7. Практическое значение генетики микроорганизмов и генная инженерия в медицинской микробиологии

Учение о генетике микроорганизмов, как это подчеркивалось ранее, послужило основой для формирования молекулярной биологии и молекулярной генетики, установления фундаментальных законов наследования и изменчивости, организации и функционирования материальной основы наследственности.

Знание механизмов наследования и изменчивости у микроорганизмов играет важную роль в понимании образования новых разновидностей микроорганизмов, в том числе и патогенных для человека, под влиянием взаимодействия с макроорганизмом, его иммунной системой, фагами, антибиотиками и антимикробными химиопрепаратами. Это особенно важно для понимания процессов изменения патогенности микроорганизмов, характера взаимоотношений между возбудителем и организмом хозяина, формирования внутрибольничных инфекций и изменения течения инфекционных процессов в современных условиях. Безусловно, важным прикладным значением генетики микроорганизмов является использование ее закономерностей для получения новых вакцинных штаммов, штаммов-продуцентов антибиотиков и других лекарственных препаратов из микроорганизмов.

Достижения генетики микроорганизмов позволили создать новый раздел науки и практики - генную инженерию. Генная инженерия занимается конструированием новых генетических структур за счет искусственного комбинирования генов.

Общий принцип создания новых генетических элементов может быть представлен следующим образом. ДНК, несущая нужный ген, и ДНК вектора-переносчика (например, плазмиды, фага или вируса животных клеток) обрабатываются ферментами рестриктазами, которые разрезают ДНК в строго определенном участке с образованием однонитевых комплементарных друг другу “липких” концов. Затем с помощью полинуклеотидлигазы производят сшивание таких фрагментов в одну рекомбинантную молекулу ДНК, содержащую нужный ген и вектор, обеспечивающий репликацию этой молекулы в клетке. Далее рекомбинантную молекулу вводят методом трансформации в клетки E.coli, дрожжей либо в клетки животных. При культивировании таких клеток получают продукцию нужных веществ. Например, с помощью генной инженерии получены штаммы E.coli, продуцирующие человеческий инсулин, вирусы осповакцины, содержащие гены для синтеза антигенов вируса гепатита В, ВИЧ и др., дрожжи, синтезирующие гормоны и медиаторы иммунной системы и др. Для образования генно-инженерных бактерий необходимо выполнить следующие основные шаги:

1. ДНК, содержащая индивидуальный ген, которой используется для трансплантации, должна быть выделенная из организма донора, или, в некоторых случаях, может быть синтезированная с нуклеотидов в лабораторных условиях.

2. Должна быть выделена плазмидная ДНК (экстрахромосомная циклическая ДНК), что служит вектором для переноса индивидуального гену.

3. И донорскую, и плазмидную ДНК обрабатывают ферментом, рестрикционной эндонуклеазою, которая расщепляет или разрезает ДНК так, чтобы образовались комплементарные развернутые концы («липкие концы»). Эти концы могут соединяться с другими фрагментами ДНК, которые имеют такие же комплементарные липкие концы.

4. «Липкие» концы обломку донорской ДНК совокупляются с липкими концами плазмидной ДНК, формируя таким образом модифицированную плазмиду с фрагментом ДНК- донора.

5. Плазмиду добавляют к суспензии бактерий-реципиентов, которые воспринимают плазмиду в процессе трансформации. Эти бактерии, которые содержат плазмиду, идентифицируют и изолируют.

6. После этого идентифицируют колонии бактерий, которые содержат плазмиды, которые или имеют ген или способные производить продукт трансплантованого гену.

8. Генно-инженерные бактерии размножают в большом количестве, выделяют из культуры и очищают продукт (белок) трансплантированного гена.

РЕКОМЕНДОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Протченко П.З. Загальна мікробіологія, вірусологія та імунологія. Вибрані лекції: Навч. посібник . – Одеса: Одес. Держ. мед. ун-т, 2002. – 298 с.

2. Пятк³н К. Д., Кривоше¿н Ю.С. М³кроб³олог³я. - К : Высшая школа, 1992. - 432 с.

Тимаков В.Д., Левашев В.С., Борисов Л.Б. Микробиология. - М : Медицина, 1983. - 312 с.

3. Борисов Л.Б., Козьмин-Соколов Б.Н., Фрейдлин И.С. Руководство к лабораторным занятиям по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии / под ред. Борисова Л.Б. – Г. : Медицина, 1993. – 232 с.

4. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология: Учебник под ред. А.А.Воробьева. – М.: Медицинское информационное агентство, 2004. - 691 с.

5. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология /ред. Л.Б. Борисов, А.М. Смирнова. - М: Медицина, 1994. - 528 c.

Лекция 5.   УЧЕНИЕ Об ИНФЕКЦИИ

Учение об инфекции - один из наиболее важных разделов медицинской микробиологии. Врачу любой специальности совершенно необходимо ясное представление об основных положениях и терминологии учения об инфекции. Это связано, прежде всего, с тем, что инфекционные заболевания - широко распространенные болезни человека, поэтому врачу при выполнении своих профессиональных обязанностей часто приходится сталкиваться с пациентами, у которых наряду с каким-либо заболеванием неинфекционной (или считающимся неинфекционной) природы имеется хронически или остро протекающий инфекционный процесс. Поэтому, даже если Вы не станете врачами-инфекционистами, Вам придется оказывать медицинскую помощь инфекционным больным. Кроме того, все больше число “неинфекционных” болезней в настоящее время рассматривается как заболевания, в этиологии и патогенезе которых признаётся участие микроорганизмов (например - язвенная болезнь). Существенным в настоящее время является и то, что врачу любой специальности приходится бороться с внутрибольничными, или госпитальными, инфекциями, которые становятся все более важной проблемой современного здравоохранения во всех странах. Наконец, медицинские работники входят в группы риска по ряду инфекционных заболеваний, таких как гепатит В, СПИД и др., что требует соответствующих знаний от каждого из них.

Все это позволяет заключить, что врачу любой специальности необходимы достаточные знания по инфектологии, начало которым студенты университета должны положить на нашей кафедре.