Что такое генная инженерия?

Генная инженерия, которую называют также молекулярным или генным клонированием, — это лабораторный метод, включающий искусственную рекомбинацию молекул нуклеиновых кислот, встраивание рекомбинантной молекулы в векторную систему (вирусную частицу, бактериальную плазмиду и др.) и последующее внедрение химерных молекул в организм хозяина, где они продолжают размножаться. Конструирование таких молекул называют также генным манипулированием, поскольку оно обычно сопровождается созданием новых комбинаций генов с помощью биохимических методик.

В генно-инженерной технологии применяется слияние клеток и получение рекомбинантных молекул ДНК (РНК) или сплайсинг генов. Для того чтобы слить яйцеклетку и сперматозоид, их наружные мембраны разрушают с помощью ферментов; затем содержимое обеих клеток смешивают и к нему добавляют определенные химические вещества или вирусные частицы. В результате из клеток, принадлежащих двум разным видам, может быть получен новый организм.

Метод рекомбинантной ДНК позволяет перенести конкретный ген из одного организма в другой с помощью бактериальных плазмид (небольших кольцевых фрагментов ДНК, существующих отдельно от основной ДНК-молекулы). В этом методе используются такие ферменты, как эндонуклеазы рестрикции (разрезают нити ДНК), обратная транскриптаза (создает нить ДНК, используя РНК в качестве матрицы), ДНК-лигаза (скрепляет нити ДНК) и полимераза (собирает двухнитевую молекулу ДНК на базе однонитевой молекулы-«праймера»). Процесс начинается с выделения нитей ДНК и их фрагментирования. После того, как фрагмент комбинируют с вектором, он переносится в бактериальную клетку и встраивается в ДНК плазмиды. Такие гибридные плазмиды затем смешивают с культурой бактерий, чтобы получить трансформированные клетки. Поскольку только некоторые из трансформированных клеток обладают желаемой генной активностью, их выделяют и культивируют индивидуально. Эта методика успешно применяется в биотехнологии для выработки больших количеств гормонов (например, инсулина). Однако трансформировать клетки растения или животного значительно сложнее, чем бактериальные. Уже существуют технологии, позволяющие сделать растения более устойчивыми к заболеваниям, или ускорить рост животных. Но использование таких технологий связано с этическими проблемами, поскольку генная инженерия затрагивает механизмы наследственности и может изменить генетические характеристики самого человека. Кроме того, под вопросом остается безопасность генетически модифицированных организмов, в том числе бактерий, для человека и окружающей среды. Ниже перечислены некоторые варианты применения генной инженерии в разных отраслях:

Сельское хозяйство: Повышение урожайности культур, их устойчивости к заболеваниям и засухе; защита от заморозков с помощью опрыскивания растений бактериальными препаратами; улучшение пород животных благодаря приобретению ими новых характеристик.

Промышленность: Использование бактерий для переработки макулатуры и древесных отходов в сахар; борьба с загрязнением нефтью и токсичными отходами с помощью бактерий, разрушающих эти вещества; дрожжи применяются в виноделии для ускорения ферментации.

Медицина: Изменение генотипа с целью избавления от болезней (пока на стадии экспериментов); более дешевое и быстрое производство лекарств и нелекарственных средств, в том числе инсулина, интерферона (применяется в лечении рака), витаминов, гормона роста человека, антител, вакцин и антибиотиков.

Научные исследования: Модификация генов в медицинских исследованиях, в частности в онкологии.

Пищевое производство: фермент ренин используют в технологии производства сыров.

Предлагаем посмотреть другие страницы сайта:
← Когда был ледниковый период? | Что такое проект Геном человека? →