გენეტიკური ინჟინერია(სინ. გენეტიკური ინჟინერია) - კვლევის მიმართულება მოლეკულურ ბიოლოგიასა და გენეტიკაში, რომლის საბოლოო მიზანია ლაბორატორიული ტექნიკის გამოყენებით ორგანიზმების მოპოვება ახალი, მათ შორის ბუნებაში არ აღმოჩენილი, მემკვიდრეობითი თვისებების კომბინაციებით. გ-ის გულში და. ნუკლეინის მჟავების ფრაგმენტებით მიზანმიმართული მანიპულირების შესაძლებლობა მოლეკულური ბიოლოგიისა და გენეტიკის უახლესი მიღწევების გამო დევს. ეს მიღწევები მოიცავს გენეტიკური კოდის უნივერსალურობის დადგენას (იხ.), ანუ იმ ფაქტს, რომ ყველა ცოცხალ ორგანიზმში ერთი და იგივე ამინომჟავების ჩართვა ცილის მოლეკულაში კოდირებულია იგივე ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობით დნმ-ის ჯაჭვში; გენეტიკური ფერმენტოლოგიის წარმატებები, რომელმაც მკვლევარს მიაწოდა ფერმენტების ნაკრები, რომლებიც შესაძლებელს ხდის იზოლირებულ ფორმაში მიიღონ ნუკლეინის მჟავების ცალკეული გენები ან ფრაგმენტები, განახორციელონ ნუკლეინის მჟავების ფრაგმენტების in vitro სინთეზი - t, შერწყმა. მიღებული ფრაგმენტები ერთ მთლიანობაში. ამრიგად, ორგანიზმის მემკვიდრეობითი თვისებების შეცვლა გ. და. მცირდება სხვადასხვა ფრაგმენტებიდან ახალი გენეტიკური მასალის აგებამდე, ამ მასალის მიმღებ ორგანიზმში შეყვანამდე, მისი ფუნქციონირებისა და სტაბილური მემკვიდრეობითობის პირობების შექმნით.

გენების მიღების ერთ-ერთი გზა ქიმ. სინთეზი. მას შემდეგ, რაც ჰოლიმ (ა. ჰოლი) აშშ-ში, ა. ა. ბაევმა სსრკ-ში და სხვა მკვლევარებმა მოახერხეს სხვადასხვა სატრანსპორტო RBGK (tRNA) სტრუქტურის გაშიფვრა, X. Koran-მა და სხვებმა ჩაატარეს ქიმ. დნმ-ის სინთეზი, რომელიც აკოდირებს მცხობელის საფუარის ალანინის tRNA.

მაგრამ ხელოვნური გენის სინთეზის ყველაზე ეფექტური მეთოდი დაკავშირებულია ფერმენტის რნმ-დამოკიდებული დნმ პოლიმერაზას (უკუ ტრანსკრიპტაზა) გამოყენებასთან, რომელიც აღმოჩენილია ბალტიმორის (დ. ბალტიმორი) და ტემინის (ჰ. ტემინის) მიერ ონკოგენურ ვირუსებში (იხ.). ეს ფერმენტი იზოლირებული და გაწმენდილია უჯრედებიდან, რომლებიც ინფიცირებულია გარკვეული რნმ-ის შემცველი ონკოგენური ვირუსებით, მათ შორის ფრინველის მიელობლასტოზის ვირუსით, რუს სარკომით და თაგვის ლეიკემიით. საპირისპირო ტრანსკრიპტაზა უზრუნველყოფს დნმ-ის სინთეზს მესინჯერ რნმ-ის (mRNA) შაბლონზე. mRNA მოლეკულების გამოყენება დნმ-ის სინთეზის შაბლონებად მნიშვნელოვნად უწყობს ხელს უმაღლესი ორგანიზმების ცალკეული სტრუქტურული გენების ხელოვნურ სინთეზს, ვინაიდან mRNA მოლეკულაში აზოტოვანი ფუძეების თანმიმდევრობა არის შესაბამისი სტრუქტურული გენების აზოტოვანი ფუძეების თანმიმდევრობის ზუსტი ასლი. საკმაოდ კარგად არის განვითარებული mRNA სხვადასხვა მოლეკულების იზოლირების ტექნიკა. გლობინის პროტეინის mRNA, რომელიც ადამიანის, ცხოველის და ფრინველის ჰემოგლობინის ნაწილია, თვალის ლინზების პროტეინის mRNA, იმუნოგლობინის mRNA, ავთვისებიანი სიმსივნის (მიელომა) სპეციფიკური ცილის mRNA იზოლირების მიღწევებმა შესაძლებელი გახადა გენების სტრუქტურული ნაწილის სინთეზირება. ამ ცილების ზოგიერთი ნაწილი საპირისპირო ტრანსკრიპტაზის გამოყენებით.

თუმცა, სხეულში სტრუქტურული გენები ფუნქციონირებს მარეგულირებელ გენებთან ერთად, რომელთა ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობა არ არის რეპროდუცირებული mRNA მოლეკულით. ამიტომ არცერთი ეს მეთოდი არ იძლევა სტრუქტურული და მარეგულირებელი გენების ნაკრების სინთეზის საშუალებას. ამ პრობლემის გადაწყვეტა შესაძლებელი გახდა ცალკეული გენების იზოლირების მეთოდების შემუშავების შემდეგ. ბაქტერიული გენების იზოლირებისთვის გამოიყენება მცირე დნმ-ის შემცველი ციტოპლაზმური სტრუქტურები, რომლებსაც შეუძლიათ რეპლიკაცია (იხ. რეპლიკაცია) ბაქტერიული ქრომოსომისგან დამოუკიდებლად. ეს სტრუქტურები ქმნიან ბაქტერიების ექსტრაქრომოსომული გენეტიკური ელემენტების ერთ ჯგუფს - პლაზმიდებს (იხ. პლაზმიდები). ზოგიერთი მათგანი შეიძლება შევიდეს ბაქტერიულ ქრომოსომაში, შემდეგ კი სპონტანურად ან ინდუქციური აგენტების გავლენის ქვეშ, მაგალითად. ულტრაიისფერი გამოსხივება, გადაინაცვლებს ქრომოსომიდან ციტოპლაზმაში, თან ატარებს მასპინძლის მიმდებარე ქრომოსომულ გენებს-უჯრედებს. ასეთი თვისებების მქონე ბაქტერიების ექსტრაქრომოსომულ გენეტიკურ ელემენტებს ეპიზომებს უწოდებენ [F. იაკობი, ვოლმანი (E. Wollman)]. ეპიზომები (იხ.) მოიცავს ზომიერ ფაგებს (იხ. ბაქტერიოფაგი), ბაქტერიების სქესის ფაქტორს, მიკროორგანიზმების წამლისმდგრადობის ფაქტორებს (იხ.), ბაქტერიოცინოგენურ ფაქტორებს (იხ.). ციტოპლაზმაში, ეპიზომების მიერ დატყვევებული გენები იმეორებენ მათ შემადგენლობაში და ხშირად ქმნიან ბევრ ასლს. პლაზმიდების, განსაკუთრებით ზომიერი ფაგების იზოლირების ეფექტური მეთოდის შემუშავებამ, რომლებიც ატარებენ ბაქტერიული ქრომოსომის გენეტიკური მასალის მატარებელს, და ბაქტერიოფაგის გენომში შემავალი ბაქტერიული უჯრედის ქრომოსომის ფრაგმენტის იზოლირებას, 1969 წელს შესაძლებელი გახადა J. Beckwith et al. გამოყავით ლაქტოზას ოპერონი, გენების ჯგუფი, რომელიც აკონტროლებს სინთეზის ფერმენტებს, რომლებიც აუცილებელია Escherichia coli-ს მიერ ლაქტოზის შეწოვისთვის. მსგავსი ტექნიკა გამოიყენეს გენის იზოლირებისთვის და გასაწმენდად, რომელიც აკონტროლებს Escherichia coli ტიროზინის გადაცემის რნმ-ის სინთეზს (იხ. რიბონუკლეინის მჟავები).

პლაზმიდების გამოყენება შესაძლებელს ხდის პრაქტიკულად ნებისმიერი ბაქტერიული გენის იზოლირებულ ფორმაში მიღებას და, შესაბამისად, დნმ-ის მოლეკულების სხვადასხვა წყაროდან აგების შესაძლებლობას. ასეთი ჰიბრიდული სტრუქტურები შეიძლება დაგროვდეს უჯრედებში მნიშვნელოვანი რაოდენობით, რადგან ბევრი პლაზმიდი გარკვეულ პირობებში ინტენსიურად მეორდება ბაქტერიულ ციტოპლაზმაში, ქმნიან ათობით, ასობით და თუნდაც ათასობით ეგზემპლარს.

გ-ის წარმატებები და. დაკავშირებულია დნმ-ის ერთ მოლეკულაში სხვადასხვა წყაროდან გენეტიკური სტრუქტურების გაერთიანების ტექნიკის შემუშავებასთან. გადამწყვეტი ფაქტორი ჰიბრიდული მოლეკულების დიზაინში in vitro იყო შეზღუდვის ენდონუკლეაზების გამოყენება - სპეციალური ფერმენტები, რომლებსაც შეუძლიათ დნმ-ის მოლეკულების დაჭრა მკაცრად განსაზღვრულ ადგილებში. ასეთი ფერმენტები გვხვდება Escherichia coli-ს უჯრედებში, რომლებიც ატარებენ R-ტიპის პლაზმიდებს, რომლებიც ბაქტერიებს რეზისტენტულს ხდიან გარკვეული მედიკამენტების მიმართ, Haemophilus influenzae, Serratia marcescens და სხვა მიკროორგანიზმების უჯრედებში. ამ ტიპის ერთ-ერთი ყველაზე ხშირად გამოყენებული ფერმენტი არის EcoRI რესტრიქციული ენდონუკლეაზა, რომელიც სინთეზირებულია RI პლაზმიდის მიერ E. coli უჯრედებში. ფერმენტი ამოიცნობს დნმ-ის მონაკვეთს ექვსი ბაზის წყვილის უნიკალური თანმიმდევრობით და წყვეტს ორჯაჭვიანი დნმ-ის სტრუქტურას ამ ნაწილში ისე, რომ ოთხი ნუკლეოტიდის ერთჯაჭვიანი ბოლოები წარმოიქმნება ორივე მხარეს (ე.წ. წებოვანი ბოლოები). ვინაიდან ფერმენტი ჭრის დნმ-ის მოლეკულებს, მიუხედავად მათი წარმოშობისა, მკაცრად განსაზღვრული გზით, ფერმენტის მოქმედების შედეგად წარმოქმნილ დნმ-ის ყველა ფრაგმენტს ექნება იგივე წებოვანი ბოლოები. ნებისმიერი დნმ-ის ფრაგმენტის დამატებითი წებოვანი ბოლოები გაერთიანებულია წყალბადის ბმებით, ქმნიან ჰიბრიდულ წრიულ დნმ-ს (ნახ.). ჰიბრიდული დნმ-ის მოლეკულის სტაბილიზაციისთვის გამოიყენება სხვა ფერმენტი - პოლინუკლეოტიდური ლიგაზა, რომელიც აღადგენს რესტრიქციული ფერმენტით გაწყვეტილ კოვალენტურ ბმებს. EcoRI-ს მიერ სპეციალურად აღიარებული თანმიმდევრობა გვხვდება დნმ-ში არაუმეტეს 4000-16000 ბაზის წყვილის დაშორებით. ამიტომ, EcoRI-ს მოქმედებით წარმოქმნილი დნმ-ის ფრაგმენტი შეიძლება შეიცავდეს ფერმენტის მიერ დაუზიანებელ მინიმუმ ერთ გენს (საშუალოდ ერთი გენი შეიცავს 1000-1500 ბაზის წყვილს).

რესტრიქციული ენდონუკლეაზების და რიგი სხვა ფერმენტების გამოყენება შესაძლებელს ხდის რთული რეკომბინანტული დნმ-ის მიღებას. შეერთებულ შტატებში მკვლევართა ჯგუფმა პ.ბერგის ხელმძღვანელობით მოახერხა გენეტიკური ინფორმაციის გაერთიანება სამი წყაროდან, როგორც ერთი დნმ-ის მოლეკულის ნაწილი: ონკოგენური მაიმუნის ვირუსის SV40 სრული გენომი (იხ.), ზომიერი ბაქტერიოფაგის გენომის ნაწილი. λ და E. coli გენების ჯგუფი, რომელიც პასუხისმგებელია გალაქტოზის ასიმილაციაზე. შექმნილი რეკომბინანტული მოლეკულა არ იყო ტესტირება ფუნქციური აქტივობისთვის, რადგან ამ ნაშრომის ავტორებმა შეაჩერეს ონკოგენური ცხოველური ვირუსების გავრცელების პოტენციური საფრთხე ადამიანის ნაწლავში მცხოვრებ ბაქტერიულ პოპულაციაში. ცნობილია, რომ ვირუსების გასუფთავებულ დნმ-ს შეუძლია შეაღწიოს ძუძუმწოვრების სხვადასხვა უჯრედებში და სტაბილურად გადაიცეს მათ მიერ.

პირველად, ფუნქციურად აქტიური ჰიბრიდული დნმ-ის მოლეკულები აშენდა აშშ-ში S. Cohen et al. კოენის ჯგუფი თანმიმდევრულად წყვეტდა დნმ-ის მოლეკულების გაერთიანებისა და კლონირების (შერჩევითი დაგროვების) პრობლემას, რომლებიც იზოლირებულია ერთმანეთისგან სულ უფრო ფილოგენეტიკურად დაშორებული სახეობებისგან. კლონირების პროცედურა ჩვეულებრივ შედგება იმაში, რომ სხვადასხვა წყაროდან დნმ ფრაგმენტირებულია შეზღუდვის ენდონუკლეაზების გამოყენებით, შემდეგ ეს ფრაგმენტები ინ ვიტრო გაერთიანებულია საერთო სტრუქტურაში და შეჰყავთ მიმღებ ორგანიზმში, რომელიც კოენის ექსპერიმენტებში არის Escherichia coli. დადგენილია, რომ რამდენიმე ბაქტერიული სახეობის უჯრედები (მათ შორის Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus) შეიძლება გარდაიქმნას (იხ. ტრანსფორმაცია) რეკომბინანტული დნმ-ის მოლეკულების გამოყენებით. ამ შემთხვევაში, ჰიბრიდული მოლეკულის პლაზმური ნაწილი (ან ერთ-ერთი პლაზმიდი, თუ ჰიბრიდულ მოლეკულაში გაერთიანებულია ორი პლაზმიდი სხვადასხვა წყაროდან) ემსახურება როგორც ვექტორს, ანუ უზრუნველყოფს ფილოგენეტიკურად უცხო გენეტიკური მასალის გადაცემას მიმღებ უჯრედებში და მისი რეპროდუქცია მათში. პირველი პლაზმიდი, რომელიც გამოიყენა კოენმა და სხვებმა, როგორც ვექტორი, იყო მის მიერ ინ ვიტრო მიღებული პლაზმიდი pSC101, რომელიც აკონტროლებს ბაქტერიების წინააღმდეგობას ტეტრაციკლინის მიმართ. ეს პატარა პლაზმიდი მხოლოდ 8000 bp სიგრძისაა. მასზე თავდასხმა ხდება EcoRI ფერმენტის მიერ მხოლოდ ერთ ადგილზე და ფერმენტი არ აზიანებს პლაზმიდის უნარს შემდგომში გამრავლდეს E. coli უჯრედებში და გააკონტროლოს ტეტრაციკლინის წინააღმდეგობა. ამ მახასიათებლებმა შესაძლებელი გახადა მისი გამოყენება ჰიბრიდული დნმ-ის მოლეკულების კონსტრუქციისთვის in vitro. პირველ ეტაპებზე, პლაზმიდური დნმ იზოლირებული სხვადასხვა ბაქტერიული სახეობიდან და შემდეგ უფრო მაღალი ორგანიზმებიდან იყო მიმაგრებული pSC101-ზე. ამგვარად, შეიქმნა „ქიმერული“ პლაზმიდები (ანუ ბუნებრივ პირობებში წარმოშობის უნარის გარეშე), რომლებიც თავიანთ შემადგენლობაში აერთიანებდნენ Escherichia coli-ს გენეტიკურ მასალას, დნმ-ის სეგმენტს კლანჭიანი ბაყაყის კვერცხუჯრედებიდან Xenopus laevis, რომელიც აკონტროლებს სინთეზს. რიბოსომური რნმ და ზღვის ზღარბის დნმ სეგმენტი, რომელიც აკონტროლებს ჰისტონის ცილების, ან თაგვის მიტოქონდრიული დნმ-ის სინთეზს. Escherichia coli-ს უჯრედებში, რომლებშიც შეიყვანეს ასეთი ჰიბრიდული, „ქიმერული“ პლაზმიდები, დარეგისტრირდა უმაღლესი ორგანიზმების გენების მუშაობა.

განსხვავებით pSC101-ისგან, რომელიც უჯრედში მხოლოდ 4-6 ეგზემპლარად არის წარმოდგენილი, ზოგიერთ სხვა პლაზმიდს, რომელიც გამოიყენება როგორც ვექტორები, შეიძლება ბევრჯერ გაიმეოროს გარკვეულ პირობებში და შექმნას რამდენიმე ათასი ეგზემპლარი ერთ უჯრედში. ასეთ თვისებებს ფლობს, მაგალითად, ColEI პლაზმიდი, რომელიც აკონტროლებს კოლიცინის სინთეზს (იხ. ბაქტერიოცინოგენეზი). pSC101-ის მსგავსად, ColEI იშლება EcoRl ფერმენტის მიერ მხოლოდ ერთ ადგილზე და უცხო დნმ, რომელიც ასევე დამუშავებულია EcoRI-ით, ადვილად მიმაგრებულია მიღებულ ხაზოვან მოლეკულაზე წებოვანი ბოლოებით. ამრიგად, Escherichia coli-ს ტრიპტოფანის ოპერონის გენები „შეკერილი“ იქნა ColEI-ზე. უჯრედებში, რომლებიც ატარებენ აგებული ჰიბრიდული პლაზმიდის მრავალ ასლს, ტრიპტოფანის ბიოსინთეზის გენების მიერ კონტროლირებადი ფერმენტის ცილების წარმოება მკვეთრად გაიზარდა. ინ ვიტრო სისტემაში შესაძლებელი იყო ColEI პლაზმიდის მიმაგრება გარკვეულ R- ფაქტორებთან და ზომიერ ფაგთან. ასეთი ნამუშევარი პირველად შესრულდა სსრკ-ში აკადემიკოს ა.ა.ბაევისა და პროფესორ ს.ი.ალიხანიანის ხელმძღვანელობით. ColEI და R-ფაქტორებით წარმოქმნილ კომბინირებულ ვექტორულ პლაზმიდებს შეუძლიათ ინტენსიურად გამრავლდნენ ბაქტერიულ უჯრედებში, როგორიცაა ColEI, და ამავდროულად განსაზღვრონ უჯრედების წინააღმდეგობა ანტიბიოტიკების მიმართ, რაც მნიშვნელოვნად ამარტივებს ბაქტერიების შერჩევას - ჰიბრიდული პლაზმიდების მატარებლები.

ზომიერი ფაგები ასევე გამოიყენება როგორც ვექტორები. ინ ვიტრო სისტემაში აშენდა ჰიბრიდული ბაქტერიოფაგის ნაწილაკები, რომლებიც შეიცავდნენ ბაქტერიულ გენებს, სხვა ფაგების ან უმაღლესი ორგანიზმების დნმ-ს (მაგალითად, დროზოფილას ბუზის დნმ).

ჰიბრიდული დნმ-ის ფუნქციური აქტივობა განისაზღვრება მიმღები ორგანიზმების უჯრედებში მათი გადატანისა და ამ უჯრედებში შემდგომი გამრავლების (ამპლიფიკაციის) შესაძლებლობით. როგორც მიმღებები, უკვე ეფექტურად გამოიყენება არა მხოლოდ ბაქტერიები, როგორც ზემოთ აღინიშნა, არამედ უმაღლესი ორგანიზმების უჯრედებიც, თუმცა ჯერჯერობით მხოლოდ სხეულის გარეთ გაშენებული ქსოვილის კულტურის სახით. არსებობს ნიშნები, რომ ბაქტერიული გენების მატარებელი ფაგების დნმ შეიძლება შეაღწიოს ადამიანის შემაერთებელი ქსოვილის უჯრედებში (ფიბრობლასტები), პროტოპლასტებში ან მცენარეთა უჯრედების არადიფერენცირებულ კულტურაში (კალუსში). 1971 წელს ამერ. მკვლევარმა მერილმა (S. R. Merril) და სხვებმა, მოახსენეს მემკვიდრეობითი დეფექტის - გალაქტოზემიის (იხ.) გამოსწორების ექსპერიმენტებს ტრანსდუქტორ ფაგის დნმ-ში შემავალი ბაქტერიების გალაქტოზის გენების "ავადმყოფ" უჯრედებში შეყვანით. შედეგად, გალაქტოზემიის მქონე პაციენტის უჯრედებმა, რომლებიც დეფექტურია ფერმენტ ბეტა-D-გალაქტოზა-1-ფოსფატ ურიდილტრანსფერაზაში, ვერ ახერხებდნენ გალაქტოზის ათვისებას, აღადგინეს მათი ნორმალური ზრდის უნარი გალაქტოზის თანდასწრებით და ადრე არ იყო ფერმენტული აქტივობა. რეგისტრირებულია მათ ამონაწერებში. მსგავსი შედეგი მიიღეს Horst (J. Horst) და სხვებმა, ბაქტერიული გენის შემოღებით, რომელიც აკონტროლებს ბეტა-გალაქტოზიდაზას სინთეზს გენერალიზებული განგლიოზიდოზის მქონე პაციენტის ფიბრობლასტებში, რომელიც ხასიათდება ამ ფერმენტის მძიმე დეფიციტით. Manion (W. Munyon) და მისი თანამშრომლები. ჰერპესის ვირუსის გამოყენებით მათ გადაიტანეს გენი, რომელიც აკონტროლებს თიმიდინ კინაზას სინთეზს ადამიანის უჯრედებიდან თაგვის უჯრედებში, რაც აღადგენს თაგვის დეფექტურ ფიბრობლასტებს ამ ფერმენტის სინთეზის უნარს.

ადამიანის, ცხოველისა და მცენარის უჯრედების კულტურაში გენეტიკური ინფორმაციის გადაცემის ერთ-ერთი გზაა სომატური უჯრედების ჰიბრიდიზაცია, შემუშავებული ეფრუსის (ვ. ეფრუსი) და ბარსკის (გ. ბარსკი) მიერ. ამ მეთოდის ეფექტურობა მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა მას შემდეგ, რაც დადგინდა, რომ ინაქტივირებული სენდაის ტიპის პარაგრიპის ვირუსის ნაწილაკები ზრდის უჯრედების შერწყმის სიხშირეს სხვადასხვა წყაროდან. ნაჩვენებია ცალკეული გენების გადატანის შესაძლებლობა იზოლირებული ჩინური ზაზუნის ქრომოსომებიდან თაგვის შემაერთებელი ქსოვილის უჯრედებში. აღწერილია ადამიანისა და თაგვის უჯრედების ჰიბრიდები, რომლებშიც ადამიანის ქრომოსომების ნაწილი ამოღებულია, ხოლო მეორე ნაწილი ფუნქციურად აქტიური რჩება. უჯრედული მიკროქირურგიის მეთოდების შემუშავებამ შესაძლებელი გახადა უჯრედის ბირთვების გადანერგვა სომატური უჯრედებიდან განაყოფიერებულ კვერცხუჯრედებში და, შედეგად, აბსოლუტურად იდენტური ორგანიზმების მიღება. უჯრედის ჰიბრიდიზაციამ შესაძლებელი გახადა ბაყაყის ჩანასახის უჯრედებში ადამიანის გლობინის სინთეზის ინდუქცია. ყველა ეს მაგალითი გვიჩვენებს გ.-ს პოტენციალს და.

გ-ის პრაქტიკული ღირებულება და. რადგან მედიცინა დაკავშირებულია ადამიანებში მემკვიდრეობითი მეტაბოლური დეფექტების გამოსწორების პერსპექტივასთან (იხ. გენური თერაპია), მიკროორგანიზმების შექმნა, რომლებმაც დაკარგეს პათოგენურობა, მაგრამ შეინარჩუნეს იმუნიტეტის ფორმირების უნარი, ანტიბიოტიკების, ამინომჟავების, ჰორმონების, ვიტამინების, ფერმენტების სინთეზი. იმუნოგლობულინები და ა.შ., ეფუძნება მიკროორგანიზმების გამოყენებას, რომლებიც შეიცავდნენ შესაბამის გენებს. განსაკუთრებული შედეგების მიღება შეიძლება უახლოეს მომავალში გ. მცენარეები. გ-ის მეთოდების დახმარებით და. ისინი ცდილობენ შექმნან მცენარეები, რომლებსაც შეუძლიათ ატმოსფერული აზოტის შთანთქმა და მცენარეული საკვების ცილოვანი შემადგენლობის გაუმჯობესება. ამ პრობლემების წარმატებული გადაწყვეტა მკვეთრად გაზრდის მცენარეთა პროდუქტიულობას, შეამცირებს მინერალური აზოტის წარმოებას და მოხმარებას და ამით მნიშვნელოვნად გააუმჯობესებს გარემოს (იხ.). შესწავლილია ცხოველთა და მცენარეთა სრულიად ახალი ფორმების შექმნის შესაძლებლობა შეჯვარების სახეობათაშორისი ბარიერების გადალახვით. თუმცა გ-ის შეფასებით და. როგორც ველური ბუნების დაუფლების ახალი ფორმა, მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული არა მხოლოდ მისი შესაძლო რევოლუციური როლი ბიოლოგიაში, მედიცინასა და სოფლის მეურნეობაში, არამედ მის განვითარებასთან დაკავშირებით წარმოქმნილი შესაძლებლობები პათოგენური მიკროორგანიზმების ახალი ფორმების გაჩენის მიზნით. ჰიბრიდული დნმ-ის გავრცელება ადამიანებში მცხოვრები ბაქტერიების პოპულაციაში, რომლებიც ატარებენ ონკოგენურ ვირუსებს და ა.შ. რა თქმა უნდა, მეცნიერების მიღწევების მიზანმიმართული გამოყენება, მათ შორის G. და. ადამიანის სიკეთე ეწირება მოგებასა და აგრესიას.

დამატებითი მასალებისგან

გენეტიკური ინჟინერია კვლავაც სწრაფად პროგრესირებს კვლევის მეთოდად მოლეკულურ ბიოლოგიასა და გენეტიკაში. უნდა აღინიშნოს, რომ „გენეტიკური ინჟინერიის“ და „გენეტიკური ინჟინერიის“ ცნებები არ არის სრულიად სინონიმები, ვინაიდან გენური ინჟინერიასთან დაკავშირებული კვლევა არ შემოიფარგლება მხოლოდ გენებით, როგორც ასეთი, მანიპულაციებით. ამჟამად, გენეტიკური ინჟინერიის მეთოდები იძლევა ბუნებრივი ნუკლეინის მჟავების ყველაზე ღრმა და დეტალურ ანალიზს - ნივთიერებებს, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან გენეტიკური ინფორმაციის შენახვაზე, გადაცემაზე და განხორციელებაზე (იხ. ნუკლეინის მჟავები.), ასევე შექმნიან შეცვლილ ან სრულიად ახალს. ბუნებაში არ გვხვდება გენები (იხ. გენი), გენების კომბინაციები და მაღალი ეფექტურობით გამოხატვა ცოცხალ უჯრედში (იხ. გენის ექსპრესიულობა). ბოლო ათწლეულის გენეტიკური ინჟინერიის სპეციფიკური პრაქტიკული მიღწევებიდან ყველაზე მნიშვნელოვანი უნდა იყოს ბიოლოგიურად აქტიური ცილების - ინსულინის (იხ.), ინტერფერონის (იხ.), ზრდის ჰორმონის (იხ. სომატოტროპული ჰორმონი) მწარმოებლების შექმნაც. როგორც გენეტიკური ინჟინერიის მეთოდების შემუშავება, ნივთიერებათა ცვლის ამ რგოლების გააქტიურება, ჭვავის დაბალმოლეკულური ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებების ფორმირებას უკავშირდება. ამ გზით მიიღება გარკვეული ანტიბიოტიკების, ამინომჟავების და ვიტამინების მწარმოებლები, რომლებიც ბევრჯერ უფრო ეფექტურია, ვიდრე ამ ნივთიერებების მწარმოებლები, რომლებიც მიღებულია გენეტიკისა და სელექციის ტრადიციული მეთოდებით. მუშავდება მეთოდები სუფთა ცილოვანი ვაქცინების მისაღებად ჰეპატიტის, გრიპის, ჰერპესის და ფეხის და პირის ღრუს ვირუსების წინააღმდეგ, განხორციელდა ვაქცინის ვირუსით ვაქცინაციის გამოყენების იდეა, რომლის გენომშიც ცილების სინთეზის კოდირებული გენები. ჩართულია სხვა ვირუსები (მაგალითად, ჰეპატიტი ან გრიპის ვირუსები): ამგვარად აგებულ ვირუსთან ინოკულაციის შედეგად ორგანიზმი ავითარებს იმუნიტეტს არა მხოლოდ ჩუტყვავილას, არამედ ჰეპატიტის, გრიპის ან ამ ვირუსით გამოწვეული სხვა დაავადებების მიმართ. ცილა ტო-როგო კოდირებულია ჩაშენებული გენით.

საგრძნობლად გაიზარდა რესტრიქციული ენდონუკლეაზების მსოფლიო კოლექცია - რესტრისტაზები, გენეტიკური ინჟინერიის მანიპულაციების მთავარი „ინსტრუმენტები“. 400-ზე მეტი ზღუდავს "აღიარებას" დაახლ. დნმ-ის მოლეკულებში განსხვავებული სტრუქტურის 100 სპეციფიკური ადგილი (ადგილი) (იხ. დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავები) და ამ უბნებზე დნმ-ის პოლინუკლეოტიდური ჯაჭვის გაყოფა. ერთი ასეთი ფერმენტის ან რამდენიმე შემზღუდველი ფერმენტის კომბინაციით, თითქმის ნებისმიერი გენი შეიძლება იზოლირებული იყოს, როგორც ერთი ან მეტი დნმ-ის ფრაგმენტის ნაწილი (ე.წ. შეზღუდვის ფრაგმენტები). ამან გააფართოვა გენეტიკური ინჟინერიის შესაძლებლობები არა მხოლოდ გენების იზოლაციასთან, არამედ მათი მუშაობის გააქტიურებასთან, გენების სტრუქტურისა და მათი მოლეკულური გარემოს ანალიზთან დაკავშირებით. შემუშავებულია მთელი გენების სინთეზის მეთოდები ნუკლეოტიდების მოცემული თანმიმდევრობით, შესაძლებელი გახდა სინთეზირებული და ბუნებრივი გენების მიწოდება სხვადასხვა მარეგულირებელი ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობით, ჩანაცვლება, ჩასმა, წაშლა ერთი ნუკლეოტიდების გენის მკაცრად მითითებულ მონაკვეთებში, შემოკლება ან დაასრულეთ მისი ნუკლეოტიდური ჯაჭვი ერთი ნუკლეოტიდის სიზუსტით.

გენეტიკური ინჟინერიის მიღწევა იყო მისი შეღწევა უმაღლესი ორგანიზმების, მათ შორის ადამიანების უჯრედებში მემკვიდრეობის მექანიზმების ორგანიზაციასა და ფუნქციონირებაში. სწორედ უფრო მაღალ ევკარიოტებზეა მიღებული ყველაზე საინტერესო მონაცემები გენეტიკური ინჟინერიის მეთოდების გამოყენებით. გენეტიკური ინჟინერიის წარმატება დიდწილად ასოცირდება ახალი სპეციალიზებული ვექტორების წარმოებასთან, რომლებიც საშუალებას იძლევა დნმ-ის ცალკეული ფრაგმენტების (გენების) ეფექტური კლონირება (გამრავლება) და ამ გენების მიერ კოდირებული ცილების სინთეზირება.

დნმ-ის ვექტორებთან დაკავშირებული შეზღუდვის ფრაგმენტები კლონირებულია ცოცხალ უჯრედში, ასეთი ვექტორების უნარის გამოყენებით, გამრავლდნენ (გამრავლდნენ) უჯრედში მრავალ ეგზემპლარად. კლონირებადი ფრაგმენტების ზომიდან და კვლევის მიზნიდან გამომდინარე, გამოიყენება ოთხიდან ერთი ტიპის ვექტორები - პლაზმიდები (იხ.), ფაგები (იხ. ბაქტერიოფაგი), კოსმიდები ან ფაგების წარმოებულები ერთჯაჭვიანი დნმ-ით.

შედარებით მცირე დნმ-ის ფრაგმენტების (10 ათასამდე ბაზის წყვილამდე) კლონირებისთვის გამოიყენება პლაზმიდური ვექტორები (pBR322, pAT 153, pUR250, pUC19 და სხვ.). გენეტიკური ინჟინერიის მიღწევა ბოლო წლებში იყო ვექტორების წარმოება X ფაგზე დაფუძნებული (Charon 4A, gtwes-B), რომელშიც გენომის ნაწილი შეიცვალა უცხო დნმ-ის ფრაგმენტით. ჰიბრიდული გენომი ხელოვნურად "შეფუთულია" ცილოვან გარსში და ბაქტერიები ინფიცირდება ამ რეკონსტრუქციული ფაგით. უჯრედში გამრავლებისას რამდენიმე ათასი ეგზემპლარის წარმოქმნით, რეკონსტრუირებული ფაგი ასუფთავებს მას და გამოიყოფა კულტურის გარემოში. ასეთი ვექტორების დახმარებით ხდება 10-25 ათასი ბაზის წყვილის დნმ-ის ფრაგმენტების კლონირება.

კოსმიდური ვექტორები (pIB8, MUA-3) არის ფაგის X და პლაზმიდის ჰიბრიდი. ისინი შეიცავს ე.წ ფაგის დნმ-ის COS თანმიმდევრობები, რომლებიც საჭიროა ფაგის გენომის ცილოვან გარსში შესაფუთად და პლაზმიდური დნმ-ის სეგმენტი, რომელიც საშუალებას აძლევს კოსმიდურ ვექტორებს გამრავლდნენ ბაქტერიებში ისევე, როგორც ამას პლაზმიდები აკეთებენ. ამრიგად, შედეგად მიღებული რეკომბინანტული გენომი აინფიცირებს მაღალი ეფექტურობის მქონე ბაქტერიებს, როგორიცაა ბაქტერიოფაგი, მაგრამ მრავლდება მათში, როგორც პლაზმიდი, ბაქტერიული უჯრედის სიკვდილის გარეშე. კოსმიდები გამოიყენება დნმ-ის ფრაგმენტების კლონირებისთვის 35-45 ათას ბაზის წყვილამდე.

ვექტორები, რომლებიც წარმოადგენენ ფაგების წარმოებულებს ერთჯაჭვიანი დნმ-ით (M13 mp8, M13, mp73 და სხვ.), აგებულია M13 ბაქტერიოფაგის წრიული დნმ-ის მოლეკულის საფუძველზე. უცხო დნმ-ის ჩასართავად გამოიყენება რეპლიკაციური ორჯაჭვიანი ფაგის დნმ-ის მოლეკულა. ვექტორი, რომელიც ატარებს უცხო DIC-ს, შეჰყავთ ბაქტერიულ უჯრედებში, სადაც რეკომბინანტული მოლეკულები მრავლდება ამ უჯრედის ლიზისის გარეშე და "იჩეკება" კულტურის გარემოში, როგორც ვირუსული ნაწილაკი ერთჯაჭვიანი დნმ-ის მოლეკულით. ეს ვექტორები გამოიყენება დნმ-ის ფრაგმენტების კლონირებისთვის (300-400 ბაზის წყვილამდე).

გენეტიკური ინჟინერიის მანიპულაციებისთვის საჭირო გენი მიიღება შესაბამისი რეკომბინანტული დნმ-ის მოლეკულების კლონირებით და ასეთი კლონების შერჩევით. იმ შემთხვევებში, როდესაც კლონირებულია უმაღლესი ორგანიზმების და ადამიანების გენები / E. coli-ში to-rykh-ის ექსპრესია (ყველაზე ხშირად გამოიყენება ასეთი მიზნებისთვის) შეუძლებელია, კლონირება და შერჩევის პროცედურა ტარდება რამდენიმე ეტაპად. პირველ ეტაპზე ე.წ გენების ბიბლიოთეკა დნმ-ის ფრაგმენტებიდან (კლონირებული პირდაპირ უჯრედის გენომიდან) ან შესაბამისი მესენჯერი რნმ-ის კლონირებული დნმ-ის ასლებიდან (cDNA). გენომის დნმ-ის ფრაგმენტების სტრუქტურისა და შესაბამისი cDNA-ს სტრუქტურის შედარებისას ისინი იღებენ მნიშვნელოვან ინფორმაციას გენეტიკური მასალის ორგანიზების შესახებ, ხოლო მემკვიდრეობითი დაავადებების შემთხვევაში გენეტიკურ მასალაში არსებული ანომალიების ბუნების შესახებ, რის შედეგადაც დაავადება. გენების ბიბლიოთეკიდან, თანამედროვე ტექნიკის გამოყენებით, შესაძლებელია საჭირო გენის ამოღება გენომის მიმდებარე რეგიონებთან. დღეისათვის შექმნილია მრავალი მიკროორგანიზმის, მცენარისა და ცხოველის გენების სრული ბიბლიოთეკა (ძუძუმწოვართა და ადამიანებამდე). ადამიანის დნმ-ში რამდენიმე ასეული გენი და სხვა ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობა უკვე კლონირებული და გარკვეულწილად შესწავლილია.

გენეტიკური ინჟინერიის კვლევის შესაძლებლობები არ შემოიფარგლება მხოლოდ გენის კლონირებით და მისი ასლების დიდი რაოდენობით მოპოვებით. ხშირად საჭიროა არა მხოლოდ გენის კლონირება, არამედ უჯრედში მისი ექსპრესიის უზრუნველსაყოფად, ანუ მასში არსებული ინფორმაციის დანერგვა ამ გენის მიერ კოდირებული ცილის პოლიპეპტიდური ჯაჭვის ამინომჟავის თანმიმდევრობაში. თუ ბაქტერიულ უჯრედში შეყვანილი გენი მიიღება იმავე (ან ახლო) სახეობის ბაქტერიებისგან, მაშინ შეიძლება საკმარისი იყოს გენის იზოლირება მარეგულირებელი ელემენტებით, რომლებიც აკონტროლებენ მის გამოხატვას. თუმცა, რამდენიმე გამონაკლისის გარდა, ევოლუციურად შორეული ორგანიზმების მარეგულირებელი ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობები ურთიერთშემცვლელი არ არის. ამიტომ, მაგალითად, E. coli-ს უჯრედებში ევკარიოტული გენის ექსპრესიის მისაღწევად, მისგან ამოღებულია მარეგულირებელი რეგიონი და ასეთი გენის სტრუქტურული ნაწილი მიმაგრებულია (გარკვეულ მანძილზე) მარეგულირებელ რეგიონს. ბაქტერიული გენის. ამ ტექნიკის შემუშავებაში მნიშვნელოვანი პროგრესი მიღწეული იქნა Ba131 ნუკლეაზას ფერმენტის აღმოჩენის შემდეგ, რომელსაც აქვს უნიკალური თვისება ჰიდროლიზების ორჯაჭვიანი ხაზოვანი დნმ-ის მოლეკულის ორივე ჯაჭვის, მოლეკულის ბოლოდან დაწყებული, ანუ ეს ფერმენტი შლის „ზედმეტს. ”დნმ-ის ფრაგმენტის ბოლოდან ნებისმიერი სიგრძის ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობები. ამჟამად, სტრუქტურული და მარეგულირებელი რეგიონები იზოლირებულია ცალ-ცალკე იმ ზღუდაზების გამოყენებით, რომელთა „ამოცნობის“ ადგილები ყველაზე წარმატებით განლაგებულია პოლინუკლეოტიდურ ჯაჭვზე, შემდეგ ამოღებულია „ზედმეტი“ ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობები და უკავშირდება ევკარიოტული გენის სტრუქტურული რეგიონი. ბაქტერიული გენის მარეგულირებელი რეგიონი. ამ გზით შესაძლებელია მიღწეული იქნას არა მხოლოდ ევკარიოტული გენების ექსპრესია ბაქტერიულ უჯრედებში, არამედ, პირიქით, ბაქტერიული გენების მაღალი და ქვედა ევკარიოტების უჯრედებში.

გენური ინჟინერიის მიღწევები მჭიდრო კავშირშია დნმ-ის მოლეკულებში ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობის (სეკვევენირების) განსაზღვრის მეთოდების შემუშავებასა და გაუმჯობესებასთან. მკვლევართა განკარგულებაში არსებული შეზღუდვების მნიშვნელოვანი რაოდენობა შესაძლებელს ხდის დნმ-ის გარკვეული ფრაგმენტების აბსოლუტური სპეციფიკის იზოლირებას, ხოლო კლონირების მეთოდების შემუშავება და გაუმჯობესება შესაძლებელს ხდის უნიკალური გენების ფრაგმენტების მიღებას ანალიზისთვის საჭირო რაოდენობით. დნმ-ის თანმიმდევრობის მეთოდები იმდენად ეფექტურია, რომ ხშირად, დნმ-ის ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობის განსაზღვრით, მიიღება მონაცემები ნუკლეოტიდის თანმიმდევრობის შესახებ რნმ-ის შესაბამის მოლეკულებში და ამინომჟავების ნარჩენების თანმიმდევრობაზე სინთეზირებულ ცილის მოლეკულაში. დნმ-ის თანმიმდევრობის შედეგების დამუშავებისას კომპიუტერები ფართოდ გამოიყენება. მიღებული ექსპერიმენტული მონაცემების უფრო სრულყოფილი და სწრაფი ინტერპრეტაციისთვის იქმნება ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობების ეროვნული და საერთაშორისო კომპიუტერული „ბანკები“. დღეისათვის დადგენილია მთელი რიგი ბაქტერიული პლაზმიდების და ვირუსების გენომის სრული ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობები და უკვე არის ცალკეული ქრომოსომების სრული ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობების განსაზღვრის პრობლემა, შემდეგ კი უმაღლესი ორგანიზმების, მათ შორის ადამიანების მთელი გენომის განსაზღვრა. მოგვარდება.

გენეტიკური ინჟინერიის მეთოდების დახმარებით აღმოჩენილი იქნა ადამიანის გენების გარკვეული მონაკვეთების სტრუქტურაში გადახრები, რაც იყო მემკვიდრეობითი დაავადებების მიზეზი. ყველაზე ხშირად ეს მეთოდი ე.წ. ბ ლოტის ანალიზი. იზოლირებული უჯრედული დნმ ექვემდებარება რესტრიქციული ფერმენტის ჰიდროლიზს, შედეგად მიღებული ფრაგმენტები გამოყოფილია ზომის მიხედვით აგაროზის ან პოლიაკრილამიდის გელის ელექტროფორეზის გამოყენებით. გამოყოფილი ფრაგმენტები გადადის („ხელახლა დაბეჭდვა“) სპეციალურად დამუშავებულ ქრომატოგრაფიულ ქაღალდზე, ნიტროცელულოზის ან ნეილონის ფილტრზე და კვლავ ექვემდებარება ელექტროფორეზულ გამოყოფას. ცალკეული ფრაქციების შესაბამისი და იგივე ტიპის დნმ-ის ფრაგმენტების შემცველი ელექტროფეროგრამების ადგილების ამოჭრა; ელექტროფორეგრამების მოჭრილი მონაკვეთები ინკუბირებულია ადრე კლონირებული გენით ან მისი ნაწილით, ან ქიმიურად მიღებული გენით. სინთეზი ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობით, რომელიც შეიცავს რადიოაქტიურ ეტიკეტს. მონიშნული დნმ უკავშირდება მხოლოდ გაანალიზებული უჯრედული დნმ-ის იმ ფრაგმენტებს, ჭვავის ჭვავის აქვს ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობა, რომლებიც მას ავსებენ. ნორმასთან შედარებით ფიქსირებული ეტიკეტის განაწილებისა და მოცულობის ცვლილება შესაძლებელს ხდის განვსაჯოთ ანალიზებულ გენში ან მის მიმდებარე ნუკლეოტიდურ თანმიმდევრობებში გადაკეთების შესახებ.

დნმ-ის მოლეკულაში გარკვეული რესტრიტაზების „აღიარების“ ადგილები არათანაბრად ნაწილდება, ამიტომ ამ ფერმენტების მიერ ჰიდროლიზის დროს დნმ-ის მოლეკულა იყოფა სხვადასხვა სიგრძის ფრაგმენტებად. დნმ-ის სტრუქტურის გადაკეთება, რის შედეგადაც ქრება ან ჩნდება არსებული „აღიარების“ ადგილები, იწვევს ამ ფრაგმენტების სიმრავლის ცვლილებას (ე.წ. შეზღუდვის ფრაგმენტები), ანუ შეზღუდვის ფრაგმენტის სიგრძის გამოჩენამდე. პოლიმორფიზმი (GVDRF). დნმ-ის მოლეკულის გადანაწილებამ შეიძლება გამოიწვიოს ან არ გამოიწვიოს ცვლილებები სინთეზის დროს ან კოდირებული ცილის სტრუქტურაში; გადაკეთებები, რომლებიც არ იწვევენ ცვლილებებს, უმეტესობაა და ისინი იწვევენ ნორმალურ RFLP-ს. აღმოჩნდა, რომ RFLP აშკარა გენეტიკური თვისებაა. ამჟამად, RFLP ანალიზი გახდა ერთ-ერთი ყველაზე ზუსტი მეთოდი, რომელიც გამოიყენება ადამიანის გენეტიკასა და სამედიცინო გენეტიკაში. რიგი მემკვიდრეობითი დაავადებებისათვის აღწერილია RFLP-ის ფორმები, რომლებიც პირდაპირ მიუთითებს დაავადების არსებობაზე ან პათოლოგიურად შეცვლილი გენის მატარებელზე.

გენეტიკური ინჟინერიით დაიწყო კვლევის ახალი მიმართულება, სახელწოდებით „გენეტიკა საპირისპიროში“. ტრადიციული გენეტიკური ანალიზი (იხ.) ტარდება შემდეგი თანმიმდევრობით: არჩეულია ნიშანი, დგინდება ნიშნის კავშირი გენეტიკურ დეტერმინანტთან და ამ განმსაზღვრელი ლოკალიზაცია უკვე ცნობილთან მიმართებაში. საპირისპირო გენეტიკაში ყველაფერი საპირისპირო თანმიმდევრობით ხდება: ირჩევა უცნობი ფუნქციის მქონე დნმ-ის ფრაგმენტი, დგინდება ამ დნმ-ის ფრაგმენტის კავშირი გენომის სხვა რეგიონებთან და მისი კავშირი გარკვეულ მახასიათებლებთან. ამ მიდგომამ შესაძლებელი გახადა ისეთი დაავადებების ადრეული დიაგნოსტიკისა და გამოვლენის მეთოდების შემუშავება, როგორიცაა ჰანტინგტონის ქორეა, დუშენის დაავადება, კისტოზური ფიბროზი, მემკვიდრეობითი დეფექტების ბიოქიმიური ბუნება, რომლებშიც ჯერ არ არის ცნობილი. ჰანტინგტონის ქორეის მემკვიდრეობითი გადაცემის ნიმუშების დასადგენად გენეალოგიური მეთოდის გამოყენებით ნაჩვენებია, რომ ადამიანის გენომიდან გამოყოფილი G8 დნმ-ის ფრაგმენტი მჭიდროდ არის დაკავშირებული დაავადების განმსაზღვრელ გენთან და ამ პოპულაციაში G8 RFLP ფრაგმენტის ფორმასთან. შეუძლია ამ დაავადების დიაგნოსტიკა და დეფექტური გენების მატარებლების იდენტიფიცირება.

ჯერ კიდევ ბევრი ტექნიკური სირთულეა გენური ინჟინერიაში გამოყენებული მეთოდების სამედიცინო პრაქტიკაში დანერგვის გზაზე. მრავალი ლაბორატორია მთელს მსოფლიოში აქტიურად ავითარებს პრაქტიკულად შესაფერის გენეტიკური ინჟინერიის დიაგნოსტიკის მეთოდებს და იმედოვნებენ, რომ მსგავსი მეთოდები იპოვის გამოყენებას უახლოეს მომავალში, თუ არა მასობრივი გენეტიკური სკრინინგისთვის (სკრინინგისთვის) მოსახლეობის სამედიცინო გამოკვლევის დროს, მაშინ, მინიმუმ, მემკვიდრეობითი დაავადებების მაღალი რისკის ჯგუფების შერჩევისთვის.

გენეტიკური ინჟინერია შესაძლებელს ხდის არა მხოლოდ ბუნებრივი ნაერთებისა და პროცესების კოპირებას, არამედ მათ შეცვლას და უფრო ეფექტურს. ამის მაგალითია კვლევის ახალი ხაზი, რომელსაც ეწოდება ცილის ინჟინერია. ამინომჟავების თანმიმდევრობისა და ცილის მოლეკულების სივრცითი ორგანიზაციის მონაცემების საფუძველზე ჩატარებული გამოთვლები აჩვენებს, რომ გარკვეული ამინომჟავების ნარჩენების გარკვეული ჩანაცვლებით რამდენიმე ფერმენტის მოლეკულებში, შესაძლებელია მათი ფერმენტული აქტივობის მნიშვნელოვანი ზრდა. იზოლირებულ გენში, რომელიც აკოდირებს კონკრეტული ფერმენტის სინთეზს, გენეტიკური ინჟინერიის მეთოდები გამოიყენება გარკვეული ნუკლეოტიდების მკაცრად კონტროლირებადი ჩანაცვლების განსახორციელებლად. ასეთი მოდიფიცირებული გენის კონტროლის ქვეშ მყოფი ფერმენტული ცილის სინთეზის დროს ხდება მკაცრად განსაზღვრული ამინომჟავების ნარჩენების წინასწარ დაგეგმილი ჩანაცვლება პოლიპეპტიდურ ჯაჭვში, რაც იწვევს ფერმენტული აქტივობის მრავალჯერ ზრდას ბუნებრივ აქტივობასთან შედარებით. პროტოტიპი.

სოფლის მეურნეობის სფეროში გენეტიკური ინჟინერიას დიდი წვლილი შეაქვს გვალვის, დაავადებებისა და მავნებლების მიმართ მდგრადი მაღალმოსავლიანი მცენარის ჯიშების შერჩევაში, აგრეთვე ახალი მაღალპროდუქტიული კულტურების ჯიშების განვითარებაში. ცხოველები.

როგორც მეცნიერების ნებისმიერი მიღწევა, გენეტიკური ინჟინერიის წარმატებები შეიძლება გამოყენებულ იქნას არა მხოლოდ სარგებლობისთვის, არამედ კაცობრიობის საზიანოდ. სპეციალურად ჩატარებულმა კვლევებმა აჩვენა, რომ რეკომბინანტული დნმ-ის უკონტროლო გავრცელების საშიშროება არც ისე დიდია, როგორც ადრე ეგონათ. რეკომბინანტული დნმ და ბაქტერიები, რომლებიც მათ ატარებენ, აღმოჩნდა ძალიან არასტაბილური გარემოზე ზემოქმედების მიმართ და არ იყო სიცოცხლისუნარიანი ადამიანებისა და ცხოველებისთვის. ცნობილია, რომ ბუნებაში და ადამიანის ჩარევის გარეშე არის პირობები, რომელიც უზრუნველყოფს გენეტიკური ინფორმაციის აქტიურ გაცვლას, ეს არის ე.წ. გენის ნაკადი. თუმცა, ბუნებამ შექმნა მრავალი ეფექტური ბარიერი უცხო გენეტიკური ინფორმაციის ორგანიზმში შეღწევისთვის. ამჟამად, აშკარაა, რომ უმეტეს რეკომბინანტულ დნმ-ის მოლეკულებთან მუშაობისას, ჩვეულებრივი სიფრთხილის ზომები საკმაოდ საკმარისია, ჭვავის გამოყენება გამოიყენება, მაგალითად, მიკრობიოლოგების მიერ ინფექციურ მასალასთან მუშაობისას. განსაკუთრებული შემთხვევებისთვის შემუშავებულია ეფექტური მეთოდები ექსპერიმენტული ობიექტების როგორც ბიოლოგიური დაცვის, ასევე ფიზიკური იზოლაციისთვის ადამიანებისა და გარემოსგან. ამიტომ, რეკომბინანტულ დნმ-თან მუშაობის წესების ძალიან მკაცრი პირველი ვერსიები გადაიხედა და მნიშვნელოვნად შეარბილა. რაც შეეხება გენეტიკური ინჟინერიის მიღწევების მიზანმიმართულ გამოყენებას ადამიანების საზიანოდ, მეცნიერებმაც და საზოგადოებამაც აქტიურად უნდა იბრძოლონ, რომ ეს საფრთხე მხოლოდ თეორიულად დარჩეს.

აგრეთვე ბიოტექნოლოგია.

ბიბლიოგრაფია:ალიხანიანი S. I. გენეტიკური ინჟინერიის წარმატებები და პერსპექტივები, გენეტიკა, ტ.12, Jvft 7, გვ. 150, 1976, ბიბლიოგრ.; ალიხანიანი ს. I. et al., ფუნქციონირებადი რეკომბინანტების (ჰიბრიდული) დნმ-ის მოლეკულების მიღება, in vitro, იქვე, ტ.I, No11, გვ. 34, 1975, ბიბლიოგრ.; Baev A. A. გენეტიკური ინჟინერია, Priroda, M1, გვ. 8, 1976; ტიხომიროვა L.P. და სხვები. X ფაგის ჰიბრიდული დნმ-ის მოლეკულები და პლაზმიდები ColEl, Dokl. სსრკ მეცნიერებათა აკადემია, ტ.223, No4, გვ. 995, 1975, ბიბლიოგრ.; ყავისფერი D.D.a. S t e r n R. გენის იზოლაციის მეთოდები, ენ. რევ. ბიოქიმი., ვ. 43, გვ. 667, 1974, ბიბლიოგრ.; C h a n g A. C. Y. a. ო. თაგვის მიტოქონდრიული დნმ-ის კვლევები Escherichia coli-ში, Cell, v. 6, გვ. 231.1975, ბიბლიოგრ.; ჰეჯპეტ ჯ., გუდმენ ჰ.მ.ა. B o y e r H. W. დნმ ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობა შეზღუდული R1 ენდონუკლეაზათ, Proc. ნათ. აკად. მეცნიერება. (Wash.), ვ. 69, გვ. 3448, 1972, ბიბლიოგრ.; ჰერშფილდ ვ.ა. ო. პლაზმიდი ColEl, როგორც მოლეკულური სატრანსპორტო საშუალება დნმ-ის კლონირებისა და გაძლიერებისთვის, იქვე, v. 71, გვ. 3455, 1974; მოროუ ჯ.ფ.ა. ო. ევკარიოტული დნმ-ის რეპლიკაცია და ტრანსკრიფცია Escherichia coli-ში, იქვე, გვ. 1743; თ ე მ ი ნ ჰ მ ა. Mizu-tani S. რნმ-დამოკიდებული დნმ-პოლიმერაზა Rous sarcoma virus-ის ვირიონებში, Nature (ლონდონი), v. 226, გვ. 1211, 1970 წ.

ბიოტექნოლოგია, რედ. A. A. Baeva, M., 1984; B დაახლოებით h-დან დაახლოებით N. P.-ში, Zakharov A. F. and Ivanov V. I. სამედიცინო გენეტიკა, M., 1984; მ ა ნ ი ა-ტის გ., ფრიჩე. და სამბრუკ ჯ. გენეტიკური ინჟინერიის მეთოდები. მოლეკულური კლონირება, ტრანს. ინგლისურიდან, მ., 1984; ა ნ ტ ო ნ ა რ ა კ ი ს ს ე ა. ო. დნმ-ის პოლიმორფიზმი და ადამიანის გლობინის გენების მტევნის მოლეკულური პათოლოგია, Hum. გენეტ., ვ. 69, გვ. 1, 1985; Beaudet A. L. კლონირებული ადამიანის და სხვა შერჩეული დნმ-ების ბიბლიოგრაფია, ამერ. J. hum. გენეტ., ვ. 37, გვ. 386, 1985; In o t s t e i n D. ა. ო. გენეტიკური კავშირის რუქის აგება ადამიანში შეზღუდვის ფრაგმენტის სიგრძის პოლიმორფიზმის გამოყენებით, იქვე, v. 32, გვ. 314, 1980; გ უ ს ე 1 1 ა ჯ ე ა. ო. დნმ მარკერები ნერვული სისტემის დაავადებებისათვის, მეცნიერება, ვ. 225, გვ. 1320, 1984; Motulsky A. G. გენეტიკური მანიპულაციის გავლენა საზოგადოებასა და მედიცინაზე, იქვე, ვ. 219, გვ. 135, 1983; თეთრი რ ა. ო. მჭიდროდ დაკავშირებული გენეტიკური მარკერი კისტოზური ფიბროზისთვის, Nature (ლონდონი), v. 318, გვ. 382, 1985; Wo o S. L. C., L i d s to y A. S. a. Guttler F. კლასიკური ფენილკეტონურიის პრენატალური დიაგნოზი გენის რუკებით, J. Amer. მედ. ასს., ვ. 251, გვ. 1998, 1984 წ.

L. S. Chernin, V. H. Kalinin.

ეკონომიკური მნიშვნელობა

გენეტიკური ინჟინერია ემსახურება მოდიფიცირებული ან გენმოდიფიცირებული ორგანიზმის სასურველი თვისებების მიღებას. ტრადიციული მეცხოველეობისგან განსხვავებით, რომლის დროსაც გენოტიპი მხოლოდ ირიბად იცვლება, გენეტიკური ინჟინერია საშუალებას გაძლევთ უშუალოდ ჩაერიოთ გენეტიკურ აპარატში მოლეკულური კლონირების ტექნიკის გამოყენებით. გენეტიკური ინჟინერიის გამოყენების მაგალითებია კულტურების ახალი გენმოდიფიცირებული ჯიშების წარმოება, ადამიანის ინსულინის წარმოება გენმოდიფიცირებული ბაქტერიების გამოყენებით, ერითროპოეტინის წარმოება უჯრედულ კულტურაში ან ექსპერიმენტული თაგვების ახალი ჯიშები სამეცნიერო კვლევისთვის.

მიკრობიოლოგიური, ბიოსინთეზური ინდუსტრიის საფუძველია ბაქტერიული უჯრედი. სამრეწველო წარმოებისთვის საჭირო უჯრედები შეირჩევა გარკვეული კრიტერიუმების მიხედვით, რომელთაგან უმთავრესი არის გარკვეული ნაერთის - ამინომჟავის ან ანტიბიოტიკის, სტეროიდული ჰორმონის ან ორგანული მჟავის წარმოქმნის, სინთეზის უნარი, მაქსიმალური შესაძლო რაოდენობით. . ზოგჯერ აუცილებელია ისეთი მიკროორგანიზმის არსებობა, რომელსაც შეუძლია, მაგალითად, გამოიყენოს ზეთი ან ჩამდინარე წყალი, როგორც „საკვები“ და გადაამუშაოს ისინი ბიომასად ან თუნდაც ცილად, რომელიც შესაფერისია საკვების დანამატებისთვის. ზოგჯერ საჭიროა ორგანიზმები, რომლებიც შეიძლება გაიზარდონ ამაღლებულ ტემპერატურაზე ან სხვა სახის მიკროორგანიზმებისთვის უდავოდ სასიკვდილო ნივთიერებების თანდასწრებით.

ასეთი სამრეწველო შტამების მოპოვების ამოცანა ძალიან მნიშვნელოვანია, მათი მოდიფიკაციისა და შერჩევისთვის შემუშავებულია უჯრედზე აქტიური გავლენის მრავალი მეთოდი - ძლიერი შხამებით დამუშავებიდან რადიოაქტიურ დასხივებამდე. ამ ტექნიკის დანიშნულება იგივეა - უჯრედის მემკვიდრეობითი, გენეტიკური აპარატის ცვლილების მიღწევა. მათი შედეგია მრავალი მუტანტის მიკრობების წარმოება, რომელთაგან ასობით და ათასობით მეცნიერები ცდილობენ აირჩიონ ყველაზე შესაფერისი კონკრეტული მიზნისთვის. ქიმიური ან რადიაციული მუტაგენეზის ტექნიკის შექმნა იყო გამორჩეული მიღწევა ბიოლოგიაში და ფართოდ გამოიყენება თანამედროვეში. ბიოტექნოლოგია.

მაგრამ მათი შესაძლებლობები შეზღუდულია თავად მიკროორგანიზმების ბუნებით. მათ არ შეუძლიათ მცენარეებში დაგროვილი მთელი რიგი ღირებული ნივთიერებების სინთეზირება, პირველ რიგში სამკურნალო და ეთერზეთები. მათ არ შეუძლიათ ცხოველებისა და ადამიანების სიცოცხლისთვის ძალიან მნიშვნელოვანი ნივთიერებების სინთეზირება, მრავალი ფერმენტი, პეპტიდური ჰორმონი, იმუნური ცილები, ინტერფერონები და მრავალი სხვა უბრალოდ მოწყობილი ნაერთები, რომლებიც სინთეზირდება ცხოველებში და ადამიანებში. რა თქმა უნდა, მიკროორგანიზმების შესაძლებლობები შორს არის ამოწურვისაგან. მიკროორგანიზმების სიმრავლიდან მხოლოდ მცირე ნაწილია გამოყენებული მეცნიერების და განსაკუთრებით მრეწველობის მიერ. მიკროორგანიზმების შერჩევის მიზნებისთვის დიდი ინტერესია, მაგალითად, ანაერობული ბაქტერიები, რომლებსაც შეუძლიათ იცხოვრონ ჟანგბადის არარსებობის პირობებში, ფოტოტროფები, რომლებიც იყენებენ სინათლის ენერგიას, როგორიცაა მცენარეები, ქიმიოავტოტროფები, თერმოფილური ბაქტერიები, რომლებსაც შეუძლიათ იცხოვრონ ტემპერატურაზე, როგორც ეს ახლახან აღმოაჩინეს. დაახლოებით 110 ° C და ა.შ.

და მაინც აშკარაა „ბუნებრივი მასალის“ შეზღუდვები. ისინი ცდილობდნენ და ცდილობენ თავიდან აიცილონ შეზღუდვები უჯრედული კულტურების და მცენარეებისა და ცხოველების ქსოვილების დახმარებით. ეს არის ძალიან მნიშვნელოვანი და პერსპექტიული გზა, რომელიც ასევე ხორციელდება ბიოტექნოლოგია. ბოლო რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში, მეცნიერებმა შეიმუშავეს მეთოდები, რომლითაც მცენარეული ან ცხოველური ქსოვილის ცალკეული უჯრედები შეიძლება გაიზარდოს და გამრავლდეს სხეულისგან დამოუკიდებლად, ბაქტერიული უჯრედების მსგავსად. ეს მნიშვნელოვანი მიღწევა იყო - შედეგად მიღებული უჯრედული კულტურები გამოიყენება ექსპერიმენტებისთვის და გარკვეული ნივთიერებების სამრეწველო წარმოებისთვის, რომელთა მიღებაც შეუძლებელია ბაქტერიული კულტურების გამოყენებით.

განვითარების ისტორია და ტექნოლოგიის მიღწეული დონე

მე-20 საუკუნის მეორე ნახევარში გაკეთდა რამდენიმე მნიშვნელოვანი აღმოჩენა და გამოგონება გენეტიკური ინჟინერია. გენებში „ჩაწერილი“ ბიოლოგიური ინფორმაციის „წაკითხვის“ მრავალწლიანი მცდელობა წარმატებით დასრულდა. ეს სამუშაო დაიწყეს ინგლისელმა მეცნიერმა ფ. სანჯერმა და ამერიკელმა მეცნიერმა ვ. გილბერტმა (ნობელის პრემია ქიმიაში). მოგეხსენებათ, გენები შეიცავს ინფორმაციას-ინსტრუქციას ორგანიზმში რნმ-ის მოლეკულებისა და ცილების, მათ შორის ფერმენტების სინთეზისთვის. იმისათვის, რომ უჯრედმა აიძულოს ახალი, მისთვის უჩვეულო ნივთიერებების სინთეზირება, აუცილებელია მასში ფერმენტების შესაბამისი ნაკრების სინთეზირება. და ამისთვის საჭიროა ან მასში არსებული გენების მიზანმიმართული შეცვლა, ან მასში ახალი, მანამდე არმყოფი გენების შეყვანა. ცოცხალ უჯრედებში გენების ცვლილებები მუტაციაა. ისინი წარმოიქმნება, მაგალითად, მუტაგენების - ქიმიური შხამების ან რადიაციის გავლენის ქვეშ. მაგრამ ასეთი ცვლილებები არ შეიძლება იყოს კონტროლირებადი ან მიმართული. ამიტომ, მეცნიერებმა კონცენტრირდნენ თავიანთი ძალისხმევის მცდელობაზე, რათა შეემუშავებინათ უჯრედში ახალი, ძალიან სპეციფიკური გენების შეყვანა, რომლებიც ადამიანს სჭირდება.

გენეტიკური ინჟინერიის პრობლემის გადაჭრის ძირითადი ეტაპები შემდეგია:

1. იზოლირებული გენის მიღება. 2. გენის შეყვანა ვექტორში ორგანიზმში გადასატანად. 3. გენის მქონე ვექტორის გადატანა მოდიფიცირებულ ორგანიზმში. 4. სხეულის უჯრედების ტრანსფორმაცია. 5. გენმოდიფიცირებული ორგანიზმების შერჩევა ( გმო) და მათ აღმოფხვრა, რომლებიც წარმატებით არ შეცვლილა.

გენის სინთეზის პროცესი ამჟამად ძალიან კარგად არის განვითარებული და დიდწილად ავტომატიზირებულიც კი. არსებობს კომპიუტერებით აღჭურვილი სპეციალური მოწყობილობები, რომელთა მეხსიერებაში ინახება სხვადასხვა ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობის სინთეზის პროგრამები. ასეთი აპარატი ასინთეზებს დნმ-ის სეგმენტებს 100-120 აზოტოვანი ბაზის სიგრძემდე (ოლიგონუკლეოტიდები). ფართოდ გავრცელდა ტექნიკა, რომელიც საშუალებას იძლევა გამოიყენოს პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქცია დნმ-ის სინთეზისთვის, მუტანტის დნმ-ის ჩათვლით. მასში დნმ-ის შაბლონური სინთეზისთვის გამოიყენება თერმოსტაბილური ფერმენტი დნმ პოლიმერაზა, რომელიც გამოიყენება ნუკლეინის მჟავის ხელოვნურად სინთეზირებული ნაჭრების - ოლიგონუკლეოტიდების თესლად. საპირისპირო ტრანსკრიპტაზას ფერმენტი შესაძლებელს ხდის ასეთი პრაიმერების (პრაიმერების) გამოყენებით დნმ-ის სინთეზირებას უჯრედებისგან იზოლირებულ რნმ-ის მატრიცაზე. ამ გზით სინთეზირებულ დნმ-ს ეწოდება დამატებითი (რნმ) ან cDNA. იზოლირებული, „ქიმიურად სუფთა“ გენის მიღება ასევე შესაძლებელია ფაგის ბიბლიოთეკიდან. ასე ჰქვია ბაქტერიოფაგის პრეპარატს, რომლის გენომში ჩასმულია გენომის ან cDNA შემთხვევითი ფრაგმენტები, რომლებიც მრავლდება ფაგის მიერ მთელ მის დნმ-სთან ერთად.

ბაქტერიებში გენების შეყვანის ტექნიკა განვითარდა მას შემდეგ, რაც ფრედერიკ გრიფიტმა აღმოაჩინა ბაქტერიების ტრანსფორმაციის ფენომენი. ეს მოვლენა ემყარება პრიმიტიულ სექსუალურ პროცესს, რომელსაც ბაქტერიებში თან ახლავს არაქრომოსომული დნმ-ის მცირე ფრაგმენტების, პლაზმიდების გაცვლა. პლაზმური ტექნოლოგიები საფუძვლად დაედო ხელოვნური გენების ბაქტერიულ უჯრედებში შეყვანას.

მნიშვნელოვანი სირთულეები დაკავშირებული იყო მზა გენის შეყვანასთან მცენარეთა და ცხოველთა უჯრედების მემკვიდრეობით აპარატში. თუმცა, ბუნებაში არის შემთხვევები, როდესაც უცხო დნმ (ვირუსის ან ბაქტერიოფაგის) შედის უჯრედის გენეტიკურ აპარატში და მისი მეტაბოლური მექანიზმების დახმარებით იწყებს "საკუთარი" ცილის სინთეზს. მეცნიერებმა შეისწავლეს უცხო დნმ-ის შეყვანის თავისებურებები და გამოიყენეს ის, როგორც პრინციპი გენეტიკური მასალის უჯრედში შესატანად. ამ პროცესს ტრანსფექცია ეწოდება.

თუ ერთუჯრედული ორგანიზმები ან მრავალუჯრედიანი უჯრედების კულტურები მოდიფიცირებულია, მაშინ ამ ეტაპზე იწყება კლონირება, ანუ იმ ორგანიზმებისა და მათი შთამომავლების (კლონების) შერჩევა, რომლებმაც განიცადეს მოდიფიკაცია. როდესაც ამოცანაა მრავალუჯრედიანი ორგანიზმების მიღება, მაშინ შეცვლილი გენოტიპის მქონე უჯრედები გამოიყენება მცენარეების ვეგეტატიური გამრავლებისთვის ან შეჰყავთ სუროგატი დედის ბლასტოცისტებში, როდესაც საქმე ეხება ცხოველებს. შედეგად, ლეკვები იბადებიან შეცვლილი ან უცვლელი გენოტიპით, რომელთა შორის ირჩევენ და ერთმანეთში ჯვარდებიან მხოლოდ ისინი, რომლებიც აჩვენებენ მოსალოდნელ ცვლილებებს.

გამოყენება სამეცნიერო კვლევებში

თუმცა მცირე მასშტაბით, გენეტიკური ინჟინერია უკვე გამოიყენება, რათა ზოგიერთი სახის უნაყოფობის მქონე ქალებს დაორსულების შანსი მისცენ. ამისათვის გამოიყენეთ ჯანმრთელი ქალის კვერცხები. შედეგად, ბავშვი მემკვიდრეობით იღებს გენოტიპს ერთი მამისა და ორი დედისგან.

თუმცა, ადამიანის გენომში უფრო მნიშვნელოვანი ცვლილებების შეტანის შესაძლებლობა არაერთ სერიოზულ ეთიკურ პრობლემას აწყდება.

2008 წლის 11 ივლისი

გენეტიკური ინჟინერია(გენეტიკური ინჟინერია) - მეთოდებისა და ტექნოლოგიების ერთობლიობა, მათ შორის ტექნოლოგიები რეკომბინანტული რიბონუკლეინის და დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავების მისაღებად, ორგანიზმიდან გენების იზოლირებისთვის, გენების მანიპულირებისთვის და სხვა ორგანიზმებში მათი შეყვანისთვის.

გენეტიკური ინჟინერია თანამედროვე ბიოტექნოლოგიის განუყოფელი ნაწილია, მისი თეორიული საფუძველია მოლეკულური ბიოლოგია, გენეტიკა. ახალი ტექნოლოგიის არსი მდგომარეობს იმაში, რომ მიმართული, წინასწარ განსაზღვრული პროგრამის მიხედვით, მოლეკულური გენეტიკური სისტემების მშენებლობას სხეულის გარეთ (ინ ვიტრო) შემდგომში შექმნილი სტრუქტურების ცოცხალ ორგანიზმში შეყვანაში. შედეგად მიიღწევა მათი ჩართვა და აქტივობა ამ ორგანიზმში და მის შთამომავლობაში. გენეტიკური ინჟინერიის შესაძლებლობები - გენეტიკური ტრანსფორმაცია, უცხო გენების და მემკვიდრეობის სხვა მატერიალური მატარებლების გადატანა მცენარეების, ცხოველების და მიკროორგანიზმების უჯრედებში, გენმოდიფიცირებული (გენმოდიფიცირებული, ტრანსგენური) ორგანიზმების წარმოება ახალი უნიკალური გენეტიკური, ბიოქიმიური და ფიზიოლოგიური. თვისებები და მახასიათებლები, გააკეთე ეს სტრატეგიული მიმართულება.

მეთოდოლოგიის თვალსაზრისით, გენეტიკური ინჟინერია აერთიანებს ფუნდამენტურ პრინციპებს (გენეტიკა, უჯრედების თეორია, მოლეკულური ბიოლოგია, სისტემური ბიოლოგია), ყველაზე თანამედროვე პოსტგენომიკური მეცნიერებების მიღწევები: გენომიკა, მეტაბოლომიკა, პროტეომიკა რეალურ მიღწევებთან გამოყენებით სფეროებში: ბიომედიცინა. , აგრობიოტექნოლოგია, ბიოენერგეტიკა, ბიოფარმაკოლოგია, ბიოინდუსტრია და ა.შ.

გენეტიკური ინჟინერია მიეკუთვნება (ბიოტექნოლოგიასთან, გენეტიკასთან, მოლეკულურ ბიოლოგიასთან და მთელ რიგ სხვა ცხოვრებისეულ მეცნიერებებთან ერთად) საბუნებისმეტყველო მეცნიერებების სფეროს.

ისტორიის მინიშნება

გენეტიკური ინჟინერია გამოჩნდა მრავალი მკვლევარის მუშაობის წყალობით ბიოქიმიისა და მოლეკულური გენეტიკის სხვადასხვა დარგში. 1953 წელს ჯ. უოტსონმა და ფ. კრიკმა შექმნეს ორჯაჭვიანი დნმ-ის მოდელი, 1950-1960-იანი წლების მიჯნაზე გენეტიკური კოდის თვისებები გაირკვა და 1960-იანი წლების ბოლოს მისი უნივერსალურობა ექსპერიმენტულად დადასტურდა. ინტენსიურად განვითარდა მოლეკულური გენეტიკა, რომლის ობიექტები იყო E. coli, მისი ვირუსები და პლაზმიდები. შემუშავებულია მეთოდები დნმ-ის ხელუხლებელი მოლეკულების, პლაზმიდების და ვირუსების მაღალგანწმენდილი პრეპარატების იზოლირებისთვის. ვირუსებისა და პლაზმიდების დნმ უჯრედებში ბიოლოგიურად აქტიური სახით შეიყვანეს, რაც უზრუნველყოფდა მის რეპლიკაციას და შესაბამისი გენების გამოხატვას. 1970 წელს გ. სმიტმა პირველმა გამოყო მთელი რიგი ფერმენტები - საზღვრები, რომლებიც შესაფერისია გენეტიკური ინჟინერიის მიზნებისთვის. გ. სმიტმა აღმოაჩინა, რომ ბაქტერიებისგან მიღებული გაწმენდილი HindII ფერმენტი ინარჩუნებს ნუკლეინის მჟავას მოლეკულების მოჭრის უნარს (ნუკლეაზას აქტივობა), რაც დამახასიათებელია ცოცხალი ბაქტერიებისთვის. დნმ-ის რესტრიტაზების (დნმ-ის მოლეკულების გარკვეულ ფრაგმენტებად დასაჭრელად) და 1967 წელს იზოლირებული ფერმენტების ერთობლიობა - დნმ ლიგაზები (ფრაგმენტების თვითნებური თანმიმდევრობით „ჯვარედინი დაკავშირებისთვის“) სამართლიანად შეიძლება ჩაითვალოს გენური ინჟინერიის ტექნოლოგიაში ცენტრალურ კავშირად.

ამრიგად, 1970-იანი წლების დასაწყისისთვის ჩამოყალიბდა ცოცხალ ორგანიზმში ნუკლეინის მჟავების და ცილების ფუნქციონირების ძირითადი პრინციპები და შეიქმნა გენეტიკური ინჟინერიის თეორიული წინაპირობები.

აკადემიკოსი ა.ა. ბაევი იყო პირველი მეცნიერი ჩვენს ქვეყანაში, რომელსაც სჯეროდა გენეტიკური ინჟინერიის დაპირების და ხელმძღვანელობდა ამ სფეროში კვლევებს. გენეტიკური ინჟინერია (მისი განმარტებით) არის ფუნქციურად აქტიური გენეტიკური სტრუქტურების (რეკომბინანტული დნმ) ინ ვიტრო აგება ან სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ხელოვნური გენეტიკური პროგრამების შექმნა.

გენეტიკური ინჟინერიის ამოცანები და მეთოდები

ცნობილია, რომ ტრადიციულ მეცხოველეობას აქვს მთელი რიგი შეზღუდვები, რომლებიც ხელს უშლის ცხოველების ახალი ჯიშების, მცენარეების ჯიშების ან პრაქტიკულად ღირებული მიკროორგანიზმების ჯიშების წარმოებას:

1. შეუთავსებელ სახეობებში რეკომბინაციის ნაკლებობა. სახეობებს შორის არის ხისტი ბარიერები, რაც ართულებს ბუნებრივ რეკომბინაციას.
2. ორგანიზმში რეკომბინაციის პროცესის გარედან კონტროლის შეუძლებლობა. ქრომოსომებს შორის ჰომოლოგიის ნაკლებობა იწვევს სასქესო უჯრედების ფორმირების პროცესში ცალკეული სექციების (და გენების) მიახლოების და გაცვლის შეუძლებლობას. შედეგად შეუძლებელი ხდება საჭირო გენების გადატანა და ოპტიმალური კომბინაციის უზრუნველყოფა მშობლის სხვადასხვა ფორმიდან მიღებული გენების ახალ ორგანიზმში;
3. შთამომავლობის მახასიათებლებისა და თვისებების ზუსტად დაზუსტების შეუძლებლობა, რადგან რეკომბინაციის პროცესი სტატისტიკურია.

ბუნებრივი მექანიზმები, რომლებიც იცავენ ორგანიზმის გენომის სისუფთავეს და სტაბილურობას, თითქმის შეუძლებელია გადალახოს კლასიკური შერჩევის მეთოდები.

გენმოდიფიცირებული ორგანიზმების (გმო) მიღების ტექნოლოგია ფუნდამენტურად წყვეტს ყველა ბუნებრივი და სახეობათა შორის რეკომბინაციისა და რეპროდუქციული ბარიერების დაძლევის საკითხებს. ტრადიციული მეცხოველეობისგან განსხვავებით, რომლის დროსაც გენოტიპი მხოლოდ ირიბად იცვლება, გენეტიკური ინჟინერია საშუალებას გაძლევთ უშუალოდ ჩაერიოთ გენეტიკურ აპარატში მოლეკულური კლონირების ტექნიკის გამოყენებით. გენეტიკური ინჟინერია შესაძლებელს ხდის ნებისმიერ გენთან მუშაობას, თუნდაც ხელოვნურად სინთეზირებულ ან დაუკავშირებელ ორგანიზმებთან, მათი გადატანა ერთი სახეობიდან მეორეზე და მათი თვითნებური თანმიმდევრობით გაერთიანება.

ტექნოლოგია მოიცავს გმო-ს შექმნის რამდენიმე ეტაპს:

1. იზოლირებული გენის მიღება.
2. ორგანიზმში ინტეგრაციისთვის გენის შეყვანა ვექტორში.
3. კონსტრუქციის მქონე ვექტორის გადატანა მოდიფიცირებულ მიმღებ ორგანიზმზე.
4. მოლეკულური კლონირება.
5. გმო-ს შერჩევა.

პირველი ეტაპი - სამიზნე დნმ-ის ან რნმ-ის ფრაგმენტების და მარეგულირებელი ელემენტების სინთეზი, იზოლაცია და იდენტიფიკაცია ძალიან კარგად არის განვითარებული და ავტომატიზირებული. იზოლირებული გენის მიღება ასევე შესაძლებელია ფაგის ბიბლიოთეკიდან.

მეორე ეტაპი არის გენეტიკური კონსტრუქციის (ტრანსგენის) ინ ვიტრო (ინ ვიტრო) შექმნა, რომელიც შეიცავს ერთ ან მეტ დნმ-ის ფრაგმენტს (ცილების ამინომჟავების თანმიმდევრობის კოდირებით) მარეგულირებელ ელემენტებთან ერთად (ეს უკანასკნელი უზრუნველყოფს ტრანსგენების აქტივობას სხეული). შემდეგი, ტრანსგენები შეჰყავთ ვექტორულ დნმ-ში კლონირებისთვის გენეტიკური ინჟინერიის ხელსაწყოების - შემზღუდველი ფერმენტების და ლიგაზების გამოყენებით. შეზღუდვების აღმოჩენისთვის ვერნერ არბერს, დენიელ ნათანსს და ჰამილტონ სმიტს მიენიჭათ ნობელის პრემია (1978). როგორც წესი, პლაზმიდები გამოიყენება როგორც ვექტორი - ბაქტერიული წარმოშობის მცირე წრიული დნმ-ის მოლეკულები.

შემდეგი ეტაპი რეალურად არის „გენეტიკური მოდიფიკაცია“ (ტრანსფორმაცია), ე.ი. „ვექტორში ჩადებული დნმ-ის“ კონსტრუქციის გადატანა ცალკეულ ცოცხალ უჯრედებში. მზა გენის შეყვანა მცენარეთა და ცხოველთა უჯრედების მემკვიდრეობით აპარატში რთული ამოცანაა, რომელიც მოგვარდა უჯრედის გენეტიკურ აპარატში უცხო დნმ-ის (ვირუსის ან ბაქტერიის) შეყვანის თავისებურებების შესწავლის შემდეგ. ტრანსფექციის პროცესი გამოიყენებოდა როგორც პრინციპი გენეტიკური მასალის უჯრედში შეყვანისთვის.

თუ ტრანსფორმაცია წარმატებული იყო, მაშინ ეფექტური რეპლიკაციის შემდეგ, ერთი ტრანსფორმირებული უჯრედიდან ჩნდება რამდენიმე ქალიშვილური უჯრედი, რომელიც შეიცავს ხელოვნურად შექმნილ გენეტიკურ კონსტრუქციას. ორგანიზმში ახალი თვისების გაჩენის საფუძველია ორგანიზმისთვის ახალი ცილების - ტრანსგენური პროდუქტების ბიოსინთეზი, მაგალითად, მცენარეები - გვალვისადმი გამძლეობა ან მწერების მავნებლების გენმოდიფიცირებული მცენარეები.

უჯრედული ორგანიზმებისთვის გენეტიკური მოდიფიკაციის პროცესი შემოიფარგლება რეკომბინანტული პლაზმიდის შეყვანით, რასაც მოჰყვება მოდიფიცირებული შთამომავლების (კლონების) შერჩევა. უმაღლესი მრავალუჯრედიანი ორგანიზმებისთვის, მაგალითად, მცენარეებისთვის, სავალდებულოა კონსტრუქციის ჩართვა ქრომოსომების ან უჯრედის ორგანელების დნმ-ში (ქლოროპლასტები, მიტოქონდრია) მთელი მცენარის შემდგომი რეგენერაციით ცალკე იზოლირებული უჯრედიდან მკვებავ მედიაზე. ცხოველების შემთხვევაში, გენოტიპით შეცვლილი უჯრედები შეჰყავთ სუროგატი დედის ბლასტოციდებში. პირველი გენმოდიფიცირებული მცენარეები მიიღეს 1982 წელს კიოლნისა და მონსანტოს მცენარეთა მეცნიერების ინსტიტუტის მეცნიერებმა.

ძირითადი მიმართულებები

21-ე საუკუნის პირველ ათწლეულში პოსტგენომიურმა ეპოქამ გენეტიკური ინჟინერიის განვითარება ახალ დონეზე აიყვანა. ეგრეთ წოდებული კიოლნის პროტოკოლი "ცოდნაზე დაფუძნებული ბიოეკონომიკისკენ" განსაზღვრავს ბიოეკონომიკას, როგორც "სიცოცხლის მეცნიერებების ცოდნის ტრანსფორმირებას ახალ, მდგრად, ეკოლოგიურად ეფექტურ და კონკურენტულ პროდუქტებად". გენეტიკური ინჟინერიის საგზაო რუკა შეიცავს მთელ რიგ სფეროებს: გენური თერაპია, ბიოინდუსტრია, ცხოველთა ღეროვან უჯრედებზე დაფუძნებული ტექნოლოგიები, გენმოდიფიცირებული მცენარეები, გენმოდიფიცირებული ცხოველები და ა.შ.

გენმოდიფიცირებული მცენარეები

უცხო დნმ მცენარეებში შეიძლება შევიდეს სხვადასხვა გზით.

ორძირიანი მცენარეებისთვის არსებობს გენის ჰორიზონტალური გადაცემის ბუნებრივი ვექტორი: აგრობაქტერიუმის პლაზმიდები. რაც შეეხება ერთფეროვანებს, თუმცა ბოლო წლებში გარკვეული წარმატება მიღწეულია აგრობაქტერიული ვექტორებით მათ ტრანსფორმაციაში, მიუხედავად ამისა, ასეთი ტრანსფორმაციის გზა მნიშვნელოვან სირთულეებს აწყდება.

აგრობაქტერიების მიმართ რეზისტენტული მცენარეების ტრანსფორმაციისთვის შემუშავებულია დნმ-ის უჯრედში პირდაპირი ფიზიკური გადაცემის ტექნიკა, მათ შორისაა: მიკრონაწილაკებით დაბომბვა ან ბალისტიკური მეთოდი; ელექტროპორაცია; დამუშავება პოლიეთილენ გლიკოლით; დნმ-ის გადატანა ლიპოსომებში და ა.შ.

მცენარეული ქსოვილის ამა თუ იმ გზით ტრანსფორმაციის განხორციელების შემდეგ, ინ ვიტრო მოთავსებულია ფიტოჰორმონებით სპეციალურ გარემოზე, რაც ხელს უწყობს უჯრედების გამრავლებას. საშუალო ჩვეულებრივ შეიცავს შერჩევით აგენტს, რომლის მიმართ ტრანსგენური, მაგრამ არა საკონტროლო უჯრედები რეზისტენტული ხდება. რეგენერაცია ყველაზე ხშირად გადის კალიუსის სტადიაზე, რის შემდეგაც მედიის სწორი შერჩევით იწყება ორგანოგენეზი (გასროლების ფორმირება). ჩამოყალიბებული ყლორტები გადადის დასაფესვიანებელ გარემოში, რომელიც ხშირად შეიცავს სელექციურ აგენტს ტრანსგენური ინდივიდების უფრო მკაცრი შერჩევისთვის.

პირველი ტრანსგენური მცენარეები (თამბაქოს მცენარეები მიკროორგანიზმებიდან ჩასმული გენებით) მიიღეს 1983 წელს. ტრანსგენური მცენარეების (ვირუსული ინფექციისადმი რეზისტენტული თამბაქოს მცენარეები) პირველი წარმატებული საველე ცდები ჩატარდა აშშ-ში უკვე 1986 წელს.

ყველა საჭირო ტესტის გავლის შემდეგ ტოქსიკურობაზე, ალერგენულობაზე, მუტაგენურობაზე და ა.შ. პირველი ტრანსგენური პროდუქტების კომერციალიზაცია შეერთებულ შტატებში 1994 წელს განხორციელდა. ეს იყო Calgen-ის დაგვიანებული სიმწიფის Flavr Savr პომიდორი და Monsanto-ს ჰერბიციდებისადმი მდგრადი სოია. უკვე 1-2 წლის შემდეგ ბიოტექნოლოგიურმა კომპანიებმა ბაზარზე გამოუშვეს არაერთი გენმოდიფიცირებული მცენარე: პომიდორი, სიმინდი, კარტოფილი, თამბაქო, სოია, რაფსი, ტვინი, ბოლოკი, ბამბა.

რუსეთის ფედერაციაში ბაქტერიული ტრანსფორმაციის გზით ტრანსგენური კარტოფილის მიღების შესაძლებლობა Agrobacterium tumefaciens-ის გამოყენებით აჩვენეს 1990 წელს.

ამჟამად, ასობით კომერციული ფირმა მთელს მსოფლიოში, რომელთა ერთობლივი კაპიტალი 100 მილიარდ დოლარზე მეტია, დაკავებულია გენმოდიფიცირებული მცენარეების მოპოვებითა და ტესტირებით. გენეტიკურად შემუშავებული მცენარეების ბიოტექნოლოგია უკვე გახდა მნიშვნელოვანი ინდუსტრია საკვებისა და სხვა სასარგებლო პროდუქტების წარმოებისთვის, რაც იზიდავს მნიშვნელოვან ადამიანურ რესურსებს და ფინანსურ ნაკადებს.

რუსეთში, აკადემიკოს კ.გ. სკრიაბინმა (ცენტრი "ბიოინჟინერია" RAS) მიიღო და დაახასიათა გენმოდიფიცირებული კარტოფილის ჯიშები Elizaveta plus და Lugovskoy plus, რეზისტენტული კოლორადოს კარტოფილის ხოჭოს მიმართ. მომხმარებელთა უფლებების დაცვისა და ადამიანის კეთილდღეობის ზედამხედველობის ფედერალური სამსახურის მიერ შემოწმების შედეგების მიხედვით, რუსეთის სამედიცინო მეცნიერებათა აკადემიის კვების სახელმწიფო კვლევითი ინსტიტუტის ექსპერტიზის დასკვნის საფუძველზე, ამ ჯიშებმა გაიარეს სახელმწიფო რეგისტრაცია. შეტანილია სახელმწიფო რეესტრში და დაშვებულია რუსეთის ფედერაციის ტერიტორიაზე იმპორტის, დამზადებისა და მიმოქცევისთვის.

გენმოდიფიცირებული კარტოფილის ეს ჯიშები ფუნდამენტურად განსხვავდება ჩვეულებრივისგან მის გენომში ინტეგრირებული გენის არსებობით, რომელიც განსაზღვრავს მოსავლის 100%-იან დაცვას კოლორადოს ხოჭოსგან ყოველგვარი ქიმიკატების გამოყენების გარეშე.

პრაქტიკული გამოყენებისთვის დამტკიცებული ტრანსგენური მცენარეების პირველი ტალღა შეიცავდა დამატებით გენებს რეზისტენტობისთვის (დაავადებებზე, ჰერბიციდებზე, მავნებლებზე, შენახვის დროს გაფუჭებაზე და სტრესებზე).

მცენარეთა გენეტიკური ინჟინერიის განვითარების ამჟამინდელ ეტაპს „მეტაბოლური ინჟინერია“ ეწოდება. ამავდროულად, ამოცანაა არა იმდენად მცენარის გარკვეული არსებული თვისებების გაუმჯობესება, როგორც ტრადიციული მეცხოველეობისას, არამედ ასწავლოს მცენარეს აწარმოოს სრულიად ახალი ნაერთები, რომლებიც გამოიყენება მედიცინაში, ქიმიურ წარმოებაში და სხვა სფეროებში. ეს ნაერთები შეიძლება იყოს, მაგალითად, სპეციალური ცხიმოვანი მჟავები, სასარგებლო ცილები არსებითი ამინომჟავების მაღალი შემცველობით, მოდიფიცირებული პოლისაქარიდები, საკვები ვაქცინები, ანტისხეულები, ინტერფერონები და სხვა „წამლის“ ცილები, ახალი ეკოლოგიურად სუფთა პოლიმერები და მრავალი სხვა. ტრანსგენური მცენარეების გამოყენება შესაძლებელს ხდის მსგავსი ნივთიერებების ფართომასშტაბიანი და იაფი წარმოების დამყარებას და ამით უფრო ხელმისაწვდომი გახადოს ფართო მოხმარებისთვის.

გენმოდიფიცირებული ცხოველები

ცხოველური უჯრედები მნიშვნელოვნად განსხვავდება ბაქტერიული უჯრედებისგან უცხო დნმ-ის შთანთქმის უნარით, ამიტომ ძუძუმწოვრების, ბუზებისა და თევზის ემბრიონულ უჯრედებში გენების შეყვანის მეთოდები და ტექნიკა რჩება გენეტიკური ინჟინრების ყურადღების ცენტრში.

ყველაზე გენეტიკურად შესწავლილი ძუძუმწოვარი თაგვია. პირველი წარმატება 1980 წლით თარიღდება, როდესაც დ. გორდონმა და თანამშრომლებმა აჩვენეს თაგვის გენომში უცხო დნმ-ის შეყვანისა და ინტეგრაციის შესაძლებლობა. ინტეგრაცია შთამომავლობაში სტაბილური და შენარჩუნებული იყო. ტრანსფორმაცია წარმოიქმნება კლონირებული გენების მიკროინექციით ახალი ემბრიონის ერთ ან ორივე პრონუკლეუსში (ბირთვში) ერთი უჯრედის (ზიგოტის) სტადიაზე. უფრო ხშირად ირჩევენ სპერმატოზოვას მიერ შემოტანილ მამრობითი პრონუკლეუსს, რადგან მისი ზომა უფრო დიდია. ინექციის შემდეგ კვერცხუჯრედი დაუყოვნებლივ იმპლანტირებულია მშვილებლის კვერცხუჯრედში, ან ნებადართულია კულტურაში განვითარდეს ბლასტოციტის სტადიამდე, რის შემდეგაც იგი იმპლანტირებულია საშვილოსნოში.

ადამიანის ინტერფერონის და ინსულინის გენები, კურდღლის β-გლობინის გენი, ჰერპეს სიმპლექსის ვირუსის თიმიდინ კინაზას გენი და თაგვის ლეიკემიის ვირუსის cDNA შეყვანილი იქნა ამგვარად. თითო ინექციაზე შეყვანილი მოლეკულების რაოდენობა მერყეობს 100-დან 300000-მდე და მათი ზომა 5-დან 50 კბ-მდე. ჩვეულებრივ, კვერცხების 10-30% გადარჩება, ხოლო გარდაქმნილი კვერცხუჯრედებიდან დაბადებული თაგვების წილი რამდენიმედან 40%-მდე მერყეობს. ამრიგად, რეალური ეფექტურობა არის დაახლოებით 10%.

ამ მეთოდით მიიღეს გენმოდიფიცირებული ვირთხები, კურდღლები, ცხვრები, ღორები, თხა, ხბოები და სხვა ძუძუმწოვრები. ჩვენს ქვეყანაში მიღებულია სომატოტროპინის გენის მატარებელი ღორები. ისინი არ განსხვავდებოდნენ ზრდის ტემპებით ნორმალური ცხოველებისგან, მაგრამ მეტაბოლიზმის ცვლილებამ იმოქმედა ცხიმის შემცველობაზე. ასეთ ცხოველებში ლიპოგენეზის პროცესები დათრგუნული იყო და ცილის სინთეზი გააქტიურდა. ინსულინის მსგავსი ფაქტორის გენების ჩართვამ ასევე გამოიწვია მეტაბოლიზმის ცვლილება. გენმოდიფიცირებული ღორები შეიქმნა ჰორმონის ბიოქიმიური გარდაქმნების ჯაჭვის შესასწავლად და გვერდითი მოვლენა იყო იმუნური სისტემის გაძლიერება.

ყველაზე ძლიერი ცილის სინთეზირების სისტემა სარძევე ჯირკვლის უჯრედებშია. თუ უცხო ცილების გენებს კაზეინის პრომოტორის კონტროლს დააყენებთ, მაშინ ამ გენების გამოხატვა იქნება ძლიერი და სტაბილური და ცილა რძეში დაგროვდება. ცხოველური ბიორეაქტორების (ტრანსგენური ძროხების) დახმარებით უკვე მიიღეს რძე, რომელიც შეიცავს ადამიანის ცილას ლაქტოფერინს. დაგეგმილია ამ ცილის გამოყენება გასტროენტეროლოგიური დაავადებების პროფილაქტიკისთვის დაბალი იმუნორეზისტენტობის მქონე ადამიანებში: შიდსით დაავადებულებში, დღენაკლულ ახალშობილებში, კიბოს პაციენტებში, რომლებმაც გაიარეს რადიოთერაპია.

ტრანსგენეზის მნიშვნელოვანი მიმართულებაა დაავადებისადმი მდგრადი ცხოველების წარმოება. ინტერფერონის გენი, რომელიც დამცავი ცილაა, შეიყვანეს სხვადასხვა ცხოველებში. ტრანსგენურმა თაგვებმა რეზისტენტობა მიიღეს - ისინი არ დაავადდნენ ან ცოტათი დაავადდნენ, მაგრამ ღორებში ასეთი ეფექტი არ დაფიქსირებულა.

გამოყენება სამეცნიერო კვლევებში

გენის ნოკაუტი არის ერთი ან მეტი გენის ამოღების ტექნიკა, რაც გენის ფუნქციის შესამოწმებლად საშუალებას იძლევა. ნოკაუტ თაგვების მისაღებად მიღებული გენეტიკურად ინჟინერიული კონსტრუქცია შეჰყავთ ემბრიონის ღეროვან უჯრედებში, სადაც კონსტრუქცია გადის სომატურ რეკომბინაციას და ცვლის ნორმალურ გენს, ხოლო შეცვლილი უჯრედები იმპლანტირებულია სუროგატი დედის ბლასტოცისტში. მცენარეები და მიკროორგანიზმები ნადგურდება მსგავსი გზით.

ხელოვნური გამოხატულება არის ორგანიზმში გენის დამატება, რომელიც მას ადრე არ ჰქონდა, ასევე გენების ფუნქციის შესწავლის მიზნით. გენური პროდუქტის გამოსახულება - გამოიყენება გენის პროდუქტის ადგილმდებარეობის შესასწავლად. ნორმალური გენის ჩანაცვლება ინჟინერირებული გენით, რომელიც შერწყმულია რეპორტიორ ელემენტთან (მაგ., მწვანე ფლუორესცენტური ცილის გენი) უზრუნველყოფს გენის მოდიფიკაციის პროდუქტის ვიზუალიზაციას.

გამოხატვის მექანიზმის შესწავლა. დნმ-ის პატარა ნაჭერი, რომელიც მდებარეობს კოდირების რეგიონის (პრომოტერის) წინ და ემსახურება ტრანსკრიფციის ფაქტორების შეკავშირებას სხეულში, რის შემდეგაც რეპორტიორი გენი, მაგალითად, GFP, რომელიც აკატალიზებს ადვილად შესამჩნევ რეაქციას, მოთავსებულია მის შემდეგ ნაცვლად. საკუთარი გენი. გარდა იმისა, რომ პრომოტორის ფუნქციონირება სხვადასხვა ქსოვილებში ერთ დროს აშკარად ჩანს, ასეთი ექსპერიმენტები შესაძლებელს ხდის პრომოტორის სტრუქტურის შესწავლას მასში დნმ-ის ფრაგმენტების ამოღებით ან დამატებით, აგრეთვე ხელოვნურად გაძლიერებით. გენის გამოხატულება.

გენეტიკური ინჟინერიის საქმიანობის ბიოუსაფრთხოება

ჯერ კიდევ 1975 წელს, ასილომარის კონფერენციაზე მეცნიერებმა მთელი მსოფლიოს მასშტაბით დასვეს გადამწყვეტი კითხვა: მოახდენს თუ არა გმო-ს გამოჩენა პოტენციურად უარყოფით გავლენას ბიომრავალფეროვნებაზე? იმ მომენტიდან, გენეტიკური ინჟინერიის სწრაფ განვითარებასთან ერთად, დაიწყო ახალი მიმართულების განვითარება - ბიოუსაფრთხოება. მისი მთავარი ამოცანაა შეაფასოს, აქვს თუ არა გენმოდიფიცირებული ორგანიზმების გამოყენება არასასურველ გავლენას გარემოზე, ადამიანისა და ცხოველთა ჯანმრთელობაზე და მისი მთავარი მიზანია გზა გაუხსნას თანამედროვე ბიოტექნოლოგიის მიღწევების გამოყენებას უსაფრთხოების გარანტიით.

ბიოუსაფრთხოების სტრატეგია ემყარება მეცნიერულ კვლევებს გმო-ს მახასიათებლებზე, მათთან გამოცდილებაზე, ასევე ინფორმაციას მათი დანიშნულებისამებრ გამოყენებისა და გარემოს შესახებ, რომელშიც ისინი დაინერგება. საერთაშორისო ორგანიზაციების (UNEP, WHO, OECD), ექსპერტების ერთობლივი გრძელვადიანი ძალისხმევით სხვადასხვა ქვეყნიდან, მათ შორის რუსეთიდან, შეიმუშავეს ძირითადი კონცეფციები და პროცედურები: ბიოლოგიური უსაფრთხოება, ბიოლოგიური საფრთხე, რისკი, რისკის შეფასება. მხოლოდ შემოწმებების სრული ციკლის წარმატებით განხორციელების შემდეგ მზადდება სამეცნიერო დასკვნა გმო-ს ბიოუსაფრთხოების შესახებ. 2005 წელს ჯანმო-მ გამოაქვეყნა მოხსენება, რომელშიც ნაჩვენებია, რომ გენმოდიფიცირებული საკვები რეგისტრირებული მცენარეები ისეთივე უსაფრთხოა საჭმელად, როგორც მათი ტრადიციული კოლეგები.

როგორ არის უზრუნველყოფილი ბიოუსაფრთხოება რუსეთში? 1995 წელს „ბიომრავალფეროვნების კონვენციის“ რატიფიცირება შეიძლება ჩაითვალოს რუსეთის გლობალურ ბიოუსაფრთხოების სისტემაში ჩართვის დასაწყისად. ამ მომენტიდან დაიწყო ბიოუსაფრთხოების ეროვნული სისტემის ფორმირება, რომლის ამოსავალი წერტილი იყო რუსეთის ფედერაციის ფედერალური კანონის "გენეტიკური ინჟინერიის საქმიანობის სფეროში სახელმწიფო რეგულირების შესახებ" (1996) ძალაში შესვლა. ფედერალური კანონი ადგენს გმო-ებთან ყველა სახის მუშაობის სახელმწიფო რეგულირებისა და კონტროლის ძირითად ცნებებსა და პრინციპებს. ფედერალური კანონი ადგენს რისკის დონეს გმო-ს ტიპისა და სამუშაოს ტიპის მიხედვით, იძლევა დახურული და ღია სისტემების განმარტებებს, გმო-ს გამოშვებას და ა.შ.

ბოლო წლების განმავლობაში რუსეთში ჩამოყალიბდა ერთ-ერთი ყველაზე მკაცრი მარეგულირებელი სისტემა. არაჩვეულებრივია, რომ გმო-ს სახელმწიფო რეგულირების სისტემა პრევენციულად დაიწყო, 1996 წელს, სანამ ნამდვილი გენეტიკური ინჟინერიის მქონე ორგანიზმები გამოცხადდებოდა კომერციალიზაციისთვის რუსეთში (პირველი გმო - გენმოდიფიცირებული სოია - დარეგისტრირდა საკვებში გამოსაყენებლად 1999 წელს). ძირითადი სამართლებრივი ინსტრუმენტებია გენმოდიფიცირებული ორგანიზმების, აგრეთვე მათგან მიღებული ან მათ შემცველი პროდუქტების სახელმწიფო რეგისტრაცია, რომლებიც განკუთვნილია საკვებად და საკვებად გამოსაყენებლად.

არსებული ვითარების გასაგებად, მნიშვნელოვანია, რომ 25 წლის განმავლობაში, რაც გავიდა ბაზარზე გენმოდიფიცირებული მცენარეების პირველი შემოსვლიდან, არც ერთი სანდო უარყოფითი გავლენა გარემოზე და ადამიანისა და ცხოველის ჯანმრთელობაზე არ გამოვლენილა არც ტესტირებისას და არც კომერციული წარმოებისას. გამოყენება. მსოფლიოს მხოლოდ ერთ-ერთი წყარო - ავტორიტეტული საზოგადოების AGBIOS-ის ანგარიში "Essential Biosafety" შეიცავს 1000-ზე მეტ მითითებას კვლევებზე, რომლებიც ადასტურებს, რომ ბიოტექნოლოგიური კულტურებიდან მიღებული საკვები და საკვები ისეთივე უსაფრთხოა, როგორც ტრადიციული პროდუქტები. თუმცა, დღეს რუსეთში არ არსებობს საკანონმდებლო ბაზა, რომელიც საშუალებას მისცემს გენმოდიფიცირებული მცენარეების, აგრეთვე მათგან მიღებული ან მათ შემცველი პროდუქტების გარემოში გაშვებას ჩვენი ქვეყნის ტერიტორიაზე. შედეგად, 2010 წლის მონაცემებით, რუსეთის ფედერაციის ტერიტორიაზე კომერციული მიზნებისთვის არც ერთი გენმოდიფიცირებული მცენარე არ არის მოყვანილი.

პროგნოზის მიხედვით, კიოლნის პროტოკოლის (2007) მიხედვით, 2030 წლისთვის გენმოდიფიცირებული კულტურების მიმართ დამოკიდებულება შეიცვლება მათი გამოყენების დამტკიცების მიმართ.

მიღწევები და განვითარების პერსპექტივები

გენეტიკური ინჟინერია მედიცინაში

ჯანდაცვის მოთხოვნილებები, მოსახლეობის დაბერების პრობლემების გადაჭრის აუცილებლობა ქმნის სტაბილურ მოთხოვნას გენმოდიფიცირებულ ფარმაცევტებზე (წლიური გაყიდვებით 26 მილიარდი აშშ დოლარი) და სამედიცინო კოსმეტიკა მცენარეული და ცხოველური ნედლეულისგან (წლიური გაყიდვებით დაახლოებით 40 მილიარდი აშშ დოლარი. აშშ).

გენეტიკური ინჟინერიის მრავალ მიღწევას შორის, რომელიც გამოიყენება მედიცინაში, ყველაზე მნიშვნელოვანი არის ადამიანის ინსულინის წარმოება ინდუსტრიული მასშტაბით.

ამჟამად, ჯანმო-ს მონაცემებით, მსოფლიოში დიაბეტით დაავადებულია დაახლოებით 110 მილიონი ადამიანი. ინსულინი, რომლის ინექციები მითითებულია ამ დაავადების მქონე პაციენტებისთვის, დიდი ხანია მიიღება ცხოველის ორგანოებიდან და გამოიყენება სამედიცინო პრაქტიკაში. თუმცა, ცხოველური ინსულინის ხანგრძლივი გამოყენება იწვევს პაციენტის მრავალი ორგანოს შეუქცევად დაზიანებას ადამიანის ორგანიზმისთვის უცხო ცხოველური ინსულინის ინექციით გამოწვეული იმუნოლოგიური რეაქციების გამო. მაგრამ ბოლო დრომდე ცხოველური ინსულინის მოთხოვნილებებიც კი მხოლოდ 60-70%-ით კმაყოფილდებოდა. გენეტიკურმა ინჟინრებმა ინსულინის გენის კლონირება მოახდინეს, როგორც მათი პირველი პრაქტიკული გამოწვევა. ადამიანის ინსულინის კლონირებული გენები პლაზმიდთან ერთად შეიყვანეს ბაქტერიულ უჯრედში, სადაც დაიწყო ჰორმონის სინთეზი, რომელიც ბუნებრივ მიკრობული შტამებს არასოდეს სინთეზირებდა. 1982 წლიდან ფირმები აშშ-ში, იაპონიაში, დიდ ბრიტანეთში და სხვა ქვეყნებში აწარმოებენ გენმოდიფიცირებულ ინსულინს. რუსეთში გენეტიკური ინჟინერიით შექმნილი ადამიანის ინსულინის - Insuran-ის მიღება ბიოორგანული ქიმიის ინსტიტუტში ხორციელდება. მმ. შემიაკინი და იუ.ა. ოვჩინიკოვი RAS. დღესდღეობით, შიდა ინსულინი იწარმოება იმ მოცულობით, რომელიც საკმარისია მოსკოვში დიაბეტით დაავადებულთათვის. ამავდროულად, მთელი რუსული ბაზრის მოთხოვნა გენმოდიფიცირებულ ინსულინზე ძირითადად იმპორტის მიწოდებით კმაყოფილდება. ინსულინის მსოფლიო ბაზარი ამჟამად 400 მილიონ დოლარზე მეტია, წლიური მოხმარება დაახლოებით 2500 კგ.

გასული საუკუნის 80-იან წლებში გენეტიკური ინჟინერიის განვითარებამ კარგი დასაწყისი მისცა რუსეთს სასურველი თვისებების მქონე მიკროორგანიზმების გენეტიკურად ინჟინერიული შტამების შექმნაში - ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებების მწარმოებლები, გენეტიკური მასალის რეკონსტრუქციის გენეტიკური ინჟინერიის მეთოდების შემუშავებაში. ვირუსები, სამკურნალო ნივთიერებების წარმოებაში, მათ შორის კომპიუტერული სიმულაციის გამოყენებით. რეკომბინანტული ინტერფერონი და მასზე დაფუძნებული დოზირების ფორმები სამედიცინო და ვეტერინარული მიზნებისთვის, ინტერლეუკინი (b-ლეუკინი), ერითროპოეტინი, მოყვანილია წარმოების ეტაპზე. მაღალი გაწმენდის პრეპარატებზე მზარდი მოთხოვნის მიუხედავად, იმუნოგლობულინების, ალბუმინის, პლაზმოლის შიდა წარმოება უზრუნველყოფს შიდა ბაზრის საჭიროებების 20%-ს.

აქტიურად მიმდინარეობს კვლევები ჰეპატიტის, შიდსის და რიგი სხვა დაავადებების პროფილაქტიკისა და მკურნალობის ვაქცინების, ასევე ახალი თაობის კონიუგირებული ვაქცინების შემუშავების მიზნით ყველაზე სოციალურად მნიშვნელოვანი ინფექციების წინააღმდეგ. ახალი თაობის პოლიმერულ-ქვეგანყოფილების ვაქცინები შედგება სხვადასხვა ხასიათის მაღალგანწმენდილი დამცავი ანტიგენებისა და მატარებლისგან - პოლიოქსიდონიუმის იმუნოსტიმულატორისგან, რომელიც უზრუნველყოფს სპეციფიკური იმუნური პასუხის გაზრდილ დონეს. რუსეთს შეუძლია ვაქცინაცია გაუწიოს ცნობილი ინფექციების დიდი უმრავლესობის წინააღმდეგ საკუთარი იმუნოლოგიური წარმოების საფუძველზე. მხოლოდ წითურას საწინააღმდეგო ვაქცინის წარმოება სრულიად არ არის.

გენეტიკური ინჟინერია სოფლის მეურნეობისთვის

კულტურებისა და დეკორატიული მცენარეების გენეტიკური გაუმჯობესება ხანგრძლივი და უწყვეტი პროცესია, რომელიც უფრო ზუსტი და პროგნოზირებადი ტექნოლოგიების გამოყენებით გამოიყენება. გაეროს სამეცნიერო მოხსენებაში (1989 წ.) ნათქვამია: „რადგან მოლეკულური ტექნიკა ყველაზე ზუსტია, ისინი, ვინც მათ იყენებენ, უფრო მეტად არიან დარწმუნებულნი იმ თვისებებში, რომლებიც მათ ანიჭებენ მცენარეებს და, შესაბამისად, ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ჰქონდეს გაუთვალისწინებელი ეფექტი, ვიდრე მათი გამოყენებისას. ჩვეულებრივი გამრავლების მეთოდები. .

ახალი ტექნოლოგიების სარგებელი უკვე ფართოდ გამოიყენება ისეთ ქვეყნებში, როგორიცაა შეერთებული შტატები, არგენტინა, ინდოეთი, ჩინეთი და ბრაზილია, სადაც გენმოდიფიცირებული კულტურები კულტივირებულია დიდ ფართობებზე.

ახალ ტექნოლოგიებს ასევე დიდი მნიშვნელობა აქვს ღარიბი ფერმერებისთვის და ღარიბი ქვეყნების ხალხისთვის, განსაკუთრებით ქალებისა და ბავშვებისთვის. მაგალითად, გენმოდიფიცირებული, მავნებლებისადმი მდგრადი ბამბა და სიმინდი გაცილებით ნაკლებ ინსექტიციდის გამოყენებას მოითხოვს (რაც ფერმაში მუშაობას უფრო უსაფრთხოს ხდის). ასეთი კულტურები ხელს უწყობს მაღალ მოსავლიანობას, ფერმერების მაღალ შემოსავალს, სიღარიბის შემცირებას და მოსახლეობის ქიმიური პესტიციდებით მოწამვლის რისკს, რაც განსაკუთრებით ეხება რიგ ქვეყნებს, მათ შორის ინდოეთში, ჩინეთში, სამხრეთ აფრიკასა და ფილიპინებს.

ყველაზე გავრცელებული გენმოდიფიცირებული კულტურები არის ის კულტურები, რომლებიც მდგრადია ყველაზე ნაკლებად ძვირი, ნაკლებად ტოქსიკური და ყველაზე ფართოდ გამოყენებული ჰერბიციდების მიმართ. ასეთი კულტურების მოყვანა საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ უფრო მაღალი მოსავალი ჰექტარზე, თავი დააღწიოთ დამქანცველ ხელით სარეველას, დახარჯოთ ნაკლები თანხა მინიმალური ან დაუმუშავებელი გზით, რაც თავის მხრივ იწვევს ნიადაგის ეროზიის შემცირებას.

2009 წელს მოხდა პირველი თაობის გენმოდიფიცირებული კულტურების ჩანაცვლება მეორე თაობის პროდუქტებით, რამაც პირველად მოიტანა უფრო მაღალი მოსავლიანობა. ბიოტექნოლოგიური კულტურის ახალი კლასის მაგალითი (რომელზეც ბევრი მკვლევარი მუშაობდა) არის RRReady2Yield™ გლიფოსატ-ტოლერანტული სოია, რომელიც გაიზარდა 2009 წელს აშშ-სა და კანადაში 0,5 მილიონ ჰა-ზე მეტ ფართობზე.

გენეტიკური ინჟინერიის დანერგვა თანამედროვე აგრობიოლოგიაში შეიძლება ილუსტრირებული იყოს რამდენიმე უცხოელი ექსპერტის მიმოხილვიდან შემდეგი ფაქტებით, მათ შორის აგრობიოტექნოლოგიების გამოყენების მონიტორინგის დამოუკიდებელი საერთაშორისო სამსახურის (ISAAA) ყოველწლიური მიმოხილვით, რომელსაც ხელმძღვანელობს მსოფლიოში ცნობილი ექსპერტი კლაივ. ჯეიმსი (კლაივ ჯეიმსი): (www .isaaa.org)

2009 წელს გენმოდიფიცირებული კულტურები გაიზარდა 25 ქვეყანაში 134 მილიონ ჰექტარზე (მსოფლიოში 1,5 მილიარდი ჰექტარი სახნავი მიწის 9%). ევროკავშირის ექვსმა ქვეყანამ (27-დან) გააშენა Bt სიმინდი, ხოლო 2009 წელს გაშენებულმა ფართობმა 94,750 ჰა-ზე მეტი მიაღწია. ბიოტექნოლოგიური კულტურების გამოყენების მსოფლიო ეკონომიკური ეფექტის ანალიზი 1996 წლიდან 2008 წლამდე. გვიჩვენებს მოგების ზრდას $51,9 მილიარდი ორი წყაროს წყალობით: პირველი, ეს არის წარმოების ხარჯების შემცირება (50%) და მეორე, მოსავლიანობის მნიშვნელოვანი ზრდა (50%) 167 მილიონი ტონა ოდენობით.

2009 წელს გენმოდიფიცირებული კულტურების თესლის მთლიანმა საბაზრო ღირებულებამ მსოფლიოში 10,5 მილიარდი დოლარი შეადგინა. ბიოტექნოლოგიური სიმინდისა და სოიოს მარცვლეულის მთლიანი ღირებულება, ისევე როგორც ბამბა, 2008 წელს 130 მილიარდი დოლარი იყო და მოსალოდნელია ყოველწლიურად 10-15%-ით გაიზრდება.

ვარაუდობენ, რომ ბიოტექნოლოგიის სრულად მიღების შემთხვევაში, 2006-2015 წლების ბოლოსთვის, ყველა ქვეყნის შემოსავალი მშპ-ით გაიზრდება 210 მილიარდი აშშ დოლარით წელიწადში.

სოფლის მეურნეობაში ჰერბიციდებისადმი ტოლერანტული კულტურების შემოტანის შემდეგ გაკეთებული დაკვირვებები დამაჯერებელი მტკიცებულებაა იმისა, რომ ფერმერებს შეეძლოთ სარეველების უფრო ეფექტურად კონტროლი. ამასთან, მინდვრის გაფხვიერება და ხვნა კარგავს მნიშვნელობას, როგორც სარეველას კონტროლის საშუალებას. შედეგად, ტრაქტორის საწვავის მოხმარება მცირდება, ნიადაგის სტრუქტურა უმჯობესდება და ნიადაგის ეროზია აღიკვეთება. Bt ბამბისთვის მიზანმიმართული ინსექტიციდების პროგრამები მოიცავს მოსავლის ნაკლებ შესხურებას და, შესაბამისად, ნაკლებ საველე მოგზაურობას, რაც იწვევს ნიადაგის ეროზიის შემცირებას. ეს ყველაფერი უნებურად ხელს უწყობს ნიადაგის დამუშავების კონსერვაციული ტექნოლოგიის დანერგვას, რომელიც მიზნად ისახავს ნიადაგის ეროზიის, ნახშირორჟანგის დონის შემცირებას და წყლის დანაკარგის შემცირებას.

მეცნიერების დღევანდელი მდგომარეობა ხასიათდება ინტეგრირებული მიდგომით, ერთიანი ტექნოლოგიური პლატფორმების შექმნით კვლევის ფართო სპექტრისთვის. ისინი აერთიანებენ არა მხოლოდ ბიოტექნოლოგიას, მოლეკულურ ბიოლოგიას და გენეტიკურ ინჟინერიას, არამედ ქიმიას, ფიზიკას, ბიოინფორმატიკას, ტრანსკრიპტომიკას, პროტეომიკას, მეტაბოლომიკას.

რეკომენდებული საკითხავი
1. ჯ.უოტსონი. გენის მოლეკულური ბიოლოგია. მ.: მირ. 1978 წ.
2. სტენტი გ., კალინდარ რ. მოლეკულური გენეტიკა. მ.: მირ. 1981 წ
3. ს.ნ. შჩელკუნოვი "გენეტიკური ინჟინერია". ნოვოსიბირსკი, ციმბირის უნივერსიტეტის გამოცემა, 2008 წ
4. Glick B. მოლეკულური ბიოტექნოლოგია. პრინციპები და გამოყენება / B. Glick, J. Pasternak. მ.: მირი, 2002 წ
5. მცენარეთა გენეტიკური ინჟინერია. ლაბორატორიული გზამკვლევი. რედაქტირებულია J. Draper, R. Scott, F. Armitage, R. Walden. მ.: "მირ". 1991 წ.
6. აგრობიოტექნოლოგია მსოფლიოში. რედ. სკრიაბინა კ.გ. მ.: ცენტრი "ბიოინჟინერია" RAS, 2008. - 135გვ.
7. კლარკი. დ., რასელ ლ. მოლეკულური ბიოლოგია მარტივი და გასართობი მიდგომაა. M.: სს "კომპანია KOND". 2004 წ

ბმულები
1. „გენური ინჟინერიის საქმიანობის სახელმწიფო რეგულირების შესახებ“. FZ-86 შესწორებული. 2000 წ., მუხ.1
2. კიოლნის პროტოკოლი, კიოლნის ნაშრომი, მიღებული კონფერენციაზე „ცოდნაზე დაფუძნებული ბიოეკონომიკისკენ“ (კიოლნი, 2007 წლის 30 მაისი), ორგანიზებული ევროკავშირის მიერ გერმანიის ევროკავშირის თავმჯდომარეობის დროს.

გენეტიკური ინჟინერია, ბიოქიმიისა და მოლეკულური გენეტიკის მეთოდების ერთობლიობა, რომლის დახმარებითაც ხდება ნებისმიერი ორგანიზმის გენეტიკური ინფორმაციის მიმართული კომბინაცია. გენეტიკური ინჟინერია შესაძლებელს ხდის გადალახოს ბუნებრივი სახეობათაშორისი ბარიერები, რომლებიც ხელს უშლის გენეტიკური ინფორმაციის გაცვლას ტაქსონომიურად შორეულ სახეობებს შორის და შექმნას უჯრედები და ორგანიზმები ბუნებაში არარსებული გენების კომბინაციით, მოცემული მემკვიდრეობითი თვისებებით. გენეტიკური ინჟინერიის გავლენის მთავარი ობიექტია გენეტიკური ინფორმაციის მატარებელი - დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა (დნმ), რომლის მოლეკულა ჩვეულებრივ შედგება ორი ჯაჭვისგან. პურინისა და პირიმიდინის ფუძეების დაწყვილების მკაცრი სპეციფიკა განაპირობებს კომპლემენტარობის თვისებას - ნუკლეოტიდების ორ ჯაჭვში ურთიერთ შესაბამისობას. გენების ახალი კომბინაციების შექმნა შესაძლებელი გახდა ყველა ტიპის ორგანიზმში დნმ-ის მოლეკულების სტრუქტურის ფუნდამენტური მსგავსების გამო, ხოლო გენეტიკური კოდის რეალური უნივერსალურობა უზრუნველყოფს უცხო გენების გამოხატვას (მათი ფუნქციური აქტივობის გამოვლინება). ) ნებისმიერი ტიპის უჯრედში. ამას ასევე შეუწყო ხელი ნუკლეინის მჟავების ქიმიის სფეროში ცოდნის დაგროვებამ, გენების ორგანიზაციისა და ფუნქციონირების მოლეკულური მახასიათებლების იდენტიფიცირებას (მათ შორის, მათი გამოხატვის რეგულირების მექანიზმების ჩამოყალიბება და გენების მოქმედებაზე დაქვემდებარების შესაძლებლობა. უცხო" მარეგულირებელი ელემენტები), დნმ-ის თანმიმდევრობის მეთოდების შემუშავება, პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქციის აღმოჩენა, რამაც შესაძლებელი გახადა დნმ-ის ნებისმიერი ნაწილის სწრაფად სინთეზირება. გენეტიკური ინჟინერიის გაჩენის მნიშვნელოვანი წინაპირობა იყო: პლაზმიდების აღმოჩენა, რომლებსაც შეუძლიათ ავტონომიური რეპლიკაცია და ერთი ბაქტერიული უჯრედიდან მეორეზე გადასვლა და ტრანსდუქციის ფენომენი - გარკვეული გენების გადაცემა ბაქტერიოფაგების მიერ, რამაც შესაძლებელი გახადა კონცეფციის ჩამოყალიბება. ვექტორები: გენის მატარებელი მოლეკულები. გენეტიკური ინჟინერიის მეთოდოლოგიის შემუშავებაში დიდი მნიშვნელობა ენიჭებოდა ნუკლეინის მჟავების ტრანსფორმაციაში ჩართულ ფერმენტებს: შეზღუდვის ფერმენტებს (აცნობს მკაცრად განსაზღვრულ თანმიმდევრობას დნმ-ის მოლეკულებში - უბნებში - და "ჭრის" ორმაგ ჯაჭვს ამ ადგილებში), დნმ ლიგაზებს (კოვალენტურად აკავშირებს). ცალკეული დნმ-ის ფრაგმენტები), საპირისპირო ტრანსკრიპტაზა (ასინთეზებს დნმ-ის დამატებით ასლს, ან cDNA-ს რნმ-ის შაბლონზე) და ა.შ. მხოლოდ მათი არსებობით, ხელოვნური სტრუქტურების შექმნა გახდა ტექნიკურად შესაძლებელი ამოცანა. ფერმენტები გამოიყენება დნმ-ის ცალკეული ფრაგმენტების (გენების) მისაღებად და მოლეკულური ჰიბრიდების - რეკომბინანტული დნმ-ის (recDNA) შესაქმნელად პლაზმიდების და ვირუსების დნმ-ზე დაფუძნებული. ეს უკანასკნელი აწვდის სასურველ გენს მასპინძელ უჯრედს, უზრუნველყოფს მის რეპროდუქციას (კლონირებას) და იქ საბოლოო გენის პროდუქტის (მისი ექსპრესიის) ფორმირებას.

რეკომბინანტული დნმ-ის მოლეკულების შექმნის პრინციპები.ტერმინი „გენეტიკური ინჟინერია“ ფართოდ გავრცელდა მას შემდეგ, რაც პ. ბერგმა და მისმა თანამშრომლებმა პირველად მიიღეს რეკომბინანტული დნმ 1972 წელს, რომელიც იყო ჰიბრიდი, რომელშიც Escherichia coli ბაქტერიის დნმ-ის ფრაგმენტები, მისი ვირუსი (ბაქტერიოფაგი λ) და მაიმუნის ვირუსის დნმ. SV40 იყო დაკავშირებული (ნახ. 1). 1973 წელს ს. კოენმა და სხვებმა გამოიყენეს pSC101 პლაზმიდი და შემაკავებელი ფერმენტი (EcoRI), რომელიც არღვევს მას ერთ ადგილზე ისე, რომ იქმნება მოკლე დამატებითი ერთჯაჭვიანი "კუდები" (ჩვეულებრივ 4-6 ნუკლეოტიდი). ორჯაჭვიანი დნმ-ის მოლეკულის ბოლოები. მათ უწოდეს "წებოვანი", რადგან მათ შეუძლიათ ერთმანეთთან შეჯვარება (ერთგვარი ჯოხი) ერთმანეთთან. როდესაც ასეთი დნმ შერეული იყო იგივე შემაკავებელი ფერმენტით დამუშავებულ დნმ-ის უცხო ფრაგმენტებთან და იგივე წებოვანი ბოლოებით, მიიღეს ახალი ჰიბრიდული პლაზმიდები, რომელთაგან თითოეული შეიცავს მინიმუმ ერთ უცხო დნმ ფრაგმენტს, რომელიც ჩასმული იყო პლაზმიდის EcoRI ადგილზე (ნახ. 2). აშკარა გახდა, რომ სხვადასხვა უცხოური დნმ-ის ფრაგმენტები, რომლებიც მიღებულია როგორც მიკროორგანიზმებიდან, ასევე უმაღლესი ევკარიოტებიდან, შეიძლება ჩასვათ ასეთ პლაზმიდებში.

recDNA-ს მიღების ძირითადი მიმდინარე სტრატეგია შემდეგია:

1) დნმ-ის ფრაგმენტები, რომლებიც მიეკუთვნება სხვა ორგანიზმს, რომელიც შეიცავს გარკვეულ გენებს ან ხელოვნურად მიღებულ ნუკლეოტიდურ თანმიმდევრობას, რომელიც მკვლევარის ინტერესს წარმოადგენს, ჩასმულია პლაზმიდის ან ვირუსის დნმ-ში, რომელსაც შეუძლია ქრომოსომისგან დამოუკიდებლად გამრავლება;

2) მიღებული ჰიბრიდული მოლეკულები შეჰყავთ მგრძნობიარე პროკარიოტულ ან ევკარიოტულ უჯრედებში, სადაც ისინი მრავლდებიან (მრავლდებიან, ძლიერდებიან) მათში ჩაშენებულ დნმ-ის ფრაგმენტებთან ერთად;

3) შეარჩიეთ უჯრედის კლონები კოლონიების სახით სპეციალურ მკვებავ მედიაზე (ან ვირუსები გამწმენდი ზონების სახით - დაფები ბაქტერიული უჯრედების ან ცხოველური ქსოვილის კულტურების უწყვეტი ზრდის ფენაზე), რომლებიც შეიცავს recDNA მოლეკულების სასურველ ტიპებს და დაექვემდებაროს მათ ყოვლისმომცველი სტრუქტურული და ფუნქციური კვლევა. უჯრედების შერჩევის გასაადვილებლად, რომლებშიც არის recDNA, გამოიყენება ვექტორები, რომლებიც შეიცავს ერთ ან მეტ მარკერს. პლაზმიდებში, მაგალითად, ანტიბიოტიკებისადმი რეზისტენტობის გენები შეიძლება გახდეს ასეთი მარკერები (recDNA-ს შემცველი უჯრედების შერჩევა ხდება მათი ზრდის უნარის მიხედვით ამა თუ იმ ანტიბიოტიკის თანდასწრებით). სასურველი გენების მატარებელი RecDNA შეირჩევა და შეჰყავთ მიმღებ უჯრედებში. ამ მომენტიდან იწყება მოლეკულური კლონირება - recDNA-ს ასლების და, შესაბამისად, მის შემადგენლობაში არსებული სამიზნე გენების ასლების მიღება. მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ შესაძლებელი იქნება ყველა ტრანსინფიცირებული ან ინფიცირებული უჯრედის გამოყოფა, თითოეული კლონი წარმოდგენილი იქნება ცალკეული უჯრედის კოლონიით და შეიცავს გარკვეულ recDNA-ს. დასკვნით ეტაპზე ხდება სასურველი გენის შემცველი კლონების იდენტიფიკაცია (ძიება). იგი ემყარება იმ ფაქტს, რომ recDNA-ში ჩასმა განსაზღვრავს მის შემცველი უჯრედის ზოგიერთ უნიკალურ თვისებას (მაგალითად, ჩასმული გენის ექსპრესიული პროდუქტი). მოლეკულურ კლონირებაზე ცდებში დაცულია 2 ძირითადი პრინციპი: არცერთმა უჯრედმა, სადაც ხდება recDNA კლონირება, არ უნდა მიიღოს ერთზე მეტი პლაზმიდის მოლეკულა ან ვირუსის ნაწილაკი; ამ უკანასკნელს უნდა შეეძლოს რეპლიკაცია.

პლაზმური და ვირუსული დნმ-ის ფართო სპექტრი გამოიყენება როგორც ვექტორული მოლეკულები გენური ინჟინერიაში. ყველაზე პოპულარული კლონირების ვექტორები შეიცავს რამდენიმე გენეტიკურ მარკერს და აქვთ მოქმედების ერთი ადგილი სხვადასხვა შეზღუდვებისთვის. ასეთ მოთხოვნებს, მაგალითად, საუკეთესოდ აკმაყოფილებს პლაზმიდი pBR322, რომელიც აგებულია ორიგინალური ბუნებრივად წარმოქმნილი პლაზმიდისგან recDNA-სთან მუშაობისას გამოყენებული მეთოდების გამოყენებით; იგი შეიცავს ამპიცილინისა და ტეტრაციკლინის მიმართ რეზისტენტობის გენებს, ასევე 19 სხვადასხვა რესტრიტაზას ერთ ამოცნობის ადგილს. კლონირების ვექტორების განსაკუთრებული შემთხვევაა ექსპრესიის ვექტორები, რომლებიც ამპლიფიკაციასთან ერთად უზრუნველყოფს უცხო გენების სწორ და ეფექტურ ექსპრესიას რეციპიენტ უჯრედებში. ზოგიერთ შემთხვევაში, მოლეკულურ ვექტორებს შეუძლიათ უზრუნველყონ უცხო დნმ-ის ინტეგრაცია უჯრედის ან ვირუსის გენომში (მათ ინტეგრაციულ ვექტორებს უწოდებენ).

გენეტიკური ინჟინერიის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ამოცანაა ბაქტერიების ან საფუარის შტამების შექმნა, ცხოველური ან მცენარეული ქსოვილების უჯრედული ხაზები, აგრეთვე ტრანსგენური მცენარეები და ცხოველები (იხ. ტრანსგენური ორგანიზმები), რაც უზრუნველყოფს კლონირებული გენების ეფექტურ ექსპრესიას. მათ. ცილის წარმოების მაღალი დონე მიიღწევა გენების კლონირება მულტიკოპიურ ვექტორებში, რადგან ამ შემთხვევაში სამიზნე გენი დიდი რაოდენობით იქნება უჯრედში. მნიშვნელოვანია, რომ დნმ-ის კოდირების თანმიმდევრობა იყოს პრომოტორის კონტროლის ქვეშ, რომელიც ეფექტურად არის აღიარებული უჯრედის რნმ პოლიმერაზას მიერ, და რომ მიღებული mRNA იყოს შედარებით სტაბილური და ეფექტურად გადათარგმნილი. გარდა ამისა, მიმღებ უჯრედებში სინთეზირებული უცხო ცილა არ უნდა დაექვემდებაროს სწრაფ დეგრადაციას უჯრედშიდა პროტეაზებით. ტრანსგენური ცხოველებისა და მცენარეების შექმნისას ხშირად მიიღწევა შემოტანილი სამიზნე გენების ქსოვილის სპეციფიკური გამოხატულება.

ვინაიდან გენეტიკური კოდი უნივერსალურია, გენის ექსპრესიის შესაძლებლობა განისაზღვრება მხოლოდ მის შემადგენლობაში ტრანსკრიფციისა და თარგმანის დაწყების და შეწყვეტის სიგნალების არსებობით, რომლებიც სწორად არის აღიარებული მასპინძელი უჯრედის მიერ. ვინაიდან უმაღლესი ევკარიოტების გენების უმეტესობას აქვს უწყვეტი ეგზონ-ინტრონის სტრუქტურა, ასეთი გენების ტრანსკრიფციის შედეგად წარმოიქმნება მესინჯერი რნმ-ის წინამორბედი (პრე-მრნმ), საიდანაც, შემდგომი შერწყმის დროს, არაკოდირების თანმიმდევრობები - ინტრონები იშლება და წარმოიქმნება მომწიფებული mRNA. ასეთი გენები არ შეიძლება გამოხატული იყოს ბაქტერიულ უჯრედებში, რომლებსაც არ გააჩნიათ შერწყმის სისტემა. ამ დაბრკოლების დასაძლევად, დნმ-ის ასლი (cDNA) სინთეზირდება მომწიფებულ mRNA მოლეკულებზე, საპირისპირო ტრანსკრიპტაზას გამოყენებით, რომელსაც მეორე ჯაჭვი სრულდება დნმ პოლიმერაზას გამოყენებით. ასეთი დნმ-ის ფრაგმენტები, რომლებიც შეესაბამება გენების კოდირების თანმიმდევრობას (აღარ გამოყოფილია ინტრონებით) შეიძლება ჩასვათ შესაფერის მოლეკულურ ვექტორში.

სამიზნე პოლიპეპტიდის ამინომჟავური თანმიმდევრობის ცოდნით, შესაძლებელია მისი მაკოდირებელი ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობის სინთეზირება, ეგრეთ წოდებული ეკვივალენტური გენის მიღება და მისი ჩასმა შესაბამის ექსპრესიულ ვექტორში. ეკვივალენტური გენის შექმნისას, ჩვეულებრივ, მხედველობაში მიიღება გენეტიკური კოდის გადაგვარების თვისება (20 ამინომჟავა დაშიფრულია 61 კოდონით) და კოდონების გაჩენის სიხშირე თითოეული ამინომჟავისთვის იმ უჯრედებში, რომლებშიც დაგეგმილია ეს გენი. უნდა დაინერგოს, ვინაიდან კოდონების შემადგენლობა შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს სხვადასხვა ორგანიზმში. სწორად შერჩეულმა კოდონებმა შეიძლება მნიშვნელოვნად გაზარდონ სამიზნე ცილის გამომუშავება მიმღებ უჯრედში.

გენეტიკური ინჟინერიის ღირებულება.გენეტიკურმა ინჟინერიამ მნიშვნელოვნად გააფართოვა მოლეკულური ბიოლოგიის ექსპერიმენტული საზღვრები, რადგან შესაძლებელი გახდა სხვადასხვა ტიპის უჯრედებში უცხო დნმ-ის შეყვანა და მისი ფუნქციების შესწავლა. ამან შესაძლებელი გახადა გენეტიკური ინფორმაციის ორგანიზებისა და გამოხატვის ზოგადი ბიოლოგიური ნიმუშების გამოვლენა სხვადასხვა ორგანიზმებში. ამ მიდგომამ გახსნა პერსპექტივები ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებების ფუნდამენტურად ახალი მიკრობიოლოგიური მწარმოებლების, აგრეთვე ფუნქციურად აქტიური უცხო გენების მატარებელი ცხოველებისა და მცენარეების შესაქმნელად. მრავალი ადრე მიუწვდომელი ადამიანის ბიოლოგიურად აქტიური ცილა, მათ შორის ინტერფერონები, ინტერლეუკინები, პეპტიდური ჰორმონები და სისხლის ფაქტორები, დაიწყო დიდი რაოდენობით გამომუშავება ბაქტერიების, საფუარის ან ძუძუმწოვრების უჯრედებში და ფართოდ გამოიყენება მედიცინაში. უფრო მეტიც, შესაძლებელი გახდა ხელოვნურად შექმნა ქიმერული პოლიპეპტიდების მაკოდირებელი გენები, რომლებსაც აქვთ ორი ან მეტი ბუნებრივი ცილის თვისებები. ამ ყველაფერმა ძლიერი ბიძგი მისცა ბიოტექნოლოგიის განვითარებას.

გენეტიკური ინჟინერიის ძირითადი ობიექტებია ბაქტერიები Escherichia coli (Escherichia coli) და Bacilltis subtilis (თივის ბაცილი), მცხობელის საფუარი Saccharomices cerevisiae, ძუძუმწოვრების სხვადასხვა უჯრედული ხაზები. გენეტიკური ინჟინერიის ზემოქმედების ობიექტების სპექტრი მუდმივად ფართოვდება. ინტენსიურად მუშავდება ტრანსგენური მცენარეებისა და ცხოველების შექმნის კვლევის მიმართულებები. სხვადასხვა ინფექციური აგენტის საწინააღმდეგო ვაქცინების უახლესი თაობები იქმნება გენეტიკური ინჟინერიის მეთოდების გამოყენებით (მათგან პირველი შეიქმნა საფუარის საფუძველზე, რომელიც გამოიმუშავებს ადამიანის B ჰეპატიტის ვირუსის ზედაპირულ ცილას). დიდი ყურადღება ეთმობა ძუძუმწოვრების ვირუსებზე დაფუძნებული კლონირების ვექტორების შემუშავებას და მათ გამოყენებას ცოცხალი პოლივალენტური ვაქცინების შესაქმნელად ვეტერინარული მედიცინისა და მედიცინის საჭიროებებისთვის, აგრეთვე მოლეკულური ვექტორების სიმსივნური სიმსივნეების და მემკვიდრეობითი დაავადებების გენური თერაპიისთვის. შემუშავებულია recDNA-ს ადამიანისა და ცხოველის ორგანიზმებში პირდაპირი შეყვანის მეთოდი, რომელიც ხელმძღვანელობს მათ უჯრედებში სხვადასხვა ინფექციური აგენტის ანტიგენების გამომუშავებას (დნმ ვაქცინაცია). გენეტიკური ინჟინერიის უახლესი ტენდენციაა ტრანსგენურ მცენარეებზე დაფუძნებული საკვები ვაქცინების შექმნა, როგორიცაა პომიდორი, სტაფილო, კარტოფილი, სიმინდი, სალათის ფოთოლი და ა.შ., რომლებიც წარმოქმნიან ინფექციური აგენტების იმუნოგენურ ცილებს.

გენეტიკური ინჟინერიის ექსპერიმენტების ჩატარებასთან დაკავშირებული შიშები. recDNA-ს მიღებაზე პირველი წარმატებული ექსპერიმენტების შემდეგ მალევე, მეცნიერთა ჯგუფმა პ. ბერგის ხელმძღვანელობით შესთავაზა გენეტიკური ინჟინერიის ექსპერიმენტების შეზღუდვა. ეს შიშები ეფუძნებოდა იმ ფაქტს, რომ უცხო გენეტიკური ინფორმაციის შემცველი ორგანიზმების თვისებების პროგნოზირება რთულია. მათ შეუძლიათ შეიძინონ არასასურველი ნიშნები, დაარღვიონ ეკოლოგიური წონასწორობა, გამოიწვიოს უჩვეულო დაავადებების გაჩენა და გავრცელება ადამიანებში, ცხოველებსა და მცენარეებში. გარდა ამისა, აღინიშნა, რომ ადამიანის ჩარევა ცოცხალი ორგანიზმების გენეტიკურ აპარატში არის ამორალური და შეიძლება გამოიწვიოს არასასურველი სოციალური და ეთიკური შედეგები. 1975 წელს ეს პრობლემები განიხილეს ასილომარში (აშშ) საერთაშორისო კონფერენციაზე. მისი მონაწილეები მივიდნენ დასკვნამდე, რომ აუცილებელია გენეტიკური ინჟინერიის მეთოდების გამოყენება, მაგრამ გარკვეული წესებისა და რეკომენდაციების სავალდებულო დაცვით. შემდგომში, ეს წესები, რომელიც დამკვიდრდა მთელ რიგ ქვეყანაში, მნიშვნელოვნად შემსუბუქდა და შემცირდა მიკრობიოლოგიურ კვლევებში გავრცელებულ მეთოდებამდე, სპეციალური დამცავი მოწყობილობების შექმნა, რომლებიც ხელს უშლის ბიოლოგიური აგენტების გავრცელებას გარემოში, უსაფრთხო ვექტორებისა და მიმღები უჯრედების გამოყენებას. არ გამრავლდეს ბუნებრივ პირობებში.

ხშირად, გენეტიკური ინჟინერია გაგებულია მხოლოდ როგორც recDNA-სთან მუშაობა, ხოლო ტერმინები "მოლეკულური კლონირება", "დნმ კლონირება", "გენის კლონირება" გამოიყენება როგორც გენეტიკური ინჟინერიის სინონიმები. თუმცა, ყველა ეს კონცეფცია ასახავს მხოლოდ ცალკეული გენეტიკური ინჟინერიის ოპერაციების შინაარსს და, შესაბამისად, არ არის ტერმინი „გენეტიკური ინჟინერიის“ ექვივალენტი. რუსეთში ტერმინი "გენური ინჟინერია" ფართოდ გამოიყენება, როგორც გენეტიკური ინჟინერიის სინონიმი. თუმცა ამ ტერმინების სემანტიკური შინაარსი განსხვავებულია: გენეტიკური ინჟინერია მიზნად ისახავს ორგანიზმების შექმნას ახალი გენეტიკური პროგრამით, ხოლო ტერმინი „გენეტიკური ინჟინერია“ განმარტავს, თუ როგორ კეთდება ეს - გენების მანიპულირებით.

ლიტ.: Shchelkunov S. N. გენების კლონირება. ნოვოსიბ., 1986; ის არის. გენეტიკური ინჟინერია. მე-2 გამოცემა, Novosib., 2004; Watson J., Tooze J., Kurtz D. რეკომბინანტული დნმ. მ., 1986; დნმ-ის კლონირება. მეთოდები. მ., 1988; სიახლე დნმ-ის კლონირებაში: მეთოდები. მ., 1989 წ.

1. გენეტიკური ინჟინერიის შესაძლებლობები. 4

2. გენეტიკური ინჟინერიის ისტორია. 6

3. გენეტიკური ინჟინერია, როგორც მეცნიერება. გენეტიკური ინჟინერიის მეთოდები. ათი

4. გენეტიკური ინჟინერიის გამოყენების სფეროები. 12

5. სამეცნიერო ფაქტები გენეტიკური ინჟინერიის საშიშროების შესახებ. თვრამეტი

დასკვნა. 22

გამოყენებული ლიტერატურა.. 23

შესავალი

გენეტიკური ინჟინერიის თემა სულ უფრო პოპულარული ხდება ბოლო წლებში. ყველაზე მეტი ყურადღება ეთმობა იმ უარყოფით შედეგებს, რასაც შეიძლება მოჰყვეს მეცნიერების ამ დარგის განვითარება და დაფარულია ის სარგებელი, რომელიც გენური ინჟინერიას შეუძლია ძალიან მცირე ზომით მოიტანოს.

გამოყენების ყველაზე პერსპექტიული სფეროა მედიკამენტების წარმოება გენეტიკური ინჟინერიის ტექნოლოგიების გამოყენებით. ბოლო დროს შესაძლებელი გახდა ტრანსგენური მცენარეების საფუძველზე სასარგებლო ვაქცინების მიღება. არანაკლებ საინტერესოა საკვები პროდუქტების წარმოება ერთი და იგივე ტექნოლოგიების გამოყენებით.

გენეტიკური ინჟინერია მომავლის მეცნიერებაა. ამ დროისთვის მთელ მსოფლიოში მილიონობით ჰექტარი მიწის ნაკვეთი ითესება ტრანსგენური მცენარეებით, იქმნება უნიკალური მედიკამენტები და სასარგებლო ნივთიერებების ახალი მწარმოებლები. დროთა განმავლობაში, გენეტიკური ინჟინერია საშუალებას მისცემს ახალ მიღწევებს მედიცინაში, სოფლის მეურნეობაში, საკვების გადამუშავებასა და მეცხოველეობაში.

ამ ნაშრომის მიზანია გენეტიკური ინჟინერიის შესაძლებლობის, განვითარების ისტორიისა და ფარგლების შესწავლა.

1. გენეტიკური ინჟინერიის შესაძლებლობები

ბიოტექნოლოგიის მნიშვნელოვანი კომპონენტია გენეტიკური ინჟინერია. 70-იანი წლების დასაწყისში დაბადებულმა დღეს დიდ წარმატებას მიაღწია. გენეტიკური ინჟინერიის ტექნიკა გარდაქმნის ბაქტერიებს, საფუარის და ძუძუმწოვრების უჯრედებს „ქარხნებში“ ნებისმიერი ცილის ფართომასშტაბიანი წარმოებისთვის. ეს შესაძლებელს ხდის ცილების სტრუქტურისა და ფუნქციების დეტალურად გაანალიზებას და მათ სამკურნალოდ გამოყენებას. ამჟამად Escherichia coli (E. coli) გახდა ისეთი მნიშვნელოვანი ჰორმონების მიმწოდებელი, როგორიცაა ინსულინი და სომატოტროპინი. ადრე ინსულინს ცხოველური პანკრეასის უჯრედებიდან იღებდნენ, ამიტომ ღირებულება ძალიან მაღალი იყო. 100 გრ კრისტალური ინსულინის მისაღებად საჭიროა 800-1000 კგ პანკრეასი, ხოლო ძროხის ერთი ჯირკვალი 200-250 გრამს იწონის. ამან ინსულინი ძვირი და ძნელად მისაწვდომი გახადა დიაბეტით დაავადებულთა ფართო სპექტრისთვის. 1978 წელს Genentech-ის მკვლევარებმა შექმნეს პირველი ინსულინი Escherichia coli-ს სპეციალურად შემუშავებულ შტამში. ინსულინი შედგება ორი A და B პოლიპეპტიდური ჯაჭვისგან, 20 და 30 ამინომჟავების სიგრძისგან. როდესაც ისინი დაკავშირებულია დისულფიდურ ობლიგაციებთან, წარმოიქმნება ბუნებრივი ორმაგი ჯაჭვის ინსულინი. ნაჩვენებია, რომ იგი არ შეიცავს E. coli ცილებს, ენდოტოქსინებს და სხვა მინარევებს, არ აქვს გვერდითი მოვლენები, როგორც ცხოველური ინსულინი და არ გააჩნია ბიოლოგიური აქტივობა.

განსხვავებულია. შემდგომში, პროინსულინი სინთეზირებული იყო E. coli უჯრედებში, რისთვისაც დნმ-ის ასლი სინთეზირებული იყო რნმ-ის შაბლონზე საპირისპირო ტრანსკრიპტაზის გამოყენებით. მიღებული პროინსულინის გაწმენდის შემდეგ იგი გაიყო და მიიღეს ბუნებრივი ინსულინი, ხოლო ჰორმონის ექსტრაქციისა და იზოლაციის ეტაპები მინიმუმამდე იყო დაყვანილი. 1000 ლიტრი კულტურული სითხიდან შეიძლება მიიღოთ 200 გრამამდე ჰორმონი, რაც უდრის ღორის ან ძროხის პანკრეასის 1600 კგ გამოყოფილ ინსულინის რაოდენობას.

სომატოტროპინი არის ადამიანის ზრდის ჰორმონი, რომელიც გამოიყოფა ჰიპოფიზის ჯირკვალში. ამ ჰორმონის ნაკლებობა იწვევს ჰიპოფიზის ჯუჯას. თუ სომატოტროპინი ინიშნება დოზით 10 მგ კგ წონაზე კვირაში სამჯერ, მაშინ ერთი წლის განმავლობაში მისი დეფიციტით დაავადებული ბავშვი შეიძლება გაიზარდოს 6 სმ-ით საბოლოო ფარმაცევტული პროდუქტი. ამრიგად, ხელმისაწვდომი ჰორმონის რაოდენობა შეზღუდული იყო, უფრო მეტიც, ამ მეთოდით წარმოებული ჰორმონი იყო ჰეტეროგენული და შეიძლება შეიცავდეს ნელა განვითარებად ვირუსებს. კომპანია „გენენტეკმა“ 1980 წელს შეიმუშავა ბაქტერიების დახმარებით ზრდის ჰორმონის წარმოების ტექნოლოგია, რომელიც მოკლებული იყო ამ ნაკლოვანებებს. 1982 წელს საფრანგეთის პასტერის ინსტიტუტში E. coli-ს და ცხოველური უჯრედების კულტურაში მიიღეს ადამიანის ზრდის ჰორმონი, ხოლო 1984 წლიდან სსრკ-ში დაიწყო ინსულინის ინდუსტრიული წარმოება. ინტერფერონის წარმოებისას გამოიყენება E. coli, S. cerevisae (საფუარი) და ფიბრობლასტების ან ტრანსფორმირებული ლეიკოციტების კულტურა. ანალოგიური მეთოდებით მიიღება უსაფრთხო და იაფი ვაქცინებიც.

მაღალსპეციფიკური დნმ-ის ზონდების წარმოება დაფუძნებულია რეკომბინანტული დნმ-ის ტექნოლოგიაზე, რომლის დახმარებით ისინი სწავლობენ გენის ექსპრესიას ქსოვილებში, გენების ლოკალიზაციას ქრომოსომებში და იდენტიფიცირებენ გენებს, რომლებსაც აქვთ დაკავშირებული ფუნქციები (მაგალითად, ადამიანებში და ქათმებში. ). დნმ-ის ზონდები ასევე გამოიყენება სხვადასხვა დაავადების დიაგნოსტიკაში.

რეკომბინანტულმა დნმ-ის ტექნოლოგიამ შესაძლებელი გახადა არატრადიციული პროტეინ-გენის მიდგომა, რომელსაც ეწოდება საპირისპირო გენეტიკა. ამ მიდგომით, ცილა იზოლირებულია უჯრედიდან, ხდება ამ ცილის გენის კლონირება და მისი მოდიფიცირება, რაც ქმნის მუტანტის გენს, რომელიც აკოდირებს ცილის შეცვლილ ფორმას. შედეგად მიღებული გენი შეჰყავთ უჯრედში. თუ ის გამოხატულია, მისი მატარებელი უჯრედი და მისი შთამომავლები შეცვლიან პროტეინს სინთეზირებენ. ამ გზით შესაძლებელია დეფექტური გენების გამოსწორება და მემკვიდრეობითი დაავადებების მკურნალობა.

თუ ჰიბრიდული დნმ შეყვანილია განაყოფიერებულ კვერცხუჯრედში, შეიძლება მიღებულ იქნეს ტრანსგენური ორგანიზმები, რომლებიც გამოხატავენ მუტანტის გენს და გადასცემენ მას შთამომავლობას. ცხოველების გენეტიკური ტრანსფორმაცია შესაძლებელს ხდის ცალკეული გენების და მათი ცილოვანი პროდუქტების როლის დადგენას როგორც სხვა გენების აქტივობის რეგულირებაში, ასევე სხვადასხვა პათოლოგიურ პროცესებში. გენეტიკური ინჟინერიის დახმარებით შეიქმნა ვირუსული დაავადებების მიმართ მდგრადი ცხოველების ხაზები, ასევე ცხოველთა ჯიშები, რომლებსაც აქვთ ადამიანებისთვის სასარგებლო თვისებები. მაგალითად, მსხვილფეხა რქოსანი სომატოტროპინის გენის შემცველი რეკომბინანტული დნმ-ის მიკროინექციით კურდღლის ზიგოტაში შესაძლებელი გახდა ტრანსგენური ცხოველის მიღება ამ ჰორმონის ჰიპერპროდუქციით. შედეგად ცხოველებს ჰქონდათ გამოხატული აკრომეგალია.

გენების მატერიალური საფუძვლების მატარებლები არიან ქრომოსომა, რომელიც მოიცავს დნმ-ს და ცილებს. მაგრამ ფორმირების გენები არ არის ქიმიური, არამედ ფუნქციური. ფუნქციური თვალსაზრისით, დნმ შედგება მრავალი ბლოკისგან, რომელიც ინახავს გარკვეული რაოდენობის ინფორმაციას - გენებს. გენის მოქმედება ემყარება მის უნარს განსაზღვროს ცილის სინთეზი რნმ-ის საშუალებით. დნმ-ის მოლეკულაში, როგორც იქნა, ჩაწერილია ინფორმაცია, რომელიც განსაზღვრავს ცილის მოლეკულების ქიმიურ სტრუქტურას. გენი არის დნმ-ის მოლეკულის ნაწილი, რომელიც შეიცავს ინფორმაციას ერთი ცილის პირველადი სტრუქტურის შესახებ (ერთი გენი - ერთი ცილა). ვინაიდან ორგანიზმებში ათიათასობით ცილაა, ასევე არსებობს ათიათასობით გენი. უჯრედის ყველა გენის მთლიანობა ქმნის მის გენომს. სხეულის ყველა უჯრედი შეიცავს გენების ერთსა და იმავე კომპლექტს, მაგრამ თითოეული მათგანი ახორციელებს შენახული ინფორმაციის განსხვავებულ ნაწილს. ამიტომ, მაგალითად, ნერვული უჯრედები განსხვავდება ღვიძლის უჯრედებისგან როგორც სტრუქტურული, ასევე ფუნქციური და ბიოლოგიური მახასიათებლებით.

ახლა კი რთულია ყველა იმ შესაძლებლობის პროგნოზირება, რომელიც განხორციელდება მომდევნო რამდენიმე ათწლეულში.

2. გენეტიკური ინჟინერიის ისტორია

მაღალი სამედიცინო და ბიოლოგიური ტექნოლოგიების ისტორია, გენეტიკური კვლევის მეთოდები, ისევე როგორც თავად გენეტიკური ინჟინერია, პირდაპირ კავშირშია ადამიანის მარადიულ სურვილთან, გააუმჯობესოს შინაური ცხოველებისა და კულტივირებული მცენარეების ჯიშები. ცხოველთა და მცენარეთა ჯგუფებიდან გარკვეული ინდივიდების შერჩევით და ერთმანეთთან შეჯვარებით, ადამიანს, არ ჰქონდა სწორი წარმოდგენა ცოცხალი არსებების შიგნით მიმდინარე პროცესების შინაგან არსზე, მიუხედავად ამისა, მრავალი ასეული და ათასობით წლის განმავლობაში ქმნიდა. გაუმჯობესდა ცხოველებისა და მცენარეების ჯიშები, რომლებსაც გააჩნდათ ადამიანებისთვის გარკვეული სასარგებლო და აუცილებელი თვისებები.

მე-18 და მე-19 საუკუნეებში მრავალი მცდელობა გაკეთდა იმის გასარკვევად, თუ როგორ გადაეცემა ნიშნები თაობიდან თაობას. ერთი მნიშვნელოვანი აღმოჩენა 1760 წელს გააკეთა ბოტანიკოსმა კელროიტერმა, რომელმაც გადაკვეთა თამბაქოს ორი სახეობა მტვრის მტვრის ერთი სახეობიდან მეორე ტიპის პისტილაზე გადატანის გზით. ჰიბრიდული თესლიდან მიღებულ მცენარეებს ჰქონდათ შუალედური თვისებები ორივე მშობელს შორის. კელერაიტერმა აქედან ლოგიკურად დაასკვნა, რომ მშობლების თვისებები გადაეცემა როგორც მტვრის (თესლის უჯრედების) ასევე კვერცხუჯრედების (კვერცხუჯრედის) მეშვეობით. თუმცა, ვერც მან და ვერც მისმა თანამედროვეებმა, რომლებიც დაკავებულნი იყვნენ მცენარეთა და ცხოველთა ჰიბრიდიზაციით, ვერ გამოავლინეს მემკვიდრეობის გადაცემის მექანიზმის ბუნება. ეს ნაწილობრივ იმით არის განპირობებული, რომ იმ დროს ამ მექანიზმის ციტოლოგიური საფუძველი ჯერ კიდევ არ იყო ცნობილი, მაგრამ ძირითადად იმით, რომ მეცნიერები ცდილობდნენ ერთდროულად შეესწავლათ მცენარეთა ყველა თვისების მემკვიდრეობა.

გარკვეული თვისებებისა და თვისებების მემკვიდრეობის შესწავლის მეცნიერული მიდგომა შეიმუშავა ავსტრიელმა კათოლიკე ბერმა გრეგორ მენდელმა, რომელმაც 1865 წლის ზაფხულში დაიწყო თავისი ექსპერიმენტები მცენარეთა ჰიბრიდიზაციაზე (ბარდას სხვადასხვა ჯიშის გადაკვეთა) მისი მონასტრის ტერიტორიაზე. მან პირველად აღმოაჩინა გენეტიკის ძირითადი კანონები. გრეგორ მენდელმა წარმატებას მიაღწია, რადგან მან შეისწავლა განსხვავებული, განსხვავებული (კონტრასტული) თვისებების მემკვიდრეობა, დათვალა თითოეული ტიპის შთამომავლობის რაოდენობა და ყურადღებით ინახავდა დეტალურ ჩანაწერებს მისი გადაკვეთის ყველა ექსპერიმენტის შესახებ. მათემატიკის საფუძვლების გაცნობამ მისცა მას მიღებული მონაცემების სწორად ინტერპრეტაცია და წამოაყენა ვარაუდი, რომ თითოეული თვისება განისაზღვრება ორი მემკვიდრეობითი ფაქტორით. ნიჭიერმა ბერმა-მკვლევარმა მოგვიანებით შეძლო ნათლად ეჩვენებინა, რომ მემკვიდრეობითი თვისებები არ ერევა, არამედ გადაეცემა შთამომავლობას გარკვეული ერთეულების სახით. ეს ბრწყინვალე დასკვნა შემდგომში სრულად დადასტურდა, როდესაც შესაძლებელი გახდა ქრომოსომების დანახვა და უჯრედების სხვადასხვა ტიპის გაყოფის თავისებურებების გარკვევა: მიტოზი (სომატური უჯრედები - სხეულის უჯრედები), მეიოზი (სქესი, რეპროდუქციული, ჩანასახი) და განაყოფიერება.

მენდელმა მოახსენა თავისი მუშაობის შედეგები ბრუნის ნატურალისტთა საზოგადოების შეხვედრაზე და გამოაქვეყნა ისინი ამ საზოგადოების წარმოებაში. მისი შედეგების მნიშვნელობა არ ესმოდათ მის თანამედროვეებს და ამ კვლევებმა თითქმის 35 წლის განმავლობაში არ მიიპყრო მცენარის სელექციონერებისა და ბუნებისმეტყველების ყურადღება.

1900 წელს, მას შემდეგ, რაც ცნობილი გახდა უჯრედების დაყოფის დეტალები მიტოზის, მეიოზის და თავად განაყოფიერების მიხედვით, სამმა მკვლევარმა - დე ვრისმა ჰოლანდიაში, კორენსმა გერმანიაში და ცჩერმაკმა ავსტრიაში - ჩაატარეს ექსპერიმენტების სერია და ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად. , ხელახლა აღმოაჩინა მემკვიდრეობის კანონები, ადრე აღწერილი მენდელის მიერ. მოგვიანებით, მენდელის სტატიის აღმოჩენისთანავე, რომელშიც ეს კანონები ნათლად იყო ჩამოყალიბებული მათზე 35 წლით ადრე, ამ მეცნიერებმა ერთხმად გადაუხადეს ხარკი ბერ მეცნიერს და დაასახელეს მემკვიდრეობის ორი ძირითადი კანონი.

XX საუკუნის პირველ ათწლეულში ჩატარდა ექსპერიმენტები ყველაზე მრავალფეროვან მცენარეებთან და ცხოველებთან და მრავალი დაკვირვება განხორციელდა ადამიანებში თვისებების მემკვიდრეობითობასთან დაკავშირებით, რამაც ნათლად აჩვენა, რომ მემკვიდრეობა ყველა ამ ორგანიზმში ერთსა და იმავე ძირითად კანონებს ემორჩილება. აღმოჩნდა, რომ მენდელის მიერ აღწერილი ფაქტორები, რომლებიც განსაზღვრავენ კონკრეტულ ნიშანს, განლაგებულია უჯრედის ბირთვის ქრომოსომებში. შემდგომში, 1909 წელს, ამ ერთეულებს დაასახელა დანიელმა ბოტანიკოსმა იოჰანსენის გენები (ბერძნული სიტყვიდან "genos" - გვარი, წარმოშობა) და ამერიკელმა მეცნიერმა უილიამ სეტონმა შენიშნა გასაოცარი მსგავსება ქრომოსომების ქცევას შორის გამეტების წარმოქმნის დროს ( სასქესო უჯრედები), მათი განაყოფიერება და მენდელის მემკვიდრეობითი ფაქტორების - გენების გადაცემა. ამ ბრწყინვალე აღმოჩენებზე დაყრდნობით შეიქმნა მემკვიდრეობის ქრომოსომის ე.წ.

მკაცრად რომ ვთქვათ, თავად გენეტიკა, როგორც ცოცხალი ორგანიზმების მემკვიდრეობისა და ცვალებადობის მეცნიერება და მათი მართვის მეთოდები, წარმოიშვა მე-20 საუკუნის დასაწყისში. ამერიკელმა გენეტიკოსმა ტ. მორგანმა თავის კოლეგებთან ერთად ჩაატარა მრავალი ექსპერიმენტი, რამაც შესაძლებელი გახადა სქესის განსაზღვრის გენეტიკური საფუძვლის გამოვლენა და მემკვიდრეობის არაჩვეულებრივი ფორმების ახსნა, რომლებშიც თვისების გადაცემა დამოკიდებულია ინდივიდის სქესზე. (ე.წ. სქესთან დაკავშირებული თვისებები). შემდეგი მნიშვნელოვანი წინგადადგმული ნაბიჯი გადადგა 1927 წელს, როდესაც გ.მელერმა აღმოაჩინა, რომ ბუზ Drosophila-სა და სხვა ორგანიზმების რენტგენის სხივებით დასხივებით შესაძლებელია მათში გენის ცვლილებების ხელოვნურად გამოწვევა, ანუ მუტაციები. ამან შესაძლებელი გახადა მრავალი ახალი მუტანტური გენის მოპოვება - დამატებითი მასალა მემკვიდრეობის შესასწავლად. მუტაციების ბუნების შესახებ მონაცემები ემსახურება როგორც თავად გენების გაგებისა და სტრუქტურის ერთ-ერთ გასაღებს.

ჩვენი საუკუნის 20-იან წლებში სკოლის საბჭოთა მეცნიერებმა ა. სერებროვსკის, ჩატარდა პირველი ექსპერიმენტები, რომლებმაც აჩვენეს, რამდენად რთულია გენი. ეს იდეები გამოიყენეს ჯ. უოტსონმა და ფ. კრიკმა, რომლებმაც მოახერხეს 1953 წელს ინგლისში დნმ-ის მოდელის შექმნა და გენეტიკური კოდის გაშიფვრა. შემდეგ გაფართოვდა კვლევითი სამუშაოები, რომელიც დაკავშირებულია გენეტიკური მასალის ახალი კომბინაციების მიზანმიმართულ შექმნასთან, რამაც გამოიწვია თავად გენეტიკური ინჟინერიის გაჩენა.

ამავე დროს, 1940-იან წლებში დაიწყო გენებისა და ფერმენტების ურთიერთკავშირის ექსპერიმენტული შესწავლა. ამ მიზნით ფართოდ გამოიყენებოდა კიდევ ერთი ობიექტი - ობის სოკო Neurospora, საიდანაც შესაძლებელი გახდა ხელოვნურად მიეღო და შესწავლილიყო მთელი რიგი ბიოქიმიური მუტაციები, რომლებიც დაკავშირებულია ამა თუ იმ სპეციალური ფერმენტის (ცილის) დაკარგვასთან. ბოლო ორი ათწლეულის განმავლობაში, Escherichia coli და ზოგიერთი ბაქტერიოფაგი, რომელიც აინფიცირებს ამ ბაქტერიას, იყო გენეტიკური კვლევის ყველაზე გავრცელებული ობიექტი.

მე-20 საუკუნის დასაწყისიდან გაჩნდა ურყევი ინტერესი ადამიანებში გარკვეული (სპეციფიკური) ნიშან-თვისებების მემკვიდრეობის შესწავლისა და შინაურ ცხოველებსა და კულტივირებულ მცენარეებში სასურველი და არასასურველი თვისებების მემკვიდრეობითი გადაცემის მიმართ. გენეტიკური ნიმუშების შესახებ მუდმივად მზარდი ცოდნის საფუძველზე, გენეტიკურმა მეცნიერებმა და სელექციონერებმა, თითქმის შეკვეთით, ისწავლეს პირუტყვის მოშენება, რომელსაც შეუძლია ცხელ კლიმატში გადარჩენა, ძროხები, რომლებიც იძლევიან ბევრ რძეს ცხიმის მაღალი შემცველობით, ქათმები, რომლებიც დებენ დიდ კვერცხებს. თხელი ნაჭუჭით, სიმინდისა და ხორბლის ჯიშები, რომლებიც მეტად მდგრადია გარკვეული დაავადებების მიმართ.

1972 წელს აშშ-ში პ.ბერგის ლაბორატორიაში მიიღეს პირველი ჰიბრიდული (რეკომბინანტული) დნმ. საინტერესო იდეები ადამიანის გენეტიკის სფეროში და კვლევის გენეტიკური მეთოდები ფართოდ განვითარდა და გამოიყენებოდა თავად მედიცინაში. 1970-იან წლებში დაიწყო ადამიანის გენომის გაშიფვრა. ათ წელზე მეტია, არსებობს პროექტი სახელწოდებით ადამიანის გენომი. 3 მილიარდი წყვილი ნუკლეოტიდიდან, რომლებიც განლაგებულია უწყვეტ პასაჟებში, ჯერჯერობით მხოლოდ 10 მილიონი სიმბოლოა წაკითხული. პარალელურად იქმნება ახალი გენეტიკური ტექნიკა, რომელიც ზრდის დნმ-ის წაკითხვის სიჩქარეს. რუსეთის სამედიცინო მეცნიერებათა აკადემიის სამედიცინო გენეტიკური ცენტრის დირექტორი ვ.ი. ივანოვს ნამდვილად სჯერა, რომ „მთელი გენომი წაკითხული იქნება დაახლოებით 2020 წლისთვის“.

3. გენეტიკური ინჟინერია, როგორც მეცნიერება. გენეტიკური ინჟინერიის მეთოდები

გენეტიკური ინჟინერია არის ფუნქციურად აქტიური გენეტიკური სტრუქტურების (რეკომბინანტული დნმ) ინ ვიტრო აგება, ან სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ხელოვნური გენეტიკური პროგრამების შექმნა (Baev A.A.). ე.ს. ფირუზიანის გენეტიკური ინჟინერია არის ექსპერიმენტული მეთოდების სისტემა, რომელიც შესაძლებელს ხდის ლაბორატორიაში ხელოვნური გენეტიკური სტრუქტურების აგებას (ინ ვიტრო) ეგრეთ წოდებული რეკომბინანტული ან ჰიბრიდული დნმ-ის მოლეკულების სახით.

საუბარია მიმართულ, წინასწარ განსაზღვრული პროგრამის მიხედვით, მოლეკულური გენეტიკური სისტემების კონსტრუქციაზე სხეულის გარეთ მათი შემდგომი შეყვანით ცოცხალ ორგანიზმში. ამ შემთხვევაში, რეკომბინანტული დნმ ხდება რეციპიენტი ორგანიზმის გენეტიკური აპარატის განუყოფელი ნაწილი და ანიჭებს მას ახალ უნიკალურ გენეტიკურ, ბიოქიმიურ, შემდეგ კი ფიზიოლოგიურ თვისებებს.

გამოყენებითი გენეტიკური ინჟინერიის მიზანია შექმნას ისეთი რეკომბინანტული დნმ-ის მოლეკულები, რომლებიც გენეტიკურ აპარატში შეყვანისას სხეულს მისცემენ თვისებებს, რომლებიც სასარგებლოა ადამიანისთვის.

რეკომბინანტული დნმ ტექნოლოგია იყენებს შემდეგ მეთოდებს:

დნმ-ის სპეციფიური დაშლა შეზღუდვის ნუკლეაზებით, ცალკეული გენების იზოლაციისა და მანიპულირების დაჩქარება;

გასუფთავებული დნმ-ის ფრაგმენტის ყველა ნუკლეოტიდის სწრაფი თანმიმდევრობა, რაც საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ გენის საზღვრები და მის მიერ დაშიფრული ამინომჟავების თანმიმდევრობა;

რეკომბინანტული დნმ-ის აგება;

ნუკლეინის მჟავას ჰიბრიდიზაცია, რომელიც საშუალებას იძლევა უფრო დიდი სიზუსტით და მგრძნობელობით გამოავლინოს სპეციფიკური რნმ ან დნმ-ის თანმიმდევრობა, მათი დამატებითი ნუკლეინის მჟავების თანმიმდევრობების შეერთების უნარის საფუძველზე;

დნმ-ის კლონირება: ინ ვიტრო გაძლიერება პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქციით ან დნმ-ის ფრაგმენტის შეყვანა ბაქტერიულ უჯრედში, რომელიც ასეთი ტრანსფორმაციის შემდეგ ამრავლებს ამ ფრაგმენტს მილიონობით ეგზემპლარად;

რეკომბინანტული დნმ-ის შეყვანა უჯრედებში ან ორგანიზმებში.

4. გენეტიკური ინჟინერიის გამოყენების სფეროები

მეცნიერული აღმოჩენები, რომლებიც ამჟამად ხდება ადამიანის გენეტიკის სფეროში, ფაქტობრივად რევოლუციური მნიშვნელობისაა, ვინაიდან საუბარია „ადამიანის გენომის რუქის“ ან „ადამიანის გენომის პათოლოგიური ანატომიის“ შექმნის შესაძლებლობაზე. ეს გენეტიკური რუკა საშუალებას მისცემს დნმ-ის გრძელ სპირალზე გარკვეულ მემკვიდრეობით დაავადებაზე პასუხისმგებელი გენების მდებარეობა. გენეტიკური მეცნიერების აზრით, ამ შეუზღუდავმა შესაძლებლობებმა საფუძველი დაუდო კლინიკურ პრაქტიკაში ეგრეთ წოდებული გენური თერაპიის გამოყენების იდეას, რომელიც არის მიმართულება პაციენტების მკურნალობაში, რომელიც დაკავშირებულია დაზარალებული გენების ჩანაცვლებასთან მაღალი ბიოსამედიცინო ტექნოლოგიების გამოყენებით. და გენეტიკური ინჟინერია. ადამიანის გენის სისტემების შემადგენლობაში შეჭრა და მათი სასიცოცხლო აქტივობის უზრუნველყოფა შესაძლებელია როგორც სხეულის სომატური (ნებისმიერი სხეულებრივი, გარკვეული სტრუქტურული და ფუნქციური განსხვავებების მქონე) უჯრედების დონეზე, ასევე სქესის, რეპროდუცირების (სქესობრივი) და ჩანასახის დონეზე. (ემბრიონული) უჯრედები.

გენეტიკური ინჟინერია, როგორც თერაპიის სახეობა - გარკვეული გენეტიკურად განსაზღვრული დაავადების მკურნალობა - ასოცირდება შესაბამისი არადეფექტური დნმ-ის მოლეკულის მიწოდებასთან, რათა მისი დახმარებით შეცვალოს ეს გენი - ქრომოსომის მონაკვეთი, რომელიც შეიცავს დეფექტს. ან ადამიანის გენეტიკურ მასალაში ინტეგრირება ადამიანის სხეულის ეგრეთ წოდებულ სომატურ უჯრედებთან, რომლებსაც აქვთ გენეტიკური დეფექტი. ადამიანთან მიმართებაში გენეტიკური ინჟინერიის ამოცანაა უზრუნველყოს შესაბამისი მიზანმიმართული ეფექტი კონკრეტულ გენზე, რათა გამოსწორდეს ის სათანადო ფუნქციონირების მიმართულებით და მიეცეს მემკვიდრეობითი დაავადებით დაავადებულ ადამიანს გენის ნორმალური, უცვლელი ვერსია. . მედიკამენტური თერაპიისგან განსხვავებით, ეს თერაპია, რომელსაც გენეტიკური ინჟინერია ჰქვია, სავარაუდოდ უზრუნველყოფს პაციენტს ხანგრძლივ, ხანგრძლივ, მაღალეფექტურ მკურნალობას, რომელსაც მოაქვს დიდი შვება და სარგებელი.

თუმცა, ცოცხალ ორგანიზმებში დნმ-ის შეყვანის ყველა თანამედროვე მეთოდს არ შეუძლია მისი გადაყვანა და მიწოდება უჯრედების კონკრეტულ პოპულაციამდე, რომლებიც შეიცავს შეცვლილ და, შესაბამისად, გაუმართავ გენს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეგრეთ წოდებული მიმართული გადაცემა, გენების ტრანსპორტირება სხეულის პირობებში („ინ ვივო“ მოდელში), ამჟამად შეუძლებელია.

კიდევ ერთი მეთოდოლოგიური მიდგომა, რომელიც დაფუძნებულია პაციენტის სხეულიდან დაზარალებული გენის შემცველი უჯრედების გარკვეული პოპულაციის ამოღებაზე და გენეტიკური მასალით მანიპულირებაზე დეფექტური გენების უჯრედებში გენეტიკური ინჟინერიის გამოყენებით ("ინ ვიტრო" მოდელში) დაბრუნებით და იმავე ადგილას დაბრუნებით. ცხედარი, სადაც ისინი ამოიღეს პაციენტისგან, ამჟამად შესაძლებელია სამედიცინო გენეტიკური ცენტრების პირობებში. გენეტიკური ინჟინერიის მეშვეობით გენური თერაპიის ეს მეთოდი უკვე გამოიყენეს ექსპერიმენტულ მცდელობაში ორი პაციენტის განკურნების მიზნით, რომლებიც დაავადებულია იშვიათი გენეტიკურად განსაზღვრული დაავადებით, ეგრეთ წოდებული ბეტა თალასემიით, რომელიც, ისევე როგორც ნამგლისებრუჯრედოვანი ანემია, ასევე გამოწვეულია სისხლის წითელ უჯრედებში არანორმალურად განლაგებული და, შესაბამისად, გაუმართავი ფუნქციონირების პროტეინი. მანიპულაციის არსი იმაში მდგომარეობდა, რომ ამ პაციენტების ძვლის ტვინიდან იზოლირებული იქნა ეგრეთ წოდებული ღეროვანი უჯრედები, რომელთა ქრომოსომებში შეიყვანეს დნმ-ის განყოფილება, რომელიც პასუხისმგებელია ნორმალური ჰემოგლობულინის ცილის გამომუშავებაზე - გენი. მას შემდეგ, რაც პაციენტის ძვლის ტვინში დარჩენილი გაუმართავი ღეროვანი უჯრედები თითქმის მთლიანად განადგურდა, გენეტიკურად ინჟინერიით შემუშავებული ღეროვანი უჯრედები შეიყვანეს პაციენტებში. სამწუხაროდ, ეს ორი მცდელობა კლინიკურად წარუმატებელი აღმოჩნდა, რადგან პაციენტები გარდაიცვალნენ. გენეტიკური ინჟინერიის ეს პირველი შემთხვევა საავადმყოფოში არ იყო ავტორიზებული და დამტკიცებული შესაბამისი კონტროლის კომიტეტების მიერ და მისი მონაწილეები მკაცრად დაგმეს ადამიანის გენეტიკის სფეროში კვლევის ჩატარების წესების უხეში დარღვევისთვის.

რეპროდუქციული (სქესის) უჯრედების გენეტიკურმა ინჟინერიამ შეიძლება გამოიწვიოს სრულიად განსხვავებული შედეგები, რადგან ამ უჯრედებში დნმ-ის შეყვანა განსხვავდება სომატური (სხეულებრივი, არასქესობრივი) უჯრედების გენეტიკური დეფექტის კორექტირებისგან. ცნობილია, რომ სხვა გენების შეყვანა ჩანასახოვანი უჯრედების ქრომოსომებში იწვევს მათ გადაცემას შემდგომ თაობებზე. პრინციპში, შეიძლება წარმოვიდგინოთ დეფექტური სექციების ნაცვლად დნმ-ის გარკვეული მონაკვეთების დამატება გარკვეული ადამიანის თითოეული რეპროდუცირებადი უჯრედის გენეტიკურ მასალაში, რომელიც დაავადებულია ამა თუ იმ გენეტიკურად წინასწარ განსაზღვრული დაავადებით.

მართლაც, ეს მიღწეულია თაგვებში. ამრიგად, ქალის საკვერცხედან მიიღეს კვერცხუჯრედი, რომელიც შემდგომში განაყოფიერდა სინჯარაში (ინ ვიტრო), შემდეგ კი უცხო დნმ-ის სეგმენტი შეიყვანეს განაყოფიერებული კვერცხუჯრედის ქრომოსომაში. იგივე განაყოფიერებული კვერცხუჯრედი მოდიფიცირებული გენომით იყო იმპლანტირებული (შეყვანილი) დედალი თაგვის დედის საშვილოსნოში. უცხო დნმ-ის წყარო ერთ ექსპერიმენტში იყო კურდღლის გენეტიკური მასალა, მეორეში კი - ადამიანის.

იმისათვის, რომ გამოვლინდეს ნაყოფის საშვილოსნოსშიდა განვითარების პერიოდში ბავშვის დაბადების ალბათობა გარკვეული გენეტიკური დარღვევებით, როგორიცაა, მაგალითად, დაუნის სინდრომი ან ტეი-საქსის დაავადება, ე.წ. ამნიოცენტეზის კვლევის ტექნიკაა. გამოიყენება - პრენატალური ანალიზი, რომლის დროსაც ორსულობის მეორე ტრიმესტრის დასაწყისში ამოღებული სანაყოფე პარკიდან ჩანასახოვანი უჯრედების შემცველი ბიოლოგიური სითხის ნიმუში. გარდა ამისა, შემდგომი განვითარება მიიღო დედის პლაცენტის სისხლის ნიმუშიდან ნაყოფის სხვადასხვა უჯრედების ამოღების მეთოდმა. ამ გზით მიღებული საშვილოსნოს უჯრედები ამჟამად შეიძლება გამოყენებულ იქნას მხოლოდ გენეტიკურად განსაზღვრული დაავადებების შეზღუდული რაოდენობის გამოსავლენად, რომლებშიც არის გამოხატული, უხეში დარღვევები დნმ-ის სტრუქტურაში და ბიოქიმიური ანალიზით განსაზღვრული ცვლილებები. გენეტიკური ინჟინერია ნაყოფის კვლევაში რეკომბინანტული დნმ-ის გამოყენებით ხსნის სხვადასხვა და მრავალი მემკვიდრეობითი დაავადების სწორად დიაგნოსტირების შესაძლებლობას.

ამ შემთხვევაში მუშავდება მეთოდები ეგრეთ წოდებული გენის „ზონდების“ შესაქმნელად, რომელთა გამოყენებითაც შესაძლებელია დადგინდეს, არის თუ არა ნორმალური, უცვლელი გენი ქრომოსომაში, თუ არის არანორმალური, დეფექტური გენი. გარდა ამისა, გენეტიკური ინჟინერია, რომელიც დაკავშირებულია რეკომბინანტული დნმ-ის გამოყენებასთან, რომელიც მისი ფორმირების ერთ-ერთ სტადიაზეა, მომავალში საშუალებას მისცემს ადამიანის გენების ე.წ. პათოლოგიური ინფორმაცია და, შესაბამისად, საინტერესოა გენეტიკოსებისთვის, შეიძლება აღმოჩენილი იყოს დროულად და საკმარისად სწრაფად სხვა „ეტიკეტირებული“ გენის გამოყენების მეთოდის ანალოგიით. ეს დახვეწილი ბიოსამედიცინო ტექნიკა ხელს შეუწყობს ნებისმიერი გენის დადგენას საშვილოსნოს უჯრედებში და არა მხოლოდ მათში, რომლებშიც შესაძლებელია ამნიოცენტეზის ტექნიკის გამოყენებით სხვადასხვა დარღვევების გამოვლენის ალბათობა.

ამასთან დაკავშირებით, ბოლო წლებში გაჩნდა ბიოსამედიცინო მეცნიერებების ახალი სექციები, როგორიცაა, მაგალითად, მაღალი დნმ ტექნოლოგიები, ემბრიონული თერაპია და უჯრედული თერაპია (ციტოთერაპია), ანუ გენეტიკურად განსაზღვრული დაავადების ინტრაუტერიული დიაგნოსტიკა და მკურნალობა. ემბრიონის (ემბრიონის) ჩამოყალიბებისა და განვითარების ეტაპზე, ხოლო ნაყოფის მომწიფების ეტაპზე. ემბრიონის მასალებში შეჭრა და მანიპულირება პირდაპირ გავლენას ახდენს გენეტიკური ცვლილებების მემკვიდრეობაზე, რადგან მათ აქვთ თაობიდან თაობას გადაცემის უნარი. უფრო მეტიც, გენეტიკური დიაგნოზი თავად იწყებს განვითარებას გენეტიკურ პროგნოზში, ანუ პიროვნების მომავალი ბედის განსაზღვრაში, მედიცინაში მთავარი რევოლუციური ცვლილებების კონსოლიდაციაში, რაც რთული სამედიცინო გენეტიკური ექსპერიმენტებისა და ტექნიკის შედეგად შესაძლებელი გახდა დიდი ხნით ადრე. "დაავადების კლინიკური სურათის" გამოჩენა, ზოგჯერ ადამიანის დაბადებამდეც კი, რათა დადგინდეს, თუ რა მემკვიდრეობითი დაავადებები ემუქრება მას. ამრიგად, გენეტიკოსებისა და გენეტიკური ინჟინერიის დარგის სპეციალისტების ძალისხმევის წყალობით, ბიოსამედიცინო მეცნიერებების სიღრმეში დაიბადა ეგრეთ წოდებული „პროგნოზირებადი მედიცინა“, ანუ მედიცინა, რომელიც „მომავლის წინასწარმეტყველებას აკეთებს“.

ამავდროულად, გენეტიკური ინჟინერიის სხვადასხვა ტექნოლოგიები და ტექნიკა შესაძლებელს ხდის ბავშვის განვითარების პრენატალურ პერიოდშიც კი, მის დაბადებამდე, არა მხოლოდ მასში გარკვეული მემკვიდრეობითი დაავადების არსებობა, არამედ დეტალურად აღწეროს. მზარდი ემბრიონისა და ნაყოფის სამედიცინო და გენეტიკური თვისებები.

ადამიანის გენომის გენეტიკური რუქის შესახებ ახალი მონაცემების დაგროვებით და მისი დნმ-ის აღწერით (თანმიმდევრობით) და ასევე იმის გამო, რომ დნმ-ის პოლიმორფიზმის შესწავლის თანამედროვე მეთოდები შესაძლებელს ხდის გენეტიკური ინფორმაციის ხელმისაწვდომობას გარკვეული სტრუქტურული და ფუნქციური (მათ შორის ადამიანის სხეულის პათოლოგიური) თვისებები, რომლებიც, როგორც ჩანს, მომავალში გამოვლინდება, მაგრამ ჯერ კიდევ არ არის შესამჩნევი, სამედიცინო გენეტიკური დიაგნოსტიკის დახმარებით შესაძლებელი ხდება ბავშვის შესახებ ყველა გენეტიკური ინფორმაციის მიღება, არა მხოლოდ პრეკლინიკურად. , ანუ გარკვეული მემკვიდრეობითი დაავადების გამოვლინებამდე და პრენატალურად, ანუ მის დაბადებამდე, მაგრამ ასევე წინასწარგანზრახულად, ანუ ჩასახვამდეც კი.

უახლოეს მომავალში, სამედიცინო გენეტიკური დიაგნოსტიკის სფეროში მიღწეული წარმატებისა და პროგრესის წყალობით, შესაძლებელი გახდება, დნმ-ის დიაგნოსტიკის მიხედვით, საკმაოდ თავდაჯერებულად ვიმსჯელოთ, მაგალითად, როგორი იქნება ადამიანის სიმაღლე, მისი გონებრივი შესაძლებლობები, გარკვეული დაავადებებისადმი მიდრეკილება (კერძოდ, ონკოლოგიური ან ფსიქიკური), განწირულია ნებისმიერი მემკვიდრეობითი დაავადების გამოვლინებისა და განვითარებისათვის.

თანამედროვე ბიოსამედიცინო ტექნოლოგიები შესაძლებელს ხდის აღმოაჩინოს გენებში სხვადასხვა დარღვევები, რომლებიც შეიძლება გამოვლინდეს და გამოიწვიოს გარკვეული დაავადებები, არა მხოლოდ კლინიკურად გამოხატული დაავადების სტადიაზე, არამედ მაშინაც, როდესაც ჯერ კიდევ არ არის პათოლოგიის ნიშნები და თავად დაავადება არ გამოვლინდება. ძალიან მალე. ამის მაგალითები შეიძლება იყოს 40 წელზე უფროსი ასაკის ადამიანზე და თუნდაც 70 წლის ასაკში, ალცჰეიმერის დაავადება და ჰანტინგტონის ქორეა. თუმცა, ამ შემთხვევაშიც შესაძლებელია აღმოვაჩინოთ გენები, რომლებმაც შეიძლება გამოიწვიონ მსგავსი დაავადებები ადამიანებში, თვით პაციენტის ჩასახვამდეც კი. ასევე ცნობილია, რომ შაქრიანი დიაბეტი შეიძლება კლასიფიცირდეს ასეთ დაავადებებს შორის. ამ დაავადებისადმი მიდრეკილება და თავად გენეტიკურად განსაზღვრული პათოლოგია მემკვიდრეობითია და შეიძლება გამოვლინდეს ზრდასრულ ასაკში ან სიბერეში ცხოვრების გარკვეული წესის შეუსრულებლობის შემთხვევაში. გონივრული დარწმუნებით შეიძლება ითქვას, რომ თუ ორივე მშობელი ან ერთ-ერთი მათგანი დაავადებულია შაქრიანი დიაბეტით, მაშინ „დიაბეტის“ გენის ან ასეთი გენების კომბინაციის მემკვიდრეობის ალბათობა ბავშვებს გადაეცემა.

ამავდროულად, ბიოლოგიური მასალის მიკროსკოპულად მცირე რაოდენობის არსებობისას შესაძლებელია შესაბამისი ბიოსამედიცინო კვლევების ჩატარება და სწორი დიაგნოზის დასმა. ზოგჯერ ამისთვის საკმარისია რამდენიმე ცალკეული უჯრედი, რომელიც გამრავლდება ინ ვიტრო კულტურაში და მისგან მიიღება საცდელი პირის „გენეტიკური პორტრეტი“, რა თქმა უნდა, არა მისი გენომის ყველა გენისთვის (არსებობს ათიათასობით მათგანი!), მაგრამ მათთვის, რისთვისაც არსებობს გარკვეული დეფექტების ეჭვის საფუძვლიანი საფუძველი. ფიჭური და გენეტიკური ინჟინერიის მეთოდების ერთდროული შემუშავება საშუალებას მისცემს გენომის შემეცნების შემდგომ ეტაპებზე აღმოაჩინოს პრაქტიკული შესაძლებლობა თვითნებურად და, უპირველეს ყოვლისა, თერაპიული მიზნებისათვის, შეცვალოს გენების თანმიმდევრობა და რიგი, მათი შემადგენლობა და სტრუქტურა.

მედიცინა არ არის გენეტიკური ინჟინერიის გამოყენების ერთადერთი სფერო. განასხვავებენ მცენარეთა გენეტიკურ ინჟინერიას, ბაქტერიოლოგიური უჯრედების გენეტიკურ ინჟინერიას.

ბოლო დროს გაჩნდა ახალი შესაძლებლობები ტრანსგენურ მცენარეებზე დაფუძნებული „საკვები“ ვაქცინების მიღებისას.

ტრანსგენურ მცენარეებში მსოფლიოში დიდი პროგრესია მიღწეული. ისინი დიდწილად დაკავშირებულია იმ ფაქტთან, რომ უჯრედიდან, უჯრედების ჯგუფიდან ან მცენარეებში მოუმწიფებელი ემბრიონიდან ორგანიზმის მიღების პრობლემა ახლა დიდი პრობლემა არ არის. თანამედროვე მეცნიერებაში ფართოდ გამოიყენება უჯრედული ტექნოლოგიები, ქსოვილების კულტურა და რეგენერირებული აგენტების შექმნა.

განვიხილოთ მიღწევები მცენარეთა მოყვანის სფეროში, რომლებიც მიღწეული იქნა ციმბირის მცენარეთა ფიზიოლოგიისა და ბიოქიმიის ინსტიტუტში, რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის ციმბირის ფილიალში.

ამრიგად, ბოლო წლებში, მრავალი ტრანსგენური მცენარე იქნა მიღებული ugt, acp, acb, accc და სხვა გენების, რომლებიც იზოლირებულია მცენარეთა სხვადასხვა ობიექტებიდან მათ გენომში.

ამ გენების შემოღების შედეგად გაჩნდა ხორბლის, კარტოფილის, პომიდვრის, კიტრის, სოიოს, ბარდის, რაფსის, მარწყვის, ასპენის და სხვათა ტრანსგენური მცენარეები.

გენების დანერგვა განხორციელდა ან ქსოვილების „დაბომბვით“ „გენური იარაღით“ (რომლის დიზაინი შემუშავდა ჩვენს ინსტიტუტში), ან გენეტიკური ვექტორით, რომელიც დაფუძნებულია აგრობაქტერიულ პლაზმიდზე, ჩაშენებული სამიზნე გენებითა და შესაბამისი პრომოტორებით.

შედეგად, ჩამოყალიბდა არაერთი ახალი ტრანსგენური ფორმა. აქ არის რამდენიმე მათგანი.

ტრანსგენური ხორბალი (2 ჯიში), რომელსაც აქვს ბევრად უფრო ინტენსიური ზრდა და დამუშავება, სავარაუდოდ უფრო მდგრადია გვალვისა და სხვა მავნე გარემო ფაქტორების მიმართ. შესწავლილია მისი პროდუქტიულობა და შეძენილი თვისებების მემკვიდრეობა.

ტრანსგენური კარტოფილი, რომელიც უკვე სამი წელია შეიმჩნევა. ის მუდმივად იძლევა 50-90 პროცენტით უფრო მაღალ მოსავალს, ვიდრე კონტროლი, შეიძინა თითქმის სრული წინააღმდეგობა აუქსინის ჰერბიციდების მიმართ და, გარდა ამისა, მისი ტუბერები გაცილებით ნაკლებად „შავდება“ ჭრილობებზე პოლიფენოლ ოქსიდაზას აქტივობის შემცირების გამო.

ტრანსგენური პომიდორი (რამდენიმე ჯიში), რომელიც ხასიათდება უფრო დიდი დამუშავებით და მოსავლიანობით. სათბურში მისი მოსავლიანობა კვადრატულ მეტრზე 46 კგ-მდეა (კონტროლზე ორჯერ მეტი).

ტრანსგენური კიტრი (რამდენიმე ჯიში) იძლევა უფრო ნაყოფიერ ყვავილებს და, შესაბამისად, ნაყოფს კვადრატულ მეტრზე 21 კგ-მდე მოსავლიანობით, კონტროლის 13,7-თან შედარებით.

ასევე არსებობს სხვა მცენარეების ტრანსგენური ფორმები, რომელთაგან ბევრს ასევე აქვს მრავალი სასარგებლო ეკონომიკური თვისება.

გენეტიკური ინჟინერია დღევანდელი და ხვალინდელი მეცნიერებაა. უკვე მსოფლიოში ათობით მილიონი ჰექტარი ითესება ტრანსგენური მცენარეებით, იქმნება ახალი მედიკამენტები, სასარგებლო ნივთიერებების ახალი მწარმოებლები. დროთა განმავლობაში გენეტიკური ინჟინერია გახდება უფრო მძლავრი ინსტრუმენტი მედიცინაში, ვეტერინარულ მედიცინაში, ფარმაკოლოგიაში, კვების მრეწველობასა და სოფლის მეურნეობაში ახალი მიღწევებისთვის.

5. სამეცნიერო ფაქტები გენეტიკური ინჟინერიის საშიშროების შესახებ

აღსანიშნავია, რომ გენეტიკური ინჟინერიის განვითარებით მოტანილ პროგრესთან ერთად გამოიყოფა გენეტიკური ინჟინერიის საშიშროების ზოგიერთი ფაქტი, რომელთაგან ძირითადი ქვემოთ მოცემულია.

1. გენეტიკური ინჟინერია ფუნდამენტურად განსხვავდება ახალი ჯიშებისა და ჯიშების მოშენებისგან. უცხო გენების ხელოვნური დამატება მნიშვნელოვნად არღვევს ნორმალური უჯრედის კარგად მოწესრიგებულ გენეტიკურ კონტროლს. გენის მანიპულირება ძირეულად განსხვავდება დედისა და მამის ქრომოსომების კომბინაციისგან, რომელიც ხდება ბუნებრივი გადაკვეთისას.

2. ამჟამად გენეტიკური ინჟინერია ტექნიკურად არასრულყოფილია, ვინაიდან მას არ შეუძლია ახალი გენის ჩანერგვის პროცესის კონტროლი. ამიტომ, შეყვანის ადგილის და დამატებული გენის ეფექტის პროგნოზირება შეუძლებელია. მაშინაც კი, თუ გენის ადგილმდებარეობის დადგენა შესაძლებელია გენომში მისი ჩასმის შემდეგ, დნმ-ის ხელმისაწვდომი ცოდნა ძალიან არასრულია შედეგების პროგნოზირებისთვის.

3. უცხო გენის ხელოვნურად დამატების შედეგად შეიძლება მოულოდნელად წარმოიქმნას საშიში ნივთიერებები. უარეს შემთხვევაში, ეს შეიძლება იყოს ტოქსიკური ნივთიერებები, ალერგენები ან სხვა არაჯანსაღი ნივთიერებები. ინფორმაცია ამ სახის შესაძლებლობების შესახებ ჯერ კიდევ ძალიან არასრულია.

4. არ არსებობს უვნებლობის შემოწმების აბსოლუტურად სანდო მეთოდები. ახალი მედიკამენტების სერიოზული გვერდითი ეფექტების 10%-ზე მეტი ვერ იდენტიფიცირებულია, მიუხედავად საგულდაგულოდ ჩატარებული უსაფრთხოების კვლევებისა. რისკი იმისა, რომ ახალი, გენეტიკურად შემუშავებული საკვების სახიფათო თვისებები შეუმჩნეველი დარჩება, ალბათ ბევრად მეტია, ვიდრე ნარკოტიკების შემთხვევაში.

5. უვნებლობის შესამოწმებლად არსებული მოთხოვნები უკიდურესად არასაკმარისია. ისინი ნათლად არის შედგენილი ისე, რომ გაამარტივოს დამტკიცების პროცესი. ისინი უვნებელობის ტესტირების უკიდურესად უგრძნობი მეთოდების გამოყენების საშუალებას იძლევა. აქედან გამომდინარე, არსებობს მნიშვნელოვანი რისკი იმისა, რომ არაჯანსაღი საკვები შეიძლება გაიაროს შემოწმება შეუმჩნევლად.

6. გენმოდიფიცირებულ საკვებს ჯერჯერობით მნიშვნელოვანი მნიშვნელობა არ აქვს კაცობრიობისთვის. ეს პროდუქტები ძირითადად მხოლოდ კომერციულ ინტერესებს ემსახურება.

7. გენეტიკური ინჟინერიით მოდიფიცირებული და იქ მოტანილი ორგანიზმების გარემოზე ზემოქმედების ცოდნა სრულიად არასაკმარისია. ჯერ არ არის დადასტურებული, რომ გენეტიკურად შემუშავებულ ორგანიზმებს გარემოზე მავნე ზემოქმედება არ ექნებათ. ეკოლოგები ვარაუდობდნენ სხვადასხვა პოტენციური გარემოსდაცვითი გართულებების შესახებ. მაგალითად, არსებობს მრავალი შესაძლებლობა გენეტიკური ინჟინერიის მიერ გამოყენებული პოტენციურად მავნე გენების უკონტროლო გავრცელებისთვის, მათ შორის ბაქტერიებისა და ვირუსების მიერ გენების გადაცემისათვის. გარემოში გამოწვეული გართულებები, სავარაუდოდ, გამოუსწორებელია, რადგან გამოთავისუფლებული გენების უკან დაბრუნება შეუძლებელია.

8. შესაძლოა გაჩნდეს ახალი და საშიში ვირუსები. ექსპერიმენტულად დადასტურდა, რომ გენომში ჩაშენებული ვირუსების გენები შეიძლება გაერთიანდეს ინფექციური ვირუსების გენებთან (ე.წ. რეკომბინაცია). ეს ახალი ვირუსები შეიძლება უფრო აგრესიული იყოს ვიდრე ორიგინალი. ვირუსები ასევე შეიძლება გახდეს ნაკლებად სპეციფიკური სახეობების მიმართ. მაგალითად, მცენარეული ვირუსები შეიძლება გახდეს საზიანო როგორც სასარგებლო მწერებისთვის, ასევე ცხოველებისთვის და ადამიანებისთვის.

9. მემკვიდრეობითი ნივთიერების, დნმ-ის ცოდნა ძალიან არასრულია. ცნობილია, რომ დნმ-ის მხოლოდ 3% ფუნქციონირებს. სარისკოა რთული სისტემების მანიპულირება, რომელთა შესახებ ცოდნა არასრულია. ბიოლოგიის, ეკოლოგიისა და მედიცინის სფეროში დიდი გამოცდილება აჩვენებს, რომ ამან შეიძლება გამოიწვიოს სერიოზული არაპროგნოზირებადი პრობლემები და დარღვევები.

10. გენეტიკური ინჟინერია ვერ გადაჭრის მსოფლიო შიმშილის პრობლემას. მტკიცება, რომ გენური ინჟინერიას შეუძლია მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანოს მსოფლიო შიმშილის პრობლემის გადაჭრაში, მეცნიერულად დაუსაბუთებელი მითია.

დასკვნა

გენეტიკური ინჟინერია არის ბიოტექნოლოგიური მეთოდი, რომელიც ეხება გენოტიპების გადაკეთების კვლევას. გენოტიპი არ არის მხოლოდ გენების მექანიკური ჯამი, არამედ რთული სისტემა, რომელიც განვითარდა ორგანიზმების ევოლუციის პროცესში. გენეტიკური ინჟინერია საშუალებას იძლევა, საცდელ მილში ოპერაციების საშუალებით, გადაიტანოს გენეტიკური ინფორმაცია ერთი ორგანიზმიდან მეორეზე. გენის გადაცემა შესაძლებელს ხდის სახეობათაშორისი ბარიერების გადალახვას და ერთი ორგანიზმის ცალკეული მემკვიდრეობითი თვისებების მეორეზე გადატანას.

გენოტიპების რესტრუქტურიზაცია, გენეტიკური ინჟინერიის ამოცანების შესრულებისას, არის გენების თვისებრივი ცვლილება, რომელიც არ არის დაკავშირებული მიკროსკოპით ხილული ქრომოსომების სტრუქტურის ცვლილებებთან. გენებში ცვლილებები პირველ რიგში დაკავშირებულია დნმ-ის ქიმიური სტრუქტურის ტრანსფორმაციასთან. ცილის სტრუქტურის შესახებ ინფორმაცია, რომელიც დაწერილია ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობის სახით, რეალიზებულია ამინომჟავების თანმიმდევრობის სახით სინთეზირებულ ცილის მოლეკულაში. ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობის ცვლილება ქრომოსომულ დნმ-ში, ზოგიერთის დაკარგვა და სხვა ნუკლეოტიდების ჩართვა ცვლის დნმ-ზე წარმოქმნილი რნმ-ის მოლეკულების შემადგენლობას და ეს, თავის მხრივ, იწვევს ახალ ამინომჟავების თანმიმდევრობას სინთეზის დროს. შედეგად, უჯრედში იწყება ახალი ცილის სინთეზი, რაც იწვევს ორგანიზმში ახალი თვისებების გაჩენას. გენეტიკური ინჟინერიის მეთოდების არსი მდგომარეობს იმაში, რომ ცალკეული გენები ან გენების ჯგუფი ჩაშენებულია ან გამორიცხულია ორგანიზმის გენოტიპში. გენოტიპში მანამდე არმყოფი გენის ჩასმის შედეგად, შესაძლებელია აიძულოთ უჯრედი მოახდინოს ცილების სინთეზირება, რომლებსაც მანამდე არ ასინთეზებდა.

ბიბლიოგრაფია

2. Lee A., Tinland B. t-DNA-ს ინტეგრაცია მცენარის გენომში: პროტოტიპი და რეალობა // მცენარეთა ფიზიოლოგია. 2000. - ტომი 47. - No3.

3. L. A. Lutova, N. A. Provorov, O. N. Tikhodeev, et al., მცენარეთა განვითარების გენეტიკა. - პეტერბურგი: ნაუკა, 2000. - 539გვ.

4. Lyadskaya M. გენეტიკურ ინჟინერიას შეუძლია ყველაფერი გააკეთოს - ვაქცინის გაზრდაც კი ბაღში // ფარმაცევტული ბიულეტენი. - 2000. - No7.

5. Romanov G. A. მცენარეთა გენეტიკური ინჟინერია და ბიოუსაფრთხოების პრობლემის გადაჭრის გზები // მცენარეთა ფიზიოლოგია, 2000. - ტომი 47. - No3.

6. სალიაევი რ. გენეტიკური ინჟინერიის მითები და რეალობა // მეცნიერება ციმბირში. - 2002. - No7.

7. Favorova O. O. გენებით მკურნალობა - ფანტაზია თუ რეალობა? // ფარმაცევტული ბიულეტენი. - 2002. - No5.

კუზმინა ნ.ა. ბიოტექნოლოგიის საფუძვლები: სახელმძღვანელო. - ომსკი: OGPU, 2001. - 256s.

ლუტოვა L.A., Provorov N.A., Tikhodeev O.N. და სხვ. მცენარეთა განვითარების გენეტიკა. - პეტერბურგი: ნაუკა, 2000. - 539გვ.

Lyadskaya M. გენეტიკურ ინჟინერიას შეუძლია ყველაფერი გააკეთოს - ვაქცინის გაზრდაც კი ბაღში // ფარმაცევტული ბიულეტენი. - 2000. - No7.

კუზმინა ნ.ა. ბიოტექნოლოგიის საფუძვლები: სახელმძღვანელო. - ომსკი: OGPU, 2001. - 256s.

Favorova O. O. გენებით მკურნალობა - ფანტაზია თუ რეალობა? // ფარმაცევტული ბიულეტენი. - 2002. - No5.

სალიაევი რ. გენეტიკური ინჟინერიის მითები და რეალობა // მეცნიერება ციმბირში. - 2002. - No7.

კუზმინა ნ.ა. ბიოტექნოლოგიის საფუძვლები: სახელმძღვანელო. - ომსკი: OGPU, 2001. - 256s.