Генная инженерия: современный этап, проблемы и перспективы

     Генная  терапия человека

     На  людях технология генной инженерии  была впервые применена для лечения Ашанти Де Сильвы, четырехлетней девочки, страдавшей от тяжелой формы иммунодефицита. Ген, содержащий инструкции для производства белка аденозиндезаминазы (ADA), был у нее поврежден. А без белка ADA белые клетки крови умирают, что делает организм беззащитным перед вирусами и бактериями.

     Работающая  копия гена ADA была введена в клетки крови Ашанти с помощью модифицированного  вируса. Клетки получили возможность  самостоятельно производить необходимый  белок. Через 6 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 заболеваний. Сегодня мы знаем, что с помощью генной терапии можно лечить диабет, анемию, некоторые виды рака, болезнь Хантингтона и даже очищать артерии. Сейчас идет более 500 клинических испытаний различных видов генной терапии.

     Неблагоприятная экологическая обстановка и целый  ряд других подобных причин приводят к тому, что все больше детей  рождается с серьезными наследственными  дефектами. В настоящее время  известно 4000 наследственных заболеваний, для большинства из которых не найдено эффективных способов лечения.

     Сегодня существует возможность диагностировать  многие генетические заболевания ещё  на стадии эмбриона или зародыша. Пока можно только прекратить беременность на самой ранней стадии в случае серьёзных генетических дефектов, но скоро станет возможным корректировать генетический код, исправляя и оптимизируя  генотип будущего ребёнка. Это позволит полностью избежать генетических болезней и улучшить физические, психические  и умственные характеристики детей.

     Сегодня мы можем отметить, что за тридцать лет своего существования генная инженерия не причинила никакого вреда самим исследователям, не принесла ущерба ни природе, ни человеку. Свершения  генной инженерии как в познании механизмов функционирования организмов, так и в прикладном плане весьма внушительны, а перспективы поистине фантастичны.

     Клонирование.

     Другим  направлением генной инженерии является клонирование – метод получения  нескольких генетически идентичных организмов путем бесполого размножения. Изначально этот термин означал получение потомков организма путем бесполого размножения и к нему относили в частности все способы вегетативного (не семенного) размножения растений. В настоящее время этот термин также включает в себя идею получения генетически идентичных индивидов.

     Хотя  клонирование как таковое в принципе достаточно распространено в природе  у бактерий и некоторых сложных  организмов (бесполое размножения, партеногенез), именно к вопросам генной инженерии  относится молекулярное клонирование и клонирование многоклеточных организмов. Молекулярное клонирование представляет собой клонирование молекул ДНК, их частей и даже отдельных генов. Этот вид клонирования является первым шагом к клонированию тканей.

     Наибольший  интерес представляет клонирование многоклеточных организмов. Так, создавая особые условия и вмешиваясь в  структуру ядра клетки, специалисты  заставляют её развиваться в нужную ткань или даже в целый организм.

     Если  организм не клонируется полностью, это называется терапевтическим клонированием. В этом случае развитие организма целенаправленно останавливают заранее, а образовавшиеся стволовые клетки используют для получения отдельных тканей. Такое клонирование применяется уже сейчас в некоторых странах мира, а в будущем оно может открыть широкие возможности для лечения различных заболеваний, которые в настоящий момент являются неизлечимыми.

     По  сути, при терапевтическом клонировании на определенном этапе останавливают  развитие эмбриона, хотя в ученой среде  в настоящее время ведутся споры, верно, ли применение слова «эмбрион» в данном случае, ведь он не был создан при помощи оплодотворения. Однако если не препятствовать его развитию, то при определенных условиях он может развиться в ребенка, а потому употребление этого термина вполне оправдано.

     В связи с этим, терапевтическое  клонирование человека рождает огромное количество этических споров и конфликтов, а потому оно запрещено в большинстве  стран мира. Разрешено оно в  США, Великобритании, Бельгии и Швеции; в некоторых странах разрешены  только исследования в этой области. В 2003 году страны ООН проголосовали  против запрета на репродуктивное и  терапевтическое клонирование. Во многих странах терапевтическое клонирование запрещено из-за опасений его перехода в репродуктивное.

     Клонирование  целого организма называется репродуктивным. В этом направлении до сих пор  ведутся исследования, однако есть и определенные успехи.

     Широко  известен случай клонирования в Великобритании овцы Долли. Этот эксперимент по клонированию млекопитающего был поставлен группой ученых, возглавляемой Яном Вилмутом. Тогда в 277 яйцеклеток были перенесены ядра, взятые из вымени животного-донора. Из них образовалось 29 эмбрионов, один из которых выжил. Долли родилась 5 июля 1996 года и стала первым млекопитающим, чье клонирование прошло успешно. Клонированное животное прожило 6,5 лет и умерло 14 февраля 2003 от прогрессирующего заболевания лёгких, вызванного ретровирусом. Сообщается, что это распространенное заболевание у овец, которые содержатся в закрытом помещении, а Долли из соображений безопасности практически не выводили пастись.

     Существуют  некоторые заблуждения в представлениях о клонировании. Так клонирование человека или животного однозначно не способно повторить сознание. Клонированный  индивид не будет наделен разумом  исходного организма, он будет нуждаться  в воспитании, образовании и т.д. Более того, спорным является и  вопрос полной внешней идентичности клона. Как правило, клон не является полной копией оригинала, т.к. при клонировании копируется только генотип, что не означает однозначное повторение фенотипа организма. Фенотип формируется на основе определенных генетических данных, однако условия, в которых будет выращиваться клон, способны некоторым образом повлиять на его развитие: рост, вес, телосложение, некоторые особенности умственного развития.

     В большинстве стран мира любые  работы по репродуктивному клонированию человека запрещены. Такое клонирование человека встречается с еще большими этическими, религиозными и юридическими проблемами, чем терапевтическое. В принципе, определенного мнения общественности на этот счет не существует, ровно, как и крупнейшие мировые религии не способны дать этому явлению однозначную оценку, ибо это выходит за рамки их классических учений, а потому требует аргументации. Появляются также некоторые юридические сложности, вроде вопросов отцовства, материнства, наследования, брака и некоторых других. Развитие клонирования небезопасно также и из соображений контроля над ним, а также возможной утечки технологии в криминальные и террористические круги. Отдельную обеспокоенность вызывает высокий процент неудач при клонировании, что являет опасность появления людей-уродов.

     Проект "Геном человека"

     В 1990 году в США был начат проект "Геном человека", целью которого было определить весь генетический код человека. Проект, в котором важную роль сыграли и российские генетики, был завершён в 2003 году. В результате проекта 99% генома было определено с точностью 99,99% (1 ошибка на 10000 нуклеотидов). Завершение проекта уже принесло практические результаты, например, простые в применении тесты, позволяющие определять генетическую предрасположенность ко многим наследственным заболеваниям. Высказывались надежды, что, благодаря расшифровке генома, в ближайшее время будут разработаны препараты для лечения такого опасного заболевания, как СПИД, определены гены, которые связаны со злокачественными новообразованиями, установлены механизмы возникновения почти всех видов рака, а также завершена разработка препаратов, предотвращающих рак.

     Ближайшие задачи генетиков

     Хотя  генетика и генная инженерия уже  играют огромную роль в медицине и  сельском хозяйстве, основные результаты ещё впереди. Нам еще очень многое предстоит узнать о том, как работает сложная генетическая система в нашем организме и у других видов живых существ.

     Необходимо  определить функции и назначение каждого гена, определить, каковы условия  его активации, в какие периоды  жизни, в каких частях тела и при  каких обстоятельствах он включается и приводит к синтезу соответствующего белка. Далее, необходимо понять, какую  роль играет в организме этот белок, выходит ли он за пределы клетки, какие сообщения несёт, какие  реакции катализирует, как влияет на запуск биологических процессов  в других частях организма, какие  гены активирует. Отдельной сложной  задачей является решение проблемы сворачивания белков - как, зная последовательность аминокислот, составляющих белок, определить его пространственную структуру  и функции. Эта проблема требует  новых теоретических знаний и  более мощных суперкомпьютеров.

     Но  учёные не пасуют перед масштабом  этой задачи. Расшифровка генома человека потребовала более десяти лет, решение  проблемы сворачивания белков может  занять чуть дольше, но когда она  будет решена, человек сможет полностью  контролировать жизненные процессы в любых организмах на всех уровнях.

     Общественное  мнение.

     Несмотря  на явную пользу от генетических исследований и экспериментов, само понятие «генная  инженерия» породило различные подозрения и страхи, стало предметом озабоченности  и даже политических споров. Многие опасаются, например, что какой-нибудь вирус, вызывающий рак у человека, будет введен в бактерию, обычно живущую в теле или на коже человека, и тогда эта бактерия будет  вызывать рак. Возможно также, что плазмиду, несущую ген устойчивости к лекарственным  препаратам, введут в пневмококк, в  результате чего пневмококк станет устойчивым к антибиотикам и пневмония не будет поддаваться лечению. Такого рода опасности, несомненно, существуют.

     Генетические  исследования ведутся серьезными и  ответственными учеными, а методы, позволяющие  свести к минимуму возможность случайного распространения потенциально опасных  микробов, все время совершенствуются. Оценивая возможные опасности, которые  эти исследования в себе таят, следует  сопоставлять их с подлинными трагедиями, вызванными недоеданием и болезнями, губящими и калечащими людей.

     Существует  мнение, что в контексте постоянного  роста населения планеты, только генетически модифицированные продукты смогут в будущем спасти мир от голода, позволяя на ограниченной территории выращивать продукты высокого качества, с повышенным содержанием витаминов  и т.д. Однако существует и обратное мнение, выступающее за то, что генетически модифицированные продукты могут быть небезопасными для здоровья человека. Для выяснения вопросов безопасности таких продуктов созданы специальные международные комиссии, которые в настоящее время сходятся во мнении, что генетически модифицированные продукты не представляют опасности для здоровья человека. В подавляющем большинстве стран мира использование генетически модифицированных продуктов разрешено или не урегулировано законодательно.

     Количество  аргументов за использование ГМП  значительно превосходит возможные  аргументы  против. Так, сторонники ГМП ссылаются в частности  на высокий уровень контроля качества всех генетически модифицированных продуктов. За двадцатилетнюю историю использования этих продуктов в разных странах мира не было выявлено ни одного факта их отрицательного воздействия на здоровье человека, что нельзя сказать о продуктах традиционного сельского хозяйства, в котором неизбежно применение разного рода удобрений, многие из которых признаны вредными для человека. Более того, селекция, которая используется в сельском хозяйстве на протяжении веков, по сути, преследует целью ту же генную модификацию организмов, только осуществляет это за значительно больший период времени. Генная инженерия просто способна привнести необходимые изменения в организм за короткий срок, а потому использование ГМП не опаснее, чем использование любых других продуктов, выведенных методом классической селекции. 
 
 
 
 
 
 

     Заключение

     Как говорят, единственная область науки, в которой мы точно знаем, чем  все закончится, — это медицина. Сколько человека не лечи, рано или  поздно он все равно умрет. «В организме  очень много генов, и учесть взаимодействие всех невозможно», — как часто  приходится слышать этот довод! По сути, это и есть главный козырь противников  ГМ-технологий. Конечно, мы не можем  с уверенностью утверждать, зачем, как  и почему устроены и работают все  до единого гены или белки картофеля. Но мы знаем многие из них и изучаем  остальные. Благодаря успехам современной  молекулярной биологии у нас в  руках уже есть полные последовательности ДНК многих бактерий, риса, кукурузы, популярного среди экспериментаторов  растения арабидопсис. Мы знаем, сколько  в этих организмах генов и как  они расположены, и о многих можем  сказать, как они взаимодействуют