1. Mogućnosti genetskog inženjeringa. 4

2. Povijest genetskog inženjeringa. 6

3. Genetski inženjering kao znanost. Metode genetskog inženjeringa. 10

4. Područja primjene genetskog inženjeringa. 12

5. Znanstvene činjenice o opasnostima genetskog inženjeringa. 18

Zaključak. 22

Literatura.. 23

Uvod

Tema genetskog inženjeringa u posljednje je vrijeme sve popularnija. Najviše se pažnje posvećuje negativnim posljedicama do kojih može dovesti razvoj ove grane znanosti, a vrlo malo se govori o koristima koje genetski inženjering može donijeti.

Najperspektivnije područje primjene je proizvodnja lijekova pomoću tehnologija genetskog inženjeringa. Nedavno je postalo moguće dobiti korisna cjepiva temeljena na transgenim biljkama. Ništa manje zanimljiva nije ni proizvodnja prehrambenih proizvoda istim tehnologijama.

Genetski inženjering je znanost budućnosti. U ovom trenutku diljem svijeta milijuni hektara zemlje zasijani su transgenim biljkama, stvaraju se jedinstveni medicinski pripravci i novi proizvođači korisnih tvari. S vremenom će genetski inženjering omogućiti postizanje novih dostignuća u medicini, poljoprivredi, prehrambenoj industriji i stočarstvu.

Svrha ovog rada je proučavanje značajki mogućnosti, povijesti razvoja i područja primjene genetskog inženjeringa.

1. Mogućnosti genetskog inženjeringa

Važan dio biotehnologije je genetski inženjering. Rođena početkom 70-ih, danas je postigla veliki uspjeh. Tehnike genetskog inženjeringa pretvaraju stanice bakterija, kvasaca i sisavaca u "tvornice" za proizvodnju velikih razmjera bilo kojeg proteina. To omogućuje detaljnu analizu strukture i funkcije proteina te njihovu upotrebu kao lijekove. Trenutno je Escherichia coli (E. coli) postala dobavljač tako važnih hormona kao što su inzulin i somatotropin. Ranije se inzulin dobivao iz životinjskih stanica gušterače, pa je njegova cijena bila vrlo visoka. Za dobivanje 100 g kristalnog inzulina potrebno je 800-1000 kg gušterače, a jedna žlijezda krave teži 200-250 grama. To je inzulin učinilo skupim i teško dostupnim za širok raspon dijabetičara. Godine 1978. istraživači iz Genentecha prvi su proizveli inzulin u posebno stvorenom soju Escherichie coli. Inzulin se sastoji od dva polipeptidna lanca A i B, dugih 20 i 30 aminokiselina. Kada se povežu disulfidnim vezama, nastaje nativni dvolančani inzulin. Pokazalo se da ne sadrži proteine ​​E. coli, endotoksine i druge nečistoće, ne proizvodi nuspojave poput životinjskog inzulina i nema biološku aktivnost

drugačije je. Nakon toga, proinzulin je sintetiziran u stanicama E. coli, za koje je kopija DNA sintetizirana na RNA šabloni korištenjem reverzne transkriptaze. Nakon pročišćavanja nastalog proinzulina, on je podijeljen u nativni inzulin, dok su faze ekstrakcije i izolacije hormona svedene na minimum. Iz 1000 litara tekućine kulture može se dobiti do 200 grama hormona, što je ekvivalentno količini inzulina izlučenog iz 1600 kg gušterače svinje ili krave.

Somatotropin je ljudski hormon rasta koji luči hipofiza. Manjak ovog hormona dovodi do patuljastog rasta hipofize. Ako se somatotropin daje u dozama od 10 mg po kg tjelesne težine tri puta tjedno, u godini dana dijete koje pati od njegovog nedostatka može narasti 6 cm. Ranije je dobiveno iz kadaverskog materijala, iz jednog leša: 4 - 6 mg somatotropina u smislu konačnog farmaceutskog proizvoda. Dakle, raspoložive količine hormona bile su ograničene, osim toga, hormon dobiven ovom metodom bio je heterogen i mogao je sadržavati spororastuće viruse. Godine 1980. tvrtka Genentec razvila je tehnologiju za proizvodnju somatotropina pomoću bakterija, koja je bila lišena ovih nedostataka. Godine 1982. ljudski hormon rasta dobiven je u kulturi E. coli i životinjskih stanica na Institutu Pasteur u Francuskoj, a 1984. započela je industrijska proizvodnja inzulina u SSSR-u. U proizvodnji interferona koriste se E. coli, S. cerevisae (kvasac) i kultura fibroblasta ili transformiranih leukocita. Sigurna i jeftina cjepiva također se dobivaju sličnim metodama.

Tehnologija rekombinantne DNA temelji se na proizvodnji visoko specifičnih DNA sondi, koje se koriste za proučavanje ekspresije gena u tkivima, lokalizaciju gena na kromosomima i identifikaciju gena sa srodnim funkcijama (na primjer, kod ljudi i kokoši). DNA sonde također se koriste u dijagnostici raznih bolesti.

Tehnologija rekombinantne DNA omogućila je nekonvencionalan pristup protein-gen koji se naziva obrnuta genetika. U ovom pristupu, protein se izolira iz stanice, gen za taj protein se klonira i modificira, stvarajući mutirani gen koji kodira izmijenjeni oblik proteina. Dobiveni gen se unosi u stanicu. Ako se eksprimira, stanica koja ga nosi i njegovi potomci sintetizirat će izmijenjeni protein. Na taj se način mogu ispraviti neispravni geni i liječiti nasljedne bolesti.

Ako se hibridna DNK unese u oplođeno jajašce, mogu se proizvesti transgeni organizmi koji izražavaju mutirani gen i prenose ga svojim potomcima. Genetska transformacija životinja omogućuje utvrđivanje uloge pojedinih gena i njihovih proteinskih produkata kako u regulaciji aktivnosti drugih gena, tako iu različitim patološkim procesima. Uz pomoć genetskog inženjeringa stvorene su linije životinja otpornih na virusne bolesti, kao i pasmine životinja sa svojstvima korisnim za ljude. Na primjer, mikroinjekcija rekombinantne DNA koja sadrži gen goveđeg somatotropina u zigotu zeca omogućila je dobivanje transgene životinje s hiperprodukcijom tog hormona. Dobivene životinje imale su izraženu akromegaliju.

Nositelji materijalne osnove gena su kromosomi, koji uključuju DNA i proteine. Ali geni formiranja nisu kemijski, već funkcionalni. S funkcionalnog gledišta, DNK se sastoji od mnogo blokova koji pohranjuju određenu količinu informacija – gene. Djelovanje gena temelji se na njegovoj sposobnosti da odredi sintezu proteina putem RNA. Molekula DNA sadrži, takoreći, informacije koje određuju kemijsku strukturu proteinskih molekula. Gen je dio molekule DNA koji sadrži informacije o primarnoj strukturi bilo kojeg proteina (jedan gen - jedan protein). Budući da u organizmima postoje deseci tisuća proteina, postoje deseci tisuća gena. Ukupnost svih gena stanice čini njezin genom. Sve stanice u tijelu sadrže isti skup gena, ali svaka od njih implementira drugačiji dio pohranjenih informacija. Stoga se, primjerice, živčane stanice razlikuju od stanica jetre i po strukturnim, i po funkcionalnim, i po biološkim karakteristikama.

Sada je čak i teško predvidjeti sve mogućnosti koje će se ostvariti u sljedećih nekoliko desetljeća.

2. Povijest genetskog inženjeringa

Povijest visokih biomedicinskih tehnologija, metoda genetskih istraživanja, kao i samog genetskog inženjeringa, izravno je povezana s vječnom težnjom čovjeka da poboljša pasmine domaćih životinja i kultiviranih biljaka koje ljudi uzgajaju. Odabirom određenih jedinki iz skupina životinja i biljaka i njihovim međusobnim križanjem, čovjek je, bez ispravne predodžbe o unutarnjoj biti procesa koji se odvijaju unutar živih bića, ipak, stotinama i tisućama godina, stvarao poboljšane pasmine životinja i vrste biljaka koje su imale određena korisna i potrebna svojstva za ljude.

U 18. i 19. stoljeću mnogo se pokušavalo otkriti kako se osobine prenose s koljena na koljeno. Jedno važno otkriće napravio je 1760. godine botaničar Koelreuther, koji je križao dvije vrste duhana, prenoseći pelud sa prašnika jedne vrste na tučak druge vrste. Biljke dobivene iz hibridnog sjemena imale su karakteristike srednje između onih oba roditelja. Koelreuter je iz toga izvukao logičan zaključak da se roditeljska svojstva prenose i preko peludi (stanice sjemena) i kroz ovule (jajne stanice). Međutim, ni on ni njegovi suvremenici, koji su se bavili hibridizacijom biljaka i životinja, nisu uspjeli otkriti prirodu mehanizma prijenosa nasljedstva. To se djelomično objašnjava činjenicom da u to vrijeme još nije bila poznata citološka osnova ovog mehanizma, ali uglavnom činjenicom da su znanstvenici pokušavali proučavati nasljeđivanje svih svojstava biljaka istovremeno.

Znanstveni pristup proučavanju nasljeđivanja pojedinih osobina i svojstava razvio je austrijski katolički redovnik Gregor Mendel, koji je u ljeto 1865. godine na području svog samostana započeo eksperimente u hibridizaciji biljaka (križanje različitih sorti graška). Prvi je otkrio osnovne zakone genetike. Gregor Mendel postigao je uspjeh jer je proučavao nasljeđivanje pojedinačnih, jasno različitih (kontrastnih) osobina, brojao je potomke svake vrste i pažljivo vodio detaljne zapise o svim svojim pokusima križanja. Poznavanje osnova matematike omogućilo mu je da ispravno protumači dobivene podatke i iznese pretpostavku da je svaka osobina određena dvama nasljednim faktorima. Talentirani redovnik-istraživač kasnije je uspio jasno pokazati da se nasljedna svojstva ne miješaju, već se prenose na potomstvo u obliku određenih jedinica. Ovaj briljantni zaključak naknadno je u potpunosti potvrđen kada je bilo moguće vidjeti kromosome i saznati karakteristike različitih tipova stanične diobe: mitoze (somatske stanice – tjelesne stanice), mejoze (spolne, reproduktivne, germinalne) i oplodnje.

Mendel je izvijestio o rezultatima svog rada na sastanku Društva prirodoslovaca Brunn i objavio ih u zbornicima radova ovog društva. Njegovi suvremenici nisu shvaćali značaj njegovih rezultata, a te studije nisu privlačile pažnju oplemenjivača biljaka i prirodoslovaca gotovo 35 godina.

Godine 1900., nakon što su postali poznati detalji stanične diobe prema tipu mitoze, mejoze i same oplodnje, tri istraživača - de Vries u Nizozemskoj, Correns u Njemačkoj i Chermak u Austriji - proveli su niz eksperimenata i, neovisno jedan o drugome, ponovno otkrili zakoni nasljeđivanja, koje je prethodno opisao Mendel. Kasnije, otkrivši Mendelov članak u kojem su ovi zakoni jasno formulirani prije 35 godina, ovi su znanstvenici jednoglasno odali počast monahu znanstveniku nazvavši dva osnovna zakona nasljeđa po njemu.

U prvom desetljeću 20. stoljeća vršeni su pokusi s najrazličitijim biljkama i životinjama, te brojna opažanja o nasljeđivanju svojstava kod ljudi, koja su jasno pokazala da se kod svih tih organizama nasljeđe pokorava istim osnovnim zakonima. Utvrđeno je da se faktori koje je opisao Mendel i koji određuju pojedino svojstvo nalaze u kromosomima stanične jezgre. Naknadno, 1909. godine, danski botaničar Johansen te je jedinice nazvao genima (od grčke riječi “ge-nos” - rod, porijeklo), a američki znanstvenik William Sutton uočio je iznenađujuću sličnost u ponašanju kromosoma tijekom formiranja gamete (spolne stanice), njihovu oplodnju i prijenos Mendelovih nasljednih čimbenika – gena. Na temelju ovih genijalnih otkrića stvorena je tzv. kromosomska teorija nasljeđa.

Naime, sama genetika, kao znanost o nasljeđivanju i varijabilnosti živih organizama i metodama njihove kontrole, nastala je početkom 20. stoljeća. Američki genetičar T. Morgan, zajedno sa svojim suradnicima, proveo je brojne pokuse koji su omogućili otkrivanje genetske osnove određivanja spola i objašnjenje niza neobičnih oblika nasljeđivanja kod kojih prijenos svojstva ovisi o spolu jedinke. (tzv. spolno vezane osobine). Sljedeći veliki iskorak učinjen je 1927. godine, kada je G. Möller ustanovio da je zračenjem vinske mušice Drosophila i drugih organizama rendgenskim zrakama moguće kod njih umjetno izazvati promjene gena, odnosno mutacije. To je omogućilo dobivanje mnogih novih mutantnih gena - dodatnog materijala za proučavanje nasljednosti. Podaci o prirodi mutacija poslužili su kao jedan od ključeva za razumijevanje i strukturu samih gena.

Dvadesetih godina našeg stoljeća sovjetski znanstvenici škole A.S. Serebrovski je izveo prve eksperimente koji su pokazali koliko je gen složen. Tim idejama poslužili su se J. Watson i F. Crick, koji su 1953. godine u Engleskoj uspjeli stvoriti model DNK i dešifrirati genetski kod. Kasniji istraživački rad vezan uz ciljano stvaranje novih kombinacija genetskog materijala doveo je do nastanka samog genetskog inženjeringa.

U isto vrijeme, u 40-ima, počelo je eksperimentalno istraživanje odnosa između gena i enzima. U tu svrhu naširoko je korišten još jedan objekt - plijesan Neurospora, iz koje je bilo moguće umjetno dobiti i proučavati niz biokemijskih mutacija povezanih s gubitkom jednog ili drugog posebnog enzima (proteina). U posljednja dva desetljeća najčešće su mete genetskih istraživanja Escherichia coli i pojedini bakteriofagi koji inficiraju ovu bakteriju.

Od samog početka 20. stoljeća nastavlja se zanimanje za proučavanje nasljeđivanja pojedinih (specifičnih) osobina kod ljudi te za nasljedni prijenos poželjnih i nepoželjnih osobina kod domaćih životinja i kulturnih biljaka. Na temelju sve većeg poznavanja genetskih obrazaca, genetičari i uzgajivači naučili su, gotovo po narudžbi, uzgajati pasmine stoke koje mogu preživjeti u vrućim klimatskim uvjetima, krave koje daju puno mlijeka s visokim udjelom masti, kokoši koje nesu velika jaja s tankim ljuskama, te sorte kukuruza i pšenice, koje su vrlo otporne na određene bolesti.

Godine 1972. u SAD-u u laboratoriju P. Berga dobivena je prva hibridna (rekombinantna) DNA. Uzbudljive ideje na području ljudske genetike i genetskih istraživačkih metoda počele su se naširoko razvijati i primjenjivati ​​u samoj medicini. U 70-ima je počelo dekodiranje ljudskog genoma. Više od desetljeća postoji projekt pod nazivom Ljudski genom. Od 3 milijarde parova nukleotida raspoređenih u kontinuirane kontinuirane prolaze, do sada je pročitano samo oko 10 milijuna znakova. Istodobno se stvaraju nove genetske tehnike koje povećavaju brzinu čitanja DNK. Direktor Medicinsko-genetičkog centra Ruske akademije medicinskih znanosti V.I. Ivanov definitivno vjeruje da će “cijeli genom biti očitan oko 2020. godine”.

3. Genetski inženjering kao znanost. Metode genetskog inženjeringa

Genetski inženjering je in vitro konstrukcija funkcionalno aktivnih genetskih struktura (rekombinantne DNA), odnosno stvaranje umjetnih genetskih programa (Baev A.A.). Prema E.S. Piruzyan genetski inženjering sustav je eksperimentalnih tehnika koje omogućuju konstruiranje umjetnih genetskih struktura u laboratoriju (in vitro) u obliku takozvanih rekombinantnih ili hibridnih molekula DNA.

Riječ je o usmjerenoj, prema unaprijed zadanom programu, izgradnji molekularno genetskih sustava izvan tijela s njihovim naknadnim uvođenjem u živi organizam. U tom slučaju rekombinantna DNA postaje sastavni dio genetskog aparata organizma primatelja i daje mu nova jedinstvena genetska, biokemijska, a potom i fiziološka svojstva.

Cilj primijenjenog genetskog inženjeringa je dizajnirati takve rekombinantne molekule DNA koje bi, uvedene u genetski aparat, tijelu dale svojstva korisna za čovjeka.

Tehnologija rekombinantne DNK koristi sljedeće metode:

Specifično cijepanje DNA restrikcijskim nukleazama, ubrzavajući izolaciju i manipulaciju pojedinačnih gena;

Brzo sekvenciranje svih nukleotida pročišćenog fragmenta DNA, što vam omogućuje određivanje granica gena i aminokiselinske sekvence koju on kodira;

Konstrukcija rekombinantne DNA;

Hibridizacija nukleinskih kiselina, koja omogućuje otkrivanje specifičnih sekvenci RNA ili DNA s većom točnošću i osjetljivošću, na temelju njihove sposobnosti da vežu komplementarne sekvence nukleinskih kiselina;

Kloniranje DNA: umnožavanje in vitro pomoću lančane reakcije polimeraze ili uvođenje fragmenta DNA u bakterijsku stanicu, koja nakon takve transformacije taj fragment reproducira u milijunima kopija;

Uvođenje rekombinantne DNA u stanice ili organizme.

4. Područja primjene genetskog inženjeringa

Aktualna znanstvena otkrića u području ljudske genetike zapravo su od revolucionarnog značaja, budući da je riječ o mogućnosti izrade „mape ljudskog genoma“, odnosno „patološke anatomije ljudskog genoma“. Ova genetska karta omogućit će određivanje položaja gena na dugoj spirali DNK koji su odgovorni za određene nasljedne bolesti. Prema genetičkim znanstvenicima, te neograničene mogućnosti stvorile su osnovu za ideju korištenja takozvane genske terapije u kliničkoj praksi, što je vrsta liječenja pacijenata koja uključuje zamjenu zahvaćenih gena korištenjem visokih biomedicinskih tehnologija i genetskog inženjeringa. Invazija u sastav genskih sustava čovjeka i osiguranje njihove vitalne aktivnosti moguća je kako na razini somatskih (sve tjelesne stanice s određenim strukturnim i funkcionalnim razlikama) stanica organizma, tako i na razini reproduktivnih, reproduktivnih (germinalnih) i germinativnih. (embrionalne) stanice.

Genetski inženjering kao vrsta terapije - liječenje određene genetski uvjetovane bolesti - povezan je s opskrbom odgovarajuće nedefektne molekule DNK u svrhu njezine zamjene uz pomoć gena - dijela kromosoma koji sadrži defekt, ili za integraciju u ljudski genetski materijal spajanjem s tzv. somatskim stanicama ljudskog tijela koje imaju genetski defekt. Zadaća genetskog inženjeringa u odnosu na osobu je osigurati odgovarajući ciljani učinak na određeni gen kako bi ga korigirao u smjeru pravilnog funkcioniranja te osobi koja boluje od nasljedne bolesti dati normalnu, nepromijenjenu verziju gena. Za razliku od medikamentozne terapije, ova terapija, nazvana genetski inženjering, po svemu sudeći moći će pacijentu pružiti dugotrajno, produljeno, visoko učinkovito liječenje koje donosi veliko olakšanje i dobrobit.

Međutim, sve moderne metode uvođenja DNK u žive organizme nisu u stanju usmjeriti je i dostaviti određenoj populaciji stanica koje sadrže promijenjeni i stoga neispravan gen. Drugim riječima, takozvani usmjereni prijenos, transport gena u tijelu (u modelu “in vivo”) trenutno je nemoguć.

Drugi metodološki pristup, koji se temelji na izdvajanju iz tijela pacijenta određene populacije stanica koje sadrže zahvaćeni gen, te manipuliranju genetskim materijalom zamjenom defektnih gena u stanicama pomoću genetskog inženjeringa (u modelu “in vitro”) i vraćanjem u to stanje. mjesto u tijelu, gdje su uzeti od pacijenta trenutno je moguće u medicinskim genetskim centrima. Ova metoda genske terapije putem genetskog inženjeringa već je korištena u eksperimentalnom pokušaju izlječenja dva pacijenta koji boluju od rijetke genetske bolesti zvane beta talasemija, koja je, kao i anemija srpastih stanica, također uzrokovana prisutnošću deformiranog i stoga nepravilnog funkcioniranja proteina u crvenim krvnim stanicama. Suština manipulacije bila je u tome što su iz koštane srži ovih pacijenata izolirane takozvane matične stanice u čije je kromosome uveden dio DNK odgovoran za proizvodnju normalnog proteina hemoglobulina - gena. Nakon što su neispravne matične stanice preostale u koštanoj srži pacijenata gotovo potpuno uništene, pacijentima su ubrizgane genetski modificirane matične stanice. Nažalost, ova dva pokušaja bila su klinički neuspješna, jer su pacijenti umrli. Ovaj prvi slučaj genetskog inženjeringa u bolničkom okruženju nije bio autoriziran niti odobren od nadležnih revizijskih povjerenstava, a njegovi sudionici oštro su osuđeni zbog grubog kršenja pravila istraživanja u području ljudske genetike.

Genetski inženjering reproduktivnih (reproduktivnih) stanica može dovesti do sasvim drugačijih posljedica, budući da se uvođenje DNA u te stanice razlikuje od ispravljanja genetskog defekta u somatskim (tjelesnim, nereproduktivnim) stanicama. Poznato je da uvođenje drugih gena u kromosome zametnih stanica dovodi do njihovog prijenosa na sljedeće generacije. U principu, može se zamisliti dodavanje određenih dijelova DNK kako bi se zamijenili neispravni dijelovi u genetskom materijalu svake reprodukcijske stanice određene osobe koja je pogođena ovom ili onom genetski uvjetovanom bolešću.

Doista, to je postignuto kod miševa. Tako je iz jajnika ženke dobivena jajna stanica koja je naknadno oplođena in vitro (in vitro), a potom je u kromosom oplođene jajne stanice uveden dio strane DNA. Sama oplođena jajna stanica s izmijenjenim genomom implantirana je (uvedena) u majčinu maternicu ženke miša. Izvor strane DNK u jednom eksperimentu bio je genetski materijal zeca, au drugom ljudski genetski materijal.

Kako bi se tijekom razdoblja fetalnog razvoja otkrila vjerojatnost rođenja djeteta s određenim genetskim abnormalnostima, poput Downovog sindroma ili Tay-Sachsove bolesti, koristi se istraživačka tehnika koja se naziva amniocenteza - prenatalna analiza, tijekom koje se uzima uzorak biološke tekućine. koje sadrže zametne stanice, uzete iz amnionske vrećice rano u drugom tromjesečju trudnoće. Osim toga, dalje je razvijena tehnika ekstrakcije različitih fetalnih stanica iz uzorka majčine posteljične krvi. Tako dobivene stanice maternice trenutno se mogu koristiti samo za identifikaciju ograničenog broja genetski uvjetovanih bolesti kod kojih postoje izraženi, veliki poremećaji strukture DNA i promjene utvrđene biokemijskim pretragama. Genetski inženjering korištenjem rekombinantne DNA tijekom prenatalnih istraživanja otvara mogućnost ispravnog dijagnosticiranja raznih i brojnih nasljednih bolesti.

U ovom slučaju, razvijaju se tehnike za stvaranje takozvanih genskih "sondi", pomoću kojih je moguće odrediti sadrži li kromosom normalan, nepromijenjen gen ili abnormalan, defektan gen. Osim toga, genetski inženjering povezan s uporabom rekombinantne DNA, koja je u jednoj od faza svog formiranja, omogućit će u budućnosti takozvano "planiranje" ljudskih gena, tako da određeni gen koji nosi iskrivljenu, patološku informaciju i stoga je od interesa za genetičare, mogao bi se identificirati na vrijeme i dovoljno brzo analogijom s metodom korištenja drugog "označenog" gena. Ova složena medicinsko-biološka tehnika trebala bi pomoći u određivanju lokacije bilo kojeg gena u stanicama maternice, a ne samo u onima u kojima se tehnikom amniocenteze mogu otkriti različiti poremećaji.

S tim u vezi, posljednjih su se godina pojavili novi dijelovi biomedicinskih znanosti, kao što su, primjerice, visoke DNA tehnologije, embrioterapija i stanična terapija (citoterapija), odnosno intrauterina dijagnostika i liječenje genetski uvjetovane bolesti kako na obrazovnoj fazi i razvoju embrija (embrija), te u fazi sazrijevanja ploda. Invazija i manipulacija embrionalnim materijalom ima izravan utjecaj na nasljeđivanje genetskih promjena, budući da one imaju sposobnost prenošenja s koljena na koljeno. Štoviše, sama genetska dijagnoza počinje se razvijati u genetsko predviđanje, odnosno u određivanje buduće sudbine čovjeka, učvršćujući glavne revolucionarne promjene u samoj medicini, koja je kao rezultat složenih medicinsko-genetičkih eksperimenata i tehnika dobila priliku mnogo prije pojave "kliničke slike bolesti" , ponekad čak i prije rođenja osobe, kako bi se utvrdilo koje mu nasljedne bolesti prijete. Tako je, zahvaljujući naporima genetičara i stručnjaka u području genetskog inženjeringa, u dubinama biomedicinskih znanosti rođena takozvana "prediktivna medicina", odnosno medicina koja "predviđa budućnost".

Istodobno, različite tehnologije i metode genetskog inženjeringa omogućuju predviđanje u prenatalnom razdoblju razvoja djeteta, prije njegova rođenja, ne samo prisutnost određene nasljedne bolesti, već i detaljno opisivanje medicinskih i genetskih svojstva rastućeg embrija i fetusa.

S akumulacijom novih podataka o genetskom mapiranju ljudskog genoma i opisu (sekvenciranju) njegove DNA, a također i zato što suvremene metode proučavanja polimorfizama DNA koje se razvijaju omogućuju dostupnost genetskih informacija o određenim strukturnim i funkcionalnim ( uključujući patološke) značajke ljudskog tijela, koje će se, očito, pojaviti u budućnosti, ali sada još nisu uočljive, postaje moguće dobiti, uz pomoć medicinske genetske dijagnostike, sve genetske informacije o djetetu ne samo pretklinički, odnosno prije manifestacije određene nasljedne bolesti, te prenatalno, odnosno prije njegova rođenja, ali i preceptivno, odnosno i prije njegova začeća.

U dogledno vrijeme, zahvaljujući uspjesima i napretku na području medicinsko-genetske dijagnostike, moći će se na temelju podataka DNK dijagnostike prilično pouzdano prosuditi, primjerice, kolika je osoba visina, mentalne sposobnosti, sklonost određenim bolestima. (osobito rak) bit će osuđen na pojavu i razvoj bilo kakvih nasljednih bolesti.

Suvremene medicinske i biološke tehnologije omogućuju otkrivanje različitih poremećaja u genima koji se mogu manifestirati i uzrokovati određene tegobe, ne samo u fazi klinički izražene bolesti, već i kada još nema znakova patologije i sama bolest neće manifestirati se tako brzo. Primjeri za to su Alzheimerova bolest i Huntingtonova koreja, koje pogađaju osobe starije od 40 godina, pa čak i starije od 70 godina. No, čak iu tim slučajevima moguće je detektirati gene koji mogu uzrokovati slične bolesti kod ljudi, čak i prije pacijentovog začeća. Također je poznato da se dijabetes melitus može klasificirati kao jedna od ovih bolesti. Predispozicija za ovu bolest i sama genetski određena patologija naslijeđeni su i mogu se manifestirati u slučaju nepridržavanja određenog načina života u odrasloj ili starijoj dobi. S priličnom sigurnošću možemo reći da ako oba roditelja ili jedan od njih boluju od dijabetesa, tada se vjerojatnost nasljeđivanja gena za "dijabetes" ili kombinacije takvih gena prenosi na djecu.

U ovom slučaju, pokazalo se da je moguće provesti odgovarajuće medicinske i biološke studije i postaviti ispravnu dijagnozu u prisutnosti mikroskopski malih količina biološkog materijala. Ponekad je za to dovoljno nekoliko pojedinačnih stanica koje će se umnožiti u kulturi in vitro, pa će se iz njih dobiti “genetski portret” testirane osobe, naravno ne za sve gene njezinog genoma (ima ih na desetke). tisuća njih!), ali za one od njih za koje postoje opravdani razlozi za sumnju na prisutnost određenih nedostataka. Istovremeni razvoj metoda staničnog i genetskog inženjeringa omogućit će da se u kasnijim fazama spoznaje genoma otvori praktična mogućnost proizvoljne, a prije svega u terapeutske svrhe, mijenjanja slijeda i redoslijeda gena, njihov sastav i strukturu.

Medicina nije jedino područje primjene genetskog inženjeringa. Postoje genetski inženjering biljaka i genetski inženjering bakterioloških stanica.

Nedavno su se pojavile nove mogućnosti dobivanja “jestivih” cjepiva na bazi transgenih biljaka.

U svijetu je postignut veliki napredak u transgenim biljkama. Oni su u velikoj mjeri posljedica činjenice da problem dobivanja organizma iz stanice, skupine stanica ili nezrelog embrija u biljkama sada nije vrlo težak. Stanične tehnologije, kultura tkiva i stvaranje regeneranata naširoko se koriste u modernoj znanosti.

Razmotrimo dostignuća u području uzgoja biljaka koja su postignuta na Sibirskom institutu za fiziologiju i biokemiju biljaka Sibirskog ogranka Ruske akademije znanosti.

Tako je posljednjih godina dobiven niz transgenih biljaka prijenosom gena ugt, acp, acb, accc i drugih izoliranih iz različitih biljnih objekata u njihov genom.

Kao rezultat uvođenja ovih gena pojavile su se transgene biljke pšenice, krumpira, rajčice, krastavaca, soje, graška, uljane repice, jagode, jasike i nekih drugih.

Unošenje gena provedeno je ili "ciljanjem" tkiva iz "genskog pištolja" (čiji je dizajn razvijen u našem institutu), ili genetskim vektorom temeljenim na agrobakterijskom plazmidu s ugrađenim ciljnim genima i odgovarajućim promotorima. .

Kao rezultat toga, formiran je niz novih transgenih oblika. Ovo su neki od njih.

Transgena pšenica (2 sorte), koja ima značajno intenzivniji rast i bokorenje, vjerojatno je otpornija na sušu i druge nepovoljne čimbenike okoliša. Proučava se njegova produktivnost i nasljeđivanje stečenih svojstava.

Transgenski krumpir, koji se prati tri godine. Konstantno daje prinos koji je 50-90 posto veći od kontrole, stekao je gotovo potpunu otpornost na auksinske herbicide, a osim toga, njegovi gomolji znatno manje "crne" na rezovima zbog smanjenja aktivnosti polifenol oksidaze.

Transgena rajčica (nekoliko sorti), odlikuje se većom grmovitošću i prinosom. U stakleniku daje prinos do 46 kg po četvornom metru (više od dva puta više od kontrole).

Transgeni krastavac (nekoliko sorata) daje veći broj rodnih cvjetova, a time i plodova s ​​prinosom do 21 kg po četvornom metru naspram 13,7 u kontroli.

Postoje transgeni oblici drugih biljaka, od kojih mnoge također imaju niz korisnih gospodarskih svojstava.

Genetski inženjering je znanost danas i sutra. Diljem svijeta već se deseci milijuna hektara zasijavaju transgenim biljkama, stvaraju se novi lijekovi i novi proizvođači korisnih tvari. S vremenom će genetski inženjering postati sve moćniji alat za nove napretke u medicini, veterini, farmakologiji, prehrambenoj industriji i poljoprivredi.

5. Znanstvene činjenice o opasnostima genetskog inženjeringa

Treba napomenuti da uz napredak koji razvoj genetskog inženjeringa donosi, postoje i neke činjenice o opasnostima genetskog inženjeringa, od kojih su glavne prikazane u nastavku.

1. Genetski inženjering bitno se razlikuje od razvoja novih sorti i pasmina. Umjetno dodavanje stranih gena uvelike remeti fino reguliranu genetsku kontrolu normalne stanice. Manipulacija genima bitno se razlikuje od kombinacije kromosoma majke i oca do koje dolazi u prirodnim križanjima.

2. Trenutno je genetski inženjering tehnički nesavršen, budući da nije u stanju kontrolirati proces umetanja novog gena. Stoga je nemoguće predvidjeti mjesto umetanja i učinke dodanog gena. Čak i ako se lokacija gena može odrediti nakon što je umetnut u genom, dostupne informacije o DNK vrlo su nepotpune za predviđanje rezultata.

3. Kao rezultat umjetnog dodavanja stranog gena, opasne tvari mogu se neočekivano formirati. U najgorem slučaju to mogu biti otrovne tvari, alergeni ili druge tvari štetne za zdravlje. Informacije o ovim vrstama mogućnosti još uvijek su vrlo nepotpune.

4. Ne postoje potpuno pouzdane metode ispitivanja neškodljivosti. Više od 10% ozbiljnih nuspojava novih lijekova ne može se otkriti, unatoč pažljivo provedenim studijama sigurnosti. Rizik da će opasna svojstva nove genetski modificirane hrane ostati neotkrivena vjerojatno će biti znatno veći nego u slučaju lijekova.

5. Trenutačni zahtjevi za ispitivanje neškodljivosti izrazito su nedostatni. Oni su jasno dizajnirani da pojednostave postupak odobravanja. Omogućuju korištenje iznimno neosjetljivih metoda ispitivanja neškodljivosti. Stoga postoji značajan rizik da će opasni prehrambeni proizvodi moći neotkriveni proći inspekciju.

6. Dosadašnji prehrambeni proizvodi stvoreni pomoću genetskog inženjeringa nemaju značajniju vrijednost za čovječanstvo. Ovi proizvodi uglavnom zadovoljavaju samo komercijalne interese.

7. Saznanja o učincima genetski modificiranih organizama unesenih u okoliš potpuno su nedostatna. Još uvijek nije dokazano da organizmi modificirani genetskim inženjeringom neće štetno djelovati na okoliš. Ekolozi su predložili razne moguće komplikacije za okoliš. Na primjer, postoje mnoge mogućnosti za nekontrolirano širenje potencijalno štetnih gena koje koristi genetski inženjering, uključujući prijenos gena pomoću bakterija i virusa. Komplikacije uzrokovane okolišem vjerojatno će biti nemoguće ispraviti jer se oslobođeni geni ne mogu vratiti.

8. Mogu se pojaviti novi i opasni virusi. Eksperimentalno je pokazano da se virusni geni ugrađeni u genom mogu kombinirati s genima zaraznih virusa (tzv. rekombinacija). Ovi novi virusi mogu biti agresivniji od originalnih. Virusi također mogu postati manje specifični za vrstu. Na primjer, biljni virusi mogu postati štetni za korisne insekte, životinje, ali i ljude.

9. Poznavanje nasljedne tvari, DNK, vrlo je nepotpuno. Poznata je funkcija samo tri posto DNK. Rizično je manipulirati složenim sustavima o kojima je znanje nepotpuno. Bogato iskustvo u području biologije, ekologije i medicine pokazuje da to može uzrokovati ozbiljne nepredvidive probleme i poremećaje.

10. Genetski inženjering neće pomoći u rješavanju problema gladi u svijetu. Tvrdnja da genetski inženjering može dati značajan doprinos rješavanju problema gladi u svijetu znanstveno je neutemeljen mit.

Zaključak

Genetski inženjering je metoda biotehnologije koja se bavi istraživanjem restrukturiranja genotipova. Genotip nije samo mehanički zbroj gena, već složen sustav koji se razvio tijekom evolucije organizama. Genetski inženjering omogućuje prijenos genetskih informacija s jednog organizma na drugi putem in vitro operacija. Prijenos gena omogućuje prevladavanje međuvrsnih barijera i prijenos pojedinačnih nasljednih karakteristika jednog organizma na drugi.

Preuređivanje genotipova, pri obavljanju zadataka genetskog inženjeringa, predstavlja kvalitativne promjene u genima koje nisu povezane s promjenama u strukturi kromosoma vidljivim mikroskopom. Promjene gena prvenstveno su povezane s transformacijom kemijske strukture DNA. Informacija o strukturi proteina, zapisana kao niz nukleotida, implementirana je kao niz aminokiselina u sintetiziranu proteinsku molekulu. Promjena slijeda nukleotida u kromosomskoj DNA, gubitak jednih i uključivanje drugih nukleotida, mijenja sastav molekula RNA formiranih na DNA, a to zauzvrat određuje novi slijed aminokiselina tijekom sinteze. Kao rezultat toga, novi protein počinje se sintetizirati u stanici, što dovodi do pojave novih svojstava u tijelu. Bit metoda genetskog inženjeringa je da se pojedini geni ili skupine gena umeću ili isključuju iz genotipa organizma. Kao rezultat umetanja prethodno odsutnog gena u genotip, stanica može biti prisiljena sintetizirati proteine ​​koje prethodno nije sintetizirala.

Bibliografija

2. Lee A., Tinland B. Integracija t-DNA u biljni genom: prototip i stvarnost // Plant Physiology. 2000. - Svezak 47. - Br.

3. Lutova L. A., Provorov N. A., Tihodeev O. N. i sur. - St. Petersburg: Nauka, 2000. - 539 str.

4. Lyadskaya M. Genetski inženjering može učiniti sve - čak i uzgojiti cjepivo u vrtu // Pharmaceutical Bulletin. - 2000. - br. 7.

5. Romanov G. A. Genetski inženjering biljaka i načini rješavanja problema biološke sigurnosti // Plant Physiology, 2000. - Svezak 47. - Br. 3.

6. Salyaev R. Mitovi i stvarnosti genetskog inženjeringa // Znanost u Sibiru. - 2002. - br. 7.

7. Favorova O. O. Liječenje genima - fikcija ili stvarnost? // Farmaceutski glasnik. - 2002. - br. 5.

Kuzmina N.A. Osnove biotehnologije: udžbenik. - Omsk: OGPU, 2001. - 256 str.

Lutova L. A., Provorov N. A., Tihodeev O. N. i dr. Genetika razvoja biljaka. - St. Petersburg: Nauka, 2000. - 539 str.

Lyadskaya M. Genetski inženjering može sve - čak i uzgojiti cjepivo u vrtu // Pharmaceutical Bulletin. - 2000. - br. 7.

Kuzmina N.A. Osnove biotehnologije: udžbenik. - Omsk: OGPU, 2001. - 256 str.

Favorova O. O. Liječenje genima - fikcija ili stvarnost? // Farmaceutski glasnik. - 2002. - br. 5.

Salyaev R. Mitovi i stvarnosti genetskog inženjeringa // Znanost u Sibiru. - 2002. - br. 7.

Kuzmina N.A. Osnove biotehnologije: udžbenik. - Omsk: OGPU, 2001. - 256 str.

I BIOTEHNOLOGIJA

“Znanje je određeno

što tvrdimo

kao istina"

P. A. FLORENSKI.

Moderna biologija radikalno se razlikuje od tradicionalne biologije ne samo po većoj dubini razvoja spoznajnih ideja, nego i po tješnjoj povezanosti sa životom društva i praksom. Možemo reći da je biologija u naše vrijeme postala sredstvo preobrazbe živog svijeta u svrhu zadovoljenja materijalnih potreba društva. Ovaj zaključak ilustrira prije svega bliska povezanost biologije i biotehnologije, koja je postala najvažnije područje proizvodnje materijala, ravnopravni partner mehaničkih i kemijskih tehnologija koje je prethodno stvorio čovjek. Što objašnjava uspon biotehnologije?

Od svog nastanka, biologija i biotehnologija uvijek su se razvijale zajedno, pri čemu je biologija od samog početka bila znanstvena osnova biotehnologije. Međutim, dugo vremena nedostatak vlastitih podataka nije dopuštao biologiji veliki utjecaj na biotehnologiju. Situacija se dramatično promijenila stvaranjem u drugoj polovici 20. stoljeća. metodologija genetskog inženjeringa, koja se shvaća kao genetička manipulacija u svrhu „konstruiranja novih i rekonstrukcije postojećih genotipova. Budući da je po svojoj prirodi metodološko dostignuće, genetičko inženjerstvo nije dovelo do prekida postojećih ideja o biološkim fenomenima, nije utjecalo na temeljna načela biologije, kao što ni radioastronomija nije uzdrmala temeljna načela astrofizike, uspostava “mehaničkog ekvivalenta topline” nije dovela do promjene zakona toplinske vodljivosti, a dokaz atomske teorije materije nije promijenio odnose između termodinamike, hidrodinamike i teorije elastičnosti.

Genetski inženjering otvorio je novu eru u biologiji iz razloga što su se pojavile nove mogućnosti za prodiranje u dubinu bioloških pojava kako bi se dodatno karakterizirali oblici postojanja žive tvari, kako bi se učinkovitije proučavala struktura i funkcija gena. na molekularnoj razini, te razumjeti suptilne mehanizme funkcioniranja genetskog aparata. Uspjesi genetskog inženjeringa znače revoluciju u modernoj prirodnoj znanosti. Oni određuju kriterije vrijednosti suvremenih ideja o strukturnim i funkcionalnim značajkama molekularne i stanične razine žive tvari. Suvremeni podaci o živim bićima od goleme su obrazovne važnosti jer omogućuju razumijevanje jednog od najvažnijih aspekata organskog svijeta i time daju neprocjenjiv doprinos stvaranju znanstvene slike svijeta. Dakle, dramatično proširivši svoju kognitivnu bazu, biologija je kroz genetski inženjering također imala vodeći utjecaj na uspon biotehnologije.

Genetski inženjering stvara temelje na putu razumijevanja načina i sredstava "konstrukcije" novih organizama ili poboljšanja postojećih organizama, dajući im veću ekonomsku vrijednost i veću sposobnost naglog povećanja produktivnosti biotehnoloških procesa.

U okviru genetskog inženjeringa razlikujemo genetski inženjering i stanični inženjering. Genetski inženjering odnosi se na manipulacije za stvaranje rekombinantnih molekula DNK. Ova se metodologija često naziva molekularno kloniranje, kloniranje gena, tehnologija rekombinantne DNA ili jednostavno genetska manipulacija. Važno je naglasiti da su objekti genetskog inženjeringa molekule DNA i pojedinačni geni. Nasuprot tome, stanični inženjering odnosi se na genetsku manipulaciju izoliranih pojedinačnih stanica ili skupina stanica biljaka i životinja.

Poglavlje XIX

GENETSKI INŽENJERING

Genetski inženjering skup je različitih eksperimentalnih tehnika (tehnika) kojima se osigurava dizajn (rekonstrukcija) i kloniranje molekula DNK (gena) za zadane svrhe.

Metode genetskog inženjeringa koriste se određenim redoslijedom (slika 221), au izvođenju tipičnog genetsko-inženjerskog pokusa kloniranja gena razlikuje se nekoliko faza, i to:

1. Izolacija DNA iz stanica organizma od interesa (početno) i izolacija DNA vektora.

2. Rezanje (restrikcija) DNA izvornog organizma na fragmente koji sadrže gene od interesa korištenjem jednog od restrikcijskih enzima i izoliranje tih gena iz rezultirajuće restrikcijske smjese. Istodobno, vektorska DNA se reže (ograničava), transformirajući je iz kružne strukture u linearnu.

3. Povezivanje segmenta DNA od interesa (gena) s vektorskom DNA kako bi se dobile hibridne molekule DNA.

4. Uvođenje hibridnih molekula DNA pretvorbom u neki drugi organizam, npr. u E. coli ili u somatske stanice.

5. Sjetva bakterija u koje su unesene hibridne DNA molekule na hranjive podloge koje omogućuju rast samo stanica koje sadrže hibridne DNA molekule.

6. Identifikacija kolonija koje se sastoje od bakterija koje sadrže hibridne molekule DNA.

7. Izolacija klonirane DNA (kloniranih gena) i njezina karakterizacija, uključujući sekvencioniranje dušičnih baza u fragmentu klonirane DNA.

DNK (izvor i vektor), enzimi, stanice u kojima je DNK klonirana - sve se to naziva "alatima" genetskog inženjeringa.

ekstrakcija DNK

Razmotrimo metodu izolacije DNA na primjeru DNA plazmida. DNA iz bakterijskih stanica koje sadrže plazmid izdvaja se tradicionalnom tehnikom koja se sastoji od dobivanja staničnih ekstrakata u prisutnosti deterdženata i naknadnog uklanjanja proteina iz ekstrakata ekstrakcijom fenolom (Slika 222). Potpuno pročišćavanje plazmidne DNA od proteina, RNA i drugih spojeva provodi se u nekoliko faza. Nakon što se stanice unište, primjerice lizozimom (otope im se stjenke), u ekstrakt se dodaje deterdžent koji otapa membrane i inaktivira neke proteine. Većina kromosomske DNA uklanja se iz dobivenih pripravaka konvencionalnim centrifugiranjem.

Kromatografija se često koristi za potpuno pročišćavanje. Ako je potrebno vrlo temeljito pročišćavanje, koristi se centrifugiranje s gradijentom gustoće velike brzine CsCI pomoću etidijevog bromida. Preostala kromosomska DNA bit će fragmentirana u linearnu DNA, dok će plazmidna DNA ostati kovalentno zatvorena. Budući da je etidijev bromid manje gustoće od DNA, tijekom ultracentrifugiranja u epruveti centrifuge će se "odvrnuti" dva prstena - plazmidna DNA i kromosomska DNA (slika 223). Plazmidna DNA je odabrana za daljnji rad, kromosomska DNA je odbačena.

Ekonomski značaj

Genetski inženjering služi za dobivanje željenih kvaliteta promjenjivog ili genetski modificiranog organizma. Za razliku od tradicionalne selekcije, pri kojoj je genotip podložan promjenama samo neizravno, genetski inženjering omogućuje izravni zahvat u genetski aparat tehnikom molekularnog kloniranja. Primjeri primjene genetskog inženjeringa su proizvodnja novih genetski modificiranih sorti žitarica, proizvodnja humanog inzulina pomoću genetski modificiranih bakterija, proizvodnja eritropoetina u kulturi stanica ili nove pasmine pokusnih miševa za znanstvena istraživanja.

Osnova mikrobiološke, biosintetske industrije je bakterijska stanica. Stanice potrebne za industrijsku proizvodnju biraju se prema određenim karakteristikama, od kojih je najvažnija sposobnost da proizvode, sintetiziraju, u najvećim mogućim količinama, određeni spoj - aminokiselinu ili antibiotik, steroidni hormon ili organsku kiselinu. . Ponekad je potrebno imati mikroorganizam koji može, na primjer, koristiti naftu ili otpadnu vodu kao “hranu” i preraditi je u biomasu ili čak proteine ​​sasvim prikladne za dodatke stočnoj hrani. Ponekad su nam potrebni organizmi koji se mogu razviti na povišenim temperaturama ili u prisutnosti tvari koje su sigurno smrtonosne za druge vrste mikroorganizama.

Zadatak dobivanja takvih industrijskih sojeva je vrlo važan; za njihovu modifikaciju i selekciju razvijene su brojne metode aktivnog utjecaja na stanicu - od liječenja jakim otrovima do radioaktivnog zračenja. Cilj ovih tehnika je jedan - postići promjene u nasljednom, genetskom aparatu stanice. Njihov rezultat je proizvodnja brojnih mutiranih mikroba, od kojih stotine i tisuće znanstvenici zatim pokušavaju odabrati najprikladnije za određenu svrhu. Stvaranje metoda kemijske ili radijacijske mutageneze bilo je izvanredno postignuće biologije i naširoko se koristi u modernoj biotehnologija.

Ali njihove su mogućnosti ograničene prirodom samih mikroorganizama. One nisu u stanju sintetizirati niz vrijednih tvari koje se nakupljaju u biljkama, prvenstveno u ljekovitim i eteričnim uljaricama. Ne mogu sintetizirati tvari vrlo važne za život životinja i ljudi, niz enzima, peptidnih hormona, imunoloških proteina, interferona i mnogih jednostavnijih spojeva koji se sintetiziraju u tijelu životinja i ljudi. Naravno, mogućnosti mikroorganizama nisu ni izdaleka iscrpljene. Od cjelokupnog obilja mikroorganizama znanost, a posebno industrija, koristi samo mali dio. U svrhu selekcije mikroorganizama od velikog su interesa, primjerice, anaerobne bakterije sposobne živjeti u nedostatku kisika, fototrofi koji koriste svjetlosnu energiju poput biljaka, kemoautotrofi, termofilne bakterije sposobne živjeti na temperaturama, kako je nedavno otkriveno, oko 110°C, itd.

Pa ipak, ograničenja "prirodnog materijala" su očita. Pokušali su i pokušavaju zaobići ograničenja uz pomoć kultura stanica i tkiva biljaka i životinja. To je vrlo važan i perspektivan put, koji se također provodi u biotehnologija. Tijekom posljednjih nekoliko desetljeća znanstvenici su razvili metode pomoću kojih se pojedinačne stanice tkiva biljke ili životinje mogu natjerati da rastu i razmnožavaju se odvojeno od tijela, poput bakterijskih stanica. To je bilo važno postignuće - dobivene stanične kulture koriste se za pokuse i za industrijsku proizvodnju određenih tvari koje se ne mogu dobiti korištenjem bakterijskih kultura.

Povijest razvoja i dostignuta razina tehnologije

U drugoj polovici 20. stoljeća došlo je do nekoliko važnih otkrića i izuma koji su u osnovi genetski inženjering. Višegodišnji pokušaji "čitanja" bioloških informacija koje su "zapisane" u genima uspješno su okončani. Taj su rad započeli engleski znanstvenik F. Sanger i američki znanstvenik W. Gilbert (Nobelova nagrada za kemiju). Kao što je poznato, geni sadrže informacije-upute za sintezu molekula RNA i proteina, uključujući i enzime, u tijelu. Da bi se stanica prisilila da sintetizira nove za nju neuobičajene tvari, potrebno je da se u njoj sintetiziraju odgovarajući skupovi enzima. A za to je potrebno ili namjerno promijeniti gene koji se nalaze u njemu, ili u njega unijeti nove, prethodno odsutne gene. Promjene gena u živim stanicama su mutacije. Nastaju pod utjecajem, na primjer, mutagena - kemijskih otrova ili zračenja. Ali takve se promjene ne mogu kontrolirati niti usmjeravati. Stoga su znanstvenici svoje napore usmjerili na pokušaj razvoja metoda za uvođenje novih, vrlo specifičnih gena potrebnih ljudima u stanice.

Glavne faze rješavanja problema genetskog inženjeringa su sljedeće:

1. Dobivanje izoliranog gena. 2. Uvođenje gena u vektor za prijenos u tijelo. 3. Prijenos vektora s genom u modificirani organizam. 4. Transformacija tjelesnih stanica. 5. Selekcija genetski modificiranih organizama ( GMO) i eliminiranje onih koji nisu uspješno modificirani.

Proces sinteze gena sada je vrlo dobro razvijen i čak u velikoj mjeri automatiziran. Postoje posebni uređaji opremljeni računalima, u čijoj su memoriji pohranjeni programi za sintezu različitih nukleotidnih sekvenci. Ovaj uređaj sintetizira segmente DNA duljine do 100-120 dušikovih baza (oligonukleotide). Rasprostranjena je tehnika koja omogućuje korištenje lančane reakcije polimeraze za sintezu DNA, uključujući mutantnu DNA. U njoj se koristi termostabilni enzim DNA polimeraza za sintezu DNA predloška, ​​za što se kao klice koriste umjetno sintetizirani komadići nukleinske kiseline - oligonukleotidi. Enzim reverzna transkriptaza omogućuje, korištenjem takvih početnica, sintetiziranje DNA na uzorku RNA izoliranom iz stanica. Tako sintetizirana DNA naziva se komplementarna DNA (RNA) ili cDNA. Izolirani, "kemijski čisti" gen također se može dobiti iz biblioteke faga. Tako se naziva pripravak bakteriofaga u čiji su genom ugrađeni nasumični fragmenti iz genoma ili cDNA koje fag razmnožava zajedno sa svom svojom DNA.

Tehnika uvođenja gena u bakterije razvijena je nakon što je Frederick Griffith otkrio fenomen bakterijske transformacije. Taj se fenomen temelji na primitivnom spolnom procesu, koji je kod bakterija popraćen izmjenom malih fragmenata nekromosomske DNA, plazmida. Plazmidne tehnologije bile su temelj za uvođenje umjetnih gena u bakterijske stanice.

Značajne poteškoće bile su povezane s uvođenjem gotovog gena u nasljedni aparat biljnih i životinjskih stanica. Međutim, u prirodi postoje slučajevi kada se strana DNA (virusa ili bakteriofaga) uključi u genetski aparat stanice i uz pomoć svojih metaboličkih mehanizama počinje sintetizirati "svoj" protein. Znanstvenici su proučavali značajke uvođenja strane DNK i upotrijebili ga kao princip za uvođenje genetskog materijala u stanicu. Taj se proces naziva transfekcija.

Ako su modificirani jednostanični organizmi ili višestanične kulture stanica, tada u ovoj fazi počinje kloniranje, odnosno selekcija onih organizama i njihovih potomaka (klonova) koji su bili podvrgnuti modificiranju. Kada se radi o dobivanju višestaničnih organizama, stanice s promijenjenim genotipom koriste se za vegetativno razmnožavanje biljaka ili se unose u blastociste surogat majke kada je riječ o životinjama. Zbog toga se rađaju mladunci s promijenjenim ili nepromijenjenim genotipom, među kojima se odabiru i međusobno križaju samo oni koji pokazuju očekivane promjene.

Primjena u znanstvenim istraživanjima

Iako u malom opsegu, genetski inženjering već se koristi kako bi ženama s nekim vrstama neplodnosti dala priliku zatrudnjeti. U tu svrhu koriste se jajašca zdrave žene. Kao rezultat toga, dijete nasljeđuje genotip od jednog oca i dvije majke.

Međutim, mogućnost unošenja značajnijih promjena u ljudski genom suočava se s nizom ozbiljnih etičkih problema.

Što je genetski inženjering?

Genetski inženjering je nova, revolucionarna tehnologija kojom znanstvenici mogu izdvojiti gene iz jednog organizma i unijeti ih u bilo koji drugi. Geni su program života - to su biološki konstrukti koji čine DNK i koji određuju specifične karakteristike svojstvene jednom ili drugom živom organizmu. Transplantacija gena mijenja program organizma primatelja i njegove stanice počinju proizvoditi razne tvari, koje pak stvaraju nova svojstva unutar tog organizma.
Koristeći ovu metodu, istraživači mogu mijenjati određena svojstva i karakteristike u željenom smjeru, na primjer, mogu razviti sortu rajčice s dužim rokom trajanja ili sortu soje koja je otporna na herbicide. Genetski inženjering je metoda biotehnologije koja se bavi istraživanjem restrukturiranja genotipova. Genotip nije samo mehanički zbroj gena, već složen sustav koji se razvio tijekom evolucije organizama. Genetski inženjering omogućuje prijenos genetskih informacija s jednog organizma na drugi putem in vitro operacija. Prijenos gena omogućuje prevladavanje međuvrsnih barijera i prijenos pojedinačnih nasljednih karakteristika jednog organizma na drugi. Nositelji materijalne osnove gena su kromosomi, koji uključuju DNA i proteine. Ali geni formiranja nisu kemijski, već funkcionalni.
S funkcionalnog gledišta, DNK se sastoji od mnogo blokova koji pohranjuju određenu količinu informacija – gene. Djelovanje gena temelji se na njegovoj sposobnosti da odredi sintezu proteina putem RNA. Molekula DNA sadrži, takoreći, informacije koje određuju kemijsku strukturu proteinskih molekula. Gen je dio molekule DNA koji sadrži informacije o primarnoj strukturi bilo kojeg proteina (jedan gen - jedan protein). Budući da u organizmima postoje deseci tisuća proteina, postoje deseci tisuća gena.

Ukupnost svih gena stanice čini njezin genom. Sve stanice u tijelu sadrže isti skup gena, ali svaka od njih implementira drugačiji dio pohranjenih informacija. Stoga se, primjerice, živčane stanice razlikuju od stanica jetre i po strukturnim, i po funkcionalnim, i po biološkim karakteristikama. Preuređivanje genotipova, pri obavljanju zadataka genetskog inženjeringa, predstavlja kvalitativne promjene u genima koje nisu povezane s promjenama u strukturi kromosoma vidljivim mikroskopom. Promjene gena prvenstveno su povezane s transformacijom kemijske strukture DNA.
Informacija o strukturi proteina, zapisana kao niz nukleotida, implementirana je kao niz aminokiselina u sintetiziranu proteinsku molekulu. Promjena slijeda nukleotida u kromosomskoj DNA, gubitak jednih i uključivanje drugih nukleotida, mijenja sastav molekula RNA formiranih na DNA, a to zauzvrat određuje novi slijed aminokiselina tijekom sinteze. Kao rezultat toga, novi protein počinje se sintetizirati u stanici, što dovodi do pojave novih svojstava u tijelu. Bit metoda genetskog inženjeringa je da se pojedini geni ili skupine gena umeću ili isključuju iz genotipa organizma. Kao rezultat umetanja prethodno odsutnog gena u genotip, stanica može biti prisiljena sintetizirati proteine ​​koje prethodno nije sintetizirala.

Problemi genetskog inženjeringa

Mogućnosti jedne od najvažnijih tvorevina znanosti dvadesetog stoljeća - genetskog inženjeringa - dugo su uzbuđivale maštu čovječanstva, budući da se približilo najvažnijoj stvari u ljudskom tijelu, zakonitostima života njegovog tijela. Ali ako su prije petnaestak godina rezultati rada biotehnologa bili povezani prvenstveno s razvojem novih sorti mrkve ili nove pasmine mliječnih krava, onda se prije nekoliko godina pokazalo da je moguće komunicirati s malom ovčicom Dolly. , koju su klonirali škotski biolozi, a prošle je godine najavljeno stvaranje prve manje-više općenite karte ljudskog genoma. Na pozadini postignuća na polju biologije, hitovi prethodnih sezona - nove informacijske tehnologije - nestaju u drugom planu. Malo je ljudi sada zainteresirano za pitanje kada će osoba moći slobodno hodati Marsom; rasprava o tome kada će biti moguće klonirati osobu i, shodno tome, kako to spriječiti, puno je hitnija - neka vrsta kimanja glavom. na moral i etiku.

Genetski inženjering - neprijatelj ili prijatelj? Povijesna perspektiva...

Povijesna perspektiva

Kao što znate, život je nastao na Zemlji prije otprilike 4,6 milijardi godina i, bez obzira na oblike, ista je tvar bila odgovorna za manifestacije života svakog organizma - deoksiribonukleinska kiselina (odnosno DNK). DNK, sadržana u genima, određivala je i još uvijek određuje (i u budućnosti, očito, pod strogim vodstvom čovjeka) metaboličku aktivnost stanica potrebnu za njihov opstanak, a to je život u njegovoj najjednostavnijoj definiciji. Zapravo, termin "geni" nije se koristio sve do početka prošlog stoljeća, iako su istraživanja njihovog funkcioniranja započela u 19. stoljeću. Austrijski redovnik Gregor Mendel godinama je promatrao potomke graška koje je uzgajao u samostanskom vrtu. Bilježeći vanjske značajke - visinu stabljike, boju latica, oblik zrna graška, uspio je teoretski sugerirati postojanje određenih "čimbenika" koje potomci nasljeđuju od roditeljskih biljaka. Poput Kolumba, Mendel je umro ne znajući što je otkrio. Od početka dvadesetog stoljeća došlo je do procvata istraživanja strukture stanica. Biolozi su uspjeli utvrditi koje funkcije obavlja stanična jezgra i riješiti misterij prirode kromosoma. Najvažnije je da je postala jasna priroda translacije molekula DNA: tijekom meoze, koja prethodi pojavi jajašca i spermija, broj kromosoma koji sadrže DNA smanjuje se za polovicu, što se naknadno, fuzijom zametne stanice, omogućit će da se njihove jezgre spoje u jedinstvenu cjelinu - kako bi nastao novi organizam s potpuno jedinstvenim skupom gena. Godine 1953. konačno je bilo moguće izolirati dvostruku spiralnu strukturu DNK, koju sada svaki školarac poznaje iz viđenja. DNK je sada prepoznat kao univerzalni biološki jezik koji će ujediniti sve organizme koji žive na Zemlji: ljude i bakterije, gljive i biljke. Međutim, dvadeseto stoljeće nije samo stoljeće temeljnih otkrića, već i stoljeće inženjerstva – praktične primjene istih tih otkrića. Stoga su se uz stalna istraživanja kako “sve to uopće funkcionira” vrtoglavo razvijale razne grane genetskog inženjeringa i razne biotehnologije. Inženjerska se misao ove vrste od samog početka prvenstveno bavila time kako se neki živi organizmi s određenim genom mogu iskoristiti za poboljšanje drugih - bilo je riječ o biljkama ili životinjama. Sedamdesetih godina znanstvenici su naučili izrezati dijelove DNK jednog organizma i presaditi ga u drugi, što je napravilo malu revoluciju u proizvodnji raznih lijekova - inzulina, ljudskog hormona rasta itd. Dugi niz godina pokušava se primijeniti takozvana humana genska terapija - ljudima kojima nedostaju određene komponente u genskom setu ili su u određenoj mjeri defektni presađuju se geni drugih ljudi. Znanje stečeno genetikom dosta se koristi u području ljudske reprodukcije. Mnogi ljudi znaju da je pod određenim uvjetima sasvim moguće odgajati djecu "iz epruvete", au nekim situacijama ženske neplodnosti - obratiti se surogat majkama za pomoć. Genetski modificirane biljke (žitarice otporne na mraz, transgeni krumpir, brzo sazrijevajuće rajčice itd.) Već se pojavljuju na stolovima za večeru, iako za sada ne izazivaju puno uzbuđenja.

Genetski inženjering - neprijatelj ili prijatelj? Mogućnosti genetskog inženjeringa...

Mogućnosti genetskog inženjeringa, Projekt ljudskog genoma

Naravno, uspješne manipulacije genima biljaka i životinja nisu mogle ne dovesti do prilično skliskog pitanja: što je s ljudima? Ako je moguće poboljšati životinje, zašto onda ne poboljšati ljude. Međutim, prvo morate razumjeti skup ljudskih gena. Tako se 1990. godine pojavila inicijativa za mapiranje ljudskih kromosoma koji se sastoje od 26-30 tisuća gena. Projekt je jednostavno nazvan Ljudski genom i očekivalo se da će proizvesti potpunu mapu genoma negdje 2005. godine. Projekt uključuje istraživačke skupine iz različitih zemalja, a od kasnih 90-ih. stvaraju se posebne tvrtke čija je glavna zadaća olakšati i ubrzati komunikaciju između takvih skupina. Do početka 2001. već su potpuno mapirana 2 kromosoma: 21 i 22.

Međutim, glavna senzacija prošle godine bilo je otkriće grupe Craiga Ventera opće karte ljudskog genoma. Znanstvenici kažu da bi, ako ovu kartu usporedimo s običnim, teško da bi njome bilo moguće doći do trgovine u susjednoj ulici, ali u svakom slučaju, sama činjenica njenog postojanja govori o početku ere gena patentiranja, a to pak otvara mnoga pitanja koja više nisu biološka, ​​nego etička i pravna. Iako znanstvenici kažu da je glavna svrha mapiranja genoma potreba za razumijevanjem načina na koji funkcionira ljudski organizam kako bi se učinkovitije odupro raznim bolestima, a takva saznanja mogu uvelike olakšati stvaranje novih lijekova, potreba za zakonskim reguliranjem te problematike i dalje postoji. postaje očito: kako i što se može učiniti s ljudskim tijelom, te odgovor na pitanje: gdje trebamo stati? Može li čovjek postati poput Stvoritelja i sam početi stvarati nova stvorenja? Mapiranje ljudskog genoma često se uspoređuje s takvim revolucionarnim događajima poput slijetanja čovjeka na Mjesec, na primjer. Međutim, sada postoji jedna značajna razlika: ako su svemirski programi jedan od zadataka države, tada skupine koje sudjeluju u projektu, u pravilu, imaju privatno financiranje, stoga će nedržavne tvrtke imati autorska prava za svoj razvoj . Što će učiniti s njima?

Zamislimo da će u bliskoj budućnosti karta biti sastavljena vrlo precizno i ​​da će se svaka osoba moći opisati na ovaj način. Postavlja se pitanje – tko će imati pristup tim podacima? U kojoj mjeri osoba može zadržati netaknute najintimnije podatke o sebi? Hoće li poslodavci odbiti zaposliti osobu koja ima genetsku predispoziciju za bilo koju vrstu raka? Hoće li zdravstveno osiguranje biti moguće u situaciji kada će genom svake pojedine osobe davati podatke o svim mogućim bolestima? Tony Blair govorio je o potrebi sastavljanja genetskih portreta kriminalaca. I čini se da su znanstvenici spremni raditi na otkrivanju posebnih gena odgovornih za devijantno ponašanje kod ljudi. No, mnoge stručnjake već sada plaši mogućnost da će društvo u bliskoj budućnosti prebaciti rješenja na različite probleme - kriminal, siromaštvo, rasizam itd. - o genetičarima i genetičkom inženjeringu: “kažu, sve je u genima, ako nešto nije u redu, onda to nije briga društva, nego genetske predispozicije pojedinca.” Uostalom, općenito, mnogi ljudi zaboravljaju da su samo neke rijetke bolesti uzrokovane isključivo skupom gena, a one bolesti koje obično nazivamo genetskim - rak, kardiovaskularni poremećaji - samo su dijelom genetske prirode, u mnogočemu vjerojatnost Njihova pojava ponajprije ovisi o koracima koje poduzimaju sama osoba i društvo, pa stoga ne može biti ništa gore od toga da društvo pere ruke od takve situacije. Najčešća metoda genetskog inženjeringa je metoda dobivanja rekombinantnih, tj. koji sadrži strani gen, plazmid. Plazmidi su kružne dvolančane molekule DNA koje se sastoje od nekoliko tisuća parova nukleotida.

Ovaj proces se sastoji od nekoliko faza:
1. Restrikcija - rezanje DNK, na primjer, ljudske DNK na fragmente.
2. Ligacija - fragment sa željenim genom uključuje se u plazmide i spaja zajedno.
3. Transformacija je uvođenje rekombinantnih plazmida u bakterijske stanice. Transformirane bakterije dobivaju određena svojstva. Svaka od transformiranih bakterija se razmnožava i formira koloniju od više tisuća potomaka – klon.
4. Probir je odabir između klonova transformiranih bakterija onih s plazmidima koji nose željeni ljudski gen.

Cijeli ovaj proces naziva se kloniranje. Kloniranjem je moguće dobiti više od milijun kopija bilo kojeg fragmenta DNK od osobe ili drugog organizma. Ako klonirani fragment kodira protein, tada je moguće eksperimentalno proučavati mehanizam koji regulira transkripciju tog gena, kao i proizvesti ovaj protein u potrebnoj količini. Osim toga, klonirani fragment DNA iz jednog organizma može se unijeti u stanice drugog organizma. Time se mogu postići, primjerice, visoki i stabilni prinosi zahvaljujući unesenom genu koji osigurava otpornost na niz bolesti. Ako u genotip bakterija u tlu uvedete gene drugih bakterija koje imaju sposobnost fiksiranja atmosferskog dušika, tada će bakterije u tlu moći taj dušik pretvoriti u fiksirani dušik u tlu. Uvođenjem u genotip bakterije E. coli gena iz ljudskog genotipa koji kontrolira sintezu inzulina, znanstvenici su postigli proizvodnju inzulina preko takve E. coli. Daljnjim razvojem znanosti postat će moguće unijeti nedostajuće gene u ljudski embrij i time izbjeći genetske bolesti.

Pokusi kloniranja životinja traju već dugo. Dovoljno je izvaditi jezgru iz jajne stanice, usaditi u nju jezgru druge stanice izvađene iz embrionalnog tkiva i uzgojiti je – bilo u epruveti ili u utrobi posvojiteljice. Klonirana ovca Doli nastala je na nekonvencionalan način. Jezgra iz stanice vimena 6-godišnje odrasle ovce jedne pasmine transplantirana je u jaje ovce druge pasmine bez jedra. Embrij u razvoju stavljen je u ovcu treće rase. Budući da je novorođeno janje dobilo sve gene od prve ovce donora, ono je njezina točna genetska kopija. Ovaj eksperiment otvara puno novih mogućnosti za kloniranje elitnih pasmina, umjesto višegodišnje selekcije. Znanstvenici sa Sveučilišta u Teksasu uspjeli su produljiti život nekoliko vrsta ljudskih stanica. Obično stanica umire nakon što prođe kroz oko 7-10 procesa diobe, ali oni su postigli stotinjak staničnih dioba. Do starenja, prema znanstvenicima, dolazi zato što stanice svakom diobom gube telomere, molekularne strukture koje se nalaze na krajevima svih kromosoma.

Znanstvenici su gen koji su otkrili, a koji je odgovoran za proizvodnju telomeraze, ugradili u stanice i tako ih učinili besmrtnima. Možda je to budući put do besmrtnosti. Od 80-ih godina pojavljuju se programi za proučavanje ljudskog genoma. U procesu izvršavanja ovih programa već je očitano oko 5 tisuća gena (cijeli ljudski genom sadrži 50-100 tisuća). Otkriven je niz novih ljudskih gena. Genetski inženjering postaje sve važniji u genskoj terapiji. Budući da su mnoge bolesti određene na genetskoj razini. Upravo u genomu postoji predispozicija ili otpornost na mnoge bolesti. Mnogi znanstvenici vjeruju da će genomska medicina i genetski inženjering funkcionirati u 21. stoljeću. Nijedan znanstvenik koji doista čvrsto stoji na platformi znanstvene objektivnosti nikada neće reći da se uz pomoć nečega može izliječiti apsolutno sve ili da je nešto “apsolutno sigurno”, pogotovo ako se radi o genetičkom inženjeringu koji manipulira pojedinim razinama Zakona prirode, dok zanemarujući njegovu cjelovitost. Kao što smo već vidjeli kod nuklearnih istraživanja, energija koja se oslobađa kao rezultat takvih manipulacija može biti ogromna, ali je i moguća opasnost ogromna. Kada je nuklearna tehnologija bila u fazi razvoja, nitko nije mogao zamisliti da će čovječanstvo za samo nekoliko godina biti pod prijetnjom višestrukog uništenja, koje bi obje suprotstavljene sile mogle podjednako osigurati. A kada se nuklearna energija počela koristiti za proizvodnju električne energije, nitko nije znao da ćemo kao rezultat završiti s milijunima tona radioaktivnog otpada koji će ostati otrovan desecima tisuća godina. Nitko o tome ništa nije znao, ali smo ipak napravili korak naslijepo, stvarajući ozbiljne probleme sebi i budućim generacijama. Stoga moramo biti vrlo oprezni s korištenjem genetskog inženjeringa, koji djeluje na razini gdje su sadržane cjelovite informacije o najdubljoj strukturi života.

Trebali su milijuni godina da se život na Zemlji razvije u visoko uravnotežen, dinamičan ekosustav kakav je danas, sa svom nebrojenom raznolikošću oblika života koji su nam danas poznati. Sada živimo u vremenu kada će za jednu generaciju ili manje najvažniji usjevi pretrpjeti radikalne promjene kao rezultat intervencije genetskog inženjeringa i te promjene će ozbiljno oštetiti ekosustav u cjelini i ugroziti cijelo čovječanstvo. Sve dok se ne dokaže sigurnost proizvoda dobivenih kao rezultat genetskog inženjeringa, ovo će pitanje uvijek biti pod znakom pitanja – a to je stajalište koje zastupa Stranka prirodnog prava. Nužno je da korištenje genetskog inženjeringa bude popraćeno strogim znanstvenim sigurnosnim kontrolama. Gotovo se s potpunom sigurnošću može reći da će genetski inženjering dovesti do kemijskog onečišćenja okoliša. Uzgoj sorti žitarica s povećanom otpornošću na herbicide dovest će do činjenice da će farmeri biti prisiljeni koristiti tri puta više kemijskih pesticida za suzbijanje korova nego prije, a to će zauzvrat povećati zagađenje američkog tla i podzemnih voda. Na primjer, kemijska tvrtka Monsanto već je razvila sorte kukuruza, soje i šećerne repe koje su otporne na herbicid Roundup, koji proizvodi ista tvrtka. Dužnosnici industrije više su puta rekli da je Roundup siguran za žive organizme i da ga okoliš brzo neutralizira. Međutim, preliminarno istraživanje u Danskoj pokazalo je da Roundup ostaje u tlu tri godine (i stoga ga mogu apsorbirati sljedeći usjevi posađeni na tom području), a drugi znanstveni radovi su pokazali da njegova uporaba Herbicid uzrokuje toksične reakcije kod poljoprivrednika, ometa reproduktivnu funkciju sisavaca, te šteti ribama, glistama i korisnim kukcima.

Zagovornici genetskog inženjeringa često tvrde da je tehnologija jednostavno poboljšanje vrste križanja koja se koristi tisućljećima za poboljšanje vrste usjeva i domaćih životinja. No zapravo, intervencija genetskog inženjeringa prodire kroz prirodne reproduktivne barijere između vrsta koje održavaju ravnotežu i cjelovitost života na Zemlji. Tradicionalni sustav uzgoja novih pasmina i sorti može križati jednu pasminu svinja s drugom, ili konja s magarcem, ili dvije sorte rajčice, ali ne može križati rajčicu s ribom - priroda ne dopušta takvo miješanje gena. I uz pomoć genetskog inženjeringa, znanstvenici su već spojili gene ribe i rajčice - i te rajčice, ni na koji način označene, sada tiho leže na našim policama. Štoviše, gotovo sve žitarice, mahunarke, povrće i voće već su podvrgnute genetskom inženjeringu, a prehrambena industrija namjerava sve te proizvode uvesti na tržište u sljedećih 5-8 godina. Pioneer Hybrid International, najveća svjetska tvrtka za proizvodnju sjemena, upotrijebila je genetski inženjering za razvoj nove sorte soje koja uključuje gen brazilskog oraha za povećanje sadržaja proteina u soji. Ali ugrađena komponenta brazilskog oraha u soji izazvala je alergijsku reakciju kod većine potrošača, a zatim je Pioneer otkazao projekt. A kada je japanska tvrtka Showa Denko genetskim inženjeringom promijenila strukturu prirodne bakterije kako bi učinkovitije proizvodila dodatak prehrani nazvan Triptofan, te su genetske manipulacije dovele do toga da je ova bakterija, budući da je dio triptofana, počela proizvoditi visoko otrovna tvar koja je otkrivena tek nakon izlaska proizvoda na tržište 1989. godine. Kao rezultat toga: 5000 ljudi je oboljelo, 1500 je postalo trajni invalid, a 37 umrlo. Istraživači su vrlo uzbuđeni korištenjem genetskog inženjeringa za razvoj sorti pšenice s višim prinosima, stvaranje hranjivije hrane i uklanjanje određenih bolesti, nadajući se da će tako poboljšati ljudski život na Zemlji. No, u stvarnosti, unatoč činjenici da se geni mogu ekstrahirati i ispravno križati u eksperimentalnoj boci, u stvarnom životu vrlo je teško predvidjeti posljedice usađivanja gena u tuđe tijelo.

Takve operacije mogu uzrokovati mutacije, zbog čega je aktivnost prirodnih gena u tijelu potisnuta. Uvedeni geni također mogu uzrokovati neočekivane nuspojave: genetski modificirana hrana može, na primjer, sadržavati toksine i alergene ili imati smanjenu nutritivnu vrijednost, uzrokujući da se potrošači razbole ili čak, kao što se dogodilo, umru. Osim toga, organizmi uzgojeni pomoću genetskog inženjeringa sposobni su se samostalno razmnožavati i križati s prirodnim populacijama koje nisu bile podvrgnute genetskoj intervenciji, uzrokujući nepovratne biološke promjene u cijelom Zemljinom ekosustavu. S punim povjerenjem možemo reći da je genetski inženjering svakako perspektivno područje, koje u našoj zemlji, nažalost, nije financirano i nema vlastitog proizvođača. Rusija je, naravno, uključena u razvoj na ovom području, ali je prisiljena prodavati svoje izume u inozemstvu. Naši su znanstvenici izumili ljudski interferon, aspartam i paučinu. Bitno je da pri stvaranju lijeka ne ide u upotrebu sve dok se svojom strukturom ne približi ljudskom genomu. U ovom slučaju, lijek je apsolutno bezopasan. Prilikom proizvodnje aspartama miješaju se dvije aminokiseline, ali katalizator procesa su mikroorganizmi. Zadatak genetičara je provesti razvoj tako da pročišćavanje lijeka od mikroorganizama prođe 100% provjeru. Ovo je kvaliteta rada. Mi smo odgovorni za kvalitetu, a stručno stajalište je da je genetski inženjering u razumnoj mjeri koristan za čovječanstvo.

Genetski inženjering - neprijatelj ili prijatelj? Opasnosti genetskog inženjeringa...

Znanstvene činjenice o opasnostima genetskog inženjeringa

1. Genetski inženjering bitno se razlikuje od razvoja novih sorti i pasmina. Umjetno dodavanje stranih gena uvelike remeti fino reguliranu genetsku kontrolu normalne stanice. Manipulacija genima bitno se razlikuje od kombinacije kromosoma majke i oca do koje dolazi u prirodnim križanjima.

2. Trenutno je genetski inženjering tehnički nesavršen, budući da nije u stanju kontrolirati proces umetanja novog gena. Stoga je nemoguće predvidjeti mjesto umetanja i učinke dodanog gena. Čak i ako se lokacija gena može odrediti nakon što je umetnut u genom, dostupne informacije o DNK vrlo su nepotpune za predviđanje rezultata.

3. Kao rezultat umjetnog dodavanja stranog gena, opasne tvari mogu se neočekivano formirati. U najgorem slučaju, to mogu biti otrovne tvari, alergeni ili druge tvari štetne za zdravlje. Podaci o takvim mogućnostima još su vrlo nepotpuni.

4. Ne postoje potpuno pouzdane metode ispitivanja neškodljivosti. Više od 10% ozbiljnih nuspojava novih lijekova ne može se otkriti unatoč pažljivo provedenim studijama sigurnosti. Rizik da će opasna svojstva nove genetski modificirane hrane ostati neotkrivena vjerojatno će biti znatno veći nego u slučaju lijekova.

5. Trenutačni zahtjevi za testiranje sigurnosti su krajnje nedovoljni. Oni su jasno dizajnirani da pojednostave postupak odobravanja. Omogućuju korištenje iznimno neosjetljivih metoda ispitivanja neškodljivosti. Stoga postoji značajan rizik da će opasni prehrambeni proizvodi moći neotkriveni proći inspekciju.

6. Prehrambeni proizvodi koji su dosad stvoreni pomoću genetskog inženjeringa nemaju značajniju vrijednost za čovječanstvo. Ovi proizvodi uglavnom zadovoljavaju samo komercijalne interese.

7. Saznanja o učincima genetski modificiranih organizama unesenih u okoliš potpuno su nedostatna. Još uvijek nije dokazano da organizmi modificirani genetskim inženjeringom neće štetno djelovati na okoliš. Ekolozi su predložili razne moguće komplikacije za okoliš. Na primjer, postoje mnoge mogućnosti za nekontrolirano širenje potencijalno štetnih gena koje koristi genetski inženjering, uključujući prijenos gena pomoću bakterija i virusa. Komplikacije uzrokovane okolišem vjerojatno će biti nemoguće ispraviti jer se oslobođeni geni ne mogu vratiti.

8. Mogu se pojaviti novi i opasni virusi. Eksperimentalno je pokazano da se virusni geni ugrađeni u genom mogu kombinirati s genima zaraznih virusa (tzv. rekombinacija). Ovi novi virusi mogu biti agresivniji od originalnih. Virusi također mogu postati manje specifični za vrstu. Na primjer, biljni virusi mogu postati štetni za korisne insekte, životinje, ali i ljude.

9. Poznavanje nasljedne tvari, DNK, vrlo je nepotpuno. Poznata je funkcija samo tri posto DNK. Rizično je manipulirati složenim sustavima o kojima je znanje nepotpuno. Bogato iskustvo u području biologije, ekologije i medicine pokazuje da to može uzrokovati ozbiljne nepredvidive probleme i poremećaje.

10. Genetski inženjering neće riješiti problem gladi u svijetu. Tvrdnja da genetski inženjering može dati značajan doprinos rješavanju problema gladi u svijetu znanstveno je neutemeljen mit.