Генная инженерия. 12

Содержание

Введение 2

Глава 1. Теоретические предпосылки формирования генной

 инженерии как науки ..3

Глава 3. Возможности генной инженерии 14

Глава 4. Области практического применения генной инженерии 17

4.1. Создание трансгенных растений 20

4.2 Изменение свойств сельскохозяйственных

технических растений 21

4.3. Генетическая модификация пластид 22

Глава 5. Генные вакцины 24

Глава 6. Генотерапия 25

Глава 7. Перспективы клонирования животных 26

Заключение 27

Список литературы 28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 Генная инженерия - направление исследований в молекулярной биологии и генетике, конечной целью которых является получение с помощью лабораторных приемов организмов с новыми, в том числе и не встречающимися в природе, комбинациями наследственных свойств. В основе генной инженерии лежит обусловленная последними достижениями молекулярной биологии и генетики возможность целенаправленного манипулирования с фрагментами нуклеиновых кислот. К этим достижениям следует отнести установление универсальности генетического кода, то есть факта, что у всех живых организмов включение одних и тех же аминокислот в белковую молекулу кодируются одними и теми же последовательностями нуклеотидов в цепи ДНК; успехи генетической энзимологии, предоставившей в распоряжение исследователя набор ферментов, позволяющих получить в изолированном виде отдельные гены или фрагменты нуклеиновой кислоты, осуществлять in vitro синтез фрагментов нуклеиновых кислот, объединить в единое целое полученные фрагменты. Таким образом, изменение наследственных свойств организма с помощью генной инженерии сводится к конструированию из различных фрагментов нового генетического материала, введение этого материала в рецепиентный организм, создания условий для его функционирования и стабильного наследования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Теоретические предпосылки формирования генной инженерии как науки.

 

 Открытие  двойной структуры ДНК и матричного  синтеза.

 Начальные работы  американских учёных Уотсона  и Крика были произведены в  1953 году. Они дали возможность  развиваться генной инженерии в качестве самостоятельного раздела науки. Эти открытия заключены в следующем:

 Была открыта двойная  структура ДНК и постулирован  её матричный синтез. Двойная  спираль ДНК при репликации  разделится и вдоль нити ДНК,  специальные ферменты-полимеры, собирают точные копии материнской ДНК, таким образом в клетке перед делением две совершенно одинаковые молекулы ДНК, одна из которых после деления клетки попадает в дочернюю клетку. Таким образом дочерняя клетка несет ту же самую информацию, что и материнская, следовательно выполняет те же самые функции. Итак, в клетках живого организма возможен особый тип реакции – матричный синтез. Одна молекула – матрица, а вторая строится по её программе. репликация ДНК синтез всех видов РНК и сборка молекул белка, в соответствии со структурой и-РНК – это все варианты матричного синтеза, который происходит всегда при участии нуклеиновых кислот.

 По тому же самому  механизму осуществляется сборка  РНК, только не двух спиралей, а одной. Этот процесс получил  название – транскрипция. Поток информации в клетке обеспечивает реакции матричного синтеза: репликация ДНК(необходима для передачи наследственной информации дочерним клеткам), транскрипция(синтез и-РНК в ядре клетки) и трансляция(сборка белковой цепи на и-РНК при помощи рибосомы).

В прошлом генетика и  медицинская генетика развивалась  как относительно независимые отрасли  науки, теперь многие из их разделов оказались  вовлечённые в общее русло  молекулярно-генетических исследований, и провести между ними грань –  трудно.

 Сейчас, множество ученых заняты различными работами связанные с проблемами генной инженерии – это и методы, основанные на использовании рестриктационных ферментов, анализ гена человека, методы гибридизации нуклеиновых кислот, секвенирование ДНК, сортировки хромосом при помощи цитофиурометрииии и многое, многое другое. Условия, которым должен соответствовать ген человека, что бы получить полную характеристику его структуры:

1) соответствующие фрагменты  ДНК должны быть идентифицированы  однозначно.

2) они должны быть выделены и накоплены в количестве, должностном для биохимического анализа.

3) должна быть определена  вся нуклеотидная последовательность.

 Принципы, на которых  основаны эти три метода, кратко  будут описаны ниже. Мы начнем  с описания второго, поскольку прогресс в выделении и клонировании генов был решающим для развития новой генетики.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕСТРИКТАЦИОННЫЕ  ЭНДОНУКЛЕАЗЫ

Различные штаммы E-coli, Арбер обнаружил, что ДНК этого фага при переходе через бактерию разрезается и теряет свою инфекционность. Оказалось, что ни классические рекомбинационные процессы, ни мутации в этом не участвуют. Более того, такая судьба постигала не только фаговую, но и любую чужеродную ДНК, попадающую в бактерию. Такое разрезание(рестрикцию) следует рассматривать как защитный механизм клетки. Как было показано в дальнейшем, рестриктация чужеродной ДНК осуществляется ферментами, называемыми рестриктационными эндонуклеазами(рестриктазами). Встаёт вопрос, почему рестриктазы не разрезают ДНК собственной клетки? Ответ был найден Арбером и состоял в следующем: эти ферменты вступают в реакцию с определенными участками в ДНК, так называемыми сайтами узнавания, которые в клетке защищены метильными группами(метилированы). Правда, первые из открытых эндонуклеаз не были специфическими, а действовали случайным образом. Первой рестриктазой, которая расщепляла ДНК, в стого определенном месте, была Hind, открытая Смитом в конце 60-х годов. Этот фермент впервые использован Натсоном и соавторами для создания рестриктационнй карты генома вируса SO40. Берг уловил особое свойство двухцепочной ДНК формировать при обработке рестриктазами так называемые «липкие концы».После разрезания одна из цепей оказывается длиннее, чем другая, на несколько нуклеотидов.Эти нуклеотиды могут свободно спариваться с другими, например с комплиментарными нуклеотидами другого фрагмента ДНК с «липкими концами». Благодаря этому, ДНК из различных источников может объединяться, образуя рекомбинантные молекулы.

 

 

 

 

 

ПРИНЦИПЫ ТЕХНОЛОГИЙ РЕКОМБИНАНТНЫХ ДНК

 Было выделено много рестриктаз(более 150),расщепляющих ДНК в специфических сайтах. Например эндонуклеаза R1 регистрирует двухцепочную ДНК по двум сайтам таким образом, что образуются два липких конца:

 Липкие концы различных  молекул ДНК, расщеплённых этим  ферментом, могут вступать по четырём –A-T-парам. Рестриктационные эндонуклеазы различаются по тем сайтам ДНК, которые они распознают и разрезают. Их можно использовать для различных целей. Однако наиболее распространенным этапом является их применение для амплификации специфической определения нуклеотидных последовательностей фрагментов ДНК, необходимо для ДНК или для изучения механизмов экспрессии генов. Последняя проблема наиболее важна в практическом аспекте: гены контролирующие образование функционально активных белков, теперьможно вводить в бактерии и размножать(амплифицировать).эта процедура называется клонированием генов. Благодаря ей, появилась возможность вырабатывать в больших количествах белки, которые раньше удавалось получить ничтожно мало. Эта технология основана на следующем принцепе: помимо своей собственной кольцевой хромосомы, бактерии часто содержат дополнительные маленькие кольцевидные молекулы двух цепочной ДНК,называемые плазмидами.

 Плазмиды реплицируются  автономо и сами могут содержать  гены, определяющие устойчивость бактерий к антибиотикам или контролирующие синтез веществ, например: колицинов, убивающих другие бактерии(см. рис.1).

 Плазмидную ДНК  можно выделить и ращепить  подходящей рестриктазой только  в одном сайте, превратив кольцевую  молекулу в линейную с липкими концами.

 Фрагменты любой  чужеродной ДНК с такими же липкими концами можно сшить с плазмидой ДНК с помощью лигазы.

Рис. 1 .Клетка E-coli с хромосомой и плазмидой

Рис. 2. Принцип введения чужеродной ДНК  в бактериальную плазмиду с использованием эндонуклеазы.

 

Источник экзогенной ДНК не имеет значения. ДНК может  быть получена, например, из клеток человека, но можно сшивать и искуственно  синтизированные гены. Кроме бактериальных  плазмид в качестве векторов (носителей) ДНК используют фаги λ (объект исследования Альберта). Часть генома этого фага не обязательна для его размножения в бактерии. Вместо него можно ввести чужеродную ДНК, которая будет размножаться вместе с фаговой, после инфицирования бактерий.

 Для генной инженерии  белков недостаточно отобрать и размножить определённые фрагменты ДНК, необходимо ещё индуцировать их экспрессию в клетке. Для этого необходимо «подключить» рекомбинантную молекулу ДНК, последующую трансляцию матричной РНК и процессинг как на транскрипционном, так и на трансляционных уровнях.

 

ИДЕНТИФИКАЦИЯ И АНАЛИЗ ГЕНОВ

 Ещё одна область  применения рестриктаз – идентификация и определение числа генов. Эти задачи решаются с помощью метода разработанного Саузерном.

 Тотальную ДНК из  клеток человека гидролизуют  эндонуклеазой примерно на 500000 фрагментов длиной от 102 до 105 нуклеотидных пар. Затем фрагменты разделяют по молекулярной массе с помощью гель- электрофореза в ага розе, после чего ДНК денатурирует с щелочью прямо в геле, чтобы получить одноцепочные фрагменты. Их переносят на нитроцеллюлозный фильтр и фиксируют высушиванием при 800С. В результате получается отпечаток(реплика) картины разделения фрагментов ДНК по их размеру. Эти фрагменты можно идентифицировать методом гибридизации с радиоактивными ДНК-зондами, специфичными для определённых генов или хромосом. Любой фрагмент, содержащий всю последовательность зондируемого гена или его часть, будет выглядеть на радиоавтографе в виде тёмной полосы.

 Зонды и генные  библиотеки. Главное условие такого  анализа - наличие подходящего геноспецифического радиоактивного ДНК-зонда, который можно использовать для гибридизации.

 

ГИБРИДИЗАЦИЯ  НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

 Способность к гибридизации  цепей ДНК лежит в основе  многих методических приёмов  молекулярной биологии, поэтому  более подробное описание принципа гибридизации будет полезным. Большинство природных ДНК встречается в виде двухцепочных молекул. Их устойчивость поддерживается благодаря тому, что пиримидиновое основание цитозин(C) спаривается с пуриновым основанием гуанином(G), в то время как пиримидиновое основание тимин(T) спаривается с пуриновым основанием аденином(A). Эти комплиментарные пары оснований удерживаются водородными связями(тремя в паре G-C и двумя в паре A-T), которые относительно легко разрываются, при этом одноцепочные фрагменты ДНК, присутствующие в растворе, снова формируют двойную спираль. Для реассоциации не имеет значения происхождения одноцепочной ДНК, не требуется даже полной комплиментарности отдельных цепей. Реассоциация происходит даже тогда, когда какая-то часть оснований в каждой цепи не комплиментарна. Одноцепочная ДНК может спариваться,то есть гибридизироваться даже с РНК, если у них есть комплиментарные основания.

Использовать, например, для анализа очень протяженного гена. При этом с помощью подходящего зонда из геномной библиотеки ДНК первоначально извлекается какая-то часть такого гена. Нуклеотидная последовательность этой части гена будет, как правило, длинее зонда, и её концы будут перекрываться с другими фрагментами данного гена в этой библиотеке,то есть будут, по крайней мере, частично гибридизироваться с ними. Свободные концы этих фрагментов будут гибридизироваться со следующими и так далее, пока весь структурный ген не будет полностью идентифицирован серией перекрывающихся фрагментов. Именно таким образом был реконструирован структурный ген фактора свертывания крови VII человека, необычно длинный, состоящий из 180000 пар нуклеотидов.

 Существующий метод  гибридизации in situ, этот метод уже  усовершенствован на столько,  что с его помощью можно локализовать в хромосомах даже уникальные гены, такие как ген инсулина. Вот пример некоторых генов человека, идентифицированных с помощью гибридизации (таблица 1).

 

СОРТИРОВКА  ХРОМОСОМ.

 Следующий метод – это метод сортировки хромосом при опмощи цитофлюрометрии. Этот метод может быть использован в двух разных целях:

1) Для идентификации  и количественного анализа большого  числа хромосом в течение очень  короткого времени.

2) для препаративного  разделения хромосом. Этот метод  имеет два преимущества перед стандартными методами анализа хромосом:

 во-первых, он полностью  автоматический, благодаря чему  исключается элемент субъективности

 во-вторых, он намного быстрее

 Однако важнее, что  этот метод позволяет препаративно  разделять хромосомы, и при  наличии специфических зондов исследовать структуру и функцию отдельных генов становится относительно просто. В этом случае ген можно локализовать в хромосоме с помощью гибридизации in situ, размножить его ДНК путём клонирования и секвенирования.

 

 

 

 

Принцип сортировки хромосом с помощью лазера. Хромосомы окрашены флуоресцирующим красителем. Флуоресценция возбуждается лазерным лучом и измеряется для каждой хромосомы отдельно. Данные измерений используют для сортировки хромосом.

 СЕКВЕНИРОВАНИЕ  ДНК.

Методы определённой последовательности аминокислот в полипептидной цепи были известны ещё в 50-х годах. Теоретически это относительно лёгкая проблема, поскольку все 20 аминокислот, встречающихся в природных белках, имеют разные свойства. С другой стороны, нуклеотидная последовательность ДНК относительно однородна по составу однородных звеньев, так как содержит только четыре типа азотистых оснований – гуанин, цитозин, аденин и тимин. Когда в 60-е годы был расшифрован генетический код, появилась возможность востанавливать (дедуцировать) нуклеотидную последовательность соответствующего белка. Однако генетический код является вырожденным, то есть одной и той же аминокислоте соответствуют несколько нуклеотидных триплетов. Следовательно сведения о нуклеотидной последовательности аминокислот в белке, не однозначны. Кроме того последовательности аминокислот не содержат никакой информации о последовательности некодирующих участков ДНК. Принцип состоит в следующем: длинную молекулу ДНК фрагментируют при помощи агентов, расщепляющихся в специфических сайтах. Затем определяют последовательность нуклеотидов в каждом из этих фрагментов. Очерёдность фрагментов в целой молекуле восстанавливают, используя перекрывающие концы: идентичные цепи разрезают повторно другой рестриктазой, а затем последовательности, перекрывающихся образующихся при обработке двумя рестриктазами разной специфичности, сравнивают. Так может быть реконструирована полная последовательность. В пределах отдельных фрагментов порядок нуклеотидов определяют с помощью специальных методов. Раньше секвенирование ДНК было весьма трудным делом, теперь же оно осуществляется очень легко и быстро. Для этого необходимо длинную молекулу ДНК с помощью рестриктазы разделить на фрагменты удобного размера, а затем, если нужно,мощью специальных методов. Раньше секвенирование ДНК было весьма трудным делом, теперь же оно осуществляется очень легко и быстро. Для этого необходимо длинную молекулу ДНК с помощью рестриктазы разделить на фрагменты удобного размера, а затем, если нужноные сведения и о нетранскрибирусных участках ДНК, важных для контроля транскрипции(так называемые операторы и промоторы).

 

ДИНАМИЧНОСТЬ  ГЕНОМА

 Методы новой генетики расширили наши знания о структуре генетического материала. В 1963 году Тейлор описал “индуцированные фагом мутации E. Coli”, вскоре после этого, Старлингер и Седлер описали IS-элементов у бактерий. Эти элементы получили название мобильных, теперь же они определяются как специфические последовательности ДНК, которые могут неоднократно внедряться в разные сайты генома. Перенос генов от одной бактерии к другой с помощью фага (трансдукция) известен давно, а теперь используется и в генетической инженерии эукариот (включая клетки млекопитающих). Возможно, такие процессы могут происходить и в природе. Более того, последовательности ДНК, гомологичные глобиновому гену человека, были обнаружены у бобовых растений. Функция такого гена у растений может состоять в том, чтобы “обеспечить кислородом клубеньковые бактерии в ткани”. Наличие этого гена может быть объяснено переносом его от насекомых или млекопитающих.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 3. Возможности  генной инженерии

 Значительный прогресс  достигнут в практической области  создания новых продуктов для  медицинской промышленности и  лечения болезней человека (табл.2).

 

 

Табл.2 Использование генно-инженерных продуктов в медицине

 

В настоящее время  фармацевтическая промышленность завоевала  лидирующие позиции в мире, что  нашло отражение не только в объёмах  промышленного производства, но и  в финансовых средствах, вкладываемых в эту промышленность (по оценкам экономистов, она вошла в лидирующую группу по объёму купли-продажи акций на рынках ценных бумаг). Важной новинкой стало и то, что фармацевтические компании включили в свою сферу выведение новых сортов сельскохозяйственных растений и животных, и тратят на это десятки миллионов долларов в год, они же мобилизировали выпуск химических веществ для быта. Добавок к продукции строительной индустрии и так далее. Уже не десятки тысяч, а возможно, несколько сот тысяч высококвалифицированных специалистов заняты в исследовательских и промышленных секторах фарминдустрии,и именно в этих областях интерес к геномным и генно-инженерным исследованиям исключительно высок.

 Для чистого вырезания  трансгенного ДНК в растительный  геном, всё больше применяют  заимствованные из микробной  генетики системы гомологичной рекомбинации, такие как системы Cre-lox и Flp-frt. Будущее, очевидно, будет за управляемым переносом генов от сорта к сорту, основанного на применении предварительно подготовленного растительного материала, который уже содержит в нужных хромосомах участки гомологии, необходимого для гомологичного встраивания трангена. Помимо интегративных систем экспрессии, будут опробованы автономно реплицирующиеся векторы.осбый интерес представляют искусственные хромосомы растений, которые теоретически не накладывают никаких ограничений на объём вносимой теоретической информации.

 Кроме этого учёные  занимаются поиском генов, кодирующих  новые полезные признаки. Ситуация  в этой области меняется радикальным  образом, прежде всего, существованию  публичных баз данных, которые содержат информацию о большинстве генов, бактерий, дрожжей, человека и растений, а также в следствии разработки методов, позволяющих одновременно анализировать экспрессию большого количества генов с очень высокой пропускной способностью. Применяемые на практике методы можно разделить на две категории:

 Методы, позволяющие  вести экспрессионное профилирование: субстракционная гибридизация, электронное  сравнение EST-библиотек, «генные  чипы» и так далее. Они позволяют  устанавливать корреляцию между  тем или иным фенотипическим признаком и активностью конкретных генов.

 Позиционное  клонирование, заключается в создании за счет инсерционного мутагенеза мутантов с нарушениями в интересующем нас признаке или свойстве, с последующим клонированием соответствующего гена как такового, который заведомо содержит известную последовательность (инсерция).

 Вышеназванные методы  не предполагают ни каких изначальных  сведений о генах, контролирующих  тот или иной признак. Отсутствие  рационального компонента в данном  случае является положительным обстоятельством, поскольку неограничен нашими сегодняшними представлениями о природе и генном контроле конкретного интересующего нас признака.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 4. Области практического применения генной инженерии

4.1. Создание трансгенных растений

 

 В апреле 1998 года  доля в процентах трансгенных  форм растений в сельском хозяйстве  составило: 

• кукуруза – 6
• соя – 12
• хлопчатник – 15
• томаты – <1

 Отсчёт истории  генетической инженерии растений  принято вести с 1982 года, когда  впервые были получены генетически трансформированные растения. Метод трансформации основывается на природной способности бактерий Agrobacterium tumefaciens генетически модифицировать растения. Реконструированные штаммы Agrobactrium, содержащие неонкогенные варианты Ti-плазмид и обладающие повышенной вирулентностью, стали основой одного из наболее популярных методов трансформации. Первоначально трансформация применялась для генно-инженерных двудольных растений, однако работы последних лет свидетельствуют, что этот метод эффективен и в отношении кукурузы, риса, пшеницы.

 Генетические изменённые  растения с устойчивостью к  различным классам гербицидов  в настоящее время являются  наиболее успешным биотехнологическим  продуктом. Дело в том, что  биотехнология позволила совершить такой прыжок, так как оказалось возможным генетически изменять устойчивость растений к тем или иным гербицидам либо путем введения генов, кодирующих белки, нечувствительные к данному классу гербицидов, либо за счет введения генов, обеспечивающих ускоренный метаболизм гербицидов растений. К настоящему времени клонированы гены, кодирующие нечувствительные к действию гербицидов ферменты-мишени, что дало возможность получать трансгенные растения, устойчивые к таким гербицидам, как глифостат и хлорсульфуроновым, и имидазолиноновым гербицидом. Изолированы также гены, которые кодируют ферменты деградации некоторых гербицидов, что позволило получить трансгенные растения устойчивые к фосфинотрицину и далапону. В 1997 году устойчивая к Roundup соя, распространяемая компанией "As Grow", была признана в США сельскохозяйственным продуктом года.

Так как множество  растений подвержены нападению и  поеданию со стороны насекомых, то ученые генной инженерии провели эксперимент  с давно известной бактерией Bacillus-Thiringiensis, которая продуцирует белок, оказалось она является очень токсичной для многих видов насекомых, но в то же время безопасна для млекопитающих., белок (дельта-эндотаксин, CRY-белок) продуцируется различными штамами Bacillus-Thiringiensis. Это прототаксин который расщепляется в кишечнике насекомых, образуя активированный токсин. Активизированный белок специфично связывается с рецепторами средней кешки насекомых, что приводит к образованию пор и лизису клеток кишечного эпителия. Взаимодействие токсинов с рецепторами строго специфично, что усложняет подбор комбинации токсин-насекомое. В природе найдено большое количество штаммов Bacillus-Thiringiensis, чьи токсины действуют только на определенные виды насекомых. Препараты Bacillus-Thiringiensis в течение десятилетий использовались для контроля насекомых на полях.

 Встраивание гена  этого белка в геном растений  дает возможность получить трансгенные  растения, не поедаемые насекомые.  Но этот метод потребовал большой  работы со стороны генной инженерии,  в плане подборов необходимых штаммов и созданию генно-инженерных конструкций, которые дают наибольший эффект для конкретных классов насекомых. Кроме видоспецифичности по действию на насекомых встраивание прокариотических генов дельта-токсинов в геном растений даже под контролем сильных эукариотических промоторов не привело к высокому уровню экспрессии. Предположительно такое явление возникло в связи с тем, что эти бактериальные гены содержат значительно больше адениновых и тиминовых нуклеатидных оснований, чем растительная ДНК. Эта проблдема была решена путем создания модефицированных генов, где один из природного гена вырезали и добавили те или иные фрагменты с сохранением доменов, кодирующих активные части дельта-токсинов. Так, например, с помощью таких подходов был получен картофель, устойчивый к колорадскому жуку. В настоящее время так называемый Bt – растения хлопка и кукурузы занимают основную долю в общем объеме генетически модифицированных растений этих культур, которые выращивают на полях США.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2. Изменение свойств сельскохозяйственных технических растений

 Современная биотехнология  в состоянии манипулировать многими  важнейшими признаками, которые  можно разделить на три группы:

 Сельскохозяйственные  производства. К ним можно отнести  общей продуктивности растений за счет регулирования синтеза фитогормонов или дополнительного снабжения кислородом растительных клеток, а также признаки обеспечивающие устойчивость к разного рода вредителям, кроме этого в создании форм растений с мужской стерильностью и возможностью дольше сберегать урожай.

 К признакам которые  влияют на качество продукции,  относится возможность манипулировать  молекулярным весом жирных кислот. Растения будут производить биодеградирующий  пластик, по цене сопоставимой  с полиэтиленом, получаемым из нефти. Открылась возможность получения крахмала с заданными физико-химическими свойствами. Аминокислотный состав у растений запасных белков становится более сбалансированным и легко усвояем для млекопитающих. Растения становятся продуцентами вакцин, фармакологических белков и антител, что позволяет удешевить увеличение разных заболеваний, в том числе и онкологических. Получены и испытываются трансгенные растения хлопка с уже окрашенным волокном, более высоким качеством.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3. Генетическая модификация пластид.

 Во многих случаях  генетической модификации будут  подвергаться не ядерные геномы, а геномопластит или метохондрия.  Такие системы позволяю значительно  увеличить содержание продукта  в трансгенном материале. 

 В генной инженерии  исследуются следующие направления:

• Управляемая активность генов;
• Селективная экспрессия трансгена в определенных тканях;
• Система экспрессии растения в чужеродной генетической информации, опосредованной вирусами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 5. Генные вакцины

 Вакцины — одно из самых значительных достижений медицины, их использование к тому же чрезвычайно эффективно с экономической точки зрения. Повышенный интерес к вакцинам возник после того, как была установлена роль патогенных микроорганизмов в развитии тех заболеваний, которые ранее не считали инфекционными. Например, гастриты, пептическая язва желудка и двенадцатиперстной кишки, ассоциированная с H. pylori, злокачественные новообразования печени (вирусы гепатита В и С).

Используемые сегодня  вакцины можно разделить в зависимости от методов их получения на следующие типы:

 • живые аттенуированные  вакцины; 

 • инактивированные  вакцины; 

 • вакцины, содержащие  очищенные компоненты микроорганизмов  (протеины или полисахариды);

•рекомбинантные вакцины, содержащие компоненты микроорганизмов, полученные методом генной инженерии.

 Технологию рекомбинантной  ДНК применяют также для создания  живых ослабленных вакцин нового  типа, достигая аттенуации путем  направленных мутаций генов, кодирующих  вирулентные протеины возбудителя заболевания. Эту же технологию используют и для получения живых рекомбинантных вакцин, встраивая гены, кодирующие иммуногенные протеины, в живые непатогенные вирусы или бактерии (векторы), которые и вводят человеку.

Принцип применения ДНК-вакцин заключается в том, что в организм пациента вводят молекулу ДНК, содержащую гены, кодирующие иммуногенные белки патогенного микроорганизма. ДНК-вакцины называют еще генными, генетическими, полинуклеотидными вакцинами, вакцинами из нуклеиновых кислот.

ДНК-вакцины обладают большим потенциалом и могут вызвать революцию в вакцинологии. Однако многие специалисты не спешат делать окончательные выводы до тех пор, пока не получат достаточное количество данных клинических исследований, убедительно свидетельствующих об эффективности и безопасности ДНК-вакцин. В ближайшие несколько лет не следует ожидать их внедрения в медицинскую практику, поскольку большинство из разрабатываемых вакцин находится на этапе доклинических или проходят I–II фазу клинических исследований

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 6. Генотерапия

Генотерапия и генодиагностика - это перспективные технологии фундаментальной и прикладной биомедицины, направленные на лечение и профилактику наследственных (генетических) и приобретенных заболеваний, в том числе онкологических.

 В основе генотерапии,  развивающейся на базе и в комплексе с генодиагностикой, лежит контролируемое изменение генетического материала клеток, приводящее к "исправлению" не только наследственных, но и, как стало ясно в последнее время, приобретенных генетических дефектов живого организма.

 Важнейшей технологической  задачей генотерапии является  разработка системы переноса  или адресной доставки корректирующего  генетического материала к клеткам-мишеням  в организме больного, несущего  в своем геноме дефектный ген.  Предлагаемые технологии характеризуются точностью выявления гена, ответственного за генетический дефект и выбора системы переноса корректирующих генов, адресностью доставки в организм больного генетического материала, исправляющего генетический дефект.