1.Gen injeneriyasining imkoniyatlari. 4

2. Gen injeneriyasi tarixi. 6

3. Genetika injeneriyasi fan sifatida. Genetika muhandisligi usullari. 10

4.Gen injeneriyasini qo'llash sohalari. 12

5.Gen injeneriyasining xavfliligi haqidagi ilmiy faktlar. 18

Xulosa. 22

Adabiyotlar.. 23

Kirish

So'nggi paytlarda genetik muhandislik mavzusi tobora ommalashib bormoqda. Ilm-fanning ushbu sohasining rivojlanishi olib kelishi mumkin bo'lgan salbiy oqibatlarga eng ko'p e'tibor qaratiladi va genetik muhandislik keltirishi mumkin bo'lgan foydalarga juda kam yoritiladi.

Qo'llashning eng istiqbolli sohasi - bu genetik muhandislik texnologiyalaridan foydalangan holda dori vositalarini ishlab chiqarish. So'nggi paytlarda transgen o'simliklar asosida foydali vaktsinalar olish mumkin bo'ldi. Xuddi shu texnologiyalardan foydalangan holda oziq-ovqat mahsulotlarini ishlab chiqarish ham qiziqish uyg'otadi.

Genetika muhandisligi kelajak haqidagi fandir. Ayni paytda butun dunyoda millionlab gektar maydonlarga transgen o‘simliklar ekilmoqda, noyob tibbiy preparatlar va foydali moddalarning yangi ishlab chiqaruvchilari yaratilmoqda. Vaqt o'tishi bilan genetik muhandislik tibbiyot, qishloq xo'jaligi, oziq-ovqat sanoati va chorvachilikda yangi yutuqlarga erishish imkonini beradi.

Ushbu ishning maqsadi genetik injeneriyaning imkoniyatlarini, rivojlanish tarixini va qo'llash sohalarini o'rganishdir.

1.Gen injeneriyasining imkoniyatlari

Biotexnologiyaning muhim qismi genetik muhandislikdir. 70-yillarning boshlarida tug‘ilgan u bugun katta muvaffaqiyatlarga erishdi. Genetika muhandisligi usullari bakterial, xamirturush va sutemizuvchilar hujayralarini har qanday oqsilni keng miqyosda ishlab chiqarish uchun "zavodlar" ga aylantiradi. Bu oqsillarning tuzilishi va funktsiyalarini batafsil tahlil qilish va ulardan dori sifatida foydalanish imkonini beradi. Hozirgi vaqtda ichak tayoqchasi (E. coli) insulin va somatotropin kabi muhim gormonlar yetkazib beruvchisiga aylandi. Ilgari insulin hayvonlarning oshqozon osti bezi hujayralaridan olingan, shuning uchun uning narxi juda yuqori edi. 100 g kristalli insulin olish uchun 800-1000 kg oshqozon osti bezi, sigirning bitta bezi esa 200 - 250 grammni tashkil qiladi. Bu insulin qimmat va diabetga chalinganlarning keng doirasiga kirishni qiyinlashtirdi. 1978 yilda Genentech tadqiqotchilari birinchi marta Escherichia coli ning maxsus ishlab chiqilgan shtammida insulin ishlab chiqardilar. Insulin uzunligi 20 va 30 aminokislotadan iborat ikkita A va B polipeptid zanjiridan iborat. Ular disulfid bog'lari bilan bog'langanda, mahalliy ikki zanjirli insulin hosil bo'ladi. Uning tarkibida E. coli oqsillari, endotoksinlar va boshqa aralashmalar yo'qligi, hayvonlar insulini kabi nojo'ya ta'sirlarni keltirib chiqarmasligi va biologik faolligi yo'qligi ko'rsatilgan.

boshqacha. Keyinchalik, proinsulin E. coli hujayralarida sintez qilindi, buning uchun DNK nusxasi teskari transkriptaza yordamida RNK shablonida sintez qilindi. Olingan proinsulinni tozalashdan so'ng, u tabiiy insulinga bo'lindi, shu bilan birga gormonning ekstraktsiyasi va izolyatsiyasi bosqichlari minimallashtirildi. 1000 litr kulturali suyuqlikdan 200 grammgacha gormon olish mumkin, bu 1600 kg cho'chqa yoki sigirning oshqozon osti bezidan ajratilgan insulin miqdoriga teng.

Somatotropin - bu gipofiz bezidan ajralib chiqadigan inson o'sish gormoni. Ushbu gormonning etishmasligi gipofiz mittiligiga olib keladi. Agar somatotropin haftasiga uch marta har bir kilogramm vazniga 10 mg dozada qo'llanilsa, unda bir yil ichida uning etishmovchiligi bilan og'rigan bola 6 sm gacha o'sishi mumkin Ilgari, u bir jasaddan olingan: 4 - 6 yakuniy farmatsevtika mahsuloti nuqtai nazaridan mg somatotropin. Shunday qilib, gormonning mavjud miqdori cheklangan edi, bundan tashqari, bu usul bilan olingan gormon heterojen bo'lib, sekin o'sadigan viruslarni o'z ichiga olishi mumkin edi. 1980 yilda Genentec kompaniyasi bakteriyalar yordamida somatotropin ishlab chiqarish texnologiyasini ishlab chiqdi, bu kamchiliklardan mahrum edi. 1982 yilda Frantsiyadagi Paster institutida E. coli va hayvon hujayralari madaniyatida inson o'sish gormoni olindi va 1984 yilda SSSRda insulinni sanoat ishlab chiqarish boshlandi. Interferon ishlab chiqarishda ham E. coli, ham S. cerevisae (xamirturush), ham fibroblastlar madaniyati yoki transformatsiyalangan leykotsitlar qo'llaniladi. Shu kabi usullar yordamida xavfsiz va arzon vaktsinalar ham olinadi.

Rekombinant DNK texnologiyasi yuqori darajada spesifik DNK zondlarini ishlab chiqarishga asoslangan bo‘lib, ular to‘qimalarda genlarning ifodalanishini, genlarning xromosomalarda lokalizatsiyasini o‘rganish va tegishli funksiyalarga ega bo‘lgan genlarni (masalan, odamlarda va tovuqlarda) aniqlashda qo‘llaniladi. DNK problari turli kasalliklarni tashxislashda ham qo'llaniladi.

Rekombinant DNK texnologiyasi teskari genetika deb ataladigan noan'anaviy protein-gen yondashuvini amalga oshirishga imkon berdi. Ushbu yondashuvda hujayradan oqsil ajratib olinadi, bu protein uchun geni klonlanadi va u modifikatsiyalanadi, oqsilning o'zgartirilgan shaklini kodlovchi mutant genni yaratadi. Olingan gen hujayra ichiga kiritiladi. Agar u ifodalangan bo'lsa, uni tashuvchi hujayra va uning avlodlari o'zgartirilgan oqsilni sintez qiladi. Shu tarzda nuqsonli genlar tuzatilib, irsiy kasalliklarni davolash mumkin.

Agar gibrid DNK urug'lantirilgan tuxumga kiritilsa, mutant genni ifodalovchi va uni o'z avlodlariga o'tkazadigan transgen organizmlar paydo bo'lishi mumkin. Hayvonlarning genetik transformatsiyasi alohida genlar va ularning oqsil mahsulotlarining boshqa genlar faoliyatini tartibga solishda ham, turli patologik jarayonlarda ham rolini aniqlashga imkon beradi. Genetik injeneriya yordamida virusli kasalliklarga chidamli hayvonlar qatorlari, shuningdek, odamlar uchun foydali xususiyatlarga ega hayvonlar zotlari yaratildi. Masalan, quyon zigotasiga sigirning somatotropin genini o'z ichiga olgan rekombinant DNKni mikroin'ektsiya qilish ushbu gormonning yuqori ishlab chiqarilishi bilan transgen hayvonni olish imkonini berdi. Olingan hayvonlar akromegaliyani aniqladilar.

Genlarning moddiy asosini tashuvchilari DNK va oqsillarni o'z ichiga olgan xromosomalardir. Ammo shakllanish genlari kimyoviy emas, balki funktsionaldir. Funktsional nuqtai nazardan, DNK ma'lum miqdordagi ma'lumotni - genlarni saqlaydigan ko'plab bloklardan iborat. Genning ta'siri RNK orqali oqsil sintezini aniqlash qobiliyatiga asoslanadi. DNK molekulasi, go'yo, oqsil molekulalarining kimyoviy tuzilishini aniqlaydigan ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. Gen - bu DNK molekulasining bo'limi bo'lib, u har qanday oqsilning birlamchi tuzilishi haqida ma'lumotni o'z ichiga oladi (bitta gen - bitta protein). Organizmlarda o'n minglab oqsillar bo'lgani uchun o'n minglab genlar mavjud. Hujayraning barcha genlarining yig'indisi uning genomini tashkil qiladi. Tananing barcha hujayralarida bir xil genlar to'plami mavjud, ammo ularning har biri saqlangan ma'lumotlarning boshqa qismini amalga oshiradi. Shuning uchun, masalan, asab hujayralari jigar hujayralaridan ham tarkibiy, ham funktsional, ham biologik xususiyatlari bilan farq qiladi.

Endi kelgusi bir necha o'n yilliklarda amalga oshiriladigan barcha imkoniyatlarni oldindan aytish qiyin.

2. Gen injeneriyasi tarixi

Yuqori biotibbiyot texnologiyalari, genetik tadqiqot usullari, shuningdek, genetik injeneriyaning o'zi ham insonning uy hayvonlari va odamlar tomonidan yetishtiriladigan madaniy o'simliklar zotlarini yaxshilashga bo'lgan abadiy istagi bilan bevosita bog'liq. Hayvonlar va o'simliklar guruhidan ma'lum shaxslarni tanlab, ularni bir-biri bilan kesib o'tish orqali odam tirik mavjudotlar ichida sodir bo'ladigan jarayonlarning ichki mohiyatini to'g'ri tasavvur qilmasdan, shunga qaramay, ko'p yuzlab va minglab yillar davomida takomillashtirilgan narsalarni yaratdi. odamlar uchun ma'lum foydali va zarur xususiyatlarga ega bo'lgan hayvonlar zotlari va o'simliklar navlari.

18-19-asrlarda xususiyatlar avloddan-avlodga qanday o'tishini aniqlashga ko'p urinishlar qilingan. Muhim kashfiyotlardan biri 1760 yilda botanik Koelreuther tomonidan amalga oshirilgan bo'lib, u tamakining ikki turini kesib o'tgan, gulchangni bir turning stamenslaridan boshqa turdagi pistillarga o'tkazgan. Gibrid urug'lardan olingan o'simliklar ikkala ota-ona o'rtasida oraliq xususiyatlarga ega edi. Koelreuter bundan mantiqiy xulosaga keldiki, ota-onalarning xususiyatlari ham gulchang (urug xujayralari), ham tuxumdonlar (tuxumdonlar) orqali uzatiladi. Biroq o‘simlik va hayvonlarni duragaylash bilan shug‘ullangan uning zamondoshlari ham irsiyatning o‘tish mexanizmining mohiyatini ochib bera olmadilar. Bu qisman, o'sha paytda bu mexanizmning sitologik asoslari hali ma'lum emasligi bilan izohlanadi, lekin asosan olimlar bir vaqtning o'zida barcha o'simlik xususiyatlarining merosini o'rganishga harakat qilishgan.

Muayyan belgilar va xususiyatlarning merosini o'rganishga ilmiy yondashuv Avstriya katolik monaxi Gregor Mendel tomonidan ishlab chiqilgan bo'lib, u 1865 yilning yozida o'z monastiri hududida o'simliklarni duragaylash (no'xatning turli navlarini kesib o'tish) bo'yicha tajribalarini boshlagan. U birinchi bo'lib genetikaning asosiy qonunlarini kashf etdi. Gregor Mendel muvaffaqiyatga erishdi, chunki u individual, aniq ajralib turadigan (qarama-qarshi) xususiyatlarning merosini o'rgandi, har bir turdagi nasllarning sonini hisobladi va o'zining barcha kesib o'tish tajribalarini diqqat bilan batafsil qayd etdi. Matematikaning asoslari bilan tanishish unga olingan ma'lumotlarni to'g'ri talqin qilishga va har bir xususiyat ikkita irsiy omil bilan belgilanadi degan taxminni ilgari surishga imkon berdi. Iste'dodli rohib-tadqiqotchi keyinchalik irsiy xususiyatlar aralashmasligini, balki ma'lum birliklar shaklida naslga o'tishini aniq ko'rsata oldi. Keyinchalik bu ajoyib xulosa xromosomalarni ko'rish va hujayra bo'linishining har xil turlarining xususiyatlarini aniqlash mumkin bo'lganda to'liq tasdiqlandi: mitoz (somatik hujayralar - tana hujayralari), meioz (jinsiy, reproduktiv, germinal) va urug'lantirish.

Mendel o'z ishining natijalarini Brunn tabiatshunoslar jamiyati yig'ilishida ma'lum qildi va ularni ushbu jamiyatning materiallarida nashr etdi. Uning natijalarining ahamiyati zamondoshlari tomonidan tushunilmagan va bu tadqiqotlar deyarli 35 yil davomida o'simlikshunoslar va tabiatshunoslarning e'tiborini tortmagan.

1900 yilda hujayraning mitoz, meyoz va urug'lanish turi bo'yicha bo'linishi tafsilotlari ma'lum bo'lgandan so'ng, uchta tadqiqotchi - Gollandiyada de Vries, Germaniyada Korrens va Avstriyada Chermak - bir qator tajribalar o'tkazdilar va bir-biridan mustaqil ravishda qayta kashf etdilar. Mendel tomonidan ilgari tasvirlangan irsiyat qonunlari. Keyinchalik, Mendelning ushbu qonunlar 35 yil oldin aniq ifodalangan maqolasini topib, bu olimlar bir ovozdan irsiyatning ikkita asosiy qonunini uning nomi bilan atagan rohib olimga hurmat bajo keltirdilar.

20-asrning birinchi o'n yilligida o'simliklar va hayvonlarning xilma-xilligi bilan tajribalar o'tkazildi va odamlarda belgilarning irsiylanishi bo'yicha ko'plab kuzatishlar olib borildi, bu barcha organizmlarda irsiyat bir xil asosiy qonunlarga bo'ysunishini aniq ko'rsatdi. Mendel tomonidan tavsiflangan individual xususiyatni belgilovchi omillar hujayra yadrosi xromosomalarida joylashganligi aniqlandi. Keyinchalik, 1909 yilda bu birliklar daniyalik botanik Iogansen (yunoncha "ge-nos" - jins, kelib chiqishi) tomonidan genlar deb ataldi va amerikalik olim Uilyam Satton xromosomalarning shakllanishi paytida ularning xatti-harakatlari o'rtasidagi hayratlanarli o'xshashlikni payqadi. gametalar (jinsiy hujayralar), ularning urug'lanishi va Mendel irsiy omillari - genlarning uzatilishi. Ushbu ajoyib kashfiyotlar asosida irsiyatning xromosoma nazariyasi yaratildi.

Darhaqiqat, genetikaning o'zi tirik organizmlarning irsiyat va o'zgaruvchanligi va ularni boshqarish usullari haqidagi fan sifatida 20-asr boshlarida paydo bo'lgan. Amerikalik genetik T. Morgan o'z hamkorlari bilan birgalikda ko'plab tajribalar o'tkazdi, bu esa jinsni aniqlashning genetik asoslarini ochib berishga va merosning bir qator noodatiy shakllarini tushuntirishga imkon berdi, bunda belgining uzatilishi individning jinsiga bog'liq. (jinsiy aloqa deb ataladigan xususiyatlar). Keyingi katta qadam 1927 yilda G.Myoller drozofila pashshasi va boshqa organizmlarni rentgen nurlari bilan nurlantirish orqali ularda gen oʻzgarishlarini, yaʼni mutatsiyalarni sunʼiy ravishda keltirib chiqarish mumkinligini aniqlaganida qoʻyildi. Bu ko'plab yangi mutant genlarni - irsiyatni o'rganish uchun qo'shimcha materialni olish imkonini berdi. Mutatsiyalarning tabiati haqidagi ma'lumotlar genlarning o'zlari va tuzilishini tushunish uchun kalitlardan biri bo'lib xizmat qildi.

Asrimizning 20-yillarida A.S. maktabining sovet olimlari. Serebrovskiy genning qanchalik murakkab ekanligini ko'rsatadigan birinchi tajribalarni o'tkazdi. Bu g'oyalar 1953 yilda Angliyada DNK modelini yaratish va genetik kodni ochishga muvaffaq bo'lgan J. Uotson va F. Krik tomonidan ishlatilgan. Genetik materialning yangi birikmalarini maqsadli yaratish bilan bog'liq keyingi tadqiqot ishlari gen muhandisligining o'zi paydo bo'lishiga olib keldi.

Shu bilan birga, 40-yillarda genlar va fermentlar o'rtasidagi munosabatlarni eksperimental o'rganish boshlandi. Shu maqsadda yana bir ob'ekt - mog'or Neurospora keng qo'llanildi, undan u yoki bu maxsus ferment (oqsil) yo'qolishi bilan bog'liq bir qator biokimyoviy mutatsiyalarni sun'iy ravishda olish va o'rganish mumkin edi. So'nggi yigirma yil ichida genetik tadqiqotlarning eng keng tarqalgan maqsadlari Escherichia coli va bu bakteriyani yuqtirgan ba'zi bakteriofaglar bo'ldi.

20-asrning boshidan boshlab odamlarda maʼlum (oʻziga xos) belgilarning irsiylanishini va uy hayvonlari va madaniy oʻsimliklardagi kerakli va nomaqbul belgilarning nasldan naslga oʻtishini oʻrganishga qiziqish davom etmoqda. Genetiklar va selektsionerlar genetik naqshlar haqidagi tobora ortib borayotgan bilimlarga asoslanib, deyarli buyurtma asosida issiq iqlim sharoitida omon qola oladigan chorva zotlarini, yog‘liligi yuqori bo‘lgan ko‘p sut beradigan sigirlarni, yirik tuxum qo‘yadigan tovuqlarni ko‘paytirishni o‘rgandilar. yupqa chig'anoqlari va ma'lum kasalliklarga juda chidamli bo'lgan makkajo'xori va bug'doy navlari bilan.

1972 yilda AQShda P.Berg laboratoriyasida birinchi gibrid (rekombinant) DNK olindi. Odam genetikasi va genetik tadqiqot usullari sohasidagi hayajonli g'oyalar keng miqyosda ishlab chiqilib, tibbiyotning o'zida qo'llanila boshlandi. 70-yillarda inson genomini dekodlash boshlandi. O'nlab yillar davomida inson genomi deb nomlangan loyiha mavjud. Uzluksiz uzluksiz o'tish joylarida joylashgan 3 milliard nukleotid juftidan hozirgacha faqat 10 millionga yaqin belgilar o'qilgan. Shu bilan birga, DNKni o'qish tezligini oshiradigan yangi genetik texnikalar yaratilmoqda. Rossiya Tibbiyot fanlari akademiyasining Tibbiy genetik markazi direktori V.I. Ivanov "butun genom 2020 yilda o'qiladi" deb aniq ishonadi.

3. Genetika injeneriyasi fan sifatida. Genetika muhandisligi usullari

Genetik injeneriya - in vitroda funktsional faol genetik tuzilmalarni (rekombinant DNK) qurish yoki boshqacha qilib aytganda, sun'iy genetik dasturlarni yaratish (Baev A.A.). E.S.ning so'zlariga ko'ra. Piruzyan genetik muhandisligi - bu laboratoriyada (in vitro) rekombinant yoki gibrid DNK molekulalari shaklida sun'iy genetik tuzilmalarni qurishga imkon beradigan eksperimental texnikalar tizimi.

Gap oldindan belgilangan dasturga muvofiq, organizmdan tashqarida molekulyar genetik tizimlarni qurish va ularni keyinchalik tirik organizmga kiritish haqida ketmoqda. Bunda rekombinant DNK retsipient organizmning genetik apparatining ajralmas qismiga aylanadi va unga yangi noyob genetik, biokimyoviy, keyin esa fiziologik xususiyatlarni beradi.

Amaliy genetik muhandislikning maqsadi genetik apparatga kiritilganda tanaga odamlar uchun foydali xususiyatlarni beradigan shunday rekombinant DNK molekulalarini loyihalashdir.

Rekombinant DNK texnologiyasi quyidagi usullardan foydalanadi:

DNKning cheklovchi nukleazlar tomonidan o'ziga xos bo'linishi, individual genlarning izolyatsiyasi va manipulyatsiyasini tezlashtirish;

Genning chegaralarini va u tomonidan kodlangan aminokislotalar ketma-ketligini aniqlashga imkon beruvchi tozalangan DNK fragmentining barcha nukleotidlarini tezkor tartiblash;

Rekombinant DNKni qurish;

Nuklein kislotalarning gibridlanishi, bu o'ziga xos RNK yoki DNK ketma-ketliklarini to'ldiruvchi nuklein kislotalar ketma-ketligini bog'lash qobiliyatiga asoslangan holda aniqroq va sezgirlik bilan aniqlash imkonini beradi;

DNKni klonlash: polimeraza zanjiri reaktsiyasi yordamida in vitro amplifikatsiya yoki bakterial hujayraga DNK fragmentini kiritish, bu transformatsiyadan so'ng ushbu fragmentni millionlab nusxalarda ko'paytiradi;

Rekombinant DNKni hujayralar yoki organizmlarga kiritish.

4. Gen injeneriyasining qo'llanish sohalari

Inson genetikasi sohasidagi hozirgi ilmiy kashfiyotlar aslida inqilobiy ahamiyatga ega, chunki biz "inson genomi xaritasi" yoki "inson genomining patologik anatomiyasi" ni yaratish imkoniyati haqida gapiramiz. Ushbu genetik xarita ma'lum irsiy kasalliklar uchun mas'ul bo'lgan uzun DNK spiralidagi genlarning joylashishini aniqlashga imkon beradi. Genetik olimlarning fikriga ko'ra, ushbu cheksiz imkoniyatlar klinik amaliyotda yuqori biotibbiyot texnologiyalari va genetik muhandislik yordamida zararlangan genlarni almashtirishni o'z ichiga olgan bemorlarni davolashning bir turi bo'lgan gen terapiyasidan foydalanish g'oyasiga asos bo'ldi. Inson gen tizimlarining tarkibiga kirish va ularning hayotiy faoliyatini ta'minlash tananing somatik (ma'lum tarkibiy va funktsional farqlarga ega barcha tana hujayralari) hujayralari darajasida ham, reproduktiv, reproduktiv (germinal) va germinal darajasida ham mumkin. (embrion) hujayralar.

Genetika injeneriyasi terapiya turi sifatida - genetik jihatdan aniqlangan ma'lum bir kasallikni davolash - mos keladigan nuqsonli bo'lmagan DNK molekulasini gen yordamida - xromosoma qismini o'z ichiga olgan holda almashtirish uchun etkazib berish bilan bog'liq. nuqson yoki inson tanasining genetik nuqsoni bo'lgan somatik hujayralari bilan birlashish orqali inson genetik materialiga integratsiya qilish uchun. Genetika muhandisligining insonga nisbatan vazifasi ma'lum bir genga tegishli maqsadli ta'sir ko'rsatish va uni to'g'ri ishlashiga yo'naltirish va irsiy kasallik bilan og'rigan odamni genning normal, o'zgarmagan versiyasi bilan ta'minlashdan iborat. Dori terapiyasidan farqli o'laroq, genetik muhandislik deb ataladigan ushbu terapiya bemorga katta yengillik va foyda keltiradigan uzoq muddatli, uzoq muddatli, yuqori samarali davolanishni ta'minlay oladi.

Biroq, DNKni tirik organizmlarga kiritishning barcha zamonaviy usullari uni o'zgartirilgan va shuning uchun noto'g'ri ishlaydigan genni o'z ichiga olgan hujayralarning ma'lum bir populyatsiyasiga yo'naltirishga va etkazib berishga qodir emas. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, yo'naltirilgan transfer deb ataladigan, tanadagi genlarni tashish ("in vivo" modelida) hozirda imkonsizdir.

Bemorning tanasidan ta'sirlangan genni o'z ichiga olgan hujayralarning ma'lum bir populyatsiyasini ajratib olishga va genetik muhandislik ("in vitro" modelida) yordamida hujayralardagi nuqsonli genlarni almashtirish orqali genetik materialni manipulyatsiya qilishga asoslangan yana bir uslubiy yondashuv. bemordan olingan tanadagi joy hozirda tibbiy genetik markazlarda mumkin. Gen injeneriyasi orqali gen terapiyasining ushbu usuli allaqachon beta talassemiya deb ataladigan noyob genetik kasallik bilan og'rigan ikki bemorni davolash uchun eksperimental urinishda qo'llanilgan, bu o'roqsimon hujayrali anemiya kabi, shuningdek, noto'g'ri shakllangan va shuning uchun noto'g'ri ishlamoqda. qizil qon hujayralarida protein. Manipulyatsiyaning mohiyati shundan iboratki, bu bemorlarning suyak iligidan ildiz hujayralari deb ataladigan narsa ajratilgan, ularning xromosomalariga oddiy gemoglobulin oqsilini ishlab chiqarish uchun mas'ul bo'lgan DNK bo'limi - gen kiritilgan. Bemorlarning suyak iligida qolgan noto'g'ri ishlaydigan ildiz hujayralari deyarli butunlay vayron bo'lgandan so'ng, bemorlarga genetik muhandislik asosidagi ildiz hujayralari AOK qilingan. Afsuski, bu ikki urinish klinik jihatdan muvaffaqiyatsiz bo'ldi, chunki bemorlar vafot etdi. Kasalxona sharoitida genetik muhandislikning ushbu birinchi holati tegishli ko'rib chiqish komissiyalari tomonidan ruxsat etilmagan yoki tasdiqlanmagan va uning ishtirokchilari inson genetikasi sohasidagi tadqiqotlar qoidalarini qo'pol ravishda buzganliklari uchun qattiq qoralangan.

Reproduktiv (reproduktiv) hujayralarning genetik muhandisligi butunlay boshqacha oqibatlarga olib kelishi mumkin, chunki bu hujayralarga DNKni kiritish somatik (tana, reproduktiv bo'lmagan) hujayralardagi genetik nuqsonni tuzatishdan farq qiladi. Ma'lumki, jinsiy hujayralar xromosomalariga boshqa genlarning kiritilishi ularning keyingi avlodlarga o'tishiga olib keladi. Aslida, u yoki bu genetik jihatdan aniqlangan kasallikka chalingan ma'lum bir shaxsning har bir ko'payish hujayrasining genetik materialiga nuqsonli bo'limlarni almashtirish uchun DNKning ma'lum bo'limlarini qo'shishni tasavvur qilish mumkin.

Darhaqiqat, sichqonlarda bunga erishildi. Shunday qilib, ayolning tuxumdonidan tuxum olindi, u keyinchalik in vitro (in vitro) urug'lantirildi, so'ngra urug'lantirilgan tuxum xromosomasiga begona DNK bo'limi kiritildi. O'zgartirilgan genomga ega urug'langan tuxumning o'zi urg'ochi sichqonning ona bachadoniga implantatsiya qilingan (introduktsiya qilingan). Bir tajribada begona DNKning manbai quyon genetik materiali, ikkinchisida esa inson genetik materiali edi.

Homila rivojlanishi davrida Daun sindromi yoki Tay-Sachs kasalligi kabi ma'lum genetik anomaliyalari bo'lgan bola tug'ilish ehtimolini aniqlash uchun amniyosentez deb ataladigan tadqiqot usuli qo'llaniladi - prenatal tahlil, uning davomida biologik suyuqlik namunasi. homiladorlikning ikkinchi trimestrining boshida amniotik qopdan olingan jinsiy hujayralarni o'z ichiga olgan. Bundan tashqari, onaning platsenta qoni namunasidan turli xil xomilalik hujayralarni olish texnikasi yanada rivojlantirildi. Shu tarzda olingan bachadon hujayralari hozirgi vaqtda faqat DNK tuzilishida aniq, qo'pol buzilishlar va biokimyoviy testlar yordamida aniqlangan o'zgarishlar bo'lgan cheklangan miqdordagi genetik jihatdan aniqlangan kasalliklarni aniqlash uchun ishlatilishi mumkin. Prenatal tadqiqotlar davomida rekombinant DNK yordamida genetik muhandislik turli va ko'plab irsiy kasalliklarga to'g'ri tashxis qo'yish imkoniyatini ochib beradi.

Bunday holda, xromosomada normal, o'zgarmagan gen yoki g'ayritabiiy, nuqsonli gen mavjudligini aniqlash mumkin bo'lgan "zondlar" deb ataladigan genni yaratish usullari ishlab chiqilmoqda. Bundan tashqari, uning shakllanishi bosqichlaridan birida bo'lgan rekombinant DNKdan foydalanish bilan bog'liq bo'lgan genetik muhandislik kelajakda inson genlarini "rejalashtirish" ni amalga oshirishga imkon beradi, shunda ma'lum bir gen paydo bo'ladi. Buzilgan, patologik ma'lumotni olib yuradigan va shuning uchun genetiklar uchun qiziqish uyg'otadigan boshqa "yorliqli" gendan foydalanish usuliga o'xshab, o'z vaqtida va etarlicha tez aniqlanishi mumkin edi. Ushbu murakkab tibbiy va biologik usul nafaqat amniyosentez yordamida turli xil kasalliklar aniqlanishi mumkin bo'lgan genlarning bachadon hujayralarida joylashgan joyini aniqlashda yordam berishi kerak.

Shu munosabat bilan so'nggi yillarda biotibbiyot fanining yangi bo'limlari paydo bo'ldi, masalan, yuqori DNK texnologiyalari, embrion terapiyasi va hujayra terapiyasi (sitoterapiya), ya'ni intrauterin diagnostika va genetik jihatdan aniqlangan kasallikni davolash. ta'lim bosqichi va embrionning rivojlanishi (embrion) va homila etukligi bosqichida. Embrion materialining bostirib kirishi va manipulyatsiyasi genetik o'zgarishlarning merosxo'rligiga bevosita ta'sir qiladi, chunki ular avloddan avlodga o'tish qobiliyatiga ega. Bundan tashqari, genetik diagnostikaning o'zi genetik prognozlash, ya'ni insonning kelajakdagi taqdirini belgilash, tibbiyotning o'zida murakkab tibbiy-genetik tajribalar va texnikalar natijasida imkoniyatga ega bo'lgan asosiy inqilobiy o'zgarishlarni birlashtirishga aylana boshlaydi. "Kasallikning klinik ko'rinishi" paydo bo'lishidan ancha oldin, ba'zan hatto inson tug'ilishidan oldin, qanday irsiy kasalliklar unga tahdid solayotganini aniqlash uchun. Shunday qilib, genetiklar va genetik muhandislik sohasidagi mutaxassislarning sa'y-harakatlari tufayli biotibbiyot fanlari, ya'ni "kelajak uchun bashorat qiluvchi" tibbiyot chuqurligida "bashoratli tibbiyot" paydo bo'ldi.

Shu bilan birga, genetik muhandislikning turli texnologiyalari va usullari bolaning rivojlanishining prenatal davrida, uning tug'ilishidan oldin, nafaqat ma'lum bir irsiy kasallikning mavjudligini, balki uning tibbiy va genetik xususiyatlarini batafsil tavsiflash imkonini beradi. o'sayotgan embrion va homilaning xususiyatlari.

Inson genomini genetik xaritalash va uning DNKsini tavsiflash (tartibga solish) bo'yicha yangi ma'lumotlarning to'planishi, shuningdek, ishlab chiqilayotgan DNK polimorfizmlarini o'rganishning zamonaviy usullari ma'lum strukturaviy va funktsional genetik ma'lumotlarni taqdim etishga imkon beradi. Shu jumladan patologik) inson tanasining kelajakda paydo bo'ladigan, ammo hozircha sezilmaydigan xususiyatlari, tibbiy genetik diagnostika yordamida bola haqidagi barcha genetik ma'lumotlarni nafaqat klinik, ya'ni, ma'lum bir irsiy kasallikning namoyon bo'lishidan oldin va prenatal, ya'ni uning tug'ilishidan oldin , lekin ayni paytda preceptively, ya'ni hatto uning kontseptsiyasidan oldin.

Yaqin kelajakda tibbiy genetik diagnostika sohasidagi muvaffaqiyat va taraqqiyot tufayli DNK diagnostikasi ma'lumotlariga asoslanib, masalan, insonning bo'yi, aqliy qobiliyati, ayrim kasalliklarga moyilligi haqida ishonchli tarzda hukm qilish mumkin bo'ladi. (xususan, saraton) har qanday irsiy kasalliklarning namoyon bo'lishi va rivojlanishiga mahkum bo'ladi.

Zamonaviy tibbiy va biologik texnologiyalar genlarda o'zini namoyon qilishi va ma'lum kasalliklarni keltirib chiqarishi mumkin bo'lgan turli xil buzilishlarni nafaqat klinik jihatdan aniq kasallikning bosqichida, balki patologiyaning belgilari hali mavjud bo'lmaganda va kasallikning o'zi bo'lmaganda ham aniqlash imkonini beradi. tez orada o'zini namoyon qiladi. Bunga 40 yoshdan oshgan, hatto 70 yoshdan oshgan odamni ta'sir qiladigan Altsgeymer kasalligi va Xantington xoreasini misol qilib keltirish mumkin. Biroq, bu holatlarda ham, bemorning kontseptsiyasidan oldin ham, odamlarda shunga o'xshash kasalliklarga olib kelishi mumkin bo'lgan genlarni aniqlash mumkin. Bundan tashqari, diabetes mellitus ushbu kasalliklardan biri sifatida tasniflanishi mumkinligi ham ma'lum. Ushbu kasallikka moyillik va genetik jihatdan aniqlangan patologiyaning o'zi meros bo'lib, balog'at yoshida yoki qarilikda ma'lum turmush tarziga rioya qilmaslikda o'zini namoyon qilishi mumkin. Biz aniq ishonch bilan aytishimiz mumkinki, agar ikkala ota-ona yoki ulardan biri qandli diabet bilan og'rigan bo'lsa, unda "diabet" genini yoki bunday genlarning kombinatsiyasini meros qilib olish ehtimoli bolalarga o'tadi.

Bunday holda, mikroskopik jihatdan kichik miqdordagi biologik material mavjud bo'lganda, tegishli tibbiy va biologik tadqiqotlar o'tkazish va to'g'ri tashxis qo'yish mumkin bo'ladi. Ba'zan buning uchun bir nechta individual hujayralar etarli bo'lib, ular in vitro madaniyatida ko'paytiriladi va ulardan sinovdan o'tgan odamning "genetik portreti" olinadi, albatta, uning genomidagi barcha genlar uchun emas (o'nlab hujayralar mavjud). Ulardan minglab!), lekin ularga nisbatan ma'lum nuqsonlar mavjudligiga shubha qilish uchun asosli asoslar mavjud bo'lganlar uchun. Hujayra va genetik muhandislik usullarini bir vaqtda ishlab chiqish genomni bilishning keyingi bosqichlarida o'zboshimchalik bilan va birinchi navbatda terapevtik maqsadlarda genlarning ketma-ketligi va tartibini o'zgartirishning amaliy imkoniyatlarini ochishga imkon beradi. ularning tarkibi va tuzilishi.

Tibbiyot genetik muhandislikni qo'llashning yagona sohasi emas. O'simliklarning genetik muhandisligi va bakteriologik hujayralarning genetik muhandisligi mavjud.

So'nggi paytlarda transgen o'simliklar asosida "ovqatlanadigan" vaktsinalarni olishda yangi imkoniyatlar paydo bo'ldi.

Dunyoda transgen o'simliklarda katta yutuqlarga erishildi. Ular asosan hujayradan, hujayralar guruhidan yoki o'simliklardagi yetilmagan embriondan organizmni olish muammosi hozir unchalik qiyin emasligi bilan bog'liq. Hujayra texnologiyalari, to'qimalarni ekish va regenerantlarni yaratish zamonaviy fanda keng qo'llaniladi.

Keling, Rossiya Fanlar akademiyasining Sibir bo'limining Sibir o'simliklar fiziologiyasi va biokimyosi institutida olingan o'simlikchilik sohasidagi yutuqlarni ko'rib chiqaylik.

Shunday qilib, keyingi yillarda turli o’simlik ob’ektlaridan ajratilgan ugt, acp, acb, accc va boshqa genlarni genomiga o’tkazish orqali bir qancha transgen o’simliklar olindi.

Ushbu genlarning kiritilishi natijasida bug'doy, kartoshka, pomidor, bodring, soya, no'xat, kolza, qulupnay, aspen va boshqalarning transgen o'simliklari paydo bo'ldi.

Genlarni kiritish yoki to'qimalarni "gen tabancasi" dan (dizayni bizning institutimizda ishlab chiqilgan) "nishonga solish" yo'li bilan yoki o'rnatilgan maqsadli genlar va tegishli promotorlarga ega bo'lgan agrobakterial plazmidga asoslangan genetik vektor tomonidan amalga oshirildi. .

Natijada bir qancha yangi transgenik shakllar paydo bo'ldi. Mana ulardan ba'zilari.

Transgen bug'doy (2 nav) sezilarli darajada ko'proq intensiv o'sishi va ekishi, qurg'oqchilikka va boshqa noqulay ekologik omillarga nisbatan ancha chidamli. Uning mahsuldorligi va orttirilgan xususiyatlarining merosxo'rligi o'rganilmoqda.

Uch yil davomida kuzatilgan transgen kartoshka. U doimiy ravishda nazoratdan 50-90 foizga yuqori hosil beradi, auksin gerbitsidlariga deyarli to'liq qarshilikka ega va bundan tashqari, polifenol oksidaza faolligining pasayishi tufayli uning ildizlari kesilgan joylarda sezilarli darajada kamroq "qorayadi".

Transgen pomidor (bir nechta navlar), ko'proq butalar va hosildorlik bilan ajralib turadi. Issiqxonada uning hosildorligi kvadrat metrga 46 kg gacha (nazoratdan ikki baravar yuqori).

Transgen bodring (bir nechta navlar) ko'proq unumdor gullarni va shuning uchun nazoratda 13,7 ga qarshi kvadrat metrga 21 kg gacha hosil beradigan mevalarni ishlab chiqaradi.

Boshqa o'simliklarning transgen shakllari mavjud bo'lib, ularning ko'pchiligi ham bir qator foydali iqtisodiy xususiyatlarga ega.

Genetika muhandisligi bugungi va ertangi kun haqidagi fandir. Hozirdanoq butun dunyo bo‘ylab o‘n million gektar maydonga transgen o‘simliklar ekilmoqda, yangi dori vositalari va foydali moddalarning yangi ishlab chiqaruvchilari yaratilmoqda. Vaqt o'tishi bilan genetik muhandislik tibbiyot, veterinariya, farmakologiya, oziq-ovqat sanoati va qishloq xo'jaligida yangi yutuqlar uchun tobora kuchli vositaga aylanadi.

5.Gen injeneriyasining xavfliligi haqidagi ilmiy faktlar

Shuni ta'kidlash kerakki, gen injeneriyasining rivojlanishi olib keladigan yutuqlar bilan bir qatorda, gen muhandisligining xavfliligi haqida ham ba'zi faktlar mavjud bo'lib, ularning asosiylari quyida keltirilgan.

1. Genetika injeneriyasi yangi navlar va zotlarni yaratishdan tubdan farq qiladi. Chet el genlarining sun'iy qo'shilishi oddiy hujayraning nozik tartibga solingan genetik nazoratini sezilarli darajada buzadi. Genlarni manipulyatsiya qilish tabiiy kesishishlarda yuzaga keladigan ona va ota xromosomalarining kombinatsiyasidan tubdan farq qiladi.

2. Hozirgi vaqtda genetik muhandislik texnik jihatdan mukammal emas, chunki u yangi genni kiritish jarayonini nazorat qila olmaydi. Shuning uchun kiritish joyini va qo'shilgan genning ta'sirini oldindan aytib bo'lmaydi. Agar genning joylashuvi genomga kiritilgandan so'ng aniqlanishi mumkin bo'lsa ham, mavjud DNK ma'lumotlari natijalarni taxmin qilish uchun juda to'liq emas.

3. Chet genning sun'iy qo'shilishi natijasida xavfli moddalar kutilmaganda paydo bo'lishi mumkin. Eng yomon holatda, bu toksik moddalar, allergenlar yoki sog'liq uchun zararli bo'lgan boshqa moddalar bo'lishi mumkin. Ushbu turdagi imkoniyatlar haqida ma'lumot hali juda to'liq emas.

4. Zararsizlikni tekshirish uchun to'liq ishonchli usullar mavjud emas. Yangi dorilarning jiddiy yon ta'sirining 10% dan ortig'ini ehtiyotkorlik bilan o'tkazilgan xavfsizlik tadqiqotlariga qaramay, aniqlab bo'lmaydi. Yangi genetik jihatdan yaratilgan oziq-ovqatlarning xavfli xususiyatlarining aniqlanmaslik xavfi giyohvand moddalarga qaraganda sezilarli darajada yuqori bo'lishi mumkin.

5. Zararsizligini tekshirish uchun joriy talablar nihoyatda etarli emas. Ular tasdiqlash jarayonini soddalashtirish uchun aniq ishlab chiqilgan. Ular o'ta sezgir bo'lmagan zararsizlikni tekshirish usullaridan foydalanishga imkon beradi. Shuning uchun xavfli oziq-ovqat mahsulotlarining tekshiruvdan aniqlanmasdan o'tishi xavfi katta.

6. Bugungi kunga qadar gen injeneriyasi yordamida yaratilgan oziq-ovqat mahsulotlari insoniyat uchun muhim ahamiyatga ega emas. Ushbu mahsulotlar asosan tijorat manfaatlarini qondiradi.

7. Atrof-muhitga kiritilgan genetik modifikatsiyalangan organizmlarning ta'siri to'g'risidagi bilimlar mutlaqo etarli emas. Genetik injeneriya tomonidan o'zgartirilgan organizmlar atrof-muhitga zararli ta'sir ko'rsatmasligi hali isbotlanmagan. Ekologlar turli xil potentsial ekologik asoratlarni taklif qilishdi. Masalan, genetik muhandislik tomonidan qo'llaniladigan potentsial zararli genlarning nazoratsiz tarqalishi uchun ko'plab imkoniyatlar mavjud, shu jumladan bakteriya va viruslar tomonidan genlarni uzatish. Atrof-muhit sabab bo'lgan asoratlarni tuzatish mumkin emas, chunki chiqarilgan genlarni qaytarib bo'lmaydi.

8. Yangi va xavfli viruslar paydo bo'lishi mumkin. Genomga kiritilgan virusli genlar yuqumli viruslar genlari bilan birlashishi mumkinligi eksperimental ravishda ko'rsatilgan (rekombinatsiya deb ataladi). Ushbu yangi viruslar asl viruslardan ko'ra ko'proq tajovuzkor bo'lishi mumkin. Viruslar ham kamroq turlarga xos bo'lishi mumkin. Masalan, o'simlik viruslari foydali hasharotlar, hayvonlar va odamlar uchun zararli bo'lishi mumkin.

9. Irsiy modda - DNK haqidagi bilimlar juda to'liq emas. DNKning faqat uch foizining vazifasi ma'lum. Bilimlari to'liq bo'lmagan murakkab tizimlarni manipulyatsiya qilish xavfli. Biologiya, ekologiya va tibbiyot sohasidagi katta tajriba shuni ko'rsatadiki, bu oldindan aytib bo'lmaydigan jiddiy muammolar va buzilishlarni keltirib chiqarishi mumkin.

10. Genetik injeneriya dunyo ochlik muammosini hal qilishga yordam bermaydi. Genetik injeneriya jahon ochligi muammosini hal qilishga katta hissa qo‘shishi mumkinligi haqidagi da’vo ilmiy asossiz afsonadir.

Xulosa

Genetika muhandisligi - bu genotiplarni qayta qurish bo'yicha tadqiqotlar bilan shug'ullanadigan biotexnologiya usuli. Genotip nafaqat genlarning mexanik yig'indisi, balki organizmlar evolyutsiyasi jarayonida shakllangan murakkab tizimdir. Genetika muhandisligi genetik ma'lumotni in vitro operatsiyalari orqali bir organizmdan ikkinchisiga o'tkazish imkonini beradi. Gen almashinuvi turlararo to'siqlarni engib o'tish va bir organizmning individual irsiy xususiyatlarini boshqasiga o'tkazish imkonini beradi.

Gen injeneriyasi vazifalarini bajarishda genotiplarni qayta tashkil etish mikroskopda ko'rinadigan xromosomalar tuzilishidagi o'zgarishlar bilan bog'liq bo'lmagan genlardagi sifatli o'zgarishlarni anglatadi. Gen o'zgarishlari birinchi navbatda DNKning kimyoviy tuzilishining o'zgarishi bilan bog'liq. Nukleotidlar ketma-ketligi sifatida yozilgan oqsilning tuzilishi haqidagi ma'lumotlar sintez qilingan oqsil molekulasidagi aminokislotalar ketma-ketligi sifatida amalga oshiriladi. Xromosoma DNKdagi nukleotidlar ketma-ketligining o'zgarishi, bir qismini yo'qotishi va boshqa nukleotidlarning qo'shilishi DNKda hosil bo'lgan RNK molekulalarining tarkibini o'zgartiradi va bu, o'z navbatida, sintez jarayonida aminokislotalarning yangi ketma-ketligini belgilaydi. Natijada hujayrada yangi oqsil sintezlana boshlaydi, bu organizmda yangi xususiyatlarning paydo bo'lishiga olib keladi. Gen muhandisligi usullarining mohiyati shundan iboratki, organizmning genotipiga alohida genlar yoki genlar guruhlari kiritiladi yoki undan chiqarib tashlanadi. Genotipga ilgari mavjud bo'lmagan genni kiritish natijasida hujayra ilgari sintezlanmagan oqsillarni sintez qilishga majbur bo'lishi mumkin.

Adabiyotlar ro'yxati

2. Li A., Tinland B. T-DNKning o'simlik genomiga integratsiyasi: prototip va haqiqat // O'simlik fiziologiyasi. 2000. - 47-jild. - 3-son.

3. Lutova L. A., Provorov N. A., Tixodeev O. N. va boshqalar o'simliklar rivojlanishining genetikasi. - Sankt-Peterburg: Nauka, 2000. - 539 p.

4. Lyadskaya M. Genetika muhandisligi hamma narsani qila oladi - hatto bog'da vaktsina o'sadi // Farmatsevtika byulleteni. - 2000. - 7-son.

5. Romanov G. A. O'simliklarning genetik muhandisligi va bioxavfsizlik muammosini hal qilish yo'llari // O'simliklar fiziologiyasi, 2000. - 47-jild. - No 3.

6. Salyaev R. Gen muhandisligining afsonalari va haqiqatlari // Sibirdagi fan. - 2002. - 7-son.

7. Favorova O. O. Genlar bilan davolash - fantastika yoki haqiqatmi? // Farmatsevtika byulleteni. - 2002. - 5-son.

Kuzmina N.A. Biotexnologiya asoslari: darslik. - Omsk: OGPU, 2001. - 256 p.

Lutova L. A., Provorov N. A., Tixodeev O. N. va boshqalar o'simliklar rivojlanishining genetikasi. - Sankt-Peterburg: Nauka, 2000. - 539 p.

Lyadskaya M. Genetika muhandisligi hamma narsani qila oladi - hatto bog'da vaktsina o'sadi // Farmatsevtika byulleteni. - 2000. - 7-son.

Kuzmina N.A. Biotexnologiya asoslari: darslik. - Omsk: OGPU, 2001. - 256 p.

Favorova O. O. Genlar bilan davolash - fantastika yoki haqiqatmi? // Farmatsevtika byulleteni. - 2002. - 5-son.

Salyaev R. Gen muhandisligining afsonalari va haqiqatlari // Sibirdagi fan. - 2002. - 7-son.

Kuzmina N.A. Biotexnologiya asoslari: darslik. - Omsk: OGPU, 2001. - 256 p.

VA BIOTEXNOLOGIYA

“Bilim tomonidan belgilanadi

biz da'vo qiladigan narsa

Haqiqat kabi"

P. A. FLORENSKIY.

Zamonaviy biologiya an'anaviy biologiyadan nafaqat kognitiv g'oyalarning yanada chuqur rivojlanishi bilan, balki jamiyat hayoti va amaliyot bilan yaqinroq bog'liqligi bilan ham tubdan farq qiladi. Aytishimiz mumkinki, bizning davrimizda biologiya jamiyatning moddiy ehtiyojlarini qondirish uchun tirik dunyoni o'zgartirish vositasiga aylandi. Bu xulosa, birinchi navbatda, biologiya va biotexnologiya o'rtasidagi chambarchas bog'liqlik bilan namoyon bo'ladi, u moddiy ishlab chiqarishning eng muhim sohasiga, ilgari inson tomonidan yaratilgan mexanik va kimyoviy texnologiyalarning teng huquqli hamkoriga aylandi. Biotexnologiyaning yuksalishini nima tushuntiradi?

Ular paydo bo'lganidan beri biologiya va biotexnologiya doimo birga rivojlanib kelgan, biologiya eng boshidanoq biotexnologiyaning ilmiy asosi hisoblanadi. Biroq, uzoq vaqt davomida o'z ma'lumotlarining etishmasligi biologiyaning biotexnologiyaga juda katta ta'sir ko'rsatishiga imkon bermadi. 20-asrning ikkinchi yarmida yaratilish bilan vaziyat keskin o'zgardi. “Yangi genotiplarni yaratish va mavjud genotiplarni qayta tiklash” maqsadida genetik manipulyatsiya sifatida tushuniladigan genetik muhandislik metodologiyasi o'zining tabiatan uslubiy yutug'i bo'lganligi sababli, genetik muhandislik biologik hodisalar haqidagi mavjud g'oyalarning uzilishiga olib kelmadi. biologiyaning asosiy tamoyillari, xuddi radioastronomiya astrofizikaning asosiy tamoyillarini silkitmagani kabi, "issiqlikning mexanik ekvivalenti" ning o'rnatilishi issiqlik o'tkazuvchanlik qonunlarining o'zgarishiga olib kelmadi va moddaning atom nazariyasi isbotlandi. termodinamika, gidrodinamika va elastiklik nazariyasi o'rtasidagi munosabatlarni o'zgartirmadi.

Genetika muhandisligi biologiyada yangi davrni ochdi, chunki tirik materiyaning mavjudligi shakllarini yanada tavsiflash, genlarning tuzilishi va funktsiyasini yanada samarali o'rganish uchun biologik hodisalarning chuqurligiga kirish uchun yangi imkoniyatlar paydo bo'ldi. molekulyar darajada va genetik apparatlar faoliyatining nozik mexanizmlarini tushunish. Gen muhandisligining muvaffaqiyatlari zamonaviy tabiatshunoslikdagi inqilobni anglatadi. Ular tirik materiyaning molekulyar va hujayra darajasining strukturaviy va funktsional xususiyatlari haqidagi zamonaviy g'oyalarning qiymatining mezonlarini belgilaydi. Tirik mavjudotlar haqidagi zamonaviy ma'lumotlar juda katta tarbiyaviy ahamiyatga ega, chunki ular organik dunyoning eng muhim jihatlaridan birini tushunishni ta'minlaydi va shu bilan dunyoning ilmiy rasmini yaratishga bebaho hissa qo'shadi. Shunday qilib, kognitiv bazasini keskin kengaytirib, genetik muhandislik orqali biologiya ham biotexnologiyaning yuksalishiga etakchi ta'sir ko'rsatdi.

Genetika muhandisligi yangi organizmlarni "yaratish" yoki mavjud organizmlarni takomillashtirish yo'llari va vositalarini tushunish yo'lida asos yaratadi, ularga katta iqtisodiy qiymat va biotexnologik jarayonlarning mahsuldorligini keskin oshirish imkoniyatini beradi.

Genetika muhandisligi doirasida genetik muhandislik va hujayra muhandisligi o'rtasida farq mavjud. Genetika muhandisligi rekombinant DNK molekulalarini yaratish uchun manipulyatsiyani anglatadi. Ushbu metodologiya ko'pincha molekulyar klonlash, genlarni klonlash, rekombinant DNK texnologiyasi yoki oddiygina genetik manipulyatsiya deb ataladi. Shuni ta'kidlash kerakki, gen muhandisligi ob'ektlari DNK molekulalari va individual genlardir. Bundan farqli o'laroq, hujayra muhandisligi izolyatsiya qilingan alohida hujayralar yoki o'simliklar va hayvonlar hujayralarining genetik manipulyatsiyasini anglatadi.

XIX bob

GENETIK INJENERING

Genetika muhandisligi - berilgan maqsadlar uchun DNK molekulalarini (genlarini) loyihalashni (qayta qurish) va klonlashni ta'minlaydigan turli xil eksperimental texnikalar (texnikalar) to'plami.

Genetika injeneriyasi usullari ma'lum ketma-ketlikda qo'llaniladi (221-rasm), genni klonlashga qaratilgan tipik genetik muhandislik tajribasini o'tkazishda bir necha bosqichlar ajratiladi, xususan:

1. Qiziqarli organizm hujayralaridan DNKni ajratish (boshlang'ich) va DNK vektorini izolyatsiya qilish.

2. Asl organizmning DNKsini restriksion fermentlardan biri yordamida qiziqtiruvchi genlarni o'z ichiga olgan bo'laklarga bo'lish (cheklash) va bu genlarni hosil bo'lgan cheklash aralashmasidan ajratib olish. Shu bilan birga, vektor DNK kesiladi (cheklanadi), uni dumaloq tuzilishdan chiziqli tuzilishga aylantiradi.

3. Gibrid DNK molekulalarini olish uchun qiziqarli DNK segmentini (gen) vektor DNK bilan bog'lash.

4. Gibrid DNK molekulalarini qandaydir boshqa organizmga, masalan, E. coli yoki somatik hujayralarga aylantirish yo'li bilan kiritilishi.

5. Gibrid DNK molekulalari faqat gibrid DNK molekulalarini o'z ichiga olgan hujayralar o'sishini ta'minlaydigan ozuqa muhitiga kiritilgan bakteriyalarni ekish.

6. Gibrid DNK molekulalarini o'z ichiga olgan bakteriyalardan tashkil topgan koloniyalarni aniqlash.

7. Klonlangan DNK (klonlangan genlar) ning izolyatsiyasi va uning xarakteristikasi, shu jumladan klonlangan DNK fragmentidagi azotli asoslarning ketma-ketligi.

DNK (manba va vektor), fermentlar, DNK klonlangan hujayralar - bularning barchasi genetik muhandislikning "vositalari" deb ataladi.

DNK ekstraktsiyasi

Misol tariqasida DNK plazmidlari yordamida DNK izolyatsiyalash usulini ko'rib chiqamiz. Plazmidli bakteriya hujayralaridan DNK an'anaviy texnika yordamida ajratiladi, bu yuvish vositalari ishtirokida hujayra ekstraktlarini olish va keyinchalik ekstraktlardan fenol ekstraktsiyasi orqali oqsillarni olib tashlashdan iborat (222-rasm). Plazmid DNKni oqsillar, RNK va boshqa birikmalardan to'liq tozalash bir necha bosqichda amalga oshiriladi. Hujayralar yo'q qilingandan so'ng, masalan, lizozim bilan (ularning devorlari eritiladi), membranalarni eritib, ba'zi oqsillarni faolsizlantirish uchun ekstraktga detarjan qo'shiladi. Ko'pgina xromosoma DNKlari an'anaviy santrifüj yordamida olingan preparatlardan chiqariladi.

Xromatografiya ko'pincha to'liq tozalash uchun ishlatiladi. Agar juda chuqur tozalash talab etilsa, etidiy bromid yordamida yuqori tezlikda CsCI zichlikli gradient santrifüjlash qo'llaniladi. Qolgan xromosoma DNKsi chiziqli DNKga bo'linadi, plazmid DNK esa kovalent yopiq qoladi. Etidiy bromidi DNKga qaraganda zichroq bo'lganligi sababli, ultratsentrifugalash paytida santrifuga trubkasida ikkita halqa "ochiladi" - plazmid DNK va xromosoma DNK (223-rasm). Plazmid DNK keyingi ish uchun tanlanadi, xromosoma DNK tashlanadi.

Iqtisodiy ahamiyati

Genetika muhandisligi o'zgaruvchan yoki genetik jihatdan o'zgartirilgan organizmning kerakli sifatlarini olishga xizmat qiladi. Genotip faqat bilvosita o'zgarishi mumkin bo'lgan an'anaviy tanlovdan farqli o'laroq, genetik muhandislik molekulyar klonlash texnikasidan foydalangan holda genetik apparatga bevosita aralashuvga imkon beradi. Genetika injeneriyasini qo‘llashga misol qilib, don ekinlarining genetik jihatdan o‘zgartirilgan yangi navlarini ishlab chiqarish, genetik modifikatsiyalangan bakteriyalar yordamida inson insulinini ishlab chiqarish, hujayra madaniyatida eritropoetin ishlab chiqarish yoki ilmiy tadqiqot uchun eksperimental sichqonlarning yangi zotlarini keltirish mumkin.

Mikrobiologik, biosintetik sanoatning asosini bakterial hujayra tashkil etadi. Sanoat ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan hujayralar ma'lum xususiyatlarga ko'ra tanlanadi, ulardan eng muhimi, ma'lum bir birikma - aminokislota yoki antibiotik, steroid gormoni yoki organik kislotani maksimal darajada ishlab chiqarish, sintez qilish qobiliyatidir. . Ba'zan sizda, masalan, neft yoki oqava suvni "oziq-ovqat" sifatida ishlatish va uni biomassa yoki hatto ozuqa qo'shimchalari uchun juda mos bo'lgan oqsilga qayta ishlashga qodir mikroorganizm bo'lishi kerak. Ba'zan bizga yuqori haroratlarda yoki boshqa turdagi mikroorganizmlar uchun o'limga olib keladigan moddalar mavjudligida rivojlanishi mumkin bo'lgan organizmlar kerak bo'ladi.

Bunday sanoat shtammlarini olish vazifasi ularni o'zgartirish va tanlash uchun juda muhim, hujayraga faol ta'sir ko'rsatishning ko'plab usullari ishlab chiqilgan - kuchli zaharlar bilan davolashdan radioaktiv nurlanishgacha; Ushbu usullarning maqsadi bitta - hujayraning irsiy, genetik apparatida o'zgarishlarga erishish. Ularning natijasi ko'p sonli mutant mikroblarning ishlab chiqarilishi bo'lib, yuzlab va minglab olimlardan ma'lum bir maqsad uchun eng mosini tanlashga harakat qilishadi. Kimyoviy yoki radiatsion mutagenez usullarini yaratish biologiyaning ajoyib yutug'i bo'lib, zamonaviy fanlarda keng qo'llaniladi. biotexnologiya.

Ammo ularning imkoniyatlari mikroorganizmlarning tabiati bilan cheklangan. Ular o'simliklarda, birinchi navbatda, dorivor va efir moyli o'simliklarda to'plangan bir qator qimmatli moddalarni sintez qila olmaydi. Ular hayvonlar va odamlarning hayoti uchun juda muhim bo'lgan moddalarni, bir qator fermentlarni, peptid gormonlarini, immun oqsillarni, interferonlarni va hayvonlar va odamlarning tanasida sintezlanadigan ko'plab oddiy birikmalarni sintez qila olmaydi. Albatta, mikroorganizmlarning imkoniyatlari tugamaydi. Mikroorganizmlarning butun ko'pligidan faqat kichik bir qismi fan va ayniqsa sanoat tomonidan ishlatilgan. Mikroorganizmlarni tanlash maqsadida, masalan, kislorodsiz yashashga qodir bo'lgan anaerob bakteriyalar, o'simliklar kabi yorug'lik energiyasidan foydalanadigan fototroflar, kimyoavtotroflar, yaqinda kashf etilgan haroratda yashashga qodir termofil bakteriyalar katta qiziqish uyg'otadi. 110 ° C va boshqalar.

Va shunga qaramay, "tabiiy material" ning cheklovlari aniq. Ular o'simliklar va hayvonlarning hujayra va to'qimalar madaniyati yordamida cheklovlardan o'tishga harakat qilishdi va harakat qilmoqdalar. Bu juda muhim va istiqbolli yo'l bo'lib, u ham amalga oshirilmoqda biotexnologiya. So'nggi bir necha o'n yilliklar davomida olimlar o'simlik yoki hayvonning alohida to'qima hujayralarini bakterial hujayralar kabi tanadan alohida o'sishi va ko'payishini ta'minlaydigan usullarni ishlab chiqdilar. Bu muhim yutuq edi - hosil bo'lgan hujayra madaniyati tajribalar uchun va bakterial kulturalar yordamida olish mumkin bo'lmagan ayrim moddalarni sanoat ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Rivojlanish tarixi va texnologiyaning erishilgan darajasi

20-asrning ikkinchi yarmida bir qancha muhim kashfiyotlar va ixtirolar amalga oshirildi genetik muhandislik. Genlarda "yozilgan" biologik ma'lumotlarni "o'qish" uchun ko'p yillik urinishlar muvaffaqiyatli yakunlandi. Bu ishni ingliz olimi F.Senger va amerikalik olim V.Gilbert (kimyo boʻyicha Nobel mukofoti) boshlagan. Ma'lumki, genlar organizmda RNK molekulalari va oqsillarni, shu jumladan fermentlarni sintez qilish uchun ma'lumot-ko'rsatmalarni o'z ichiga oladi. Hujayrani o'ziga xos bo'lmagan yangi moddalarni sintez qilishga majbur qilish uchun unda tegishli fermentlar to'plami sintezlanishi kerak. Va buning uchun unda joylashgan genlarni maqsadli ravishda o'zgartirish yoki unga yangi, ilgari mavjud bo'lmagan genlarni kiritish kerak. Tirik hujayralardagi genlarning o'zgarishi mutatsiyalardir. Ular, masalan, mutagenlar - kimyoviy zaharlar yoki radiatsiya ta'siri ostida yuzaga keladi. Ammo bunday o'zgarishlarni boshqarish yoki yo'naltirish mumkin emas. Shu sababli, olimlar o'z kuchlarini insonlar uchun zarur bo'lgan yangi, juda o'ziga xos genlarni hujayralarga kiritish usullarini ishlab chiqishga qaratdilar.

Genetik muhandislik muammosini hal qilishning asosiy bosqichlari quyidagilardan iborat:

1. Izolyatsiya qilingan genni olish. 2. Genni organizmga o'tkazish uchun vektorga kiritish. 3. Gen bilan vektorni o'zgartirilgan organizmga o'tkazish. 4. Tana hujayralarining transformatsiyasi. 5. Genetik modifikatsiyalangan organizmlarni tanlash ( GMO) va muvaffaqiyatli o'zgartirilmaganlarni yo'q qilish.

Gen sintezi jarayoni hozir juda yaxshi rivojlangan va hatto katta darajada avtomatlashtirilgan. Kompyuterlar bilan jihozlangan maxsus qurilmalar mavjud bo'lib, ularning xotirasida turli nukleotidlar ketma-ketligini sintez qilish uchun dasturlar saqlanadi. Bunday qurilma uzunligi 100-120 azotli asosgacha bo'lgan DNK segmentlarini (oligonukleotidlar) sintez qiladi. DNK, shu jumladan mutant DNK sintezi uchun polimeraza zanjiri reaktsiyasidan foydalanishga imkon beradigan texnika keng tarqaldi. Unda termostabil ferment, DNK polimeraza shablonli DNK sintezi uchun ishlatiladi, buning uchun urug' sifatida sun'iy ravishda sintez qilingan nuklein kislota bo'laklari - oligonukleotidlar ishlatiladi. Teskari transkriptaza fermenti bunday primerlar yordamida hujayralardan ajratilgan RNK matritsasida DNKni sintez qilish imkonini beradi. Shu tarzda sintez qilingan DNK komplementar DNK (RNK) yoki cDNK deb ataladi. Izolyatsiya qilingan, "kimyoviy toza" genni fag kutubxonasidan ham olish mumkin. Bu bakteriofag preparatining nomi bo'lib, uning genomiga tasodifiy genom yoki cDNK fragmentlari kiritilgan, fag tomonidan barcha DNK bilan ko'paytiriladi.

Genlarni bakteriyalarga kiritish texnikasi Frederik Griffit bakterial transformatsiya hodisasini kashf etgandan keyin ishlab chiqilgan. Bu hodisa ibtidoiy jinsiy jarayonga asoslangan bo'lib, bakteriyalarda xromosoma bo'lmagan DNKning kichik bo'laklari, plazmidlar almashinuvi bilan kechadi. Plazmid texnologiyalari bakteriya hujayralariga sun'iy genlarni kiritish uchun asos bo'ldi.

Muhim qiyinchiliklar o'simlik va hayvon hujayralarining irsiy apparatiga tayyor genni kiritish bilan bog'liq edi. Ammo tabiatda begona DNK (virus yoki bakteriofag) hujayraning genetik apparatiga kiritilgan va uning metabolik mexanizmlari yordamida "uning" oqsilini sintez qila boshlagan holatlar mavjud. Olimlar xorijiy DNKni kiritish xususiyatlarini o'rganishdi va uni genetik materialni hujayraga kiritish printsipi sifatida ishlatishdi. Bu jarayon transfeksiya deb ataladi.

Agar bir hujayrali organizmlar yoki ko'p hujayrali kulturalar modifikatsiyaga duchor bo'lsa, u holda bu bosqichda klonlash boshlanadi, ya'ni modifikatsiyaga uchragan o'sha organizmlar va ularning avlodlari (klonlari) tanlanadi. Vazifa ko'p hujayrali organizmlarni olish bo'lsa, genotipi o'zgargan hujayralar o'simliklarning vegetativ ko'payishi uchun ishlatiladi yoki hayvonlarga kelganda surrogat onaning blastotsistlariga kiritiladi. Natijada, bolalar o'zgargan yoki o'zgarmagan genotip bilan tug'iladi, ular orasida faqat kutilgan o'zgarishlarni ko'rsatadiganlar tanlanadi va bir-biri bilan kesishadi.

Ilmiy tadqiqotlarda qo'llanilishi

Kichkina miqyosda bo'lsa-da, bepushtlikning ayrim turlari bo'lgan ayollarga homilador bo'lish imkoniyatini berish uchun genetik muhandislik allaqachon qo'llanilmoqda. Shu maqsadda sog'lom ayolning tuxumlari ishlatiladi. Natijada, bola genotipni bitta ota va ikkita onadan oladi.

Biroq, inson genomiga jiddiyroq o'zgarishlar kiritish imkoniyati bir qator jiddiy axloqiy muammolarga duch keladi.

Genetik muhandislik nima?

Genetika muhandisligi - bu yangi, inqilobiy texnologiya bo'lib, uning yordamida olimlar bir organizmdan genlarni ajratib olishlari va ularni boshqasiga kiritishlari mumkin. Genlar hayot dasturidir - bular DNKni tashkil etuvchi va u yoki bu tirik organizmga xos bo'lgan o'ziga xos xususiyatlarni aniqlaydigan biologik tuzilmalardir. Gen transplantatsiyasi retsipient organizmning dasturini o'zgartiradi va uning hujayralari turli moddalar ishlab chiqara boshlaydi, bu esa o'z navbatida ushbu organizmda yangi xususiyatlarni yaratadi.
Ushbu usuldan foydalangan holda tadqiqotchilar o'ziga xos xususiyat va xususiyatlarni o'zlari xohlagan yo'nalishda o'zgartirishi mumkin, masalan, uzoqroq saqlash muddati bo'lgan pomidor navini yoki gerbitsidlarga chidamli soya navini yaratishi mumkin. Genetika muhandisligi - bu genotiplarni qayta qurish bo'yicha tadqiqotlar bilan shug'ullanadigan biotexnologiya usuli. Genotip nafaqat genlarning mexanik yig'indisi, balki organizmlar evolyutsiyasi jarayonida shakllangan murakkab tizimdir. Genetika muhandisligi genetik ma'lumotni in vitro operatsiyalari orqali bir organizmdan ikkinchisiga o'tkazish imkonini beradi. Gen almashinuvi turlararo to'siqlarni engib o'tish va bir organizmning individual irsiy xususiyatlarini boshqasiga o'tkazish imkonini beradi. Genlarning moddiy asosini tashuvchilari DNK va oqsillarni o'z ichiga olgan xromosomalardir. Ammo shakllanish genlari kimyoviy emas, balki funktsionaldir.
Funktsional nuqtai nazardan, DNK ma'lum miqdordagi ma'lumotni - genlarni saqlaydigan ko'plab bloklardan iborat. Genning ta'siri RNK orqali oqsil sintezini aniqlash qobiliyatiga asoslanadi. DNK molekulasi, go'yo, oqsil molekulalarining kimyoviy tuzilishini aniqlaydigan ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. Gen - bu DNK molekulasining bo'limi bo'lib, u har qanday oqsilning birlamchi tuzilishi haqida ma'lumotni o'z ichiga oladi (bitta gen - bitta protein). Organizmlarda o'n minglab oqsillar bo'lgani uchun o'n minglab genlar mavjud.

Hujayraning barcha genlarining yig'indisi uning genomini tashkil qiladi. Tananing barcha hujayralarida bir xil genlar to'plami mavjud, ammo ularning har biri saqlangan ma'lumotlarning boshqa qismini amalga oshiradi. Shuning uchun, masalan, asab hujayralari jigar hujayralaridan ham tarkibiy, ham funktsional, ham biologik xususiyatlari bilan farq qiladi. Gen injeneriyasi vazifalarini bajarishda genotiplarni qayta tashkil etish mikroskopda ko'rinadigan xromosomalar tuzilishidagi o'zgarishlar bilan bog'liq bo'lmagan genlardagi sifatli o'zgarishlarni anglatadi. Gen o'zgarishlari birinchi navbatda DNKning kimyoviy tuzilishining o'zgarishi bilan bog'liq.
Nukleotidlar ketma-ketligi sifatida yozilgan oqsilning tuzilishi haqidagi ma'lumotlar sintez qilingan oqsil molekulasidagi aminokislotalar ketma-ketligi sifatida amalga oshiriladi. Xromosoma DNKdagi nukleotidlar ketma-ketligining o'zgarishi, bir qismini yo'qotishi va boshqa nukleotidlarning qo'shilishi DNKda hosil bo'lgan RNK molekulalarining tarkibini o'zgartiradi va bu, o'z navbatida, sintez jarayonida aminokislotalarning yangi ketma-ketligini belgilaydi. Natijada hujayrada yangi oqsil sintezlana boshlaydi, bu organizmda yangi xususiyatlarning paydo bo'lishiga olib keladi. Gen muhandisligi usullarining mohiyati shundan iboratki, organizmning genotipiga alohida genlar yoki genlar guruhlari kiritiladi yoki undan chiqarib tashlanadi. Genotipga ilgari mavjud bo'lmagan genni kiritish natijasida hujayra ilgari sintezlanmagan oqsillarni sintez qilishga majbur bo'lishi mumkin.

Gen muhandisligi muammolari

Yigirmanchi asr ilm-fanining eng muhim ijodlaridan biri - gen muhandisligining imkoniyatlari uzoq vaqtdan beri insoniyatning tasavvurini hayajonga soldi, chunki u inson tanasidagi eng muhim narsaga, uning tanasining hayot qonunlariga yaqinlashdi. Ammo agar o'n besh yil oldin biotexnologlar ishining natijalari birinchi navbatda yangi sabzi navlarini yoki sog'in sigirlarning yangi zotini yaratish bilan bog'liq bo'lsa, bir necha yil oldin kichik Dolli qo'yi bilan muloqot qilish mumkin bo'lgan. , Shotlandiya biologlari tomonidan klonlangan va o'tgan yili inson genomining birinchi yoki kamroq umumiy xaritasi yaratilgani haqida e'lon qilingan edi. Biologiya sohasidagi yutuqlar fonida o‘tgan mavsumlarning xitlari – yangi axborot texnologiyalari fonga o‘tib bormoqda. Odam qachon Marsda bemalol yura oladi, degan savol hozirda kam odamni qiziqtiradi, qachon odamni klonlash mumkin bo'ladi va shunga mos ravishda buni qanday oldini olish juda dolzarbroq - bosh irg'adi; axloq va axloqqa.

Genetika muhandisligi - dushmanmi yoki do'stmi? Tarixiy nuqtai nazar...

Tarixiy nuqtai nazar

Ma'lumki, hayot Yerda taxminan 4,6 milliard yil oldin paydo bo'lgan va u qanday shaklda bo'lishidan qat'i nazar, har bir organizmning hayotiy ko'rinishi uchun bir xil modda - deoksiribonuklein kislotasi (aka DNK) javobgar edi. Genlarda mustahkamlangan DNK hujayralarning omon qolishi uchun zarur bo'lgan metabolik faolligini aniqlaydi va hali ham aniqlaydi (va kelajakda, aftidan, insonning qat'iy rahbarligi ostida) va bu eng oddiy ta'rifda hayotdir. Aslida, "genlar" atamasi o'tgan asrning boshlariga qadar ishlatilmagan, garchi ularning qanday ishlashini o'rganish 19-asrda boshlangan. Avstriyalik rohib Gregor Mendel ko'p yillar davomida monastir bog'ida o'sgan no'xat o'simliklarining nasllarini kuzatish bilan shug'ullangan. Tashqi xususiyatlarni - poyaning balandligini, gulbarglarning rangini, no'xatning shaklini qayd qilib, u nasllarga ota-ona o'simliklaridan meros bo'lib qolgan ba'zi "omillar" mavjudligini nazariy jihatdan taklif qila oldi. Kolumb singari Mendel ham nimani kashf etganini bilmay vafot etdi. Yigirmanchi asrning boshidan boshlab hujayra tuzilishi bo'yicha tadqiqotlar jadal rivojlandi. Biologlar hujayra yadrosi qanday funktsiyalarni bajarishini aniqlashga va xromosomalar tabiatining sirini hal qilishga muvaffaq bo'lishdi. Eng muhimi shundaki, DNK molekulalarining tarjimasi tabiati aniq bo'ldi: tuxum va sperma paydo bo'lishidan oldin bo'lgan meoz paytida, DNKni o'z ichiga olgan xromosomalar soni ikki baravar kamayadi, bu esa keyinchalik sintez bilan birga keladi. jinsiy hujayralar, ularning yadrolarini yagona bir butunga birlashtirishga imkon beradi - mutlaqo noyob genlar to'plamiga ega yangi organizmni keltirib chiqaradi. 1953 yilda, nihoyat, har bir maktab o'quvchisi ko'rish orqali biladigan DNKning qo'sh spiral tuzilishini ajratib olish mumkin bo'ldi. Endi DNK Yerda yashovchi barcha organizmlarni: odamlar va bakteriyalar, zamburug'lar va o'simliklarni birlashtiradigan universal biologik til sifatida tan olingan. Vaholanki, yigirmanchi asr nafaqat fundamental kashfiyotlar, balki muhandislik asri – ana shu kashfiyotlarning amalda qo‘llanilishi asridir. Shu sababli, "bularning barchasi umuman qanday ishlashi" bo'yicha davom etayotgan tadqiqotlar bilan bir qatorda, genetik muhandislikning turli sohalari va turli xil biotexnologiyalar sakrash va chegaralar orqali ishlab chiqilgan. Eng boshidanoq bu turdagi muhandislik fikri, birinchi navbatda, ma'lum bir genga ega bo'lgan ba'zi tirik organizmlarni boshqalarni yaxshilash uchun qanday foydalanish mumkinligi bilan bog'liq edi - biz o'simliklar yoki hayvonlar haqida gapirgan edik. 70-yillarda olimlar bir organizmning DNK qismlarini kesib, uni boshqasiga ko'chirib o'tkazishni o'rgandilar, bu turli xil dorilar - insulin, inson o'sish gormoni va boshqalarni ishlab chiqarishda kichik inqilob qildi. Ko'p yillar davomida inson gen terapiyasini amalga oshirishga urinishlar qilindi - gen to'plamida ma'lum tarkibiy qismlar mavjud bo'lmagan yoki ma'lum darajada nuqsonli odamlar boshqa odamlarning genlari bilan transplantatsiya qilinadi. Genetika orqali olingan bilimlar insonning ko'payishi sohasida juda keng qo'llaniladi. Ko'pchilik biladiki, ma'lum sharoitlarda bolalarni "probirkadan" tarbiyalash mumkin, va ba'zi ayollar bepushtligi holatlarida - yordam uchun surrogat onalarga murojaat qilish mumkin. Genetik jihatdan o‘zgartirilgan o‘simliklar (sovuqga chidamli don ekinlari, transgen kartoshka, tezpishar pomidor va boshqalar) kechki ovqat dasturxonlarida allaqachon paydo bo‘lmoqda, garchi hozirgacha ular katta hayajonga sabab bo‘lmasa-da.

Genetika muhandisligi - dushmanmi yoki do'stmi? Genetika injeneriyasi imkoniyatlari...

Genetika injeneriyasining imkoniyatlari, Inson genomi loyihasi

Tabiiyki, o'simliklar va hayvonlarning genlari bilan muvaffaqiyatli manipulyatsiyalar juda silliq savolga olib kelishi mumkin emas: odamlar haqida nima deyish mumkin? Agar hayvonlarni yaxshilash mumkin bo'lsa, unda nega odamlarni yaxshilash kerak emas. Biroq, avvalo, inson genlari to'plamini tushunishingiz kerak. Shunday qilib, 1990 yilda 26-30 ming gendan iborat inson xromosomalarini xaritalash tashabbusi paydo bo'ldi. Loyiha oddiygina Inson genomi deb nomlangan va 2005 yilda genomning to'liq xaritasini ishlab chiqishi kutilgan edi. Loyiha turli mamlakatlardan va 90-yillarning oxiridan boshlab tadqiqot guruhlarini o'z ichiga oladi. maxsus kompaniyalar yaratiladi, ularning asosiy vazifasi bunday guruhlar o'rtasidagi aloqani engillashtirish va tezlashtirishdir. 2001 yil boshiga kelib, 2 ta xromosoma allaqachon to'liq xaritalangan edi: 21 va 22.

Biroq, o'tgan yilning asosiy sensatsiyasi Kreyg Venter guruhi tomonidan inson genomining umumiy xaritasini kashf etish bo'ldi. Olimlarning ta'kidlashicha, agar biz ushbu xaritani oddiy xaritalar bilan taqqoslasak, undan keyingi ko'chadagi do'konga borish uchun foydalanish qiyin bo'ladi, ammo har holda, uning mavjudligining o'zi genlar davrining boshlanishidan dalolat beradi. patentlash va bu, o'z navbatida, ko'plab savollarni tug'diradi, endi biologik emas, balki axloqiy va huquqiy. Olimlarning ta'kidlashicha, genom xaritalashning asosiy maqsadi turli kasalliklarga samaraliroq qarshilik ko'rsatish uchun inson tanasi qanday ishlashini tushunish zarurati va bunday bilimlar yangi dori vositalarini yaratishni sezilarli darajada osonlashtirishi mumkin, ammo bu masalani huquqiy tartibga solish zarurati haligacha. ayon bo'ladi: inson tanasi bilan qanday va nima qilish mumkin va savolga javob: biz qaerda to'xtashimiz kerak? Inson Yaratganga o'xshab, o'zi yangi maxluqlarni yaratishga kirisha oladimi? Inson genomini xaritalash ko'pincha, masalan, odamning Oyga qo'nishi kabi inqilobiy voqealar bilan taqqoslanadi. Biroq, endi bitta muhim farq bor: agar kosmik dasturlar davlatning vazifalaridan biri bo'lsa, loyihada ishtirok etuvchi guruhlar, qoida tariqasida, xususiy moliyalashtirishga ega, shuning uchun nodavlat kompaniyalar o'zlarining ishlanmalari uchun mualliflik huquqiga ega bo'ladilar. . Ular bilan nima qilishadi?

Tasavvur qilaylik, yaqin kelajakda xarita juda aniq tuziladi va har bir odamni shu tarzda tasvirlash mumkin. Savol tug'iladi - bu ma'lumotlarga kim ega bo'ladi? Inson o'zi haqidagi eng "intim" ma'lumotni qay darajada saqlay oladi? Ish beruvchilar har qanday saraton turiga genetik moyilligi bo'lgan odamni ishga olishdan bosh tortadimi? Har bir shaxsning genomi barcha mumkin bo'lgan kasalliklar haqida ma'lumot beradigan vaziyatda tibbiy sug'urta qilish mumkinmi? Toni Bler jinoyatchilarning genetik portretlarini tuzish zarurligi haqida gapirdi. Aftidan, olimlar odamlarda deviant xulq-atvor uchun javob beradigan maxsus genlarni kashf qilish ustida ishlashga tayyor. Biroq, ko'plab mutaxassislar yaqin kelajakda jamiyat yechimini turli muammolarga - jinoyatchilik, qashshoqlik, irqchilik va boshqalarga o'zgartirishi mumkinligidan qo'rqishadi. - genetiklar va genetik muhandislik bo'yicha: "Ularning aytishicha, bularning barchasi genlar bilan bog'liq, agar biror narsa noto'g'ri bo'lsa, bu jamiyatni tashvishga solmaydi, balki odamlarning genetik moyilligi." Umuman olganda, ko'p odamlar faqat ba'zi noyob kasalliklar faqat genlar to'plamidan kelib chiqishini unutishadi va biz odatda genetik deb ataydigan kasalliklar - saraton, yurak-qon tomir kasalliklari - qisman genetik xususiyatga ega, ko'p jihatdan ehtimol. ularning paydo bo'lishi, birinchi navbatda, insonning o'zi va jamiyat tomonidan qanday qadamlar qo'yganiga bog'liq va shuning uchun jamiyatning bunday vaziyatdan qo'l yuvishdan ko'ra yomonroq narsa bo'lishi mumkin emas. Genetik muhandislikning eng keng tarqalgan usuli - rekombinantni olish usuli, ya'ni. tarkibida begona gen, plazmid mavjud. Plazmidlar bir necha ming juft nukleotidlardan tashkil topgan dumaloq ikki zanjirli DNK molekulalaridir.

Bu jarayon bir necha bosqichlardan iborat:
1. Cheklash - DNKni, masalan, inson DNKsini bo'laklarga bo'lish.
2. Ligatsiya - kerakli genga ega bo'lgan fragment plazmidlarga kiritiladi va bir-biriga tikiladi.
3. Transformatsiya - rekombinant plazmidlarning bakteriya hujayralariga kiritilishi. O'zgartirilgan bakteriyalar ma'lum xususiyatlarga ega bo'ladi. O'zgartirilgan bakteriyalarning har biri ko'payadi va minglab avlodlar koloniyasini - klonni hosil qiladi.
4. Skrining - bu insonning kerakli genini tashuvchi plazmidlarga ega bo'lgan o'zgartirilgan bakteriyalarning klonlari orasidan tanlash.

Bu butun jarayon klonlash deb ataladi. Klonlash yordamida inson yoki boshqa organizmdan har qanday DNK fragmentining milliondan ortiq nusxasini olish mumkin. Agar klonlangan fragment oqsilni kodlasa, u holda ushbu genning transkripsiyasini tartibga soluvchi mexanizmni eksperimental tarzda o'rganish, shuningdek, ushbu oqsilni kerakli miqdorda ishlab chiqarish mumkin. Bundan tashqari, bir organizmning klonlangan DNK qismi boshqa organizm hujayralariga kiritilishi mumkin. Bu, masalan, bir qator kasalliklarga qarshilik ko'rsatadigan kiritilgan gen tufayli yuqori va barqaror hosilga erishish mumkin. Agar siz tuproq bakteriyalarining genotipiga atmosfera azotini fiksatsiya qilish qobiliyatiga ega bo'lgan boshqa bakteriyalarning genlarini kiritsangiz, u holda tuproq bakteriyalari bu azotni qattiq tuproq azotiga aylantira oladi. E. coli bakteriyasi genotipiga inson genotipidan insulin sintezini nazorat qiluvchi genni kiritish orqali olimlar ana shunday E. coli orqali insulin ishlab chiqarishga erishdilar. Ilm-fanning yanada rivojlanishi bilan inson embrioniga etishmayotgan genlarni kiritish va shu orqali genetik kasalliklarning oldini olish mumkin bo'ladi.

Hayvonlarni klonlash bo'yicha tajribalar uzoq vaqtdan beri davom etmoqda. Tuxumdan yadroni olib tashlash, unga embrion to'qimasidan olingan boshqa hujayraning yadrosini joylashtirish va uni probirkada yoki farzand asrab oluvchi onaning bachadonida o'stirish kifoya. Doli klonlangan qo'y noan'anaviy tarzda yaratilgan. Bir zotga mansub 6 yoshli katta yoshli qo‘yning yelin hujayrasidan yadro boshqa zotdagi qo‘yning yadrosiz tuxumiga ko‘chirildi. Rivojlanayotgan embrion uchinchi zotli qo'yga joylashtirildi. Yangi tug'ilgan qo'zi barcha genlarni birinchi donor qo'ydan olganligi sababli, bu uning aniq genetik nusxasi. Ushbu tajriba ko'p yillik seleksiya o'rniga elita zotlarini klonlash uchun ko'plab yangi imkoniyatlar ochadi. Texas universiteti olimlari bir necha turdagi inson hujayralarining umrini uzaytira oldi. Odatda hujayra taxminan 7-10 bo'linish jarayonidan o'tib o'ladi, lekin ular yuzta hujayra bo'linishiga erishdilar. Qarish, olimlarning fikriga ko'ra, hujayralar telomerlarni, har bir bo'linish bilan barcha xromosomalarning uchlarida joylashgan molekulyar tuzilmalarni yo'qotishi tufayli yuzaga keladi.

Olimlar telomeraza ishlab chiqarish uchun mas'ul bo'lgan o'zlari kashf etgan genni hujayralarga joylashtirdilar va shu orqali ularni o'lmas qildilar. Ehtimol, bu boqiylikka olib boradigan kelajakdagi yo'ldir. 80-yillardan boshlab inson genomini o'rganish dasturlari paydo bo'ldi. Ushbu dasturlarni amalga oshirish jarayonida 5 mingga yaqin gen allaqachon o'qilgan (to'liq inson genomida 50-100 ming mavjud). Bir qator yangi inson genlari topildi. Gen terapiyasida genetik muhandislik tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda. Chunki ko'pgina kasalliklar genetik darajada aniqlanadi. Aynan genomda ko'plab kasalliklarga moyillik yoki qarshilik mavjud. Ko'pgina olimlar 21-asrda genomik tibbiyot va genetik muhandislik faoliyat yuritishiga ishonishadi. Haqiqatan ham ilmiy ob'ektivlik platformasida qat'iy turgan olim hech qachon biror narsa yordamida siz mutlaqo hamma narsani davolay olasiz yoki biror narsa "mutlaqo xavfsiz" deb aytmaydi, ayniqsa bu tabiat qonunining individual darajalarini boshqaradigan genetik muhandislik bilan bog'liq bo'lsa, uning yaxlitligiga e'tibor bermaslik. Biz allaqachon yadroviy tadqiqotlar bilan ko'rganimizdek, bunday manipulyatsiyalar natijasida chiqarilgan energiya juda katta bo'lishi mumkin, ammo mumkin bo'lgan xavf ham juda katta. Yadro texnologiyasi rivojlanish bosqichida bo'lganida, hech kim bir necha yil ichida insoniyat ko'plab vayronagarchilik xavfi ostida bo'lishini tasavvur ham qila olmasdi, bu ikkala qarama-qarshi kuch ham bir xilda ta'minlay oladi. Yadro energiyasidan elektr energiyasi ishlab chiqarish uchun foydalanila boshlaganida esa, natijada biz o‘n minglab yillar davomida zaharli bo‘lib qoladigan millionlab tonna radioaktiv chiqindilarga ega bo‘lib qolishimizni hech kim bilmas edi. Hech kim bu haqda hech narsa bilmas edi, lekin biz baribir ko'r-ko'rona sakrashga kirishdik va shu bilan o'zimiz va kelajak avlodlar uchun jiddiy muammolarni yaratdik. Shuning uchun biz hayotning eng chuqur tuzilishi haqida to'liq ma'lumotni o'z ichiga olgan darajada ishlaydigan genetik muhandislikdan foydalanishga juda ehtiyot bo'lishimiz kerak.

Erdagi hayot bugungi kunda bizga ma'lum bo'lgan behisob xilma-xil hayot shakllari bilan juda muvozanatli, dinamik ekotizimga aylanishi uchun millionlab yillar kerak bo'ldi. Biz hozir bir avlod yoki undan kamroq vaqt ichida eng muhim ekinlar gen muhandisligining aralashuvi natijasida tub o'zgarishlarga duchor bo'ladigan va bu o'zgarishlar butun ekotizimga jiddiy zarar etkazadigan, shuningdek, butun insoniyatga xavf tug'diradigan davrda yashayapmiz. Genetik muhandislik natijasida olingan mahsulotlarning xavfsizligi isbotlanmaguncha, bu masala doimo shubha ostida qoladi - bu tabiiy huquq partiyasi himoya qiladigan nuqtai nazardir. Genetika muhandisligidan foydalanish qat'iy ilmiy xavfsizlik nazorati bilan birga bo'lishi kerak. Deyarli to'liq ishonch bilan aytish mumkinki, genetik muhandislik atrof-muhitning kimyoviy ifloslanishiga olib keladi. Gerbitsidlarga chidamliligi yuqori bo'lgan don navlarini etishtirish fermerlarning begona o'tlarga qarshi kurashda avvalgidan uch barobar ko'proq kimyoviy pestitsidlardan foydalanishga majbur bo'lishiga olib keladi va bu o'z navbatida Amerika tuprog'i va er osti suvlarining ifloslanishini oshiradi. Misol uchun, Monsanto kimyo kompaniyasi allaqachon makkajo'xori, soya va qand lavlagining shu kompaniya tomonidan ishlab chiqarilgan Roundup gerbitsidiga chidamli navlarini yaratgan. Sanoat mutasaddilari Roundup tirik organizmlar uchun xavfsiz ekanligini va atrof-muhit tomonidan tezda zararsizlantirilishini bir necha bor ta'kidlagan. Biroq, Daniyada olib borilgan dastlabki tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, Roundup tuproqda uch yil davomida qoladi (shuning uchun bu hududda ekilgan keyingi ekinlar tomonidan so'rilishi mumkin) va boshqa ilmiy ishlar shuni ko'rsatdiki, uni qo'llash gerbitsid dehqonlarda toksik reaktsiyalarni keltirib chiqaradi, dehqonchilikni buzadi. sutemizuvchilarning reproduktiv funktsiyasi va baliq, yomg'ir chuvalchanglari va foydali hasharotlarga zarar etkazadi.

Genetika injeneriyasi tarafdorlari ko'pincha bu texnologiya ming yillar davomida ekinlar va uy hayvonlari zotini yaxshilash uchun ishlatilgan chatishtirish turini takomillashtirish ekanligini ta'kidlaydilar. Ammo, aslida, genetik muhandislikning aralashuvi Yerdagi hayotning muvozanati va yaxlitligini saqlaydigan turlar orasidagi tabiiy reproduktiv to'siqlarga kirib boradi. Yangi zotlar va navlarni ko'paytirishning an'anaviy tizimi cho'chqaning bir zotini boshqasi bilan yoki eshakli ot yoki pomidorning ikkita navini kesib o'tishi mumkin, lekin pomidorni baliq bilan kesib o'tolmaydi - tabiat genlarning bunday aralashishiga yo'l qo'ymaydi. Va genetik muhandislik yordamida olimlar allaqachon baliq va pomidor genlarini birlashtirgan - va bu pomidorlar hech qanday belgilanmagan, endi bizning javonlarimizda jimgina yotibdi. Bundan tashqari, deyarli barcha don, dukkakli ekinlar, sabzavot va mevalar genetik muhandislikdan o'tgan va oziq-ovqat sanoati yaqin 5-8 yil ichida ushbu mahsulotlarning barchasini bozorga chiqarish niyatida. Dunyodagi eng yirik urug‘chilik kompaniyasi Pioneer Hybrid International soyaning oqsil miqdorini oshirish uchun Braziliya yong‘og‘i genini o‘z ichiga olgan yangi soya navini yaratish uchun genetik muhandislikdan foydalangan. Ammo soyada implantatsiya qilingan Braziliya yong'og'i komponenti ko'pchilik iste'molchilarda allergik reaktsiyaga sabab bo'ldi va keyin Pioneer loyihani bekor qildi. Yaponiyaning Showa Denko kompaniyasi genetik muhandislik orqali Triptofan deb nomlangan xun takviyasini samaraliroq ishlab chiqarish uchun tabiiy bakteriya tuzilishini o'zgartirganda, bu genetik manipulyatsiyalar triptofanning bir qismi bo'lgan bu bakteriyaning yuqori darajada ishlab chiqarilishiga olib keldi. 1989 yilda mahsulot bozorga chiqarilgandan keyingina topilgan zaharli modda. Natijada: 5000 kishi kasal bo'lib qoldi, 1500 kishi doimiy nogiron bo'lib qoldi, 37 kishi vafot etdi. Tadqiqotchilar bug'doyning yuqori mahsuldor navlarini yaratish, ko'proq to'yimli oziq-ovqatlarni yaratish va ayrim kasalliklarni yo'q qilish uchun genetik muhandislikdan foydalanishdan juda hayajonlanishdi va shu orqali Yerdagi inson hayotini yaxshilashga umid qilishdi. Ammo, aslida, genlarni eksperimental kolbada ajratib olish va to'g'ri kesib o'tish mumkinligiga qaramay, haqiqiy hayotda genlarni birovning tanasiga joylashtirish oqibatlarini oldindan aytish juda qiyin.

Bunday operatsiyalar mutatsiyalarni keltirib chiqarishi mumkin, buning natijasida tananing tabiiy genlarining faoliyati bostiriladi. Kiritilgan genlar ham kutilmagan nojo'ya ta'sirlarni keltirib chiqarishi mumkin: Genetika asosida ishlab chiqarilgan oziq-ovqat, masalan, toksinlar va allergenlarni o'z ichiga olishi yoki ozuqaviy qiymatining pasayishiga olib kelishi mumkin, bu esa iste'molchilarning kasal bo'lib qolishiga yoki hatto o'limga olib kelishi mumkin. Bundan tashqari, genetik muhandislik yordamida yetishtirilgan organizmlar irsiy aralashuvga uchramagan tabiiy populyatsiyalar bilan mustaqil ravishda ko'payish va chatishtirishga qodir, bu esa butun Yer ekotizimida qaytarilmas biologik o'zgarishlarni keltirib chiqaradi. Biz to'liq ishonch bilan aytishimiz mumkinki, gen injeneriyasi, albatta, istiqbolli soha bo'lib, mamlakatimizda, afsuski, moliyalashtirilmaydi va o'z ishlab chiqaruvchisi yo'q. Rossiya, albatta, bu sohadagi ishlanmalar bilan shug'ullanadi, lekin o'z ixtirolarini chet elga sotishga majbur. Olimlarimiz inson interferoni, aspartam va o'rgimchak to'rini ixtiro qildilar. Muhimi shundaki, preparat yaratishda uning tuzilishi inson genomiga yaqin bo‘lmaguncha foydalanishga kirmaydi. Bunday holda, preparat mutlaqo zararsizdir. Aspartam ishlab chiqarishda ikkita aminokislotalar aralashtiriladi, ammo jarayonning katalizatori mikroorganizmlardir. Genetikning vazifasi preparatni mikroorganizmlardan tozalash 100% tekshiruvdan o'tishi uchun ishlab chiqishni amalga oshirishdir. Bu ishning sifati. Biz sifat uchun mas'ulmiz va professional nuqtai nazarga ko'ra, genetik muhandislik oqilona darajada insoniyat uchun foydalidir.

Genetika muhandisligi - dushmanmi yoki do'stmi? Gen muhandisligining xavf-xatarlari ...

Genetika injeneriyasining xavfliligi haqidagi ilmiy faktlar

1. Genetika muhandisligi yangi navlar va zotlarni yaratishdan tubdan farq qiladi. Chet el genlarining sun'iy qo'shilishi oddiy hujayraning nozik tartibga solingan genetik nazoratini sezilarli darajada buzadi. Genlarni manipulyatsiya qilish tabiiy kesishishlarda yuzaga keladigan ona va ota xromosomalarining kombinatsiyasidan tubdan farq qiladi.

2. Hozirgi vaqtda genetik muhandislik texnik jihatdan mukammal emas, chunki u yangi genni kiritish jarayonini nazorat qila olmaydi. Shuning uchun kiritish joyini va qo'shilgan genning ta'sirini oldindan aytib bo'lmaydi. Agar genning joylashuvi genomga kiritilgandan so'ng aniqlanishi mumkin bo'lsa ham, mavjud DNK ma'lumotlari natijalarni taxmin qilish uchun juda to'liq emas.

3. Chet genning sun'iy qo'shilishi natijasida xavfli moddalar kutilmaganda paydo bo'lishi mumkin. Eng yomon holatda, bu toksik moddalar, allergenlar yoki sog'liq uchun zararli bo'lgan boshqa moddalar bo'lishi mumkin. Bunday imkoniyatlar haqida ma'lumotlar hali ham juda to'liq emas.

4. Zararsizlikni tekshirishning to'liq ishonchli usullari mavjud emas. Yangi dori vositalarining jiddiy yon ta'sirining 10% dan ortig'i ehtiyotkorlik bilan o'tkazilgan xavfsizlik tadqiqotlariga qaramay aniqlanmaydi. Yangi genetik jihatdan yaratilgan oziq-ovqatlarning xavfli xususiyatlarining aniqlanmaslik xavfi giyohvand moddalarga qaraganda sezilarli darajada yuqori bo'lishi mumkin.

5. Hozirgi xavfsizlik sinovlari talablari juda kam. Ular tasdiqlash jarayonini soddalashtirish uchun aniq ishlab chiqilgan. Ular o'ta sezgir bo'lmagan zararsizlikni tekshirish usullaridan foydalanishga imkon beradi. Shuning uchun xavfli oziq-ovqat mahsulotlarining tekshiruvdan aniqlanmasdan o'tishi xavfi katta.

6. Bugungi kunga qadar genetik muhandislik yordamida yaratilgan oziq-ovqat mahsulotlari insoniyat uchun muhim ahamiyatga ega emas. Ushbu mahsulotlar asosan tijorat manfaatlarini qondiradi.

7. Atrof-muhitga kiritilgan genetik modifikatsiyalangan organizmlarning ta'siri to'g'risida ma'lumotlar mutlaqo etarli emas. Genetik injeneriya tomonidan o'zgartirilgan organizmlar atrof-muhitga zararli ta'sir ko'rsatmasligi hali isbotlanmagan. Ekologlar turli xil potentsial ekologik asoratlarni taklif qilishdi. Masalan, genetik muhandislik tomonidan qo'llaniladigan potentsial zararli genlarning nazoratsiz tarqalishi uchun ko'plab imkoniyatlar mavjud, shu jumladan bakteriya va viruslar tomonidan genlarni uzatish. Atrof-muhit sabab bo'lgan asoratlarni tuzatish mumkin emas, chunki chiqarilgan genlarni qaytarib bo'lmaydi.

8. Yangi va xavfli viruslar paydo bo'lishi mumkin. Genomga kiritilgan virusli genlar yuqumli viruslar genlari bilan birlashishi mumkinligi eksperimental ravishda ko'rsatilgan (rekombinatsiya deb ataladi). Ushbu yangi viruslar asl viruslardan ko'ra ko'proq tajovuzkor bo'lishi mumkin. Viruslar ham kamroq turlarga xos bo'lishi mumkin. Masalan, o'simlik viruslari foydali hasharotlar, hayvonlar va odamlar uchun zararli bo'lishi mumkin.

9. Irsiy modda - DNK haqidagi bilimlar juda to'liq emas. DNKning faqat uch foizining vazifasi ma'lum. Bilimlari to'liq bo'lmagan murakkab tizimlarni manipulyatsiya qilish xavfli. Biologiya, ekologiya va tibbiyot sohasidagi katta tajriba shuni ko'rsatadiki, bu oldindan aytib bo'lmaydigan jiddiy muammolar va buzilishlarni keltirib chiqarishi mumkin.

10. Genetik muhandislik dunyo ochlik muammosini hal qila olmaydi. Genetik injeneriya jahon ochligi muammosini hal qilishga katta hissa qo‘shishi mumkinligi haqidagi da’vo ilmiy asossiz afsonadir.