Генетикийн инженерчлэл нь шинжлэх ухаан юм. Генийн инженерчлэл гэж юу вэ, юуг судалдаг вэ? Хөгжлийн түүх, арга

Генийн инженерчлэл гэж юу вэ?

Генетикийн инженерчлэл бол эрдэмтэд нэг организмаас генийг гаргаж аваад өөр организмд нэвтрүүлэх шинэ, хувьсгалт технологи юм. Ген бол амьдралын хөтөлбөр юм - эдгээр нь ДНХ-ийг бүрдүүлдэг биологийн бүтэц бөгөөд тодорхой амьд организмын өвөрмөц шинж чанарыг тодорхойлдог. Ген шилжүүлэн суулгах нь хүлээн авагч организмын хөтөлбөрийг өөрчилдөг бөгөөд түүний эсүүд янз бүрийн бодис үйлдвэрлэж эхэлдэг бөгөөд энэ нь эргээд энэ организмд шинэ шинж чанарыг бий болгодог.
Энэ аргын тусламжтайгаар судлаачид тодорхой шинж чанар, шинж чанарыг хүссэн чиглэлдээ өөрчлөх боломжтой, жишээлбэл: улаан лоолийн урт хадгалалтын хугацаа эсвэл гербицидэд тэсвэртэй шар буурцгийн сортыг хөгжүүлэх боломжтой. Генийн инженерчлэл нь генотипийг дахин зохион байгуулах судалгаа хийдэг биотехнологийн арга юм. Генотип нь зөвхөн генийн механик нийлбэр биш, харин организмын хувьслын явцад бий болсон цогц систем юм. Генийн инженерчлэл нь туршилтын хоолойд хийсэн үйлдлээр генетикийн мэдээллийг нэг организмаас нөгөөд шилжүүлэх боломжийг олгодог. Ген шилжүүлэх нь төрөл зүйл хоорондын саад бэрхшээлийг даван туулах, нэг организмын бие даасан удамшлын шинж чанарыг нөгөөд шилжүүлэх боломжийг олгодог. Генүүдийн материаллаг суурийн тээвэрлэгчид нь ДНХ, уураг агуулсан хромосомууд юм. Гэхдээ үүсэх ген нь химийн бус, харин үйл ажиллагаа юм.
Функциональ үүднээс авч үзвэл ДНХ нь тодорхой хэмжээний мэдээлэл - генийг хадгалдаг олон блокоос бүрддэг. Генийн үйлдэл нь РНХ-ээр дамжуулан уургийн нийлэгжилтийг тодорхойлох чадварт суурилдаг. ДНХ-ийн молекулд уургийн молекулын химийн бүтцийг тодорхойлдог мэдээлэл бүртгэгдсэн байдаг. Ген нь нэг уургийн (нэг ген - нэг уураг) анхдагч бүтцийн талаархи мэдээллийг агуулсан ДНХ молекулын хэсэг юм. Организмд хэдэн арван мянган уураг байдаг тул хэдэн арван мянган ген байдаг.

Эсийн бүх генийн нийлбэр нь түүний геномыг бүрдүүлдэг. Биеийн бүх эсүүд ижил генийг агуулдаг боловч тус бүр нь хэрэгжүүлдэг өөр хэсэгхадгалагдсан мэдээлэл. Тиймээс, жишээлбэл, мэдрэлийн эсүүдБүтцийн болон үйл ажиллагааны хувьд, биологийн шинж чанараараа элэгний эсүүдээс ялгаатай. Генийн инженерчлэлийн ажлыг гүйцэтгэхдээ генотипийн бүтцийн өөрчлөлт нь микроскопоор харагдах хромосомын бүтцийн өөрчлөлттэй холбоогүй генийн чанарын өөрчлөлт юм. Генийн өөрчлөлт нь юуны түрүүнд ДНХ-ийн химийн бүтцийн өөрчлөлттэй холбоотой байдаг.
Нуклеотидын дараалал хэлбэрээр бичигдсэн уургийн бүтцийн тухай мэдээлэл нь нийлэгжсэн уургийн молекул дахь амин хүчлүүдийн дараалал хэлбэрээр хэрэгждэг. Хромосомын ДНХ-ийн нуклеотидын дараалал өөрчлөгдөх, зарим нь алдагдаж, бусад нуклеотидууд орсноор ДНХ-д үүссэн РНХ молекулуудын найрлага өөрчлөгддөг бөгөөд энэ нь эргээд синтезийн явцад шинэ амин хүчлийн дараалал үүсгэдэг. Үүний үр дүнд эсэд шинэ уураг нийлэгжиж эхэлдэг бөгөөд энэ нь бие махбодид шинэ шинж чанарууд гарч ирэхэд хүргэдэг. Генийн инженерчлэлийн аргын мөн чанар нь бие даасан ген эсвэл генийн бүлгүүдийг организмын генотипэд оруулсан эсвэл хасдаг явдал юм. Урьд нь байхгүй байсан генийг генотипэд оруулсны үр дүнд эсийг өмнө нь нийлэгжүүлээгүй уургийг нийлэгжүүлэхийг албадах боломжтой.

Генийн инженерчлэлийн асуудлууд

20-р зууны шинжлэх ухааны хамгийн чухал бүтээгдэхүүнүүдийн нэг болох генийн инженерчлэлийн боломжууд нь хүний ​​​​биеийн бүрхүүл дэх хамгийн чухал зүйл болох түүний амьдралын хууль тогтоомжид шилжсэнээс хойш хүн төрөлхтний төсөөллийг удаан хугацаанд хөдөлгөж ирсэн. биеийн амин чухал үйл ажиллагаа. Хэрэв арван таван жилийн өмнө биотехнологичдын ажлын үр дүн нь луувангийн шинэ сорт эсвэл шинэ үүлдрийн саалийн үнээ үржүүлэхтэй холбоотой байсан бол хэдэн жилийн өмнө Долли хэмээх бяцхан хоньтой харилцах боломжтой болсон. , Шотландын биологичид хувилсан бөгөөд өнгөрсөн жил хүний ​​геномын анхны их бага ерөнхий газрын зургийг бүтээснээ зарласан. Биологийн салбарт гарсан дэвшлийн цаана өмнөх улирлын хит дуунууд ар араасаа бүдгэрч байна - шинэ Мэдээллийн технологи. Хэзээ хүн Ангараг гариг ​​дээр чөлөөтэй алхаж чадах вэ гэсэн асуултыг цөөхөн хүн сонирхож байгаа нь хүнийг хэзээ хувилах, үүний дагуу үүнээс хэрхэн урьдчилан сэргийлэх тухай мэтгэлцээнээс илүү чухал юм. ёс суртахуун, ёс суртахуун руу чиглэсэн.

Генийн инженерчлэл - дайсан эсвэл найз уу? Түүхийн хэтийн төлөв...

Түүхийн хэтийн төлөв

Таны мэдэж байгаагаар дэлхий дээр амьдрал ойролцоогоор 4.6 тэрбум жилийн өмнө үүссэн бөгөөд ямар ч хэлбэрээс үл хамааран ижил бодис болох дезоксирибонуклеины хүчил (ДНХ) нь организм бүрийн амин чухал илрэлийг хариуцдаг байв. Генүүдэд бэхлэгдсэн ДНХ нь эсийн оршин тогтноход зайлшгүй шаардлагатай бодисын солилцооны үйл ажиллагааг (мөн ирээдүйд хүний ​​хатуу удирдлаган дор) тодорхойлж, тодорхойлдог бөгөөд энэ нь хамгийн энгийн тодорхойлолтоор амьдрал юм. Үнэндээ "ген" гэсэн нэр томъёог өнгөрсөн зууны эхэн үе хүртэл ашиглаагүй байсан ч 19-р зуунд хэрхэн ажилладаг талаар судалгаа хийж эхэлсэн. Австрийн лам Грегор Мендель олон жилийн турш хийдийн цэцэрлэгт ургуулсан вандуйн ургамлын үр удмыг ажиглаж байсан. Гаднах шинж чанаруудыг засах - ишний өндөр, дэлбээний өнгө, вандуйны хэлбэр нь эцэг эхийн ургамлаас үр удамд өвлөгддөг тодорхой "хүчин зүйл" байгааг онолын хувьд таамаглаж чадсан. Колумбын нэгэн адил Мендель юу олж мэдсэнээ мэдэхгүй үхсэн. 20-р зууны эхэн үеэс эсийн бүтцийг судлахтай холбоотой өсөлт гарч ирэв. Биологичид эсийн цөм ямар үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг тогтоож, хромосомын мөн чанарын нууцыг тайлж чаджээ. Хамгийн чухал зүйл бол ДНХ-ийн молекулуудын орчуулгын мөн чанар тодорхой болсон: өндөг, эр бэлгийн эс үүсэхээс өмнөх меозын үед ДНХ агуулсан хромосомын тоо хоёр дахин буурч, улмаар үр хөврөлийн эсүүд нийлдэг. Тэд өөрсдийн цөмийг бүхэлд нь нэгтгэх боломжийг олгоно - цоо өвөрмөц гентэй шинэ организм бий болно. 1953 онд эцэст нь ДНХ-ийн давхар мушгиа бүтцийг тусгаарлах боломжтой болсон бөгөөд үүнийг одоо сургуулийн сурагч бүр нүдээр мэддэг. Одоо ДНХ нь дэлхий дээр амьдардаг бүх организм: хүн ба бактери, мөөгөнцөр, ургамлыг нэгтгэх бүх нийтийн биологийн хэл гэж хүлээн зөвшөөрөгдсөн. Гэсэн хэдий ч 20-р зуун бол суурь нээлтүүдийн зуун төдийгүй инженерчлэлийн зуун юм. практик хэрэглэээдгээр ижил нээлтүүд. Тиймээс "бүх зүйл бүхэлдээ хэрхэн ажилладаг" талаар үргэлжилсэн судалгааны зэрэгцээ генийн инженерчлэлийн янз бүрийн салбарууд болон янз бүрийн биотехнологиуд үсрэнгүй хөгжиж байна. Анхнаасаа энэ төрлийн инженерчлэлийн бодол нь юуны түрүүнд тодорхой гентэй нэг амьд организмыг бусдыг сайжруулахын тулд хэрхэн ашиглаж болох талаар голчлон анхаарч байсан - энэ нь ургамал эсвэл амьтдын тухай байв. 1970-аад онд эрдэмтэд нэг организмын ДНХ-ийн хэсгүүдийг хайчилж, нөгөөд шилжүүлэн суулгаж сурсан нь инсулин, хүний ​​өсөлтийн даавар гэх мэт янз бүрийн эм үйлдвэрлэхэд жижиг хувьсгал хийсэн. Олон жилийн турш хүний ​​гентэй эмчилгээ гэж нэрлэгддэг оролдлого хийсээр ирсэн - генийн багцад тодорхой бүрэлдэхүүн хэсгүүд байхгүй эсвэл ямар нэгэн байдлаар согогтой хүмүүсийг бусад хүмүүсийн генээр шилжүүлэн суулгадаг. Генетикийн тусламжтайгаар олж авсан мэдлэгийг хүний ​​нөхөн үржихүйн салбарт өргөнөөр ашигладаг. Тодорхой нөхцөлд хүүхдүүдийг "туршилтын хоолойноос" өсгөх боломжтой гэдгийг олон хүмүүс мэддэг бөгөөд үргүйдлийн зарим тохиолдолд тээгч эхээс тусламж хүсэх боломжтой байдаг. Генетикийн өөрчлөлттэй ургамлууд (хөлдөлтөд тэсвэртэй үр тариа, трансген төмс, хурдан боловсорч гүйцсэн улаан лооль гэх мэт) хэдийнэ оройн хоолны ширээн дээр гарч ирэх болсон ч өнөөг хүртэл тийм ч их сэтгэл хөдөлгөхгүй байна.

Генийн инженерчлэл - дайсан эсвэл найз уу? Генийн инженерчлэлийн боломжууд...

Генийн инженерчлэлийн боломжууд, "Хүний геном" төсөл

Ургамал, амьтдын гентэй байгалийн аргаар амжилттай хийсэн заль мэх нь нэлээд гулгамтгай асуултыг төрүүлэхээс өөр аргагүй юм: хүн яах вэ? Амьтдыг сайжруулах боломжтой юм бол хүн дээр ажиллаж яагаад болохгүй гэж. Гэсэн хэдий ч эхлээд хүний ​​генийн багцтай харьцах шаардлагатай хэвээр байна. Тиймээс 1990 онд 26-30 мянган генээс бүрдэх хүний ​​хромосомын зураглал хийх санаачилга гарч ирэв. Төслийг зүгээр л "Хүний геном" гэж нэрлэсэн бөгөөд 2005 он гэхэд геномын бүрэн зургийг гаргах ёстой байв. Төсөлд 90-ээд оны сүүлчээс эхлэн янз бүрийн орны судалгааны бүлгүүд багтсан болно. тусгай компаниудыг байгуулдаг бөгөөд тэдгээрийн гол үүрэг нь ийм бүлгүүдийн хоорондын харилцаа холбоог хөнгөвчлөх, хурдасгах явдал юм. 2001 оны эхээр 2 хромосомын зураглал аль хэдийн бүрэн хийгдсэн байсан: 21 ба 22.

Гэсэн хэдий ч өнгөрсөн оны гол сенсаци нь Крейг Вентерийн бүлэг хүний ​​геномын ерөнхий газрын зургийг нээсэн явдал байв. Эрдэмтэд хэрэв та энэ газрын зургийг энгийн газрын зурагтай харьцуулж үзвэл түүгээр дамжин зэргэлдээх гудамжны дэлгүүрт очих боломжгүй гэж үзэж байгаа ч ямар ч тохиолдолд түүний оршин тогтнох баримт нь генийн патентын эрин үе эхэлж байгааг харуулж байна. , мөн энэ нь эргээд биологийн байхаа больсон, харин ёс зүй, хууль эрх зүйн олон асуултыг төрүүлдэг. Эрдэмтэд геномын зураглалын гол зорилго нь янз бүрийн өвчнийг илүү үр дүнтэй эсэргүүцэхийн тулд хүний ​​бие хэрхэн ажилладагийг ойлгох хэрэгцээ, тэр ч байтугай ийм мэдлэг нь шинэ эм бий болгоход ихээхэн тус дөхөм болдог гэж эрдэмтэд хэлж байгаа ч геномын зураглалын гол зорилго нь хүний ​​​​бие махбодь хэрхэн ажилладагийг ойлгох явдал юм. Энэ асуудал тодорхой хэвээр байна: хүний ​​​​биед хэрхэн, юу хийж болох вэ, мөн асуултын хариулт: хаана зогсоох вэ? Хүн Бүтээгч шиг болж, шинэ оршнолуудыг бүтээх ажилд оролцож чадах уу? Хүний геномын зураглалыг бий болгох нь ихэвчлэн саран дээр хүн буух зэрэг хувьсгалт үйл явдлуудтай харьцуулагддаг. Гэсэн хэдий ч одоо нэг чухал ялгаа бий: хэрэв сансрын хөтөлбөрүүд- Энэ бол төрийн үүрэг даалгаврын нэг юм, тэгвэл төсөлд оролцож буй бүлгүүд дүрмээр бол хувийн санхүүжилттэй байдаг тул төрийн бус компаниуд өөрсдийн бүтээн байгуулалтад зохиогчийн эрхтэй байх болно. Тэгээд тэдэнтэй юу хийх вэ?

Ойрын ирээдүйд хүн бүрийг ийм байдлаар дүрсэлж болохуйц газрын зургийг хангалттай нарийвчлалтай хийх болно гэж төсөөлөөд үз дээ. Асуулт гарч ирнэ - энэ мэдээлэлд хэн хандах вэ? Хүн өөрийнхөө тухай хамгийн “дотно” мэдээллээ хэр хэвээр хадгалж чадах вэ? Ажил олгогчид генийн хувьд зарим төрлийн хорт хавдартай хүнийг ажилд авахаас татгалзах уу? Хүн бүрийн геном нь болзошгүй бүх өвчний талаар мэдээлэл өгдөг нөхцөлд эрүүл мэндийн даатгалд хамрагдах боломжтой юу? Тони Блэйр гэмт хэрэгтнүүдийн генийн хөрөг зураг зурах шаардлагатайг зарлав. Эрдэмтэд хүмүүсийн гажуудсан зан үйлийг хариуцдаг тусгай генийг илрүүлэхээр ажиллахад бэлэн байгаа бололтой. Гэсэн хэдий ч ойрын ирээдүйд нийгэм гэмт хэрэг, ядуурал, арьс өнгөөр ​​​​ялгаварлан гадуурхах гэх мэт янз бүрийн асуудлын шийдлийг өөрчлөх болно гэж олон мэргэжилтнүүд аль хэдийн айж байна. - Генетикч ба генийн инженерчлэлийн талаар: "Тэд энэ бүхэн гентэй холбоотой, хэрэв ямар нэг зүйл эмх цэгцгүй байвал энэ нь нийгмийн асуудал биш, харин хувь хүмүүсийн генетикийн урьдал нөхцөл юм гэж хэлдэг." Үнэн хэрэгтээ, маш цөөхөн ховор өвчин нь зөвхөн генийн багцаас үүсдэг гэдгийг олон хүмүүс мартдаг бөгөөд бидний ихэвчлэн генетик гэж нэрлэдэг хорт хавдар, зүрх судасны эмгэгүүд нь зөвхөн хэсэгчлэн удамшлын шинж чанартай байдаг бөгөөд олон талаараа удамшлын шинж чанартай байдаг. Эхний ээлжинд тэдний илрэл нь тухайн хүн болон нийгэмд ямар алхам хийхээс хамаардаг тул ийм нөхцөлд нийгэм гараа угаахаас илүү муу зүйл байхгүй. Генийн инженерчлэлийн хамгийн түгээмэл арга бол рекомбинант авах арга юм, i.e. гадны ген, плазмид агуулсан. Плазмидууд нь хэд хэдэн мянган хос хосоос бүрдэх дугуй хэлбэртэй хоёр судалтай ДНХ молекулууд юм.

Энэ үйл явц нь хэд хэдэн үе шатаас бүрдэнэ:
1. Хязгаарлалт - ДНХ-г таслах, жишээлбэл, хүнийг хэлтэрхий болгон хуваах.
2. Ligation - хүссэн гентэй фрагментийг плазмидуудад оруулж, хооронд нь оёдог.
3. Трансформаци гэдэг нь бактерийн эсэд рекомбинант плазмидыг нэвтрүүлэх явдал юм. Хувирсан бактери нь тодорхой шинж чанарыг олж авдаг. Өөрчлөгдсөн бактери бүр үржиж, олон мянган удамшлын колони буюу клон үүсгэдэг.
4. Скрининг - хүний ​​хүссэн генийг агуулсан плазмидыг хувиргасан бактерийн клонуудаас сонгох.

Энэ бүх үйл явцыг клонжуулалт гэж нэрлэдэг. Клончлолын тусламжтайгаар та хүний ​​болон бусад организмын ДНХ-ийн нэг сая гаруй хувийг авах боломжтой. Хэрэв клонжуулсан фрагмент нь уураг кодлодог бол туршилтаар энэ генийн транскрипцийг зохицуулах механизмыг судалж, шаардлагатай хэмжээгээр уураг гаргаж авах боломжтой. Үүнээс гадна нэг организмын ДНХ-ийн хуваасан хэсгийг өөр организмын эсэд нэвтрүүлж болно. Энэ нь жишээлбэл, олон тооны өвчинд тэсвэртэй генийн ачаар өндөр, тогтвортой ургац авах боломжтой. Агаар мандлын азотыг тогтоох чадвартай бусад бактерийн генийг хөрсний бактерийн генотипэд оруулбал хөрсний бактери нь энэ азотыг хөрсний азот болгон хувиргах чадвартай болно. Эрдэмтэд хүний ​​генотипээс инсулины нийлэгжилтийг хянадаг генийг гэдэсний савханцар нянгийн генотипэд нэвтрүүлснээр ийм гэдэсний савханцараар инсулин үйлдвэрлэх боломжтой болсон. Шинжлэх ухаан цаашид хөгжихийн хэрээр дутуу генийг хүний ​​үр хөврөлд нэвтрүүлэх, улмаар удамшлын өвчнөөс зайлсхийх боломжтой болно.

Амьтдыг хувилах туршилтууд удаан хугацаанд үргэлжилж байна. Өндөгнөөс цөмийг зайлуулж, үр хөврөлийн эдээс авсан өөр эсийн цөмийг суулгаж, туршилтын хоолой эсвэл хөхүүл эхийн хэвлийд ургуулахад хангалттай. Доли хувилсан хонийг уламжлалт бус аргаар бүтээжээ. Нэг үүлдрийн 6 настай нас бие гүйцсэн хонины дэлэнгийн торноос цөмийг өөр үүлдрийн хонины цөмгүй өндөг рүү шилжүүлэн суулгасан. Хөгжиж буй үр хөврөлийг гурав дахь үүлдрийн хонинд суулгасан. Төрсөн хонь анхны хониноос бүх генийг хүлээн авсан - донор, энэ нь түүний генетикийн яг хуулбар юм. Энэхүү туршилт нь олон жилийн сонгон шалгаруулалтын оронд элит үүлдрийг клонжуулах олон шинэ боломжийг нээж өгч байна. Техасын их сургуулийн эрдэмтэд хүний ​​хэд хэдэн төрлийн эсийн насыг уртасгаж чаджээ. Ихэвчлэн нэг эс 7-10 хуваагдсаны дараа үхдэг бөгөөд тэд зуун эсийн хуваагдалд хүрдэг. Эрдэмтдийн үзэж байгаагаар хөгшрөлт нь хуваагдах бүрт эсүүд бүх хромосомын төгсгөлд байрладаг молекулын бүтэц болох теломерээ алддагтай холбоотой юм.

Эрдэмтэд теломераза үйлдвэрлэх үүрэгтэй генийг эсэд суулгаж, улмаар тэднийг үхэшгүй мөнх болгосон байна. Магадгүй энэ бол үхэшгүй мөнхөд хүрэх ирээдүйн зам юм. 1980-аад оноос хойш хүний ​​геномыг судлах хөтөлбөрүүд гарч ирсэн. Эдгээр хөтөлбөрүүдийг хэрэгжүүлэх явцад 5 мянга орчим генийг аль хэдийн уншсан байна (хүний ​​геномд 50-100 мянга байдаг). Хүний хэд хэдэн шинэ генүүд нээгдэв. Генийн эмчилгээнд генийн инженерчлэл улам бүр чухал болж байна. Учир нь олон өвчин удамшлын түвшинд тавигддаг. Энэ нь геномд олон өвчинд нэрвэгдэх эсвэл тэдгээрийг эсэргүүцэх чадварыг бий болгодог. Геномын анагаах ухаан, генийн инженерчлэл 21-р зуунд ажиллана гэж олон эрдэмтэд үзэж байна. Шинжлэх ухааны объектив байдлын тавцан дээр үнэхээр тууштай зогсдог эрдэмтэн хэзээ ч ямар нэг зүйлийн тусламжтайгаар бүх зүйлийг эмчилж болно, эсвэл ямар нэг зүйл "туйлын аюулгүй" гэж хэлэхгүй, ялангуяа байгалийн хуулийн хувь хүний ​​түвшинг өөрчилдөг генийн инженерчлэлийн тухайд. , түүний бүрэн бүтэн байдлыг үл тоомсорлодог. Цөмийн судалгааны жишээнээс харахад ийм заль мэхээс ялгарах энерги асар их байж болох ч болзошгүй аюул нь бас асар их юм. Цөмийн технологи хөгжлийн шатандаа явж байхад хэдхэн жилийн дараа хүн төрөлхтөн олон удаа устгагдах аюулд орно гэж хэн ч төсөөлөөгүй байх. тэнцүү. Тэгээд хэзээ цөмийн эрчим хүчцахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашиглагдаж эхэлсэн бөгөөд үүний үр дүнд бид олон сая тонн цацраг идэвхт хаягдал авч, хэдэн арван мянган жилийн турш хоруу чанараа хадгална гэдгийг хэн ч мэдээгүй. Энэ талаар хэн ч юу ч мэдэхгүй байсан ч бид харалган үсрэлт хийснээр өөрсдөдөө болон хойч үедээ ноцтой асуудал үүсгэсэн. Тиймээс бид амьдралын хамгийн гүн бүтцийн талаарх бүрэн мэдээллийг агуулсан түвшинд ажилладаг генийн инженерчлэлийг ашиглахдаа маш болгоомжтой хандах ёстой.

Дэлхий дээрх амьдрал өнөөгийн бидний мэдэх тоо томшгүй олон янзын амьдралын хэлбэр бүхий өндөр тэнцвэртэй, динамик экосистем болохын тулд олон сая жилийг зарцуулсан. Одоо бид генийн инженерчлэлийн оролцооны үр дүнд хамгийн чухал үр тарианы үр дүнд, магадгүй эрт үед эрс өөрчлөлт гарах цаг үед амьдарч байна. бүх хүн төрөлхтөнд аюул учруулж байна. Генийн инженерчлэгдсэн бүтээгдэхүүний аюулгүй байдал нотлогдох хүртэл энэ асуудал үргэлж эргэлзээтэй хэвээр байх болно - энэ бол Байгалийн хуулийн намын үзэл баримтлал юм. Генийн инженерчлэлийн хэрэглээ нь шинжлэх ухааны аюулгүй байдлын хатуу хяналттай байх нь чухал юм. Генийн инженерчлэл нь хүрээлэн буй орчны химийн бохирдолд хүргэнэ гэж бараг бүрэн итгэлтэй хэлж болно. Гербицидэд тэсвэртэй үржлийн үржүүлгийн сортууд нь тариаланчдыг хогийн ургамлаас хамгаалах химийн бодисыг өмнөхөөсөө гурав дахин их хэрэглэхийг шаардах бөгөөд энэ нь эргээд Америкийн хөрс, гүний усны бохирдлыг нэмэгдүүлэх болно. Жишээлбэл, Монсанто химийн компани нь тус компанийн Roundup гербицидэд тэсвэртэй эрдэнэ шиш, шар буурцаг, чихрийн нишингэ зэрэг сортуудыг аль хэдийн бүтээжээ. Roundup нь амьд организмд аюулгүй бөгөөд хүрээлэн буй орчны нөлөөгөөр хурдан саармагждаг гэж салбарын удирдлагууд удаа дараа мэдэгдэж байсан. Гэсэн хэдий ч Дани улсад хийсэн урьдчилсан судалгаагаар "Бөөрөнхий" гурван жилийн турш хөрсөнд үлддэг (тиймээс энэ газарт тарьсан дараагийн үр тариа шингээж авах боломжтой) болон бусад зүйлийг хийсэн. шинжлэх ухааны ажилЭнэ гербицидийг хэрэглэх нь фермерүүдэд хортой урвал үүсгэж, хөхтөн амьтдын нөхөн үржихүйн үйл ажиллагааг тасалдуулж, загас, хорхой, ашигтай шавьжийг хордуулдаг болохыг олж мэдсэн.

Генийн инженерчлэлийг дэмжигчид энэ технологийг зүгээр л олон мянган жилийн турш үр тариа, гэрийн тэжээвэр амьтдын үүлдэр угсааг сайжруулахад ашиглаж ирсэн эрлийзжүүлэлтийн илүү дэвшилтэт хэлбэр гэж үздэг. Гэвч үнэн хэрэгтээ генийн инженерчлэлийн оролцоо нь төрөл зүйлийн хоорондын нөхөн үржихүйн байгалийн саад тотгорыг нэвт шингээж, үүний ачаар дэлхий дээрх амьдралын тэнцвэрт байдал, бүрэн бүтэн байдлыг хадгалдаг. Шинэ үүлдэр, сорт үржүүлэх уламжлалт систем нь нэг гахайг нөгөө үүлдэртэй, эсвэл илжигтэй морь, эсвэл хоёр сортын улаан лоолийг гаталж чаддаг боловч улаан лоолийг загастай гаталж чаддаггүй - байгаль ийм генийг холихыг зөвшөөрдөггүй. Эрдэмтэд генийн инженерчлэлийн тусламжтайгаар загас, улаан лоолийн генийг аль хэдийн холбосон - ямар ч шошгогүй эдгээр улаан лооль одоо бидний тавиур дээр чимээгүйхэн хэвтэж байна. Түүгээр ч зогсохгүй үр тариа, буурцагт ургамал, хүнсний ногоо, жимс жимсгэнэ бараг бүх төрлийн генетикийн инженерчлэлийн аргаар боловсруулагдсан бөгөөд ойрын 5-8 жилийн дотор хүнсний үйлдвэрүүд эдгээр бүх бүтээгдэхүүнийг зах зээлд нэвтрүүлэхээр төлөвлөж байна. Дэлхийн хамгийн том үрийн компани болох "Pioneer Hybrid International" шар буурцгийн уургийн агууламжийг нэмэгдүүлэхийн тулд Бразил самрын генийг түүнд нэвтрүүлж, шинэ шар буурцгийн генийн инженерчлэл хийжээ. Гэвч шар буурцагт суулгасан Бразил самрын бүрэлдэхүүн хэсэг нь ихэнх хэрэглэгчдэд харшлын урвал үүсгэж, улмаар Пионер уг төслийг цуцалжээ. Японы Showa Denko компани триптофан хэмээх хүнсний нэмэлтийг илүү үр дүнтэй үйлдвэрлэхийн тулд байгалийн нянгийн бүтцийг генетикийн хувьд өөрчлөхөд эдгээр генийн заль мэх нь триптофаны нэг хэсэг болох энэхүү бактери нь маш хортой бодис үйлдвэрлэж эхэлсэн. 1989 онд бүтээгдэхүүнийг зах зээлд гаргасны дараа л нээсэн. Үүний үр дүнд 5000 хүн өвчилж, 1500 хүн байнгын тахир дутуу болж, 37 хүн нас баржээ. Судлаачид генийн инженерчлэлийг ашиглан улаан буудайн илүү үржил шимтэй сортуудыг үржүүлэх, илүү тэжээллэг хоол хүнс бий болгох, зарим өвчнийг арилгахад ихээхэн урам зориг өгч, дэлхий дээрх хүний ​​амьдралыг сайжруулна гэж найдаж байна. Гэвч бодит байдал дээр туршилтын колбонд генийг гаргаж авч, зөв ​​гаталж чаддаг ч бодит амьдрал дээр генийг гадны биед суулгаснаар ямар үр дагавар гарахыг урьдчилан таамаглахад маш хэцүү байдаг.

Ийм үйл ажиллагаа нь мутаци үүсгэдэг бөгөөд үүний үр дүнд биеийн байгалийн генийн идэвхжил дарангуйлдаг. Оруулсан генүүд нь гэнэтийн сөрөг үр дагаврыг үүсгэж болно: генийн аргаар боловсруулсан хоол хүнс нь жишээлбэл, хорт бодис, харшил үүсгэгч бодис агуулсан, эсвэл хоол тэжээлийн дутагдалд орж, хэрэглэгчдийг өвчлөх эсвэл үхэлд хүргэдэг. Нэмж дурдахад генетикийн инженерчлэгдсэн организмууд нь генетикийн хөндлөнгийн оролцоогүй байгалийн популяцитай бие даан үржиж, эрлийзждэг бөгөөд энэ нь дэлхийн бүх экосистемд эргэлт буцалтгүй биологийн өөрчлөлтийг үүсгэдэг. Харамсалтай нь манай улсад санхүүждэггүй, өөрийн гэсэн үйлдвэрлэгчгүй генийн инженерчлэл нь мэдээж ирээдүйтэй салбар гэж бүрэн итгэлтэй хэлж болно. Мэдээжийн хэрэг Орос улс энэ чиглэлээр бүтээн байгуулалт хийж байгаа ч шинэ бүтээлээ гадаадад зарахаас өөр аргагүй болжээ. Манай эрдэмтэд хүний ​​интерферон, аспартам, аалзны торыг зохион бүтээсэн. Мансууруулах бодис бүтээхдээ бүтэц нь хүний ​​геномтой ойртох хүртэл хэрэглэхгүй байх нь чухал. Энэ тохиолдолд эм нь туйлын хор хөнөөлгүй юм. Аспартамыг үйлдвэрлэхэд хоёр амин хүчлийг холих боловч бичил биетүүд процессын хурдасгуур болдог. Генетикчийн үүрэг бол бэлдмэлийг бичил биетнээс цэвэршүүлэхэд 100% баталгаажуулалт хийх замаар боловсруулах явдал юм. Энэ бол ажлын чанар юм. Бид чанарын хувьд хариуцлага хүлээдэг бөгөөд мэргэжлийн үүднээс генийн инженерчлэл нь боломжийн хүрээнд хүн төрөлхтөнд ашигтай байдаг.

Генийн инженерчлэл - дайсан эсвэл найз уу? Генийн инженерчлэлийн аюул...

Шинжлэх ухааны баримтуудгенийн инженерчлэлийн аюул

1. Генийн инженерчлэл нь шинэ сорт, үүлдэр үржүүлэхээс үндсэндээ ялгаатай. Гадны генийг зохиомлоор нэмэх нь хэвийн эсийн нарийн тохируулсан генетикийн хяналтыг ихээхэн зөрчдөг. Генийн хувиргалт нь эх, эцгийн хромосомын хослолоос үндсэндээ ялгаатай байдаг.

2. Одоогийн байдлаар генийн инженерчлэл нь шинэ ген оруулах үйл явцыг хянах боломжгүй тул техникийн хувьд төгс бус байна. Тиймээс оруулах газар болон нэмсэн генийн нөлөөг урьдчилан таамаглах боломжгүй юм. Хэдийгээр генийн байршлыг геномд оруулсны дараа тодорхойлох боломжтой байсан ч үр дүнг урьдчилан таамаглахад бэлэн байгаа ДНХ-ийн мэдлэг маш бүрэн бус байдаг.

3. Гадны генийг зохиомлоор нэмсний үр дүнд гэнэтийн байдлаар, аюултай бодисууд. Хамгийн муу тохиолдолд эдгээр нь хортой бодис, харшил үүсгэгч эсвэл эрүүл мэндэд хортой бусад бодис байж болно. Энэ төрлийн боломжуудын талаарх мэдээлэл маш бүрэн бус хэвээр байна.

4. Хор хөнөөлгүй эсэхийг шалгах найдвартай аргууд байдаггүй. Аюулгүй байдлын судалгааг сайтар хийсэн ч шинэ эмийн ноцтой гаж нөлөөний 10 гаруй хувийг илрүүлж чадахгүй байна. Шинэ, генийн инженерчлэлийн аргаар боловсруулсан хүнсний бүтээгдэхүүний аюултай шинж чанар нь анзаарагдахгүй байх эрсдэл нь хар тамхиныхаас хамаагүй их байх магадлалтай.

5. Хор хөнөөлгүй эсэхийг шалгах өнөөгийн шаардлага туйлын хангалтгүй байна. Тэдгээрийг батлах үйл явцыг хялбарчлах үүднээс тодорхой боловсруулсан болно. Эдгээр нь хор хөнөөлгүй эсэхийг шалгах маш мэдрэмжгүй аргуудыг ашиглах боломжийг олгодог. Иймээс эрүүл бус хүнсний бүтээгдэхүүн шалгалтанд илрэхгүй байх эрсдэлтэй.

6. Генийн инженерчлэлийн аргаар боловсруулсан хүнсний бүтээгдэхүүн өнөөг хүртэл хүн төрөлхтний хувьд чухал ач холбогдолтой байгаагүй. Эдгээр бүтээгдэхүүн нь зөвхөн арилжааны ашиг сонирхолд нийцдэг.

7. Генийн инженерчлэлийн аргаар өөрчилсөн, тэнд авчирсан организмын хүрээлэн буй орчинд үзүүлэх нөлөөний талаархи мэдлэг бүрэн хангалтгүй байна. Генийн инженерчлэлийн аргаар өөрчилсөн организмууд байгаль орчинд хор хөнөөл учруулахгүй нь хараахан нотлогдоогүй байна. Экологичид хүрээлэн буй орчны янз бүрийн болзошгүй хүндрэлийн талаар таамаглаж байна. Тухайлбал, генийн инженерчлэлд ашиглагдаж буй хор хөнөөлтэй байж болзошгүй генүүд, тэр дундаа бактери, вирүсээр дамжих генийн хяналтгүй тархах олон боломж бий. Үүнээс үүдэлтэй хүндрэлүүд орчинялгарсан генийг буцааж авах боломжгүй тул засах боломжгүй байх магадлалтай.

8. Шинэ, аюултай вирусууд гарч ирж магадгүй юм. Геномд суулгасан вирусын генүүд нь халдварт вирусын гентэй (рекомбинац гэж нэрлэгддэг) нэгдэж чаддаг болохыг туршилтаар харуулсан. Эдгээр шинэ вирусууд нь анхны вирусуудаас илүү түрэмгий байж болно. Вирус нь төрөл зүйлийн өвөрмөц шинж чанар багатай байж болно. Жишээлбэл, ургамлын вирус нь ашигтай шавж, амьтан, хүмүүст хортой нөлөө үзүүлдэг.

9. Удамшлын бодис болох ДНХ-ийн талаарх мэдлэг маш бүрэн бус байдаг. ДНХ-ийн ердөө 3% нь л үйлчилдэг. Мэдлэг дутуу байгаа нарийн төвөгтэй системийг удирдах нь эрсдэлтэй. Биологи, экологи, анагаах ухааны салбарын өргөн туршлагаас харахад энэ нь урьдчилан таамаглах боломжгүй ноцтой асуудал, эмгэгийг үүсгэж болзошгүйг харуулж байна.

10. Генийн инженерчлэл нь дэлхийн өлсгөлөнгийн асуудлыг шийдвэрлэхэд тус болохгүй. Генийн инженерчлэл нь дэлхийн өлсгөлөнгийн асуудлыг шийдвэрлэхэд ихээхэн хувь нэмэр оруулж чадна гэсэн мэдэгдэл нь шинжлэх ухааны үндэслэлгүй домог юм.

- энэ нь амьд организм, өсгөвөрлөсөн эс, биологийн процессын тусламжтайгаар хүнд шаардлагатай бүтээгдэхүүн, материалыг үйлдвэрлэх явдал юм.

Биотехнологийн боломжуударгууд нь ердийнхөөс илүү ашигтай байдаг тул ер бусын том хэмжээтэй байдаг: тэдгээрийг оновчтой нөхцөлд (температур ба даралт) ашигладаг, илүү бүтээмжтэй, байгаль орчинд ээлтэй, хүрээлэн буй орчныг хордуулдаг химийн урвалж шаарддаггүй гэх мэт.

Биотехнологийн объектууд:амьд организмын бүлгүүдийн олон тооны төлөөлөгчид - бичил биетүүд (вирус, бактери, протистууд, мөөгөнцөр гэх мэт), ургамал, амьтад, түүнчлэн тэдгээрээс тусгаарлагдсан эсүүд ба эсийн дэд бүтэц (органелл). Биотехнологид суурилсанэнерги ялгарах, бодисын солилцооны бүтээгдэхүүний нийлэгжилт, задрал, эсийн химийн болон бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд үүсэхэд хүргэдэг амьд системд тохиолддог физиологийн болон биохимийн үйл явцын талаар.

Биотехнологийн үндсэн чиглэлүүд:

1) бичил биетэн, таримал эукариот эсийн тусламжтайгаар биологийн идэвхт нэгдлүүдийг (фермент, витамин, дааврын эм), эм (антибиотик, вакцин, ийлдэс, өндөр өвөрмөц эсрэгбие гэх мэт), түүнчлэн тэжээлийн нэмэлт болгон ашигладаг уураг, амин хүчлүүд;

2) хүрээлэн буй орчны бохирдолтой тэмцэх биологийн аргыг ашиглах ( биологийн эмчилгээбохир ус, хөрсний бохирдол гэх мэт) болон хортон шавьж, өвчнөөс ургамлыг хамгаалах;

3) бичил биетний шинэ ашигтай омог, ургамлын сорт, амьтны үүлдэр гэх мэтийг бий болгох.

Биотехнологийн даалгавар, арга, ололт.

Хүн төрөлхтөн өөрсдийгөө сайн чанарын хоол хүнс, түүхий эдээр хангахын тулд амьд организмын удамшлын шинж чанарыг хэрхэн үр дүнтэй өөрчлөхөд суралцах хэрэгтэй бөгөөд үүний зэрэгцээ дэлхийг экологийн сүйрэлд хүргэхгүй байх ёстой. Тиймээс энэ нь санамсаргүй хэрэг биш юм гол ажилӨнөө үед үржүүлэгчид аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэлийн аргад сайн зохицсон, тааламжгүй нөхцөлд тэсвэртэй, нарны энергийг үр ашигтай ашигладаг, хамгийн чухал нь биологийн цэвэр бүтээгдэхүүнийг хэт их усгүйгээр авах боломжийг олгодог ургамал, амьтан, бичил биетний шинэ хэлбэрийг бий болгох асуудлыг шийдвэрлэх шийдэл болжээ. хүрээлэн буй орчны бохирдол. Үндсэндээ шинэ хандлагаЭнэхүү үндсэн асуудлыг шийдэхийн тулд үржүүлгийн ажилд генетик болон эсийн инженерчлэлийг ашиглах явдал юм.

Генетик (генетик) инженерчлэл -

эзэн эсэд нөхөн үржих, эсийн шаардлагатай метаболитуудын синтезийг хянах чадвартай шинэ ДНХ молекулуудыг бий болгох зорилготой холбоотой молекул генетикийн салбар.

Нуклейн хүчлийн хими ба бичил биетний генетикийн уулзвараас гаралтай. Генетикийн инженерчлэлгенийн бүтцийг тайлах, нийлэгжүүлэх, клонжуулах, амьд организмын эсээс тусгаарлагдсан ген эсвэл шинээр нийлэгжсэн генийг ургамал, амьтны эсэд оруулах, тэдгээрийн удамшлын шинж чанарыг зорилтот түвшинд өөрчлөх асуудлыг авч үздэг.

Генийг (эсвэл трансгенезийг) нэг төрлийн организмаас нөгөөд шилжүүлэхийн тулд ихэвчлэн маш хол гарал үүсэлтэй байдаг тул хэд хэдэн цогцолборыг хийх шаардлагатай байдаг. үйл ажиллагаа:

эсээс генийг (бие даасан ДНХ-ийн хэлтэрхий) тусгаарлахбактери, ургамал эсвэл амьтан. Зарим тохиолдолд энэ үйлдлийг шаардлагатай генийн хиймэл синтезээр сольдог;

холболт (оёдол)ямар ч гарал үүслийн ДНХ-ийн хэсгүүдийг плазмидын нэг хэсэг болгон нэг молекул болгон хувиргах;

эрлийз плазмидын ДНХ-ийн танилцуулгахүссэн генийг эзэн эсэд агуулсан;

хуулбарлах (хувилах)үйл ажиллагааг нь баталгаажуулахын тулд шинэ эзэнд энэ генийн .

Клончлогдсон генийг хөхтөн амьтад эсвэл ургамлын протопластын өндөгний эсэд (эсийн ханагүй тусгаарлагдсан эсүүд) бичил тарилга хийж, тэдгээрээс бүхэл бүтэн амьтан эсвэл ургамлыг ургуулж, геномд нь клонжуулсан генийг оруулдаг (нэгдсэн). Геномыг нь генийн инженерчлэлийн аргаар өөрчилсөн ургамал, амьтдыг нэрлэдэг трансген ургамалэсвэл трансген амьтад.

Трансген хулгана, туулай, гахай, хонь аль хэдийн олж авсан бөгөөд тэдгээрийн геномд янз бүрийн гарал үүсэлтэй гадны генүүд, түүний дотор бактери, мөөгөнцөр, хөхтөн амьтад, хүний ​​генүүд, түүнчлэн бусад, хамааралгүй зүйлийн гентэй трансген ургамлын генүүд ажилладаг. трансген организмуудМолекул генетикийн хэрэглээний салбар болох генийн инженерчлэлийн асар их боломжуудыг гэрчилж байна (жишээлбэл, гербицид, шавьж гэх мэт үнэ цэнэтэй шинж чанараараа тодорхойлогддог трансген ургамлуудын шинэ үеийг олж авсан).

Өнөөдрийг хүртэл генийн инженерчлэл үүнийг боломжтой болгосон синтез хийхХүний удамшлын олон өвчнийг эмчлэхэд шаардлагатай инсулин, интерферон, соматотропин (өсөлтийн даавар) зэрэг дааврын үйлдвэрлэлийн хэмжээгээр - чихрийн шижин, зарим төрлийн хорт хавдар, одой,

Генетикийн аргыг ашиглан бичил биетний омог (Ashbya gossypii, Pseudomonas denirificans гэх мэт) гаргаж авсан бөгөөд тэдгээр нь анхны хэлбэрээс хэдэн арван мянга дахин их витамин (C, B 3, B 13 гэх мэт) үүсгэдэг.

Эсийн инженерчлэл-

шинэ эсийг бий болгоход ашигладаг аргуудын багц. Үүнд эсийг тусгайлан сонгосон тэжээлт хэрэгслээр тариалах, клонжуулах, эсийн эрлийзжүүлэх, эсийн цөмийг шилжүүлэн суулгах болон бие даасан хэсгүүдээс амьдрах чадвартай эсийг "задаргаалах", "угсрах" (сэргээн босгох) бусад бичил мэс заслын үйл ажиллагаа орно.

Гол нь эсийн инженерчлэл аргуудын хэрэглээнд оршдог тариалалтХяналттай нөхцөлд хиймэл тэжээллэг орчинд тусгаарлагдсан эс, эд. Ургамлын эсүүд нөхөн төлжилтийн үр дүнд нэг эсээс бүхэл бүтэн ургамал үүсгэх чадварын ачаар энэ нь боломжтой болсон. Төмс, улаан буудай, арвай, эрдэнэ шиш, улаан лооль гэх мэт олон таримал ургамлыг нөхөн сэргээх нөхцлийг бүрдүүлсэн. Эдгээр объектуудтай ажиллах нь үржлийн ажилд эсийн инженерчлэлийн уламжлалт бус аргуудыг ашиглах боломжтой болгодог - соматик эрлийзжилт, гаплоид, эсийн сонголт, даван туулах. соёлын хувьд огтлолцохгүй байх гэх мэт.

Хувилах -

бэлгийн бус (ургамлын гаралтай) нөхөн үржихүйн аргаар хэд хэдэн ижил биетүүдийг олж авах арга. Ийнхүү олон сая жилийн турш байгальд олон төрлийн ургамал, амьтад үржиж байна. Гэсэн хэдий ч одоо "клончлох" гэсэн нэр томъёог илүү нарийн утгаар ашигладаг бөгөөд лабораторид эс, ген, эсрэгбие, тэр ч байтугай олон эсийн организмыг хуулбарлах гэсэн үг юм. үр дүнд нь бэлгийн бус нөхөн үржихүйЭдгээр тохиолдлууд нь тодорхойлогддог генетикийн хувьд ижил боловч санамсаргүй мутациас үүдэлтэй удамшлын өөрчлөлтийг ажиглаж эсвэл лабораторийн аргаар зохиомлоор бий болгодог.

Сэдэвчилсэн даалгавар

A1. гэх мэт чиглэлээр эм, даавар болон бусад биологийн бодисын үйлдвэрлэл эрхэлдэг

1) генийн инженерчлэл

2) биотехнологийн үйлдвэрлэл

3) хөдөө аж ахуйн үйлдвэрлэл

4) агрономич

А2. Эдийн өсгөвөр хэзээ хамгийн ашигтай арга болох вэ?

1) алим, лийрийн эрлийзийг хүлээн авсны дараа

2) гөлгөр үрийн вандуйны цэвэр шугамыг үржүүлэх үед

3) шаардлагатай бол түлэгдэлттэй хүнд арьсыг шилжүүлэн суулгах

4) байцаа, улаан луувангийн полиплоид хэлбэрийг хүлээн авсны дараа

A3. Хүний инсулиныг генийн инженерийн аргаар үйлдвэрлэлийн хэмжээнд зохиомлоор гаргаж авахын тулд зайлшгүй шаардлагатай

1) инсулины синтезийг хариуцдаг генийг хүний ​​​​инсулин нийлэгжүүлж эхлэх бактериудад нэвтрүүлэх

2) бактерийн инсулиныг хүний ​​биед тарих

3) биохимийн лабораторид инсулиныг зохиомлоор нийлэгжүүлэх

4) инсулины нийлэгжилтийг хариуцдаг хүний ​​нойр булчирхайн эсийн өсгөвөрийг ургуулна.

Генетикийн инженерчлэл нь молекул биологи, генетикийн судалгааны салбар бөгөөд эцсийн зорилго нь лабораторийн аргыг ашиглан шинэ, тэр дундаа байгальд олдоогүй организмуудыг удамшлын шинж чанарын хослолоор олж авах явдал юм.

Генийн инженерчлэлийн албан ёсны төрсөн он сар өдөр нь 1972 он. Генетикийн инженерчлэл нь молекул биологи, генетикийн хамгийн сүүлийн үеийн ололт амжилтын ачаар нуклейн хүчлийн хэлтэрхийнүүдтэй зорилтот манипуляци хийх боломж дээр суурилдаг. Эдгээр ололт амжилтууд нь генетикийн кодын түгээмэл байдлыг тогтоох, өөрөөр хэлбэл бүх амьд организмд ижил амин хүчлийг уургийн молекулд оруулах нь ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд ижил нуклеотидын дарааллаар кодлогддог; генетикийн энзимологийн дэвшил нь судлаачдад бие даасан ген эсвэл нуклейн хүчлийн ферментийг тусгаарлагдсан хэлбэрээр олж авах, нуклейн хүчлийн хэсгүүдийн in vitro нийлэгжилтийг хийх, олж авсан хэсгүүдийг нэгтгэх боломжийг олгодог ферментийн багцыг өгсөн. нэг бүхэл. Тиймээс генийн инженерчлэлийн тусламжтайгаар организмын удамшлын шинж чанарыг өөрчлөх нь шинэ бүтэц бий болгоход хүргэдэг. генетикийн материал, энэ материалыг хүлээн авагч организмд нэвтрүүлэх, түүний үйл ажиллагаа, тогтвортой удамшлын нөхцлийг бүрдүүлэх.

Бактерийн генетикийн инженерчлэл

1972 онд Калифорниа мужийн Сан Франциско хотын ойролцоох Стэнфордын их сургуульд ажиллаж байсан Америкийн биохимич Пол Берг тэргүүтэй хэсэг судлаачид бие махбодоос гадуур анхны рекомбинант ДНХ бий болсон тухай мэдээлжээ. Ийм молекулыг ихэвчлэн эрлийз молекул гэж нэрлэдэг, учир нь энэ нь янз бүрийн организмын ДНХ-ийн хэсгүүдээс бүрддэг.

Эхний рекомбинант ДНХ молекул нь элсэн чихэр галактозыг исгэх үүрэгтэй бактериофагийн Escherichia coli (E. coli) нянгийн ДНХ-ийн хэлтэрхий, хавдрын хөгжлийг үүсгэдэг SV40 вирусын бүх ДНХ-ээс бүрддэг. сармагчинд. Ийм рекомбинант бүтэц нь онолын хувьд E. coli болон сармагчингийн эсийн аль алинд нь функциональ үйл ажиллагаатай байж болох юм, учир нь энэ нь E. coli-д хуулбарлах (өөрийгөө хуулбарлах) чадварыг баталгаажуулдаг фагийн ДНХ-ийн нэг хэсэг болон SV40 ДНХ-ийг бүхэлд нь агуулдаг. сармагчингийн эсүүдэд олширдог.

Үнэн хэрэгтээ энэ нь яг л шаттл шиг нян ба амьтны хооронд "алхаж" чаддаг анхны эрлийз ДНХ молекул байсан юм. Гэхдээ үүнийг П.Берг болон түүний хамтрагчид туршилтаар баталгаажуулаагүй юм.

Төрөл бүрийн орны эрдэмтэд П.Бэргийн санаа бодлыг хөгжүүлж, in vitro функциональ идэвхтэй эрлийз ДНХ-ийг бүтээжээ. Энэ асуудлыг хамгийн түрүүнд шийдсэн хүмүүс бол Стэнфордын их сургуулийн америкчууд Стэнли Коэн болон түүний хамтран зүтгэгч Сан Франциско дахь Калифорнийн их сургуулийн Герберт Бойер нар юм. Тэдний ажилд дараагийн бүх генетикийн инженерчлэлийн ажилд шинэ бөгөөд маш чухал "хэрэгсэл" гарч ирэв - вектор.

Бактерийн генийн инженерчлэлийн үндсэн аргуудыг өнгөрсөн зууны 70-аад оны эхээр боловсруулсан. Тэдний мөн чанар нь шинэ генийг биед нэвтрүүлэхэд оршдог. Эдгээрээс хамгийн түгээмэл нь рекомбинант ДНХ-ийг бүтээх, шилжүүлэх явдал юм.

ургамлын генетикийн инженерчлэл

Шинэ генийг эукариот эсүүдэд, жишээлбэл, ургамлын эсүүдэд нэвтрүүлэхэд олон бэрхшээл үүсдэг. Үүний нэг нь ургамлын генетикийн бүтэц нь саяхныг хүртэл генетикийн инженерүүдийн гол объект байсаар ирсэн бактерийн бүтцээс хамаагүй илүү нарийн төвөгтэй, бага судлагдсан байдаг. Үүнээс гадна олон эсийн организмын бүх эсийн генотипийг өөрчлөх боломжгүй юм. Ургамлын эсийг бүрхсэн хүчтэй целлюлозын бүрхүүл нь вектор системийг шилжүүлэхэд ихээхэн саад болдог.

Дээр дурдсанаас үл хамааран ургамлын генийн инженерчлэлийг хөдөө аж ахуй, ялангуяа газар тариалангийн үйлдвэрлэлд ашигладаг. Энэ нь нэгдүгээрт, олон эст организмаас тусгаарлагдсан ургамлын эсүүд нь хиймэл тэжээлт орчинд, өөрөөр хэлбэл in vitro эсвэл биеэс гадуур ургаж, үржиж чаддаг тул боломжтой болсон. Хоёрдугаарт, боловсорч гүйцсэн ургамлын эсийн цөм нь бүхэл бүтэн организмыг кодлоход шаардлагатай бүх мэдээллийг агуулдаг болохыг тогтоожээ. Тиймээс, хэрэв ургамлын эсийг ургамлын тохиромжтой уусмалаар тэмдэглэвэл тэдгээрийг дахин хувааж, шинэ ургамал үүсгэх боломжтой. Ургамлын эсийн боловсорч гүйцсэн, мэргэшсэний дараа нөхөн төлжих чадвартай холбоотой энэ шинж чанарыг тотипотенци гэж нэрлэдэг.

Хөрсний агробактерийн хэрэглээ

тэдний нэг үр дүнтэй арга замуудургамал дахь генийн дамжуулалт - хөрсний бактерийг вектор болгон ашиглах, голчлон Agrobacterium tumefaciens ("ургамлын хорт хавдар үүсгэдэг хээрийн бактери"). Энэ бактерийг 1897 онд тусгаарласан. усан үзмийн хавдраас. Энэ нь олон хоёр талт ургамлыг халдварлаж, том ургалт үүсгэдэг - титэм цөс.

Энэ агробактерийн эмгэг төрүүлэгч омгууд нь эмгэг төрүүлэгч бусаас ялгаатай нь генийг бактерийн эсээс ургамлын эс рүү шилжүүлэхэд зориулагдсан том плазмид агуулдаг. Плазмидыг Ти гэж нэрлэсэн нь хавдар үүсгэгч гэсэн утгатай. Үүнд шилжүүлэхэд бэлтгэсэн генийг ихэвчлэн оруулдаг.

Ургамалд шинэ ген нэвтрүүлэхэд A. tumefaciens-аас гадна A. Rhizogenes төрлийн нянг ашигладаг. Тэд олон үндэс ургадаг хоёр талт ургамалд маш жижиг хавдар үүсгэдэг. Эдгээр үндэслэг агробактерийн үүсгэгч өвчнийг "сахалтай" эсвэл "үсэрхэг" үндэс гэж нэрлэдэг. Тэд Ti-тэй төстэй плазмид агуулдаг. Тэдгээрийг Ri буюу үндэс үүсгэгч гэж нэрлэдэг.

Сүүлийн жилүүдэд Ри плазмидуудыг ургамлын генийн инженерчлэлд Ti плазмидуудаас багагүй өргөнөөр ашиглаж байна. Энэ нь юуны түрүүнд цөсний титэм эсүүд зохиомлоор тэжээллэг орчинд сайн ургадаггүй, тэдгээрээс бүхэл бүтэн ургамал ургуулах боломжгүй байдагтай холбоотой юм. Эсрэгээрээ, "сахалтай" үндэсийн эсүүд сайн тариалж, нөхөн сэргээгддэг.

Вирусын хэрэглээ

Шинэ генийг ургамал руу шилжүүлэх векторыг бүтээхэд вирусыг ихэвчлэн ашигладаг. Энэ зорилгоор цэцэгт байцааны мозайк вирусыг ихэвчлэн тусгаарладаг. Байгалийн хувьд энэ нь зөвхөн загалмайт ургамалд халдварладаг боловч туршилтын нөхцөлд бусад ургамлын төрөл зүйлийг халдварладаг нь мэдэгдэж байна.

Мозайк вирусын геном нь жижиг хоёр судалтай дугуй ДНХ юм. Түүний зарим генийг судлаачийн сонирхсон бусад генүүдээр сольж болно. Ургамлын эсэд нэвтэрч ороход вирус нь зөвхөн өөрийн ДНХ-ийг төдийгүй түүнд суулгасан гадны генийг нэвтрүүлдэг.

Удамшлын материалыг РНХ-ээр төлөөлдөг вирусууд нь шинэ генийг ургамалд шилжүүлэх чадвартай вектор систем байж болно. Энэ бүлгийн вирусууд нь ургамлын эсэд өндөр давтамжтайгаар нэвтэрч, идэвхтэй үржиж, улмаар хангагдана. өндөр түвшинтэдний тоо нэмэгдсэнтэй холбоотойгоор нэвтрүүлсэн генийн илэрхийлэл.

Рекомбинант ДНХ-ийн бүтээн байгуулалт

Ургамлын векторуудад генийг оруулах арга нь бактерийн эсэд ашигладагтай төстэй юм. Вирусын плазмидын ДНХ ба ДНХ нь хязгаарлалтын ферментийн тусламжтайгаар "наалдамхай" төгсгөлүүд үүсдэг. Хэрэв мохоо төгсгөлүүдийг үүсгэдэг ферментийг ашигладаг бол богино ДНХ-ийн хэсгүүдийг ашигладаг. ДНХ-ийн лигазыг ашиглан бэлтгэсэн плазмид эсвэл вирусын векторт шинэ генийг оруулснаар рекомбинант ДНХ-г олж авдаг.

Ургамлын генийн инженерчлэлийн чиглэл

Ургамлын генийн инженерчлэлийн үндсэн чиглэлүүд нь шавьжны хортон шавьж, гербицид, вируст тэсвэртэй, азотыг бэхлэх чадвартай үр тариа бий болгох, түүнчлэн бүтээгдэхүүний чанар, тоо хэмжээг сайжруулахтай холбоотой юм.

Хортон шавьжид тэсвэртэй ургамал

Шавжны хортон шавьж нь янз бүрийн үр тарианы ургацыг мэдэгдэхүйц бууруулахад хүргэдэг. Тэдэнтэй тэмцэхийн тулд химийн бодис хэрэглэдэг.

шавьж устгах бодис гэж нэрлэдэг. Дэлхий даяар хүлээн зөвшөөрөгдсөн анхны шавьж устгах бодис бол Бордо шингэн юм.

Химийн нийлэгжүүлсэн эмүүдээс гадна шавьж устгах бодисууд нь шавьжны байгалийн дайсан болох бактери, мөөгөнцөрөөс гаралтай байдаг. Дэлхийд олон жилийн турш бактерийн гаралтай шавьж устгах бодисууд - хөрсний бактерийн Bacillus thuringiensis ("Thuringian bacillus" буюу товчоор Bt) -ээс үүсдэг спорын бэлдмэлүүдийг хэрэглэж ирсэн. Эдгээр споруудын шавьж устгах үйл ажиллагаа нь тэдгээрийн доторх хорт эндотоксины уургийн талстуудтай холбоотой байдаг. Ийм спорыг залгисны дараа катерпиллар удалгүй гэдэсний саажилтаас болж үхдэг.

Энэ төрлийн шавьж устгах бодисын давуу тал нь хүн, амьтанд хоргүй, угаах, идэвхгүйжүүлэхэд хялбар байдаг. Ийм шавьж устгах бодисын сул тал нь талбайн үйл ажиллагааны харьцангуй богино хугацаа юм. Ургамал дээр шүршихэд тэдний үр нөлөө харилцан адилгүй бөгөөд урьдчилан таамаглахад хэцүү байдаг. Энэ бүхэн давтан эмчилгээ хийх шаардлагатай болдог.

Шавжны хортон шавьжтай тэмцэх шинэ чиглэл бол генийн инженерчлэлийн технологид тулгуурлан тэдгээрт тэсвэртэй трансген ургамлыг бий болгох явдал юм. Гентийн их сургуулийн Марк ван Монтегу болон түүний хамтрагчдын судалгаа амжилттай болж, үр дүнгээ "Шавжны дайралтаас хамгаалагдсан трансген ургамал" (1987) бүтээлд нийтлэв.

Тэд Тюрингийн нянгийн ДНХ-ээс эндотоксин уургийн нийлэгжилтийг кодлодог генийг тусгаарлаж, A. tumefaciens нянгийн вектор Ti плазмид оруулав. Энэ агробактери нь тамхины навчнаас зүссэн дискээр халдвар авсан байна. Өөрчлөгдсөн ургамлын эдийг тодорхой химийн найрлагатай тэжээллэг орчинд ургуулсан нь эндотоксины уураг агуулсан навчтай трансген ургамлын өсөлт, хөгжлийг хангасан. Зарим төрлийн шавьж залгихад эндотоксин нь шавьжтай холбогддог дотоод гадаргуумөн хучуур эдийг гэмтээж, улмаар шингэсэн хоол хүнс шингэдэггүй бөгөөд шавьж өлсөж үхдэг.

Сүүлийн жилүүдэд бактерийн хорт генийг олон ургамлын эсэд амжилттай нэвтрүүлж байна. Ялангуяа Монсантогийн мэргэжилтнүүд шинэ навчны төмс бүтээжээ. шинэ навч”), Колорадогийн төмсний цох, Bt-эрдэнэ шиш болон Bt-cotton, “Roundup Ready” шар буурцаг зэрэгт тэсвэртэй. Гэвч хүний ​​эрүүл мэнд, байгаль орчны аюулгүй байдлаас шалтгаалан Bt-тарималуудыг ашиглах нь эргэлзээтэй. Тиймээс, олон хүн гайхаж байна: Хэрэв Колорадогийн төмсний цох оройн хоол иддэггүй бол ийм төмс ашигтай юу? “Генийн нэмэлт” агуулсан ургамлын гаралтай бүтээгдэхүүн нь хойч үедээ сөргөөр нөлөөлөхгүй гэдэгт итгэлтэй байна.

Үүний зэрэгцээ генийн өөрчлөлттэй үр тарианы цэцгийн тоосыг хөрш зэргэлдээх тариалангийн ургамал руу шилжүүлэх нь тэдний генетикийн бохирдолд хүргэх бөгөөд үүний үр дагаврыг урьдчилан таамаглахад хэцүү байдаг. Биологийн олон янз байдал нь ашигтай шавж устаж, улмаар Bt үр тариа нь аюултай болох нь батлагдсан. Нэмж дурдахад анхны шавж нь бактерийн эндотоксинд хурдан тэсвэртэй болдог тул супер хортон шавьж гарч ирэх боломжтой.

Вируст тэсвэртэй ургамал

Вируст тэсвэртэй сортуудыг бий болгох нь ургамлын генетикийн инженерчлэлийн өөр нэг чиглэл юм.

Хөдөө аж ахуйн ийм ургамлыг бий болгохын тулд хөндлөн хамгаалалт гэж нэрлэгддэг. Үүний мөн чанар нь нэг төрлийн вирүсээр өвчилсөн ургамлууд нь нэг төрлийн вакцинжуулалт хийснээр нөгөө төрлийн вируст тэсвэртэй болдог. Вирусын суларсан омгийн генийг ургамалд нэвтрүүлсэн бөгөөд энэ нь түүнийг ижил төрлийн вирусын (өвчин үүсгэгч) омгийн халдлагад өртөхөөс сэргийлдэг.

Ийм хамгаалагч ген нь вирусын нуклейн хүчлийг тойрсон бүрхүүлийн уургийн нийлэгжилтийг кодлодог ген байж болно. Энэ генийг урвуу транскриптазыг ашиглан ДНХ-ийн хуулбарыг ашиглан in vitro үүсгэхэд ашигладаг. Шаардлагатай зохицуулалтын элементүүдийг түүнд хавсаргасан бөгөөд тусгайлан бэлтгэсэн Ти-плазмидын тусламжтайгаар агробактерийг ургамал руу шилжүүлдэг. Өөрчлөгдсөн ургамлын эсүүд нь вирусын бүрхүүлийн уураг нийлэгжүүлдэг бөгөөд тэдгээрээс ургуулсан трансген ургамал нь түүний илүү хоруу чанартай омгуудад огт халдварладаггүй, эсвэл вирусын халдварын үед сул, удаашралтай хариу үйлдэл үзүүлдэг.

Энэ бол вирусын генийн хамгаалалтын үйл ажиллагааны механизмуудын нэг бөгөөд энэ нь бүрэн тодорхойгүй хэвээр байгаа бөгөөд хүсээгүй үр дагаварт хүргэж болзошгүй юм.

Генетикийн өөрчлөлт - хөдөө аж ахуйн шинэ хувилбар

Газар тариалангийн генетикийн өөрчлөлт нь генийн сонголтын үндсэн дээр олж авсан өндөр үржил шимтэй ургамлын сорт эсвэл малын үүлдэр ашиглахад суурилдаг. Энэ бол генетикч-үржүүлэгчдийн олон арван жилийн турш хийж ирсэн эрхэм зорилго юм. Гэхдээ тэдний боломжууд нь огтлолцох хүрээгээр хязгаарлагддаг - зөвхөн нэг төрөлд хамаарах хувь хүмүүс л үржил шимтэй байж, үржил шимтэй үр удмаа өгөх боломжтой. Төмс, эрдэнэ шиш нь Колорадогийн төмсний цох, эрдэнэ шишийн ишний цооногийг халдварлах чадваргүй ч хүн, амьтанд хоргүй Bacillus thuringinesis нян устгадаг. Генетикчид төмстэй нянгаар дамжиж чадахгүй, харин генийн инженерүүд чаддаг. Генетикийн сонголт нь сорт, үүлдрийн тоон шинж чанарыг сайжруулдаг (гарц, өвчинд тэсвэртэй байдал, сүүний гарц гэх мэт); Генийн инженерчлэл нь шинэ чанарыг бий болгож, түүнийг кодлодог генийг нэгээс шилжүүлэх боломжтой төрөл зүйлнөгөөд, ялангуяа мөөгөнцрийн хүний ​​инсулины ген. Мөн генийн өөрчлөлттэй мөөгөнцөр инсулины үйлдвэр болно.

Генийн инженерүүдэд тулгардаг цорын ганц үндсэн саад бол тэдний хязгаарлагдмал төсөөлөл эсвэл хязгаарлагдмал санхүүжилт гэж үздэг. Генийн инженерчлэлд байгалийн давагдашгүй хязгаар гэж байдаггүй юм шиг санагддаг.

Генийн инженерчлэл: шинжилгээнээс синтез хүртэл

Бидний мэдэж байгаагаар 1972 онд болсон. Пол Берг анх удаа туршилтын хоолойд өөр өөр организмаас тусгаарлагдсан хоёр генийг нэг бүхэл болгон нэгтгэсэн хүн юм. Мөн тэрээр "молекул" эрлийз буюу рекомбинант ДНХ-тэй болсон байгалийн нөхцөлбүрдүүлж чадаагүй. Дараа нь ийм рекомбинант ДНХ-ийг бактерийн эсүүдэд нэвтрүүлж, улмаар нян ба сармагчингийн генийг агуулсан анхны трансген организмууд, илүү нарийвчлалтай сармагчингийн онкоген вирусыг бий болгосон.

Дараа нь Дрозофила ялаа, туулай, хүний ​​генийг тээдэг микробуудыг бүтээжээ. Энэ нь түгшүүр төрүүлэв.

Америкийн хэд хэдэн тэргүүлэх эрдэмтэд, тэр дундаа Пол Берг өөрөө "Science" сэтгүүлд захидал нийтэлж, трансген организмтай харьцах аюулгүй байдлын дүрмийг боловсруулах хүртэл генийн инженерчлэлийн ажлыг зогсоохыг уриалав. Гадны генийг тээж буй организмууд нь хүн болон хүрээлэн буй орчинд аюултай шинж чанартай байж болзошгүй гэж таамаглаж байсан. Экологийн боломжит шинж чанарыг нь харгалзахгүйгээр бүтээгдсэн, байгалийн организмтай хамтарсан хувьсалд ороогүй трансген организмууд “туршилтын хоолойноос мултарч” хяналтгүй, хязгааргүй үржих боломжтой гэсэн санааг цэвэр таамаг дэвшүүлсэн. Энэ нь байгалийн организмыг байгалийн амьдрах орчноос нь нүүлгэн шилжүүлэхэд хүргэнэ; экологийн тэнцвэрт байдлын зөрчлийн дараагийн гинжин урвал; биологийн олон янз байдлыг бууруулах; унтаа, урьд өмнө мэдэгдээгүй эмгэг төрүүлэгчдийг идэвхжүүлэх; хүн, амьтан, ургамлын урьд өмнө мэдэгдээгүй өвчний тархалт үүсэх; трансген организмаас гадны генийг "зугтах"; биосфер дахь эмх замбараагүй генийн шилжүүлэг; бүхнийг устгадаг мангасуудын дүр төрх.

Ирээдүйн хоёр хувилбар: трансген диваажин эсвэл трансген апокалипсис

Биологийн болон экологийн шинж чанартай айдсаас гадна ёс суртахуун, ёс зүй, гүн ухаан, шашны санаа зовнилоо илэрхийлж эхлэв.

1973-1974 онд. Хэлэлцүүлэгт Америкийн улс төрчид нэгдсэн. Үүний үр дүнд генийн инженерчлэлийн ажилд түр зуурын хориг тавьсан - "нөхцөл байдлыг тодруулах хүртэл хориг". Хоригийн үед байгаа бүх мэдлэгийн үндсэн дээр генийн инженерчлэлд учирч болзошгүй бүх аюулыг үнэлж, аюулгүй байдлын дүрмийг боловсруулсан байх ёстой. 1976 онд Дүрэм журам гаргалаа, хоригийг цуцаллаа. Хөгжил хурдацтай явагдахын хэрээр аюулгүй ажиллагааны дүрэм журмын хатуу байдал байнга буурч байна. Анхны айдас нь маш хэтрүүлсэн байв.

Генетикийн инженерчлэлийн дэлхийн 30 жилийн туршлагын үр дүнд "энх тайван" генийн инженерчлэлийн явцад амар амгалан юу ч бий болохгүй нь тодорхой болсон. Трансген организмтай ажиллах аюулгүй байдлын анхны арга хэмжээ нь үүсгэсэн химерууд нь тахал, салхин цэцэг, холер, боом зэрэг аюултай байж болзошгүйгээс үүдэлтэй юм. Тиймээс трансген микробыг тусгай инженерийн байгууламжид эмгэг төрүүлэгч гэж үздэг байсан. Гэвч аажмаар энэ нь улам бүр тодорхой болсон: эрсдэл нь маш их хэтрүүлсэн.

Ер нь генийн инженерчлэлийн эрчимтэй, тасралтгүй өргөжиж буй 30 жилийн хугацаанд трансген организмтай холбоотой аюулын нэг ч тохиолдол бүртгэгдээгүй байна.

Трансген организмын дизайн, хэрэглээнд суурилсан трансген биотехнологи гэсэн шинэ салбар бий болсон. Одоо АНУ-д 2500 орчим генийн инженерийн фирм байдаг. Тэд тус бүрдээ вирус, бактери, мөөгөнцөр, амьтан, тэр дундаа шавьж зэрэгт үндэслэн организм бүтээдэг өндөр мэргэшсэн мэргэжилтнүүдийг ажиллуулдаг.

Трансген организм ба тэдгээрээс гаргаж авсан бүтээгдэхүүний аюул, аюулгүй байдлын тухай ярихад хамгийн нийтлэг үзэл бодол нь голчлон "ерөнхий бодол, нийтлэг ойлголт" дээр суурилдаг. Үүнийг эсэргүүцэгчид ихэвчлэн ингэж хэлдэг.

• байгалийг боломжийн байдлаар зохицуулсан тул түүнд аливаа хөндлөнгийн оролцоо нь бүх зүйлийг улам дордуулах болно;
• Учир нь эрдэмтэд өөрсдөө бүх зүйлийг 100% баталгаатай урьдчилан хэлж чадахгүй, ялангуяа
• трансген организмыг ашиглах нь урт хугацааны үр дагавар, үүнийг хийх шаардлагагүй.

Үүнийг дэмжиж буй хүмүүсийн аргументууд энд байна.

• олон тэрбум жилийн хувьслын явцад байгаль бүх зүйлийг амжилттай "оролдсон"
• Амьд организм бий болгох боломжит хувилбарууд, яагаад хүний ​​үйл ажиллагаа идэвхжиж байна
• Өөрчлөгдсөн организмыг зохион бүтээх нь санаа зовоосон асуудал байх ёстой юу?
• Байгальд янз бүрийн организмуудын хооронд генийн шилжилт байнга явагддаг
• микроб ба вирусын хоорондох шинж чанарууд), тиймээс цоо шинэ зүйл байхгүй
• трансген организмууд байгальд нэмэгдэхгүй.

Трансген организмын ашиг тус, хор хөнөөлийн тухай хэлэлцүүлэг нь ихэвчлэн гол асуултуудын эргэн тойронд байдаг: трансген организмаас гаргаж авсан бүтээгдэхүүн нь аюултай юу, трансген организмууд өөрсдөө байгаль орчинд аюултай юу?

Эрүүл мэнд, байгаль орчныг хамгаалах уу, эсвэл эдийн засгийн эрх ашгийн төлөөх шударга бус тэмцэл үү?

Урьдчилсан дүгнэлтээр трансген организмын хэрэглээг зохицуулдаг олон улсын байгууллага хэрэгтэй юу? Ийм организмаас гаргаж авсан бүтээгдэхүүнийг зах зээлд гаргахыг зөвшөөрөх үү, хориглох уу? Эцсийн эцэст, үр, ялангуяа цэцгийн тоос нь хил хязгаарыг хүлээн зөвшөөрдөггүй.

Хэрэв биотехнологийн олон улсын зохицуулалт шаардлагагүй бол трансген организмтай харьцах үндэсний дүрэм журмын нөхөөс нь ийм дүрэм журам "либерал" байдаг улс орнуудаас трансген ургамал "зугтах" байдалд хүргэхгүй гэж үү. дүрмүүд "консерватив" үү?

Хэдийгээр ихэнх улс орнууд трансген организмын эрсдэлийг үнэлэх дүрмийг уялдуулах талаар санал нэгтэй байгаа ч албан тушаалтан, мэргэжилтнүүдийн мэргэжлийн болон ёс суртахууны чанарыг яах вэ? Жишээлбэл, АНУ, Герман, Хятад, Орос, Папуа Шинэ Гвинейд тэд адилхан байх болов уу?

Хэрэв хөгжиж буй орнууд жишээлбэл, Трансген организмыг нутагшуулах журмын тухай дэлхийн конвенцид гарын үсэг зурвал зохих үндэсний агентлагуудыг бий болгох, засвар үйлчилгээ хийх, зөвлөлдөх, туршлага судлах, хяналт тавих зардлыг хэн төлөх вэ?

НҮБ, ЮНИДО, UNEP-ээс боловсруулсан нийт хөтөлбөрүүдийн бараг тал хувь нь трансген организмтай холбоотой асуудлыг шийдвэрлэхэд чиглэгддэг. ЮНИДО-ын Нарийн бичгийн дарга нарын газраас боловсруулсан "Организмыг байгаль орчинд нэвтрүүлэх (ялгах) үед дагаж мөрдөх сайн дурын дүрмийн код" болон "Биологийн олон янз байдлын конвенцийн дагуу био аюулгүй байдлын протокол" (UNEP) гэсэн хоёр үндсэн баримт бичиг байдаг.

Европын үзэл бодол: Трансген организмыг ашиглах олон улсын хэмжээнд тохиролцсон дүрэм байхгүй байгаа нь задгай орчинд томоохон хэмжээний туршилт явуулахад хүргэж, хор хөнөөл нь эргэлт буцалтгүй болно.

Тэгэхээр үнэн хаана байна? Тодорхой ашиг тус, хязгааргүй эрсдэл хоёрын хооронд оновчтой сонголт хийх боломжтой юу? Зөв хариулт бол трансген ургамал, тэдгээрт суурилсан бүтээгдэхүүн нь аюултай эсвэл аюулгүй бөгөөд одоогийн мэдлэгийн түвшинд үндэслэн аюул, аюулгүй байдал нь батлагдаагүй байгаа тул тэдгээрийг ашиглахаас зайлсхийх нь илүү ухаалаг хэрэг юм.

Генийн инженерчлэлээр өөрчлөгдсөн хоол хүнс

Анхны туршилтын үйлдвэрийг 1983 онд Кёльн дахь Ургамлын аж үйлдвэрийн хүрээлэнгээс олж авсан. 9 жилийн дараа Хятад улс хортон шавьжид муудаагүй трансген тамхи тариалж эхэлжээ. Анхны арилжааны трансгенүүд нь Calgene-ийн хөгжүүлж, 1994 онд АНУ-ын супермаркетуудад нэвтрүүлсэн Flavr Savr улаан лоолийн сорт байв. Гэсэн хэдий ч тэдгээрийг үйлдвэрлэх, тээвэрлэхтэй холбоотой зарим бэрхшээлээс үүдэн компани гурван жилийн дараа сортыг үйлдвэрлэлээс татахад хүргэсэн. Дараа нь зохиомлоор өөрчилсөн генетик код бүхий олон төрлийн хөдөө аж ахуйн ургацыг олж авсан. Тэдгээрийн дотроос шар буурцаг нь хамгийн түгээмэл (арилжааны тариалалт нь 1995 онд эхэлсэн), нийт ургацын талаас илүү хувийг эзэлдэг; хоёрдугаарт эрдэнэ шиш, дараа нь хөвөн, рапс, тамхи, төмс.

Трансген ургамал тариалалтаар дэлхийд тэргүүлэгч нь АНУ, Аргентин, Канад, Хятад юм. Орос улсад генетикийн хувьд өөрчлөгдсөн (GM) үр тариа бүхий хэд хэдэн туршилтын "хаалттай" талбайнууд аль хэдийн байдаг. ОХУ-ын Шинжлэх ухааны академийн биоинженерийн төвийн захирал, академич К.Скрябиний хэлснээр, тэдгээрийн заримыг нь Колорадогийн төмсний цох өвчинд тэсвэртэй төмс эзэмшиж, Оросын хамгийн түгээмэл гурван сорт болох Луговский, Невский, Елизаветагийн үндсэн дээр олж авдаг. .

Генийн өөрчлөлттэй ургамлыг хүнсний болон тэжээлийн нэмэлт бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Жишээлбэл, шар буурцагны сүүг шар буурцагны сүүгээр хийдэг бөгөөд энэ нь олон нярай хүүхдэд байгалийн сүүг орлуулдаг. GM түүхий эд нь ургамлын тос, хүнсний уургийн хэрэгцээний ихэнх хэсгийг хангадаг. Шар буурцгийн лецитин (E322) нь нарийн боовны үйлдвэрт эмульгатор, тогтворжуулагч болгон, шар буурцгийн арьсыг хивэг, хальс, хөнгөн зууш үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Үүнээс гадна GM шар буурцаг нь өргөн хэрэглэгддэг Хүнсний үйлдвэрмөн хямд дүүргэгч болгон. Энэ нь талх, хиам, шоколад гэх мэт бүтээгдэхүүний найрлагын чухал хэсэг юм.

Хувиргасан төмс, эрдэнэ шишийг чипс хийхэд ашигладаг бөгөөд цардуулыг боловсруулдаг бөгөөд үүнийг нарийн боов, нарийн боовны үйлдвэрт өтгөрүүлэгч, гельжүүлэгч, гельжүүлэгч бодис болгон ашигладаг, мөн олон төрлийн сүмс, кетчуп, майонез үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Эрдэнэ шиш, рапс тосыг маргарин, гурилан бүтээгдэхүүн, жигнэмэг гэх мэт нэмэлт бодис болгон ашигладаг.

Дэлхийн зах зээлд генийн өөрчлөлттэй эх үүсвэрийг ашиглан олж авсан бүтээгдэхүүн улам бүр нэмэгдэж байгаа ч хэрэглэгчид тэднээс болгоомжилж, "Франкенштейн хоол" руу шилжих гэж яарахгүй байна.

Генийн инженерчлэлийн үндсэн дээр өөрчлөгдсөн хүнсний бүтээгдэхүүний асуудал нийгэмд халуухан маргаан үүсгэсэн. Генетик хоолыг дэмжигчдийн гол аргумент бол биоинженерүүд хэрэглэгчдэд олон ашигтай шинж чанарыг нэмсэн үр тарианы шинж чанар юм. Тэд тийм ч сонин биш бөгөөд өвчин, хортон шавьж, хамгийн чухал нь тариалангийн талбайг эмчлэхэд ашигладаг, хүний ​​биед үзүүлэх хор хөнөөл нь эрт дээр үеэс батлагдсан пестицидүүдэд илүү тэсвэртэй байдаг. Тэднээс бүтээгдэхүүн хамгийн сайн чанарболон худалдаалагдах боломжтой, тэжээллэг чанар нэмэгдэж, удаан хадгалагддаг.

Жишээлбэл, генийн инженерчлэлийн аргаар боловсруулсан эрдэнэ шиш, шар буурцаг, рапс зэрэг нь ханасан өөх тос багатай ургамлын тос үйлдвэрлэдэг. "Шинэ" төмс, эрдэнэ шиш нь илүү их цардуул, бага устай байдаг. Ийм төмс нь хайруулын тавган дээр бага зэрэг тос шаарддаг бөгөөд тэдгээр нь сэвсгэр чипс, франц шарсан төмс хийдэг бөгөөд энэ нь өөрчлөгдөөгүй бүтээгдэхүүнтэй харьцуулахад шингээхэд хялбар байдаг. 1999 онд гаргаж авсан, хөгжиж буй орнуудын хүүхдийг хараагүй болохоос сэргийлэх зорилгоор каротинаар баяжуулсан "Алтан" будаа нь Гэдийн будаа нь хүнсний гол бүтээгдэхүүн юм.

Саяхан генийн инженерүүдийн "хоолны вакцин"-ын талаархи таамаглал нь бүрэн уран зөгнөл мэт харагдаж байв. Гэсэн хэдий ч тамхи аль хэдийн ургуулсан бөгөөд түүний генетик кодонд улаанбурханы вирусын эсрэгбие үүсгэх үүрэгтэй хүний ​​ген "суулгасан". Эрдэмтдийн үзэж байгаагаар ойрын ирээдүйд вирусын эсрэг дүүргэгчтэй ижил төстэй бусад ургамлуудыг бий болгоно. Ирээдүйд энэ нь ирээдүйн иммунопрофилаксийн гол аргуудын нэг болж магадгүй юм.

Гол асуулт: генетикийн хувьд өөрчлөгдсөн эх үүсвэрээс гаргаж авсан хүнсний бүтээгдэхүүн нь хүний ​​​​хувьд аюулгүй эсэх, одоогоор тодорхой хариултгүй хэвээр байгаа боловч сүүлийн жилүүдэд генетикийн өөрчлөлттэй хоол хүнс нь амьд организмд сөргөөр нөлөөлдөг болохыг харуулсан зарим судалгааны үр дүн тодорхой болсон.

Ийнхүү 1998 оны 4-р сард Абердин дахь Роуетт улсын хүрээлэнд ажиллаж байсан Британийн профессор Арпад Пустай. Түүний туршилтаар генийн өөрчлөлттэй төмсөөр хооллосон хархны биед эргэлт буцалтгүй өөрчлөлт гарсан гэж телевизэд өгсөн ярилцлагадаа дурджээ. Тэд дарлалд өртсөн дархлааны системболон янз бүрийн тасалдал дотоод эрхтнүүд. Эрдэмтний мэдэгдэл нь түүнийг "санаатайгаар худал хуурмаг шинжлэх ухааны мэдээлэл тараасан" хэргээр ажлаас нь халах шалтгаан болсон юм.

Гэсэн хэдий ч 1999 оны хоёрдугаар сард 20 нэрт эрдэмтдийн бие даасан бүлэг сайтар судалсны дараа Арпад Пуштайн ажлын талаархи дүгнэлтийг нийтэлсэн нь түүний үр дүнгийн найдвартай байдлыг бүрэн нотолсон юм. Үүнтэй холбогдуулан Их Британийн Хөдөө аж ахуйн нарийн бичгийн дарга туршилтыг анхааралдаа авах нь зүйтэй гэж үзэж, генийн өөрчлөлттэй бүтээгдэхүүнийг иж бүрэн судалгаа, урьдчилсан зөвшөөрөлгүйгээр худалдаалахыг хориглох талаар бодож үзэхээс өөр аргагүй болсон.

Үүнээс гадна генийн өөрчлөлттэй шар буурцгийн нэг сорт нь хүний ​​хувьд аюултай болох нь тогтоогдсон бөгөөд энэ нь самар харшил өгсөн. Энэхүү генийн өөрчлөлттэй бүтээгдэхүүнийг хамгийн том үрийн компаниудын нэг болох Pioneer Hybrid International компани цистеин, метионин зэрэг амин хүчлээр баялаг хадгалах уураг болох бразил самрын генийн шар буурцагны ДНХ-д нэвтрүүлж гаргаж авсан. Тус компани хохирогчдод нөхөн олговор олгохоос өөр аргагүйд хүрч, төслийг зогсоосон.

Генийн өөрчлөлттэй бүтээгдэхүүнд агуулагдах бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь зөвхөн харшил үүсгэгч төдийгүй маш хортой, өөрөөр хэлбэл амьд организмд хор хөнөөл учруулдаг. химийн бодисууд. Тиймээс хэдэн жилийн турш хэрэглэсний дараа аспартам (E 951) гэгддэг тэжээлийн нэмэлтийг хэрэглэснээс үүдэлтэй ноцтой гаж нөлөөний тухай мэдээлэл гарсан.

Химийн бүтцийн дагуу аспартам нь аспарагины хүчил ба фенилаланин гэсэн хоёр амин хүчлийн үлдэгдэлээс бүрдэх метилжүүлсэн дипептид юм. Хоолонд бага хэмжээгээр нэмбэл элсэн чихэрийг бүрэн орлодог (элсэн чихэрээс бараг 200 дахин чихэрлэг). Үүнтэй холбогдуулан аспартам нь чихэрлэг бодисын ангилалд багтдаг, өөрөөр хэлбэл хоол хүнс, бэлтгэсэн хоолонд чихэрлэг амт өгдөг элсэн чихэргүй илчлэг багатай бодис юм. Чихэрлэгийг ихэвчлэн чихэртэй андуурдаг химийн шинж чанарнүүрс ус бөгөөд илчлэг ихтэй байдаг.

Аспартамыг NutraSweet, Sucrelle, Equal, Spoonful, Canderel, Holy Line гэх мэт төрөл бүрийн барааны тэмдгийн дор үйлдвэрлэдэг. Оросын зах зээл дээр үүнийг аспасвит, аспартин, сламикс, евросвит, сладекс зэрэг олон бүрэлдэхүүн хэсэгтэй чихэрлэг хольцын нэг хэсэг болгон олж болно. , гэх мэт.

Олон жилийн турш огт хор хөнөөлгүй бодис гэж тооцогддог аспартамыг дэлхийн 100 гаруй оронд хүнс, эмийн үйлдвэрлэлд хэрэглэхийг зөвшөөрсөн. Чихрийн шижин өвчтэй, таргалалттай эсвэл цоорох өвчнөөс айдаг хүмүүст үүнийг зөвлөж байна. Энэ нь зөөлөн ундаа, тараг, цагаан идээний амттан, зайрмаг, цөцгий, бохь гэх мэт 5 мянга гаруй төрлийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд хэрэглэгддэг.

Аспартам нь ялангуяа дулааны боловсруулалт шаарддаггүй хоолыг чихэрлэг болгоход тустай. Үүнээс гадна түргэн пастеризаци хийх, хурдан хөргөхөд ашиглаж болно. Гэсэн хэдий ч халаалттай бүтээгдэхүүнд үүнийг ашиглах нь практик биш юм. Энэ нь энэхүү чихэрлэг амтлагчийн бүх гайхамшигтай шинж чанаруудтай холбоотой хоёр сул тал байдаг: энэ нь усанд муу уусдаг, тэсвэрлэдэггүй. өндөр температур. Дээр дурдсан зүйлс нь хоол бэлтгэх үйл явцыг улам хүндрүүлж, технологийн хувьд температурыг нэмэгдүүлэх шаардлагатай талх нарийн боовны болон бусад төрлийн хүнсний үйлдвэрлэлийн салбарт аспартамыг ашиглахыг хязгаарладаг.

30 хэмээс дээш температурт удаан хугацаагаар өртөхөд аспартамын бүрэлдэхүүн хэсгүүд салж, амтлаг чанар алдагдаж, метанол формальдегид болж хувирдаг. Хурц үнэртэй сүүлчийн бодис нь уургийн бодисыг өтгөрүүлэхэд хүргэдэг бөгөөд хортой ангилалд багтдаг. Цаашилбал формальдегидээс шоргоолжны хүчил үүсдэг бөгөөд энэ нь хүчил-суурь тэнцвэрийг зөрчихөд хүргэдэг. Метанолын хордлого нь олон склерозын шинж тэмдгүүдтэй төстэй байдаг тул өвчтөнүүд үүнийг ихэвчлэн андуурч оношлодог. Гэсэн хэдий ч олон склероз нь үхлийн аюултай онош биш бол метанолын хордлого нь үхэлд хүргэдэг.

Үүссэн фенилаланин нь ялангуяа биед маш хортой нөлөө үзүүлдэг мэдрэлийн систем. Илүүдэл ихэссэний улмаас удамшлын өвчин байдаг бөгөөд үүнийг фенилкетонури гэж нэрлэдэг. Энэ удамшлын өвчнөөр төрсөн хүүхдүүд таталтанд өртөмтгий, оюун ухааны хомсдолтой байдаг. Энэ өвчний шалтгаан нь фенилаланин гидроксилазын ферментийн төрөлхийн гажиг юм.

Анагаах ухааны генетикийн сүүлийн үеийн дэвшил нь бүх эрүүл хүмүүс ч фенилаланиныг үр дүнтэй шингээж чаддаггүй болохыг тогтоожээ. Тиймээс энэ амин хүчлийг биед нэмэлтээр нэвтрүүлэх нь цусан дахь түүний түвшинг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх төдийгүй тархинд ноцтой аюул учруулдаг.

Дээрхтэй холбогдуулан аспартам нь гомозигот фенилкетонуритай өвчтөнүүдэд эсрэг заалттай байдаг бөгөөд хүнсний бүтээгдэхүүний шошгон дээр түүний байгаа эсэхийг зааж өгөх ёстой. Гэсэн хэдий ч ихэвчлэн "фенилкетонуритай өвчтөнүүдэд эсрэг заалттай фенилаланин агуулдаг" гэсэн бичээс нь маш бага уншигддаг. Гэсэн хэдий ч аспартам нь АНУ-ын зах зээл дээрх тодорхой шошготой цорын ганц генийн инженерчлэлийн химийн бодис юм. Энэ нь аспартамын аюултай хордлогын талаар харьцангуй олон тооны тодорхой нотолгоог олж мэдсэний дараа л боломжтой болсон бөгөөд АНУ-ын хамгийн алдартай сонин, сэтгүүлүүд үүнийг "амтат хор" гэж нэрлээгүй байна.

Антибиотик эсэргүүцэл нь генийн өөрчлөлттэй хүнсний бүтээгдэхүүнтэй холбоотой бас нэг өргөн яригдаж байгаа асуудал юм. Био инженерийн технологид эдгээр эмэнд тэсвэртэй генийг олон жилийн турш ургамлын эсийг хувиргах вектор системийг бэлтгэхэд маркер болгон ашиглаж ирсэн. Тиймээс Флавр Савр сортын улаан лоолийг үржүүлэхдээ каналицин, генийн өөрчлөлттэй эрдэнэ шишийг ампициллинд эсэргүүцэх генийг ашигласан.

Харамсалтай нь хувиргасны дараа эдгээр маркер генийг устгах арга хараахан олдоогүй байна. Тэдний генийн өөрчлөлттэй бүтээгдэхүүнд байгаа нь эмч нарын санааг зовоож байна. Учир нь антибиотикт тэсвэртэй маркер генүүд ямар нэг шалтгааны улмаас үлдсэн бүх ДНХ-тэй хамт шингэж, хүний ​​гэдэс дотор амьдардаг нянгийн геномд орохгүй байж болно. Бактерийг ялгадасаар биеэс зайлуулсны дараа ийм генүүд хүрээлэн буй орчинд тархаж, бусад эмгэг төрүүлэгч бактериудад шилжиж, энэ бүлгийн антибиотикийн үйлчлэлд дархлаатай болно. Ийм супермикробууд гарч ирэх нь бэлэн байгаа эмээр эмчлэх боломжгүй өвчин үүсэхэд хүргэдэг.

1. Генийн инженерчлэлийн боломжууд. дөрөв

2. Генийн инженерчлэлийн түүх. 6

3. Генетикийн инженерчлэл нь шинжлэх ухаан. Генийн инженерчлэлийн аргууд. арав

4. Генийн инженерчлэлийн хэрэглээний талбарууд. 12

5. Генийн инженерчлэлийн аюулын тухай шинжлэх ухааны баримтууд. арван найман

Дүгнэлт. 22

Ашигласан материал.. 23

Оршил

Сүүлийн жилүүдэд генетикийн инженерчлэлийн сэдэв улам бүр түгээмэл болж байна. Шинжлэх ухааны энэ салбарыг хөгжүүлэх нь ямар сөрөг үр дагаварт хүргэж болох талаар хамгийн их анхаарал хандуулж, генийн инженерчлэл маш бага хэмжээгээр авчрах ашиг тусыг тусгасан болно.

Хэрэглээний хамгийн ирээдүйтэй чиглэл бол генийн инженерчлэлийн технологийг ашиглан эм үйлдвэрлэх явдал юм. Сүүлийн үед трансген ургамлыг түшиглэн ашигтай вакцин авах боломжтой болсон. Бүх ижил технологийг ашиглан хүнсний бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх нь сонирхол татдаг.

Генийн инженерчлэл бол ирээдүйн шинжлэх ухаан юм. Дээр Энэ мөчДэлхий даяар сая сая га талбайд өвөрмөц трансген ургамлыг тарьдаг эмнэлгийн бэлдмэл, ашигтай бодисын шинэ үйлдвэрлэгчид. Цаг хугацаа өнгөрөхөд генетикийн инженерчлэл нь анагаах ухаан, хөдөө аж ахуй, хүнсний үйлдвэрлэл, мал аж ахуйн салбарт шинэ дэвшил гаргах боломжийг олгоно.

Энэхүү ажлын зорилго нь генийн инженерчлэлийн боломжийн онцлог, хөгжлийн түүх, хамрах хүрээг судлах явдал юм.

1. Генийн инженерчлэлийн боломжууд

Биотехнологийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг бол генийн инженерчлэл юм. 70-аад оны эхээр төрсөн тэрээр өнөөдөр маш их амжилтанд хүрсэн. Генийн инженерчлэлийн техник нь бактери, мөөгөнцөр, хөхтөн амьтдын эсийг аливаа уураг их хэмжээгээр үйлдвэрлэх "үйлдвэр" болгон хувиргадаг. Энэ нь уургийн бүтэц, үйл ажиллагааг нарийвчлан шинжлэх, тэдгээрийг эм болгон ашиглах боломжийг олгодог. Одоогийн байдлаар гэдэсний савханцар (E. coli) нь инсулин, соматотропин зэрэг чухал дааврын нийлүүлэгч болсон. Өмнө нь инсулиныг амьтны нойр булчирхайн эсээс авдаг байсан тул өртөг нь маш өндөр байсан. 100 гр талст инсулин авахын тулд 800-1000 кг нойр булчирхай, үнээний нэг булчирхай 200-250 грамм жинтэй байдаг. Энэ нь инсулиныг үнэтэй болгож, олон төрлийн чихрийн шижинтэй хүмүүст хүртээмжгүй болгосон. 1978 онд Genentech-ийн судлаачид анх удаа инсулиныг Escherichia coli-ийн тусгайлан боловсруулсан омог хийжээ. Инсулин нь 20 ба 30 амин хүчлийн урттай хоёр полипептидийн гинжээс бүрддэг А ба В. Тэдгээрийг дисульфидын холбоогоор холбосноор уугуул давхар гинжин инсулин үүсдэг. Энэ нь гэдэсний савханцарын уураг, эндотоксин болон бусад хольцгүй, амьтны инсулин шиг гаж нөлөөгүй, биологийн идэвхгүй болох нь батлагдсан.

ялгаатай. Дараа нь E. coli эсүүдэд проинсулиныг нэгтгэсэн бөгөөд үүний тулд урвуу транскриптаза ашиглан РНХ загвар дээр ДНХ-ийн хуулбарыг нэгтгэсэн. Олж авсан проинсулиныг цэвэршүүлсний дараа түүнийг хувааж, уугуул инсулиныг гаргаж авсан бол гормоныг гаргаж авах, тусгаарлах үе шатыг багасгасан. 1000 литр өсгөвөрийн шингэнээс 200 грамм хүртэл даавар авах боломжтой бөгөөд энэ нь гахай, үхрийн нойр булчирхайн 1600 кг-аас ялгардаг инсулины хэмжээтэй тэнцэнэ.

Соматотропин бол гипофиз булчирхайгаас ялгардаг хүний ​​өсөлтийн даавар юм. Энэ дааврын дутагдал нь гипофиз булчирхайн одой болоход хүргэдэг. Хэрэв соматотропиныг биеийн жингийн 1 кг тутамд 10 мг тунгаар долоо хоногт гурван удаа хэрэглэвэл түүний дутагдалд орсон хүүхэд жилд 6 см-ээр өсөх боломжтой. Тиймээс гормоны хэмжээ хязгаарлагдмал байсан бөгөөд энэ аргаар үйлдвэрлэсэн даавар нь нэг төрлийн бус бөгөөд аажмаар хөгжиж буй вирусыг агуулж болно. "Genentec" компани 1980 онд бактерийн тусламжтайгаар өсөлтийн даавар үйлдвэрлэх технологийг боловсруулсан бөгөөд энэ нь эдгээр дутагдалтай байв. 1982 онд Францын Пастерийн институтэд гэдэсний савханцар болон амьтны эсийн өсгөвөрт хүний ​​өсөлтийн даавар гаргаж авсан бөгөөд 1984 оноос ЗХУ-д инсулиныг үйлдвэрийн аргаар үйлдвэрлэж эхэлсэн. Интерферон үйлдвэрлэхэд E. coli, S. cerevisae (мөөгөнцөр), фибробласт эсвэл өөрчлөгдсөн лейкоцитын өсгөвөр хоёуланг нь ашигладаг. Аюулгүй, хямд вакциныг мөн ижил төстэй аргаар олж авдаг.

Өндөр өвөрмөц ДНХ-ийн датчик үйлдвэрлэх нь рекомбинант ДНХ-ийн технологид суурилдаг бөгөөд түүний тусламжтайгаар эд эс дэх генийн илэрхийлэл, хромосом дахь генийн байршлыг судалж, холбогдох үүрэг бүхий генийг (жишээлбэл, хүн, тахиа) тодорхойлдог. ). ДНХ-ийн датчикийг мөн янз бүрийн өвчний оношлогоонд ашигладаг.

Рекомбинант ДНХ технологи нь урвуу генетик гэж нэрлэгддэг уламжлалт бус уураг-генийн хандлагыг бий болгосон. Энэ аргын тусламжтайгаар эсээс уураг тусгаарлаж, энэ уургийн генийг хувилж, өөрчилснөөр уургийн өөрчлөгдсөн хэлбэрийг кодлох мутант генийг бий болгодог. Үүссэн генийг эсэд нэвтрүүлдэг. Хэрэв энэ нь илэрхийлэгдэх юм бол түүнийг тээж буй эс болон түүний үр удам нь өөрчлөгдсөн уургийг нийлэгжүүлнэ. Ингэж байж гажигтай генийг засч, удамшлын өвчнийг эмчилдэг.

Хэрэв эрлийз ДНХ-г бордсон өндөг рүү оруулбал мутант генийг илэрхийлж, үр удамд дамжуулдаг трансген организмуудыг олж авч болно. Амьтны генетикийн өөрчлөлт нь бусад генийн үйл ажиллагааг зохицуулах, янз бүрийн эмгэг процессуудад бие даасан ген ба тэдгээрийн уургийн бүтээгдэхүүний үүргийг тогтоох боломжийг олгодог. Генийн инженерийн тусламжтайгаар вируст өвчинд тэсвэртэй амьтдын шугам, түүнчлэн хүнд ашигтай шинж чанартай малын үүлдэр бий болсон. Тухайлбал, үхрийн соматотропин генийг агуулсан рекомбинант ДНХ-ийг туулайн зиготад бичил тарилга хийснээр энэ дааврын хэт үйлдвэрлэл бүхий трансген амьтан авах боломжтой болсон. Үр дүнд нь амьтад акромегали илэрсэн байна.

Генүүдийн материаллаг суурийн тээвэрлэгчид нь ДНХ, уураг агуулсан хромосомууд юм. Гэхдээ үүсэх ген нь химийн бус, харин үйл ажиллагаа юм. Функциональ үүднээс авч үзвэл ДНХ нь тодорхой хэмжээний мэдээлэл - генийг хадгалдаг олон блокоос бүрддэг. Генийн үйлдэл нь РНХ-ээр дамжуулан уургийн нийлэгжилтийг тодорхойлох чадварт суурилдаг. ДНХ-ийн молекулд уургийн молекулын химийн бүтцийг тодорхойлдог мэдээлэл бүртгэгдсэн байдаг. Ген нь нэг уургийн (нэг ген - нэг уураг) анхдагч бүтцийн талаархи мэдээллийг агуулсан ДНХ молекулын хэсэг юм. Организмд хэдэн арван мянган уураг байдаг тул хэдэн арван мянган ген байдаг. Эсийн бүх генийн нийлбэр нь түүний геномыг бүрдүүлдэг. Биеийн бүх эсүүд ижил генийг агуулдаг боловч тус бүр нь хадгалагдсан мэдээллийн өөр өөр хэсгийг хэрэгжүүлдэг. Тиймээс, жишээлбэл, мэдрэлийн эсүүд нь элэгний эсүүдээс бүтцийн болон үйл ажиллагааны болон биологийн шинж чанараараа ялгаатай байдаг.

Одоо ойрын хэдэн арван жилд хэрэгжих бүх боломжуудыг таамаглахад хэцүү байна.

2. Генийн инженерчлэлийн түүх

Био анагаахын өндөр технологи, судалгааны генетикийн аргууд, мөн генийн инженерчлэлийн түүх нь гэрийн тэжээвэр амьтан, таримал ургамлын үүлдэр угсааг сайжруулах гэсэн хүн төрөлхтний мөнхийн хүсэл эрмэлзэлтэй шууд холбоотой. Амьтан, ургамлын бүлгүүдээс тодорхой хувь хүмүүсийг сонгон авч, бие биентэйгээ огтолж авснаар амьд биетийн дотор явагдсан үйл явцын дотоод мөн чанарын талаар зөв ойлголтгүй байсан ч олон зуун, мянган жилийн турш хүн. хүмүүст тодорхой ашигтай, шаардлагатай шинж чанартай амьтан, ургамлын сортуудын сайжруулсан үүлдэр бий болгосон.

XVIII болон XIX зуунШинж чанарууд хэрхэн үеэс үед дамждагийг олж мэдэхийн тулд олон оролдлого хийсэн. Нэг чухал нээлтийг 1760 онд ургамал судлаач Келлрейтер хийсэн бөгөөд хоёр төрлийн тамхины цэцгийн тоосыг нэг төрлийн эр бэлгийн эсээс нөгөө төрлийн пистил рүү шилжүүлэн гаталж байжээ. Эрлийз үрнээс гаргаж авсан ургамлууд нь эцэг эхийнх нь дунд завсрын шинж чанартай байв. Келлеррейтер эндээс эцэг эхийн шинж чанар нь цэцгийн (үрийн эс) болон өндгөн эсийн (өндгөн) дамжин халдварладаг гэсэн логик дүгнэлтэд хүрсэн. Гэсэн хэдий ч ургамал, амьтныг эрлийзжүүлэх ажил эрхэлж байсан тэр ч, түүний үеийнхэн ч удамшлын дамжих механизмын мөн чанарыг нээж чадаагүй юм. Энэ нь тухайн үед энэ механизмын цитологийн үндэс хараахан тодорхойгүй байсантай холбоотой боловч эрдэмтэд ургамлын бүх шинж чанарын удамшлыг нэгэн зэрэг судлахыг оролдсонтой холбоотой юм.

Зарим шинж чанар, шинж чанаруудын өв залгамжлалыг судлах шинжлэх ухааны арга барилыг Австрийн католик лам Грегор Мендель 1865 оны зун хийдийнхээ нутаг дэвсгэр дээр ургамлын эрлийзжүүлэх (янз бүрийн сортуудын вандуйг гатлах) туршилт хийж эхэлсэн. Тэрээр генетикийн үндсэн хуулиудыг анх удаа нээсэн. Грегор Мендел тодорхой, ялгаатай (ялгаатай) шинж чанаруудын өв залгамжлалыг судалж, төрөл тус бүрийн үр удмын тоог тоолж, бүх хөндлөн огтлолцох туршилтынхаа нарийвчилсан бүртгэлийг анхааралтай хөтөлж байсан тул амжилтанд хүрсэн. Математикийн үндэс суурьтай танилцах нь түүнд олж авсан өгөгдлийг зөв тайлбарлаж, шинж чанар бүрийг удамшлын хоёр хүчин зүйлээр тодорхойлдог гэсэн таамаглал дэвшүүлсэн. Авьяаслаг лам-судлаач хожим нь удамшлын шинж чанар холилдохгүй, тодорхой нэгж хэлбэрээр үр удамд дамждаг гэдгийг тодорхой харуулж чадсан юм. Дараа нь хромосомыг харж, шинж чанарыг нь олж мэдэх боломжтой болсон үед энэхүү гайхалтай дүгнэлт бүрэн батлагдсан. янз бүрийн төрөлэсийн хуваагдал: митоз (соматик эсүүд - биеийн эсүүд), мейоз (бэлгийн, нөхөн үржихүйн, үр хөврөл) ба бордолт.

Мендель өөрийн ажлын үр дүнгийн талаар Брунн байгаль судлаачдын нийгэмлэгийн хурал дээр тайлагнаж, энэ нийгэмлэгийн эмхэтгэлд нийтлэв. Түүний үр дүнгийн ач холбогдлыг түүний үеийнхэн ойлгоогүй бөгөөд эдгээр судалгаанууд бараг 35 жилийн турш ургамал үржүүлэгчид, байгаль судлаачдын анхаарлыг татсангүй.

1900 онд митоз, мейоз, бордооны төрлөөс хамааран эсийн хуваагдлын нарийн ширийнийг мэдсэний дараа Голланд дахь де Врис, Герман дахь Корренс, Австрийн Цермак гэсэн гурван судлаач бие биенээсээ үл хамааран хэд хэдэн туршилт хийжээ. , өмнө нь Менделийн тодорхойлсон удамшлын хуулиудыг дахин нээсэн. Хожим нь эдгээр хуулиудыг өөрөөсөө 35 жилийн өмнө тодорхой томъёолсон Менделийн өгүүллийг олж мэдсэнийхээ дараа тэдгээр эрдэмтэд нэгэн дуугаар лам эрдэмтэнд хүндэтгэл үзүүлж, удамшлын үндсэн хоёр хуулийг түүний нэрээр нэрлэжээ.

20-р зууны эхний арван жилд хамгийн олон янзын ургамал, амьтадтай туршилт хийж, хүний ​​шинж тэмдгүүдийн удамшлын талаар олон тооны ажиглалт хийсэн нь эдгээр бүх организмд удамшил нь ижил үндсэн хуулиудад захирагддаг болохыг тодорхой харуулсан. Менделийн тодорхойлсон тодорхой шинж чанарыг тодорхойлдог хүчин зүйлүүд нь эсийн цөм дэх хромосомуудад байрладаг болохыг олж мэдсэн. Дараа нь 1909 онд Данийн ургамал судлаач Иохансен эдгээр нэгжүүдийг ген гэж нэрлэсэн (Грек үгнээс "genos" - төрөл, гарал үүсэл), Америкийн эрдэмтэн Уильям Сеттон бэлгийн эс үүсэх явцад хромосомын зан үйлийн хооронд гайхалтай ижил төстэй байдлыг анзаарчээ. бэлгийн эсүүд), тэдгээрийн бордолт, Менделийн удамшлын хүчин зүйл - генийг шилжүүлэх. Эдгээр гайхалтай нээлтүүд дээр үндэслэн удамшлын хромосомын онол гэж нэрлэгддэг онол бий болсон.

Хатуухан хэлэхэд генетик нь амьд организмын удамшил, хувьсах чадвар, тэдгээрийг удирдах аргуудын шинжлэх ухаан болохын хувьд 20-р зууны эхээр үүссэн. Америкийн генетикч Т.Морган өөрийн мэргэжил нэгт нөхдийнхөө хамт олон тооны туршилтуудыг хийж, хүйс тодорхойлох генетикийн үндсийг илчилж, шинж чанар нь хүний ​​хүйсээс хамаардаг өв залгамжлалын хэд хэдэн ер бусын хэлбэрийг тайлбарлах боломжтой болсон. (хүйстэй холбоотой шинж чанарууд гэж нэрлэгддэг). 1927 онд Дрозофила жимсний ялаа болон бусад организмыг рентген туяагаар цацруулж, тэдгээрт генийн өөрчлөлт, өөрөөр хэлбэл мутацийг зохиомлоор өдөөх боломжтойг Г.Меллер олж мэдсэнээр дараагийн томоохон алхам хийсэн. Энэ нь удамшлын судалгаанд нэмэлт материал болох олон шинэ мутант генийг олж авах боломжтой болсон. Мутацийн мөн чанарын талаарх мэдээлэл нь генийн бүтцийг ойлгох, ойлгох түлхүүрүүдийн нэг болсон.

Манай зууны 20-иод онд Зөвлөлтийн эрдэмтэд А.С. Серебровскийн хэлснээр анхны туршилтууд нь генийн нарийн төвөгтэй байдлыг харуулсан. Эдгээр санааг Ж.Уотсон, Ф.Крик нар ашигласан бөгөөд 1953 онд Англид ДНХ-ийн загварыг бүтээж, генетикийн кодыг тайлж чадсан юм. Дараа нь генетикийн материалын шинэ хослолыг зорилготойгоор бий болгохтой холбоотой судалгааны ажлыг өргөжүүлж, генийн инженерчлэл өөрөө бий болоход хүргэсэн.

Үүний зэрэгцээ 1940-өөд онд ген ба ферментийн хоорондын хамаарлыг судлах туршилтын ажил эхэлсэн. Энэ зорилгоор өөр нэг объектыг өргөн ашигласан - мөөгөнцөр Neurospora, үүнээс нэг буюу өөр тусгай фермент (уураг) алдагдахтай холбоотой хэд хэдэн биохимийн мутацийг зохиомлоор олж авах, судлах боломжтой байв. Сүүлийн хорин жилийн хугацаанд гэдэсний савханцар болон энэ бактерийг халдварладаг зарим бактериофагууд нь генетикийн судалгааны хамгийн түгээмэл объектууд байсаар ирсэн.

20-р зууны эхэн үеэс хүний ​​тодорхой (өвөрмөц) шинж чанаруудын удамшлыг судлах, гэрийн тэжээвэр амьтан, таримал ургамлын хүсүүштэй болон хүсээгүй шинж чанаруудын удамшлын дамжлагыг судлах сонирхол эрс нэмэгдсээр байна. Генетикийн эрдэмтэд, үржүүлэгчид генетикийн зүй тогтлын талаарх улам бүр нэмэгдэж буй мэдлэг дээрээ үндэслэн халуун уур амьсгалд амьдрах чадвартай мал, өөх тос ихтэй сүү их өгдөг үнээ, том өндөглөдөг тахиа зэргийг бараг захиалгаар үржүүлж сурсан. нимгэн бүрхүүлтэй, зарим өвчинд тэсвэртэй эрдэнэ шиш, улаан буудайн сортууд.

1972 онд АНУ-д анхны эрлийз (рекомбинант) ДНХ-ийг П.Бэргийн лабораторид гаргаж авсан. Хүний генетикийн чиглэлээр сонирхолтой санаанууд, генетикийн судалгааны аргуудыг анагаах ухаанд өргөнөөр боловсруулж, хэрэглэж эхэлсэн. 1970-аад онд хүний ​​генийн кодыг тайлах ажил эхэлсэн. Арав гаруй жил хүний ​​геном хэмээх төсөл хэрэгжсэн. Үргэлжилсэн хэсгүүдэд байрлуулсан 3 тэрбум хос нуклеотидын ердөө 10 сая орчим тэмдэгтийг л уншсан байна. Үүний зэрэгцээ ДНХ-г унших хурдыг нэмэгдүүлдэг генетикийн шинэ техникүүд бий болж байна. ОХУ-ын Анагаахын шинжлэх ухааны академийн Анагаах ухааны генетикийн төвийн захирал В.И. Иванов "2020 он гэхэд геномыг бүхэлд нь уншина" гэдэгт итгэлтэй байна.

3. Генетикийн инженерчлэл нь шинжлэх ухаан. Генетикийн инженерчлэлийн аргууд

Генетикийн инженерчлэл нь функциональ идэвхтэй генетикийн бүтцийг (рекомбинант ДНХ) in vitro хэлбэрээр бүтээх, өөрөөр хэлбэл хиймэл генетикийн хөтөлбөрийг бий болгох (Baev A.A.) юм. E.S-ийн хэлснээр. Пирузяны генийн инженерчлэл нь лабораторид (in vitro) рекомбинант буюу эрлийз ДНХ-ийн молекулууд хэлбэрээр хиймэл генетикийн бүтцийг бий болгох боломжийг олгодог туршилтын аргуудын систем юм.

Урьдчилан тодорхойлсон хөтөлбөрийн дагуу бие махбодоос гадуур молекулын генетикийн системийг бий болгох, дараа нь амьд организмд нэвтрүүлэх талаар бид ярьж байна. Энэ тохиолдолд рекомбинант ДНХ нь хүлээн авагч организмын генетикийн аппаратын салшгүй хэсэг болж, түүнд генетик, биохимийн, дараа нь физиологийн өвөрмөц шинж чанарыг өгдөг.

Хэрэглээний генийн инженерчлэлийн зорилго нь генетикийн аппаратад нэвтрүүлэхэд хүний ​​биед ашигтай шинж чанарыг өгөх ийм рекомбинант ДНХ молекулуудыг зохион бүтээх явдал юм.

Рекомбинант ДНХ технологи нь дараах аргуудыг ашигладаг.

Хязгаарлалтын нуклеазаар ДНХ-ийн өвөрмөц задрал, бие даасан генийг тусгаарлах, зохицуулах үйл явцыг хурдасгах;

Цэвэршүүлсэн ДНХ-ийн фрагментийн бүх нуклеотидын хурдан дараалал нь генийн хил хязгаар, түүгээр кодлогдсон амин хүчлийн дарааллыг тодорхойлох боломжийг олгодог;

Рекомбинант ДНХ-ийн бүтээн байгуулалт;

Нэмэлт нуклейн хүчлийн дарааллыг холбох чадвар дээр үндэслэн тодорхой РНХ эсвэл ДНХ-ийн дарааллыг илүү нарийвчлалтай, мэдрэмжтэй илрүүлэх боломжийг олгодог нуклейн хүчлийн эрлийзжилт;

ДНХ-ийн клончлол: полимеразын гинжин урвалаар in vitro өсгөвөрлөх эсвэл ДНХ-ийн фрагментийг бактерийн эсэд оруулах, ийм хувиргасны дараа энэ фрагментийг сая сая хуулбараар хуулбарлах;

Рекомбинант ДНХ-ийг эс эсвэл организмд нэвтрүүлэх.

4. Генийн инженерчлэлийн хэрэглээний талбарууд

Одоогоор үүрэг хүлээсэн шинжлэх ухааны нээлтүүдхүний ​​генетикийн салбарт үнэхээр хувьсгалт, учир нь бид ярьж байна"Хүний геномын зураглал" эсвэл "хүний ​​геномын эмгэг анатоми" бий болгох боломжийн талаар. Энэхүү генетикийн зураг нь ДНХ-ийн урт судал дээрх генүүдийг олох болно. хариуцлагатайзарим удамшлын өвчний хувьд. Генетикийн эрдэмтдийн үзэж байгаагаар эдгээр хязгааргүй боломжууд нь биоанагаахын өндөр технологи ашиглан нөлөөлөлд өртсөн генийг солихтой холбоотой өвчтөнүүдийн эмчилгээний чиглэл болох генийн эмчилгээ гэж нэрлэгддэг эмнэлзүйн практикт хэрэглэх санааны үндэс болсон юм. ба генетикийн инженерчлэл. Хүний генийн тогтолцооны бүтцэд нэвтэрч, тэдний амин чухал үйл ажиллагааг хангах нь бие махбодийн соматик (биеийн аль ч, тодорхой бүтэц, үйл ажиллагааны ялгаатай) эсүүд болон бэлгийн, нөхөн үржихүйн (үр хөврөлийн) болон үр хөврөлийн түвшинд хоёуланд нь боломжтой байдаг. (үр хөврөлийн) эсүүд.

Генетикийн инженерчлэл нь эмчилгээний нэг төрөл болох удамшлын хувьд тодорхойлогддог тодорхой өвчнийг эмчлэх нь тухайн генийг - согог агуулсан хромосомын хэсгийг солихын тулд зохих согоггүй ДНХ молекулыг нийлүүлэхтэй холбоотой юм. эсвэл удамшлын гажигтай хүний ​​биеийн соматик эсүүдтэй нийлж хүний ​​удамшлын материалд нэгтгэх. Хүнтэй холбоотой генийн инженерчлэлийн даалгавар бол генийн хэвийн, өөрчлөгдөөгүй хувилбараар удамшлын өвчнөөр шаналж буй хүнийг зөв ажиллуулахын тулд тодорхой генд зохих зорилтот нөлөө үзүүлэх явдал юм. . Эмийн эмчилгээнээс ялгаатай нь генийн инженерчлэл гэж нэрлэгддэг энэхүү эмчилгээ нь өвчтөнд маш их тайвшрал, ашиг тусыг авчирдаг урт, удаан үргэлжилсэн, өндөр үр дүнтэй эмчилгээ хийх магадлалтай.

Гэсэн хэдий ч бүгд орчин үеийн аргуудДНХ-ийг амьд организмд нэвтрүүлэх нь өөрчлөгдсөн, улмаар буруу ажиллаж байгаа ген агуулсан эсийн тодорхой популяцид үүнийг чиглүүлж, хүргэх боломжгүй юм. Өөрөөр хэлбэл, чиглэгдсэн шилжүүлэг гэж нэрлэгддэг бие махбодийн нөхцөлд генийг тээвэрлэх ("in vivo" загварт) одоогоор боломжгүй юм.

Өвчтөний биеэс өртсөн ген агуулсан эсүүдийн тодорхой популяцийг гаргаж авах, генийн инженерчлэлийн аргаар ("in vitro" загварт) эс дэх согогтой генийг сольж, удамшлын материалыг өөрчлөхөд үндэслэсэн өөр нэг арга зүйн арга. Өвчтөнөөс авсан бие нь одоогоор эмнэлгийн генетикийн төвийн нөхцөлд боломжтой. Генийн инженерчлэлээр дамжуулан генийн эмчилгээний энэ аргыг аль хэдийн хадуур эсийн цус багадалтаас үүдэлтэй бета талассеми гэж нэрлэгддэг генетикийн хувьд тодорхойлогддог ховор өвчнөөр шаналж буй хоёр өвчтөнийг эмчлэх туршилтын оролдлогод аль хэдийн ашигласан. цусны улаан эсэд хэвийн бус зохион байгуулалттай, улмаар буруу ажилладаг уураг. Манипуляцийн мөн чанар нь эдгээр өвчтөнүүдийн ясны чөмөгөөс үүдэл эсийг тусгаарлаж, хромосом руу нь хэвийн гемоглобины уураг үйлдвэрлэх үүрэгтэй ДНХ-ийн хэсэг болох генийг нэвтрүүлсэн явдал байв. Өвчтөний ясны чөмөгт үлдэж буй үйл ажиллагаа доголдсон үүдэл эсүүд бараг бүрэн устсаны дараа генийн инженерчлэлийн аргаар боловсруулсан үүдэл эсийг өвчтөнүүдэд нэвтрүүлсэн. Харамсалтай нь эдгээр хоёр оролдлого эмнэлзүйн хувьд амжилтгүй болсон тул өвчтөнүүд нас баржээ. Эмнэлгийн нөхцөлд генийн инженерчлэл хийсэн энэхүү анхны тохиолдлыг холбогдох хяналтын хороод зөвшөөрөөгүй, зөвшөөрөөгүй бөгөөд үүнд оролцогчид хүний ​​генетикийн чиглэлээр судалгаа хийх дүрмийг бүдүүлгээр зөрчсөнийг хатуу буруушааж байна.

ДНХ-ийг эдгээр эсүүдэд нэвтрүүлэх нь соматик (биеийн, бэлгийн бус) эсийн генетикийн согогийг засахаас ялгаатай тул нөхөн үржихүйн (бэлгийн) эсийн генетикийн инженерчлэл нь огт өөр үр дагаварт хүргэж болзошгүй юм. Үр хөврөлийн эсийн хромосомд бусад генийг нэвтрүүлэх нь дараагийн удамд шилжихэд хүргэдэг гэдгийг мэддэг. Зарчмын хувьд удамшлын хувьд урьдчилан тодорхойлсон өвчнөөр өвчилсөн тодорхой хүний ​​нөхөн үржихүйн эс бүрийн удамшлын материалд гэмтэлтэй хэсгүүдийн оронд ДНХ-ийн тодорхой хэсгийг нэмж оруулдаг гэж төсөөлж болно.

Үнэн хэрэгтээ энэ нь хулганад хүрсэн. Тиймээс эмэгтэй хүний ​​өндгөвчнөөс өндөг гаргаж авсан бөгөөд дараа нь туршилтын хоолойд (in vitro) бордож, дараа нь бордсон өндөгний хромосомд гадаад ДНХ сегментийг нэвтрүүлсэн. Өөрчлөгдсөн геномтой яг ижил бордсон өндөгийг эмэгтэй хулганын эхийн умайд суулгасан (танилцуулсан). Нэг туршилтаар гадаадын ДНХ-ийн эх сурвалж нь туулайн, нөгөөд нь хүний ​​генетикийн материал байв.

Ургийн хэвлийн хөндийн хөгжлийн явцад Даун синдром эсвэл Тэй-Сакс өвчин гэх мэт тодорхой генетикийн гажигтай хүүхэд төрөх магадлалыг илрүүлэхийн тулд амниоцентез гэж нэрлэгддэг судалгааны аргыг ашигладаг - пренатал шинжилгээ. , жирэмсний хоёр дахь гурван сарын эхэн үед амнион уутнаас үр хөврөлийн эс агуулсан биологийн шингэний дээжийг авсан. Үүнээс гадна түүний Цаашдын хөгжилэхийн ихэсийн цусны дээжээс ургийн төрөл бүрийн эсийг гаргаж авах арга техникийг олж авсан. Ийм аргаар олж авсан умайн эсийг одоогоор зөвхөн ДНХ-ийн бүтцэд илэрхий, ноцтой зөрчил илэрсэн, генетикийн хувьд тодорхойлогдсон цөөн тооны өвчнийг илрүүлэхэд ашиглаж болно. биохимийн шинжилгээөөрчлөлтүүд. Ургийн судалгаанд рекомбинант ДНХ-г ашигласан генийн инженерчлэл нь төрөл бүрийн, олон тооны удамшлын өвчнийг зөв оношлох боломжийг нээж өгдөг.

Энэ тохиолдолд хромосомд хэвийн, өөрчлөгдөөгүй ген байгаа эсэх, хэвийн бус, согогтой ген байгаа эсэхийг тодорхойлох боломжтой "зонд" гэж нэрлэгддэг генийг бий болгох аргуудыг боловсруулж байна. Нэмж дурдахад, үүсэх үе шатандаа байгаа рекомбинант ДНХ-ийг ашиглахтай холбоотой генийн инженерчлэл нь ирээдүйд хүний ​​генийг "төлөвлөх" боломжийг олгох бөгөөд ингэснээр тодорхой генийг гажуудуулж, Генетикчдийн сонирхлыг татдаг эмгэг судлалын мэдээллийг өөр "шошготой" генийг ашиглах аргын адилаар цаг тухайд нь, хангалттай хурдан илрүүлэх боломжтой. Энэхүү боловсронгуй биоанагаах ухаан нь амниоцентезийн аргыг ашиглан янз бүрийн эмгэгийг илрүүлэх боломжтой генийг төдийгүй умайн эс дэх аливаа генийг илрүүлэхэд туслах болно.

Үүнтэй холбогдуулан сүүлийн жилүүдэд биоанагаахын шинжлэх ухааны шинэ салбарууд гарч ирж байна, тухайлбал, ДНХ-ийн өндөр технологи, үр хөврөлийн эмчилгээ, эсийн эмчилгээ (цитотерапия), тухайлбал, генетикийн хувьд тодорхойлогдсон өвчнийг умай дотор оношлох, эмчлэх гэх мэт. үр хөврөл (үр хөврөл) үүсэх, хөгжүүлэх үе шат, ургийн боловсорч гүйцэх үе шатанд. Үр хөврөлийн материалд нэвтрэн орох, түүнийг удирдах нь удамшлын өөрчлөлтийг удамшихад шууд нөлөөлдөг, учир нь тэдгээр нь үеэс үед дамжих чадвартай байдаг. Түүгээр ч барахгүй генетикийн оношлогоо нь өөрөө генетикийн таамаглал болж эхэлдэг, өөрөөр хэлбэл хүний ​​ирээдүйн хувь заяаг тодорхойлох, анагаах ухаанд гарсан хувьсгалт өөрчлөлтүүдийг нэгтгэх, эмнэлгийн генетикийн нарийн төвөгтэй туршилт, арга техникүүдийн үр дүнд эрт дээр үеэс боломжтой болсон. "өвчний эмнэлзүйн зураг" -ын дүр төрх, заримдаа хүн төрөхөөс өмнө, ямар удамшлын өвчин түүнд заналхийлж байгааг тодорхойлох. Ийнхүү генетикч, генийн инженерчлэлийн салбарын мэргэжилтнүүдийн хүчин чармайлтын үр дүнд биоанагаах ухааны шинжлэх ухааны гүнд "урьдчилан таамаглах анагаах ухаан" гэж нэрлэгддэг анагаах ухаан, өөрөөр хэлбэл "ирээдүйд таамаглал дэвшүүлдэг" анагаах ухаан бий болжээ.

Үүний зэрэгцээ, генийн инженерчлэлийн янз бүрийн технологи, арга техник нь хүүхдийн хөгжлийн өмнөх үе, түүнийг төрөхөөс өмнө зөвхөн түүнд тодорхой удамшлын өвчин байгаа эсэхийг урьдчилан таамаглах төдийгүй, мөн түүнчлэн удамшлын шинж чанарыг нарийвчлан тайлбарлах боломжийг олгодог. өсөн нэмэгдэж буй үр хөврөл ба ургийн эмнэлгийн генетик шинж чанарууд.

Хүний геномын генетикийн зураглал, түүний ДНХ-ийн тодорхойлолт (дараалал) -ын талаархи шинэ мэдээлэл хуримтлагдах, түүнчлэн ДНХ-ийн полиморфизмыг судлах орчин үеийн аргууд нь тодорхой бүтэц, функциональ (түүний дотор) генетикийн мэдээллийг авах боломжтой болгодог. эмгэг) хүний ​​биеийн онцлог, ирээдүйд илрэх боловч одоохондоо анзаарагдахгүй байгаа тул эмнэлгийн генетикийн оношлогооны тусламжтайгаар хүүхдийн талаархи бүх генетикийн мэдээллийг эмнэлзүйн өмнөх байдлаар авах боломжтой болно. , өөрөөр хэлбэл, тодорхой удамшлын өвчин илрэхээс өмнө, мөн пренатал, өөрөөр хэлбэл, түүнийг төрөхөөс өмнө, гэхдээ бас урьдчилан сэргийлэх, өөрөөр хэлбэл түүний үзэл баримтлалаас өмнө.

Ойрын ирээдүйд анагаах ухааны генетикийн оношлогооны салбарт гарсан амжилт, ахиц дэвшлийн ачаар ДНХ-ийн оношилгооны дагуу жишээлбэл, хүний ​​биеийн өндөр, түүний оюун ухааны чадвар, түүний биеийн чадавхи ямар байх, ямар байх вэ гэдгийг маш итгэлтэйгээр дүгнэх боломжтой болно. аливаа удамшлын өвчний илрэл, хөгжилд нэрвэгдэх тодорхой өвчинд (ялангуяа онкологийн болон сэтгэцийн өвчинд нэрвэгдэх).

Орчин үеийн биоанагаахын технологи нь илрүүлэх боломжтой болгодог янз бүрийн зөрчилЗөвхөн эмнэлзүйн хувьд тодорхой өвчний үе шатанд төдийгүй эмгэгийн шинж тэмдэг илрээгүй, өвчин өөрөө өөрийгөө удахгүй зарлахгүй байх үед өөрсдийгөө илэрхийлж, тодорхой өвчин үүсгэдэг генүүдэд. Үүний жишээ нь 40-өөс дээш насны хүмүүст, тэр ч байтугай 70-аас дээш насны Альцгеймерийн өвчин, Хантингтон хорея зэрэгт нөлөөлж болно. Гэсэн хэдий ч эдгээр тохиолдлуудад ч гэсэн өвчтөн өөрөө жирэмслэхээс өмнө хүмүүст ижил төстэй өвчин үүсгэдэг генийг илрүүлэх боломжтой байдаг. Чихрийн шижин өвчнийг ийм өвчний дунд ангилж болно гэдгийг бас мэддэг. Энэ өвчний урьдал нөхцөл байдал, генетикийн хувьд тодорхойлогдсон эмгэг нь өөрөө удамшдаг бөгөөд насанд хүрсэн эсвэл хөгшрөлтийн үед тодорхой амьдралын хэв маягийг дагаж мөрдөөгүй тохиолдолд илэрч болно. Хэрэв эцэг эх хоёулаа эсвэл тэдний аль нэг нь чихрийн шижин өвчнөөр өвчилсөн бол "чихрийн шижин" ген эсвэл эдгээр генийн хослолыг өвлөн авах магадлал нь хүүхдэд дамждаг гэдгийг баттай хэлж болно.

Үүний зэрэгцээ бичил харуурын хувьд бага хэмжээний биологийн материал байгаа тохиолдолд зохих биоанагаах ухааны судалгааг хийж, зөв ​​оношлох боломжтой. Заримдаа үүнд хэд хэдэн бие даасан эсүүд хангалттай байдаг бөгөөд үүнийг in vitro өсгөвөрт үржүүлдэг бөгөөд тэдгээрээс туршилтын хүний ​​"генетик хөрөг" -ийг авах болно, мэдээжийн хэрэг түүний геномын бүх генийн хувьд биш (байна хэдэн арван мянган!), Гэхдээ тэдгээрийн хувьд тодорхой согогийг сэжиглэх хангалттай шалтгаан байгаа. Эсийн болон генийн инженерчлэлийн аргуудыг нэгэн зэрэг хөгжүүлэх нь геномын танин мэдэхүйн дараагийн үе шатанд дур мэдэн, юуны түрүүнд эмчилгээний зорилгоор генийн дараалал, дараалал, бүтэц, бүтцийг өөрчлөх практик боломжийг нээх боломжийг олгоно.

Анагаах ухаан бол генийн инженерчлэлийн хэрэглээний цорын ганц салбар биш юм. Ургамлын генийн инженерчлэл, бактериологийн эсийн генийн инженерчлэлийг ялгах.

Сүүлийн үед трансген ургамлууд дээр суурилсан "хоолны" вакцин авах шинэ боломжууд гарч ирж байна.

Дэлхий дээр трансген ургамалд томоохон дэвшил гарсан. Эдгээр нь ургамлын эс, бүлэг эс эсвэл боловсорч гүйцээгүй үр хөврөлөөс организм авах асуудал одоо тийм ч чухал биш байгаатай ихээхэн холбоотой юм. Орчин үеийн шинжлэх ухаанд эсийн технологи, эдийг өсгөвөрлөх, нөхөн төлжүүлсэн бодисыг бий болгох өргөн хэрэглэгддэг.

ОХУ-ын Шинжлэх ухааны академийн Сибирийн салбарын Сибирийн Ургамлын физиологи, биохимийн хүрээлэнгээс олж авсан ургамал тариалалтын салбарт гарсан ололт амжилтыг авч үзье.

Тиймээс сүүлийн жилүүдэд хүлээн авсан бүхэл бүтэн шугамТөрөл бүрийн ургамлын объектоос тусгаарлагдсан ugt, acp, acb, accc болон бусад генүүдийг геномдоо шилжүүлэн трансген ургамал.

Эдгээр генийг нэвтрүүлсний үр дүнд улаан буудай, төмс, улаан лооль, өргөст хэмх, шар буурцаг, вандуй, рапс, гүзээлзгэнэ, улиас болон бусад төрлийн трансген ургамал гарч ирэв.

Генүүдийг нэвтрүүлэх нь эд эсийг "генийн буу" -аар "бялах" (түүний дизайныг манай хүрээлэнд боловсруулсан), эсвэл суулгасан зорилтот ген, харгалзах дэмжигч бүхий агробактерийн плазмид дээр суурилсан генетик вектороор хийсэн. .

Үүний үр дүнд хэд хэдэн шинэ трансген хэлбэрүүд бий болсон. Тэдгээрийн заримыг энд оруулав.

Трансген улаан буудай (2 сорт) илүү эрчимтэй ургаж, ургуулж, ган гачиг болон хүрээлэн буй орчны бусад сөрөг хүчин зүйлүүдэд илүү тэсвэртэй байдаг. Түүний бүтээмж, олж авсан эд хөрөнгийн өв залгамжлалыг судалж байна.

Гурван жилийн турш ажиглагдсан трансген төмс. Энэ нь хяналтаас 50-90 хувиар өндөр ургац өгдөг, ауксин гербицидийг бараг бүрэн эсэргүүцдэг, мөн полифенол оксидазын идэвхжил буурсантай холбоотойгоор булцуу нь зүслэгт хамаагүй бага "харладаг".

Трансген улаан лооль (хэд хэдэн сорт), илүү их тариалалт, ургацаар тодорхойлогддог. Хүлэмжинд түүний ургац нэг квадрат метр тутамд 46 кг хүртэл байдаг (хяналтаас хоёр дахин их).

Трансген өргөст хэмх (хэд хэдэн сорт) нь илүү үржил шимтэй цэцэг, улмаар хяналтанд 13.7-тай харьцуулахад нэг квадрат метр талбайд 21 кг хүртэл ургац өгдөг жимс үүсгэдэг.

Мөн бусад ургамлын трансген хэлбэрүүд байдаг бөгөөд тэдгээрийн олонх нь эдийн засгийн олон ашигтай шинж чанартай байдаг.

Генийн инженерчлэл бол өнөө маргаашийн шинжлэх ухаан юм. Одоо дэлхий дээр хэдэн арван сая га талбайд трансген ургамлыг тариалж, шинэ эм тариа, ашигтай бодисын шинэ үйлдвэрлэгчид бий болж байна. Цаг хугацаа өнгөрөхөд генийн инженерчлэл нь анагаах ухаан, мал эмнэлэг, эм зүй, хүнсний үйлдвэрлэл, хөдөө аж ахуйн салбарт шинэ дэвшил гаргах улам хүчирхэг хэрэгсэл болох болно.

5. Генийн инженерчлэлийн аюулын тухай шинжлэх ухааны баримтууд

Генийн инженерчлэлийн хөгжлөөс үүдэлтэй ахиц дэвшлийн зэрэгцээ генийн инженерчлэлийн аюулын талаархи зарим баримтуудыг ялгаж салгаж байгаа бөгөөд тэдгээрийн голыг доор харуулав.

1. Генийн инженерчлэл нь шинэ сорт, үүлдэр үржүүлэхээс үндсэндээ ялгаатай. Гадны генийг зохиомлоор нэмэх нь хэвийн эсийн нарийн тохируулсан генетикийн хяналтыг ихээхэн зөрчдөг. Генийн хувиргалт нь эх, эцгийн хромосомын хослолоос үндсэндээ ялгаатай байдаг.

2. Одоогийн байдлаар генийн инженерчлэл нь шинэ ген оруулах үйл явцыг хянах чадваргүй тул техникийн хувьд төгс бус байна. Тиймээс оруулах газар болон нэмсэн генийн нөлөөг урьдчилан таамаглах боломжгүй юм. Хэдийгээр генийн байршлыг геномд оруулсны дараа тодорхойлох боломжтой байсан ч үр дүнг урьдчилан таамаглахад бэлэн байгаа ДНХ-ийн мэдлэг маш бүрэн бус байдаг.

3. Гадны генийг зохиомлоор нэмсний үр дүнд гэнэтийн аюултай бодисууд үүсч болно. Хамгийн муу тохиолдолд эдгээр нь хортой бодис, харшил үүсгэгч эсвэл бусад эрүүл бус бодис байж болно. Энэ төрлийн боломжуудын талаарх мэдээлэл маш бүрэн бус хэвээр байна.

4. Хор хөнөөлгүй эсэхийг шалгах туйлын найдвартай аргууд байдаггүй. Аюулгүй байдлын судалгааг сайтар хийсэн ч шинэ эмийн ноцтой гаж нөлөөний 10 гаруй хувийг тодорхойлох боломжгүй байна. Шинэ, генийн инженерчлэлийн аргаар боловсруулсан хүнсний бүтээгдэхүүний аюултай шинж чанар нь анзаарагдахгүй байх эрсдэл нь хар тамхиныхаас хамаагүй их байх магадлалтай.

5. Хор хөнөөлгүй эсэхийг шалгах өнөөгийн шаардлага туйлын хангалтгүй байна. Тэдгээрийг батлах үйл явцыг хялбарчлах үүднээс тодорхой боловсруулсан болно. Эдгээр нь хор хөнөөлгүй эсэхийг шалгах маш мэдрэмжгүй аргуудыг ашиглах боломжийг олгодог. Иймээс эрүүл бус хүнсний бүтээгдэхүүн шалгалтанд илрэхгүй байх эрсдэлтэй.

6. Генийн инженерчлэлийн аргаар боловсруулсан хүнс өнөөг хүртэл хүн төрөлхтөнд ямар ч чухал ач холбогдолгүй байна. Эдгээр бүтээгдэхүүн нь зөвхөн арилжааны ашиг сонирхолд нийцдэг.

7. Генийн инженерчлэлээр өөрчилсөн, тэнд авчирсан организмын хүрээлэн буй орчинд үзүүлэх нөлөөллийн талаарх мэдлэг бүрэн хангалтгүй байна. Генийн инженерчлэгдсэн организм байгаль орчинд хор хөнөөл учруулахгүй нь хараахан нотлогдоогүй байна. Экологичид хүрээлэн буй орчны янз бүрийн болзошгүй хүндрэлийн талаар таамаглаж байна. Тухайлбал, генийн инженерчлэлд ашиглагдаж буй хор хөнөөлтэй байж болзошгүй генүүд, тэр дундаа бактери, вирүсээр дамжих генийн хяналтгүй тархах олон боломж бий. Суллагдсан генийг буцааж авах боломжгүй тул хүрээлэн буй орчинд үүссэн хүндрэлийг засах боломжгүй байдаг.

8. Шинэ, аюултай вирусууд гарч ирж болно. Геномд суулгасан вирусын генүүд нь халдварт вирусын гентэй (рекомбинац гэж нэрлэгддэг) нэгдэж чаддаг болохыг туршилтаар харуулсан. Эдгээр шинэ вирусууд нь анхны вирусуудаас илүү түрэмгий байж болно. Вирус нь төрөл зүйлийн өвөрмөц шинж чанар багатай байж болно. Жишээлбэл, ургамлын вирус нь ашигтай шавж, амьтан, хүмүүст хортой нөлөө үзүүлдэг.

9. Удамшлын бодис болох ДНХ-ийн талаарх мэдлэг маш дутуу. ДНХ-ийн ердөө 3% нь л үйлчилдэг. Мэдлэг нь бүрэн бус нарийн төвөгтэй системийг удирдах нь эрсдэлтэй. Биологи, экологи, анагаах ухааны салбарын өргөн туршлагаас харахад энэ нь урьдчилан таамаглах боломжгүй ноцтой асуудал, эмгэгийг үүсгэж болзошгүйг харуулж байна.

10. Генетикийн инженерчлэл дэлхийн өлсгөлөнгийн асуудлыг шийдэж чадахгүй. Генийн инженерчлэл нь дэлхийн өлсгөлөнгийн асуудлыг шийдвэрлэхэд ихээхэн хувь нэмэр оруулж чадна гэсэн мэдэгдэл нь шинжлэх ухааны үндэслэлгүй домог юм.

Дүгнэлт

Генийн инженерчлэл нь генотипийг дахин зохион байгуулах судалгаа хийдэг биотехнологийн арга юм. Генотип нь зөвхөн генийн механик нийлбэр биш, харин организмын хувьслын явцад бий болсон цогц систем юм. Генийн инженерчлэл нь туршилтын хоолойд хийсэн үйлдлээр генетикийн мэдээллийг нэг организмаас нөгөөд шилжүүлэх боломжийг олгодог. Ген шилжүүлэх нь төрөл зүйл хоорондын саад бэрхшээлийг даван туулах, нэг организмын бие даасан удамшлын шинж чанарыг нөгөөд шилжүүлэх боломжийг олгодог.

Генийн инженерчлэлийн ажлыг гүйцэтгэхдээ генотипийн бүтцийн өөрчлөлт нь микроскопоор харагдах хромосомын бүтцийн өөрчлөлттэй холбоогүй генийн чанарын өөрчлөлт юм. Генийн өөрчлөлт нь юуны түрүүнд ДНХ-ийн химийн бүтцийн өөрчлөлттэй холбоотой байдаг. Нуклеотидын дараалал хэлбэрээр бичигдсэн уургийн бүтцийн тухай мэдээлэл нь нийлэгжсэн уургийн молекул дахь амин хүчлүүдийн дараалал хэлбэрээр хэрэгждэг. Хромосомын ДНХ-ийн нуклеотидын дараалал өөрчлөгдөх, зарим нь алдагдаж, бусад нуклеотидууд орсноор ДНХ-д үүссэн РНХ молекулуудын найрлага өөрчлөгддөг бөгөөд энэ нь эргээд синтезийн явцад шинэ амин хүчлийн дараалал үүсгэдэг. Үүний үр дүнд эсэд шинэ уураг нийлэгжиж эхэлдэг бөгөөд энэ нь бие махбодид шинэ шинж чанарууд гарч ирэхэд хүргэдэг. Генийн инженерчлэлийн аргын мөн чанар нь бие даасан ген эсвэл генийн бүлгүүдийг организмын генотипэд оруулсан эсвэл хасдаг явдал юм. Урьд нь байхгүй байсан генийг генотипэд оруулсны үр дүнд эсийг өмнө нь нийлэгжүүлээгүй уургийг нийлэгжүүлэхийг албадах боломжтой.

Ном зүй

2. Ли А., Тинланд Б. Ургамлын геномд т-ДНХ-ийг нэгтгэх: прототип ба бодит байдал // Ургамлын физиологи. 2000. - 47-р боть. - No3.

3. Л.А.Лутова, Н.А.Проворов, О.Н.Тиходеев нар, Ургамлын хөгжлийн генетик. - Санкт-Петербург: Наука, 2000. - 539 х.

4. Lyadskaya M. Генетикийн инженерчлэл бүх зүйлийг хийж чадна - тэр ч байтугай цэцэрлэгт вакцин ургуулж болно // Эмийн эмхэтгэл. - 2000. - No7.

5. Романов Г.А. Ургамлын генийн инженерчлэл ба биоаюулгүй байдлын асуудлыг шийдвэрлэх арга замууд // Ургамлын физиологи, 2000. - Боть 47. - No 3.

6. Саляев Р. Генийн инженерчлэлийн домог ба бодит байдал // Сибирийн шинжлэх ухаан. - 2002. - No7.

7. Favorova O. O. Генийн эмчилгээ - уран зөгнөл эсвэл бодит байдал уу? // Эмийн мэдээллийн товхимол. - 2002. - No5.

Кузьмина Н.А. Биотехнологийн үндэс: сурах бичиг. - Омск: OGPU, 2001. - 256s.

Лутова Л.А., Проворов Н.А., Тиходеев О.Н., Ургамлын хөгжлийн генетик. - Санкт-Петербург: Наука, 2000. - 539 х.

Lyadskaya M. Генетикийн инженерчлэл бүх зүйлийг хийж чадна - тэр ч байтугай цэцэрлэгт вакцин ургуулж болно // Эмийн мэдээллийн эмхэтгэл. - 2000. - No7.

Кузьмина Н.А. Биотехнологийн үндэс: сурах бичиг. - Омск: OGPU, 2001. - 256s.

Favorova O. O. Генийн эмчилгээ - уран зөгнөл эсвэл бодит байдал уу? // Эмийн мэдээллийн товхимол. - 2002. - No5.

Саляев Р. Генийн инженерчлэлийн домог ба бодит байдал // Сибирийн шинжлэх ухаан. - 2002. - No7.

Кузьмина Н.А. Биотехнологийн үндэс: сурах бичиг. - Омск: OGPU, 2001. - 256s.

Оршил

Би ажилдаа генийн инженерчлэлийн сэдвийг илчилдэг. Суурь шинжлэх ухааны салбарт болон бусад олон салбарт генетикийн инженерчлэлийн хүн төрөлхтөнд санал болгож буй боломжууд нь маш том бөгөөд ихэнхдээ хувьсгалт шинж чанартай байдаг.

Тиймээс энэ нь шаардлагатай уургийг үйлдвэрлэлийн массаар үйлдвэрлэх боломжийг олгож, исгэх бүтээгдэхүүн - фермент, амин хүчлийг олж авах технологийн процессыг ихээхэн хөнгөвчлөх бөгөөд ирээдүйд ургамал, амьтныг сайжруулах, түүнчлэн хүний ​​удамшлын өвчнийг эмчлэхэд ашиглаж болно.

Тиймээс генетикийн инженерчлэл нь үндсэн чиглэлүүдийн нэг юм шинжлэх ухаан, технологийн дэвшил, хүнс, хөдөө аж ахуй, эрчим хүч, байгаль орчин зэрэг олон асуудлын шийдлийг хурдасгахад идэвхтэй хувь нэмэр оруулдаг.

Гэвч генийн инженерчлэл нь анагаах ухаан, эм зүйд асар их боломжийг нээж өгдөг, учир нь генийн инженерчлэлийг ашиглах нь анагаах ухаанд үндсэн өөрчлөлтийг авчирдаг.

1. Генийн инженерчлэлийн мөн чанар.

1.1. Генийн инженерчлэлийн түүх.

Генетикийн инженерчлэл нь биохими, молекул генетикийн янз бүрийн салбар дахь олон судлаачдын ажлын үр дүнд бий болсон.

Олон жилийн турш уураг нь макромолекулуудын үндсэн ангилалд тооцогддог. Ген нь уургийн шинж чанартай гэсэн таамаг ч байсан.

ДНХ нь удамшлын мэдээллийн тээвэрлэгч гэдгийг 1944 онд л Авери, Маклеод, Маккарти нар харуулсан.

Тэр цагаас хойш нуклейн хүчлийг эрчимтэй судалж эхэлсэн. Арваад жилийн дараа буюу 1953 онд Ж.Уотсон, Ф.Крик нар хоёр хэлхээтэй ДНХ-ийн загварыг бүтээжээ. Энэ жилийг молекул биологийн шинжлэх ухаан төрсөн жил гэж үздэг.

1950-1960-аад оны зааг дээр генетикийн кодын шинж чанарыг тодруулж, 1960-аад оны эцэс гэхэд түүний бүх нийтийн шинж чанарыг туршилтаар баталжээ.

Молекулын генетикийн эрчимтэй хөгжил байсан бөгөөд объектууд нь гэдэсний савханцар (E. Coli), түүний вирус, плазмидууд байв.

ДНХ-ийн молекул, плазмид, вирусын бүрэн цэвэршүүлсэн бэлдмэлийг тусгаарлах аргуудыг боловсруулсан.

Вирус ба плазмидын ДНХ-ийг биологийн аргаар эсэд нэвтрүүлсэн идэвхтэй хэлбэр, түүний хуулбарлах, харгалзах генийн илэрхийлэлийг хангах.

70-аад онд ДНХ-ийн хувиргалтын урвалыг хурдасгадаг хэд хэдэн ферментийг нээсэн. Генийн инженерчлэлийн аргуудыг хөгжүүлэхэд хязгаарлалтын ферментүүд болон ДНХ-ийн лигазууд онцгой үүрэг гүйцэтгэдэг.

Генийн инженерийн хөгжлийн түүхийг гурван үе шатанд хувааж болно.

Эхний үе шат нь in vitro-д рекомбинант ДНХ молекулыг олж авах үндсэн боломжийн нотолгоотой холбоотой юм. Эдгээр ажил нь янз бүрийн плазмидын хооронд эрлийз үйлдвэрлэхтэй холбоотой юм. -аас анхны ДНХ молекулуудыг ашиглан рекомбинант молекул үүсгэх боломж төрөл бүрийнбактерийн омог, тэдгээрийн амьдрах чадвар, тогтвортой байдал, үйл ажиллагаа.

Хоёрдахь шат нь прокариотуудын хромосомын ген ба янз бүрийн плазмидын хооронд рекомбинант ДНХ молекулуудыг олж авах, тэдгээрийн тогтвортой байдал, амьдрах чадварыг нотлох ажил эхэлсэнтэй холбоотой юм.

Гурав дахь үе шат бол эукариот ген, голчлон амьтны генийг вектор ДНХ молекулд (ДНХ нь генийг шилжүүлэхэд ашигладаг бөгөөд хүлээн авагч эсийн генетикийн аппаратад нэгтгэх чадвартай) оруулах ажлын эхлэл юм.

Албан ёсоор генийн инженерчлэлийн төрсөн огноог Стэнфордын Их Сургуульд П.Берг, С.Коэн нар хамтран ажиллагсад SV40 вирус, бактериофаг, E. coli-ийн ДНХ-ийн хэлтэрхий агуулсан анхны рекомбинант ДНХ-ийг бүтээсэн 1972 он гэж үзэх нь зүйтэй.

1.2. Генийн инженерчлэлийн тухай ойлголт

Молекулын генетик ба молекул биологийн салбаруудын нэг нь практик хэрэглээг хамгийн ихээр олсон нь генетикийн инженерчлэл юм.

Генетикийн инженерчлэл нь нэг организмаас нөгөөд генийг шилжүүлэх боломжийг олгодог аргуудын нийлбэр буюу биологийн шинэ объектуудыг чиглүүлэх технологи юм.

70-аад оны эхээр төрсөн тэрээр өнөөдөр маш их амжилтанд хүрсэн. Генийн инженерчлэлийн техник нь бактери, мөөгөнцөр, хөхтөн амьтдын эсийг аливаа уураг их хэмжээгээр үйлдвэрлэх "үйлдвэр" болгон хувиргадаг.

Энэ нь уургийн бүтэц, үйл ажиллагааг нарийвчлан шинжлэх, тэдгээрийг эм болгон ашиглах боломжийг олгодог.

Одоогийн байдлаар гэдэсний савханцар (E. coli) нь инсулин, соматотропин зэрэг чухал дааврын нийлүүлэгч болсон.

Өмнө нь инсулиныг амьтны нойр булчирхайн эсээс авдаг байсан тул өртөг нь маш өндөр байсан. 100 гр талст инсулин авахын тулд 800-1000 кг нойр булчирхай, үнээний нэг булчирхай 200-250 грамм жинтэй байдаг. Энэ нь инсулиныг үнэтэй болгож, олон төрлийн чихрийн шижинтэй хүмүүст хүртээмжгүй болгосон.

Инсулин нь 20 ба 30 амин хүчлийн урттай хоёр полипептидийн гинжээс бүрддэг А ба В. Тэдгээрийг дисульфидын холбоогоор холбосноор уугуул давхар гинжин инсулин үүсдэг.

Энэ нь гэдэсний савханцарын уураг, эндотоксин болон бусад хольцгүй, амьтны инсулин шиг гаж нөлөөгүй, биологийн идэвхиээрээ түүнээс ялгагдах зүйлгүй болох нь батлагдсан.

Соматотропин бол гипофиз булчирхайгаас ялгардаг хүний ​​өсөлтийн даавар юм. Энэ дааврын дутагдал нь гипофиз булчирхайн одой болоход хүргэдэг. Хэрэв соматотропиныг 1 кг жинд 10 мг тунгаар долоо хоногт гурван удаа уувал жилийн дараа түүний дутагдалд орсон хүүхэд 6 см-ээр өсдөг.

Өмнө нь цогцосны материалаас, нэг цогцосноос гаргаж авсан: эцсийн эмийн бүтээгдэхүүний хувьд 4 - 6 мг соматотропин. Тиймээс гормоны хэмжээ хязгаарлагдмал байсан бөгөөд энэ аргаар үйлдвэрлэсэн даавар нь нэг төрлийн бус бөгөөд аажмаар хөгжиж буй вирусыг агуулж болно.

"Genentec" компани 1980 онд бактерийн тусламжтайгаар өсөлтийн даавар үйлдвэрлэх технологийг боловсруулсан бөгөөд энэ нь эдгээр дутагдалтай байв. 1982 онд Францын Пастерийн институтэд гэдэсний савханцар болон амьтны эсийн өсгөвөрт хүний ​​өсөлтийн даавар гаргаж авсан бөгөөд 1984 оноос ЗХУ-д инсулиныг үйлдвэрийн аргаар үйлдвэрлэж эхэлсэн.

1.3. Генийн инженерчлэлийн зорилго, зорилтууд

Хэрэглээний генийн инженерчлэлийн зорилго нь генетикийн аппаратад нэвтрүүлэхэд хүний ​​биед ашигтай шинж чанарыг өгөх ийм рекомбинант ДНХ молекулуудыг зохион бүтээх явдал юм.

Өндөр өвөрмөц ДНХ-ийн датчик үйлдвэрлэх нь рекомбинант ДНХ-ийн технологид суурилдаг бөгөөд түүний тусламжтайгаар эд эс дэх генийн илэрхийлэл, хромосом дахь генийн байршлыг судалж, холбогдох үүрэг бүхий генийг (жишээлбэл, хүн, тахиа) тодорхойлдог. ). ДНХ-ийн датчикийг мөн янз бүрийн өвчний оношлогоонд ашигладаг.

Рекомбинант ДНХ технологи нь урвуу генетик гэж нэрлэгддэг уламжлалт бус уураг-генийн хандлагыг бий болгосон. Энэ аргын тусламжтайгаар эсээс уураг тусгаарлаж, энэ уургийн генийг хувилж, өөрчилснөөр уургийн өөрчлөгдсөн хэлбэрийг кодлох мутант генийг бий болгодог. Үүссэн генийг эсэд нэвтрүүлдэг. Ингэж байж гажигтай генийг засч, удамшлын өвчнийг эмчилдэг.

Хэрэв эрлийз ДНХ-ийг бордсон өндөг рүү оруулбал мутацид орсон генийг үр удамд дамжуулдаг трансген организмуудыг олж авах боломжтой.

Амьтны генетикийн өөрчлөлт нь бусад генийн үйл ажиллагааг зохицуулах, янз бүрийн эмгэг процессуудад бие даасан ген ба тэдгээрийн уургийн бүтээгдэхүүний үүргийг тогтоох боломжийг олгодог.

Рекомбинант ДНХ технологи нь дараах аргуудыг ашигладаг.

хязгаарлах нуклеазаар тодорхой ДНХ-ийн задрал, хувь хүний ​​генийг тусгаарлах, удирдах ажлыг хурдасгах;

цэвэршүүлсэн ДНХ-ийн фрагментийн бүх нуклеотидын хурдан дараалал нь генийн хил хязгаар, түүгээр кодлогдсон амин хүчлийн дарааллыг тодорхойлох боломжийг олгодог;

рекомбинант ДНХ барих;

нуклейн хүчлүүдийн эрлийзжүүлэлт нь РНХ эсвэл ДНХ-ийн тодорхой дарааллыг илүү нарийвчлалтай, мэдрэмжтэй тодорхойлох боломжийг олгодог;

ДНХ-ийн клончлол: полимеразын гинжин урвалаар in vitro өсгөвөрлөх эсвэл ДНХ-ийн фрагментийг бактерийн эсэд оруулах, ийм хувиргасны дараа энэ фрагментийг сая сая хуулбараар хуулбарлах;

рекомбинант ДНХ-ийг эс эсвэл организмд нэвтрүүлэх.

2.

2.1. Шаардлагатай мэдээллийг агуулсан генийг тусгаарлах.

Генийг хэд хэдэн аргаар олж авч болно: ДНХ-ээс тусгаарлах, химийн-ферментийн синтез, ферментийн синтез.

ДНХ-ээс генийг тусгаарлах нь тодорхой нуклеотидын дараалал (4-7 нуклеотидын хос) бүхий газруудад ДНХ-ийн задралыг хурдасгадаг рестритаза ашиглан хийгддэг. Хагаралтыг нуклеотидын хосуудын танигдахуйц бүсийн дунд хийж болно; энэ тохиолдолд ДНХ-ийн хоёр хэлхээ ижил түвшинд "таслагдсан". Үүссэн ДНХ-ийн хэсгүүд нь "мохоо" төгсгөлтэй байдаг. ДНХ-ийн хуваагдал нь хэд хэдэн нуклеотидын хувьд цухуйсан утаснуудын аль нэгээр шилжиж болно. Энэ тохиолдолд үүссэн "наалдамхай" төгсгөлүүд нь харилцан бие биенээ нөхдөг тул харилцан үйлчилдэг. Наалдамхай төгсгөлтэй нуклеотидын дарааллыг векторт нэмж (өмнө нь ижил хязгаарлалттай ферментээр эмчилсэн) харилцан нөхөж буй төгсгөлүүдийг лигаз холбосноор дугуй дараалал болгон хувиргаж болно. Хүссэн генийг хатуу тусгаарлах ферментийн үйл ажиллагааг сонгоход нэлээд хэцүү тул энэ арга нь мэдэгдэхүйц сул талуудтай. Гентэй хамт "нэмэлт" нуклеотидуудыг барьж авдаг, эсвэл эсрэгээр ферментүүд генийн хэсгийг таслаж, функциональ гэмтэлтэй болгодог.

Синтез нь генээр кодлогдсон уураг эсвэл пептидийн анхдагч бүтэц нь мэдэгдэж байгаа тохиолдолд химийн-ферментийн синтезийг ашигладаг. Генийн нуклеотидын дарааллын талаар бүрэн мэдлэгтэй байх шаардлагатай. Энэ арга нь нуклеотидын хүссэн дарааллыг үнэн зөвөөр дахин бий болгохоос гадна хязгаарлах фермент, зохицуулалтын дараалал гэх мэт генийг таних сайтуудыг нэвтрүүлэх боломжийг олгодог. Энэ арга нь аажмаар явагддаг тул нэг хэлхээтэй ДНХ-ийн хэлтэрхий (олигонуклеотид) -ийн химийн нийлэгжилтээс бүрддэг. нуклеотидын хооронд эфирийн холбоо үүсэх, ихэвчлэн 8-16-мер . Одоогийн байдлаар микропроцессорын хяналтан дор нэг хэлхээтэй ДНХ-ийн тодорхой богино дарааллыг маш хурдан нэгтгэдэг "генийн машин" байдаг.

Суурийн хүссэн дарааллыг товчлуур дээр оруулна. Микропроцессор нь насосны тусламжтайгаар нукеоотид, шаардлагатай урвалж, уусгагчийг синтезийн баганад дараалан оруулдаг хавхлагуудыг нээдэг. Багана нь цахиурын бөмбөлгүүдийгээр дүүргэгдсэн бөгөөд үүн дээр ДНХ молекулууд цуглардаг. Энэ төхөөрөмжид 30 минутын дотор 1 нуклеотидын хурдаар 40 хүртэлх нуклеотидын урт гинжийг нэгтгэх боломжтой. Үүссэн олигонуклеотидууд нь ДНХ-ийн лигазаар холбогдож, давхар судалтай нуклеотид үүсгэдэг. Энэ аргыг ашиглан инсулин, проинсулин, соматостатин гэх мэт А- ба В-гинжний генийг олж авсан.

Тусгаарлагдсан элч РНХ (мРНХ) дээр суурилсан ферментийн генийн синтез нь одоогоор хамгийн түгээмэл арга юм. Нэгдүгээрт, элч РНХ нь эсээс тусгаарлагдсан бөгөөд тэдгээрийн дотор тусгаарлагдах генээр кодлогдсон мРНХ байдаг. Дараа нь сонгосон нөхцөлд эсээс тусгаарлагдсан мРНХ дээр матрицын нэгэн адил урвуу транскриптаза (ревертаза) ашиглан мРНХ (cDNA)-д нэмэлт ДНХ-ийн хэлхээг нэгтгэдэг. Үүссэн нэмэлт ДНХ (cDNA) нь ДНХ полимераз эсвэл урвуутатаза ашиглан ДНХ-ийн хоёр дахь хэлхээний нийлэгжилтийн загвар болж үйлчилдэг. Прайминг нь мРНХ-ийн 3' төгсгөлд нэмэлт олигонуклеотид юм; магнийн ионуудын оролцоотойгоор дезоксинуклеозид трифосфатаас ДНХ-ийн шинэ хэлхээ үүсдэг.

Энэ аргыг 1979 онд хүний ​​өсөлтийн даавар (соматотропин) генийг олж авахад маш амжилттай хэрэгжсэн. Ямар нэгэн байдлаар олж авсан ген нь уургийн бүтцийн талаархи мэдээллийг агуулдаг боловч үүнийг өөрөө ухамсарлаж чадахгүй. Тиймээс генийн үйл ажиллагааг хянах нэмэлт механизм шаардлагатай. Хүлээн авагчийн эсэд генетикийн мэдээллийг шилжүүлэх нь векторын нэг хэсэг болгон явагддаг. Вектор нь ихэвчлэн өөрийгөө хуулбарлах чадвартай дугуй хэлбэртэй ДНХ молекул юм. Ген нь вектортой хамт рекомбинант ДНХ үүсгэдэг.

2.2. Хүлээн авагчийн эсэд өөрийгөө хуулбарлах чадвартай векторуудыг (вирус, плазмид) сонгох.

"Вектор" гэсэн нэр томьёо нь эсэд орсны дараа репликаци, транскрипцийн дохио байдаг тул бие даасан оршин тогтнох чадвартай нуклейн хүчлийн молекулыг хэлдэг.

Вектор молекулууд дараахь шинж чанартай байх ёстой.

1) хүлээн авагчийн нүдэнд бие даасан хуулбарлах чадвар, өөрөөр хэлбэл бие даасан хуулбар байх;

Туршилтын зорилгоос хамааран векторуудыг нөхцөлт байдлаар хоёр бүлэгт хувааж болно: 1) хүссэн генийг клонжуулах, олшруулахад ашигладаг; 2) төрөлжсөн, гадаад дотоод генийг илэрхийлэхэд ашигладаг. Хоёр дахь бүлгийн векторууд нь клонжуулсан генийн уургийн бүтээгдэхүүний нийлэгжилтийг хангах зориулалттай векторуудыг нэгтгэдэг. Экспрессийн векторууд нь генийн хувилсан хуулбарыг хуулбарлах, тэдгээрийн мРНХ-ийг эсийн омог руу шилжүүлэхэд шаардлагатай ДНХ-ийн дарааллыг агуулдаг.

Плазмид, бактериофагуудыг прокариот вектор болгон ашигладаг; эукариот векторын хувьд амьтан, ургамлын вирус, 2 мкм мөөгөнцөр ба митохондри дээр суурилсан векторууд, бактерийн болон эукариот эсүүдэд хоёуланд нь хуулбарлах чадвартай хэд хэдэн хиймэл зохион бүтээгдсэн векторуудыг (шаттл вектор) ашигладаг.

Плазмидууд нь эсэд бие даан хуулбарладаг про- ба эукариотуудын хромосомоос гадуурх генетик элементүүд юм. Плазмид векторуудын ихэнх нь байгалийн ColE1, pMB1, p15A плазмидуудаас гаралтай.

Бактерийн плазмидуудыг хоёр төрөлд хуваадаг. Зарим плазмидууд (жишээлбэл, E. coli-ийн хүйсийг тодорхойлдог сайн судлагдсан F хүчин зүйл) өөрсдөө эсээс эс рүү шилжих чадвартай байдаг бол зарим нь ийм чадваргүй байдаг. Хэд хэдэн шалтгааны улмаас, ялангуяа аюултай генетикийн материалыг хяналтгүй тархахаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд бактерийн плазмидын векторуудын дийлэнх хувийг II ангиллын плазмидын үндсэн дээр бүтээсэн. Олон тооны байгалийн плазмидууд нь антибиотикт эсийн эсэргүүцлийг тодорхойлдог генүүдийг агуулдаг (эдгээр генийн бүтээгдэхүүн нь антибиотик бодисыг өөрчилдөг эсвэл задалдаг ферментүүд юм). Нэмж дурдахад, векторуудыг бүтээх явцад эдгээр плазмидуудад нэмэлт генүүд нэвтэрч, бусад антибиотикт тэсвэртэй байдлыг тодорхойлдог.

Зураг дээр. 1-д хамгийн түгээмэл E. coli плазмидын векторуудын нэг болох pBR322-ыг харуулав. Энэ нь сайтар судлагдсан E. coli плазмидын үндсэн дээр бүтээгдсэн - колициноген хүчин зүйл ColE1 - бөгөөд энэ плазмидын хуулбарын гарал үүслийг агуулдаг. ColE1 (болон pBR322 тус тус) плазмидын онцлог нь уургийн нийлэгжилтийг дарангуйлагч, антибиотик хлорамфеникол (эзэмшигчийн хромосомын репликацийг шууд бусаар дарангуйлдаг) байгаа тохиолдолд E. coli дахь түүний тоо 20-50-аас нэмэгддэг явдал юм. Нэг эсэд 1000 молекул байдаг бөгөөд энэ нь их хэмжээний клонжуулсан генийг авах боломжтой болгодог. Анхны плазмидуудаас pBR322 векторыг бүтээхдээ хязгаарлалтын эндонуклеазын хэд хэдэн "нэмэлт" сайтуудыг хуваарилсан.

Одоогийн байдлаар E. coli-д тохиромжтой олон төрлийн вектор системүүдийн хамт бусад хэд хэдэн грамм сөрөг бактери (үүнд Pseudomonas, Rhizobium, Azotobacter зэрэг үйлдвэрлэлийн чухал ач холбогдолтой), грам эерэг бактери (Bacillus) -д зориулж плазмид векторуудыг бүтээжээ. , доод мөөгөнцөр (мөөгөнцөр), ургамал.

Плазмид векторууд нь жижиг геномын харьцангуй жижиг хэсгүүдийг (10 кб хүртэл) хувилахад тохиромжтой. Хэрэв геномын нийт урт нь асар их хэмжээтэй байдаг дээд ургамал, амьтны генийн клон номын сан (эсвэл номын сан) авах шаардлагатай бол ердийн плазмидын векторууд эдгээр зорилгод тохиромжгүй болно. Дээд эукариотуудын генийн санг бий болгох асуудлыг бактериофагийн l деривативыг клончлох вектор болгон ашиглан шийдсэн.

Фагийн векторуудын дунд l ба M13 E. coli бактериофагийн геномын үндсэн дээр хамгийн тохиромжтой системийг бий болгосон. Эдгээр фагийн ДНХ нь E. coli эсүүдэд хуулбарлах чадварт нөлөөлөхгүйгээр гадны ДНХ-ээр солигдох эсвэл солигдох боломжтой өргөтгөсөн хэсгүүдийг агуулдаг. l-фагийн ДНХ дээр үндэслэсэн векторуудын гэр бүлийг байгуулахдаа ДНХ-ийн репликаци хийхэд чухал биш бүс нутгаас эхлээд хязгаарлах олон цэгүүдийг (богино ДНХ-ийн сегментийг хуваах замаар) зайлуулж, гадны биетийг суулгах зориулалттай бүсэд үлдээсэн. ДНХ. Рекомбинант ДНХ-ийг анхны вектороос ялгахын тулд маркер генийг ихэвчлэн ижил бүсэд оруулдаг. Ийм векторуудыг "генийн сан" олж авахад өргөн ашигладаг. Фагийн ДНХ-ийн солигдсон фрагментийн хэмжээ, үүний дагуу гадны ДНХ-ийн оруулсан хэсгийн хэмжээ 15-17 мянган нуклеотидын үлдэгдэлээр хязгаарлагддаг, учир нь рекомбинант фагийн геном нь зэрлэг l фагийн геномоос 10% том буюу 75% бага байдаг. , цаашид фагийн тоосонцор болгон савлах боломжгүй.

Зураг 1. pBR322 плазмидын нарийвчилсан хязгаарлалтын зураг.

М13 судалтай бактериофагийн үндсэн дээр бүтээгдсэн векторуудын хувьд ийм хязгаарлалт онолын хувьд байдаггүй. Энэ фагийн геномд 40 мянга орчим урттай нуклеотидын үлдэгдэл бүхий гадаад ДНХ-г оруулсан тохиолдлуудыг тодорхойлсон. Гэсэн хэдий ч гадны ДНХ-ийн урт 5 кб-ээс хэтрэх үед M13 фаг тогтворгүй болдог нь мэдэгдэж байна. Үнэн хэрэгтээ M13 фагийн ДНХ-ээс гаргаж авсан векторуудыг генийн дараалал, мутагенезид голчлон ашигладаг бөгөөд тэдгээрт оруулсан фрагментуудын хэмжээ хамаагүй бага байдаг.

Эдгээр векторууд нь M13 фагийн ДНХ-ийн репликатив (давхар судалтай) хэлбэрээс бүтсэн бөгөөд үүнд "полилинкер" бүсүүд суулгагдсан байдаг (ийм бүтээцийн жишээг 5-р зурагт үзүүлэв). ДНХ нь нэг судалтай молекул хэлбэрээр фагийн бөөмд ордог. Тиймээс энэ вектор нь клонжуулсан ген эсвэл түүний фрагментийг давхар ба нэг судалтай хэлбэрээр авах боломжтой болгодог. Рекомбинант ДНХ-ийн нэг судалтай хэлбэрийг одоогийн байдлаар Сэнгерийн аргаар ДНХ-ийн нуклеотидын дарааллыг тодорхойлох, олигодеоксинуклеотидээр удирдуулсан генийн мутагенезид өргөн ашиглаж байна.

Гадны генийг амьтны эсэд шилжүүлэхдээ сайн судлагдсан хэд хэдэн амьтны вирусын ДНХ-ээс гаргаж авсан векторуудыг ашиглан гүйцэтгэдэг - SV40, зарим аденовирус, үхрийн папилломавирус, салхин цэцэг гэх мэт. Эдгээр векторуудыг бүтээх нь стандарт схемийн дагуу хийгддэг: хязгаарлалтын "нэмэлт" газруудыг арилгах, ДНХ-ийн бүс нутгуудад түүний хуулбарлахад чухал биш маркер генийг нэвтрүүлэх (жишээлбэл, тимидин киназа (tk) ген). HSV-ээс (герпес вирус)), зохицуулалтын бүс нутгийг нэвтрүүлэх, генийн илэрхийлэлийн түвшинг нэмэгдүүлэх.

Амьтны эс болон бактерийн эсэд хоёуланд нь хуулбарлах боломжтой "шаттл вектор" гэж нэрлэгддэг төхөөрөмж нь тохиромжтой болсон. Эдгээр нь амьтан, бактерийн векторуудын том хэсгүүдийг (жишээ нь SV40 ба pBR322) хооронд нь залгаснаар үйлдвэрлэгддэг бөгөөд ингэснээр ДНХ-ийн репликацийг хариуцдаг бүс нутгуудад нөлөөлөхгүй. Энэ нь бактерийн эсэд вектор үүсгэх үндсэн үйлдлүүдийг хийх боломжтой (энэ нь техникийн хувьд илүү хялбар), дараа нь үүссэн рекомбинант ДНХ-г ашиглан амьтны эс дэх генийг клонжуулах боломжтой.

Зураг 2. M13 mp8 векторын хязгаарлалтын зураг.

2.3. Рекомбинант ДНХ олж авах.

Рекомбинант ДНХ-ийн бүтээн байгуулалтын мөн чанар нь бидний сонирхож буй ДНХ-ийн хэсэг болох ДНХ-ийн фрагментуудыг вектор ДНХ молекулууд (эсвэл зүгээр л векторууд) гэж нэрлэгддэг плазмид эсвэл вирусын ДНХ-д шилжүүлэн суулгах явдал юм. эсвэл эукариот эсүүд ба тэнд бие даасан хуулбарлах иш татсан. Дараагийн шатанд рекомбинант ДНХ-ийг тээж буй эсүүдийг (вектор өөрөө байдаг маркер шинж чанаруудыг ашиглан) сонгож, дараа нь бидний сонирхож буй ДНХ-ийн сегментийг тус тусад нь хуваана (өгөгдсөн ген эсвэл ДНХ-ийн бүсэд өвөрмөц шинж чанар, дээжийг ашиглан) .

Шинжлэх ухаан, биотехнологийн хэд хэдэн асуудлыг шийдвэрлэхдээ рекомбинант ДНХ-ийн дизайн нь клонжуулсан генийн хамгийн их илэрхийлэлийг хангах системийг бий болгохыг шаарддаг.

Гадаад ДНХ-г вектор молекулд оруулах гурван үндсэн арга байдаг. Эхний тохиолдолд төгсгөлийн нуклеотидилтрансферазын ферментийг ашиглан бидний сонирхож буй ДНХ-ийн хэсэг (ген эсвэл түүний сегмент, зохицуулалтын бүс) болох ДНХ-ийн хэсгүүдийн 3"-төгсгөлүүдийг гомополинуклеотидын дарааллаар сунгадаг (жишээлбэл, poly (T)). Шугаман хэлбэрийн вектор ДНХ-ийн 3"-төгсгөлүүд нь түүний нэмэлт гомополинуклеотидын дараалал (жишээ нь, поли(А))-тай ижил аргаар сунадаг. Энэ нь ДНХ-ийн хоёр молекулыг зохиомлоор үйлдвэрлэсэн "наалдамхай" төгсгөлүүдийн нэмэлт хосоор холбох боломжийг олгодог.

Хоёрдахь тохиолдолд "наалдамхай" төгсгөлүүд нь ДНХ-ийн молекулуудыг (вектор болон бидний сонирхсон фрагментийг хоёуланг нь агуулсан) хязгаарлах эндонуклеазуудын аль нэгээр (хязгаарлалттай) салгаснаар үүсдэг. Хязгаарлалтын ферментүүд нь онцгой өндөр өвөрмөц шинж чанартай байдаг. Тэд ДНХ-ийн хэд хэдэн нуклеотидын үлдэгдлийн дарааллыг "таниж", тэдгээрийн доторх нарийн тодорхойлогдсон нуклеотидын холбоог тасалдаг. Тиймээс том ДНХ-д ч хязгаарлалтын ферментүүд хязгаарлагдмал тооны завсарлага үүсгэдэг.

Гурав дахь арга нь хязгаарлалтын ферментээр үүссэн ДНХ-ийн наалдамхай үзүүрийг синтетик дарааллаар сунгах үед эхний хоёрын хослол юм (Зураг 3).

ДНХ-ийн хэсгүүдийн төгсгөлийг хязгаарлах-таних цэгийг агуулсан давхар судалтай олигонуклеотидуудаар ("холбогч") сунгах замаар "наалдамхай" болгож болно.

Зураг 3. PstI хязгаарлах фермент ба поли(G)-поли(С) холбогч ашиглан ДНХ-ийн рекомбинант бүтээх схем.

Зой. Ийм фрагментийг өгөгдсөн хязгаарлалтын ферментээр эмчилснээр ижил хязгаарлалтын ферментээр хуваагдсан вектор ДНХ молекулд оруулахад тохиромжтой. Ихэнхдээ полинуклеотидын хэсгүүдийг "холбогч" болгон ашигладаг бөгөөд эдгээр нь хэд хэдэн хязгаарлалтын тусгай сайтуудыг агуулсан байдаг (тэдгээрийг "полилинкер" гэж нэрлэдэг).

Гадаад ДНХ-ийг вектор руу оруулсны дараа тэдгээрийн ковалент хөндлөн холбоосыг ДНХ-ийн лигаза гүйцэтгэдэг. Хэрэв дахин нэгтгэсэн молекул дахь цоорхойн хэмжээ нэг фосфодиэстерийн холбооноос хэтэрсэн бол ДНХ полимеразын тусламжтайгаар in vitro эсвэл эсийн засварын системийн тусламжтайгаар in vivo-д үүсдэг.

2.4. Рекомбинант ДНХ-ийг эсэд нэвтрүүлэх - хүлээн авагч

Рекомбинант ДНХ-ийн дамжуулалтыг хувиргах эсвэл коньюгаци хийх замаар гүйцэтгэдэг. Трансформаци гэдэг нь гадны ДНХ нэвтэрсний үр дүнд эсийн генетик шинж чанарыг өөрчлөх үйл явц юм. Үүнийг Ф.Гиффит анх пневмококкт илрүүлж, нянгийн хоргүй омгийн зарим эсүүд хулганад халдварлахдаа хоруу чанар бүхий омгийн хамт эмгэг төрүүлэгч шинж чанарыг олж авдаг болохыг харуулсан. Дараа нь янз бүрийн бактерийн төрлүүдэд өөрчлөлтийг үзүүлж, судалжээ. Зөвхөн зарим "чадварлаг" эсүүд (гадны ДНХ-г оруулах, хувиргах тусгай уураг нийлэгжүүлэх чадвартай) л хувирах чадвартай байдаг нь тогтоогдсон. Эсийн чадамж нь хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлээр тодорхойлогддог. Үүнийг эсийг полиэтилен гликол эсвэл кальцийн хлоридоор эмчлэх замаар хөнгөвчлөх боломжтой. Эсэд нэвтэрсний дараа рекомбинант ДНХ-ийн хэлхээний нэг нь задарч, нөгөө нь хүлээн авагчийн ДНХ-ийн гомолог бүстэй рекомбинацын улмаас хромосом эсвэл хромосомын гаднах нэгжид нэгдэж болно. Өөрчлөлт бол хамгийн их бүх нийтийн аргагенетикийн мэдээллийг дамжуулах нь генетикийн технологийн хувьд хамгийн чухал ач холбогдолтой юм.

Коньюгаци гэдэг нь генетикийн мэдээллийг хандивлагчаас хүлээн авагч руу нэг чиглэлтэй дамжуулдаг генетикийн материал солилцох аргуудын нэг юм. Энэ дамжуулалт нь тусгай коньюгатив плазмидын хяналтанд байдаг (үржил шимийн хүчин зүйл). Хандивлагч эсээс хүлээн авагч руу мэдээлэл дамжуулах нь бэлэг эрхтний тусгай вилл (уусан) дамжуулан хийгддэг. Мөн туслах плазмидын оролцоотойгоор коньюгатив бус плазмид ашиглан мэдээлэл дамжуулах боломжтой.Эс доторх фагийн тоосонцор үүсэхэд хүргэдэг вирус буюу фагийн генийн бүхэл бүтэн багцыг шилжүүлэхийг трансфекция гэнэ. Бактерийн эсүүдэд хэрэглэх арга нь сферопласт авах, инкубацийн орчинг нуклеазаас цэвэрлэх, цэвэршүүлсэн фагийн ДНХ нэмэх (протамин сульфат байгаа нь трансфекцияны үр ашгийг нэмэгдүүлдэг) орно. Уг арга нь тусгай вирүсийн векторыг ашиглан амьтан, ургамлын эсүүдэд хэрэглэгддэг.

3.

Хүнд хэрэглэвэл удамшлын өвчнийг эмчлэхэд генийн инженерчлэлийг ашиглаж болно. Гэсэн хэдий ч техникийн хувьд өвчтөнийг өөрөө эмчлэх, үр удмынх нь геномыг өөрчлөх хооронд мэдэгдэхүйц ялгаа бий.

Насанд хүрсэн хүний ​​геномыг өөрчлөх ажил нь генийн инженерчлэгдсэн шинэ үүлдрийн амьтдыг үржүүлэхээс арай илүү хэцүү байдаг. Энэ тохиолдолдЗөвхөн нэг өндөгний үр хөврөл биш, аль хэдийн үүссэн организмын олон тооны эсийн геномыг өөрчлөх шаардлагатай. Үүний тулд вирусын тоосонцорыг вектор болгон ашиглахыг санал болгож байна. Вирусын тоосонцор нь насанд хүрсэн хүний ​​​​эсийн нэлээд хэсэг рүү нэвтэрч, удамшлын мэдээллээ тэдэнд шингээж чаддаг; бие махбод дахь вирусын тоосонцорыг хяналттай нөхөн үржих боломжтой. Үүний зэрэгцээ, гаж нөлөөг багасгахын тулд эрдэмтэд генийн инженерчлэгдсэн ДНХ-ийг бэлэг эрхтний эрхтнүүдийн эсүүдэд нэвтрүүлэхээс зайлсхийхийг хичээж, улмаар өвчтөний ирээдүйн үр удамд өртөхөөс зайлсхийхийг хичээж байна. Хэвлэл мэдээллийн хэрэгслээр энэ технологийн талаар ихээхэн шүүмжлэл гарч байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй: генийн инженерчлэлийн вирусын хөгжлийг олон хүн бүх хүн төрөлхтөнд аюул заналхийлж байна гэж үздэг.

Ирээдүйд генийн эмчилгээний тусламжтайгаар хүний ​​геномыг өөрчлөх боломжтой. Одоогоор үр дүнтэй аргуудХүний геномын өөрчлөлтийг приматуудад боловсруулж, туршиж байна. Удаан хугацааны туршид сармагчингуудын генетикийн инженерчлэл ноцтой бэрхшээлтэй тулгарсан боловч 2009 онд туршилт амжилттай болсон: Насанд хүрсэн эр сармагчинг өнгөний харалган байдлаас эмчлэхийн тулд генетикийн аргаар боловсруулсан вирусын векторыг амжилттай ашигласан тухай нийтлэл Nature сэтгүүлд гарчээ. Мөн онд анхны генийн өөрчлөлттэй примат (өөрчлөгдсөн өндөгнөөс ургуулсан) үр удмаа өгсөн - энгийн тарвага.

Зарим төрлийн үргүйдэлтэй эмэгтэйчүүдэд жирэмслэх боломжийг олгохын тулд генийн инженерчлэл бага ч гэсэн хэрэглэгдэж байна.Үүний тулд эрүүл эмэгтэйн өндгийг ашигладаг. Үүний үр дүнд хүүхэд нэг эцэг, хоёр эхээс генотипийг өвлөн авдаг.

Гэсэн хэдий ч хүний ​​геномд илүү чухал өөрчлөлт оруулах боломж нь ёс зүйн хэд хэдэн ноцтой асуудалтай тулгардаг.

Дүгнэлт

Генийн инженерчлэлийн аргууд эрчимтэй хөгжсөний үр дүнд рибосомын, тээврийн болон 5S РНХ-ийн олон генийн клон, гистон, хулгана, туулай, хүний ​​глобин, коллаген, овальбумин, хүний ​​инсулин болон бусад пептидийн гормонууд, хүний ​​интерферон гэх мэт. олж авсан.

Энэ нь анагаах ухаан, хөдөө аж ахуй, микробиологийн үйлдвэрлэлд хэрэглэгддэг олон биологийн идэвхт бодис үүсгэдэг бактерийн омгийг бий болгох боломжтой болсон.

Генийн инженерчлэлийн үндсэн дээр “ДНХ-ийн аж үйлдвэр” хэмээх эмийн үйлдвэрийн салбар бий болсон. Энэ бол биотехнологийн орчин үеийн салбаруудын нэг юм.

RecDNA-ийн тусламжтайгаар олж авсан хүний ​​​​инсулин (humulin) нь эмчилгээнд хэрэглэхийг зөвшөөрсөн. Түүнчлэн судалгааны явцад олж авсан хувь хүний ​​генийн олон тооны мутантуудад үндэслэн хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлийн генетикийн идэвхжил, тэр дундаа хорт хавдар үүсгэгч нэгдлүүдийг илрүүлэх өндөр үр дүнтэй туршилтын системийг бий болгосон.

Ашигласан материал:

1) Бекиш О.-Я.Л. Анагаах ухааны биологи. - Минск: Уражай, 2000. - х.114-119.

2) Мутовин Г.Р. Эмнэлзүйн генетикийн үндэс. - М.: төгссөн сургууль, 1997. - х. 83-84.

3) Харе Р.С. Анагаах ухааны генетикийн үндэс. - Минск: Дээд сургууль, 1998. - х. 60-65.

4) biotechnolog.ru

Төлөвлөгөө:

Оршил.

1. Генийн инженерчлэлийн мөн чанар.

1.1. Генийн инженерчлэлийн түүх

1.2. Генийн инженерчлэлийн тухай ойлголт

1.3. Генийн инженерчлэлийн зорилго, зорилтууд

2. Генетикийн өөрчлөлттэй программ бүхий организм бий болгох үе шатууд.

2.1. Шаардлагатай мэдээллийг агуулсан генийг (байгалийн эсвэл нийлэгжүүлсэн) тусгаарлах.

2.2. Хүлээн авагчийн эсэд өөрийгөө хуулбарлах чадвартай векторуудыг (вирус, плазмид) сонгох.

2.3. Рекомбинант ДНХ олж авах.

2.4. Рекомбинант ДНХ-ийг эс хүлээн авагчид нэвтрүүлэх.

3.Анагаах ухаанд генетикийн инженерчлэлийн технологийг ашиглах.