Создание органов и организмов с искусственной генетической программой сообщение
Обновлено: 05.07.2024
Одно из важных направлений современной медицины - создание искусственных органов. Искусственные органы - это созданные человеком органы - имплантаты, которые могут заменить настоящие органы тела.
В наши дни актуальна практика выращивания искусственных органов, мнения людей в этой области расходятся в конечном решении. Некоторые люди считают что такие технологии являются опасными и их необходимо дорабатывать перед тем как давать ими пользоваться всем людям, другие скажут что выращивание органов уже достаточно изучено и проработано, такие люди считаю что это новый шаг в развитии человека.
Из всех точек зрения по этой теме можно задать еще больше вопросов для самого себя. Я помогу дать ответ что такое искусственно выращенный орган, как его выращивают и стоит ли он внимания. Что же, приступим к изучению этого вопроса, разберем технологию роста, после кратко углубимся в историю, найдем все плюсы и минусы таких органов и завершим выводом по этому вопросу.
Выращивание искусственных органов.
Органы могут выращиваться искусственно как в теле человека, так и вне организма. В ряде случаев имеется возможность выращивать орган из клеток того человека, которому его собираются трансплантировать. Разработан ряд методов выращивания биологических органов, например, с помощью специальных приборов, работающих по принципу 3D принтера.
Для выращивания органа необходимы в первую стволовые клетки, это те клетки которые еще не определились какая у них роль в организме и зависимо от дозировки цитокина и структуры матрикса стволовая клетка может определить кем она является.
Матриксы играют роль почвы для будущего органа и являются его основой.
Сначала из матриксов делают основу похожую на будущий орган, на эту основу будто нанизывают стволовые клетки. В процессе используются полезные вещества которые играют роль удобрения в процессе. После вводятся капилляры с кровью, такой процесс называют васкуляризацией.
К рассматриваемому направлению можно отнести предложение о возможности выращивания, для замены поврежденного тела человека с сохранившимся мозгом, самостоятельно развивающегося организма, клона - “растения” (с отключенной способностью мыслить).
Сегодня умеют выращивать практически все что только необходимо: кожа, хрящи, кости, кожа, внутренние органы, кровеносные сосуды и самое главное нервная ткань мозга. Раньше считалось что нервную клетку нельзя восстановить, но как оказалось это не так, впервые открыл такое явление ученый Энтони Атала, признанный Врачом года-2011, глава лаборатории в Институте регенеративной медицины Вейк Сити (США). Именно под его руководством 12 лет назад был создан первый искусственный орган – мочевой пузырь. Позже он вспоминал свои слова:
История развития выращивания искусственных органов
1925 год - это год, когда С. Брюхоненко и С. Чечулин (советские ученые) провели опыт со стационарным аппаратом, способным заменить сердце. Вывод из этого опыта состоял в следующем: голова собаки, отделённая от туловища, но подключенная к донорским лёгким и новому аппарату способна сохранять жизнеспособность в течение нескольких часов, оставаясь в сознании и даже употребляя пищу. 1925 год принято считать началом отсчета в истории разработок искусственных органов.
В 1936 году ученый С. Брюхоненко самостоятельно разрабатывает оксигенатор - аппарат заменяющий функцию легких. В этот момент появилась теоретическая возможность, что теперь можно поддерживать полную жизнеспособность отделенных голов животных до нескольких суток. Но на практике подтвердить эту теорию не удалось. Было выявлено много недостатков оборудования: разрушение эритроцитов, наполнение крови пузырьками, тромбы, высокий риск заражения. Из-за этого первое применение подобного оборудования затягивается на 17-20 лет.
Начало 1937 года - В. Демихов кустарно изготавливает первый образец имплантируемого сердца и испытывает его на собаке. Но низкие технические характеристики нового прибора позволяют непрерывно использовать его в течение лишь полутора часов, после чего собака погибает.
1943 год - Нидерландский ученый В. Кольфф разрабатывает первый аппарат гемодиализа, то есть, первую искусственную почку. Через год он уже применяет аппарат во врачебной практике, в течение 11 часов поддерживая жизнь пациентки с крайней степенью почечной недостаточности.
1953 год - Дж. Гиббон, ученый из Соединенных штатов, при операции на человеческом сердце впервые успешно применяет искусственные стационарные сердце и лёгкие. Начиная с этого времени, стационарные аппараты искусственного кровообращения становятся неотъемлемой частью кардиохирургии.
Плюсы искусственных органов
1 Искусственные органы можно будет заменять больные или поврежденные органы, тем самым, обеспечивая хворого пациента возможность вести здоровую и нормальную жизнь.
2 Искусственные органы может удовлетворить огромный спрос на здоровые донорские органы. Существует огромный список пациентов, которые нуждаются в срочной здоровые органы, но не можете найти подходящий донор.
3 Главная проблема в виде отторжения органа может быть решена за счет искусственных органов. В качестве искусственных органов создаются путем взятия стволовых клеток одного и того же лица и того же органа, то возможность отказа существенно снижается.
4 С помощью регенеративной медицины и искусственных органов терапии, ожоговых даже можете иметь новую кожу.
5 Время, необходимое, чтобы создать или вырастить искусственный орган является меньшей, чем период ожидания на поиск подходящего донорского органа которого совпадает с телом получателя прекрасно.
Минусы искусственных органов
1 Серьезной проблемой является возможное наличие болезни в основе ткани, которая используется для создания органа. Иногда, даже иностранным ткани тела используется для регенерации или восстановления органов. В таких случаях существует вероятность того, что ткани уже инфицированы другими заболеваниями.
2 Общая стоимость выращивания и пересадки искусственного органа, является запредельной, и, следовательно, ограничивает область его применения для широкой публики.
3 Есть высокие шансы на отказ органов, и организм даже может занять некоторое время, чтобы адаптироваться к новому органу. Как организм реагирует на новый орган может варьироваться от человека к человеку. Если есть проблемы с функционирование органов, вам может потребоваться перейти на пересадку.
4 Есть некоторые этические проблемы, связанные с искусственным органам. Есть вероятность, что люди могут злоупотреблять возможностью искусственного органа. В случае с курением, человек не может серьезно относиться к последствиям, и перейти на искусственное орган терапию вместо того, чтобы избегать никотина.
Из всего сказанного выше я убедился что искусственные органы сложный объект для дачи одного верного решения. Каждый будет относиться по своему к этой теме, но я считаю что такая прекрасная возможность как самостоятельное выращивание органа для пересадки другому человеку это настоящий прорыв в развитии, новые возможности и варианты решения разных проблем. Каждый решит сам для себя, нужны ли они ему эти органы, но я уверен, что если они вдруг понадобятся человеку, он явно будет рад тому что сможет получить его в краткие сроки. Нет необходимости ждать донора, наука позволяет вам вырастить себе свой орган и это чудесная возможность. Но у всех чудес есть свои нюансы, так и тут, остаются некоторые пробелы в процессе выращивания, остаются риски, цена выращивания такого органа крайне велика для обычного человека. Все эти проблемы будут решены не скоро, но наука держится на людях, чем больше будет умных людей, тем быстрее будут находиться решения новым и старым проблемам сегодняшнего дня.
И так медицина не стоит на месте, она развивается и в скором будущем созданные искусственные органы смогут полностью заменить больные органы человека. Следовательно продолжительность жизни станет выше. Люди смогут гораздо легче переносить некоторые болезни, такие как рак. Поэтому я смело заявляю, это не конец, не середина, а только начало в истории развития медицины человеком.
Демихов В.П. (1960), Пересадка жизненно важных органов в эксперименте. — М.: Медгиз
М.В.Плетников
перевод с английского Science, 1995,
Vol. 270, N 5234, pp. 230-232.
Создание искусственных органов и тканей оформилось в самостоятельную отрасль науки около десяти лет тому назад. Первые достижения этого направления - создание искусственной кожи и хрящевой ткани, образцы которых уже проходят первые клинические испытания в центрах трансплантации. Одно из последних достижений состоит в конструировании хрящевой ткани, способной к активной регенерации. Это действительно огромный успех, поскольку поврежденная суставная ткань не регенерирует в организме. В клиниках США ежегодно оперируют более 500 тыс. больных с повреждениями суставного хряща, но подобное хирургическое вмешательство лишь на короткое время облегчает боль и улучшает движения в суставе. Ученые из Гётеборгского университета в Швеции экстрагировали хондроциты (клетки хряща) из суставов 23 пациентов, вырастили культуру клеток, которая образовала хрящевую ткань, а затем имплантировали ее в поврежденный коленный сустав. Результат оказался превосходным: у 14 из 16 пациентов было отмечено практически полное замещение поврежденного хряща новой тканью в месте ее имплантации. Выращивание хрящевой ткани занимает, к сожалению, много времени - несколько недель, поэтому ученые пытаются разработать методики более быстрого получения искусственных тканей. Например, группа экспериментаторов из биотехнологической компании "Organogenesis" провела выращивание пленки искусственной кожи на матриксе из природного коллагена, что позволяет практически сразу использовать эту новую ткань в клинике.
При клиническом испытании нового кожного трансплантата было показано, что он улучшает (не менее чем на 60% по сравнению с обычными материалами) заживление венозных язв и кожных повреждений. Однако кожа и хрящ - ткани, состоящие из одного или двух типов клеток, и требования к структуре основы, предназначенной для их выращивания в искусственных условиях, относительно невысоки. Со многими же другими органами дело обстоит гораздо сложнее. В настоящее время предпринимаются попытки выращивания в лабораторных условиях печени. Но печень - сложно устроенный орган, состоящий из разных типов клеток, обеспечивающих очищение крови от токсинов, преобразование поступивших извне питательных веществ в усваиваемую организмом форму и выполняющих целый ряд других функций. Поэтому создание искусственной печени требует гораздо более сложной технологии: все эти разнообразные типы клеток должны быть размещены строго определенным образом, то есть основа, на которой они базируются, должна обладать высокой избирательностью.
С этой целью на такую синтетическую основу наносятся молекулы, обладающие свойствами клеточной адгезии и межклеточного узнавания - функциями установления специфических межклеточных связей в организме. История создания такой подложки для клеток печени может служить иллюстрацией преимуществ комбинированной технологии.
Например, исследователям из Массачусетского технологического института удалось создать подложку, на которой закрепляются только клетки-гепатоциты. Хорошо известно, что клетки этого типа выполняют в организме больше метаболических функций, чем любые другие. Одной из таких функций является удаление из кровеносного русла поврежденных белков. Гепатоциты узнают эти белки по определенным углеводным последовательностям, которые и "маркируют" их как брак. Исследователи синтезировали молекулы с такой последовательностью звеньев и "прикрепили" их к искусственному полиакриламидному полимеру, полагая, что эти "приманки" будут избирательно "привлекать" гепатоциты. Действительно, гепатоциты узнавали метки и задерживались на поверхности полимера. Однако впоследствии оказалось, что полиакриламид не может служить подходящим материалом для искусственной печени, поскольку вызывает сильную иммунную реакцию со стороны организма. Необходимо было искать какой-то другой полимер, который бы не отторгался организмом, но при этом и не адсорбировал бы различные белки, которые, осев на полимере, тут же начинали бы привлекать все типы клеток без разбора. В конце концов старания ученых увенчались определенным успехом. Им удалось синтезировать сетчатую подложку из полиэтилен-оксида (ПЭО), не вызывающего иммунной реакции и не адсорбирующего белки. ПЭО представляет собой молекулу звездчатой формы, лучи которой расходятся в разные стороны от плотного центрального ядра. Когда молекулы ПЭО связываются между собой, концы лучей каждой "звезды" свободно плавают в водном растворе. При этом они несут на себе реактивные гидроксильные группы, к которым и прикрепляют углеводные "приманки" для гепатоцитов.
Было показано, что при добавлении в такой раствор гепатоцитов крысы они тут же связываются с углеводами и закрепляются на сетчатой подложке, в то время как фибробласты, внесенные в раствор, на полимере не оседают. Таким образом, ученым посчастливилось разрешить одну из самых больших проблем в создании искусственных органов: сконструировать высокоспецифический клеточный акцептор. Следующим этапом стало формирование трехмерной структуры сетчатой подложки. Здоровая печень состоит из массы клеток, пронизанных сложной сетью кровеносных сосудов. Для нормальной работы печени различные типы клеток должны быть расположены по отношению друг к другу в определенном порядке. Разработав способ укладки полимера (полиактиновой кислоты) на тончайшую бумажную основу под управлением компьютера, что позволяет в дальнейшем конструировать уже трехмерную архитектуру органа, исследователи теперь бьются над проблемой соединения с трехмерной структурой нового полимера молекул ПЭО, несущих "приманки". В будущем они надеются присоединить к полимеру и метки другого типа, например антитела, привлекающие к себе клетки, образующие желчные протоки. Наконец, предполагается использование аминокислот - глютаминовой, аспарагиновой и аргинина - для формирования специфического эндотелиального слоя печени. Так постепенно, шаг за шагом, ученые надеются создать полноценную искусственную печень. Гибридные основы-подложки хорошо зарекомендовали себя и в экспериментах по "выращиванию" нервных волокон. В этом случае в качестве подложки оказался особенно эффективен тефлон - материал, совершенно безвредный для организма. Соединение тефлоновой сетки с молекулами ламинина посредством модифицированных ионизированным газом атомов никеля представляет собой, по мнению исследователей, весьма перспективную основу, на которой может происходить рост отростков нервных клеток. Ламинин в данном случае выполняет функцию регуляции и направления роста нервов. Следующим шагом, приближающим клиническое применение индуцированного роста предназначенных для трансплантации нервов, должно стать изготовление специальных направляющих трубочек, которые можно было бы размещать в организме вдоль поврежденных нервных волокон. Тефлон также давно используют в искусственных кровеносных сосудах. Однако до сих пор из него производят только широкие (более 6 мм в диаметре) сосуды, так как сосуды меньшего диаметра через 1-2 года после имплантации закупориваются тромбоцитами и гладкомышечными клетками. Этого не происходило бы, если бы структура стенок имплантированного сосуда была похожа на выстилающий эпителий настоящих вен и артерий.
Проблему можно решить путем нанесения на полимер естественных эпителиальных клеток, образующих гладкую выстилку внутренних стенок сосудов, к которой не прилипают тромбоциты и гладкомышечные клетки. Создание такого искусственного эпителия и является основной проблемой конструирования кровеносных сосудов. К слову сказать, аналогичное налипание клеток, и как следствие, закупоривание сосудов, происходит и в самом организме из-за атеросклеротического изменения эпителия. При решении этой задачи, как и при попытках вызвать направленный рост нервных волокон, ученые пользуются "услугами" белков межклеточной адгезии и внеклеточного матрикса: фибронектина и ламинина. Среди органов и тканей, которые в настоящее время интенсивно исследуются с целью их биотехнологического воссоздания, можно отметить также костную ткань, сухожилия, кишечник, сердечные клапаны, костный мозг и трахею. Помимо работ по созданию искусственных органов и тканей человеческого организма ученые продолжают разрабатывать и методы вживления в организм больных диабетом людей клеток, продуцирующих инсулин, а людям, страдающим болезнью Паркинсона, - нервных клеток, синтезирующих нейромедиатор дофамин, что позволит избавить пациентов от ежедневных утомительных инъекций.
§ 31. Генная инженерия и наследственность, создание органов и организмов
Генная инженерия – это перенос нужных генов от одного вида организмов (бактерий, животных, растений) в другой вид, часто очень отдаленный по происхождению.
Цель генной инженерии – создания организма с новыми, полезными признаками для человека.
Развитие генной инженерии по годам:
1953 – открытие ДНК ( американец Дж.Уотсон, англичане Ф.Крик и М.Уилкинз)
1954 – американец Г.Гамов предложил вариант генетического кода.
1960 – случайное получение новых свойств организмов
1962 – получение Нобелевской премии за открытие ДНК;
1970 – научились вставлять фрагменты ДНК в организмы
1974 – 1-ое генномодифицированное животное – мышь
1980 – микробы, поглощающие нефть
1994 – появилась ГМО-пища
1990 – появились люди с генами одновременно трёх родителей
Генная инженерия – совокупность приёмов, методов и технологий создания новых генетических структур, входящих в состав каждой клетки живого организма, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы.
Генная инженерия является инструментом биотехнологии. Учёные – биохимики и молекулярные биологи научились изменять гены или создавать совершенно новые, комбинируя гены различных организмов. Стало возможным синтезировать гены точно по заданным схемам, вводить искусственные гены в живые организмы и заставлять их работать. Изменение генетической структуры клетки позволяет живому организму избавиться от нежелательных наследуемых признаков.
Трансгенные организмы – животные, растения, микроорганизмы, вирусы, геном которых изменен. Генная инженерия играет важную роль в сельском хозяйстве, позволяя создавать генетически модифицированные продукты. Трансгенные растения – это растения, в которые пересажены гены других организмов. Методы генной инженерии были успешно применены к более чем 50 видам сельскохозяйственных растений, включая картофель, помидоры, кукурузу, яблоню, сливу, виноград, капусту, баклажаны, огурцы, пшеницу, сою, рис, рожь и многие другие.
Так, картофель, устойчивый к колорадскому жуку, был создан путём введения в ген картофеля гена почвенной тюрингской бациллы, вырабатывающей особый белок, губительно действующий на колорадского жука и безвредный для человека. Удалось получить трансгенные томаты, легко переносящие заморозки, кукурузу, устойчивую к воздействию пестицидов.
Генно-модифицированные пищевые продукты вот уже несколько лет являются предметом неутихающих споров. Спорящие разделились на два лагеря. Одни утверждают, что эти продукты наносят непоправимый вред здоровью, другие же говорят, что ни одним достоверно проведённым исследованием вред применения генно-модифицированных продуктов не подтверждён.
Генно-модифицированный организм (ГМО)
Генетически измененные организмы существуют сегодня, их ДНК была изменена и смешана с другой ДНК, чтобы получить полностью новый набор генов. Вы можете не знать этого, но многие из этих генетически модифицированных организмов являются частью жизни и даже частью повседневного питания. К примеру, в США около 45% кукурузы и 85% соевых бобов генетически модифицированы, и оценочно 70-75% бакалейных продуктов на полках продуктовых магазинов содержат генетически созданные ингредиенты.
Генно-модифицированными или трансгенными называют такие организмы ( ГМО ), в которых присутствуют гены, пересаженные из других видов растений или животных (рис. 1).
Рис. 1. Знак об отсутствии в составе продуктов ГМО
Это необходимо для того, чтобы растение смогло получить какие-то другие, дополнительные свойства, например устойчивость по отношению к каким-то заболеваниям, насекомым-вредителям и т. д. Можно улучшить вкусовые качества таких растений, продлить срок их хранения, увеличить урожайность и пр.
Производитель обязан указывать на упаковке пищевых продуктов информацию о содержании генетически модифицированных организмов.
Одним из приоритетных направлений развития пищевой промышленности Российской Федерации является внедрение инновационных методов в технологии обработки сырья и пищевых продуктов.
Применение генной инженерии позволило сократить использование химических средств борьбы с болезнями растений, сорняками, вредителями на 40–60%, однако привело к другим проблемам, связанным, в частности, с наследованием приобретённых признаков и влиянием генетически модифицированных организмов на традиционные, немодифицированные организмы.
Вопрос нашего урока весьма неоднозначен, но как бы мы к этому не относились, факт остается фактом: прогресс остановить нельзя, он – двигатель нашей жизни. Нам не нужно бояться науки, но и нельзя быть безграмотными, безразличными и равнодушными, чтобы способствовать направлению науки в нужное русло.
Основные понятия и термины:
генная инженерия, трансгенные растения, генно-модифицированные пищевые продукты, ГМО .
? Вопросы и задания
1. Каковы функции и назначение инженерной биотехнологии?
2. Какие пищевые продукты называют генно-модифицированными?
3. Найдите в Интернете информацию о достоинствах и недостатках генно-модифицированных продуктов.
Написать сочинение-рассуждение по одной из тем:
Содержание:
Генная инженерия — это современное направление биотехнологии, объединяющее знания, приемы и методики из целого блока смежных наук — генетики, биологии, химии, вирусологии и так далее — чтобы получить новые наследственные свойства организмов.
Перестройка генотипов происходит путем внесения изменений в ДНК (макромолекулу, обеспечивающую хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов) и РНК (одну из трех основных макромолекул, содержащихся в клетках всех живых организмов).
Если внести в растение, микроорганизм, организм животного или даже человека новые гены, можно наделить его новой желательной характеристикой, которой до этого он никогда не обладал. С этой целью сегодня генная инженерия используется во многих сферах. Например, на ее основе сформировалась отдельная отрасль фармацевтической промышленности, представляющая собой одну из современных ветвей биотехнологии.
История развития
Истоки
Параллельно с этим шел процесс формирования знаний о ДНК. Так, в 1869 году швейцарский биолог Фридрих Мишер открыл факт существования макромолекулы, а в 1910 году американский биолог Томас Хант Морган обнаружил на основе характера наследования мутаций у дрозофил, что гены расположены линейно на хромосомах и образуют группы сцепления. В 1953 году было сделано важнейшее открытие — американец Джон Уотсон и британец Фрэнсис Крик установили молекулярную структуру ДНК.
На подъеме
К концу 1960-х годов генетика активно развивалась, а ее важными объектами стали вирусы и плазмиды. Были разработаны методы выделения высокоочищенных препаратов неповрежденных молекул ДНК, плазмид и вирусов, а в 1970-х годах был открыт ряд ферментов, катализирующих реакции превращения ДНК.
Генная инженерия как отдельное направление исследовательской работы зародилась в США в 1972 году, когда в Стэнфордском университете ученые Пол Берг, Стэнли Норман Коэн, Герберт Бойер и их научная группа внедрили новый ген в бактерию кишечной палочки (E. coli), то есть создали первую рекомбинантную ДНК.
Техника ПЦР была впервые разработана в 1980-х годах американским биохимиком Кэри Маллисом. Будущий лауреат Нобелевской премии по химии (1993 года), обнаружил в специфический фермент — ДНК-полимеразу, который участвует в репликации ДНК. Этот фермент буквально считывает отрезки цепи нуклеотидов молекулы и использует их в качестве шаблона для последующего копирования генетической информации.
Новая эра
В 1996 году методом пересадки ядра соматической клетки в цитоплазму яйцеклетки на свет появилось первое клонированное млекопитающее — овца Долли. Это событие стало революционным в истории развития генной инженерии, потому что впервые стало возможным серьезно говорить о создании клонов и выращивании живых организмов на основе молекул.
Технологии генной инженерии
Генная инженерия за короткий срок оказала огромное влияние на развитие различных молекулярно-генетических методов и позволила существенно продвинуться на пути познания генетического аппарата.
Теоретически, технология CRISPR может позволить редактировать любую генетическую мутацию и излечивать заболевание, которое она вызывает. Но практические разработки CRISPR в качестве терапии еще только в начальной стадии, и многое еще непонятно.
Есть и другие методы генной инженерии, например, ZFN и TALEN.
- ZFN разрезает ДНК и вставляет туда заготовленный заранее новый фрагмент с помощью белков с ионами цинка (отсюда название — Zinc Finger Nuclease).
- TALEN делает то же самое, только используя TAL-белки. Для обеих технологий приходится создавать отдельные белки, а это очень долгая работа, поэтому пока два этих метода особого применения не нашли.
Где и как применяется генная инженерия
Медицина
Уже сейчас активно применяется инсулин человека (хумулин), полученный посредством рекомбинантных ДНК. Клонированные гены человеческого инсулина были введены в бактериальную клетку, где начался синтез гормона, который природные микробные штаммы никогда не синтезировали. С 1982 года компании США, Японии, Великобритании и других стран производят генно-инженерный инсулин.
Кроме того, несколько сотен новых диагностических препаратов уже введены в медицинскую практику. Среди лекарств, находящихся в стадии клинического изучения, препараты, потенциально лечащие артрозы, сердечно-сосудистые заболевания, онкологию и СПИД. Среди нескольких сотен генно-инженерных компаний 60% заняты именно разработкой и производством лекарственных и диагностических средств.
Сельское хозяйство
В сельском хозяйстве одна из важнейших задач генной инженерии — получение растений и животных, устойчивых к вирусам. В настоящее время уже есть виды, способные противостоять воздействию более десятка различных вирусных инфекций.
Еще одна задача связана с защитой растений от насекомых-вредителей. Путем генетической модификации растений можно уменьшить интенсивность обработки полей пестицидами. Например, трансгенные растения картофеля и томатов стали устойчивы к колорадскому жуку, растения хлопчатника — к разным насекомым, в том числе и к хлопковой совке.
Использование генной инженерии позволило сократить применение инсектицидов (препаратов для уничтожения насекомых) на 40–60%.
С помощью генной инженерии пытаются решить и экологические проблемы. Так, уже созданы особые сорта растений с функцией очистки почвы. Они поглощают цинк, никель, кобальт и иные опасные вещества из загрязненных промышленными отходами почв.
Скотоводство
В Кемеровской области работа генетиков позволила получить устойчивое к вирусу лейкоза племенное поголовье высокопродуктивных животных. Для проведения эксперимента кузбасские ученые отобрали здоровых коров черно-пестрой породы массой до 500 кг. Животным трансплантировали модифицированные эмбрионы, устойчивые к вирусу лейкоза. В середине сентября 2020 года родилось 19 телят с измененными генами.
По словам Зубовой, лейкоз крупного рогатого скота — вирусная хронически неизлечимая болезнь, при которой возникают поражение кроветворной системы и новообразования. Данное заболевание наносит значительный ущерб генофонду пород и мясной промышленности в целом, потому что мясо зараженных животных запрещено употреблять в пищу. Единственным доступным методом борьбы с лейкозом ранее было только уничтожение зараженного скота.
Этот успех позволяет говорить о том, что в дальнейшем будет возможно редактировать гены крупного рогатого скота и от других болезней.
С прицелом на человека
В 2009 году группа ученых под руководством молодого исследователя Джея Нейтца из Вашингтонского университета сумели с помощью генной терапии вернуть обезьянам способность различать оттенки зеленого и красного, которой они были лишены от рождения.
В область сетчатки глаза двух подопытных обезьян был введен безвредный вирус, несущий недостающий ген фоточувствительного рецептора. Вскоре после процедуры обе обезьяны начали различать оттенки красного и зеленого на сером фоне. Два года наблюдения не выявили у них каких-либо нарушений, поэтому ученые не исключают, что данную методику уже вскоре можно будет применять у людей, страдающих дальтонизмом.
Ученые шагнули еще дальше и уже пробуют выращивать в теле животных органы для трансплантации людям. Для минимизации риска отторжения тканей животным вводят специальные гены. Этими опытами занимается научная лаборатория Рослинского института в Великобритании, которая представила миру овцу Долли.
В 2019 году британские ученые вывели кур, яйца которых содержат два вида человеческих белков, способных противодействовать артриту и некоторым видам онкологических заболеваний. В яйцах содержится человеческий белок под названием IFNalpha2a, обладающий мощными противовирусными и противораковыми свойствами, а также человеческий и свиной вариант белка под названием макрофаг-CSF, который планируют использовать для создания препарата, стимулирующего самостоятельное заживление поврежденных тканей.
Изменение ДНК человека
Первые клинические испытания методов генной терапии были предприняты 22 мая 1989 года с целью генетического маркирования опухоль-инфильтрующих лимфоцитов в случае прогрессирующей меланомы.
14 сентября 1990 года в Бетесде (США) четырехлетней девочке, страдающей наследственным иммунодефицитом, обусловленным мутацией в гене аденозиндезаминазы (АDA), были пересажены ее собственные лимфоциты.
Работающая копия гена ADA была введена в клетки крови с помощью модифицированного вируса, в результате чего клетки получили возможность самостоятельно производить необходимый белок. Через шесть месяцев количество белых клеток в организме девочки поднялось до нормального уровня.
После этого область генной терапии получила толчок к дальнейшему развитию. С 1990-х годов сотни лабораторий ведут исследования по использованию генной терапии для лечения различных заболеваний. Уже сегодня с помощью генной терапии можно лечить диабет, анемию и некоторые виды онкологии.
Генная терапия
Генная терапия — введение, удаление или изменение генетического материала, в частности ДНК или РНК, в клетке пациента для лечения определенного заболевания.
Существует три основных стратегии использования генной терапии:
В 2015 году впервые была проведена процедура изменения ДНК человека с целью продления молодости клеток, когда американке Элизабет Пэрриш 44 лет ввели в организм препарат, влияющий на ДНК, а в 2018 году китайский ученый Хэ Цзянькуй заявил, что с его помощью у двух детей-близнецов якобы изменены гены для выработки у них иммунитета к вирусу ВИЧ, носителем которого являлся их отец.
Все это, с одной стороны, выглядит грандиозно и обнадеживает, но с другой, — вызывает опасения, ведь генетические манипуляции, теоретически, возможно использовать не только в благих и мирных целях.
После эксперимента с ДНК близнецов в Китае, ЮНЕСКО выступила с инициативой о запрете изменения генов у новорожденных до того момента, пока достоверно не будет доказана безопасность таких манипуляций.
Этическая сторона вопроса
В 1997 году ЮНЕСКО выпустила Всеобщую декларацию о геноме человека и его правах, рекомендовав мораторий на генетическое вмешательство в зародышевую линию человека, а в декабре 2015 года на международном саммите по геномному редактированию человека изменение гаметоцитов и эмбрионов для генерации наследственных изменений у людей было объявлено безответственным.
Российское сообщество генетиков в большинстве своем считает, что такие эксперименты на данный момент преждевременны и требуют более глубокого исследования и обсуждений.
Страх неизвестности
Вариантов развития событий в области генной инженерии существует множество, и далеко не все они изучены и, в принципе, известны. Поэтому они должны быть последовательно зафиксированы и регламентированы.
Естественно, больше всего опасений вызывают плохие сценарии развития событий. Как правило, все начинается с помощи людям и изобретения новых лекарств. Но потом человек может прийти к желанию сделать своего ребенка светловолосым и зеленоглазым или создать армию универсальных солдат, не боящихся боли и не ведающих страха.
Эксперты убеждены, что генная инженерия — это будущее медицины. Возможность избавить младенца от пожизненного гнета заболевания, излечить людей от рака, найти лекарство против ВИЧ — за всем этим будет стоять генная инженерия. При этом желание человека изменить, например, цвет глаз или предотвратить наследственное заболевание, несмотря на все риски, будет только расти. И похоже, что остановить этот процесс уже не представляется возможным.
Читайте также: