Генетическая инженерия – плюсы и минусы

 

Кафедра информатики 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ.

Концепции современного естествознания.

Тема: Генетическая инженерия – плюсы и минусы. 
 
 
 
 
 

                                           Выполнила студентка 

                                            2 курса, поток 28

                                           Казаркина Татьяна Викторовна

                                           Проверил зав. кафедр. д-р технич.   Наук

                                           Профессор Уткин. В. С. 
 
 
 
 
 
 
 

Нижний  Новгород

2011 год.

 

      СОДЕРЖАНИЕ: 

1. Вступление______________________________________стр.3
2. Этапы развития генной инженерии:

1. Становление генной инженерии_______________стр.4
2. Достижения генной инженерии в сельском хозяйстве_______стр.5
3. Генная инженерия и стволовые клетки__________стр.6

3. Основные проблемы генной инженерии_______________стр.7
4. Генная инженерия и общество_______________________стр.8
5. Перспективы использования достижений генной инженерии__стр.9
6. Заключение_______________________________________стр.10
7. Список литературы_________________________________стр.11.
 

1. ВСТУПЛЕНИЕ.

  Проснувшись однажды утром после  беспокойного сна, Грегор Замза  обнаружил, что он у себя  в постели превратился в страшное  насекомое.

          Ф. Кафка “Превращение”.

   С давних пор человек прикладывает немало усилий для создания новых видов животных и растений, обладающих желаемыми для него свойствами. Был накоплен большой практический опыт, но долгое время не находилось объяснения правилам распределения наследственных признаков. В 1866 году после множества проведенных экспериментов, Грегор Мендель (1822 – 1884гг) обосновал научные принципы описания и исследования гибридов. В своих трудах Г. Мендель установил парность генов и законы наследственности. Так было установлено, что носителями наследственных признаков являются гены – участки молекулы ДНК, находящейся в клеточном ядре. Г. Мендель считается основателем классической генетики.

     Следующим большим прорывом в  молекулярной биологии стало открытие Барбарой Мак – Клинток (1902 – 1992 гг) мобильности генов. Именно мобильностью генов объяснялось большое количество мутаций, происходящих в природе. Данное открытие легло в основу современной цитологии.

   В 40-50 годы ХХ века генетика и молекулярная биология получили бурное развитие, которое  привело к созданию гибридных молекул ДНК, минуя длинный путь селекции.

   Сегодня продукты генной инженерии прочно входят в нашу жизнь. И это не только гормоны, вакцины и витамины, но и продукты питания, и новые возможности  в лечении заболеваний. Несмотря на дешевизну генетически модернизированных продуктов  и все расширяющийся их ассортимент, в обществе нет однозначного к ним отношения в силу морально-этических, религиозных норм. Не последнюю роль в формировании общественного мнения играет инстинкт самосохранения человеческого общества. Страх перед возможными последствиями генетической модификации природы тормозит самые  смелые идеи генных инженеров. Возможно, скоро станет реальностью клонирование людей, но невозможно клонировать душу. Так есть ли смысл в достижении такой цели? Готов ли жить человек в искусственном мире? На эти вопросы каждый должен ответить сам.

 

    Этапы развития генной инженерии.

   1.Всё началось с гибридов микроорганизмов. В молекулу ДНК одних видов бактерий вводились гены других видов. Позднее в эксперимент стали вводить участки ДНК лягушки, мышей, морского ежа. На данном этапе отдельные гены для последующего молекулярного клонирования в составе рекомбинантных молекул ДНК получали непосредственным выделением из природных источников. Дальнейшее совершенствование методов изучения первичной структуры белков приводит к искусственному синтезу гена. Разработка новых методов манипулирования с нуклеиновыми кислотами приводит к созданию нового раздела молекулярной биологии и генетики – генной инженерии.

   В 1972 году в США создали первую рекомбинантную ДНК, объединившую в своём составе  генный материал из трех источников, но данная молекула не была исследована  на функциональную активность. Это  событие является точкой отсчета  генной инженерии, которая открыла путь для производства продуктов белковой природы. Первой удачной попыткой стало создание химически синтезированного гена, кодирующего гормон млекопитающих – соматостатин

   Данный  метод клонирования оказался перспективным, и вскоре были созданы гены гормона роста человека (соматотропина). Исследования проводились на крысах, и была доказана функциональная эффективность синтезированного гормона. Недостаток гормона роста в организме человека приводит к такому заболеванию как карликовость. Людей с данным заболеванием относят к изгоям общества, но, получив возможность лечиться синтезированным гормоном, данная категория больных может улучшить качество своей жизни. Далее были синтезированы гормоны брадикинин, ангиотензин и другие. Метод химического синтеза обеспечил получение жизненноважного для человека инсулина, который дал возможность продлить и улучшить качество жизни больных сахарным диабетом.

   Следующим в практике генной инженерии был  разработан метод ферментативного  синтеза, благодаря которому получили необходимый для борьбы с вирусными инфекциями интерферон, укрепляющий иммунную систему организма. Метод ферментативного синтеза позволяет синтезировать практически любой индивидуальный ген. В дальнейшем были синтезированы вакцина гепатита В, фермент химозин, витамины.

   Все полученные разработки расширяются, совершенствуются и активно применяются в медицине и фармакологии.

2.Следующим шагом стало создание генетически модифицированных растений, где были достигнуты неплохие результаты. Полевые испытания прошли 25000 трансгенных культур в различных странах мира: США, Аргентине, Китае и других. Испытания в России пока не проводятся, хотя зарегистрированы и разрешены к применению тринадцать генетически модифицированных растений. К сожалению, собственных разработок и испытаний в этом направлении мы не ведем.

   Эти разработки представляют интерес не только для селекционеров. Трансгенное  сельское хозяйство является более  экономичным и экологичным. Так, например, выращивание инсектицидных  трансгенных растений (хлопок) позволяет  снизить объемы использования химических фунгицидов и ядохимикатов, которые позволяют мутировать вредителям и приобретать устойчивость быстрее, чем в ходе простой эволюции. Благодаря генной инженерии можно получить различные виды растений, устойчивых к заморозкам, засухе, засоленным почвам и другим неблагоприятным факторам, что в свою очередь снижает затраты на выращивание и повышает урожайность. Биотехнологические методы применяют на таких культурах как соевые бобы, хлопчатник, кукуруза, картофель. Соевые бобы и продукты их переработки используют и в качестве кормов, поэтому ведутся работы по улучшению питательных и кормовых характеристик. Первенство в этой области принадлежит США, поскольку развиты программы государственной поддержки фермеров, занимающихся выращиванием соевых культур.

   Разработки  генной инженерии применяются не только в растениеводстве, но и в  животноводстве. Громким успехом  было появление на свет овцы Долли  в 1997 году. Методом гибридизации соматических клеток был получен клон животного. У Долли было потомство, что дало возможность судить о воспроизводстве клонов естественным путем. Но и  этот эксперимент был прекращен в 2003 году. Овцу усыпили из-за прогрессирующего легочного заболевания. Дальнейшие разработки в этой области ведутся по пути развития элитного животноводства и генетической защиты от наследственных заболеваний. Трансгенные животные широко и успешно используются для научных исследований, как источники органов трансплантации, для тестирования вакцин и производства терапевтических белков.

     На полноту прав в области  клонирования ведут борьбу три  компании США:

   - GEROM: исследует возможности энзима теломеразы как противоракового средства; изучают возможности эмбриональных стволовых клеток для терапевтических целей; лицензируют технологии клонирования.

   - ADVANCED CELL TECHNOLOGY: клонирование молочных коров; исследование возможностей клонирования эмбрионов для получения стволовых клеток; лицензирование технологий клонирования.

   - INFIGEN: клонирование коров и свиней; исследовательские работы по клонированию животных для получения медицинских препаратов для лечения людей.

   Возможности генной инженерии начинают удовлетворять  сложившиеся на сегодняшний день потребности по клонированию домашних животных. Реальным становится клонирование редких и исчезающих видов.

   3.На фоне таких успехов генной инженерии естественно, что интерес ученых вызвали работы и с клетками человеческого организма. Основой этих работ стали стволовые клетки, не имеющие никакой специализации и ранних стадиях развития эмбриона служащие для рождения всех тканей организма. Стволовые клетки стали основой тканевой генной инженерии, которая сейчас вызывает огромный интерес ученых и врачей. Возможности тканевой инженерии очень велики как в области пересадки органов и тканей, так и в терапевтических целях.

   Технология  состоит в следующем: при имплантации  в ооцит (яйцеклетку) ядер клеток необходимой  ткани получают эмбрион, который  пересаживают в пораженные ткани, где  развиваются новые здоровые ткани. Успешные операции по пересадке стволовых клеток уже проводились в Израиле (мальчику, страдавшему тяжелой формой иммунодефицита, пересадили стволовые клетки костного мозга старшего брата) и Гонконге (8 пациентам с тяжелой формой стенокардии пересадили в сердце стволовые клетки, из которых сформировались новые капилляры). Результаты клеточной терапии воспринимаются как чудо, так как до конца не выяснен механизм действия стволовых клеток. (№10,04)

   Один  из путей передачи наследственной информации в культуре клеток человека, растений, животных – гибридизация соматических клеток – разработан Б. Эфрусси и Г. Барски в 1960 году.

   Для введения ДНК в различные культуры клеток используют метод микроинъекций. Данный метод нашел широкое практическое применение в области лечения бесплодия.

   Наиболее  простой и дешевый способ получения гибридных клеток разработал Г. Вайт. Суть его в том, что сверхтонким скальпелем разрезают две яйцеклетки, половинки, содержащие ядра, выбрасывают, в оставшуюся цитоплазму вводят ядро донора, половинки “заваривают” электрическим разрядом.

 

   Основные проблемы генной инженерии.

  Каким бы способом  не получали генетически  модернизированную клетку, исходным материалом является стволовая клетка, источником которой служат ооциты или  эмбрионы. Отсюда возникают сложные  этические вопросы и неоднозначное отношение к генной инженерии человека. В последнее время обнаружены стволовые клетки в крови и спинном мозге, но эмбриональные клетки наиболее эффективны. Поэтому очень остро в обществе обсуждается правовая и нравственная сторона клонирования. Является ли использование эмбрионов убийством? Имеем ли мы право вмешиваться в создание человека? На эти и другие вопросы пока не найден однозначный ответ.

   Неоднозначную позицию к вопросам генной инженерии  занимает и церковь. С одной стороны она отрицает возможности генной инженерии, признавая право создания человека лишь Богом. С другой стороны – допускает лабораторное создание органов.

   На  пути своего развития генная инженерия  встает не только перед морально –  этическими проблемами. Первое с чем столкнулись ученые – это безопасность. Безопасность окружающего мира и всего человечества. Появление генетически модифицированных микроорганизмов спровоцировало страхи об изменении биосферы: нарушение экологического равновесия, появление мутантных форм вирусов и микробов, появление эпидемий ранее неизвестных болезней. Появление трансгенных растений вызвали опасения об их аллергенности и токсичности. С появлением трансгенных животных связаны опасения о попадании нежелательных веществ в пищу. Все это привело к разработке правил безопасности при работе с трансгенными организмами, которые гласят, что данные организмы не должны попадать в природу, а получаемые в ходе экспериментов клоны подлежат обязательному уничтожению через 14 дней. Во многих странах опыты по клонированию запрещены.

   Не  только стремление человечества к самосохранению является препятствием к более смелым опытам. Существуют технические проблемы. Основная – неустойчивость гибридов, продуцирующих полезные человеку и  ненужные самой клетке соединения, за счет метаболистической активности. Не менее важные и такие проблемы как ограничение возможностей конструирования микроорганизмов, низкий процент успешных пересадок эмбрионов, невысокий процент развившихся и выживших организмов. Выжившие особи обладают неустойчивым иммунитетом, часто болезненны, стареют в 2-3 раза быстрее.