Перспективи і проблеми біотехнології клонування генів

Введення гена у вектор

Якщо одержати ген, що містить інформацію, наприклад, про структуру білка, то він не може реалізувати цю інформацію. Для цього необхідні додаткові механізми для керування діями гена. Тому перенесення генної інформації в клітину здійснюється за допомогою векторів.

Вектори - це, як правило, кільцеві молекули, здатні до самостійної реплікації. Є два основні види векторів: віруси і плазміди.

При використанні вірусів враховується їх здатність швидко транспортуватися з клітини в клітину, розповсюджуючись по рослинних або тваринних тканинах так, що за короткий термін розвивається інфекція по всьому організму. Така властивість вірусів відкриває можливість генетичної модифікації соматичних клітин дорослого організму. В цьому відношенні відкриваються перспективи лікування спадкових захворювань людини шляхом введення вірусів, що розносять гени, яких не вистачає, по всіх клітинах людського тіла, яких нараховується близько 10¹¹.

В ролі вектора у біотехнології використовуються плазміди. Це .автономні самореплікуючі одиниці, які знайдено у бактеріях, грибах, рослинах і тваринах. Найширшого застосування в генетичній інженерії набули бактеріальні плазміди, особливо плазміди Е.соli (кишкової палички). Такі плазміди здатні передавати дуже великий об'єм генетичної інформації (до 10тис. пар азотистих основ), а рекомбінантні ДНК можуть бути, упаковані у фагові частинки.

Такі методи генетичної інженерії, як конструювання рекомбінантних молекул ДНК і клонування генів, стали звичайними прийомами дослідження у молекулярній біології. За їхньою допомогою вдалося вирішити ряд фундаментальних проблем біології, а також виконати багато розробок, що знайшли широке застосування в біотехнології. Слід зазначити, що потенційні можливості методів конструювання рекомбінантних ДНК і клонування генів для вирішення як теоретичних, так і практичних питань ще не вичерпані. Однак з'явилися серйозні побоювання непередбачуваності поводження рекомбінантних молекул ДНК, трансформованих у кишкові палички. У зв'язку з цим спеціально створена комісія Національної академії наук США опублікувала Звернення, підписане видатними вченими, які висловлювали побоювання щодо росту кількості ракових захворювань, особливо в тих випадках, коли в генетичних експериментах як вектор використовувався онкогенний вірус мавп SV40. Ці побоювання, як і побоювання стосовно масового поширення маркірованих трансформованих штамів кишкової палички, не підтвердилися, але були запропоновані заходи безпеки, аналогічні тим, як і при роботі зі збудниками інфекційних захворювань.

У лабораторіях, де дозволені дослідження з застосуванням методів генетичної інженерії, заходи безпеки залежно від рівня їхньої надійності розподілені на чотири категорії, а самі експерименти щодо небезпеки розділені на три ступені. Чим більше небезпека при конструюванні рекомбінантних ДНК і клонуванні генів, тим надійнішими і жорсткішими мають бути заходи, що забезпечують безпеку цих робіт. Досліди щодо введення в бактерії рекомбінантних ДНК, одержаних із фрагментів геномної ДНК теплокровних тварин і ДНК відповідних векторів, повинні проводитися в спеціальних ізольованих приміщеннях (боксах) з негативним атмосферним тиском у них, у стерильному одязі. Працювати рекомендується з ослабленими штамами бактерій і вірусів (наприклад, з мутантами фага λ і кишкової палички, які не розмножуються при температурі тіла теплокровних тварин і людини, а також з такими штамами Е.соlі, що втратили здатність до синтезу диамінополімелінової кислоти, яка входить до складу стінки бактеріальної клітини. Запобіжні заходи значно посилюються, коли бактеріальну клітину трансформують рекомбінантними ДНК, що містять гени, експресія яких супроводжується процесом токсиноутворення. Хоча є докази нездатності лабораторних штамів Е.соlі витримувати конкуренцію з бактеріями цього виду, що знаходяться у природному середовищі (кишечник людини і тварин), рекомендовано створювати і використовувати в роботі тільки такі клітини-хазяї, імовірність виникнення яких за межами лабораторії складає 10^-8. Проводяться роботи зі створення модифікованих векторів, реплікація яких є термолабільним процесом (температура тіла теплокровних тварин і людини є лімітуючим чинником реплікації), а також векторів, у яких система ферментів, що забезпечують рестрикцію і модифікацію, була б представлена відповідно термостабільною рестриктазою і термолабільною метилазою. У такому випадку вектор, потрапляючи в організм теплокровної тварини або людини, має зруйнуватися.

Рівень розвитку молекулярної біології вже сьогодні дозволяє проводити дослідження з ідентифікації генів, що впливають на статуру, розвиток інтелекту і здібностей. Небезпека в тім, що гуманні спроби виправлення очевидних генетичних дефектів можуть перерости в амбіційні плани поліпшення генетичного матеріалу людини.

Друге коло проблем пов'язане зі з'ясуванням причин можливих змін сформованих взаємин в екологічних системах з появою організмів — носіїв функціонально активних змінених генів. Наводяться переконливі аргументи, які свідчать про те, що імовірність появи екологічних порушень незначна, тому що організми, у яких відбулися генетичні зміни, мають меншу життєздатність порівняно зі спорідненими організмами, у яких генотип не мав змін через утручання генетичних інженерів. Хоча авторитетні дослідники подейкують про безпеку генетичних маніпуляцій для екосистем, можливість порушення не виключена. Біологи, подібно до фізиків 40 років тому, переступили межу, за якою їхня діяльність залишалася поза категоріями добра і зла.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Методи генетичного конструювання мікроорганізмів in vitro	\|	Класифікація економічних даних

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.013 сек.