Генная инженерия

Одним из разделов молекулярной генетики и молекулярной биологии, который приблизился к рубежу практических приложений, является генная инженерия. Генная инженерия – это сумма методов, позволяющая переносить гены из одного организма в другой, или – это технология направленного конструирования новых биологических объектов (С.И. Алиханян, 1980 г.). К генной инженерии принято относить следующие операции:

1) Синтез генов вне организма.

2) Выделение из клеток отдельных генов или генетических структур (фрагментов хромосом, целых хромосом, ядер).

3) Направленную перестройку выделенных структур.

4) Копирование и размножение выделенных генов или синтезированных генов или генетических структур.

5) Перенос и включение таких генов или генетических структур в подлежащий изменению геном.

6) Экспериментальное соединение геномов в одной клетке.

Для того, чтобы организм обладал новыми наследственными свойствами необходимо ввести в него новый ген, подключить его к регуляторной системе организма, добиться его функционирования в соответствующих клетках. Существует 3 этапа такого процесса: получение генетического материала, введение генетического материала в изменяемый организм и включение новых генов в генетический аппарат клетки.

1. Получение генетического материала.

Осуществляется путем его выделения из генома клеток донора, либо путем его синтеза химическим путем или с помощью и-РНК и фермента обратной транскриптазы (ревертазы). Нужный ген получают путем вырезания его из ДНК с помощью особых ферментов – рестриктаз. Такой способ был разработан на плазмидной ДНК бактерий.

2. Введение генетического материала.

Осуществляется путем трансформации, трансдукции, конъюгации и соматической гибридизации.

Гибридизация соматических клеток приводит к слиянию двух протопластов клеток и образованию ядра с диплоидным набором хромосом. Затем гибридная клетка делится, и образуются дочерние гибридные клетки с признаками обоих родителей.

3. Включение новых генов в генетический аппарат клеток.

Новые введенные гены не способны к самостоятельной репликации. Поэтому они вначале вводятся в состав структуры, способной к воспроизведению. Она называется вектором. Это молекула ДНК, которая способна переносить в клетку чужой ген и обеспечивать его размножение там. Векторами могут быть плазмиды бактерий, бактериофаги, вирусы животных, космиды – фрагменты бактериофагов с плазмидами.

С помощью генной инженерии решено ряд проблем биологии: установлено мозаичное строение гена, расшифрована структура генов, кодирующих иммуноглобулины. В 1980 году получен гормон соматотропин, в 1982 – инсулин методом генной инженерии, а также интерферон, витамины, и различные гормоны. Генная инженерия является основой биотехнологии, а в медицине обеспечивает производство вакцин, сывороток, а также диагностику генетических аномалий человека на ранних стадиях развития (генная хирургия – замена поврежденного гена новым).

В 2001 году усилиями генетиков программы «Геном человека» открыто количество генов, составляющих 31 тыс. на геном человека. Это расширяет возможности использования генетики для медицинских целей.

Все работы по клонированию человека, по мнению большинства ученых-генетиков должны быть запрещены.

Пересадка генов должна проводиться для человека только в терапевтических целях, с помощью соматических клеток. Применение половых клеток для генной терапии возможно только при достаточном доказательстве безопасности такого лечения по сравнению с генной терапией соматическими клетками.

Дата добавления: 2014-01-06