Генети́чески модифици́рованный органи́зм (ГМО) — организм, генотип которого был искусственно изменён при помощи методов генной инженерии. Генетические изменения, как правило, производятся в научных или хозяйственных целях. Генетическая модификация отличается целенаправленным изменением генотипа организма в отличие от случайного, характерного для естественного и искусственного мутационного процесса.

Основной вид генетической модификации ­– использование трансгенов для созданиятрансгенных организмов

Трансген — фрагмент ДНК, переносимый при помощи генно-инженерных манипуляций в геном определённого организма с целью модификации его свойств. Обычно (но не всегда), трансген является фрагментом генома другого вида^[1]. Трансген может быть выделен из биологического объекта или синтезирован искусственно.

Организм, получивший в свой геном трансген, называют трансгенным. Такой организм приобретает способность передавать трансген потомкам. Этот процесс называют трансгенезом.

Цель создания трансгенных организмов является получение организмов с новыми свойствами. Создание трансгенных организмов в основном применяется в:

• в научном эксперименте для развития технологии создания трансгенных организмов, для изучения роли определенных генов и белков, для изучения многих биологических процессов;

• в сельском хозяйстве для получения новых сортов растений и пород животных;

• в биотехнологическом производстве плазмид и белков.

В отличие от традиционной селекции, в ходе которой генотип подвергается изменениям лишь косвенно, генная инженерия позволяет непосредственно вмешиваться в генетический аппарат, применяя технику молекулярного клонирования. Примерами применения генной инженерии являются получение новых генетически модифицированных сортов зерновых культур, производство человеческого инсулина путём использования генномодифицированных бактерий.

История развития технологий генной модификации

Во второй половине XX века было сделано несколько важных открытий и изобретений, лежащих в основе генной инженерии. Успешно завершились многолетние попытки «прочитать» ту биологическую информацию, которая «записана» в генах. Эта работа была начата английским учёным Ф. Сенгером (первый слева) и американским учёным У. Гилбертом (второй слева)

 Чтобы заставить клетку синтезировать новые, необычные для неё вещества, надо чтобы в ней синтезировались соответствующие наборы ферментов. А для этого необходимо или целенаправленно изменить находящиеся в ней гены, или ввести в неё новые, ранее отсутствовавшие гены. Изменения генов в живых клетках — это мутации. Они происходят под действием, например, мутагенов — химических ядов или излучений. Но такие изменения нельзя контролировать или направлять. Поэтому учёные сосредоточили усилия на попытках разработать методы введения в клетку новых, совершенно определённых генов, нужных человеку.

Основные этапы решения генно-инженерной задачи:

1. Получение изолированного гена.

2. Введение гена в вектор (молекула нуклеиновой кислоты ДНК) для переноса в организм.

3. Перенос вектора с геном в модифицируемый организм.

4. Преобразование клеток организма.

5. Отбор генетически модифицированных организмов (ГМО) и устранение тех, которые не были успешно модифицированы.

В настоящее время разработан и автоматизирован процесс синтеза генов. Существуют специальные аппараты, снабжённые ЭВМ, в памяти которых закладывают программы синтеза различных нуклеотидных последовательностей.

Применение

В медицине

Генетически модифицированные организмы используются в прикладной медицине с1982 года. В этом году зарегистрирован в качестве лекарства генно-инженерный человеческий инсулин, получаемый с помощью генетически модифицированных бактерий.

Ведутся работы по созданию генетически модифицированных растений, продуцирующих компоненты вакцин и лекарств против опасных инфекций (чумы,ВИЧ). Бурно развивается новая отрасль медицины — генотерапия. В её основе лежат принципы сходные с использующимися при создании ГМО, но в качестве объекта модификации выступает геном соматических клеток человека.

Бурно развивается новая отрасль медицины — генотерапия. В её основе лежат принципы сходные с использующимися при создании ГМО, но в качестве объекта модификации выступает геном соматических клеток человека.

В сельском хозяйстве

Генная инженерия используется для создания новых сортов растений, устойчивых к неблагоприятным условиям среды и вредителям, обладающих лучшими ростовыми и вкусовыми качествами. Создаваемые новые породы животных отличаются, в частности, ускоренным ростом и продуктивностью.

Проходят испытания генетически модифицированные сорта лесных пород со значительным содержанием целлюлозы в древесине и быстрым ростом.

Другие направления

Разрабатываются генетически модифицированные бактерии, способные производить экологически чистое топливо.

В 2003 году на рынке появилась GloFish — первый генетически модифицированный организм, созданный с эстетическими целями, и первое домашнее животное такого рода. Благодаря генной инженерии популярная аквариумная рыбка  получила несколько ярких флуоресцентных цветов.

В 2009 году выходит в продажу ГМ-сорт розы «Applause» с цветами синего цвета. Таким образом, сбылась многовековая мечта селекционеров, безуспешно пытавшихся вывести «синие розы»

Генетически модифицированная пища

Генетически модифицированная пища — это продукты питания, полученные из генетически модифицированных организмов (ГМО) — растений, животных или микроорганизмов. Продукты, которые получены при помощи генетически модифицированных организмов или в состав которых входит хоть один компонент, полученный из продуктов содержащих ГМО так же могут считаться генетически модифицированными, в зависимости от законодательства страны. 

Цель генетического модифицирования

Генетическая модификация дает растению целый ряд признаков, улучшающих те или иные качества. К примеру, она может повысить устойчивость организма ввозбудителям болезней (вирусы и грибы), устойчивость к насекомым-вредителям, устойчивость к неблагоприятным условиям природы (засуха, жара, холод, сильный ветер, засоленая почва)

Устойчивость к гербицидам

Большинство гербицидов действуют избирательно против нежелательных видов растений. Кроме этого существуют гербициды широкого спектра действия, которые влияют на обмен веществ практически всех видов растений. С помощью переноса гена грунтовой бактерии в геном растения, удалось придать устойчивость к глифосату.

Устойчивость к насекомым

Бактериальный Bt-токсин издавна использовался в сельском хозяйстве как эффективный инсектицид. Перенесенный в геном растения бактериальный ген cry Bt-токсина придает растению устойчивость против ряда насекомых-вредителей.

Устойчивость к вирусам

Вирусы вызывают целый ряд заболеваний растений и их распространение тяжело контролировать, способов химической защиты тоже не существует. Самыми эффективными методами борьбы считаются севооборот и селекция стойких сортов. Генная инженерия рассматривается как перспективная технология в разработке стойких сортов растений. Самая распространенная стратегия — косупрессия, то есть перенос в растение гена вируса, который кодирует белок его оболочки. Растение производит вирусный белок до того, как вирус в него проникнет, что стимулирует включение защитных механизмов, которые блокируют размножение вируса, в случае его проникновения в растение.

Устойчивость к засухе

Недостаток влаги в засушливых районах приводит к заметному сокращению урожая. Ген из особых штаммов бактерии Bacillussubtilis, устойчивых к замерзанию, придает растению устойчивость к засухе.

Устойчивость к солям

Засоление грунтов — одна из важных проблем сельскохозяйственного растениеводства. В мире около 60 млн гектаров полей имеют такие изъяны, что делает невозможным их эффективное использование.

В кислых грунтах создаются благоприятные условия для освобождения из алюминиевых силикатов трехвалентных ионовалюминия, которые являются токсичными для растений. Кислые грунты составляют до 40 % плодородных земель, что делает их непригодными для культивирования.

Модификация пищевых и технологических свойств продукта

В растительной клетчатке синтез аминокислот прекращается, если их концентрация достигает определенного уровня. Генно-инженерными методами в растение кукурузы перенесли бактериальный ген. Этот ген способствует увеличению аминокислоты лизина. Кукуруза становится более питательной. Используется в качестве кормов для животных.