλλα που απομονώθηκαν από διάφορα φυτικά αντικείμενα.

Ως αποτέλεσμα της εισαγωγής αυτών των γονιδίων, εμφανίστηκαν διαγονιδιακά φυτά σιταριού, πατάτας, ντομάτας, αγγουριού, σόγιας, αρακάς, ελαιοκράμβης, φράουλας, ασπέν και μερικά άλλα.

Η εισαγωγή των γονιδίων πραγματοποιήθηκε είτε με «στόχευση» ιστών από ένα «γονιδιακό πιστόλι» (το σχέδιο του οποίου αναπτύχθηκε στο ινστιτούτο μας), είτε από έναν γενετικό φορέα που βασίζεται σε ένα αγροβακτηριακό πλασμίδιο με ενσωματωμένα γονίδια-στόχους και αντίστοιχους προαγωγείς .

Ως αποτέλεσμα, σχηματίστηκε ένας αριθμός νέων διαγονιδιακών μορφών. Εδώ είναι μερικά από αυτά.

Το διαγονιδιακό σιτάρι (2 ποικιλίες), το οποίο έχει σημαντικά πιο εντατική ανάπτυξη και υλοτόμηση, είναι πιθανώς πιο ανθεκτικό στην ξηρασία και σε άλλους δυσμενείς περιβαλλοντικούς παράγοντες. Μελετώνται η παραγωγικότητά του και η κληρονομικότητα των αποκτηθέντων ιδιοτήτων του.

Διαγονιδιακές πατάτες, οι οποίες παρακολουθούνται εδώ και τρία χρόνια. Παράγει σταθερά απόδοση 50-90 τοις εκατό υψηλότερη από τον μάρτυρα, έχει αποκτήσει σχεδόν πλήρη αντοχή στα ζιζανιοκτόνα αυξίνης και, επιπλέον, οι κόνδυλοι του «μαυρίζουν» σημαντικά λιγότερο στα κοψίματα λόγω μείωσης της δραστηριότητας της πολυφαινολοοξειδάσης.

Διαγονιδιακή ντομάτα (αρκετές ποικιλίες), που χαρακτηρίζεται από μεγαλύτερη θαμνότητα και απόδοση. Σε ένα θερμοκήπιο, η απόδοσή του είναι έως και 46 κιλά ανά τετραγωνικό μέτρο (πάνω από δύο φορές υψηλότερη από τον έλεγχο).

Το διαγονιδιακό αγγούρι (αρκετές ποικιλίες) παράγει μεγαλύτερο αριθμό γόνιμων λουλουδιών και, κατά συνέπεια, καρπών με απόδοση έως 21 κιλά ανά τετραγωνικό μέτρο έναντι 13,7 στον μάρτυρα.

Υπάρχουν διαγονιδιακές μορφές άλλων φυτών, πολλά από τα οποία έχουν επίσης μια σειρά από χρήσιμα οικονομικά χαρακτηριστικά.

Η γενετική μηχανική είναι η επιστήμη του σήμερα και του αύριο. Ήδη, δεκάδες εκατομμύρια εκτάρια σπέρνονται με διαγονιδιακά φυτά σε όλο τον κόσμο, δημιουργούνται νέα φάρμακα και νέοι παραγωγοί χρήσιμων ουσιών. Με την πάροδο του χρόνου, η γενετική μηχανική θα γίνει ένα όλο και πιο ισχυρό εργαλείο για νέες προόδους στην ιατρική, την κτηνιατρική, τη φαρμακολογία, τη βιομηχανία τροφίμων και τη γεωργία.

5. Επιστημονικά στοιχεία για τους κινδύνους της γενετικής μηχανικής

Πρέπει να σημειωθεί ότι παράλληλα με την πρόοδο που φέρνει η ανάπτυξη της γενετικής μηχανικής, υπάρχουν και ορισμένα στοιχεία για τους κινδύνους της γενετικής μηχανικής, τα κυριότερα από τα οποία παρουσιάζονται παρακάτω.

1. Η γενετική μηχανική διαφέρει θεμελιωδώς από την ανάπτυξη νέων ποικιλιών και φυλών. Η τεχνητή προσθήκη ξένων γονιδίων διαταράσσει σε μεγάλο βαθμό τον λεπτομερώς ρυθμισμένο γενετικό έλεγχο ενός φυσιολογικού κυττάρου. Ο χειρισμός των γονιδίων είναι θεμελιωδώς διαφορετικός από τον συνδυασμό μητρικών και πατρικών χρωμοσωμάτων που συμβαίνει σε φυσικές διασταυρώσεις.

2. Επί του παρόντος, η γενετική μηχανική είναι τεχνικά ατελής, αφού δεν είναι σε θέση να ελέγξει τη διαδικασία εισαγωγής ενός νέου γονιδίου. Επομένως, είναι αδύνατο να προβλεφθεί η θέση εισαγωγής και τα αποτελέσματα του προστιθέμενου γονιδίου. Ακόμα κι αν η θέση ενός γονιδίου μπορεί να προσδιοριστεί αφού έχει εισαχθεί στο γονιδίωμα, οι διαθέσιμες πληροφορίες DNA είναι πολύ ελλιπείς για την πρόβλεψη των αποτελεσμάτων.

3. Ως αποτέλεσμα της τεχνητής προσθήκης ξένου γονιδίου, μπορεί απροσδόκητα να σχηματιστούν επικίνδυνες ουσίες. Στη χειρότερη περίπτωση, αυτά μπορεί να είναι τοξικές ουσίες, αλλεργιογόνα ή άλλες ουσίες επιβλαβείς για την υγεία. Οι πληροφορίες σχετικά με αυτούς τους τύπους δυνατοτήτων είναι ακόμη πολύ ελλιπείς.

4. Δεν υπάρχουν απολύτως αξιόπιστες μέθοδοι για έλεγχο αβλαβούς. Περισσότερο από το 10% των σοβαρών παρενεργειών των νέων φαρμάκων δεν μπορούν να ανιχνευθούν, παρά τις προσεκτικές μελέτες ασφάλειας. Ο κίνδυνος να μην εντοπιστούν οι επικίνδυνες ιδιότητες των νέων γενετικά τροποποιημένων τροφίμων είναι πιθανό να είναι σημαντικά μεγαλύτερος από ό,τι στην περίπτωση των φαρμάκων.

5. Οι τρέχουσες απαιτήσεις για δοκιμές για αβλαβή είναι εξαιρετικά ανεπαρκείς. Είναι ξεκάθαρα σχεδιασμένα για να απλοποιήσουν τη διαδικασία έγκρισης. Επιτρέπουν τη χρήση εξαιρετικά μη ευαίσθητων μεθόδων δοκιμών αβλαβείας. Υπάρχει, επομένως, σημαντικός κίνδυνος τα επικίνδυνα τρόφιμα να μπορούν να περάσουν από επιθεώρηση χωρίς να εντοπιστούν.

6. Τα τρόφιμα που έχουν δημιουργηθεί μέχρι σήμερα με τη χρήση γενετικής μηχανικής δεν έχουν καμία σημαντική αξία για την ανθρωπότητα. Αυτά τα προϊόντα ικανοποιούν κυρίως εμπορικά συμφέροντα.

7. Οι γνώσεις σχετικά με τις επιπτώσεις των γενετικά τροποποιημένων οργανισμών που εισάγονται στο περιβάλλον είναι εντελώς ανεπαρκείς. Δεν έχει ακόμη αποδειχθεί ότι οι οργανισμοί που τροποποιούνται με γενετική μηχανική δεν θα έχουν επιβλαβείς επιπτώσεις στο περιβάλλον. Οι περιβαλλοντολόγοι έχουν προτείνει διάφορες πιθανές περιβαλλοντικές επιπλοκές. Για παράδειγμα, υπάρχουν πολλές ευκαιρίες για ανεξέλεγκτη εξάπλωση δυνητικά επιβλαβών γονιδίων που χρησιμοποιούνται από τη γενετική μηχανική, συμπεριλαμβανομένης της μεταφοράς γονιδίων από βακτήρια και ιούς. Οι επιπλοκές που προκαλούνται από το περιβάλλον είναι πιθανό να είναι αδύνατο να διορθωθούν, καθώς τα γονίδια που απελευθερώνονται δεν μπορούν να ληφθούν πίσω.

8. Μπορεί να εμφανιστούν νέοι και επικίνδυνοι ιοί. Έχει αποδειχθεί πειραματικά ότι τα ιικά γονίδια που είναι ενσωματωμένα στο γονιδίωμα μπορούν να συνδυαστούν με τα γονίδια των μολυσματικών ιών (ο λεγόμενος ανασυνδυασμός). Αυτοί οι νέοι ιοί μπορεί να είναι πιο επιθετικοί από τους αρχικούς. Οι ιοί μπορεί επίσης να γίνουν λιγότερο συγκεκριμένοι για τα είδη. Για παράδειγμα, οι ιοί των φυτών μπορούν να γίνουν επιβλαβείς για τα ωφέλιμα έντομα, τα ζώα, αλλά και τον άνθρωπο.

9. Η γνώση της κληρονομικής ουσίας, του DNA, είναι πολύ ελλιπής. Η λειτουργία μόνο του 3% του DNA είναι γνωστή. Είναι επικίνδυνο να χειραγωγούμε πολύπλοκα συστήματα για τα οποία η γνώση είναι ελλιπής. Η εκτεταμένη εμπειρία στους τομείς της βιολογίας, της οικολογίας και της ιατρικής δείχνει ότι αυτό μπορεί να προκαλέσει σοβαρά απρόβλεπτα προβλήματα και διαταραχές.

10. Η γενετική μηχανική δεν θα βοηθήσει στην επίλυση του προβλήματος της παγκόσμιας πείνας. Ο ισχυρισμός ότι η γενετική μηχανική μπορεί να συμβάλει σημαντικά στην επίλυση του προβλήματος της παγκόσμιας πείνας είναι ένας επιστημονικά αβάσιμος μύθος.

συμπέρασμα

Η γενετική μηχανική είναι μια μέθοδος βιοτεχνολογίας που ασχολείται με την έρευνα για την αναδιάρθρωση των γονότυπων. Ο γονότυπος δεν είναι απλώς ένα μηχανικό άθροισμα γονιδίων, αλλά ένα πολύπλοκο σύστημα που αναπτύχθηκε κατά την εξέλιξη των οργανισμών. Η γενετική μηχανική καθιστά δυνατή τη μεταφορά γενετικών πληροφοριών από έναν οργανισμό στον άλλο μέσω εργασιών in vitro. Η μεταφορά γονιδίων καθιστά δυνατή την υπέρβαση των φραγμών μεταξύ των ειδών και τη μεταφορά μεμονωμένων κληρονομικών χαρακτηριστικών ενός οργανισμού σε έναν άλλο.

Η αναδιάταξη των γονότυπων, κατά την εκτέλεση εργασιών γενετικής μηχανικής, αντιπροσωπεύει ποιοτικές αλλαγές στα γονίδια που δεν σχετίζονται με αλλαγές στη δομή των χρωμοσωμάτων ορατών σε μικροσκόπιο. Οι γονιδιακές αλλαγές σχετίζονται κυρίως με τον μετασχηματισμό της χημικής δομής του DNA. Οι πληροφορίες σχετικά με τη δομή μιας πρωτεΐνης, γραμμένες ως αλληλουχία νουκλεοτιδίων, υλοποιούνται ως αλληλουχία αμινοξέων στο μόριο της συντιθέμενης πρωτεΐνης. Μια αλλαγή στην αλληλουχία των νουκλεοτιδίων στο χρωμοσωμικό DNA, η απώλεια μερικών και η συμπερίληψη άλλων νουκλεοτιδίων, αλλάζει τη σύνθεση των μορίων RNA που σχηματίζονται στο DNA και αυτό, με τη σειρά του, καθορίζει μια νέα αλληλουχία αμινοξέων κατά τη σύνθεση. Ως αποτέλεσμα, μια νέα πρωτεΐνη αρχίζει να συντίθεται στο κύτταρο, η οποία οδηγεί στην εμφάνιση νέων ιδιοτήτων στον οργανισμό. Η ουσία των μεθόδων γενετικής μηχανικής είναι ότι μεμονωμένα γονίδια ή ομάδες γονιδίων εισάγονται ή αποκλείονται από τον γονότυπο ενός οργανισμού. Ως αποτέλεσμα της εισαγωγής ενός γονιδίου που προηγουμένως απουσίαζε στον γονότυπο, το κύτταρο μπορεί να αναγκαστεί να συνθέσει πρωτεΐνες που δεν είχε συνθέσει προηγουμένως.

Βιβλιογραφία

2. Lee A., Tinland B. Ενσωμάτωση του t-DNA στο γονιδίωμα του φυτού: πρωτότυπο και πραγματικότητα // Φυσιολογία φυτών. 2000. - Τόμος 47. - Αρ. 3.

3. Lutova L. A., Provorov N. A., Tikhodeev O. N. et al. - Αγία Πετρούπολη: Nauka, 2000. - 539 σελ.

4. Lyadskaya M. Η γενετική μηχανική μπορεί να κάνει τα πάντα - ακόμη και να καλλιεργήσει ένα εμβόλιο στον κήπο // Φαρμακευτικό Δελτίο. - 2000. - Νο. 7.

5. Romanov G. A. Γενετική μηχανική των φυτών και τρόποι επίλυσης του προβλήματος της βιοασφάλειας // Φυσιολογία φυτών, 2000. - Τόμος 47. - Αρ. 3.

6. Salyaev R. Μύθοι και πραγματικότητες της γενετικής μηχανικής // Επιστήμη στη Σιβηρία. - 2002. - Νο. 7.

7. Favorova O. O. Θεραπεία με γονίδια - μυθοπλασία ή πραγματικότητα; // Φαρμακευτικό Δελτίο. - 2002. - Αρ. 5.

Kuzmina N.A. Βασικές αρχές της βιοτεχνολογίας: εγχειρίδιο. - Ομσκ: OGPU, 2001. - 256 σελ.

Lutova L. A., Provorov N. A., Tikhodeev O. N. et al. - Αγία Πετρούπολη: Nauka, 2000. - 539 σελ.

Lyadskaya M. Η γενετική μηχανική μπορεί να κάνει τα πάντα - ακόμη και να αναπτύξει ένα εμβόλιο στον κήπο // Φαρμακευτικό Δελτίο. - 2000. - Νο. 7.

Kuzmina N.A. Βασικές αρχές της βιοτεχνολογίας: εγχειρίδιο. - Ομσκ: OGPU, 2001. - 256 σελ.

Favorova O. O. Θεραπεία με γονίδια - φαντασία ή πραγματικότητα; // Φαρμακευτικό Δελτίο. - 2002. - Αρ. 5.

Salyaev R. Μύθοι και πραγματικότητες της γενετικής μηχανικής // Επιστήμη στη Σιβηρία. - 2002. - Νο. 7.

Kuzmina N.A. Βασικές αρχές της βιοτεχνολογίας: εγχειρίδιο. - Ομσκ: OGPU, 2001. - 256 σελ.

ΚΑΙ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ

«Η γνώση καθορίζεται από

αυτό που διεκδικούμε

σαν την αλήθεια"

P. A. FLORENSKY.

Η σύγχρονη βιολογία διαφέρει ριζικά από την παραδοσιακή βιολογία όχι μόνο στο μεγαλύτερο βάθος ανάπτυξης των γνωστικών ιδεών, αλλά και στη στενότερη σύνδεσή της με τη ζωή της κοινωνίας και με την πρακτική. Μπορούμε να πούμε ότι στην εποχή μας η βιολογία έχει γίνει ένα μέσο μεταμόρφωσης του ζωντανού κόσμου προκειμένου να ικανοποιηθούν οι υλικές ανάγκες της κοινωνίας. Αυτό το συμπέρασμα απεικονίζεται κυρίως από τη στενή σύνδεση μεταξύ βιολογίας και βιοτεχνολογίας, η οποία έχει γίνει ο πιο σημαντικός τομέας παραγωγής υλικού, ισότιμος εταίρος μηχανικών και χημικών τεχνολογιών που δημιουργήθηκαν προηγουμένως από τον άνθρωπο. Τι εξηγεί την άνοδο της βιοτεχνολογίας;

Από την έναρξή τους, η βιολογία και η βιοτεχνολογία αναπτύχθηκαν πάντα μαζί, με τη βιολογία να αποτελεί την επιστημονική βάση της βιοτεχνολογίας από την αρχή. Ωστόσο, για μεγάλο χρονικό διάστημα, η έλλειψη των δικών της δεδομένων δεν επέτρεψε στη βιολογία να έχει πολύ μεγάλη επιρροή στη βιοτεχνολογία. Η κατάσταση άλλαξε δραματικά με τη δημιουργία στο δεύτερο μισό του 20ου αιώνα. Η μεθοδολογία της γενετικής μηχανικής, η οποία νοείται ως γενετικός χειρισμός με σκοπό την «κατασκευή νέων και την ανακατασκευή υφιστάμενων γονότυπων, όντας από τη φύση της μεθοδολογικό επίτευγμα, η γενετική μηχανική δεν οδήγησε σε διάσπαση των υπαρχουσών ιδεών για τα βιολογικά φαινόμενα. βασικές αρχές της βιολογίας, όπως η ραδιοαστρονομία δεν κλόνισε τις βασικές αρχές της αστροφυσικής, η καθιέρωση του «μηχανικού ισοδύναμου θερμότητας» δεν οδήγησε σε αλλαγή των νόμων της θερμικής αγωγιμότητας και στην απόδειξη της ατομικής θεωρίας της ύλης δεν άλλαξε τις σχέσεις μεταξύ θερμοδυναμικής, υδροδυναμικής και της θεωρίας της ελαστικότητας.

Η γενετική μηχανική άνοιξε μια νέα εποχή στη βιολογία για το λόγο ότι έχουν προκύψει νέες ευκαιρίες για διείσδυση στα βάθη των βιολογικών φαινομένων προκειμένου να χαρακτηριστούν περαιτέρω οι μορφές ύπαρξης της ζωντανής ύλης, προκειμένου να μελετηθεί αποτελεσματικότερα η δομή και η λειτουργία των γονιδίων. σε μοριακό επίπεδο, και να κατανοήσουν τους λεπτούς μηχανισμούς της λειτουργίας του γενετικού μηχανισμού. Οι επιτυχίες της γενετικής μηχανικής σημαίνουν επανάσταση στη σύγχρονη φυσική επιστήμη. Καθορίζουν τα κριτήρια για την αξία των σύγχρονων ιδεών σχετικά με τα δομικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά των μοριακών και κυτταρικών επιπέδων της ζωντανής ύλης. Τα σύγχρονα δεδομένα για τα έμβια όντα είναι τεράστιας εκπαιδευτικής σημασίας, επειδή παρέχουν κατανόηση μιας από τις πιο σημαντικές πτυχές του οργανικού κόσμου και ως εκ τούτου συμβάλλουν ανεκτίμητη στη δημιουργία μιας επιστημονικής εικόνας του κόσμου. Έτσι, επεκτείνοντας δραματικά τη γνωστική της βάση, η βιολογία μέσω της γενετικής μηχανικής είχε επίσης ηγετική επιρροή στην άνοδο της βιοτεχνολογίας.

Η γενετική μηχανική δημιουργεί τη βάση για την κατανόηση των τρόπων και των μέσων «κατασκευής» νέων οργανισμών ή βελτίωσης υπαρχόντων οργανισμών, δίνοντάς τους μεγαλύτερη οικονομική αξία και μεγαλύτερη ικανότητα να αυξάνουν απότομα την παραγωγικότητα των βιοτεχνολογικών διεργασιών.

Στο πλαίσιο της γενετικής μηχανικής, γίνεται διάκριση μεταξύ γενετικής μηχανικής και κυτταρικής μηχανικής. Η γενετική μηχανική αναφέρεται σε χειρισμούς για τη δημιουργία μορίων ανασυνδυασμένου DNA. Αυτή η μεθοδολογία αναφέρεται συχνά ως μοριακή κλωνοποίηση, κλωνοποίηση γονιδίων, τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA ή απλώς γενετικός χειρισμός. Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι τα αντικείμενα της γενετικής μηχανικής είναι μόρια DNA και μεμονωμένα γονίδια. Αντίθετα, η κυτταρική μηχανική αναφέρεται στον γενετικό χειρισμό απομονωμένων μεμονωμένων κυττάρων ή ομάδων κυττάρων φυτών και ζώων.

Κεφάλαιο XIX

ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ

Η γενετική μηχανική είναι ένα σύνολο από διάφορες πειραματικές τεχνικές (τεχνικές) που διασφαλίζουν το σχεδιασμό (ανακατασκευή) και την κλωνοποίηση μορίων DNA (γονιδίων) για συγκεκριμένους σκοπούς.

Οι μέθοδοι γενετικής μηχανικής χρησιμοποιούνται σε μια συγκεκριμένη αλληλουχία (Εικ. 221) και διακρίνονται διάφορα στάδια κατά την εκτέλεση ενός τυπικού πειράματος γενετικής μηχανικής που στοχεύει στην κλωνοποίηση ενός γονιδίου, και συγκεκριμένα:

1. Απομόνωση DNA από τα κύτταρα του οργανισμού ενδιαφέροντος (αρχική) και απομόνωση του φορέα DNA.

2. Κοπή (περιορισμός) του DNA του αρχικού οργανισμού σε θραύσματα που περιέχουν γονίδια ενδιαφέροντος χρησιμοποιώντας ένα από τα περιοριστικά ένζυμα και απομόνωση αυτών των γονιδίων από το μείγμα περιορισμού που προκύπτει. Ταυτόχρονα, το DNA του φορέα κόβεται (περιορίζεται), μετατρέποντάς το από κυκλική δομή σε γραμμική.

3. Σύνδεση του ενδιαφέροντος τμήματος DNA (γονίδιο) με τον φορέα DNA προκειμένου να ληφθούν υβριδικά μόρια DNA.

4. Εισαγωγή μορίων υβριδικού DNA με μετασχηματισμό σε κάποιον άλλο οργανισμό, για παράδειγμα, σε E. coli ή σε σωματικά κύτταρα.

5. Σπορά βακτηρίων στα οποία εισήχθησαν υβριδικά μόρια DNA σε θρεπτικά μέσα που επιτρέπουν την ανάπτυξη μόνο κυττάρων που περιέχουν μόρια υβριδικού DNA.

6. Ταυτοποίηση αποικιών που αποτελούνται από βακτήρια που περιέχουν υβριδικά μόρια DNA.

7. Απομόνωση κλωνοποιημένου DNA (κλωνοποιημένα γονίδια) και χαρακτηρισμός του, συμπεριλαμβανομένης της αλληλουχίας αζωτούχων βάσεων στο κλωνοποιημένο θραύσμα DNA.

DNA (πηγή και φορέας), ένζυμα, κύτταρα στα οποία κλωνοποιείται το DNA - όλα αυτά ονομάζονται «εργαλεία» γενετικής μηχανικής.

Εξαγωγή DNA

Ας εξετάσουμε τη μέθοδο απομόνωσης DNA χρησιμοποιώντας πλασμίδια DNA ως παράδειγμα. Το DNA από βακτηριακά κύτταρα που περιέχουν πλασμίδιο απομονώνεται χρησιμοποιώντας μια παραδοσιακή τεχνική, η οποία αποτελείται από τη λήψη κυτταρικών εκχυλισμάτων παρουσία απορρυπαντικών και την επακόλουθη απομάκρυνση των πρωτεϊνών από τα εκχυλίσματα με εκχύλιση με φαινόλη (Εικ. 222). Ο πλήρης καθαρισμός του πλασμιδικού DNA από πρωτεΐνες, RNA και άλλες ενώσεις πραγματοποιείται σε διάφορα στάδια. Αφού καταστραφούν τα κύτταρα, για παράδειγμα με λυσοζύμη (τα τοιχώματά τους διαλύονται), ένα απορρυπαντικό προστίθεται στο εκχύλισμα για να διαλυθούν οι μεμβράνες και να αδρανοποιηθούν ορισμένες πρωτεΐνες. Το μεγαλύτερο μέρος του χρωμοσωμικού DNA αφαιρείται από τα παρασκευάσματα που προκύπτουν με συμβατική φυγοκέντρηση.

Η χρωματογραφία χρησιμοποιείται συχνά για πλήρη καθαρισμό. Εάν απαιτείται πολύ ενδελεχής καθαρισμός, χρησιμοποιείται υψηλής ταχύτητας φυγοκέντρηση βαθμίδωσης πυκνότητας CsCI με χρήση βρωμιούχου αιθιδίου. Το υπόλοιπο χρωμοσωμικό DNA θα κατακερματιστεί σε γραμμικό DNA, ενώ το πλασμιδικό DNA θα παραμείνει ομοιοπολικά κλειστό. Δεδομένου ότι το βρωμιούχο αιθίδιο είναι λιγότερο πυκνό από το DNA, κατά τη διάρκεια της υπερφυγοκέντρησης σε ένα σωλήνα φυγοκέντρησης δύο δακτύλιοι θα «ξεβιδώσουν» - το πλασμιδικό DNA και το χρωμοσωμικό DNA (Εικ. 223). Το πλασμιδικό DNA επιλέγεται για περαιτέρω εργασία, το χρωμοσωμικό DNA απορρίπτεται.

Οικονομική σημασία

Η γενετική μηχανική χρησιμεύει για την απόκτηση των επιθυμητών ποιοτήτων ενός μεταβλητού ή γενετικά τροποποιημένου οργανισμού. Σε αντίθεση με την παραδοσιακή επιλογή, κατά την οποία ο γονότυπος υπόκειται σε αλλαγές μόνο έμμεσα, η γενετική μηχανική επιτρέπει την άμεση επέμβαση στη γενετική συσκευή χρησιμοποιώντας την τεχνική της μοριακής κλωνοποίησης. Παραδείγματα εφαρμογής της γενετικής μηχανικής είναι η παραγωγή νέων γενετικά τροποποιημένων ποικιλιών σιτηρών, η παραγωγή ανθρώπινης ινσουλίνης με χρήση γενετικά τροποποιημένων βακτηρίων, η παραγωγή ερυθροποιητίνης σε κυτταρική καλλιέργεια ή νέες φυλές πειραματικών ποντικών για επιστημονική έρευνα.

Η βάση της μικροβιολογικής, βιοσυνθετικής βιομηχανίας είναι το βακτηριακό κύτταρο. Τα κύτταρα που είναι απαραίτητα για τη βιομηχανική παραγωγή επιλέγονται σύμφωνα με ορισμένα χαρακτηριστικά, το πιο σημαντικό από τα οποία είναι η ικανότητα παραγωγής, σύνθεσης, στις μέγιστες δυνατές ποσότητες, μιας συγκεκριμένης ένωσης - ενός αμινοξέος ή ενός αντιβιοτικού, μιας στεροειδούς ορμόνης ή ενός οργανικού οξέος. . Μερικές φορές χρειάζεται να έχετε έναν μικροοργανισμό που μπορεί, για παράδειγμα, να χρησιμοποιήσει λάδι ή λύματα ως «τροφή» και να τα επεξεργαστεί σε βιομάζα ή ακόμα και σε πρωτεΐνη αρκετά κατάλληλη για πρόσθετα ζωοτροφών. Μερικές φορές χρειαζόμαστε οργανισμούς που μπορούν να αναπτυχθούν σε υψηλές θερμοκρασίες ή παρουσία ουσιών που είναι σίγουρα θανατηφόρες για άλλους τύπους μικροοργανισμών.

Το έργο της απόκτησης τέτοιων βιομηχανικών στελεχών είναι πολύ σημαντικό για την τροποποίηση και την επιλογή τους, έχουν αναπτυχθεί πολυάριθμες μέθοδοι ενεργού επιρροής στο κύτταρο - από την επεξεργασία με ισχυρά δηλητήρια έως τη ραδιενεργή ακτινοβολία. Ο στόχος αυτών των τεχνικών είναι ένας - να επιτευχθούν αλλαγές στον κληρονομικό, γενετικό μηχανισμό του κυττάρου. Το αποτέλεσμά τους είναι η παραγωγή πολυάριθμων μεταλλαγμένων μικροβίων, από εκατοντάδες και χιλιάδες από τα οποία οι επιστήμονες προσπαθούν στη συνέχεια να επιλέξουν το καταλληλότερο για έναν συγκεκριμένο σκοπό. Η δημιουργία μεθόδων χημικής μεταλλαξιογένεσης ή ακτινοβολίας ήταν ένα εξαιρετικό επίτευγμα της βιολογίας και χρησιμοποιείται ευρέως στη σύγχρονη βιοτεχνολογία.

Αλλά οι δυνατότητές τους περιορίζονται από τη φύση των ίδιων των μικροοργανισμών. Δεν είναι σε θέση να συνθέσουν μια σειρά από πολύτιμες ουσίες που συσσωρεύονται στα φυτά, κυρίως σε φαρμακευτικά και αιθέρια ελαιώδη φυτά. Δεν μπορούν να συνθέσουν ουσίες που είναι πολύ σημαντικές για τη ζωή των ζώων και των ανθρώπων, μια σειρά από ένζυμα, πεπτιδικές ορμόνες, πρωτεΐνες του ανοσοποιητικού συστήματος, ιντερφερόνες και πολλές απλούστερες ενώσεις που συντίθενται στο σώμα των ζώων και των ανθρώπων. Φυσικά, οι δυνατότητες των μικροοργανισμών κάθε άλλο παρά έχουν εξαντληθεί. Από ολόκληρη την αφθονία των μικροοργανισμών, μόνο ένα μικρό κλάσμα έχει χρησιμοποιηθεί από την επιστήμη, και ιδιαίτερα από τη βιομηχανία. Για τους σκοπούς της επιλογής μικροοργανισμών, μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζουν, για παράδειγμα, αναερόβια βακτήρια ικανά να ζουν απουσία οξυγόνου, φωτότροφα που χρησιμοποιούν φωτεινή ενέργεια όπως φυτά, χημειοαυτοτροφικά, θερμόφιλα βακτήρια ικανά να ζουν σε θερμοκρασίες, όπως ανακαλύφθηκε πρόσφατα, περίπου 110 ° C, κ.λπ.

Και όμως οι περιορισμοί του «φυσικού υλικού» είναι προφανείς. Προσπάθησαν και προσπαθούν να παρακάμψουν τους περιορισμούς με τη βοήθεια καλλιεργειών κυττάρων και ιστών φυτών και ζώων. Πρόκειται για ένα πολύ σημαντικό και πολλά υποσχόμενο μονοπάτι, το οποίο επίσης υλοποιείται βιοτεχνολογία. Τις τελευταίες δεκαετίες, οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει μεθόδους με τις οποίες μεμονωμένα κύτταρα ιστών ενός φυτού ή ζώου μπορούν να αναπτυχθούν και να αναπαραχθούν χωριστά από το σώμα, όπως τα βακτηριακά κύτταρα. Αυτό ήταν ένα σημαντικό επίτευγμα - οι προκύπτουσες κυτταρικές καλλιέργειες χρησιμοποιούνται για πειράματα και για τη βιομηχανική παραγωγή ορισμένων ουσιών που δεν μπορούν να ληφθούν με καλλιέργειες βακτηρίων.

Ιστορία ανάπτυξης και επιτυγχανόμενο επίπεδο τεχνολογίας

Στο δεύτερο μισό του 20ου αιώνα, έγιναν αρκετές σημαντικές ανακαλύψεις και εφευρέσεις στις οποίες βασίζονται γενετική μηχανική. Πολλά χρόνια προσπαθειών να «διαβαστούν» οι βιολογικές πληροφορίες που «γράφονται» στα γονίδια έχουν ολοκληρωθεί με επιτυχία. Η εργασία αυτή ξεκίνησε από τον Άγγλο επιστήμονα F. Sanger και τον Αμερικανό επιστήμονα W. Gilbert (Βραβείο Νόμπελ Χημείας). Όπως είναι γνωστό, τα γονίδια περιέχουν πληροφορίες-οδηγίες για τη σύνθεση μορίων RNA και πρωτεϊνών, συμπεριλαμβανομένων των ενζύμων, στο σώμα. Για να αναγκαστεί ένα κύτταρο να συνθέσει νέες ουσίες που είναι ασυνήθιστες γι 'αυτό, είναι απαραίτητο να συντεθούν σε αυτό τα αντίστοιχα σύνολα ενζύμων. Και γι 'αυτό είναι απαραίτητο είτε να αλλάξουμε σκόπιμα τα γονίδια που βρίσκονται σε αυτό είτε να εισαγάγουμε νέα, προηγουμένως απούσα γονίδια σε αυτό. Οι αλλαγές στα γονίδια στα ζωντανά κύτταρα είναι μεταλλάξεις. Εμφανίζονται υπό την επίδραση, για παράδειγμα, μεταλλαξιγόνων - χημικών δηλητηρίων ή ακτινοβολίας. Αλλά τέτοιες αλλαγές δεν μπορούν να ελεγχθούν ή να κατευθυνθούν. Ως εκ τούτου, οι επιστήμονες έχουν επικεντρώσει τις προσπάθειές τους στην προσπάθεια ανάπτυξης μεθόδων για την εισαγωγή νέων, πολύ συγκεκριμένων γονιδίων που χρειάζονται οι άνθρωποι στα κύτταρα.

Τα κύρια στάδια επίλυσης ενός προβλήματος γενετικής μηχανικής είναι τα εξής:

1. Λήψη απομονωμένου γονιδίου. 2. Εισαγωγή του γονιδίου σε φορέα για μεταφορά στο σώμα. 3. Μεταφορά του φορέα με το γονίδιο στον τροποποιημένο οργανισμό. 4. Μεταμόρφωση των κυττάρων του σώματος. 5. Επιλογή γενετικά τροποποιημένων οργανισμών ( ΓΤΟ) και την εξάλειψη εκείνων που δεν τροποποιήθηκαν με επιτυχία.

Η διαδικασία της γονιδιακής σύνθεσης είναι πλέον πολύ καλά ανεπτυγμένη και μάλιστα σε μεγάλο βαθμό αυτοματοποιημένη. Υπάρχουν ειδικές συσκευές εξοπλισμένες με υπολογιστές, στη μνήμη των οποίων αποθηκεύονται προγράμματα για τη σύνθεση διαφόρων αλληλουχιών νουκλεοτιδίων. Αυτή η συσκευή συνθέτει τμήματα DNA μέχρι 100-120 αζωτούχες βάσεις σε μήκος (ολιγονουκλεοτίδια). Έχει γίνει ευρέως διαδεδομένη μια τεχνική που καθιστά δυνατή τη χρήση της αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης για τη σύνθεση DNA, συμπεριλαμβανομένου του μεταλλαγμένου DNA. Ένα θερμοσταθερό ένζυμο, η πολυμεράση DNA, χρησιμοποιείται σε αυτό για τη σύνθεση DNA εκμαγείου, για το οποίο χρησιμοποιούνται τεχνητά συντιθέμενα κομμάτια νουκλεϊκού οξέος - ολιγονουκλεοτίδια - ως σπόροι. Το ένζυμο ανάστροφη τρανσκριπτάση επιτρέπει, χρησιμοποιώντας τέτοιους εκκινητές, τη σύνθεση DNA σε ένα εκμαγείο RNA που απομονώνεται από κύτταρα. Το DNA που συντίθεται με αυτόν τον τρόπο ονομάζεται συμπληρωματικό DNA (RNA) ή cDNA. Ένα απομονωμένο, «χημικά καθαρό» γονίδιο μπορεί επίσης να ληφθεί από μια βιβλιοθήκη φάγων. Αυτό είναι το όνομα ενός παρασκευάσματος βακτηριοφάγου, στο γονιδίωμα του οποίου ενσωματώνονται τυχαία θραύσματα από το γονιδίωμα ή το cDNA, τα οποία αναπαράγονται από τον φάγο μαζί με όλο το DNA του.

Η τεχνική της εισαγωγής γονιδίων στα βακτήρια αναπτύχθηκε αφότου ο Frederick Griffith ανακάλυψε το φαινόμενο του βακτηριακού μετασχηματισμού. Αυτό το φαινόμενο βασίζεται σε μια πρωτόγονη σεξουαλική διαδικασία, η οποία στα βακτήρια συνοδεύεται από την ανταλλαγή μικρών θραυσμάτων μη χρωμοσωμικού DNA, πλασμιδίων. Οι τεχνολογίες πλασμιδίου αποτέλεσαν τη βάση για την εισαγωγή τεχνητών γονιδίων σε βακτηριακά κύτταρα.

Σημαντικές δυσκολίες συνδέθηκαν με την εισαγωγή ενός έτοιμου γονιδίου στην κληρονομική συσκευή των φυτικών και ζωικών κυττάρων. Ωστόσο, στη φύση υπάρχουν περιπτώσεις που ξένο DNA (ιού ή βακτηριοφάγου) περιλαμβάνεται στη γενετική συσκευή ενός κυττάρου και, με τη βοήθεια των μεταβολικών μηχανισμών του, αρχίζει να συνθέτει την πρωτεΐνη «του». Οι επιστήμονες μελέτησαν τα χαρακτηριστικά της εισαγωγής ξένου DNA και το χρησιμοποίησαν ως αρχή για την εισαγωγή γενετικού υλικού σε ένα κύτταρο. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται διαμόλυνση.

Εάν οι μονοκύτταροι οργανισμοί ή οι πολυκύτταρες κυτταρικές καλλιέργειες υπόκεινται σε τροποποίηση, τότε σε αυτό το στάδιο ξεκινά η κλωνοποίηση, δηλαδή η επιλογή των οργανισμών και των απογόνων τους (κλώνων) που έχουν υποστεί τροποποίηση. Όταν ο στόχος είναι να αποκτηθούν πολυκύτταροι οργανισμοί, κύτταρα με αλλοιωμένο γονότυπο χρησιμοποιούνται για βλαστικό πολλαπλασιασμό φυτών ή εισάγονται στις βλαστοκύστες μιας παρένθετης μητέρας όταν πρόκειται για ζώα. Ως αποτέλεσμα, τα μικρά γεννιούνται με έναν αλλαγμένο ή αμετάβλητο γονότυπο, μεταξύ των οποίων επιλέγονται μόνο εκείνα που παρουσιάζουν τις αναμενόμενες αλλαγές και διασταυρώνονται μεταξύ τους.

Εφαρμογή στην επιστημονική έρευνα

Αν και σε μικρή κλίμακα, η γενετική μηχανική χρησιμοποιείται ήδη για να δώσει στις γυναίκες με ορισμένους τύπους υπογονιμότητας την ευκαιρία να μείνουν έγκυες. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται αυγά από υγιή γυναίκα. Το παιδί ως αποτέλεσμα κληρονομεί τον γονότυπο από έναν πατέρα και δύο μητέρες.

Ωστόσο, η πιθανότητα να γίνουν πιο σημαντικές αλλαγές στο ανθρώπινο γονιδίωμα αντιμετωπίζει μια σειρά σοβαρών ηθικών προβλημάτων.

Τι είναι η γενετική μηχανική;

Η γενετική μηχανική είναι μια νέα, επαναστατική τεχνολογία με την οποία οι επιστήμονες μπορούν να εξάγουν γονίδια από έναν οργανισμό και να τα εισάγουν σε οποιονδήποτε άλλο. Τα γονίδια είναι το πρόγραμμα της ζωής - αυτά είναι τα βιολογικά κατασκευάσματα που συνθέτουν το DNA και τα οποία καθορίζουν τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά που είναι εγγενή σε έναν ή τον άλλο ζωντανό οργανισμό. Η μεταμόσχευση γονιδίου αλλάζει το πρόγραμμα του λήπτη οργανισμού και τα κύτταρα του αρχίζουν να παράγουν διάφορες ουσίες, οι οποίες με τη σειρά τους δημιουργούν νέα χαρακτηριστικά μέσα σε αυτόν τον οργανισμό.
Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, οι ερευνητές μπορούν να αλλάξουν συγκεκριμένες ιδιότητες και χαρακτηριστικά προς την κατεύθυνση που θέλουν, για παράδειγμα, μπορούν να αναπτύξουν μια ποικιλία τομάτας με μεγαλύτερη διάρκεια ζωής ή μια ποικιλία σόγιας που είναι ανθεκτική στα ζιζανιοκτόνα. Η γενετική μηχανική είναι μια μέθοδος βιοτεχνολογίας που ασχολείται με την έρευνα για την αναδιάρθρωση των γονότυπων. Ο γονότυπος δεν είναι απλώς ένα μηχανικό άθροισμα γονιδίων, αλλά ένα πολύπλοκο σύστημα που αναπτύχθηκε κατά την εξέλιξη των οργανισμών. Η γενετική μηχανική καθιστά δυνατή τη μεταφορά γενετικών πληροφοριών από έναν οργανισμό στον άλλο μέσω εργασιών in vitro. Η μεταφορά γονιδίων καθιστά δυνατή την υπέρβαση των φραγμών μεταξύ των ειδών και τη μεταφορά μεμονωμένων κληρονομικών χαρακτηριστικών ενός οργανισμού σε έναν άλλο. Οι φορείς της υλικής βάσης των γονιδίων είναι τα χρωμοσώματα, τα οποία περιλαμβάνουν το DNA και τις πρωτεΐνες. Όμως τα γονίδια σχηματισμού δεν είναι χημικά, αλλά λειτουργικά.
Από λειτουργική άποψη, το DNA αποτελείται από πολλά μπλοκ που αποθηκεύουν μια συγκεκριμένη ποσότητα πληροφοριών - γονιδίων. Η δράση του γονιδίου βασίζεται στην ικανότητά του να προσδιορίζει την πρωτεϊνοσύνθεση μέσω του RNA. Το μόριο DNA περιέχει, σαν να λέγαμε, πληροφορίες που καθορίζουν τη χημική δομή των μορίων πρωτεΐνης. Ένα γονίδιο είναι ένα τμήμα ενός μορίου DNA που περιέχει πληροφορίες σχετικά με την πρωτογενή δομή οποιασδήποτε πρωτεΐνης (ένα γονίδιο - μία πρωτεΐνη). Επειδή υπάρχουν δεκάδες χιλιάδες πρωτεΐνες στους οργανισμούς, υπάρχουν δεκάδες χιλιάδες γονίδια.

Το σύνολο όλων των γονιδίων ενός κυττάρου αποτελεί το γονιδίωμά του. Όλα τα κύτταρα του σώματος περιέχουν το ίδιο σύνολο γονιδίων, αλλά καθένα από αυτά εφαρμόζει ένα διαφορετικό μέρος των αποθηκευμένων πληροφοριών. Επομένως, για παράδειγμα, τα νευρικά κύτταρα διαφέρουν από τα ηπατικά κύτταρα τόσο σε δομικά, λειτουργικά όσο και σε βιολογικά χαρακτηριστικά. Η αναδιάταξη των γονότυπων, κατά την εκτέλεση εργασιών γενετικής μηχανικής, αντιπροσωπεύει ποιοτικές αλλαγές στα γονίδια που δεν σχετίζονται με αλλαγές στη δομή των χρωμοσωμάτων ορατών σε μικροσκόπιο. Οι γονιδιακές αλλαγές σχετίζονται κυρίως με τον μετασχηματισμό της χημικής δομής του DNA.
Οι πληροφορίες σχετικά με τη δομή μιας πρωτεΐνης, γραμμένες ως αλληλουχία νουκλεοτιδίων, υλοποιούνται ως αλληλουχία αμινοξέων στο μόριο της συντιθέμενης πρωτεΐνης. Μια αλλαγή στην αλληλουχία των νουκλεοτιδίων στο χρωμοσωμικό DNA, η απώλεια μερικών και η συμπερίληψη άλλων νουκλεοτιδίων, αλλάζει τη σύνθεση των μορίων RNA που σχηματίζονται στο DNA και αυτό, με τη σειρά του, καθορίζει μια νέα αλληλουχία αμινοξέων κατά τη σύνθεση. Ως αποτέλεσμα, μια νέα πρωτεΐνη αρχίζει να συντίθεται στο κύτταρο, η οποία οδηγεί στην εμφάνιση νέων ιδιοτήτων στον οργανισμό. Η ουσία των μεθόδων γενετικής μηχανικής είναι ότι μεμονωμένα γονίδια ή ομάδες γονιδίων εισάγονται ή αποκλείονται από τον γονότυπο ενός οργανισμού. Ως αποτέλεσμα της εισαγωγής ενός γονιδίου που προηγουμένως απουσίαζε στον γονότυπο, το κύτταρο μπορεί να αναγκαστεί να συνθέσει πρωτεΐνες που δεν είχε συνθέσει προηγουμένως.

Προβλήματα γενετικής μηχανικής

Οι δυνατότητες μιας από τις πιο σημαντικές δημιουργίες της επιστήμης του εικοστού αιώνα - η γενετική μηχανική - έχουν εξάψει από καιρό τη φαντασία της ανθρωπότητας, αφού έχει προσεγγίσει το πιο σημαντικό πράγμα στο ανθρώπινο σώμα, τους νόμους της ζωής του σώματός του. Αλλά αν πριν από δεκαπέντε χρόνια τα αποτελέσματα της εργασίας των βιοτεχνολόγων συνδέονταν κυρίως με την ανάπτυξη νέων ποικιλιών καρότων ή μιας νέας φυλής αγελάδων γαλακτοπαραγωγής, τότε πριν από μερικά χρόνια αποδείχθηκε ότι ήταν δυνατή η επικοινωνία με το μικρό πρόβατο Dolly , κλωνοποιήθηκε από Σκωτσέζους βιολόγους, και πέρυσι ανακοινώθηκε η δημιουργία του πρώτου ενός λίγο πολύ γενικού χάρτη του ανθρώπινου γονιδιώματος. Με φόντο τα επιτεύγματα στον τομέα της βιολογίας, οι επιτυχίες των προηγούμενων εποχών - οι νέες τεχνολογίες της πληροφορίας - σβήνουν στο παρασκήνιο. Λίγοι ενδιαφέρονται τώρα για το πότε ένα άτομο θα μπορεί να περπατήσει ελεύθερα στον Άρη η συζήτηση για το πότε θα είναι δυνατή η κλωνοποίηση ενός ατόμου και, κατά συνέπεια, πώς να αποφευχθεί αυτό είναι πολύ πιο πιεστικό - ένα είδος νεύματος. στην ηθική και την ηθική.

Γενετική μηχανική - εχθρός ή φίλος; Ιστορική προοπτική...

Ιστορική προοπτική

Όπως γνωρίζετε, η ζωή ξεκίνησε στη Γη περίπου πριν από 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια και, ανεξάρτητα από τις μορφές της, η ίδια ουσία ήταν υπεύθυνη για τις εκδηλώσεις ζωής κάθε οργανισμού - το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (γνωστό και ως DNA). Το DNA, ενσωματωμένο στα γονίδια, καθόρισε και καθορίζει (και στο μέλλον, προφανώς, υπό την αυστηρή καθοδήγηση του ανθρώπου) τη μεταβολική δραστηριότητα των κυττάρων που είναι απαραίτητη για την επιβίωσή τους, και αυτή είναι η ζωή στον απλούστερο ορισμό της. Στην πραγματικότητα, ο όρος «γονίδια» δεν χρησιμοποιήθηκε μέχρι τις αρχές του περασμένου αιώνα, αν και η έρευνα για τον τρόπο λειτουργίας τους ξεκίνησε τον 19ο αιώνα. Ο Αυστριακός μοναχός Γκρέγκορ Μέντελ πέρασε πολλά χρόνια παρατηρώντας τους απογόνους των φυτών μπιζελιού, που μεγάλωσε στον κήπο του μοναστηριού. Καταγράφοντας εξωτερικά χαρακτηριστικά - το ύψος του στελέχους, το χρώμα των πετάλων, το σχήμα των μπιζελιών, μπόρεσε θεωρητικά να προτείνει την ύπαρξη ορισμένων «παραγόντων» που κληρονομούνται από τους απογόνους από τα μητρικά φυτά. Όπως ο Κολόμβος, ο Μέντελ πέθανε χωρίς να ξέρει τι είχε ανακαλύψει. Από τις αρχές του εικοστού αιώνα, υπήρξε μια έκρηξη στην έρευνα για τη δομή των κυττάρων. Οι βιολόγοι κατάφεραν να καθορίσουν ποιες λειτουργίες εκτελεί ο κυτταρικός πυρήνας και να λύσουν το μυστήριο της φύσης των χρωμοσωμάτων. Το πιο σημαντικό ήταν ότι η φύση της μετάφρασης των μορίων DNA έγινε ξεκάθαρη: κατά τη διάρκεια της μείωσης, η οποία προηγείται της εμφάνισης ωαρίων και σπερματοζωαρίων, ο αριθμός των χρωμοσωμάτων που περιέχουν DNA, μειώνεται στο μισό, πράγμα που στη συνέχεια, με τη σύντηξη του γεννητικά κύτταρα, θα επιτρέψουν στους πυρήνες τους να συνδυαστούν σε ένα ενιαίο σύνολο - για να δημιουργήσουν έναν νέο οργανισμό με ένα εντελώς μοναδικό σύνολο γονιδίων. Το 1953, επιτέλους κατέστη δυνατό να απομονωθεί η διπλή ελικοειδής δομή του DNA, την οποία κάθε μαθητής γνωρίζει πλέον από τη θέα. Το DNA αναγνωρίζεται πλέον ως μια παγκόσμια βιολογική γλώσσα που θα ενώσει όλους τους οργανισμούς που ζουν στη Γη: ανθρώπους και βακτήρια, μύκητες και φυτά. Ωστόσο, ο εικοστός αιώνας είναι ένας αιώνας όχι μόνο θεμελιωδών ανακαλύψεων, αλλά και αιώνας μηχανικής - η πρακτική εφαρμογή αυτών των ίδιων ανακαλύψεων. Επομένως, μαζί με τη συνεχιζόμενη έρευνα για το πώς «λειτουργούν όλα αυτά γενικά», διάφοροι κλάδοι της γενετικής μηχανικής και διάφορες βιοτεχνολογίες αναπτύχθηκαν με άλματα και όρια. Από την αρχή, αυτού του είδους η μηχανική σκέψη αφορούσε πρωτίστως πώς ορισμένοι ζωντανοί οργανισμοί με ένα συγκεκριμένο γονίδιο θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση άλλων - μιλούσαμε για φυτά ή ζώα. Στη δεκαετία του εβδομήντα, οι επιστήμονες έμαθαν να κόβουν τμήματα του DNA ενός οργανισμού και να το μεταμοσχεύουν σε άλλο, γεγονός που έκανε μια μικρή επανάσταση στην παραγωγή διαφόρων φαρμάκων - ινσουλίνης, ανθρώπινης αυξητικής ορμόνης κ.λπ. Για πολλά χρόνια, έχουν γίνει προσπάθειες για την εφαρμογή της λεγόμενης ανθρώπινης γονιδιακής θεραπείας - άτομα που δεν έχουν ορισμένα συστατικά στο γονιδιακό τους σύνολο ή είναι σε κάποιο βαθμό ελαττωματικά μεταμοσχεύονται με γονίδια άλλων ανθρώπων. Η γνώση που αποκτάται μέσω της γενετικής χρησιμοποιείται αρκετά εκτενώς στον τομέα της ανθρώπινης αναπαραγωγής. Πολλοί άνθρωποι γνωρίζουν ότι υπό ορισμένες συνθήκες είναι πολύ πιθανό να μεγαλώσουν τα παιδιά "από δοκιμαστικό σωλήνα" και σε ορισμένες περιπτώσεις γυναικείας υπογονιμότητας - να στραφούν σε παρένθετες μητέρες για βοήθεια. Γενετικά τροποποιημένα φυτά (ανθεκτικά στον παγετό δημητριακά, διαγονιδιακές πατάτες, ντομάτες γρήγορης ωρίμανσης κ.λπ.) εμφανίζονται ήδη στα τραπέζια του δείπνου, αν και μέχρι στιγμής δεν προκαλούν ιδιαίτερο ενθουσιασμό.

Γενετική μηχανική - εχθρός ή φίλος; Οι δυνατότητες της γενετικής μηχανικής...

Δυνατότητες γενετικής μηχανικής, Έργο Ανθρώπινου Γονιδιώματος

Φυσικά, οι επιτυχημένοι χειρισμοί με τα γονίδια των φυτών και των ζώων δεν θα μπορούσαν παρά να οδηγήσουν σε ένα μάλλον ολισθηρό ερώτημα: τι γίνεται με τους ανθρώπους; Εάν είναι δυνατόν να βελτιώσουμε τα ζώα, τότε γιατί να μην βελτιώσουμε τους ανθρώπους. Ωστόσο, πρώτα πρέπει να κατανοήσετε το σύνολο των ανθρώπινων γονιδίων. Έτσι, το 1990, εμφανίστηκε μια πρωτοβουλία για τη χαρτογράφηση των ανθρώπινων χρωμοσωμάτων, που αποτελούνταν από 26-30 χιλιάδες γονίδια. Το έργο ονομαζόταν απλώς ανθρώπινο γονιδίωμα και αναμενόταν να παράγει έναν πλήρη χάρτη του γονιδιώματος κάποια στιγμή το 2005. Το έργο περιλαμβάνει ερευνητικές ομάδες από διάφορες χώρες, και από τα τέλη της δεκαετίας του '90. δημιουργούνται ειδικές εταιρείες των οποίων το κύριο καθήκον είναι να διευκολύνουν και να επιταχύνουν την επικοινωνία μεταξύ τέτοιων ομάδων. Στις αρχές του 2001, 2 χρωμοσώματα είχαν ήδη χαρτογραφηθεί πλήρως: 21 και 22.

Ωστόσο, η κύρια αίσθηση του περασμένου έτους ήταν η ανακάλυψη από την ομάδα του Craig Venter ενός γενικού χάρτη του ανθρώπινου γονιδιώματος. Οι επιστήμονες λένε ότι αν συγκρίνουμε αυτόν τον χάρτη με τους συνηθισμένους, δύσκολα θα ήταν δυνατό να τον χρησιμοποιήσουμε για να φτάσουμε στο κατάστημα στον επόμενο δρόμο, αλλά σε κάθε περίπτωση, το ίδιο το γεγονός της ύπαρξής του μιλάει για την αρχή της εποχής των γονιδίων η κατοχύρωση διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας, και αυτό, με τη σειρά του, εγείρει πολλά ερωτήματα που δεν είναι πλέον βιολογικά, αλλά ηθικά και νομικά. Αν και οι επιστήμονες λένε ότι ο κύριος σκοπός της χαρτογράφησης του γονιδιώματος είναι η ανάγκη κατανόησης του τρόπου λειτουργίας του ανθρώπινου σώματος προκειμένου να αντισταθεί αποτελεσματικότερα σε διάφορες ασθένειες, και αυτή η γνώση μπορεί να διευκολύνει σημαντικά τη δημιουργία νέων φαρμάκων, η ανάγκη για νομική ρύθμιση του ζητήματος εξακολουθεί να γίνεται προφανές: πώς και τι μπορεί να γίνει με το ανθρώπινο σώμα και η απάντηση στο ερώτημα: πού πρέπει να σταματήσουμε; Μπορεί κάποιος να γίνει σαν τον Δημιουργό και να αρχίσει ο ίδιος να δημιουργεί νέα πλάσματα; Η χαρτογράφηση του ανθρώπινου γονιδιώματος συχνά συγκρίνεται με τέτοια επαναστατικά γεγονότα όπως η προσγείωση του ανθρώπου στο φεγγάρι, για παράδειγμα. Ωστόσο, τώρα υπάρχει μια σημαντική διαφορά: εάν τα διαστημικά προγράμματα είναι ένα από τα καθήκοντα του κράτους, τότε οι ομάδες που συμμετέχουν στο έργο, κατά κανόνα, έχουν ιδιωτική χρηματοδότηση, επομένως, οι μη κρατικές εταιρείες θα έχουν τα πνευματικά δικαιώματα για τις εξελίξεις τους . Τι θα τα κάνουν;

Ας φανταστούμε ότι στο εγγύς μέλλον, ο χάρτης θα συνταχθεί με μεγάλη ακρίβεια και κάθε άτομο μπορεί να περιγραφεί με αυτόν τον τρόπο. Τίθεται το ερώτημα - ποιος θα έχει πρόσβαση σε αυτές τις πληροφορίες; Σε ποιο βαθμό μπορεί ένα άτομο να διατηρήσει ανέπαφες τις πιο «οικειές» πληροφορίες για τον εαυτό του; Θα αρνηθούν οι εργοδότες να προσλάβουν ένα άτομο που έχει γενετική προδιάθεση για οποιοδήποτε είδος καρκίνου; Θα είναι δυνατή η ασφάλιση υγείας σε μια κατάσταση όπου το γονιδίωμα κάθε ατόμου θα παρέχει πληροφορίες για όλες τις πιθανές ασθένειες; Ο Τόνι Μπλερ μίλησε για την ανάγκη δημιουργίας γενετικών πορτρέτων εγκληματιών. Και φαίνεται ότι οι επιστήμονες είναι έτοιμοι να εργαστούν για την ανακάλυψη ειδικών γονιδίων που ευθύνονται για την αποκλίνουσα συμπεριφορά στους ανθρώπους. Ωστόσο, πολλοί ειδικοί φοβούνται ήδη από την προοπτική ότι στο εγγύς μέλλον η κοινωνία θα μετατοπίσει τη λύση σε διάφορα προβλήματα - έγκλημα, φτώχεια, ρατσισμός κ.λπ. - για τους γενετιστές και τη γενετική μηχανική: «λένε ότι όλα έχουν να κάνουν με τα γονίδια, αν κάτι δεν πάει καλά, τότε αυτό δεν είναι το μέλημα της κοινωνίας, αλλά η γενετική προδιάθεση των ατόμων». Εξάλλου, σε γενικές γραμμές, πολλοί άνθρωποι ξεχνούν ότι μόνο μερικές σπάνιες ασθένειες προκαλούνται αποκλειστικά από ένα σύνολο γονιδίων και αυτές οι ασθένειες που συνήθως ονομάζουμε γενετικές - καρκίνος, καρδιαγγειακές διαταραχές - είναι μόνο εν μέρει γενετικής φύσης, από πολλές απόψεις η πιθανότητα της εμφάνισής τους καταρχήν η στροφή εξαρτάται από τα βήματα που κάνει το ίδιο το άτομο και η κοινωνία, και ως εκ τούτου δεν μπορεί να υπάρξει τίποτα χειρότερο από μια κοινωνία που πλένει τα χέρια της από μια τέτοια κατάσταση. Η πιο κοινή μέθοδος γενετικής μηχανικής είναι η μέθοδος λήψης ανασυνδυασμένου, δηλ. που περιέχει ένα ξένο γονίδιο, το πλασμίδιο. Τα πλασμίδια είναι κυκλικά δίκλωνα μόρια DNA που αποτελούνται από πολλές χιλιάδες ζεύγη νουκλεοτιδίων.

Αυτή η διαδικασία αποτελείται από διάφορα στάδια:
1. Περιορισμός - κοπή DNA, για παράδειγμα, ενός ατόμου, σε θραύσματα.
2. Απολίνωση - ένα θραύσμα με το επιθυμητό γονίδιο περιλαμβάνεται σε πλασμίδια και συρράπτεται μεταξύ τους.
3. Ο μετασχηματισμός είναι η εισαγωγή ανασυνδυασμένων πλασμιδίων σε βακτηριακά κύτταρα. Τα μετασχηματισμένα βακτήρια αποκτούν ορισμένες ιδιότητες. Κάθε ένα από τα μετασχηματισμένα βακτήρια πολλαπλασιάζεται και σχηματίζει μια αποικία πολλών χιλιάδων απογόνων - έναν κλώνο.
4. Η διαλογή είναι η επιλογή μεταξύ των κλώνων μετασχηματισμένων βακτηρίων αυτών με πλασμίδια που φέρουν το επιθυμητό ανθρώπινο γονίδιο.

Όλη αυτή η διαδικασία ονομάζεται κλωνοποίηση. Χρησιμοποιώντας την κλωνοποίηση, είναι δυνατό να ληφθούν περισσότερα από ένα εκατομμύριο αντίγραφα οποιουδήποτε θραύσματος DNA από ένα άτομο ή άλλο οργανισμό. Εάν το κλωνοποιημένο θραύσμα κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη, τότε είναι δυνατό να μελετηθεί πειραματικά ο μηχανισμός που ρυθμίζει τη μεταγραφή αυτού του γονιδίου, καθώς και να παραχθεί αυτή η πρωτεΐνη στην απαιτούμενη ποσότητα. Επιπλέον, ένα κλωνοποιημένο θραύσμα DNA από έναν οργανισμό μπορεί να εισαχθεί στα κύτταρα ενός άλλου οργανισμού. Αυτό μπορεί να επιτύχει, για παράδειγμα, υψηλές και σταθερές αποδόσεις χάρη στο εισαγόμενο γονίδιο που παρέχει αντίσταση σε μια σειρά ασθενειών. Εάν εισάγετε στον γονότυπο των βακτηρίων του εδάφους τα γονίδια άλλων βακτηρίων που έχουν την ικανότητα να σταθεροποιούν το ατμοσφαιρικό άζωτο, τότε τα βακτήρια του εδάφους θα μπορούν να μετατρέψουν αυτό το άζωτο σε σταθερό άζωτο του εδάφους. Εισάγοντας στον γονότυπο του βακτηρίου E. coli ένα γονίδιο από τον ανθρώπινο γονότυπο που ελέγχει τη σύνθεση της ινσουλίνης, οι επιστήμονες πέτυχαν την παραγωγή ινσουλίνης μέσω τέτοιου είδους E. coli. Με την περαιτέρω ανάπτυξη της επιστήμης, θα καταστεί δυνατή η εισαγωγή γονιδίων που λείπουν στο ανθρώπινο έμβρυο και, ως εκ τούτου, η αποφυγή γενετικών ασθενειών.

Τα πειράματα κλωνοποίησης ζώων συνεχίζονται εδώ και πολύ καιρό. Αρκεί να αφαιρέσετε τον πυρήνα από το ωάριο, να εμφυτεύσετε σε αυτό τον πυρήνα ενός άλλου κυττάρου που έχει ληφθεί από εμβρυϊκό ιστό και να τον μεγαλώσετε - είτε σε δοκιμαστικό σωλήνα είτε στη μήτρα μιας θετής μητέρας. Το κλωνοποιημένο πρόβατο Doli δημιουργήθηκε με αντισυμβατικό τρόπο. Ένας πυρήνας από το κύτταρο του μαστού ενός 6χρονου ενήλικου προβάτου μιας ράτσας μεταμοσχεύτηκε σε ένα αβγό χωρίς πυρήνα ενός προβάτου άλλης ράτσας. Το αναπτυσσόμενο έμβρυο τοποθετήθηκε σε πρόβατο τρίτης φυλής. Δεδομένου ότι το νεογέννητο αρνί έλαβε όλα τα γονίδια από το πρώτο πρόβατο-δότη, είναι το ακριβές γενετικό του αντίγραφο. Αυτό το πείραμα ανοίγει πολλές νέες ευκαιρίες για την κλωνοποίηση ελίτ φυλών, αντί για πολλά χρόνια επιλογής. Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Τέξας κατάφεραν να παρατείνουν τη ζωή πολλών τύπων ανθρώπινων κυττάρων. Συνήθως ένα κύτταρο πεθαίνει αφού περάσει από περίπου 7-10 διαδικασίες διαίρεσης, αλλά πέτυχαν εκατό κυτταρικές διαιρέσεις. Η γήρανση, σύμφωνα με τους επιστήμονες, συμβαίνει επειδή τα κύτταρα χάνουν τελομερή, τις μοριακές δομές που βρίσκονται στα άκρα όλων των χρωμοσωμάτων, με κάθε διαίρεση.

Οι επιστήμονες εμφύτευσαν το γονίδιο που ανακάλυψαν, το οποίο είναι υπεύθυνο για την παραγωγή της τελομεράσης, στα κύτταρα και έτσι τα έκαναν αθάνατα. Ίσως αυτός είναι ο μελλοντικός δρόμος προς την αθανασία. Από τη δεκαετία του '80, εμφανίστηκαν προγράμματα για τη μελέτη του ανθρώπινου γονιδιώματος. Κατά τη διαδικασία εκτέλεσης αυτών των προγραμμάτων, έχουν ήδη διαβαστεί περίπου 5 χιλιάδες γονίδια (το πλήρες ανθρώπινο γονιδίωμα περιέχει 50-100 χιλιάδες). Ένας αριθμός νέων ανθρώπινων γονιδίων έχει ανακαλυφθεί. Η γενετική μηχανική γίνεται όλο και πιο σημαντική στη γονιδιακή θεραπεία. Γιατί πολλές ασθένειες προσδιορίζονται σε γενετικό επίπεδο. Στο γονιδίωμα υπάρχει προδιάθεση ή αντίσταση σε πολλές ασθένειες. Πολλοί επιστήμονες πιστεύουν ότι η γονιδιωματική ιατρική και η γενετική μηχανική θα λειτουργήσουν στον 21ο αιώνα. Κανένας επιστήμονας που στέκεται αληθινά σταθερά στην πλατφόρμα της επιστημονικής αντικειμενικότητας δεν θα έλεγε ποτέ ότι οτιδήποτε μπορεί να θεραπεύσει απολύτως τα πάντα ή ότι κάτι είναι «απόλυτα ασφαλές», ειδικά όταν πρόκειται για γενετική μηχανική που χειραγωγεί μεμονωμένα επίπεδα του Νόμου της Φύσης, ενώ αγνοεί την ακεραιότητά του. Όπως έχουμε ήδη δει με την πυρηνική έρευνα, η ενέργεια που απελευθερώνεται ως αποτέλεσμα τέτοιων χειρισμών μπορεί να είναι τεράστια, αλλά και ο πιθανός κίνδυνος είναι τεράστιος. Όταν η πυρηνική τεχνολογία βρισκόταν στο στάδιο ανάπτυξης, κανείς δεν μπορούσε να φανταστεί ότι σε λίγα μόνο χρόνια η ανθρωπότητα θα βρισκόταν υπό την απειλή πολλαπλής καταστροφής, την οποία και οι δύο αντίπαλες δυνάμεις θα μπορούσαν να εξασφαλίσουν εξίσου. Και όταν η πυρηνική ενέργεια άρχισε να χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, κανείς δεν ήξερε ότι ως αποτέλεσμα θα καταλήξουμε με εκατομμύρια τόνους ραδιενεργών αποβλήτων που θα παρέμεναν τοξικά για δεκάδες χιλιάδες χρόνια. Κανείς δεν ήξερε τίποτα γι' αυτό, αλλά παρόλα αυτά κάναμε ένα τυφλό άλμα, δημιουργώντας έτσι σοβαρά προβλήματα για εμάς και για τις μελλοντικές γενιές. Επομένως, πρέπει να είμαστε πολύ προσεκτικοί σχετικά με τη χρήση της γενετικής μηχανικής, η οποία λειτουργεί στο επίπεδο όπου περιέχονται πλήρεις πληροφορίες για τη βαθύτερη δομή της ζωής.

Χρειάστηκαν εκατομμύρια χρόνια για να εξελιχθεί η ζωή στη Γη στο εξαιρετικά ισορροπημένο, δυναμικό οικοσύστημα που είναι σήμερα, με όλη την αμέτρητη ποικιλία των μορφών ζωής που είναι γνωστές σε εμάς σήμερα. Ζούμε τώρα σε μια εποχή που, σε μια γενιά ή λιγότερο, οι πιο σημαντικές καλλιέργειες θα υποστούν ριζικές αλλαγές ως αποτέλεσμα της παρέμβασης της γενετικής μηχανικής και αυτές οι αλλαγές θα βλάψουν σοβαρά το οικοσύστημα στο σύνολό της και επίσης θα θέσουν σε κίνδυνο ολόκληρη την ανθρωπότητα. Μέχρι να αποδειχθεί η ασφάλεια των προϊόντων που λαμβάνονται ως αποτέλεσμα της γενετικής μηχανικής, αυτό το ζήτημα θα παραμένει πάντα αμφίβολο - και αυτή είναι η άποψη που υπερασπίζεται το Κόμμα Φυσικού Δικαίου. Είναι απαραίτητο η χρήση της γενετικής μηχανικής να συνοδεύεται από αυστηρούς επιστημονικούς ελέγχους ασφάλειας. Μπορεί να ειπωθεί με σχεδόν πλήρη βεβαιότητα ότι η γενετική μηχανική θα οδηγήσει σε χημική ρύπανση του περιβάλλοντος. Η αναπαραγωγή ποικιλιών σιτηρών με αυξημένη αντοχή στα ζιζανιοκτόνα θα οδηγήσει στο γεγονός ότι οι αγρότες θα αναγκαστούν να χρησιμοποιούν τρεις φορές περισσότερα χημικά φυτοφάρμακα για τον έλεγχο των ζιζανίων από πριν, και αυτό με τη σειρά του θα αυξήσει τη ρύπανση του εδάφους και των υπόγειων υδάτων της Αμερικής. Για παράδειγμα, η χημική εταιρεία Monsanto έχει ήδη αναπτύξει ποικιλίες καλαμποκιού, σόγιας και ζαχαρότευτλων που είναι ανθεκτικές στο ζιζανιοκτόνο Roundup, που παράγεται από την ίδια εταιρεία. Αξιωματούχοι του κλάδου έχουν επανειλημμένα δηλώσει ότι το Roundup είναι ασφαλές για τους ζωντανούς οργανισμούς και εξουδετερώνεται γρήγορα από το περιβάλλον. Ωστόσο, προκαταρκτική έρευνα στη Δανία έδειξε ότι το Roundup παραμένει στο έδαφος για τρία χρόνια (και ως εκ τούτου μπορεί να απορροφηθεί από επόμενες καλλιέργειες που φυτεύονται στην περιοχή) και άλλες επιστημονικές εργασίες έχουν δείξει ότι η χρήση του Το ζιζανιοκτόνο προκαλεί τοξικές αντιδράσεις στους αγρότες, διαταράσσει την αναπαραγωγική λειτουργία των θηλαστικών και βλάπτει τα ψάρια, τους γαιοσκώληκες και τα ωφέλιμα έντομα.

Οι υποστηρικτές της γενετικής μηχανικής συχνά ισχυρίζονται ότι η τεχνολογία είναι απλώς μια βελτίωση στο είδος της διασταύρωσης που χρησιμοποιείται εδώ και χιλιετίες για τη βελτίωση της φυλής των καλλιεργειών και των κατοικίδιων ζώων. Αλλά στην πραγματικότητα, η παρέμβαση της γενετικής μηχανικής διεισδύει στα φυσικά αναπαραγωγικά εμπόδια μεταξύ των ειδών που διατηρούν την ισορροπία και την ακεραιότητα της ζωής στη Γη. Το παραδοσιακό σύστημα αναπαραγωγής νέων φυλών και ποικιλιών μπορεί να διασταυρώσει μια ράτσα χοίρου με μια άλλη, ή ένα άλογο με έναν γάιδαρο ή δύο ποικιλίες ντομάτας, αλλά δεν μπορεί να διασταυρώσει ντομάτες με ψάρια - η φύση δεν επιτρέπει τέτοια ανάμειξη γονιδίων. Και με τη βοήθεια της γενετικής μηχανικής, οι επιστήμονες έχουν ήδη συνδυάσει τα γονίδια των ψαριών και της ντομάτας - και αυτές οι ντομάτες, που δεν σημειώνονται με κανέναν τρόπο, βρίσκονται τώρα ήσυχα στα ράφια μας. Επιπλέον, σχεδόν όλα τα δημητριακά, τα όσπρια, τα λαχανικά και τα φρούτα έχουν ήδη υποβληθεί σε γενετική μηχανική και η βιομηχανία τροφίμων σκοπεύει να εισαγάγει όλα αυτά τα προϊόντα στην αγορά μέσα στα επόμενα 5-8 χρόνια. Η Pioneer Hybrid International, η μεγαλύτερη εταιρεία σπόρων στον κόσμο, χρησιμοποίησε τη γενετική μηχανική για να αναπτύξει μια νέα ποικιλία σόγιας που ενσωματώνει το γονίδιο Brazil nut για να αυξήσει την περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη της σόγιας. Αλλά το εμφυτευμένο συστατικό καρύδι Βραζιλίας στη σόγια προκάλεσε αλλεργική αντίδραση στους περισσότερους καταναλωτές και στη συνέχεια η Pioneer ακύρωσε το έργο. Και όταν η ιαπωνική εταιρεία Showa Denko, μέσω γενετικής μηχανικής, άλλαξε τη δομή ενός φυσικού βακτηρίου για να παράγει πιο αποτελεσματικά ένα συμπλήρωμα διατροφής που ονομάζεται τρυπτοφάνη, αυτοί οι γενετικοί χειρισμοί οδήγησαν στο γεγονός ότι αυτό το βακτήριο, ως μέρος της τρυπτοφάνης, άρχισε να παράγει τοξική ουσία που ανακαλύφθηκε μόνο μετά την κυκλοφορία του προϊόντος στην αγορά το 1989. Ως αποτέλεσμα: 5.000 άνθρωποι αρρώστησαν, 1.500 έμειναν μόνιμα ανάπηροι και 37 πέθαναν. Οι ερευνητές είναι πολύ ενθουσιασμένοι με τη χρήση της γενετικής μηχανικής για την ανάπτυξη ποικιλιών σιταριού υψηλότερης απόδοσης, τη δημιουργία πιο θρεπτικών τροφών και την εξάλειψη ορισμένων ασθενειών, ελπίζοντας έτσι να βελτιώσουν την ανθρώπινη ζωή στη Γη. Αλλά, στην πραγματικότητα, παρά το γεγονός ότι τα γονίδια μπορούν να εξαχθούν και να διασταυρωθούν σωστά σε μια πειραματική φιάλη, στην πραγματική ζωή είναι πολύ δύσκολο να προβλεφθούν οι συνέπειες της εμφύτευσης γονιδίων στο σώμα κάποιου άλλου.

Τέτοιες επεμβάσεις μπορεί να προκαλέσουν μεταλλάξεις, με αποτέλεσμα να καταστέλλεται η δραστηριότητα των φυσικών γονιδίων του σώματος. Τα εισαγόμενα γονίδια μπορούν επίσης να προκαλέσουν απροσδόκητες παρενέργειες: Τα τρόφιμα με γενετική μηχανική μπορεί, για παράδειγμα, να περιέχουν τοξίνες και αλλεργιογόνα ή να έχουν μειωμένη θρεπτική αξία, προκαλώντας τους καταναλωτές να αρρωστήσουν ή ακόμα και, όπως συνέβη, να πεθάνουν. Επιπλέον, οι οργανισμοί που εκτρέφονται με τη χρήση γενετικής μηχανικής είναι ικανοί να αναπαράγονται ανεξάρτητα και να διασταυρώνονται με φυσικούς πληθυσμούς που δεν έχουν υποστεί γενετική παρέμβαση, προκαλώντας μη αναστρέψιμες βιολογικές αλλαγές σε ολόκληρο το οικοσύστημα της Γης. Μπορούμε να πούμε με απόλυτη σιγουριά ότι η γενετική μηχανική είναι σίγουρα ένας πολλά υποσχόμενος τομέας, ο οποίος στη χώρα μας δυστυχώς δεν χρηματοδοτείται και δεν έχει δικό του κατασκευαστή. Η Ρωσία, φυσικά, ασχολείται με τις εξελίξεις σε αυτόν τον τομέα, αλλά αναγκάζεται να πουλήσει τις εφευρέσεις της στο εξωτερικό. Οι επιστήμονές μας επινόησαν την ανθρώπινη ιντερφερόνη, την ασπαρτάμη και τον ιστό αράχνης. Το σημαντικό είναι ότι κατά τη δημιουργία ενός φαρμάκου, δεν τίθεται σε χρήση έως ότου η δομή του είναι κοντά στο ανθρώπινο γονιδίωμα. Σε αυτή την περίπτωση, το φάρμακο είναι απολύτως αβλαβές. Κατά την παραγωγή ασπαρτάμης, αναμιγνύονται δύο αμινοξέα, αλλά ο καταλύτης για τη διαδικασία είναι οι μικροοργανισμοί. Το καθήκον του γενετιστή είναι να πραγματοποιήσει την ανάπτυξη έτσι ώστε ο καθαρισμός του φαρμάκου από μικροοργανισμούς να περάσει 100% επαλήθευση. Αυτή είναι η ποιότητα της δουλειάς. Είμαστε υπεύθυνοι για την ποιότητα και η επαγγελματική άποψη είναι ότι η γενετική μηχανική είναι, σε εύλογο βαθμό, ωφέλιμη για την ανθρωπότητα.

Γενετική μηχανική - εχθρός ή φίλος; Οι κίνδυνοι της γενετικής μηχανικής...

Επιστημονικά στοιχεία για τους κινδύνους της γενετικής μηχανικής

1. Η γενετική μηχανική είναι θεμελιωδώς διαφορετική από την ανάπτυξη νέων ποικιλιών και φυλών. Η τεχνητή προσθήκη ξένων γονιδίων διαταράσσει σε μεγάλο βαθμό τον λεπτομερώς ρυθμισμένο γενετικό έλεγχο ενός φυσιολογικού κυττάρου. Ο χειρισμός των γονιδίων είναι θεμελιωδώς διαφορετικός από τον συνδυασμό μητρικών και πατρικών χρωμοσωμάτων που συμβαίνει σε φυσικές διασταυρώσεις.

2. Επί του παρόντος, η γενετική μηχανική είναι τεχνικά ατελής, καθώς δεν είναι σε θέση να ελέγξει τη διαδικασία εισαγωγής ενός νέου γονιδίου. Επομένως, είναι αδύνατο να προβλεφθεί η θέση εισαγωγής και τα αποτελέσματα του προστιθέμενου γονιδίου. Ακόμα κι αν η θέση ενός γονιδίου μπορεί να προσδιοριστεί αφού έχει εισαχθεί στο γονιδίωμα, οι διαθέσιμες πληροφορίες DNA είναι πολύ ελλιπείς για την πρόβλεψη των αποτελεσμάτων.

3. Ως αποτέλεσμα της τεχνητής προσθήκης ενός ξένου γονιδίου, μπορεί απροσδόκητα να σχηματιστούν επικίνδυνες ουσίες. Στη χειρότερη περίπτωση, θα μπορούσε να είναι τοξικές ουσίες, αλλεργιογόνα ή άλλες ουσίες επιβλαβείς για την υγεία. Οι πληροφορίες σχετικά με τέτοιες δυνατότητες είναι ακόμη πολύ ελλιπείς.

4. Δεν υπάρχουν απολύτως αξιόπιστες μέθοδοι δοκιμών για αβλαβή. Περισσότερο από το 10% των σοβαρών παρενεργειών των νέων φαρμάκων δεν μπορούν να ανιχνευθούν παρά τις προσεκτικές μελέτες ασφάλειας. Ο κίνδυνος να μην εντοπιστούν οι επικίνδυνες ιδιότητες των νέων γενετικά τροποποιημένων τροφίμων είναι πιθανό να είναι σημαντικά μεγαλύτερος από ό,τι στην περίπτωση των φαρμάκων.

5. Οι τρέχουσες απαιτήσεις δοκιμών ασφαλείας είναι εξαιρετικά ανεπαρκείς. Είναι ξεκάθαρα σχεδιασμένα για να απλοποιήσουν τη διαδικασία έγκρισης. Επιτρέπουν τη χρήση εξαιρετικά μη ευαίσθητων μεθόδων δοκιμών αβλαβείας. Υπάρχει, επομένως, σημαντικός κίνδυνος τα επικίνδυνα τρόφιμα να μπορούν να περάσουν από επιθεώρηση χωρίς να εντοπιστούν.

6. Τα τρόφιμα που δημιουργήθηκαν μέχρι σήμερα με τη χρήση γενετικής μηχανικής δεν έχουν καμία σημαντική αξία για την ανθρωπότητα. Αυτά τα προϊόντα ικανοποιούν κυρίως εμπορικά συμφέροντα.

7. Η γνώση σχετικά με τις επιπτώσεις των γενετικά τροποποιημένων οργανισμών που εισάγονται στο περιβάλλον είναι εντελώς ανεπαρκής. Δεν έχει ακόμη αποδειχθεί ότι οι οργανισμοί που τροποποιούνται με γενετική μηχανική δεν θα έχουν επιβλαβή επίδραση στο περιβάλλον. Οι περιβαλλοντολόγοι έχουν προτείνει διάφορες πιθανές περιβαλλοντικές επιπλοκές. Για παράδειγμα, υπάρχουν πολλές ευκαιρίες για ανεξέλεγκτη εξάπλωση δυνητικά επιβλαβών γονιδίων που χρησιμοποιούνται από τη γενετική μηχανική, συμπεριλαμβανομένης της μεταφοράς γονιδίων από βακτήρια και ιούς. Οι επιπλοκές που προκαλούνται από το περιβάλλον είναι πιθανό να είναι αδύνατο να διορθωθούν, καθώς τα γονίδια που απελευθερώνονται δεν μπορούν να ληφθούν πίσω.

8. Μπορεί να εμφανιστούν νέοι και επικίνδυνοι ιοί. Έχει αποδειχθεί πειραματικά ότι τα ιικά γονίδια που είναι ενσωματωμένα στο γονιδίωμα μπορούν να συνδυαστούν με τα γονίδια των μολυσματικών ιών (ο λεγόμενος ανασυνδυασμός). Αυτοί οι νέοι ιοί μπορεί να είναι πιο επιθετικοί από τους αρχικούς. Οι ιοί μπορεί επίσης να γίνουν λιγότερο συγκεκριμένοι για τα είδη. Για παράδειγμα, οι ιοί των φυτών μπορούν να γίνουν επιβλαβείς για τα ωφέλιμα έντομα, τα ζώα, αλλά και τον άνθρωπο.

9. Η γνώση της κληρονομικής ουσίας, του DNA, είναι πολύ ελλιπής. Η λειτουργία μόνο του 3% του DNA είναι γνωστή. Είναι επικίνδυνο να χειραγωγούμε πολύπλοκα συστήματα για τα οποία η γνώση είναι ελλιπής. Η εκτεταμένη εμπειρία στους τομείς της βιολογίας, της οικολογίας και της ιατρικής δείχνει ότι αυτό μπορεί να προκαλέσει σοβαρά απρόβλεπτα προβλήματα και διαταραχές.

10. Η γενετική μηχανική δεν θα λύσει το πρόβλημα της παγκόσμιας πείνας. Ο ισχυρισμός ότι η γενετική μηχανική μπορεί να συμβάλει σημαντικά στην επίλυση του προβλήματος της παγκόσμιας πείνας είναι ένας επιστημονικά αβάσιμος μύθος.