Генная инженерия и генетически модифицированные объекты кратко

Обновлено: 04.07.2024

Генная инженерия (технология рекомбинантных ДНК, молекулярной клонирование) — современное направление биотехнологии, объединяющее знания, приемы, методики комплекса смежных наук, в частности генетики, химии, биологии. С их помощью удается выделить необходимый ген из генома, перенести этот генетический материал из одного организма в другой с целью получения новых полезных для человека наследственных свойств.

Обычно этот термин связывают с клонированием генов, молекулярным клонированием, технологией рекомбинантных ДНК либо генетическими манипуляциями.

Генную инженерию можно определить как систему экспериментальных приемов, манипуляций, которые с помощью молекулярной биологии позволяют лабораторным путем создать искусственные генетические детерминанты в виде рекомбинантных (измененных) молекул ДНК. Таким образом, благодаря генной инженерии можно целенаправленно конструировать новые биологические объекты.

Характерной чертой генной инженерии является то, что лабораторное воспроизведение некоторых ключевых генетических процессов осуществляется на молекулярном уровне (уровне клетки и молекул). Внедрение в клетку новой генетической информации в виде рекомбинантных молекул ДНК изменяет ее фенотип и генотип, в результате чего экспериментатор получает измененный в соответствии с поставленной целью микроорганизм.

В генах содержится информация, позволяющая синтезировать в организме молекулы РНК и белки, в том числе ферменты. Для того чтобы заставить клетку образовывать новые, неизвестные ей вещества, в ней должны синтезироваться соответствующие наборы ферментов. Для этого нужно целенаправленно изменить находящиеся в ней гены либо внедрить в нее новые, ранее отсутствовавшие.

Изменения генов в живых клетках называют мутациями. Они могут происходить под действием, например, мутагенов — химических излучений или ядов.

Генно-модифицированный организм (ГМО) — это организм, генотип которого был искусственно изменен при помощи генно-инженерных методов.

Генно-инженерные методы направлены на конструирование новых, не существующих в природе сочетаний генов. В результате их использования можно получать рекомбинантные, то есть модифицированные молекулы ДНК и РНК.

С этой целью выделяют отдельные гены (кодирующие необходимый продукт) из клеток какого-то организма и внедряют их в другие организмы: дрожжи, бактерии, млекопитающие. Получив новые гены, они смогут синтезировать конечные продукты с измененными свойствами, необходимыми человеку.

Генная инженерия широко используется во многих сферах человеческой жизни с целью наделения живых организмов желательными свойствами, которыми они не обладали ранее, комбинируя имеющийся генетический материал, удаляя старые или синтезируя новые гены.

На основе генной инженерии сформировалась одна из современных ветвей биотехнологии — отрасль фармацевтической промышленности.

История развития, зачем нужно вмешиваться

Основы классической генетики были заложены в середине XIX В. Так, в 1865 г. чешско-австрийский биолог Грегор Мендель раскрыл принципы передачи наследственных признаков от родительских организмов к их потомкам на примере растений. К сожалению его эксперименты не получили заслуженного признания, и только в 1900 г. Хуго де Фриз, а также другие европейские ученые независимо друг от друга вновь открыли законы наследственности.

Одновременно с этим происходило формирование знаний о ДНК:

Швейцарский биолог Фридрих Мишер в 1869 г. открыл факт существования макромолекулы.
Американский биолог Томас Морган в 1910 г., основываясь на характере наследования у дрозофил, обнаружил, что на хромосомах гены расположены линейно и образуют группы сцепления.
Эйвери Мак Леод и Мак Карти в 1944 г. показали, что именно ДНК является носителем наследственной информации.
Американец Джон Уотсон и британец Фрэнсис Крик в 1953 г. сделали важнейшее открытие, определив молекулярную структуру ДНК — двойную спираль.

В конце 1960-х гг. происходит активное развитие генетики, а важными объектами ее изучения становятся плазмиды и вирусы. Ученые разработали методы выделения высокоочищенных препаратов неповрежденных молекул ДНК, вирусов и плазмид, а в 1970-х г.г. открыли ряд ферментов, катализирующих реакции превращения ДНК.

Как отдельное направление исследовательской работы генная инженерия зародилась в США в 1972 г., когда в Стэнфордском университете ученые Стэнли Норман Коэн, Пол Берг, Герберт Бойер со своей научной группой смогли создать первую рекомбинантную ДНК, внедрив новый ген в бактерии кишечной палочки (E. coli).

В 1980-х гг. американский биохимик Кэри Маллис (будущий лауреат Нобелевской премии по химии) впервые разработал технику ПЦР. Он обнаружил фермент, участвующий в репликации ДНК — ДНК-полимеразу. Этот специфический фермент буквально считывает отрезки цепи нуклеотидов молекулы и использует их как шаблон для дальнейшего копирования генетической информации.

В 1987 г. впервые были проведены полевые испытания генетически модифицированных сельскохозяйственных растений. В итоге вывели устойчивый к вирусным инфекциям сорт помидор.

В 1996 произошел прорыв в истории развития генной инженерии, так как на свет появилась овца Долли — первое клонированное млекопитающее методом пересадки ядра соматической клетки в цитоплазму яйцеклетки. Благодаря этому революционному достижению в генной инженерии впервые стало возможным серьезно относиться к клонированию и выращиванию живых организмов на основе молекул.

Можно выделить 3 стадии в развитии генной инженерии:

Выдвижение гипотезы и доказывание принципиальной возможности получения рекомбинантных молекул ДНК in vitro (в пробирке). Начался этап формирования гибридов между различными плазмидами.
Начало работ по получению рекомбинантных молекул ДНК между хромосомными генами прокариот и различными плазмидами. В ходе исследований была доказана их реальная жизнеспособность, стабильность, адаптация к окружающей среде.
Экспериментальные исследования по внедрению в векторные молекулы ДНК (то есть молекулы, способные переносить генетический код и встраиваться в генетическую структуру клетки-реципиента) генов эукариот. В основном использовались гены животных.

В настоящее время генная инженерия развивается как экспериментальная наука, с помощью которой многие люди избавляются от различных заболеваний, создаются новые сорта растений и т. д.

Какие задачи стоят перед ней

Основными задачами генной инженерии являются:

Конструирование рекомбинантных ДНК, способных придать клеткам-реципиентам полезные для человечества свойства (синтезирование пищевого и коровьего белка).
Создание и применение генно-инженерных штаммов бактерий, животных и человека для культивирования вирусов с целью получения вакцин, сывороток, диагностических препаратов, лекарственных средств.
Создание трансгенных животных.
Получение трансгенных растений с желаемыми свойствами.
Разработка методов генной терапии человека.

получение изолированного гена путем синтеза либо выделения из клеток;
создание рекомбинантных молекул ДНК, состоящих из фрагментов молекул ДНК, полученных от разных организмов;
клонирование генов или генетических структур;
внедрение гена в вектор для переноса в организм;
перенос вектора с геном в модифицируемый организм и синтез чужеродного белка;
преобразование клеток организма;
отбор генетически модифицированных организмов (ГМО) и устранение неудачных вариантов.

Виды, сферы применения генной инженерии

Человек использует генную инженерию для получения трансгенных растений и животных, генной терапии наследственных заболеваний, производства лекарственных препаратов, вакцин, гормонов и т. д.

В настоящее время генная инженерия широко распространена в отраслях народного хозяйства: фармакологической, микробиологической, пищевой промышленности, в сельском хозяйстве.

В медицине:

Разработка с помощью синтезированных генов интерферонов — белков, вырабатываемых организмом в ответ на вирусную инфекцию, а также гормонов. Ученые рассматривают возможность использования интерферонов в качестве средства лечения от СПИДа и рака. Массовое производство этого полезного белка очень эффективно, ведь всего один литр бактериальной культуры дает столько интерферона, сколько добывают из тысяч литров человеческой крови.
Производство в промышленных масштабах путем использования генномодифицированных бактерий инсулина, необходимого для лечения сахарного диабета.
Используя рекомбинантную ДНК, получение человеческого гормона роста — единственного лекарства от гипофизарной карликовости (редкого детского заболевания).
Клинические испытания около 200 новых диагностических препаратов (генных, а не белковых), а также более 100 лекарственных веществ.

С помощью генно-инженерных методов создали ряд вакцин, которые сейчас проходят испытания по проверке их эффективности против ВИЧ — вируса иммунодефицита человека, вызывающего СПИД.

В настоящее время интенсивно развивается и генная терапия. Так, для борьбы со злокачественными опухолями в организм вводят сконструированную копию гена, который кодирует мощный противоопухолевый фермент.

Важным направлением генной инженерии является обеспечение больных людей органами для пересадки. Например, трансгенная свинья, может стать донором сердца, почек, печени, сосудов и кожи для людей, так как по размерам внутренних органов и физиологии она наиболее близка к человеку.

В сельском хозяйстве:

Главными задачами являются:

выведение устойчивых к вирусам видов животных и растений, сельскохозяйственных культур;
защита растений от насекомых-вредителей;
уменьшение интенсивности обработки полей пестицидами и т. д;
увеличение витаминов и полезных веществ в зерновых культурах;
улучшение качества и вкуса пищи;
получение дизельного топлива из животных и растительных жиров;
решение экологических проблем — например, очистка почвы от промышленных отходов, защита окружающей среды от загрязнений, разработка новых очистительных сооружений.

В генной терапии —проведение в клетке пациента различных манипуляций с генетическим материалом, в частности с ДНК или РНК, для лечения определенных заболеваний:

замена мутировавшего гена, провоцирующего болезнь, здоровой копией;
инактивация неправильно функционирующих мутирующих генов;
внедрение нового гена, помогающего бороться с заболеванием.

Этапы создания трансгенного организма

Роль в жизни человека, примеры

Генная инженерия как одно из главных направлений научно-технического прогресса способствует ускорению решения вопросов здравоохранения, продовольственных, энергетических, сельскохозяйственных, экологических и иных актуальных задач.

Существует несколько сотен генетически измененных продуктов, употребляемых людьми во всем мире. Чаще всего на упаковке таких продуктов должно быть написано, что они сделаны из генетически модифицированного продукта.

Защитники генетически модифицированных организмов считают, что только они могут спасти человечество от голода, способствуя увеличению мирового производства сельскохозяйственной продукции. Ведь генетически модифицированные сорта растений:

быстрее созревают и дольше хранятся;
устойчивые к погоде, болезням;
могут самостоятельно вырабатывать инсектициды против вредителей;
способны приносить хороший урожай в отличие от старых сортов, погибающих при неблагоприятных условиях.

Особые возможности открывает генная инженерия перед медициной и фармацевтикой. Благодаря генно-инженерным методам во всем мире успешно практикуют производство лекарств. Так, многие болезни, не поддающиеся в настоящее время диагностике и лечению, например: сердечно-сосудистые, раковые заболевания, умственные и нервные расстройства, вирусные и паразитные инфекции — с помощью генной инженерии можно будет своевременно диагностировать и вылечить.

По мнению медиков, генномодифицированные продукты — основа специальных диет, помогающих в профилактике и лечении различных болезней. Ученые утверждают, что благодаря таким продуктам люди с остеопорозом, сахарным диабетом, онкологическими, сердечно-сосудистыми заболеваниями, болезнями кишечника, печени и др. смогут расширить свой рацион питания.

Некоторые ученые считают, что внесение изменений в генный код животных и растений не противоречит, а соответствует природе, ведь абсолютно все живые организмы, включая и бактерии, и человека — результат естественного отбора и мутаций. Отличие заключается лишь в том, что ученым для образования их новых видов нужно несколько лет, а природа затрачивает на этот процесс столетия и даже тысячелетия.

Самыми распространенными в мире генно-модифицированными растениями являются: хлопок, масличный рапс, кукуруза, соя. В некоторых странах разрешают выращивать трансгенные кабачки, помидоры, рис, проводятся эксперименты на винограде, сахарной свекле, табаке, подсолнечнике, деревьях и т. д.

Основную массу трансгенов выращивают в Аргентине, США, Китае, Канаде. В странах Европы часто действует запрет на ввоз генетически измененного продовольствия, либо требуется обязательная маркировка таких продуктов. В странах ЕС разрешены только три вида генетически измененных растений — три сорта кукурузы.

В России разрешено использовать лишь 14 видов ГМО для продажи и производства пищевых продуктов: 4 сорта картофеля, 1 сорт сахарной свеклы, 8 сортов кукурузы и 1 сорт риса.

Следует отметить, что при употреблении такой пищи сохраняется потенциальная опасность отдаленных последствий для здоровья человека. Хотя опасность продуктов с ГМО официально не доказана, и они разрешены к применению Всемирной организацией здравоохранения, по мнению некоторых ученых к ним нужно относиться с осторожностью до завершения полномасштабных исследований воздействия ГМО на организм.

И тем более, во избежание непредсказуемых последствий, следует особо тщательно подходить к вопросам их применения в детском питании.

Несмотря на существующие риски, на обвинения в бесчеловечности защитников животных и растений, генная инженерия открывает перед человечеством огромные возможности, если умело распоряжаться полученными знаниями.

Хромосомная и генная инженерия. ГМО

Ключевые слова: хромосомная инженерия, генная инженерия, рестрикционные эндонуклеазы (рестриктазы); липкие концы; плазмиды; метод рекомбинантных плазмид; рестрикция, лигирование, трансформация, скрининг; трансгенные (генетически модифицированные) организмы, ГМО.
Раздел ЕГЭ: 3.9. Биотехнология, ее направления. Клеточная и генная инженерия, клонирование.

Учёные издавна мечтали целенаправленно изменять наследственность организмов, создавать новые комбинации хозяйственно ценных признаков. Современные исследователи приблизились к осуществлению этой мечты, овладев методами выделения из клеток хромосом, генов и их переноса в клетки другого организма. Осуществляет подобные эксперименты хромосомная и генная инженерия — перспективные направления биотехнологии.

Хромосомная инженерия

Манипуляции с целыми хромосомами или их участками называют хромосомной инженерией. Её методы дают возможность заменить одну или обе гомологичные хромосомы на другие или ввести дополнительные хромосомы в генотип организма.

Метод добавления хромосом в геном детально разработан на культурных злаках. Так, японский учёный Д. Омара внёс отдельные хромосомы ржи в хромосомный набор пшеницы. Полученный гибрид дал при самоопылении совершенно иные растения, которые отличались от пшеницы по высоте, толщине стебля, размеру и форме колосьев. Привнесённые хромосомы ржи дали возможность существенно повысить зимостойкость гибридной пшеницы, придали ей устойчивость к полеганию и к заболеваниям.

Генная инженерия

Генная инженерия решает задачу целенаправленного создания новых комбинаций генетического материала путём лабораторных методов in vitro, которые позволяют манипулировать нуклеиновыми кислотами, переносить нужные гены организма одного вида в организм другого вида.

В генной инженерии бактериальные клетки с новым генетическим материалом создают с помощью метода рекомбинантных плазмид. Он включает несколько последовательных этапов.

Метод рекомбинантных плазмид

Методом рекомбинантных плазмид учёные создают штаммы бактерий, которые используются для производства в промышленном масштабе гормонов (инсулина, соматотропина), ферментов, белков-интерферонов, регуляторных пептидов и др. Этот же метод лежит в основе получения вакцин для борьбы с вирусами гепатита А и В, герпеса, гриппа, бешенства и ящура.

Создание трансгенных организмов (ГМО)

Клонированные гены путём микроинъекций могут быть введены в яйцеклетки, а из них выращены целые организмы, геном которых будет содержать чужеродные гены. Такие особи называют трансгенными (от лат. trans — сквозь, через) или генетически модифицированными организмами (ГМО).

В 1983 г. были получены первые трансгенные организмы — культурные растения табака и петуньи. Эти работы проводились учёными одновременно в Бельгии, Германии и США. Первой ГМО-культурой, коммерциализированной в Китае в 1992 году, стал табак, а первой ГМО-культурой, коммерциализированной в США в 1994 году, был томат FLAVR SAVR, разработанный для продления срока его хранения и минимизации размягчения фруктов. Этот томат не оправдал ожиданий, и его производитель прекратил продажи. С 1992 по 2020 год 41 страна пробовала выращивать ГМО-культуры. В настоящее время 28 стран ежегодно выращивают почти 200 млн га генетически модифицированных растений, что примерно в 113 раз больше, чем в 1996 году, когда их было 1,7 млн га. Биотехнологические культуры — это самая быстроразвивающаяся технология в истории современного сельского хозяйства.

Учёные создают трансгенные организмы с целью проявления у них новых хозяйственно ценных признаков. Например, при встраивании гена бактерии тюрингской бациллы (Bacillus thuringiensis), ответственного за выработку δ-эндотоксина, в генотип культурного картофеля получены так называемые Bt-растения картофеля (от названия вида бактерии), ядовитые для растительноядных насекомых, но безвредные для других животных и человека. Так был найден эффективный и экологически безопасный способ защиты культурного картофеля от его вредителя — колорадского жука.

(с) Genetic Literacy Project. Внедрение 22 различных культур в 41 странах мира с помощью трансгенеза, редактирования генов или других новых методов селекции (не все страны, которые ввели генетически модифицированные культуры за последние 28 лет, все еще выращивают их)

TOP 5 BIOTECH CROPS IN THE WORLD. SOURCES: ISAAA Brief 54 (bit.ly/ISAAABrief54)

Предприняты попытки создания методами генной инженерии азотфиксирующих растений. Если удастся встроить в генотип сельскохозяйственных культур ген, отвечающий за выработку ферментов, превращающих у клубеньковых бактерий из рода Rhizobium атмосферный азот в азотистые соединения, то выращиваемые на полях сельскохозяйственные растения смогут обойтись без дополнительной подкормки азотными удобрениями.

Велико потенциальное значение трансгенных организмов для здоровья человека. Так, введение гена моркови в генотип риса уже сейчас обеспечивает потребность жителей Юго-Восточной Азии в витамине А, необходимом для нормального роста и зрения. Встраивание генов, отвечающих за выработку антител, в генотипы сельскохозяйственных растений позволит человеку в будущем обойтись без многих лекарств. При постоянном использовании таких растений в пищу организм будет получать достаточное количество антител, что создаст надёжную защиту от инфекционных болезней.

Важной задачей генной инженерии является создание трансгенных животных. На трансгенных лабораторных мышах учёные моделируют развитие и течение различных генетических болезней человека, проводят испытания лекарственных препаратов. Созданы трансгенные овцы, генотип которых содержит ген, отвечающий за синтез особого белка — фактора свёртываемости крови IX. Этот белок, вырабатываемый клетками молочной железы, выделяется из овечьего молока и используется для лечения больных гемофилией. Раньше подобный белок получали только из донорской крови. Использовать для этого трансгенных животных безопаснее, так как у них нет вирусов, например ВИЧ и гепатита, которые могут встречаться в донорской крови.

CRISPR — система редактирования генома

начала с производства человеческих белков. Генетически спроектированный человеческий инсулин был произведен в 1978 году, а бактерии, производящие инсулин, были коммерциализированы в 1982 году. Генетически модифицированные продукты в питании начали продавать в 1994 году с выпуском помидора Flavr Savr. Flavr Savr был спроектирован так, чтобы иметь более длительный срок хранения, но большинство современных ГМ-культур модифицируются, чтобы повысить устойчивость к насекомым и гербицидам. GloFish, первый ГМО, разработанный как домашнее животное, был продан в США в декабре 2003 года. В 2016 году были проданы лосось, модифицированный гормоном роста. [2]

Содержание

Процесс [ ]

Создание ГМО является многоступенчатым процессом. Генетические инженеры должны сначала выбрать, какой ген они хотят вставить в организм. Это обусловлено тем, что цель для получающегося организма и построена на более ранних исследованиях. Экраны могут быть проведены для определения потенциальных генов и дальнейших тестов, которые затем используются для определения лучших кандидатов. Разработка микрочипов, транскриптомов и секвенирования генома значительно облегчила поиск подходящих генов. [4] Удача также играет свою роль; Гены, готовые к открытию, были обнаружены после того, как ученые заметили, что бактерия процветает в присутствии гербицида. [5]

Изоляция генов и клонирование [ ]

Следующий шаг - изолировать ген-кандидат. Ячейку, содержащую ген, открывают и ДНК очищают. [6] Ген разделяют с помощью рестрикционных ферментов, чтобы разрезать ДНК на фрагменты или полимеразную цепную реакцию (ПЦР) для амплификации сегмента гена. [7] Эти сегменты затем могут быть извлечены с помощью гель-электрофореза. Если выбранный ген или геном донорского организма хорошо изучен, он уже может быть доступен из генетической библиотеки . Если последовательность ДНК известна, но нет доступных копий гена, ее также можно искусственно синтезировать. После выделения ген лигируют в плазмиду, которая затем вводится в бактерию. Плазмиду реплицируют, когда бактерии делятся, обеспечивая неограниченные копии гена. [8]

Прежде чем ген вставляется в организм-мишень, он должен быть объединен с другими генетическими элементами. Они включают промотор и область терминатора, которые инициируют и заканчивают транскрипцию. Добавляется селективный маркерный ген, который в большинстве случаев обеспечивает устойчивость к антибиотикам, поэтому исследователи могут легко определить, какие клетки были успешно преобразованы. Ген также может быть модифицирован на этом этапе для улучшения экспрессии или эффективности. Эти манипуляции осуществляются с использованием методов рекомбинантной ДНК, таких как рестрикционные переваривания, лигирования и молекулярного клонирования. [9]

Вставка в геном хозяина [ ]

Существует ряд методов, позволяющих вставить ген в геном хозяина. Некоторые бактерии могут естественным образом захватывать чужую ДНК . Эта способность может быть индуцирована другими бактериями через стресс (например, тепловой или электрический шок), что увеличивает проницаемость клеточной мембраны ДНК;Поглощенная ДНК может либо интегрироваться с геномом, либо существовать как внехромосомная ДНК . ДНК обычно вводится в клетки животных с использованием микроинъекции, где ее можно вводить через ядерную оболочку клетки непосредственно в ядро или с помощью вирусных векторов. [10]

В растениях ДНК обычно вводят, используя Agrobacterium -mediated recombination, используя последовательность Т-ДНКAgrobacterium s, которая позволяет естественную вставку генетического материала в растительные клетки. Другим методом является биолистика, где частицы золота или вольфрама покрыты ДНК, а затем расстреляны в молодые растительные клетки или эмбрионы растений. Другим способом трансформации клеток растений и животных является электропорация . Это включает в себя подверженность клетки воздействию электрического шока, которая может сделать клеточную мембрану проницаемой для плазмидной ДНК. Из-за повреждения клеток и ДНК эффективность трансформации биолистики и электропорации ниже, чем агробактериальное опосредованное преобразование и микроинъекция. [11]

Поскольку только одна клетка трансформируется генетическим материалом, организм должен быть регенерирован из этой отдельной клетки. Поскольку бактерии состоят из одной клетки и воспроизводят клональную регенерацию, не является необходимым. В растениях это достигается за счет использования тканевой культуры . У животных необходимо убедиться, что вставленная ДНК присутствует в эмбриональных стволовых клетках . Выбираемые маркеры используются для легкой дифференциации преобразованных из нетрансформированных ячеек. Эти маркеры обычно присутствуют в трансгенном организме, хотя был разработан ряд стратегий, которые могут удалить селектируемый маркер из зрелого трансгенного растения. [12]

Дальнейшее тестирование с использованием ПЦР, южной гибридизации и секвенирования ДНК проводится для подтверждения того, что организм содержит новый ген. Эти тесты также могут подтвердить хромосомное расположение и количество копий вставленного гена. Наличие гена не гарантирует, что оно будет выражено на соответствующих уровнях в ткани-мишени, поэтому также используются методы, которые ищут и измеряют генные продукты (РНК и белок). К ним относятся северная гибридизация, количественная ОТ-ПЦР, Вестерн-блоттинг, иммунофлюоресценция, ИФА и фенотипическийанализ. Все потомства первого поколения будут гетерозиготными для вставленного гена и должны быть соединены вместе для получения гомозиготного животного. Для стабильной трансформации ген должен быть передан потомству в менделевской схеме наследования, поэтому также изучаются потомство организма. [13]

Как сообщается в статье Nature Biotechnology РНК-шпилька подавляет нуклеарную активность в тех местах, где нет правильного соотношения. [14]

Практическое применение [ ]

Совершенствование растений и животных [ ]

Ученые из Массачусетского технологического института сделали так, чтобы растения стали светящимися с помощью фермента светлячков, называемого люциферазой. У насекомых она связывана с другим химическим веществом - люциферином, вызывающим реакцию, излучающую свет. Учёные поняли, что эти белки можно встроить и в растения, предположив, что в будущем такие растения смогут освещать целые комнаты, что в свою очередь, по их задумке, может позволить в будущем сэкономить электричество [15]

В конце двадцатого века, в 90-ые годы, учёные смогли изменить геном риса(добавив ген SUB1), сделав его устойчивым к длительному пребыванию в воде. [16]

Площади сельскохозяйственного культивирования ГМО 1997—2009

Green Pigs demonstrate success of UH reproductive science technique

Зелёные светящиеся поросята

В Южном Китае учёные вырастили зелёных светящихся свиней. Смысл эксперимента заключался в доказательстве факта успешного и более быстрого(в 4 раза) переноса способом флуоресцентного протеина из ДНК медузы в организм животного. [17]

Светящийся в темноте ягненок Симен(трава) был подготовлен учеными из Стамбульского университета в сотрудничестве с Гавайским университетом в медицинской школе Mānoa (UHM).

Проект во главе с доктором Сема Бирлером включал инъекцию трех материнских овец

флуоресцентным белком в метод трансгенеза, который был разработан исследователями в Гавайской школе медицины Джона А. Бернса (JABSOM). [18]

Используя активный метод трансгенеза, основанный медицинскими исследователями из Университета Гавайи Маноа, ученые из Турции произвели светящихся зеленых кролики. Это первый раз, когда метод UH использовался для производства кроликов.

Трансгенные кролики родились в Стамбульском университете. При нормальном освещении они выглядят так же, как их пушистые, белые братья-кролики. Но при отсутствии света пара трансгенных кроликов сияет ярким оттенком зеленого.

Светящийся эффект является результатом флуоресцентного белка из ДНК медузы, который был введен в эмбрион материнского кролика в лаборатории.

Цель эксперимента заключалась в том, чтобы показать, что генетические манипуляции с техникой Университета Гавайи эффективно работают у кроликов. Общая цель состоит в том, чтобы ввести полезный ген в самки кроликов, а затем собрать белок, произведенный в молоке, произведенном самками-кроликами. Этот подход может привести к новым и конкурентно эффективным способам производства лекарств, сказал д-р Моисяди.

Успех заключался в сотрудничестве между двумя университетами в Турции и Институтом исследований биогенеза UHM (IBR) в Медицинской школе Джона А. Бернса (JABSOM).

Учёные модифицировали водоросли Acutodesmus dimorphus. Такие водоросли проверили в лабораториях, но в полевых условиях им запрещали в связи "возможности побега таких водорослей". В водорослях были добавлены следующие свойства: повышенное количество жиров и зелёное свечение при ультрафиолете(чтобы в случае побега их можно было обнаружить). И после долгих переговоров учёным разрешили проверить эти водоросли. [20]

Учёные с помощью генной инженерии смогли выяснить как изменить вкус и запах помидоров, выведенных селекционерами для того, чтобы можно было все плоды довезти в таком же виде [21]

GloFish® Fluorescent Fish Video! (Includes our new GloFish Tetras!)

Russet Burbank - это сорт картофеля с темно-коричневой кожей, который является наиболее широко распространенным картофелем в Северной Америке. [23] Имеет белую, сухую и мучнистую мякоть, и хорошо подходит для выпечки, затирания и картофеля фри. [24] Это распространенный и популярный картофель. [25]

Была выведена генетически модифицированная соя благодаря введению ДНК с использованием методов генной инженерии. [26] В 1998 году Monsanto выпустила на рынок США первую генетически модифицированную сою. В 2014 году во всем мире было посажено 90,7 млн. Гектаров ГМ-сои, что составляет 82% от общей площади возделывания сои. [27]

Учёные, которые клонировали овцу Долли, создадут кур, устойчивых к гриппу, с помощью технологии CRISSR. [28]

Генная инженерия и старость [ ]

Внедрение гена теломеразы TERT, [29] нокаут GHRKO, [30] нарушение в генах, кодирующих рецепторы к ИФР-1, [31] сверх экспрессия FGF21, [32] нокаут AC5, [33] удаление RIP3(работает через аутофагию), [34] редактирование гена PCSK9(понижение вероятности сердечно-сосудистых заболеваний), [35] сверхэкспрессия Klotho, [36] нокаут RAGE, сверхэкспрессия BubR1, сверхэкспрессия MTH1 — мутации, позволяющие продлевать жизнь животным до 30%.

В сентябре 2015 года Элизабет Пэрриш, директор фармацевтической компании BioViva, первой в мире решила генно модифицировать, чтобы продлить жизнь. С помощью специального вируса она активировала в организме фермент теломеразу. Он известен тем, что делает клетки человека бессмертными. [37]

Совершенствование человека [ ]

В 2015 году исследователи из Китая впервые отредактировали ДНК эмбриона человека. х. Для редактирования ДНК человеческих эмбрионов ученые из Китая использовали относительно молодой метод CRISPR/Cas9. [38]

Китайский ученый Цзянькуй Хэ генно-модифицировал эмбрионов-близнецов, сделав их устойчивым к ВИЧ благодаря гену CCR5. О своих успехам он решил рассказать в интервью журнала Associated Press. [39] [40]

По состоянию на 21 января 2019 года власти КНР подтвердили существование детей, которые были генно-модифицированы и ещё одну беременность. [41]

Применение генной инженерии в медицине [ ]

Генная терапия — это доставка конструкций на основе нуклеиновых кислот. Обычно применяется для лечения генетических заболеваний.

CRISPR (/ ˈkrɪspər /) (сгруппированные регулярно пересекающиеся короткие палиндромные повторы) представляет собой семейство последовательностей ДНК, обнаруженных в геномах прокариотических организмов, таких как бактерии и археи. Эти последовательности получены из фрагментов ДНК вирусов, которые ранее инфицировали прокариот, и используются для обнаружения и уничтожения ДНК от подобных вирусов во время последующих инфекций. Следовательно, эти последовательности играют ключевую роль в системе противовирусной защиты прокариот. [42]

В начале 2013 года была опубликована статья, в которой говорится о исследовании, доказывающем, что CRISPR можно использовать на человека и мыши. [43]

Учёные проводили эксперимент на генной терапии над человеком, пытаясь излечить болезнь Хантера. Болезнь пошла на спад, но фермент, который должен был увеличиться, так и остался в том же количестве. [44]

Американские учёные вылечили двух самцов саймири посредством вставки искусственных вирусов с геном длинноволнового опсина. Благодаря этому эксперименту учёные узнали, что для трихроматичного зрения не нужно перестраивать нервную систему, можно лишь воспользоваться генной терапией. [45]

Применение в научных исследованиях [ ]

Схема строения зелёного флуоресцентного белка, который светится в голубом свете.

Поэтому приоткроем завесу тайны над одной из актуальнейших тем последних пятидесяти лет. Поговорим сегодня о том, что такое генная инженерия, для чего она нужна, и чем отличается от генетической селекции.

Генная инженерия – что это такое

Все живые организмы на Земле – это сложные биологические системы, развитие которых происходит по запрограммированному алгоритму. Данный алгоритм записан в молекулах ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). В этой макромолекуле зашифрованы сведения о наследственной генетической информации.

ДНК состоит из генов. Каждый из них отвечает за какой-либо наследственный признак или участвует в формировании ряда признаков.

Внешняя среда может лишь в незначительной степени влиять на изменение запрограммированного природой алгоритма.

Развитие науки во второй половине 20 века сделало возможным изучить строение ДНК и научиться корректировать гены. Так возникло новое направление в науке, получившее название генной (генетической) инженерии.

Следовательно, генетическая инженерия – это комплекс методов, приемов и технологий, применяемых для проведения манипуляций с генами.

Генная инженерия (ГИ) относится к технологиям высокого уровня, в ней используются новейшие достижения микробиологии, вирусологии, биологии.

Методы генной инженерии (т.е. способы, с помощью которых ученые добиваются поставленных целей):

полиплоидия – количественное увеличение хромосомных наборов;
слияние протопластов – объединение клеток или их частей;
трансгенез – добавление генов от других видов (например, введение в ДНК папайи вируса пятнистости для придания фрукту устойчивости к поражению этим заболеванием);
корректирование генома в зависимости от желаемых характеристик.

Для справки: ДНК хранит наследственную информацию, а РНК – переносит ее. Процессы манипуляции с генами осуществляются вне живого организма, а затем вводятся в него уже измененными.

Узнавайте новое вместе с нами!

Автор статьи: Елена Копейкина

Эта статья относится к рубрикам:

Комментарии и отзывы (2)

Если честно, меня немного пугает генная инженерия, неизвестно куда она может привести. Мне почему-то кажется, что нельзя вмешиваться в то, что создал Бог. Кто знает, может, и не геном человека уже замахнулись.

В середине прошлого века в СССР доказали как дважды два, что генная инженерия сплошной обман народа. Но он продолжается до наших дней. Как можно говорить о чём-то, когда посмотреть ничего нельзя. Это же на молекулярном уровне. Что, прикажете каждому покупателю в магазин с микроскопом ходить. Такой же развод, как и с нано-технологией. Ничего не видно, но деньги дополнительные берут.

Читайте также: