Генные технологии: реальная польза и потенциальный риск

    Содержание: 

      Введение 

    Реальная  польза генных технологий:

              а) анализ генов и геномов;

              б) лечение болезней;

              в) производство продуктов питания;

              г) генная инженерия в сельском хозяйстве. 

    Потенциальный риск:

              а) риск получения опасных для здоровья людей организмов;

              б) приобретение сорняками устойчивости к ядохимикатам;

              в) нарушение экологического равновесия;

              г) мнимая опасность. 

    Генетически модифицированные микроорганизмы как  биологическое оружие. 

    Заключение. Уменьшение риска, связанного с генными  технологиями.

    Введение 

    С развитием генной инженерии появились  не только ее активные сторонники, но и  противники, действия которых направлены на возбуждение общественного мнения против внедрения генных технологий. В этой связи в 1996 г. Федерация европейских микробиологических обществ (ФЕМО) опубликовала меморандум, цель которого — проинформировать общественность о пользе и потенциальной опасности широкомасштабного применения генной инженерии в микробиологии.

    Почему  меморандум предназначен главным образом  не для ученых, а для широкой  общественности? Во-первых, с момента  временного моратория на генную инженерию (1975—1985 гг.) общественное мнение с подозрением, а иногда с враждебностью относится к генным технологиям. Обвинения, звучащие в адрес микробиологов, занимающихся генной инженерией, весьма разнообразны: “генные инженеры будут клонировать тысячи Гитлеров или Эйнштейнов”, “генетическая бомба убьет все живое или превратит всех в уродов” и т.п. Вторая причина озабоченности общественности состоит в том, что в последнее десятилетие интенсивно создаются такие трансгенные организмы, польза от которых должна проявиться только после их внесения в окружающую среду. А современные правила безопасности применения генных технологий, принятые в большинстве стран, напротив, направлены на то, чтобы жизнеспособные трансгенные организмы в окружающую среду не попали.

    Разумеется, разработка разумных, адекватных и  гибких правил безопасности генных технологий необходима. Весьма желательно, чтобы это крайне серьезное дело проходило в спокойной и доброжелательной общественной атмосфере, особенно когда на рынки уже поставляют хлеб, сыр и пиво, приготовленные с помощью трансгенных микробов, когда в продаже трансгенные помидоры и кукуруза и когда уже ведутся полевые испытания трансгенных почвенных микробов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реальная  польза генных технологий: 

    А) Анализ генов и геномов.

    Генетические  технологии привели к разработке мощных методов анализа генов и геномов, а это, в свою очередь, — к синтезу, т.е. к конструированию новых, генетически модифицированных микроорганизмов.

    К 1996 г. установлены нуклеотидные последовательности 11 разных микроорганизмов, начиная  от самой маленькой автономно размножающейся микоплазмы (всего 580 тысяч нуклеотидных пар).

    Промышленные  микробиологи убеждены, что знание нуклеотидных последовательностей  геномов промышленных штаммов позволит “программировать” их на то, чтобы  они приносили большой доход.

    Клонирование  эукариотных, т.е. ядерных, генов в  микробах и есть тот принципиальный метод, который привел к бурному  развитию микробиологии. Фрагменты  геномов животных и растений для  их анализа клонируют именно в  микроорганизмах. Для этого в  качестве молекулярных векторов — переносчиков генов используют искусственно созданные плазмиды, а также множество других молекулярных приспособлений, созданных для того, чтобы выделять и клонировать эукариотные гены.

    Для реализации замысла молекулярной биологии — проекта “Геном человека” — сегодня используют, к примеру, искусственные хромосомы пекарских дрожжей, способные нести присоединенные к ним фрагменты ДНК длиной в несколько миллионов пар нуклеотидов. Коллекция дрожжевых клонов, каждый из которых несет какой-то фрагмент генома человека, — это именно то, что позволяет определять нуклеотидные последовательности данных фрагментов, располагать их в том порядке, в каком они идут друг за другом внутри хромосом человека, а затем состыковывать их в непрерывный генетический текст. Прочтение и анализ такого текста приведет к пониманию механизмов различных болезней и того, как эти болезни лучше лечить.

Б) Лечение  болезней.

    Патогенные  микробы способны к эволюции и  адаптации. Они могут выживать и  вредить, несмотря на новые методы борьбы с ними, например, стать устойчивыми к вакцинам и антибиотикам. И, правда: в конце ХХ в. мы наблюдаем приводящий экспертов в замешательство рост числа микробов, устойчивых к антибиотикам, а кроме того — возникновение новых возбудителей инфекций. Однако, несомненно, что именно генные технологии ускорят расшифровку молекулярных механизмов на уровне “микроб-хозяин”, а это позволит разрабатывать все новые и новые вакцины.

    Генные  технологии развиваются в двух основных направлениях. Первое – улучшение  уже существующих вакцин. Вакцины должны стать более эффективными, работать в меньших дозах и не давать побочных эффектов. Второе направление — генные технологии получения вакцин против болезней, при которых сам метод вакцинации еще не использовался (СПИД, малярия, язвенная болезнь желудка и др.).

    Принципиально новая технология лечения сахарного  диабета, основанная на достижениях  генной инженерии, в настоящее время  разрабатывается израильскими учеными. Несмотря на то, что данная методика еще находится в экспериментальной стадии, многие специалисты уже сейчас признают ее весьма многообещающей, сообщает Reuters Health.

    Усилия  исследовательской группы из медицинского центра "Шеба" в Тель-Хашомере изначально были сосредоточены на разработке новой методики для лечения самого тяжелого типа сахарного диабета - требующего регулярных инъекций инсулина. Отказавшись от интенсивно развивающейся в последние годы технологии пересадки в организм больного инсулин-продуцирующих клеток, израильские ученые попытались решить проблему дефицита этого гормона путем прямого регулирования генома.

    Общеизвестно, что гормон инсулина в нормальных условиях вырабатывается в организме  только одним типом клеток - так  называемыми бета-клетками островков  поджелудочной железы. Гибель этих клеток или снижение их гормональной активности у человека приводит к дефициту инсулина, повышению уровня сахара в крови и последующему развитию тяжелых форм сахарного диабета. Идея специалистов из медицинского центра "Шеба" заключалась во введении в живой организм особого гена PDX-1, стимулирующего выработку инсулина другими клетками - печени, например.

    Как показала серия экспериментов, лабораторные мыши, в печень которых ген PDX-1 был  доставлен с помощью генетически  модифицированных вирусов, продолжали вырабатывать инсулин даже после того, как их бета-клетки были разрушены с помощью специально введенных химикатов. Ученые полагают, что данный ген может вызывать эффект двумя путями - "пробуждая" ген инсулина в клетках, не предназначенных для выработки этого гормона, или заставляя такие клетки трансформироваться в некое подобие бета-клеток поджелудочной железы.

    По  мнению специалистов, ознакомившихся с результатами работы израильских  ученых, генно-инженерная технология лечения  сахарного диабета заслуживает  самого пристального внимания. Хотя говорить об апробировании новой методики на людях говорить еще рано, многие коллеги уже сейчас называют разработку генетиков из Тель-Хашомера одной из наиболее перспективных.

    Цель  соматической генной терапии в следующем: дефектный ген заменяют на нормальный, донорский ген. Вектором, т.е. переносчиком, донорского гена служит генетически модифицированный микроорганизм или вирус. Он сконструирован так, что экспрессирует донорский ген в клетках пациента, но сам размножаться, не способен, поэтому не может инфицировать других.

В) Производство продуктов питания.

    Работа, особенно на Западе, по генетическому  улучшению свойств микробов, традиционно  используемых в производстве хлеба, сыроварении, молочной промышленности, пивоварении и виноделии идет весьма напряженная. Цели ее - увеличение устойчивости производственных штаммов, повышение их конкурентоспособности по отношению к вредным бактериям и улучшение качества продукта (аромата, питательной ценности, крепости и т.д.). Три новых трансгенных штамма уже получили “добро” на промышленное применение. Это пекарские дрожжи, эффективно ферментирующие мальтозу, и два штамма пивных дрожжей, позволяющие получать пиво с низким содержанием углеводов и без декстринов.

Г) Генная инженерия в сельском хозяйстве.

    Генетически модифицированные микробы могут  принести большую пользу при взаимодействии с сельскохозяйственными растениями и животными, с их патогенными  вирусами и микробами, с вредными насекомыми и почвой.

    Вот примеры. Можно модифицировать те или  иные растения, сделать их более устойчивыми к инфекционным болезням, внеся в них гены, блокирующие развитие вирусных или грибковых заболеваний. Так, в Китае устойчивые к вирусам табак, томаты и сладкий перец выращивают уже на больших площадях. Известны трансгенные томаты, устойчивые к бактериальной инфекции, картофель и кукуруза, устойчивые к грибкам.

    В настоящее время в центре «Биоинженерия» РАН идет разработка проекта, который  поддержан на первом этапе министерством  промышленности и науки. Помимо производства новыми методами лекарств, он включает в себя производство картофеля, устойчивого к колорадскому жуку, и сахарной свеклы, которая будет устойчива к гербицидам и вирусным инфекциям. 
 
 
 
 

Потенциальный риск

    Тем не менее, помимо бесспорных плюсов, генная инженерия несет и немало негативных последствий. И их, увы, едва ли не больше, чем преимуществ.

    А) Риск получения опасных для здоровья людей организмов.

    Всегда  существует риск получения при трансгенозе (переносе генов) организма, который  будет вырабатывать токсичные соединения, способные вызвать онкологические или аллергические заболевания. Эта возможность существует объективно, поскольку перенос гена в чужой геном очень сложно осуществить адресно, в строго определенное место, а случайное попадание гена в чужую ДНК может инициировать дестабилизацию всего генома, в том числе активацию так называемых «молчащих» генов. Последнее чревато совершенно непредсказуемыми последствиями.  Тем более риск тяжелых последствий велик, если используются синтетические гены. И, несмотря на то, что утверждается, будто все трансгенные организмы тщательно проверяются и перепроверяются, нужно понимать, что в реальности проверить все влияние всех свойств ГМ-организмов, особенно в долговременной перспективе, крайне затруднительно. А желание во что бы то ни стало получить скорую прибыль вряд ли способствует особой щепетильности в этом вопросе.

    Даже  само экспериментирование с переносом  генов, например, от вируса к бактериальным  клеткам, может быть смертельно опасным. Отец генной инженерии Пол Берг, осознавший к чему может привести выход из-под контроля совершенно в природе безобидной кишечной палочки с легкомысленно пересаженным в нее вирусом рака, немедленно обратился с открытым письмом к ученым, в котором призвал прекратить опыты с рекомбинантными ДНК. Этот призыв, как показало время, был услышан лишь частично.

    Уже сейчас появляются новые, устойчивые к лекарствам, формы бактерий, ранее непатогенные микроорганизмы приобретают болезнетворные свойства. Происходит это не только по вине генных инженеров, однако широкое и не слишком ответственное использование трансгенных методов открывает дополнительный и весьма мощный канал для мутации бактерий и вирусов.

    Б) Приобретение сорняками устойчивости к ядохимикатам.

    За  счет горизонтального переноса генов, а также благодаря попаданию  пыльцы от культурных растений к их диким родственникам сорные растения легко могут приобрести (и приобретают) гены устойчивости к ядам. Само по себе это способно полностью обесценить достигнутое преимущество от создания гербицидоустойчивых форм культурных растений - ведь тогда придется изобретать новые средства химической борьбы с сорняками, увеличивать дозы гербицидов. Получится  порочный круг, из которого очень тяжело будет вырваться. Кроме того, появление организмов с измененными геномами сильно осложняет ведение биологической борьбы с сорняками и вредителями.