Inxhinieri gjenetike dhe bioteknologjia moderne u ngrit si rezultat i zhvillimeve në mikrobiologji, gjenetikë dhe biokimi. Përparimet në biologjinë molekulare, gjenetikën molekulare, biologjinë qelizore, si dhe metodat eksperimentale të zbuluara rishtazi dhe pajisjet e reja kanë ofruar ritme të pabesueshme zhvillimi në inxhinierinë gjenetike dhe bioteknologji.

Qëllimi i inxhinierisë gjenetike

Qëllimi i inxhinierisë gjenetike është të ndryshojë strukturën e gjeneve, vendndodhjen e tyre në kromozom dhe të rregullojë aktivitetin e tyre në përputhje me nevojat e njeriut. Për të arritur këtë qëllim, përdoren metoda të ndryshme për të lejuar prodhimin e proteinave në shkallë industriale, krijimin e varieteteve të reja të bimëve dhe racave të kafshëve që plotësojnë më së miri kërkesat, si dhe diagnostikimin dhe trajtimin e sëmundjeve të ndryshme infektive dhe trashëgimore të njeriut.

Objektet e kërkimit të inxhinierisë gjenetike janë viruset, bakteret, kërpudhat, kafshët (përfshirë trupin e njeriut) dhe qelizat bimore. Pasi molekula e ADN-së e këtyre qenieve të gjalla pastrohet nga substanca të tjera qelizore, dallimet materiale midis tyre zhduken. Një molekulë e pastruar e ADN-së mund të ndahet duke përdorur enzima në segmente specifike, të cilat më pas mund të bashkohen së bashku duke përdorur enzima ndërlidhëse nëse është e nevojshme. Metodat moderne të inxhinierisë gjenetike bëjnë të mundur riprodhimin e çdo segmenti të ADN-së ose zëvendësimin e çdo nukleotidi në një zinxhir ADN me një tjetër. Sigurisht, këto suksese u arritën si rezultat i një studimi të vazhdueshëm të ligjeve të trashëgimisë.

Inxhinieria gjenetike (inxhinieria gjenetike) lindi si rezultat i zbulimit të enzimave që ndajnë në mënyrë specifike bazën materiale të trashëgimisë - molekulën e ADN-së në segmente dhe lidhin këto segmente me skajet me njëri-tjetrin, si dhe metodën elektroforetike, e cila bën të mundur për të ndarë me saktësi segmentet e ADN-së përgjatë gjatësisë së tyre. Krijimi i metodave dhe pajisjeve për përcaktimin e sekuencës specifike të nukleotideve që formojnë një molekulë të ADN-së, si dhe për sintezën automatike të çdo segmenti të dëshiruar të ADN-së, siguroi zhvillimin e inxhinierisë gjenetike me një ritëm të shpejtë.

Zhvillimi i dëshirës së shkencëtarëve për të kontrolluar trashëgiminë u lehtësua nga provat që tregojnë se baza e trashëgimisë së të gjitha bimëve dhe kafshëve është molekula e ADN-së, se bakteret dhe fagët gjithashtu u binden ligjeve të trashëgimisë, se procesi i mutacionit është i përbashkët për të gjitha qeniet e gjalla. dhe mund të rregullohet me metoda eksperimentale.

Louis Paster

Shkencëtari i madh francez Louis Pasteur, pasi kishte zhvilluar një metodë për marrjen e kloneve, ishte i pari që tregoi se bakteret janë të ndryshme, kanë trashëgimi dhe vetitë e tyre janë të lidhura ngushtë me këtë të fundit (Fig. 1, 2).

Twort dhe D'Herrel

Në vitin 1915, Twort dhe D'Herrel vërtetuan se fagët (fagët janë viruse që shumohen në baktere), duke u shumuar spontanisht brenda baktereve, mund t'i shkatërrojnë ato. Mikrobiologët i lidhën shpresat e tyre në përdorimin e fagëve kundër mikrobeve që shkaktojnë sëmundje të rrezikshme infektive. Megjithatë, bakteret janë rezistente ndaj fagëve për shkak të mutacioneve spontane. Trashëgimia e këtyre mutacioneve mbron bakteret nga shkatërrimi nga fagët.

Duke u shumuar brenda një qelize, viruset dhe fagët mund ta shkatërrojnë atë ose, duke u futur në gjenomin e qelizës, të ndryshojnë trashëgiminë e saj. Për të ndryshuar trashëgiminë e një organizmi, proceset e transformimit dhe transduksionit përdoren gjerësisht.

Joshua dhe Esther Lederberg

Në vitin 1952, Joshua dhe Esther Lederberg, duke përdorur metodën e kopjimit (replikimit) të kolonive bakteriale, vërtetuan ekzistencën e mutacioneve spontane në baktere (Fig. 3). Ata zhvilluan një metodë për të izoluar qelizat mutante duke përdorur replikimin. Nën ndikimin e mjedisit të jashtëm, frekuenca e mutacioneve rritet. Metodat speciale bëjnë të mundur shikimin e kloneve të shtameve të reja të formuara si rezultat i mutacioneve me sy të lirë.

Metoda e replikimit kolonitë bakteriale kryhet si më poshtë. Pëlhura prej kadifeje e sterilizuar shtrihet mbi sipërfaqen e një pajisjeje prej druri dhe aplikohet në një koloni bakteresh që rriten në sipërfaqen e një pjate Petri të destinuar për transplantimin e kopjeve. Më pas kolonitë transferohen në një pjatë të pastër Petri me një lëndë ushqyese artificiale. Materiali nga faqja

Fazat e inxhinierisë gjenetike

Inxhinieria gjenetike kryhet në disa faza.

• Identifikohet një gjen me interes bazuar në funksionin e tij, më pas izolohet, klonohet dhe studiohet struktura e tij.
• Gjeni i izoluar kombinohet (rikombinohet) me ADN-në e ndonjë fagu, transpozoni ose plazmidi që ka aftësinë të rikombinohet me një kromozom dhe në këtë mënyrë krijohet një konstrukt vektori.
• Ndërtimi i vektorit futet në qelizë (transformimi) dhe fitohet një qelizë transgjenike.
• Organizmat e pjekur mund të merren nga një qelizë transgjenike në kushte artificiale.

Inxhinieri gjenetike (gjenetike).

Inxhinieri gjenetike (gjenetike).– dizajn artificialisht strukturat gjenetike dhe organizmat e modifikuar trashëgimisht. Inxhinieria gjenetike është një seksion (degë e aplikuar) e gjenetikës molekulare e lidhur me krijimin e synuar të molekulave të reja të ADN-së të afta për t'u shumuar në një qelizë pritëse. Në këtë rast, ndodh një ndryshim artificial, i qëllimshëm në gjenotipin e organizmit (mikroorganizëm) dhe formimi i karakteristikave dhe vetive të reja. Inxhinieria gjenetike merret me dekodimin e strukturës së gjeneve, sintezën dhe klonimin e tyre, si dhe me futjen e gjeneve të izoluara nga qelizat e organizmave të gjallë në qelizat e bimëve dhe kafshëve në mënyrë që të ndryshojnë në mënyrë specifike karakteristikat e tyre gjenetike.

Metodat e zhvilluara mirë të inxhinierisë gjenetike janë transgjeneza, sinteza mikrobiologjike etj.

Transgjeneza– transferimi i gjeneve nga një lloj organizmi në tjetrin. Transgjeneza kryhet duke prerë dhe qepur seksione të ADN-së me pjesëmarrjen e enzimave - enzimave kufizuese dhe ligazave.

Fazat e transgjenezës:

a) izolimi i gjeneve (fragmenteve të ADN-së) nga qelizat bakteriale, bimore ose shtazore duke përdorur një enzimë enzimat kufizuese;

b) lidhja (lidhja) e gjeneve (fragmenteve të ADN-së) me një plazmid duke përdorur një enzimë ligazat;

c) futja e një ADN plazmide hibride që përmban gjenin e dëshiruar në qelizën pritëse;

d) kopjimi (klonimi) i këtij gjeni në qelizën strehuese dhe sigurimi i funksionimit të tij sipas skemës: “Kodi i ADN-së – transkriptimi – përkthimi – proteina”

Mjetet e inxhinierisë gjenetike janë enzimat e zbuluara në vitin 1974 - enzimat kufizuese (endonukleazat kufizuese). Enzimat kufizuese njohin seksionet (vendet) e ADN-së dhe bëjnë prerje në fijet e ADN-së. Në skajet e secilit fragment, formohen bishta me një fije, të quajtur " skajet ngjitëse" pasi ato, si të thuash, mund të qëndrojnë së bashku për shkak të komplementaritetit.

Enzimat kufizuese njohin një sekuencë specifike të nukleotideve të ADN-së në ADN me dy vargje. Enzima kufizuese më pas ngjitet në vendin e njohur të nukleotideve dhe e pret atë në vendin e lidhjes. Më shpesh, enzimat kufizuese njohin rajone me 4-6 çifte nukleotide në një molekulë të ADN-së dhe prenë të dy vargjet e ADN-së në mes të këtyre rajoneve ose zakonisht me një zhvendosje. Shembuj të enzimave kufizuese: enzimë kufizuese Eco RI, i cili njeh një fragment të ADN-së prej gjashtë nukleotideve GAATTC (vendi i prerë midis nukleotideve G dhe A të të dy vargjeve të ADN-së); enzimë kufizuese Hind III njeh rajonin AAGCTT (vendi i prerjes midis nukleotideve A dhe A të të dy vargjeve të ADN-së); enzimë kufizuese Bam I njeh rajonin GGATCC (vendin e prerjes midis nukleotideve G dhe G të të dy vargjeve të ADN-së); enzimë kufizuese Hae III njeh rajonin GGCC (vendi i prerjes midis nukleotideve G dhe C të të dy vargjeve të ADN-së); enzimë kufizuese Hpa II njeh regjionin CCGG (vendi i prerjes ndërmjet nukleotideve C dhe C të të dy vargjeve të ADN-së).

Më pas, për të ndërtuar një organizëm të modifikuar gjenetikisht, është e nevojshme futja e gjenit të dëshiruar në qelizën e këtij organizmi. Futja e gjeneve të huaja në trup kryhet duke përdorur vektor plazmidik. Vektori është plazmidi – molekulë e vogël rrethore e ADN-së e cila nxirret nga citoplazma e një qelize bakteriale. Plazmidet– faktorët e trashëgimisë që ndodhen jashtë kromozomeve, që përfaqësojnë ADN ekstrakromozomale.

Oriz. 37.

A– Skema për futjen e ADN-së së huaj në një plazmid bakterial duke përdorur enzima (endonukleaza restriksionale dhe ligaza).

B– Skema e transferimit të gjeneve njerëzore përgjegjëse për sintezën e hormonit të insulinës dhe formimin e ADN-së vektoriale.

Vetitë e plazmidit: 1) ka aftësinë për replikim autonom; 2) përmban gjene që kodojnë antibiotikët; 3) janë në gjendje të integrohen në kromozomin e qelizës marrëse; 4) njeh seksione të ADN-së që mund të priten nga enzimat kufizuese; 5) një enzimë kufizuese mund të presë plazmidin dhe ta transferojë atë në një gjendje lineare. Studiuesit përdorin këto veti të plazmidit për të marrë ADN rekombinante (hibride).

Sekuenca e futjes së ADN-së në një plazmid (vektor plazmid) duke përdorur një enzimë kufizuese(Fig. 37 A):

1) kufizim– prerja e molekulës së ADN-së me një enzimë kufizuese, formimi i fragmenteve të ADN-së dhe izolimi i gjenit të kërkuar;

2) përfshirja e gjenit të izoluar në një plazmid, d.m.th., marrja e ADN-së rekombinante (hibride) duke futur një fragment të ADN-së së huaj në një plazmid;

3) lidhja– ndërlidhja e enzimës ligaza plazmid (vektor) dhe fragmente të huaja të ADN-së; në këtë rast, skajet e vektorit dhe ADN-së së huaj (të ashtuquajturat "skajet ngjitëse") janë plotësuese me njëri-tjetrin;

4) transformimi– futja e një plazmidi rekombinant në gjenomën e një qelize tjetër (qelizë marrëse), në veçanti të një qelize bakteriale.

Duhet të theksohet se plazmidet depërtojnë vetëm në një pjesë të baktereve të trajtuara. Bakteret e transformuara, së bashku me plazmidet, fitojnë rezistencë ndaj një antibiotiku të caktuar, gjë që bën të mundur ndarjen e tyre nga bakteret e patransformuara që vdesin në një mjedis që përmban një antibiotik. Secila prej baktereve të transformuara, të vendosura në një medium ushqyes, shumohet dhe formon një koloni me mijëra pasardhës - një klon.

5) skriningu– përzgjedhja midis baktereve të transformuara të atyre që përmbajnë plazmide me gjenin e dëshiruar.

Kafshët dhe bimët transgjenike

Gjenet e klonuara futen në vezët e gjitarëve ose protoplastet e bimëve (një qelizë e izoluar pa mur qelizor) duke përdorur mikroinjeksion, dhe më pas prej tyre rriten kafshë ose bimë, në gjenomin e të cilëve veprojnë gjenet e huaja. Quhen bimët dhe kafshët, gjenomi i të cilave është ndryshuar përmes operacioneve të inxhinierisë gjenetike organizatat transgjenike (bimët dhe kafshët transgjenike), sepse përmban gjene të huaja. Janë marrë minj transgjenikë, lepuj, derra dhe dele. Gjenomi i tyre përmban gjene nga bakteret, gjitarët dhe njerëzit. Janë marrë bimë transgjenike (misër, speca, domate, grurë, thekër, bishtajore, patate etj.) që përmbajnë gjene nga specie të palidhura. Bimët transgjenike janë rezistente ndaj herbicideve, insekteve, kushteve të pafavorshme të shiut etj. Problemi i ndryshimit të trashëgimisë së shumë bimëve bujqësore po zgjidhet gradualisht.

Harta gjenetike e kromozomeve. Terapia gjenetike

Një hartë gjenetike e kromozomeve është një diagram i renditjes relative të gjeneve të vendosura në të njëjtin grup lidhjesh. Harta të tilla përpilohen për çdo çift kromozomesh homologe. Harta gjenetike tregon renditjen e gjeneve në kromozom dhe distancën ndërmjet tyre (përqindja e kryqëzimit midis gjeneve të caktuara). Kështu, krijimi i shtameve të reja të mikroorganizmave të aftë për të sintetizuar hormone, proteina dhe barna bazohet në njohuritë e hartave gjenetike të mikroorganizmave. Hartat gjenetike njerëzit janë të nevojshëm për gjenetikën mjekësore. Njohuritë për lokalizimin e një gjeni në një kromozom specifik përdoren në diagnostikimin e një sërë sëmundjesh trashëgimore, si dhe në terapinë gjenetike për të korrigjuar strukturën dhe funksionin e gjeneve.

Terapia gjenetike - duke zëvendësuar gjenet me defekt me ato të paprekura, ose duke korrigjuar strukturën e tyre.

Për të luftuar sëmundjet trashëgimore, onkologjike dhe të lidhura me moshën, po zhvillohen metoda të terapisë gjenetike që janë të sigurta për qelizat njerëzore. Duke përdorur metodat e terapisë gjenetike, është e mundur të zëvendësohen gjenet me defekt në trup, në të cilat kanë ndodhur mutacione në pikë, me ato të paprekura. Në ditët e sotme, shkencëtarët po zotërojnë metoda biosiguria njerëzore: futja e gjeneve të nevojshme në qelizat e trupit të njeriut. Kjo do t'ju lejojë të shpëtoni nga shumë sëmundje trashëgimore.

Sinteza mikrobiologjike

Metodat e inxhinierisë gjenetike kanë bërë të mundur zbatimin sinteza mikrobiologjike(Fig. 37 B). Duke përdorur metoda të inxhinierisë gjenetike, mikrobiologët arritën të merrnin shtame bakteresh, falë të cilave kryhet me sukses sinteza mikrobiologjike. Për ta bërë këtë, zgjidhen qelizat e nevojshme bakteriale që nuk përmbajnë plazmide. Izolohen molekulat e ADN-së me një sekuencë të caktuar nukleotidesh, të cilat përcaktojnë zhvillimin e tiparit të dëshiruar. Një plazmid me një seksion të integruar të ADN-së (gjenom) futet në një qelizë bakteriale, në të cilën seksioni i integruar i ADN-së fillon të funksionojë (proceset e riprodhimit, transkriptimit, përkthimit ndodhin) dhe sintetizohet në qelizën bakteriale. proteina e duhur(interferoni, geneferoni, imunoglobulina, insulina, somatotropina, etj.). Hormonet (insulina, somatotropina), shumë aminoacide, antibiotikë, vaksina etj., merren në sasi industriale Bakteret e tilla shumohen në shkallë industriale dhe prodhojnë proteinën e nevojshme.

Duke përdorur metodat gjenetikeështë marrë një lloj i mikroorganizmit Pseudomonas denitrificans, i cili prodhon dhjetëra herë më shumë vitaminë C dhe vitamina B sesa formë origjinale; një lloj i ri i bakterit Micrococcus glutamicus sekreton qindra herë më shumë aminoacid lizinë sesa kultura origjinale (e egër) e bakterit që prodhon lizinë.

Inxhinieria e qelizave

Inxhinieria e qelizave– kultivimi i qelizave ose indeve individuale në mjedise të veçanta artificiale, zhvillimi i metodave për krijimin e një lloji të ri qelizash duke i hibridizuar ato, duke zëvendësuar kromozome dhe duke rritur hibride prej tyre.

1. Metoda e kulturës së indit

Metoda konsiston në kultivimin e qelizave të izoluara ose pjesëve të indeve në një mjedis ushqyes artificial në kushte të përshtatshme mikroklimatike. Si rezultat i kultivimit, qelizat bimore ose pjesët e indeve rigjenerohen në një bimë të tërë. Me përhapjen mikroklonale të qelizave individuale ose pjesëve të indeve (zakonisht meristem apikal i kërcellit ose rrënjës), mund të përftohen shumë bimë të dobishme. Kushtet mikroklimatike dhe mjediset ushqyese për rigjenerimin e bimëve zbukuruese, kulturore dhe mjekësore përzgjidhen eksperimentalisht. Kultura e indeve përdoret gjithashtu për të prodhuar bimë diploide pas trajtimit të formave haploide origjinale me kolchicine.

2. Hibridizimi somatik

Hibridizimi somatik përfshin prodhimin e qelizave hibride, dhe prej tyre - forma të reja; fekondimi artificial i vezëve.

Marrja e bimëve të reja hibride me shkrirjen e protoplasteve (bërthamë dhe citoplazmë) të qelizave të ndryshme në kulturën e indeve. Për të bashkuar protoplastet, muri qelizor i bimëve shkatërrohet me ndihmën e enzimave dhe fitohet një protoplast i izoluar. Gjatë kultivimit të protoplasteve të tilla lloje të ndryshme bimët bashkohen dhe formojnë forma me karakteristika të reja të dobishme. Fekondimi artificial i vezëve kryhet duke përdorur metodën e fekondimit in vitro (IVF), e cila lejon fekondimin e vezëve in vitro me implantimin e mëvonshëm të embrionit në një fazë të hershme të zhvillimit dhe për të kapërcyer disa forma të infertilitetit tek njerëzit.

3. Inxhinieria e kromozomeve– zëvendësimi i kromozomeve individuale në qelizat bimore ose shtimi i kromozomeve të reja. Diploidët kanë çifte kromozomesh homologe dhe organizma të tillë quhen dizomikë. Nëse një kromozom lihet në një çift të vetëm, atëherë formohet një monozomi. Nëse shtoni një kromozom të tretë homolog në ndonjë çift, formohet një trizomik, etj. Është e mundur të zëvendësohen kromozome individuale të një specie me kromozome të një specie tjetër. Marrë format quhen të zëvendësuara.

Çfarë është inxhinieria gjenetike?

Inxhinieria gjenetike është një teknologji e re, revolucionare me të cilën shkencëtarët mund të nxjerrin gjenet nga një organizëm dhe t'i prezantojnë ato në çdo organizëm tjetër. Gjenet janë programi i jetës - këto janë konstruktet biologjike që përbëjnë ADN-në dhe të cilat përcaktojnë karakteristikat specifike të natyrshme në një ose një organizëm tjetër të gjallë. Transplantimi i gjeneve ndryshon programin e organizmit marrës dhe qelizat e tij fillojnë të prodhojnë substanca të ndryshme, të cilat, nga ana tjetër, krijojnë karakteristika të reja brenda atij organizmi.
Duke përdorur këtë metodë, studiuesit mund të ndryshojnë vetitë dhe karakteristikat specifike në drejtimin që dëshirojnë, për shembull, ata mund të zhvillojnë një varietet domate me afat më të gjatë ruajtjeje ose një varietet sojë që është rezistent ndaj herbicideve. Inxhinieria gjenetike është një metodë e bioteknologjisë që merret me kërkime në ristrukturimin e gjenotipeve. Gjenotipi nuk është thjesht një shumë mekanike gjenesh, por një sistem kompleks që është zhvilluar gjatë evolucionit të organizmave. Inxhinieria gjenetike bën të mundur transferimin e informacionit gjenetik nga një organizëm në tjetrin përmes operacioneve in vitro. Transferimi i gjeneve bën të mundur tejkalimin e barrierave ndërspeciale dhe transferimin e karakteristikave individuale trashëgimore të një organizmi në tjetrin. Bartësit e bazës materiale të gjeneve janë kromozomet, të cilët përfshijnë ADN-në dhe proteinat. Por gjenet e formimit nuk janë kimike, por funksionale.
Nga pikëpamja funksionale, ADN-ja përbëhet nga shumë blloqe që ruajnë një sasi të caktuar informacioni - gjenet. Veprimi i gjenit bazohet në aftësinë e tij për të përcaktuar sintezën e proteinave përmes ARN-së. Molekula e ADN-së përmban, si të thuash, informacion që përcakton strukturën kimike të molekulave të proteinave. Një gjen është një seksion i një molekule të ADN-së që përmban informacion në lidhje me strukturën parësore të çdo proteine ​​(një gjen - një proteinë). Për shkak se ka dhjetëra mijëra proteina në organizma, ka dhjetëra mijëra gjene.

Tërësia e të gjitha gjeneve të një qelize përbën gjenomin e saj. Të gjitha qelizat e trupit përmbajnë të njëjtin grup gjenesh, por secila prej tyre zbaton një pjesë të ndryshme të informacionit të ruajtur. Prandaj, për shembull, qelizat nervore si në karakteristikat strukturore, funksionale dhe biologjike ato ndryshojnë nga qelizat e mëlçisë. Ristrukturimi i gjenotipeve, gjatë kryerjes së detyrave të inxhinierisë gjenetike, është ndryshimet cilësore gjenet që nuk lidhen me ndryshimet në strukturën e kromozomeve të dukshme në një mikroskop. Ndryshimet e gjeneve lidhen kryesisht me transformimin struktura kimike ADN.
Informacioni rreth strukturës së një proteine, i shkruar si një sekuencë nukleotidesh, zbatohet si një sekuencë e aminoacideve në molekulën e proteinës së sintetizuar. Një ndryshim në sekuencën e nukleotideve në ADN kromozomale, humbja e disa dhe përfshirja e nukleotideve të tjera, ndryshon përbërjen e molekulave të ARN-së të formuara në ADN, dhe kjo, nga ana tjetër, përcakton një sekuencë të re të aminoacideve gjatë sintezës. Si rezultat, një proteinë e re fillon të sintetizohet në qelizë, e cila çon në shfaqjen e vetive të reja në trup. Thelbi i metodave të inxhinierisë gjenetike është që gjenet individuale ose grupet e gjeneve futen ose përjashtohen nga gjenotipi i një organizmi. Si rezultat i futjes së një gjeni të munguar më parë në gjenotip, qeliza mund të detyrohet të sintetizojë proteina që nuk i kishte sintetizuar më parë.

Problemet e inxhinierisë gjenetike

Mundësitë e një prej krijimeve më të rëndësishme të shkencës së shekullit të njëzetë - inxhinierisë gjenetike - kanë ngacmuar prej kohësh imagjinatën e njerëzimit, pasi ajo i është afruar gjësë më të rëndësishme në trupin e njeriut, ligjeve të jetës së trupit të tij. Por nëse pesëmbëdhjetë vjet më parë rezultatet e punës së bioteknologëve u shoqëruan kryesisht me zhvillimin e varieteteve të reja të karotave ose një race të re të lopëve qumështore, atëherë nja dy vjet më parë doli të ishte e mundur të komunikohej me delen e vogël Dolly. , i klonuar nga biologët skocezë, dhe vitin e kaluar u njoftua për krijimin e të parës pak a shumë harta e përgjithshme gjenomi i njeriut. Në sfondin e përparimeve në fushën e biologjisë, hitet e sezoneve të mëparshme po zbehen në sfond - të reja Teknologjia e informacionit. Pak njerëz tani janë të interesuar në pyetjen se kur një person do të jetë në gjendje të ecë lirshëm në Mars, debati se kur do të jetë i mundur të klonohet një person dhe, në përputhje me rrethanat, si ta parandaloni këtë është shumë më i ngutshëm - një lloj tundjeje me kokë; ndaj moralit dhe etikës.

Inxhinieria gjenetike - armik apo mik? Perspektiva historike...

Perspektiva historike

Siç e dini, jeta lindi në Tokë afërsisht 4.6 miliardë vjet më parë, dhe, pavarësisht se çfarë forme mori, e njëjta substancë ishte përgjegjëse për manifestimet jetësore të çdo organizmi - acidi deoksiribonukleik (aka ADN). ADN-ja, e përfshirë në gjene, përcaktoi dhe ende përcakton (dhe në të ardhmen, me sa duket, nën drejtimin e rreptë të njeriut) aktivitetin metabolik të qelizave të nevojshme për mbijetesën e tyre, dhe kjo është vetë jeta. përkufizim i thjeshtë . Në fakt, termi "gjene" nuk u përdor deri në fillim të shekullit të kaluar, megjithëse kërkimet për funksionimin e tyre filluan në shekullin e 19-të. Murgu austriak Gregor Mendel kaloi shumë vite duke vëzhguar pasardhësit e bimëve të bizeleve, të cilat ai i rriti në kopshtin e manastirit. Duke regjistruar veçoritë e jashtme - lartësinë e kërcellit, ngjyrën e petaleve, formën e bizeleve, ai ishte në gjendje të sugjeronte teorikisht ekzistencën e disa "faktorëve" që trashëgohen nga pasardhësit nga bimët mëmë. Ashtu si Kolombi, Mendeli vdiq pa e ditur se çfarë kishte zbuluar. Që nga fillimi i shekullit të njëzetë, ka pasur një bum në kërkimet në strukturën e qelizave. Biologët arritën të përcaktojnë se çfarë funksionesh kryen bërthama qelizore dhe të zgjidhin misterin e natyrës së kromozomeve. Gjëja më e rëndësishme ishte që natyra e përkthimit të molekulave të ADN-së u bë e qartë: gjatë meozës, e cila i paraprin shfaqjes së vezëve dhe spermës, numri i kromozomeve që përmbajnë ADN-në, zvogëlohet përgjysmë, gjë që më pas, me shkrirjen e qelizat germinale, do të lejojnë që bërthamat e tyre të kombinohen në një tërësi të vetme - për të krijuar një organizëm të ri me një grup krejtësisht unik gjenesh. Në vitin 1953, më në fund u bë e mundur të izolohej struktura e dyfishtë spirale e ADN-së, të cilën çdo nxënës i shkollës tani e njeh me shikim. ADN-ja tani njihet si një gjuhë universale biologjike që do të bashkojë të gjithë organizmat që jetojnë në Tokë: njerëzit dhe bakteret, kërpudhat dhe bimët. Megjithatë, shekulli i njëzetë është një shekull jo vetëm i zbulimeve themelore, por edhe një shekull i inxhinierisë - zbatimi praktik i po këtyre zbulimeve. Prandaj, së bashku me kërkimin e vazhdueshëm se si "e gjithë kjo funksionon në përgjithësi", degë të ndryshme të inxhinierisë gjenetike dhe bioteknologjive të ndryshme u zhvilluan me hapa të mëdhenj. Që në fillim, ky lloj mendimi inxhinierik kishte të bënte kryesisht me atë se si disa organizma të gjallë me një gjen të caktuar mund të përdoren për të përmirësuar të tjerët - ne po flisnim për bimët ose kafshët. Në vitet shtatëdhjetë, shkencëtarët mësuan të prisnin pjesë të ADN-së së një organizmi dhe ta transplantonin atë në një tjetër, gjë që bëri një revolucion të vogël në prodhimin e ilaçeve të ndryshme - insulinës, hormonit të rritjes njerëzore, etj. Për shumë vite, janë bërë përpjekje për të zbatuar të ashtuquajturën terapi gjenetike njerëzore - njerëzit të cilëve u mungojnë disa komponentë në grupin e tyre të gjeneve ose janë në një farë mase me defekt, transplantohen me gjenet e njerëzve të tjerë. Njohuritë e marra nëpërmjet gjenetikës përdoren mjaft gjerësisht në fushën e riprodhimit njerëzor. Shumë njerëz e dinë se në kushte të caktuara është mjaft e mundur të rriten fëmijët "nga një epruvetë", dhe në disa situata të infertilitetit femëror - t'u drejtohen nënave surrogate për ndihmë. Tashmë janë shfaqur në tavolina ngrënieje, edhe pse deri më tani nuk kanë shkaktuar shumë emocione.

Inxhinieria gjenetike - armik apo mik? Mundësitë e inxhinierisë gjenetike...

Mundësitë e inxhinierisë gjenetike, Projekti i Gjenomit Njerëzor

Natyrisht manipulime të suksesshme me gjenet e bimëve dhe kafshëve nuk mund të mos çonte në një pyetje mjaft të rrëshqitshme: po për njerëzit? Nëse është e mundur të përmirësohen kafshët, atëherë pse të mos përmirësohen njerëzit. Sidoqoftë, së pari ju duhet të kuptoni grupin e gjeneve njerëzore. Kështu, në vitin 1990, u shfaq një iniciativë për të hartuar kromozomet e njeriut, të përbërë nga 26-30 mijë gjene. Projekti mori emrin e thjeshtë "Gjenomi njerëzor" dhe përafërsisht supozohej të prezantohej harta e plotë gjenomi rreth vitit 2005. Projekti përfshin grupet kërkimore nga vende të ndryshme, dhe që nga fundi i viteve '90. krijohen kompani të veçanta, detyra kryesore e të cilave është lehtësimi dhe përshpejtimi i komunikimit ndërmjet grupeve të tilla. Në fillim të vitit 2001, 2 kromozome tashmë ishin hartuar plotësisht: 21 dhe 22.

Megjithatë, ndjesia kryesore e vitit të kaluar ishte zbulimi nga grupi i Craig Venter i një harte të përgjithshme të gjenomit njerëzor. Shkencëtarët thonë se nëse e krahasojmë këtë hartë me ato të zakonshmet, vështirë se do të ishte e mundur ta përdornim për të shkuar në dyqan në rrugën tjetër, por në çdo rast, vetë fakti i ekzistencës së saj flet për fillimin e epokës së gjenit. patentimi, dhe kjo, nga ana tjetër, ngre shumë pyetje që nuk janë më biologjike, por etike dhe ligjore. Megjithëse shkencëtarët thonë se qëllimi kryesor i hartës së gjenomit është nevoja për të kuptuar se si funksionon trupi i njeriut në mënyrë që t'i rezistojë më efektivisht sëmundjeve të ndryshme, dhe një njohuri e tillë mund të lehtësojë shumë krijimin e ilaçeve të reja, nevoja për të dyja rregullimi ligjor pyetja: si dhe çfarë mund të bëhet me trupin e njeriut dhe përgjigja e pyetjes: ku duhet të ndalemi? A mundet një person të bëhet si Krijuesi dhe të fillojë të krijojë vetë krijesa të reja? Harta e gjenomit njerëzor shpesh krahasohet me ngjarje të tilla revolucionare si ulja e njeriut në hënë, për shembull. Sidoqoftë, tani ekziston një ndryshim domethënës: nëse programet hapësinore janë një nga detyrat e shtetit, atëherë grupet që marrin pjesë në projekt, si rregull, kanë financim privat, prandaj, kompanitë joshtetërore do të kenë të drejtën e autorit për zhvillimet e tyre. . Çfarë do të bëjnë ata me ta?

Le të imagjinojmë që në të ardhmen e afërt, harta do të hartohet mjaft saktë dhe secili person mund të përshkruhet në këtë mënyrë. Shtrohet pyetja - kush do të ketë akses në këtë informacion? Deri në çfarë mase një person mund të mbajë të paprekur informacionin më "intim" për veten? A do të refuzojnë punëdhënësit të punësojnë një person që ka një predispozitë gjenetike për çdo lloj kanceri? A do të jetë i mundur sigurimi shëndetësor në një situatë ku gjenomi i çdo personi individual do të japë informacion për të gjitha sëmundjet e mundshme? Tony Blair foli për nevojën e përpilimit të portreteve gjenetike të kriminelëve. Dhe duket se shkencëtarët janë gati të punojnë për zbulimin e gjeneve të veçanta përgjegjëse për sjelljen devijuese te njerëzit. Megjithatë, shumë ekspertë tashmë janë të frikësuar nga perspektiva se në të ardhmen e afërt shoqëria do të zhvendosë zgjidhjen për problemet e ndryshme - krimi, varfëria, racizmi, etj. - për gjenetistët dhe inxhinierinë gjenetike: "ata thonë, gjithçka ka të bëjë me gjenet, nëse diçka nuk është në rregull, atëherë kjo nuk është shqetësimi i shoqërisë, por predispozicioni gjenetik i individëve." Në fund të fundit, në përgjithësi, shumë njerëz harrojnë se vetëm disa sëmundje të rralla shkaktohen vetëm nga një grup gjenesh, dhe ato sëmundje që ne zakonisht i quajmë gjenetike - kanceri, çrregullimet kardiovaskulare - janë vetëm pjesërisht të një natyre gjenetike, në shumë mënyra të mundshme. e shfaqjes së tyre në radhë të parë kthesa varet nga hapat e ndërmarrë nga vetë personi dhe shoqëria, prandaj nuk mund të ketë asgjë më të keqe se sa një shoqëri të lajë duart nga një situatë e tillë. Metoda më e zakonshme e inxhinierisë gjenetike është metoda e marrjes së rekombinantit, d.m.th. që përmban një gjen të huaj, plazmid. Plazmidet janë molekula rrethore të ADN-së me dy zinxhirë të përbërë nga disa mijëra çifte nukleotide.

Ky proces përbëhet nga disa faza:
1. Kufizimi - prerja e ADN-së, për shembull, ADN-ja njerëzore në fragmente.
2. Lidhja - një fragment me gjenin e dëshiruar përfshihet në plazmide dhe qepet së bashku.
3. Transformimi është futja e plazmideve rekombinante në qelizat bakteriale. Bakteret e transformuara fitojnë veti të caktuara. Secila prej baktereve të transformuara shumohet dhe formon një koloni me mijëra pasardhës - një klon.
4. Ekzaminimi është përzgjedhja midis kloneve të baktereve të transformuara të atyre me plazmide që mbartin gjenin e dëshiruar njerëzor.

I gjithë ky proces quhet klonim. Duke përdorur klonimin, është e mundur të merren më shumë se një milion kopje të çdo fragmenti të ADN-së nga një person ose organizëm tjetër. Nëse fragmenti i klonuar kodon një proteinë, atëherë është e mundur të studiohet eksperimentalisht mekanizmi që rregullon transkriptimin e këtij gjeni, si dhe të prodhohet kjo proteinë në sasinë e kërkuar. Përveç kësaj, një fragment i klonuar i ADN-së nga një organizëm mund të futet në qelizat e një organizmi tjetër. Kjo mund të arrijë, për shembull, rendimente të larta dhe të qëndrueshme falë gjenit të futur që ofron rezistencë ndaj një sërë sëmundjesh. Nëse futni në gjenotipin e baktereve të tokës gjenet e baktereve të tjera që kanë aftësinë të rregullojnë azotin atmosferik, atëherë bakteret e tokës do të jenë në gjendje ta shndërrojnë këtë azot në azot fiks të tokës. Duke futur në gjenotipin e bakterit E. coli një gjen nga gjenotipi njerëzor që kontrollon sintezën e insulinës, shkencëtarët arritën prodhimin e insulinës përmes E. coli të tillë. Në zhvillimin e mëtejshëm shkencës, do të bëhet e mundur futja e gjeneve që mungojnë në embrionin e njeriut dhe në këtë mënyrë shmangen sëmundjet gjenetike.

Eksperimentet e klonimit të kafshëve kanë vazhduar për një kohë të gjatë. Mjafton të hiqni bërthamën nga veza, të vendosni në të bërthamën e një qelize tjetër të marrë nga indi embrional dhe ta rritni atë - qoftë në një epruvetë ose në mitrën e një nëne adoptuese. Delja e klonuar Doli u krijua në një mënyrë jokonvencionale. Një bërthamë nga qeliza e sisës së një dele të rritur 6-vjeçare të një race u transplantua në një vezë pa bërthama të një dele të një race tjetër. Embrioni në zhvillim u vendos në një dele të racës së tretë. Meqenëse qengji i porsalindur mori të gjitha gjenet nga delja e parë dhuruese, është kopja e saktë gjenetike e tij. Ky eksperiment hap shumë mundësi të reja për klonimin e racave elitare, në vend të përzgjedhjes shumëvjeçare. Shkencëtarët në Universitetin e Teksasit kanë qenë në gjendje të zgjasin jetën e disa llojeve të qelizave njerëzore. Zakonisht një qelizë vdes pasi kalon rreth 7-10 procese ndarjeje, por ata arritën njëqind ndarje qelizore. Plakja, sipas shkencëtarëve, ndodh sepse qelizat humbasin telomeret, strukturat molekulare që ndodhen në skajet e të gjitha kromozomeve, me secilën ndarje.

Shkencëtarët implantuan gjenin që zbuluan, i cili është përgjegjës për prodhimin e telomerazës, në qeliza dhe në këtë mënyrë i bënë ato të pavdekshme. Ndoshta është rrugën e ardhshme drejt pavdekësisë. Që nga vitet '80, janë shfaqur programe për të studiuar gjenomin njerëzor. Në procesin e ekzekutimit të këtyre programeve, tashmë janë lexuar rreth 5 mijë gjene (gjenoma e plotë e njeriut përmban 50-100 mijë). Janë zbuluar një numër gjenesh të reja njerëzore. Inxhinieria gjenetike merr përsipër gjithçka vlerë më të lartë në terapinë gjenetike. Sepse shumë sëmundje përcaktohen në nivel gjenetik. Është në gjenom që ka një predispozitë ose rezistencë ndaj shumë sëmundjeve. Shumë shkencëtarë besojnë se mjekësia gjenomike dhe inxhinieria gjenetike do të funksionojnë në shekullin e 21-të. Asnjë shkencëtar që me të vërtetë qëndron fort në platformën e objektivitetit shkencor nuk do të thotë kurrë se me ndihmën e diçkaje mund të kurosh absolutisht gjithçka ose se diçka është "absolutisht e sigurt", veçanërisht nëse ka të bëjë me inxhinierinë gjenetike që manipulon nivelet individuale të Ligjit të Natyrës, ndërsa duke injoruar integritetin e saj. Siç e kemi parë tashmë me kërkimet bërthamore, energjia e çliruar si rezultat i manipulimeve të tilla mund të jetë e madhe, por rreziku i mundshëm është gjithashtu i madh. Kur teknologjia bërthamore ishte në fazën e zhvillimit, askush nuk mund ta imagjinonte se vetëm pak vite më vonë njerëzimi do të ishte nën kërcënimin e shkatërrimit të shumëfishtë, të cilin të dyja forcat kundërshtare mund ta siguronin njësoj. Dhe kur energjia bërthamore filloi të përdorej për të prodhuar energji elektrike, askush nuk e dinte se si rezultat do të përfundonim me miliona tonë mbetje radioaktive që do të mbeteshin toksike për dhjetëra mijëra vjet. Askush nuk dinte asgjë për të, por ne megjithatë bëmë një hap qorr, duke krijuar kështu probleme serioze për veten dhe për brezat e ardhshëm. Prandaj, duhet të jemi shumë të kujdesshëm në përdorimin e inxhinierisë gjenetike që funksionon në nivelin ku është i përmbajtur. informacion të plotë për strukturën më të thellë të jetës.

U deshën miliona vjet që jeta në Tokë të evoluonte në ekosistemin shumë të ekuilibruar, dinamik që është sot, me gjithë diversitetin e panumërt të formave të jetës që ne sot e njohim. Tani po jetojmë në një kohë kur, në një brez a më pak, kulturat më të rëndësishme do të pësojnë ndryshime rrënjësore si rezultat i ndërhyrjes së inxhinierisë gjenetike dhe këto ndryshime do të dëmtojnë seriozisht ekosistemin në tërësi dhe gjithashtu do të rrezikojnë të gjithë njerëzimin. Derisa të vërtetohet siguria e produkteve të marra si rezultat i inxhinierisë gjenetike, kjo çështje do të mbetet gjithmonë në dyshim - dhe ky është këndvështrimi që mbron Partia e Ligjit Natyror. Është e nevojshme që përdorimi i inxhinierisë gjenetike të shoqërohet me kontrolle të rrepta shkencore të sigurisë. Mund të thuhet me siguri pothuajse të plotë se inxhinieria gjenetike do të çojë në ndotje kimike të mjedisit. Mbarështimi i varieteteve të drithërave me rezistencë të shtuar ndaj herbicideve do të çojë në faktin se fermerët do të detyrohen të përdorin tre herë më shumë pesticide kimike për të kontrolluar barërat e këqija sesa më parë, dhe kjo nga ana tjetër do të rrisë ndotjen e tokës dhe ujërave nëntokësore të Amerikës. Për shembull, kompania kimike Monsanto ka zhvilluar tashmë varietete misri, soje dhe panxhar sheqeri që janë rezistente ndaj herbicidit Roundup, të prodhuar nga e njëjta kompani. Zyrtarët e industrisë kanë thënë vazhdimisht se Roundup është i sigurt për organizmat e gjallë dhe neutralizohet shpejt nga mjedisi. Megjithatë, kërkimet paraprake të kryera në Danimarkë treguan se Roundup mbetet në tokë për tre vjet (dhe për këtë arsye mund të absorbohet nga kulturat e mëvonshme të mbjella në të njëjtin vend), dhe janë kryer punë të tjera shkencore që kanë zbuluar se përdorimi i këtij herbicidi shkakton reaksione toksike te fermerët, prish funksionin riprodhues të gjitarëve dhe dëmton peshqit, krimbat e tokës dhe insektet e dobishme.

Përkrahësit e inxhinierisë gjenetike shpesh pretendojnë se teknologjia është thjesht një formë e përmirësuar e kryqëzimit që është përdorur për mijëvjeçarë për të përmirësuar racën e të korrave dhe kafshëve shtëpiake. Por në fakt, ndërhyrja e inxhinierisë gjenetike depërton në barrierat natyrore riprodhuese midis specieve që ruajnë ekuilibrin dhe integritetin e jetës në Tokë. Sistemi tradicional i mbarështimit të racave dhe varieteteve të reja mund të kryqëzojë një racë derri me një tjetër, ose një kalë me një gomar, ose dy lloje domatesh, por nuk mund të kryqëzojë domate me peshq - natyra nuk lejon një përzierje të tillë të gjeneve. Dhe me ndihmën e inxhinierisë gjenetike, shkencëtarët kanë kombinuar tashmë gjenet e peshkut dhe domateve - dhe këto domate, të pa shënuara në asnjë mënyrë, tani janë të shtrira në heshtje në raftet tona. Për më tepër, pothuajse të gjitha drithërat dhe bishtajoret, perimet dhe frutat tashmë i janë nënshtruar ndërhyrjes së inxhinierisë gjenetike, dhe industria ushqimore synon të prezantojë të gjitha këto produkte gjatë 5-8 viteve të ardhshme. Pioneer Hybrid International, kompania më e madhe në botë e farave, ka përdorur inxhinierinë gjenetike për të zhvilluar një varietet të ri soje që përfshin gjenin e arrës braziliane për të rritur përmbajtjen e proteinave të sojës. Por komponenti i implantuar i arrës braziliane në soje shkaktoi një reaksion alergjik në shumicën e konsumatorëve dhe më pas Pioneer e anuloi projektin. Dhe kur kompania japoneze Showa Denko, përmes inxhinierisë gjenetike, ndryshoi strukturën e baktereve natyrore për prodhim më efikas. aditivëve ushqimorë quajtur Triptofan, këto manipulime gjenetike bënë që bakteri, ndërkohë që përmbante triptofan, të prodhonte një substancë shumë toksike që u zbulua vetëm pasi produkti u lëshua në treg në 1989. Si rezultat: 5000 njerëz u sëmurën, 1500 mbetën me aftësi të kufizuara të përhershme dhe 37 vdiqën. Studiuesit janë shumë të ngazëllyer për përdorimin e inxhinierisë gjenetike për të zhvilluar varietete gruri me rendiment më të lartë, për të krijuar ushqime më ushqyese dhe për të eliminuar disa sëmundje, duke shpresuar kështu të përmirësojnë jetën e njeriut në Tokë. Por, në realitet, pavarësisht se gjenet mund të nxirren dhe kryqëzohen saktë në një balonë eksperimentale, në jetën reale është shumë e vështirë të parashikohen pasojat e implantimit të gjeneve në trupin e dikujt tjetër.

Operacione të tilla mund të shkaktojnë mutacione, si rezultat i të cilave aktiviteti i gjeneve natyrore të trupit shtypet. Gjenet e futura mund të shkaktojnë gjithashtu efekte anësore të papritura: Ushqimi i modifikuar gjenetikisht mund, për shembull, të përmbajë toksina dhe alergjenë ose të ketë vlerë të reduktuar ushqyese, duke bërë që konsumatorët të sëmuren ose madje, siç ka ndodhur, të vdesin. Për më tepër, organizmat e edukuar duke përdorur inxhinierinë gjenetike janë në gjendje të riprodhohen në mënyrë të pavarur dhe të kryqëzohen me popullatat natyrore që nuk i janë nënshtruar ndërhyrjes gjenetike, duke shkaktuar të pakthyeshme ndryshimet biologjike në të gjithë ekosistemin e Tokës. Mund të themi me besim të plotë se inxhinieria gjenetike është sigurisht një fushë premtuese, e cila në vendin tonë, për fat të keq, nuk financohet dhe nuk ka prodhuesin e saj. Rusia, natyrisht, është e angazhuar në zhvillime në këtë fushë, por është e detyruar të shesë shpikjet e saj jashtë vendit. Shkencëtarët tanë shpikën interferonin njerëzor, aspartamin dhe rrjetën e kaurgjisë. E rëndësishme është që kur krijohet një ilaç, ai nuk hyn në përdorim derisa struktura e tij të jetë afër gjenomit të njeriut. Në këtë rast, ilaçi është absolutisht i padëmshëm. Kur prodhohet aspartame, dy aminoacide përzihen, por katalizatori i procesit janë mikroorganizmat. Detyra e gjenetistit është të kryejë zhvillimin në mënyrë që pastrimi i ilaçit nga mikroorganizmat të kalojë verifikimin 100%. Kjo është cilësia e punës. Ne jemi përgjegjës për cilësinë dhe pikëpamja profesionale është se inxhinieria gjenetike është, në një masë të arsyeshme, e dobishme për njerëzimin.

Inxhinieria gjenetike - armik apo mik? Rreziqet e inxhinierisë gjenetike...

Fakte shkencore për rreziqet e inxhinierisë gjenetike

1. Inxhinieria gjenetike është thelbësisht e ndryshme nga zhvillimi i varieteteve dhe racave të reja. Shtimi artificial i gjeneve të huaja prish shumë kontrollin gjenetik të rregulluar mirë të një qelize normale. Manipulimi i gjeneve është thelbësisht i ndryshëm nga kombinimi i kromozomeve të nënës dhe babait që ndodh në kryqëzimet natyrore.

2. Aktualisht, inxhinieria gjenetike është teknikisht e papërsosur, pasi nuk është në gjendje të kontrollojë procesin e futjes së një gjeni të ri. Prandaj, është e pamundur të parashikohet vendi i futjes dhe efektet e gjenit të shtuar. Edhe nëse vendndodhja e një gjeni mund të përcaktohet pasi të jetë futur në gjenom, informacioni i disponueshëm i ADN-së është shumë i paplotë për të parashikuar rezultatet.

3. Si rezultat i shtimit artificial të një gjeni të huaj, e papritur substancave të rrezikshme. Në rastin më të keq, mund të jenë substanca toksike, alergjene ose substanca të tjera të dëmshme për shëndetin. Informacioni rreth mundësive të tilla është ende shumë i paplotë.

4. Nuk ka metoda plotësisht të besueshme të testimit për padëmshmërinë. Më shumë se 10% e efekteve anësore serioze të barnave të reja nuk mund të zbulohen pavarësisht studimeve të sigurisë të kryera me kujdes. Rreziku që vetitë e rrezikshme të ushqimeve të reja të modifikuara gjenetikisht të mos zbulohen ka të ngjarë të jetë dukshëm më i madh se në rastin e barnave.

5. Kërkesat aktuale të testimit të sigurisë janë jashtëzakonisht të pamjaftueshme. Ato janë krijuar qartë për të thjeshtuar procesin e miratimit. Ato lejojnë përdorimin e metodave jashtëzakonisht të pandjeshme të testimit të padëmshmërisë. Prandaj, ekziston një rrezik i konsiderueshëm që produktet ushqimore të rrezikshme të mund të kalojnë inspektimin pa u zbuluar.

6. Produktet ushqimore të krijuara deri më sot duke përdorur inxhinierinë gjenetike nuk kanë ndonjë vlerë të rëndësishme për njerëzimin. Këto produkte plotësojnë vetëm interesat tregtare.

7. Njohuritë për efektet e organizmave të modifikuar gjenetikisht të futura në mjedis janë plotësisht të pamjaftueshme. Ende nuk është vërtetuar se organizmat e modifikuar nga inxhinieria gjenetike nuk do të kenë një efekt të dëmshëm në mjedis. Ambientalistët kanë sugjeruar komplikime të ndryshme të mundshme mjedisore. Për shembull, ka shumë mundësi për përhapjen e pakontrolluar të gjeneve potencialisht të dëmshme të përdorura nga inxhinieria gjenetike, duke përfshirë transferimin e gjeneve nga bakteret dhe viruset. Komplikimet e shkaktuara nga mjedisi, ndoshta do të jetë e pamundur të korrigjohet, pasi gjenet e lëshuara nuk mund të kthehen.

8. Të reja dhe viruse të rrezikshme. Në mënyrë eksperimentale është treguar se gjenet virale të ndërtuara në gjenom mund të kombinohen me gjenet e viruseve infektive (i ashtuquajturi rekombinim). Këta viruse të rinj mund të jenë më agresivë se ato origjinale. Viruset gjithashtu mund të bëhen më pak specifike për speciet. Për shembull, viruset e bimëve mund të bëhen të dëmshme për insektet e dobishme, kafshët dhe gjithashtu njerëzit.

9. Njohuritë për substancën trashëgimore, ADN-në, janë shumë të paplota. Funksioni i vetëm tre përqind të ADN-së është i njohur. rrezik për të manipuluar sisteme komplekse, njohuritë për të cilat janë të paplota. Përvoja e gjerë në fushat e biologjisë, ekologjisë dhe mjekësisë tregon se kjo mund të shkaktojë probleme dhe çrregullime serioze të paparashikueshme.

10. Inxhinieria gjenetike nuk do ta zgjidhë problemin e urisë në botë. Pretendimi se inxhinieria gjenetike mund të japë një kontribut të rëndësishëm në zgjidhjen e problemit të urisë në botë është një mit i pabazuar shkencërisht.

Inxhinieri gjenetike(inxhinieri gjenetike) - një grup metodash dhe teknologjish, duke përfshirë teknologjitë për prodhimin e acideve ribonukleike dhe deoksiribonukleike rekombinante, për izolimin e gjeneve nga trupi, manipulimin e gjeneve dhe futjen e tyre në organizma të tjerë.

Inxhinieri gjenetike - komponent bioteknologji moderne, bazë teorikeështë biologjia molekulare, gjenetika. Thelbi i teknologjisë së re është dizenjimi i drejtuar, sipas një programi të paracaktuar, molekulare. sistemet gjenetike jashtë trupit (in vitro) me futjen e mëvonshme të strukturave të krijuara në një organizëm të gjallë. Si rezultat, arrihet përfshirja dhe aktiviteti i tyre në një organizëm të caktuar dhe pasardhësit e tij. Mundësitë e inxhinierisë gjenetike janë transformimi gjenetik, transferimi i gjeneve të huaja dhe bartësve të tjerë materialë të trashëgimisë në qelizat e bimëve, kafshëve dhe mikroorganizmave, prodhimi i organizmave të modifikuar gjenetikisht (të modifikuar gjenetikisht, transgjenik) me të reja unike gjenetike, biokimike dhe. vetitë fiziologjike dhe shenjat që e bëjnë këtë drejtim strategjik.

Nga pikëpamja metodologjike, inxhinieria gjenetike ndërthur parimet themelore (gjenetikën, teorinë e qelizave, biologjinë molekulare, biologjinë e sistemeve), arritjet e shkencave më moderne postgjenomike: gjenomikë, metabolomikë, proteomikë me arritje reale në fushat e aplikuara: biomjekësi, agrobioteknologji, bioenergji, biofarmakologji, bioindustri etj.

Inxhinieria gjenetike i përket (së bashku me bioteknologjinë, gjenetikën, biologjinë molekulare dhe një numër shkencash të tjera të jetës) në fushën e shkencave natyrore.

Sfondi historik

Inxhinieria gjenetike u shfaq falë punës së shumë studiuesve në degë të ndryshme të biokimisë dhe gjenetikës molekulare. Në vitin 1953, J. Watson dhe F. Crick krijuan një model të dyfishtë të ADN-së në fund të viteve 50 - 60 të shekullit të 20-të kodi gjenetik, dhe nga fundi i viteve 60 universaliteti i tij u konfirmua eksperimentalisht. Pati një zhvillim intensiv të gjenetikës molekulare, objektet e së cilës ishin E. coli, viruset dhe plazmidet e saj. Janë zhvilluar metoda për izolimin e preparateve shumë të pastruara të molekulave të paprekura të ADN-së, plazmideve dhe viruseve. ADN-ja e viruseve dhe plazmideve u fut në qeliza në një formë biologjikisht aktive, duke siguruar riprodhimin e saj dhe shprehjen e gjeneve përkatëse. Në vitin 1970, G. Smith ishte i pari që izoloi një numër enzimash - enzima kufizuese, të përshtatshme për qëllime të inxhinierisë gjenetike. G. Smith zbuloi se enzima e pastruar HindII e marrë nga bakteret ruan aftësinë për të prerë molekulat e acidit nukleik (aktiviteti nukleazë), karakteristikë e baktereve të gjalla. Kombinimi i enzimave kufizuese të ADN-së (për prerjen e molekulave të ADN-së në fragmente specifike) dhe enzimave, ligazave të ADN-së, të izoluara në vitin 1967 (për "lidhjen" e fragmenteve në një sekuencë arbitrare) me të drejtë mund të konsiderohet si lidhja qendrore në teknologjinë e inxhinierisë gjenetike.

Kështu, në fillim të viteve 70, u formuluan parimet themelore të funksionimit të acideve nukleike dhe proteinave në një organizëm të gjallë dhe u krijuan parakushtet teorike për inxhinierinë gjenetike.

Akademiku A.A. Baev ishte shkencëtari i parë në vendin tonë që besoi në premtimin e inxhinierisë gjenetike dhe udhëhoqi kërkimet në këtë fushë. Inxhinieria gjenetike (sipas përkufizimit të saj) është ndërtimi in vitro i strukturave gjenetike funksionale aktive (ADN rekombinante), ose me fjalë të tjera, krijimi i programeve gjenetike artificiale.

Objektivat dhe metodat e inxhinierisë gjenetike

Dihet mirë se mbarështimi tradicional ka një sërë kufizimesh që pengojnë prodhimin e racave të reja të kafshëve, varieteteve bimore ose racave të mikroorganizmave praktikisht të vlefshëm:

1. Mungesa e rikombinimit në specie që nuk kanë lidhje. Ka barriera të ngurta midis specieve që e bëjnë të vështirë rikombinimin natyror.
2. pamundësia për të kontrolluar procesin e rikombinimit në trup nga jashtë. Mungesa e homologjisë midis kromozomeve çon në pamundësinë për t'iu afruar dhe shkëmbyer seksionet (dhe gjenet) individuale gjatë formimit të qelizave germinale. Si rezultat, bëhet e pamundur transferimi i gjeneve të nevojshme dhe sigurimi i kombinimit optimal të gjeneve të marra nga forma të ndryshme prindërore në organizmin e ri;
3. pamundësia për të specifikuar saktë karakteristikat dhe vetitë e pasardhësve, sepse Procesi i rikombinimit është statistikor.

Mekanizmat natyrorë që ruajnë pastërtinë dhe qëndrueshmërinë e gjenomit të një organizmi janë pothuajse të pamundur të kapërcehen duke përdorur metodat klasike të përzgjedhjes.

Teknologjia e marrjes gjenetike organizmat e modifikuar(OMGJ) zgjidh në thelb çështjet e tejkalimit të të gjitha barrierave rikombinuese dhe ndërspecifike natyrore dhe ndërspecifike dhe riprodhuese. Ndryshe nga përzgjedhja tradicionale, gjatë së cilës gjenotipi i nënshtrohet ndryshimeve vetëm në mënyrë indirekte, inxhinieria gjenetike lejon ndërhyrjen e drejtpërdrejtë në aparatin gjenetik duke përdorur teknikën e klonimit molekular. Inxhinieria gjenetike ju lejon të operoni me çdo gjen, madje edhe të sintetizuar artificialisht ose që i përkasin organizmave të palidhur, t'i transferoni ato nga një specie në tjetrën dhe t'i kombinoni ato në çdo mënyrë.

Teknologjia përfshin disa faza të krijimit të OMGJ-ve:

1. Marrja e një gjeni të izoluar.
2. Futja e gjenit në një vektor për integrim në trup.
3. Transferimi i vektorit me konstruktin në organizmin marrës të modifikuar.
4. Klonimi molekular.
5. Përzgjedhja e OMGJ-ve.

Faza e parë - sinteza, izolimi dhe identifikimi i fragmenteve të ADN-së ose ARN-së së synuar dhe elementeve rregullatore është zhvilluar dhe automatizuar shumë mirë. Gjeni i izoluar mund të merret edhe nga një bibliotekë fagësh.

Faza e dytë është krijimi in vitro (në një epruvetë) i një konstrukti gjenetik (transgjen), i cili përmban një ose më shumë fragmente të ADN-së (që kodojnë sekuencën e aminoacideve të proteinave) në kombinim me elementët rregullues (këto të fundit sigurojnë aktivitetin e transgjenet në trup). Më pas, transgjenet futen në ADN-në e një vektori klonimi duke përdorur mjete të inxhinierisë gjenetike - enzimat kufizuese dhe ligazat. Për zbulimin e enzimave kufizuese, Werner Arber, Daniel Nathans dhe Hamilton Smith u nderuan me Çmimin Nobel (1978). Si rregull, plazmidet, molekula të vogla rrethore të ADN-së me origjinë bakteriale, përdoren si vektor.

Faza tjetër është "modifikimi gjenetik" (transformimi) aktual, d.m.th. transferimi i konstruksionit “vektor – të ngulitur ADN” në qelizat e gjalla individuale. Futja e një gjeni të përfunduar në aparatin trashëgues të qelizave bimore dhe shtazore është detyrë e vështirë, e cila u zgjidh pas studimit të veçorive të futjes së ADN-së së huaj (virus ose bakter) në aparatin gjenetik të qelizës. Procesi i transfektimit u përdor si parim i hyrjes materiali gjenetik në një kafaz.

Nëse transformimi është i suksesshëm, atëherë pas replikimit efektiv, shumë qeliza bija që përmbajnë një konstrukt gjenetik të krijuar artificialisht lindin nga një qelizë e transformuar. Baza për shfaqjen e një tipari të ri në një organizëm është biosinteza e proteinave të reja për organizmin - produktet transgjene, për shembull, bimët - rezistenca ndaj thatësirës ose dëmtuesve të insekteve në bimët GM.

Për organizmat njëqelizorë procesi i modifikimit gjenetik kufizohet në futjen e një plazmidi rekombinant me përzgjedhjen e mëvonshme të pasardhësve (kloneve) të modifikuar. Për organizmat shumëqelizorë më të lartë, për shembull, bimët, është e detyrueshme të përfshihet konstrukti në ADN-në e kromozomeve ose organeleve qelizore (kloroplastet, mitokondritë), e ndjekur nga rigjenerimi i të gjithë bimës nga një qelizë e veçantë e izoluar në mjediset ushqyese. Në rastin e kafshëve, qelizat me një gjenotip të ndryshuar futen në blastocidet e nënës surrogate. Bimët e para GM u morën në vitin 1982 nga shkencëtarët nga Instituti i Shkencave të Bimëve në Këln dhe kompania Monsanto.

Drejtimet kryesore

Epoka post-gjenomike në dekadën e parë të shekullit të 21-të e ngriti zhvillimin e inxhinierisë gjenetike në një nivel të ri. I ashtuquajturi Protokolli i Këlnit "Drejt një bioekonomie të bazuar në njohuri" e përkufizoi bioekonominë si "transformimin e njohurive të shkencave të jetës në produkte të reja, të qëndrueshme, efikase për mjedisin dhe konkurrues". Udhërrëfyesi i inxhinierisë gjenetike përmban një sërë fushash: terapi gjenetike, bioindustri, teknologji të bazuara në qelizat staminale të kafshëve, bimë GM, kafshë GM, etj.

Bimë të modifikuara gjenetikisht

ADN-ja e huaj mund të futet në bimë në mënyra të ndryshme.

Për bimët dykotiledone, ekziston një vektor natyror për transferimin horizontal të gjeneve: Plazmidet Agrobacterium. Përsa i përket monokotëve, edhe pse vitet e fundit janë arritur disa suksese në transformimin e tyre me vektorë agrobakterialë, një rrugë e tillë transformimi ende has në vështirësi të konsiderueshme.

Për të transformuar bimët rezistente ndaj Agrobaktereve, janë zhvilluar metoda për transferimin e drejtpërdrejtë fizik të ADN-së në qelizë, ato përfshijnë: bombardimin me mikrogrimca ose metodën balistike; elektroporim; trajtim me glikol polietileni; Transferimi i ADN-së në liposome etj.

Pasi indi bimor është transformuar në një mënyrë ose në një tjetër, ai vendoset in vitro në një medium të posaçëm me fitohormone, i cili nxit proliferimin e qelizave. Mjeti zakonisht përmban një agjent selektiv ndaj të cilit qelizat transgjenike, por jo qelizat e kontrollit, fitojnë rezistencë. Rigjenerimi më së shpeshti kalon nëpër fazën e kallusit, pas së cilës, kur përzgjedhja e saktë fillon organogjeneza (formimi i lastarëve). Filizat e formuara transferohen në një mjedis rrënjëzues, që shpesh përmban edhe një agjent selektiv për përzgjedhje më të rreptë të individëve transgjenikë.

Bimët e para transgjenike (bimët e duhanit me gjene të futura nga mikroorganizmat) u morën në vitin 1983. Provat e para të suksesshme në terren të bimëve transgjenike (bimët e duhanit rezistente ndaj infeksionit viral) u kryen në SHBA tashmë në vitin 1986.

Pasi të keni kaluar të gjitha testet e nevojshme për toksicitet, alergji, mutagjenitet etj. Produktet e para transgjenike u bënë të disponueshme komercialisht në Shtetet e Bashkuara në 1994. Këto ishin domatet Flavr Savr të Calgen-it me pjekje të vonuar dhe kokrrat e sojës rezistente ndaj herbicideve të Monsanto-s. Brenda 1-2 viteve, firmat bioteknike nxjerrin në treg një gamë të tërë bimësh të modifikuara gjenetikisht: domate, misër, patate, duhan, sojë, fara rap, kungull i njomë, rrepkë, pambuk.

Në Federatën Ruse, mundësia e marrjes së patateve transgjenike me transformim bakterial duke përdorur Agrobacterium tumefaciens u shfaq në 1990.

Aktualisht, qindra firma tregtare në mbarë botën me një kapital total prej më shumë se 100 miliardë dollarë janë të angazhuara në prodhimin dhe testimin e bimëve të modifikuara gjenetikisht. Bioteknologjia e bimëve inxhinierike gjenetike është bërë tashmë një degë e rëndësishme e prodhimit të ushqimit dhe të tjera produkte të shëndetshme, duke tërhequr burime të konsiderueshme njerëzore dhe flukse financiare.

Në Rusi, nën udhëheqjen e akademikut K.G. U morën dhe u karakterizuan Skryabin (Qendra për Bioinxhinieri, Akademia Ruse e Shkencave), varietetet e patates GM Elizaveta Plus dhe Lugovskoy Plus, rezistente ndaj brumbullit të patates së Kolorados. Bazuar në rezultatet e një inspektimi nga Shërbimi Federal për Mbikëqyrjen në Sferën e Mbrojtjes së të Drejtave të Konsumatorit dhe Mirëqenies së Njeriut, në bazë të një mendimi ekspert nga Instituti Shtetëror Kërkimor i Ushqyerjes i Akademisë Ruse të Shkencave Mjekësore, këto varietete kanë kaluar regjistrimin shtetëror, janë regjistruar në regjistrin shtetëror dhe lejohen për import, prodhim dhe qarkullim në Federatën Ruse.

Këto varietete të patates GM janë thelbësisht të ndryshme nga ato konvencionale në prani të një gjeni të integruar në gjenomin e tij që përcakton mbrojtjen 100% të të korrave nga brumbulli i patates së Kolorados pa përdorimin e asnjë kimikate.

Vala e parë e bimëve transgjenike të aprovuara për përdorim praktik përmbante gjene shtesë për rezistencë (ndaj sëmundjeve, herbicideve, dëmtuesve, prishjes gjatë ruajtjes, stresit).

Faza aktuale e zhvillimit të inxhinierisë gjenetike të bimëve quhet "inxhinieri metabolike". Në këtë rast, detyra nuk është aq shumë për të përmirësuar disa cilësi ekzistuese të bimës, si me mbarështimin tradicional, por për të mësuar bimën të prodhojë komponime krejtësisht të reja të përdorura në mjekësi, prodhimin kimik dhe fusha të tjera. Këto komponime mund të jenë, për shembull, acide yndyrore të veçanta, proteina të dobishme me një përmbajtje të lartë të aminoacideve thelbësore, polisaharide të modifikuara, vaksina ushqimore, antitrupa, interferone dhe proteina të tjera "mjekësore", polimere të reja që nuk ndotin mjedisin dhe shumë. , shumë më tepër. Përdorimi i bimëve transgjenike bën të mundur krijimin e prodhimit në shkallë të gjerë dhe të lirë të substancave të tilla dhe në këtë mënyrë i bën ato më të aksesueshme për konsum të gjerë.

Kafshët e modifikuara gjenetikisht

Qelizat e kafshëve ndryshojnë ndjeshëm nga qelizat bakteriale në aftësinë e tyre për të thithur ADN-në e huaj, kështu që metodat dhe metodat për futjen e gjeneve në qelizat embrionale të gjitarëve, mizave dhe peshqve mbeten në fokus të vëmendjes së inxhinierëve gjenetikë.

Gjitari më i studiuar gjenetikisht është miu. Suksesi i parë daton në vitin 1980, kur D. Gordon dhe kolegët e tij demonstruan mundësinë e futjes dhe integrimit të ADN-së së huaj në gjenomin e minjve. Integrimi ishte i qëndrueshëm dhe vazhdoi tek pasardhësit. Transformimi kryhet duke mikroinjektuar gjenet e klonuara në një ose të dy pronukleuset (bërthamat) e një embrioni të ri në fazën njëqelizore (zigota). Pronukleusi mashkullor i futur nga sperma zgjidhet më shpesh, pasi madhësia e tij është më e madhe. Pas injektimit, veza implantohet menjëherë në oviduktin e nënës birësuese, ose lihet të zhvillohet në kulturë deri në fazën e blastocistit, pas së cilës ajo futet në mitër.

Kështu, u injektuan gjenet e interferonit të njeriut dhe insulinës, gjenit β-globina të lepurit, gjenin timidine kinazë të virusit herpes simplex dhe cDNA të virusit të leuçemisë së mirit. Numri i molekulave të administruara për injeksion varion nga 100 në 300,000 dhe madhësia e tyre varion nga 5 deri në 50 kb. Zakonisht 10-30% e vezëve mbijetojnë dhe përqindja e minjve të lindur nga vezët e transformuara varion nga disa në 40%. Pra, efikasiteti aktual është rreth 10%.

Kjo metodë është përdorur për të prodhuar minjtë, lepujt, delet, derrat, dhitë, viçat dhe gjitarët e tjerë të modifikuar gjenetikisht. Në vendin tonë janë marrë derra bartës të gjenit somatotropin. Ata nuk ndryshonin në ritmet e rritjes nga kafshët normale, por ndryshimi i metabolizmit ndikoi në përmbajtjen e yndyrës. Në kafshë të tilla, proceset e lipogjenezës u frenuan dhe sinteza e proteinave u aktivizua. Futja e gjeneve të faktorit të ngjashëm me insulinën çoi gjithashtu në ndryshime në metabolizëm. Derrat GM u krijuan për të studiuar zinxhirin e transformimeve biokimike të hormonit, dhe efekti anësor ishte forcimi i sistemit imunitar.

Sistemi më i fuqishëm i sintezës së proteinave gjendet në qelizat e gjëndrave të qumështit. Nëse vendosni gjenet e proteinave të huaja nën kontrollin e promotorit të kazeinës, atëherë shprehja e këtyre gjeneve do të jetë e fuqishme dhe e qëndrueshme dhe proteina do të grumbullohet në qumësht. Me ndihmën e bioreaktorëve të kafshëve (lopë transgjenike), tashmë është prodhuar qumështi, i cili përmban proteinën njerëzore laktoferinë. Kjo proteinë është planifikuar të përdoret për parandalimin e sëmundjeve gastroenterologjike tek njerëzit me imunorezistencë të ulët: pacientët me AIDS, foshnjat e lindura para kohe, pacientët me kancer që i janë nënshtruar radioterapisë.

Një fushë e rëndësishme e transgjenozës është prodhimi i kafshëve rezistente ndaj sëmundjeve. Geni i interferonit, i lidhur me proteinat mbrojtëse, u fut në kafshë të ndryshme. Minjtë transgjenikë fituan rezistencë - ata nuk u sëmurën ose u sëmurën pak, por asnjë efekt i tillë nuk u gjet te derrat.

Aplikimi në kërkimin shkencor

Nokauti i gjeneve është një teknikë për heqjen e një ose më shumë gjeneve, duke lejuar që të studiohet funksioni i gjenit. Për të prodhuar minj nokaut, konstrukti i krijuar gjenetikisht futet në qelizat burimore embrionale, ku konstrukti i nënshtrohet rikombinimit somatik dhe zëvendëson gjenin normal, dhe qelizat e ndryshuara implantohen në blastocistet e nënës surrogate. Në mënyrë të ngjashme, nokautet merren në bimë dhe mikroorganizma.

Shprehja artificiale është shtimi i një gjeni në trup që ai nuk e kishte më parë, edhe për qëllimin e studimit të funksionit të gjenit. Vizualizimi i produktit të gjeneve - Përdoret për të studiuar vendndodhjen e një produkti gjeni. Zëvendësimi i një gjeni normal me një gjen të modifikuar të shkrirë me një element raportues (për shembull, gjeni i proteinës fluoreshente jeshile) siguron vizualizimin e produktit të modifikimit gjenetik.

Studimi i mekanizmit të shprehjes. Një pjesë e vogël e ADN-së e vendosur përpara rajonit kodues (promotor) dhe që shërben për të lidhur faktorët e transkriptimit futet në trup, e ndjekur nga një gjen raportues, për shembull, GFP, i cili katalizon një reaksion lehtësisht të zbulueshëm në vend të gjenit të tij. Përveç faktit që funksionimi i promotorit në inde të caktuara në një kohë ose në një tjetër bëhet qartë i dukshëm, eksperimente të tilla bëjnë të mundur studimin e strukturës së promotorit duke hequr ose shtuar fragmente të ADN-së në të, si dhe duke rritur artificialisht gjenin. shprehje.

Biosiguria e aktiviteteve të inxhinierisë gjenetike

Në vitin 1975, shkencëtarët në mbarë botën u ngritën në Konferencën Asilomar pyetja më e rëndësishme: a do të ketë një ndikim potencialisht negativ shfaqja e OMGJ-ve diversiteti biologjik? Që nga ai moment, njëkohësisht me zhvillimin e shpejtë të inxhinierisë gjenetike, filloi të zhvillohet një drejtim i ri - biosiguria. Detyra e saj kryesore është të vlerësojë nëse përdorimi i OMGJ-ve ka efekte të padëshiruara në mjedis, shëndetin e njerëzve dhe kafshëve, dhe qëllimi kryesor është të hapë rrugën për përdorimin e arritjeve të bioteknologjisë moderne, duke garantuar sigurinë.

Strategjia e biosigurisë bazohet në kërkimin shkencor karakteristikat e OMGJ-së, përvoja me të, si dhe informacione rreth përdorimit të synuar dhe mjedisit në të cilin do të futet. Nëpërmjet përpjekjeve të përbashkëta afatgjata të organizatave ndërkombëtare (UNEP, OBSH, OECD), ekspertë nga vende të ndryshme, përfshirë Rusinë, konceptet bazë dhe procedurat: siguria biologjike, rreziku biologjik, rreziku, vlerësimi i rrezikut. Vetëm pasi të ketë përfunduar me sukses cikli i plotë i kontrolleve, përgatitet një përfundim shkencor mbi biosigurinë e OMGJ-ve. Në vitin 2005, OBSH publikoi një raport sipas të cilit konsumimi i bimëve GM të regjistruara si ushqim është po aq i sigurt sa homologët e tyre tradicionalë.

Si sigurohet biosiguria në Rusi? Ratifikimi i Konventës për Biodiversitetin në 1995 mund të konsiderohet fillimi i përfshirjes së Rusisë në sistemin global të biosigurisë. Nga ky moment filloi formimi sistemit kombëtar biosiguria, pika fillestare e së cilës ishte hyrja në fuqi e Ligjit Federal të Federatës Ruse "Për rregullimin shtetëror në fushën e veprimtarive të inxhinierisë gjenetike" (1996). Ligji Federal përcakton konceptet dhe parimet themelore të rregullimit shtetëror dhe kontrollit të të gjitha llojeve të punës me OMGJ. Ligji Federal përcakton nivelet e rrezikut në varësi të llojit të OMGJ-së dhe llojit të punës, përcakton sistemet e mbyllura dhe të hapura, lëshimin e OMGJ, etj.

Gjatë viteve të fundit, Rusia ka zhvilluar një nga sistemet rregullatore më të rrepta. Është e pazakontë që sistemi i rregullimit shtetëror të OMGJ-ve filloi në mënyrë parandaluese, në vitin 1996, përpara se organizmat e vërtetë të gjeneruar gjenetikisht të deklaroheshin për komercializim në Rusi (OMGJ-ja e parë - soja GM - u regjistrua për përdorim ushqimor në 1999). Instrumentet bazë ligjore janë regjistrimi shtetëror i organizmave të modifikuar gjenetikisht, si dhe produkteve të marra prej tyre ose që përmbajnë ato, të destinuara për përdorim si ushqim dhe ushqim.

Për të kuptuar gjendjen aktuale Fakti i rëndësishëm është se gjatë 25 viteve që kanë kaluar që nga hyrja e parë e bimëve të modifikuara gjenetikisht në treg, nuk është identifikuar asnjë ndikim negativ i vetëm i besueshëm në mjedis apo në shëndetin e njerëzve dhe kafshëve, qoftë gjatë testimit apo gjatë përdorim komercial. Vetëm një nga burimet botërore - raporti i shoqërisë autoritare AGBIOS "Essential Biosafety" përmban më shumë se 1000 referenca për studime që vërtetojnë se ushqimet dhe ushqimet e marra nga kulturat bioteknike janë po aq të sigurta sa produktet tradicionale. Megjithatë, sot në Rusi nuk ekziston një kuadër rregullator që do të lejonte lëshimin në mjedis të bimëve të modifikuara gjenetikisht, si dhe produkteve të marra prej tyre ose që përmbajnë ato, në territorin e vendit tonë. Si rezultat, që nga viti 2010, asnjë bimë e vetme GM nuk është rritur në territorin e Federatës Ruse për qëllime tregtare.

Sipas parashikimit, sipas Protokollit të Këlnit (2007), deri në vitin 2030 qëndrimi ndaj kulturave bujqësore GM do të ndryshojë në drejtim të miratimit të përdorimit të tyre.

Arritjet dhe perspektivat e zhvillimit

Inxhinieria gjenetike në mjekësi

Nevojat për kujdesin shëndetësor dhe nevoja për të zgjidhur problemet e një popullsie në plakje krijojnë një kërkesë të qëndrueshme për farmaceutikë të inxhinieruar gjenetikisht (me shitje vjetore prej 26 miliardë dollarësh) dhe produkte mjekësore dhe kozmetike nga lëndët e para bimore dhe shtazore (me shitje vjetore rreth 40 miliardë dollarë). SHBA).

Ndër arritjet e shumta të inxhinierisë gjenetike që janë përdorur në mjekësi, më e rëndësishmja është prodhimi i insulinës njerëzore në shkallë industriale.

Aktualisht, sipas OBSH-së, janë rreth 110 milionë njerëz në botë që vuajnë nga diabeti. Insulina, injeksionet e së cilës janë të indikuara për pacientët me këtë sëmundje, është marrë prej kohësh nga organet e kafshëve dhe përdoret në. praktikë mjekësore. Megjithatë, përdorimi afatgjatë i insulinës shtazore çon në dëmtime të pakthyeshme në shumë organe të pacientit për shkak të reaksioneve imunologjike të shkaktuara nga injektimi i lëndëve të huaja. ndaj trupit të njeriut insulina shtazore. Por edhe nevojat për insulinë shtazore deri vonë plotësoheshin vetëm me 60-70%. Inxhinierët gjenetikë Si detyrë e parë praktike, u klonua gjeni i insulinës. Gjenet e klonuara të insulinës njerëzore u futën me një plazmid në një qelizë bakteriale, ku filloi sinteza e një hormoni, të cilin shtamet natyrore mikrobike nuk e kishin sintetizuar kurrë. Që nga viti 1982, kompanitë në SHBA, Japoni, Britaninë e Madhe dhe vende të tjera kanë prodhuar insulinë të modifikuar gjenetikisht. Në Rusi, prodhimi i insulinës njerëzore të inxhinieruar gjenetikisht - Insuran - kryhet në Institutin e Kimisë Bioorganike me emrin. MM. Shemyakin dhe Yu.A. Ovchinnikov RAS. Sot, insulina shtëpiake prodhohet në një vëllim të mjaftueshëm për të furnizuar pacientët me diabet në Moskë. Në të njëjtën kohë, kërkesa e të gjithë tregut rus për insulinë të gjeneruar gjenetikisht plotësohet kryesisht nga furnizimet e importuara. Tregu global i insulinës aktualisht vlen më shumë se 400 milionë dollarë, me konsum vjetor prej rreth 2500 kg.

Zhvillimi i inxhinierisë gjenetike në vitet 80 të shekullit të kaluar siguroi një bazë të mirë për Rusinë në krijimin e shtameve të mikroorganizmave të modifikuar gjenetikisht me vetitë e dhëna– prodhuesit biologjikisht substancave aktive, në zhvillimin e metodave të inxhinierisë gjenetike për rindërtimin e materialit gjenetik të viruseve, në prodhimin e substancave medicinale, duke përfshirë përdorimin modelimi kompjuterik. Interferoni rekombinant dhe format e dozimit të bazuara në të për qëllime mjekësore dhe veterinare, interleukina (b-leukina) dhe eritropoietina janë sjellë në fazën e prodhimit. Pavarësisht rritjes së kërkesës për barna shumë të purifikuara, prodhimi vendas i imunoglobulinave, albuminës dhe plazmolit siguron 20% të nevojave të tregut vendas.

Hulumtimet janë duke u zhvilluar në mënyrë aktive për zhvillimin e vaksinave për parandalimin dhe trajtimin e hepatitit, SIDA-s dhe një sërë sëmundjesh të tjera, si dhe vaksinat e gjeneratës së re të konjuguar kundër infeksioneve më të rëndësishme shoqërore. Vaksinat e gjeneratës së re të nën-njësive polimerike përbëhen nga antigjene mbrojtëse shumë të purifikuara të natyrave të ndryshme dhe një bartës - polioksidoniumi imunostimulues, i cili siguron nivel i rritur përgjigje specifike imune. Rusia mund të sigurojë vaksinime kundër shumicës dërrmuese të infeksioneve të njohura në bazë të prodhimit të saj imunologjik. Vetëm prodhimi i vaksinës së rubeolës mungon plotësisht.

Inxhinieri gjenetike për bujqësi

Përmirësimi gjenetik i të korrave dhe bimëve zbukuruese është një proces i gjatë dhe i vazhdueshëm duke përdorur teknologji gjithnjë e më të sakta dhe të parashikueshme. Një raport shkencor i OKB-së (1989) thoshte si vijon: “Sepse metodat molekulare janë më të sakta, ata që i përdorin kanë besim më të madh në tiparet që po u japin bimëve, dhe për këtë arsye kanë më pak gjasa të përjetojnë efekte të paqëllimshme sesa me metodat konvencionale të mbarështimit.

Përfitimet e teknologjive të reja tashmë janë duke u shfrytëzuar gjerësisht në vende të tilla si SHBA, Argjentina, India, Kina dhe Brazili, ku kulturat e modifikuara gjenetikisht kultivohen në sipërfaqe të mëdha.

Teknologjitë e reja gjithashtu bëjnë një ndryshim të madh për fermerët e varfër dhe njerëzit në vendet e varfra, veçanërisht gratë dhe fëmijët. Për shembull, pambuku dhe misri i modifikuar gjenetikisht rezistent ndaj dëmtuesve kërkojnë nivele dukshëm më të larta të aplikimit të insekticideve. vëllime më të vogla(që e bën punën në fermë më të sigurt). Këto kultura ndihmojnë në rritjen e produktivitetit, fitojnë fermerët të ardhura më të larta, zvogëlojnë varfërinë dhe zvogëlojnë rrezikun e helmimit të popullsisë me pesticide kimike, gjë që është veçanërisht tipike për një numër vendesh, duke përfshirë Indinë, Kinën, Afrikën e Jugut dhe Filipinet.

Bimët më të zakonshme GM janë ato që janë rezistente ndaj herbicideve të lira, më pak toksike dhe më të përdorura. Kultivimi i kulturave të tilla ju lejon të merrni një rendiment më të lartë për hektar, të shpëtoni nga barërat e këqija manuale, të shpenzoni më pak para për shkak të punimeve minimale ose jo, gjë që, nga ana tjetër, çon në një ulje të erozionit të tokës.

Në vitin 2009, kulturat e modifikuara gjenetikisht të gjeneratës së parë u zëvendësuan me produkte të gjeneratës së dytë, gjë që për herë të parë çoi në një rritje të rendimentit në vetvete. Një shembull i një klase të re të kulturave bioteknike (për të cilën kanë punuar shumë studiues) është soja rezistente ndaj glifosatit RReady2Yield™, e rritur në vitin 2009 në SHBA dhe Kanada në më shumë se 0.5 milion hektarë.

Futja e inxhinierisë gjenetike në agrobiologjinë moderne mund të ilustrohet nga faktet e mëposhtme nga një numër rishikimesh të ekspertëve të huaj, duke përfshirë rishikimin vjetor të Shërbimit Ndërkombëtar të pavarur për Monitorimin e Aplikimit të Agrobioteknologjive (ISAAA), të kryesuar nga eksperti me famë botërore Claiv James. : (www .isaaa.org)

Në vitin 2009, 25 vende në mbarë botën rritën kulturat e modifikuara gjenetikisht në një sipërfaqe prej 134 milionë hektarësh (që është 9% e 1.5 miliardë hektarëve të gjithë tokës së punueshme në botë). Gjashtë vende të BE-së (nga 27) kultivuan misër Bt, dhe në vitin 2009 sipërfaqja me misër Bt arriti në më shumë se 94,750 hektarë. Analiza e ndikimit ekonomik global të përdorimit të kulturave bioteknike për periudhën nga 1996 deri në 2008. tregon një rritje të fitimeve prej 51.9 miliardë dollarësh për shkak të dy burimeve: së pari, një ulje e kostove të prodhimit (50%) dhe së dyti, një rritje e ndjeshme e rendimentit (50%) prej 167 milion ton.

Në vitin 2009, vlera totale e tregut të farave të kulturave GM në botë ishte 10.5 miliardë dollarë. Vlera totale e grurit bioteknologjik të misrit dhe sojës, si dhe pambukut, ishte 130 miliardë dollarë në 2008 dhe pritet të rritet 10-15% në vit.

Vlerësohet se nëse bioteknologjia miratohet plotësisht, deri në fund të periudhës 2006–2015, të ardhurat e të gjitha vendeve në terma të PBB-së do të rriten me 210 miliardë dollarë në vit.

Vëzhgimet e bëra që nga fillimi i përdorimit në bujqësia Të lashtat rezistente ndaj herbicideve ofrojnë dëshmi bindëse se fermerët tani janë në gjendje të kontrollojnë në mënyrë më efektive barërat e këqija. Në të njëjtën kohë, lirimi dhe lërimi i fushave humbasin rëndësinë e tyre si mjet për kontrollin e barërave të këqija. Si rezultat, konsumi i karburantit të traktorit zvogëlohet, struktura e tokës përmirësohet dhe parandalohet erozioni. Programet e synuara insekticide për pambukun Bt përfshijnë më pak spërkatje të bimëve dhe për rrjedhojë më pak udhëtime në terren, duke rezultuar në reduktimin e erozionit të tokës. E gjithë kjo kontribuon në mënyrë të pavullnetshme në futjen e teknologjisë së kultivimit të tokës së ruajtjes që synon reduktimin erozioni i tokës, niveli dioksid karboni dhe reduktimin e humbjes së ujit.

Gjendja aktuale e shkencës karakterizohet nga qasje e integruar, krijimi i platformave të unifikuara teknologjike për kryerjen e një game të gjerë kërkimesh. Ato kombinojnë jo vetëm bioteknologjinë, biologjinë molekulare dhe inxhinierinë gjenetike, por edhe kiminë, fizikën, bioinformatikën, transkriptomikën, proteomikën, metabolomikën.

Lexim i rekomanduar
1. J. Watson. Biologjia molekulare gjen. M.: Mir. 1978.
2. Stent G., Kalindar R. Gjenetika molekulare. M.: Mir. 1981
3. S.N. Shchelkunov "Inxhinieri gjenetike". Novosibirsk, shtëpia botuese Universiteti Siberian, 2008
4. Glick B. Bioteknologjia molekulare. Parimet dhe zbatimi / B. Glick, J. Pasternak. M.: Mir, 2002
5. Inxhinieria gjenetike e bimëve. Manuali i laboratorit. Redaktuar nga J. Draper, R. Scott, F. Armitage, R. Walden. M.: "Paqe". 1991.
6. Agrobioteknologjia në botë. Ed. Skryabina K.G. M.: Qendra “Bioinxhinieria” RAS, 2008. – 135 f.
7. Klark. D., Russell L. Biologjia molekulare një qasje e thjeshtë dhe argëtuese. M.: SHA "KOND Company". 2004

Lidhjet
1. “Për rregullimin shtetëror të veprimtarive të inxhinierisë gjenetike”. Ligji Federal-86 i ndryshuar 2000, neni 1
2. Protokolli i Këlnit, Dokumenti i Këlnit, u miratua në konferencën “Drejt një bioekonomie të bazuar në njohuri” (Këln, 30 maj 2007), organizuar nga Bashkimi Evropian gjatë Presidencës Gjermane të BE-së.

Me ndihmën e të cilit kryhet kombinimi i drejtuar i informacionit gjenetik të çdo organizmi. Inxhinieria gjenetike (GE) bën të mundur kapërcimin e barrierave natyrore ndërspeciale që pengojnë shkëmbimin e informacionit gjenetik midis specieve të organizmave të largëta nga pikëpamja taksonomike dhe krijimin e qelizave dhe organizmave me kombinime gjenesh që nuk ekzistojnë në natyrë, me veti të specifikuara të trashëgueshme.

Objekti kryesor i ndikimit të inxhinierisë gjenetike është bartësi i informacionit gjenetik - acidi deoksiribonukleik (ADN), molekula e të cilit zakonisht përbëhet nga dy zinxhirë. Specifikimi i rreptë i çiftëzimit të bazave purine dhe pirimidine përcakton vetinë e komplementaritetit - korrespondencën e ndërsjellë të nukleotideve në dy zinxhirë. Krijimi i kombinimeve të reja të gjeneve doli të jetë i mundur për shkak të ngjashmërisë themelore në strukturën e molekulave të ADN-së në të gjitha llojet e organizmave dhe universalitetit aktual të gjenetikës. Kodi bën të mundur shprehjen e gjeneve të huaja (manifestimin e aktivitetit të tyre funksional) në çdo lloj qelize. Kjo u lehtësua gjithashtu nga akumulimi i njohurive në fushën e kimisë, identifikimi i veçorive molekulare të organizimit dhe funksionimit të gjeneve (përfshirë krijimin e mekanizmave për rregullimin e shprehjes së tyre dhe mundësinë e nënshtrimit të gjeneve ndaj veprimit të "të huajve" elementet rregullatore), zhvillimi i metodave të sekuencës së ADN-së, zbulimi i reaksionit zinxhir të polimerazës, i cili bëri të mundur sintetizimin e shpejtë të çdo fragmenti të ADN-së.

Parakushte të rëndësishme për shfaqjen e G.I. ishin: zbulimi i plazmideve të aftë për replikim autonom dhe kalim nga një qelizë bakteriale në tjetrën, dhe fenomeni i transduksionit - transferimi i gjeneve të caktuara nga bakteriofagët, gjë që bëri të mundur formulimin e idesë së vektorëve - molekulave bartëse të gjeneve.

Me rëndësi të madhe në zhvillimin e metodologjisë G.I. luhet nga enzimat e përfshira në transformimin e acideve nukleike: enzimat kufizuese (njohin sekuencat (vendet) e përcaktuara rreptësisht në molekulat e ADN-së dhe "prejnë" vargun e dyfishtë në këto vende), ligazat e ADN-së (lidhin në mënyrë kovalente fragmente individuale të ADN-së), transkriptaza e kundërt (sintetizon ARN në shabllon një kopje plotësuese e ADN-së, ose cDNA), etj. Vetëm në praninë e tyre është krijimi i artit. strukturat janë bërë një detyrë teknikisht e realizueshme. Enzimat përdoren për të marrë fragmente individuale të ADN-së (gjene) dhe për të krijuar hibride molekulare - ADN rekombinante (recDNA) bazuar në ADN-në e plazmideve dhe viruseve. Këta të fundit dërgojnë gjenin e dëshiruar në qelizën pritëse, duke siguruar riprodhimin e tij atje (klonimin) dhe formimin e produktit përfundimtar të gjenit (shprehjen e tij).

Parimet e krijimit të molekulave të ADN-së rekombinante

Termi "G. Dhe." u bë i përhapur pas P. Berg et al në 1972. Për herë të parë u përftua ADN-ja rekombinante, e cila ishte një hibrid në të cilin u kombinuan fragmentet e ADN-së të bakterit Escherichia coli, virusi i tij (bakteriofagu λ) dhe ADN-ja e virusit simian SV40. Në vitin 1973 S. Cohen et al. Ne përdorëm plazmidin pSC101 dhe enzimën kufizuese ( Eko RI), i cili e thyen atë në një vend në mënyrë të tillë që në skajet e molekulës së ADN-së me dy zinxhirë formohen "bishte" të shkurtra plotësuese me një fije (zakonisht 4-6 nukleotide). Ata quhen "ngjitës" sepse mund të çiftëzohen (të ngjiten së bashku, si të thuash) me njëri-tjetrin. Kur një ADN e tillë përzihej me fragmente të ADN-së së huaj të trajtuar me të njëjtën enzimë kufizuese dhe me të njëjtat skaje ngjitëse, u përftuan plazmide të reja hibride, secila prej të cilave përmbante të paktën një fragment të ADN-së së huaj të ngulitur në Eko Vendi RI i plazmidit. U bë e qartë se fragmente të ADN-së së huaj të ndryshme të marra nga mikroorganizmat dhe eukariotët më të lartë mund të futen në plazmide të tilla.

Strategjia kryesore moderne për marrjen e recDNA është si më poshtë:

1. Në ADN-në e një plazmidi ose virusi, të aftë për t'u riprodhuar në mënyrë të pavarur nga kromozomi, futen fragmente të ADN-së që i përkasin një organizmi tjetër, që përmbajnë karakteristika të caktuara. gjenet ose sekuencat nukleotide të marra artificialisht me interes për studiuesin;
2. molekulat hibride që rezultojnë futen në qeliza të ndjeshme prokariote ose eukariote, ku ato replikohen (shumohen, përforcohen) së bashku me fragmentet e ADN-së të ndërtuara në to;
3. Klonet qelizore zgjidhen në formën e kolonive në media të veçanta ushqyese (ose viruse - në formën e zonave të pastrimit - pllaka në një shtresë të rritjes së vazhdueshme të qelizave bakteriale ose kulturave të indeve të kafshëve), që përmbajnë llojet e kërkuara të molekulave recDNA dhe i nënshtrohen atyre për studime gjithëpërfshirëse strukturore dhe funksionale.

Për të lehtësuar përzgjedhjen e qelizave në të cilat është e pranishme recDNA, përdoren vektorë që përmbajnë një ose më shumë shënues. Në plazmidet, për shembull, gjenet e rezistencës ndaj antibiotikëve mund të shërbejnë si shënues të tillë (qelizat që përmbajnë recDNA zgjidhen në bazë të aftësisë së tyre për t'u rritur në prani të një antibiotiku të veçantë). RecADNA që bart gjenet e dëshiruara zgjidhet dhe futet në qelizat marrëse. Nga ky moment, fillon klonimi molekular - marrja e kopjeve të recDNA, dhe për këtë arsye kopjet e gjeneve të synuara në përbërjen e tij. Vetëm nëse është e mundur të ndahen të gjitha qelizat e transfektuara ose të infektuara, secili klon do të përfaqësohet nga një koloni e veçantë qelizash dhe do të përmbajë një qelizë specifike. recDNA. Aktiv fazën përfundimtare kryhet identifikimi (kërkimi) i kloneve, i cili përmban gjenin e dëshiruar. Ajo bazohet në faktin se një futje në recDNA përcakton disa veti unike të qelizës që e përmban atë (për shembull, produktin e shprehjes së gjenit të futur). Në eksperimentet e klonimit molekular, respektohen 2 parime bazë:

• asnjë qelizë ku ndodh klonimi i recDNA nuk duhet të marrë më shumë se një molekulë plazmide ose grimcë virale;
• ky i fundit duhet të jetë i aftë për replikim.

Si molekula vektoriale në G.I. përdoret një gamë e gjerë e ADN-së plazmide dhe virale. Vektorët më të njohur të klonimit përmbajnë disa gjene gjenetike. shënues dhe që kanë të njëjtin vend veprimi për enzima të ndryshme restriktive. Kjo kërkesë, për shembull, plotësohet më së miri nga plazmidi pBR322, i cili u ndërtua nga një plazmid origjinal natyral duke përdorur metoda të përdorura gjatë punës me recDNA; Ai përmban gjene për rezistencën ndaj ampicilinës dhe tetraciklinës dhe përmban një vend njohjeje për 19 enzima të ndryshme kufizuese. Një rast i veçantë i vektorëve të klonimit janë vektorët e shprehjes, të cilët, së bashku me amplifikimin, sigurojnë shprehje korrekte dhe efektive të gjeneve të huaja në qelizat marrëse. Në disa raste, vektorët molekularë mund të sigurojnë integrimin e ADN-së së huaj në gjenomën e një qelize ose virusi (ata quhen vektorë integrues).

Një nga detyrat më të rëndësishme të G.I. - krijimi i shtameve të baktereve ose majave, linjave qelizore të indeve shtazore ose bimore, si dhe bimëve dhe kafshëve transgjenike (shih Organizmat transgjenikë), të cilat do të siguronin shprehje efektive të gjeneve të klonuara në to. Një nivel i lartë i prodhimit të proteinave arrihet kur gjenet klonohen në vektorë të shumëfishtë, sepse në këtë rast, gjeni i synuar do të jetë i pranishëm në sasi të mëdha në qelizë. Është e rëndësishme që sekuenca koduese e ADN-së të jetë nën kontrollin e një promotori që njihet në mënyrë efektive nga ARN polimeraza e qelizës dhe që mRNA që rezulton të jetë relativisht e qëndrueshme dhe e përkthyer në mënyrë efikase. Përveç kësaj, një proteinë e huaj e sintetizuar në qelizat marrëse nuk duhet t'i nënshtrohet degradimit të shpejtë nga proteazat ndërqelizore. Kur krijohen kafshë dhe bimë transgjenike, shpesh arrihet shprehja specifike për indet e gjeneve të synuara të futura.

Meqenëse gjenetike kodi është universal, mundësia e shprehjes së gjeneve përcaktohet vetëm nga prania në përbërjen e tij të sinjaleve për fillimin dhe përfundimin e transkriptimit dhe përkthimit, të njohura saktë nga qeliza pritëse. Sepse Shumica e gjeneve të eukariotëve më të lartë kanë një strukturë të ndërprerë ekzon-intron si rezultat i transkriptimit të gjeneve të tilla, formohet një lajmëtar ARN (para-mRNA), nga i cili, gjatë bashkimit të mëvonshëm, janë sekuenca jo-koduese - introne; ndahet dhe krijohet mARN i pjekur. Gjene të tilla nuk mund të shprehen në qelizat bakteriale ku nuk ka sistem bashkimi. Për të kapërcyer këtë pengesë, një kopje e ADN-së (cDNA) sintetizohet në molekulat e pjekura të mRNA duke përdorur transkriptazën e kundërt, së cilës i shtohet një varg i dytë duke përdorur ADN polimerazën. Fragmente të tilla të ADN-së që korrespondojnë me sekuencën koduese të gjenit (jo më të ndara nga introne) mund të futen në një vektor molekular të përshtatshëm.

Duke ditur sekuencën e aminoacideve të polipeptidit të synuar, është e mundur të sintetizohet sekuenca nukleotide që e kodon atë, duke marrë të ashtuquajturat. gjen ekuivalent dhe futet në vektorin përkatës të shprehjes. Kur krijohet një gjen ekuivalent, zakonisht merret parasysh vetia e degjenerimit gjenetik. kodi (20 aminoacide janë të koduara nga 61 kodone) dhe frekuenca e shfaqjes së kodoneve për çdo aminoacid në ato qeliza në të cilat është planifikuar të futet ky gjen, sepse Përbërja e kodoneve mund të ndryshojë ndjeshëm midis organizmave të ndryshëm. Kodonet e zgjedhura në mënyrë korrekte mund të rrisin ndjeshëm prodhimin e proteinës së synuar në qelizën marrëse.

Rëndësia e Inxhinierisë Gjenetike

G.I. zgjeroi ndjeshëm kufijtë eksperimentalë, pasi lejoi futjen në decomp. Llojet e qelizave të ADN-së së huaj dhe studimi i funksioneve të saj. Kjo bëri të mundur identifikimin e përgjithshëm biologjik modelet e organizimit dhe shprehjes gjenetike. informacione në të ndryshme organizmave. Kjo qasje ka hapur perspektiva për krijimin thelbësisht të ri mikrobiologjik prodhuesit e substancave biologjikisht aktive. si dhe kafshët dhe bimët që mbartin gjene të huaja funksionalisht aktive. Mn. më parë biologjikisht i paarritshëm proteinat aktive person, përfshirë. interferonet, interleukinat, hormonet peptide, faktorët e gjakut filluan të prodhoheshin në sasi të mëdha në qelizat e baktereve, majave apo gjitarëve dhe u përdorën gjerësisht në mjekësi. Për më tepër, është bërë e mundur të krijohen artificialisht gjenet që kodojnë polipeptide kimerike që kanë vetitë e dy ose më shumë proteinave natyrore. E gjithë kjo i dha një shtysë të fuqishme zhvillimit të bioteknologjisë.

Objektet kryesore të G.I. janë baktere Escherichia coli (Escherichia coli) dhe Bacil subtilis (sanë bacil), maja buke Sakaromiket cerevisiae, zbërthehet. linjat qelizore të gjitarëve. Gama e objekteve të ndikimit të inxhinierisë gjenetike po zgjerohet vazhdimisht. Fushat e kërkimit mbi krijimin e bimëve dhe kafshëve transgjenike po zhvillohen intensivisht. Duke përdorur metodat G.I Po krijohen gjeneratat më të reja të vaksinave kundër agjentëve të ndryshëm infektivë (e para prej tyre u krijua në bazë të majave që prodhojnë proteinën sipërfaqësore të virusit të hepatitit B të njeriut). Shumë vëmendje i kushtohet zhvillimit të vektorëve të klonimit të bazuar në viruset e gjitarëve dhe përdorimit të tyre për të krijuar vaksina të gjalla polivalente për nevoja veterinare dhe mjekësore, si dhe vektorë molekularë për terapinë gjenetike të tumoreve të kancerit dhe sëmundjeve trashëgimore. Është zhvilluar një metodë për futjen e drejtpërdrejtë të recDNA në trupin e njerëzve dhe kafshëve, e cila drejton prodhimin e antigjeneve të ndryshme në qelizat e tyre. agjentët infektivë (vaksinimi i ADN-së). Drejtimi më i ri G.I. është krijimi i vaksinave të ngrënshme të bazuara në bimë transgjenike, si domatet, karotat, patatet, misri, marule etj., duke prodhuar proteina imunogjene të agjentëve infektivë.

Shqetësimet që lidhen me eksperimentet e inxhinierisë gjenetike

Menjëherë pas eksperimenteve të para të suksesshme për marrjen e recDNA, një grup shkencëtarësh të udhëhequr nga P. Berg propozuan kufizimin e kryerjes së një numri eksperimentesh të inxhinierisë gjenetike. Këto shqetësime bazoheshin në faktin se vetitë e organizmave që përmbajnë gjenetikë të huaj. informacioni është i vështirë të parashikohet. Ato mund të fitojnë karakteristika të padëshirueshme dhe të prishin mjedisin. ekuilibër, çojnë në shfaqjen dhe përhapjen e sëmundjeve të pazakonta te njerëzit, kafshët dhe bimët. Përveç kësaj, u vu re se ndërhyrja njerëzore në gjenetike aparati i organizmave të gjallë është imoral dhe mund të shkaktojë pasoja të padëshirueshme sociale dhe etike. Në vitin 1975, këto probleme u diskutuan në një konferencë ndërkombëtare. konferencë në Asilomar (SHBA). Pjesëmarrësit e saj arritën në përfundimin se ishte e nevojshme të vazhdonin të përdornin metodat G.I. por i nënshtrohet respektimit të detyrueshëm me përkufizimin. rregullat dhe rekomandimet. Më pas, këto rregulla, të vendosura në një sërë vendesh, u zbutën ndjeshëm dhe u reduktuan në metodat e zakonshme në mikrobiologji. kërkimi, krijimi i të posaçme pajisje mbrojtëse që parandalojnë përhapjen e agjentëve biologjikë. agjentët në mjedis, përdorimi i vektorëve të sigurt dhe qelizave marrëse që nuk riprodhohen në kushte natyrore.

Shpesh nën G.i. kuptoj vetëm punën me recDNA, dhe si sinonime për G.I. Përdoren termat "klonim molekular", "klonim i ADN-së", "Klonim i gjeneve". Sidoqoftë, të gjitha këto koncepte pasqyrojnë përmbajtjen e vetëm operacioneve individuale të inxhinierisë gjenetike dhe për këtë arsye nuk janë ekuivalente me termin G.I. Në Rusi, si sinonim për G.I. Termi "inxhinieri gjenetike" përdoret gjerësisht. Megjithatë, përmbajtja semantike e këtyre termave është e ndryshme: G.i. synon të krijojë organizma me gjenetikë të re. program, ndërsa termi “inxhinieri gjenetike” shpjegon se si bëhet kjo, d.m.th. përmes manipulimit të gjeneve.

Letërsia

Shchelkunov S.N. Klonimi i gjeneve. Novosibirsk, 1986; Watson J., Ace J.,Kurtz D. ADN-ja rekombinante: Një kurs i shkurtër. M., 1986; Klonimi i ADN-së. Metodat M., 1988; E reja në klonimin e ADN-së: Metodat M., 1989. Shchelkunov S.N. Inxhinieri gjenetike. Botimi i dytë, Novosibirsk, 2004.