Генная инженерия и биотехнология

Использование новых методов работы с ДНК, таких как клонирование фрагментов ДНК генноинженерными спосо­бами и с помощью полимеразной реакции; автоматизиро­ванное секвенирование; введение компьютерных технологий в молекулярно-генетические исследования; развитие техни­ки воздействия на генетический аппарат клетки и организма в целом, а также возможности создания искусственных фер­ментов по нуклеотидной последовательности фрагмента ДНК, привели к возникновению в конце 80-х гг..междуна­родной программы «Геном человека» и позволяют решать новые проблемы практического здравоохранения.

В последние годы XX в. возникла новая отрасль — ген­ная инженерия, главной задачей которой являлось получе­ние больших количеств биологически активных веществ.

Генная инженерия — это совокупность приемов, мето­дов и технологий получения рекомбинантных РНК И ДНК, вьщеления генов из организма, проведение манипуляций с генами и введение их в другие организмы. С целью профи­лактики наследственных болезней сначала выделяют конкрет­ный ген из какой-либо клетки и встраивают его вместо му-тантного гена. Действиями по устранению причины наслед­ственной болезни могут быть включение нормального гена в работу при блокировании, введение нормального аллеля в геном путем трансфекции, выключение мутантного гена. Задачи эти достаточно сложные, но интенсивные разработ­ки в области генной инженерии свидетельствуют о возмож­ности их решения.

Основа для коррекции генов человека в зародышевых клетках уже имеется. Это следующие положения: первичная расшифровка генома человека завершена на уровне секвенирования нормальных и патологических аллелей;

• на основе химического или биологического синтеза можно получить любые гены человека;

• интенсивно развивается функциональная геномика, кото­рая даст возможность изучить межгенные взаимодействия;

• методы получения обратных мутаций — от патологичес­кого к нормальному;

• разработаны методы включения генов в геном человека в чистом виде или с разными векторами;

•. получены доказательства трансфекции на стадии зигот, которые функционируют в организме-реципиенте и пе­редаются по наследству.

Например, ген человеческого инсулина был встроен в ге­ном кишечной палочки, участвующей в утилизации глюко­зы, интерферона, являющегося компонентом противовирус­ной защиты, гормона роста.

Позже были созданы дрожжевые клетки, способные про­изводить человеческий инсулин, что позволило организовать промышленное производство этого лекарства. Генно-инже­нерные подходы в настоящее время используются при со­здании целого ряда медикаментозных препаратов.

В настоящее время существуют технические возможности введения требуемого гена в зиготы человека с большой ве­роятностью того, что он будет активно работать. Однако ре­шение вопросов упирается не только в генно-инженерные трудности, но и в этические проблемы. Какова будет судьба генов? Будут ли они функционировать как нормальные ге­номы? Какова вероятность и последствия неудачных исхо­дов и готово ли общество принять на себя эти неудачи? Эти вопросы необходимо решить до начала испытаний. Поэтому ведущие специалисты ВОЗ, ЮНЕСКО, Совета Европы и др. рекомендуют временно воздержаться от подобных опытов с зародышевыми клетками человека.

Генно-инженерные подходы открывают широкие перспек­тивы лечения наследственных заболеваний — генной терапии. Генная терапия —это введение в организм больного ге­нетического материала в клетку, что изменяет ее функцию.

Уже решены принципиальные вопросы генной терапии у человека. Лечебный эффект достигается работой введенного гена или за счет подавления функции патогенного гена.

Введение ДНК в клетки-мишени возможно разными спо­собами: химическими (микропреципитаты фосфата кальция ДЕАЕ-декстран, диметилсульфоксид, липосомы); физичес­кими (ультразвук, микроинъекции, аэрозольный метод, ла­зерная микроинъекция, электропорация); вирусными (аде­новирусы, ретровирусы аденоассоциированные вирусы). Обычно перенос генетического материала производится в клетки, заранее выделенные из организма больного (напри­мер, культура лимфоцитов при недостаточности аденозин-дезаминазы, клетки печени при семейной гиперхолеетери-немии). Затем эти клетки опять вводят больному.

Для транспортировки гена чаще используются вирусы. Среди наиболее приемлемых для генной терапии окажутся аденовирусы, так как они не встраиваются в геном человека, имеют широкий спектр поражения тканей и не дают злока­чественный рост.

Генная терапия пока имеет скромные успехи, но в после­дние годы в мире разрабатываются более 400 проектов ген­ной терапии. Из них более 60% направлено на лечение опу­холей и примерно по 15% на терапию инфекционных забо­леваний и патологических состояний, вызванных изменени­ем гена.

Достижения современной генетики значительно расши­рили возможности биотехнологии. Биотехнология — это ис­пользование биологических объектов для производства про­дуктов или материалов. Несмотря на то, что этот термин был введен только в конце XX в., такие методы применя­лись человеком с давних времен. Например, микроорганиз­мы для хлебопечения, пивоваренные и методы получения антибиотиков с помощью микробов. С этого времени нача­лась новая эра в развитии биотехнологии.

В настоящее время получают целый ряд лекарственных препаратов с помощью микробов в промышленных услови­ях, разрабатываются способы для целевой доставки искусст­венных векторов к различным органам.

Дата добавления: 2015-10-02