Отрасли применения генной инженерии

Еще одно перспективное направление в медицине, связанное с рекомбинантной ДНК, – т.н. генная терапия. В этих работах, которые пока еще не вышли из экспериментальной стадии, в организм для борьбы с опухолью вводится сконструированная по методу генной инженерии копия гена, кодирующего мощный противоопухолевый фермент. Генную терапию начали применять также для борьбы с наследственными нарушениями

в иммунной системе.

Российское предприятие "Биопрепарат", которое представляет Г.Я. Щербаков, занимается разработкой и созданием генно-модифицированных лекарственных средств. В ходе работ принимаются серьезные меры безопасности, конечный продукт имеет степень очистки 99,999%. На предприятии проводятся исследования, доказывающие положительное влияние его продукции на человеческий организм.

Внедрение генно-модифицированных лекарств может привести к настоящему прорыву в борьбе с тяжелыми заболеваниями. Так, в России уже выпускаются пять препаратов против рака, которые по качеству не уступают зарубежным аналогам. На стадии разработки в лабораториях находятся еще несколько лекарств.

Биотехнология уже продемонстрировала свою полезность и доказала реальную возможность еще гораздо больших выгод. Страдающим от диабета теперь доступен инсулин. Некоторые бездетные семьи благодаря новой технологии смогли иметь ребенка. Почва, загрязненная нефтепродуктами, обрабатывается бактериями природного происхождения, которым именно нефтепродукты необходимы для поддержания обмена веществ.

Клонирование перестало быть предметом из области отдаленного будущего. Этот метод генной инженерии стал реальным фактом нашей жизни. Клонирование человека, возможно, будет произведено в ближайшее время. О работах в этом направлении уже заявлено американскими и английскими учеными в средствах массовой информации.

Ученые, которые разработали технику клонирования, научились превращать соматические клетки организма в половые. Они сумели побудить соматическую клетку к делению, как половую. И заложенный в такую клетку генетический код будет строить тот организм, от которого взята эта соматическая клетка. Таким образом, человеческий организм может быть повторен. По принятому в науке определению клонирование - точное воспроизведение того или иного живого объекта в каком-то количестве копий. Вполне естественно, что все эти копии должны обладать одинаковой наследственной информацией, то есть нести набор генов, идентичных генам «родителя», в отличие от существ, возникших путем естественного размножения, при котором генетический материал двух родителей по-разному смешивается в каждой особи потомства. В ряде случаев получение клона животных не вызывает особого удивления и считается рутинной процедурой, хотя и не такой уж простой. Генетики добиваются этого, используя объекты, способные размножаться не только половым путем, но и посредством партеногенеза, то есть без предшествующего оплодотворения. Поскольку такой процесс контролируется генетически, возможно вывести линии, в которых размножение происходит только партеногенезом. Естественно, те особи, которые станут развиваться из потомков той или иной исходной половой клетки, в генетическом отношении будут одинаковыми и могут составить клон. У нас в стране, например, блестящие работы по клонированию такого рода выполняет на шелкопряде с помощью разработанной им специальной методики академик Владимир Александрович Струнников. В своих работах он, однако, отмечает, что клонированные особи не идентичны друг другу, но оказываются разнообразными по целому ряду так называемых количественных признаков - величине, продуктивности и плодовитости. В ряде клонов это разнообразие бывает большим, чем в обычных генетически разнообразных популяциях.

На этой основе можно заключить, что принципиальный ответ на вопросы «возможно ли клонирование живых организмов?» и «идентичны ли друг другу клонированные особи?» получены. На первый - ответ положительный, на второй, очевидно, отрицательный.

В эмбриологии, например, тоже известны методы получения клонов. Если зародыш морского ежа на стадии раннего дробления искусственно разделить на составляющие его клетки - бластомеры, то из каждого разовьется целый организм. В ходе последующего развития зародышевые клетки теряют эту способность и становятся все более и более специализированными. Можно также использовать ядра так называемых стволовых эмбриональных клеток от какого-нибудь конкретного раннего эмбриона, которые еще не являются очень специализированными (таковым будет их потомство). Эти ядра пересаживаются в яйцеклетки, из которых удалено собственное ядро, и такие яйцеклетки, развиваясь в новые организмы, опять-таки могут образовать клон генетически идентичных животных. У человека известны случаи своеобразного «естественного» клонирования - это так называемые однояйцовые близнецы, которые возникают благодаря редко встречающемуся естественному разделению оплодотворенной яйцеклетки на два отделяющихся друг от друга и в последующем самостоятельно развивающихся бластомера. Они очень похожи друг на друга, но все же не идентичны.

Обратимся к истории генетики и первым опытам по клонированию живых организмов, ставших известными широкой публике.

Все началось с опытов российского эмбриолога Г.В. Лопашова, который ещё в 40-х гг. разработал метод пересадки (трансплантации) ядер в яйцеклетку лягушки. Но огласки опыты не получили (в то время советская биология была подвластна печально известному Трофиму Лысенко), и только десятилетие спустя американские и английские биологи начали выполнять опыты на основе работ Лопашова. Они добились развития яйцеклеток с чужим ядром до достаточно поздних стадий. И вот 1 - 2 процента особей проходили стадию метаморфоза и превращались во взрослых лягушек. Впрочем, такие лягушки оказывались не без дефектов, да и выглядели более хилыми по сравнению со своим «родителем» (донором ядра), так что даже в этом случае едва ли можно говорить об абсолютно точном копировании.

Тогда и заговорили о клонировании млекопитающих и человека: если можно клонировать лягушку, почему бы не попробовать то же самое на других объектах. Первый форум, на котором всерьез рассматривалась проблема клонирования животных, был Международный генетический конгресс в Беркли (США) в августе 1973 года.

Примерно в то же время была опубликована статья Карла Иллмензее, из которой следовало, что ему удалось получить клон из трех мышек. После создания авторитетной комиссии на работе Иллмензее был поставлен крест: ее признали недостоверной. Таким образом, по самой проблеме был нанесен весьма болезненный удар, оказалась под сомнением ее разрешимость.

Внимание к клонированию, таким образом, ослабло на некоторое время. Но появилось сообщение о рождении овечки Долли, что вызвало небывалый интерес к этому вопросу. Только тогда мало кто обратил внимание на то, что в экспериментах Яна Вильмута, «автора» Долли, процент выхода рожденных животных оказался ничтожно мал - всего одна овечка из 236 попыток.

Клонированная овца Долли родилась в 1996 г., а 23 февраля 1997 года создатели клонированной овцы огласили факт ее существования. В 1999 году исследователи заметили, что клетки Долли выглядят более старыми, чем у ее сверстников, рожденных естественным путем. Уже тогда некоторые генетики предположили, что при клонировании вместе с генами передается и «возраст». Сейчас эта гипотеза получает весомое подтверждение. Дело в том, что "генетической матери" Долли овечки на момент клонирования было 6 лет. Чуть более наукоподобное объяснение тому, что клонированные животные умирают в расцвете сил, дает журнал Newscientist. Как утверждает издание, у первых клонированных овец цепочка ДНК была короче, чем у животных, появившихся на свет естественным путем. Из нее были исключены гены группы теломеров (telomeres), отвечающие за так называемые "генетические часы", которые определяют запрограммированную природой продолжительность жизни организма. Теоретически подобная операция должна была продлить жизнь клонам, но на практике был выявлен обратный эффект. Впрочем, цепочка ДНК нормальной длины также не способна продлить жизнь клонированным животным. Японские ученые под руководством профессора Atsuo Ogura клонировали 12 мышей. Клоны полностью соответствовали своим суррогатным родителям по всем генетическим и биологическим показателям, казались активными и здоровыми, развивались совершенно нормально. В то же время, к 800 дню наблюдений 10 из двенадцати животных были уже мертвы. В группе обычных мышей к тому времени умерли только трое . Таким образом, дать внятного объяснения феномена преждевременной смертности клонов пока не может никто. Ученые говорят, что в ближайшие годы технология клонирования должна оставаться исключительно на уровне лабораторных экспериментов. Говорить о ее промышленном использовании и тем более - о применении клонирования в медицине человека, пока преждевременно. Чучело овечки Долли навеки займет свое место в музее шотландского Института Рослина (Roslin Institute). Парадоксально, но факт: именно такой эффект наблюдают сейчас ученые, проводящие эксперименты на мышах: каждое новое поколение потомков клонированных животных живет все меньше и меньше . Сегодня особый интерес вызывают опыты группы ученых из университета в Гонолулу во главе с Риузо Янагимачи. Авторы сумели усовершенствовать метод Вильмута: они отказались от электрической стимуляции слияния донорской соматической клетки с яйцеклеткой и изобрели такую микропипетку, с помощью которой удалось «безболезненно» трансплантировать ядро (опыты проводились на мышах). Кроме того, они использовали в качестве донорских ядра клеток, окружающих яйцеклетку. Процент «выхода» рожденных мышат (их извлекали с помощью кесарева сечения) был в разных сериях от 2 до 2,8. Молекулярные исследования, как и в случае с Долли, подтвердили: мышата - продукт клонирования. Таким образом, по крайней мере в некоторых случаях доказана способность ядер соматических клеток обеспечивать нормальное развитие млекопитающих.

 Скачать реферат