5. Генная инженерия. Методы генной инженерии. Практическое использование.

В основе генной инженерии лежит процесс получения рекомбинантных ДНК, содержащих, помимо присущего «хозяйской» ДНК набора природных генов, «чужой» ген или гены, взятые из другой ДНК. Напомним: генетическая рекомбинация – перегруппировка генетического материала (ДНК) родительских генетических структур (хромосом, плазмид и др.), приводящая к появлению новых сочетаний генов у потомства. Основной механизм генетической рекомбинации – кроссинговер (перекрест хромосом), т. е. происходит разрыв участков двух генетических структур , их обмен и восстановление. У микроорганизмов генетическая рекомбинация осуществляется в результате обмена участками двух молекул ДНК либо их фрагментов.

Получение рекомбинантных ДНК состоит из нескольких этапов:

4. выделение ДНК из организма;

5. получение гибридных (рекомбинатных) молекул ДНК путем встройки в исходную ДНК «чужого гена», выделенного из другой ДНК или полученного химическим синтезом;

6. введение рекомбинантной ДНК в живую клетку ( бактерий, дрожжей, растительных или животных клеток, клеток человека);

7. создание клеток для проявления (экспрессии) генов рекомбинантной ДНК в живой клетке и секреции нового продукта, кодируемого «чужим» геном.

Клонированный, т.е. выделенный из ДНК клетки природный или химически синтезированный ген целевого продукта (н., инсулина, интерферона) встраивается в ДНК (н., в плазмиду бактерии или в ДНК вируса) после расщепления ДНК ферментами рестриктазами. Вставленный в расщепленную ДНК ген «сшивается» с этой ДНК ферментами лигазами. Полученная рекомбинантная ДНК бактерий или вируса вводится в эту же бактерию или вирусную частицу, из которой была взята, и таким образом получают рекомбинантный штамм бактерий или вирусов. При культивировании такого штамма он синтезирует не свойственный ему продукт, кодируемый встроенным чужеродным геном (н., инсулин, интерферон). На этом принципе получены сотни рекомбинантных штаммов бактерий, дрожжей, вирусов, продуцирующие различные бав: антигены, антитела, ферменты, гормоны, иммуномодуляторы и др. Культивированием штаммов занимается биотехнология. На основе генной инженерии получены сотни препаратов: гормоны, антикоагулянты, тромболитики, вакцины (дрожжевая вакцина против генотипа В), иммуномодуляторы (интерфероны α, β, γ, интерлейкины 1,2 и др., фактор некроза опухолей, пептиды тимуса, миелопептиды), ферменты (уреаза), моноклональные антитела, диагностические препараты ( на ВИЧ – инфекцию, вирусные гепатиты и др).

Генная инженерия оправдана в тех случаях, когда:

11. вещество не возможно получить другим способом;

12. технология более эффективна и экономична;

13. экологически более безопасна.

За генной инженерией большое будущее. В будущем позволит получить поливалентные живые (векторные) вакцины, более эффективные лекарственные препараты, регуляторные белки, осуществить генодиагностику и генотерапию. Большое будущее генной инженерии открывает расшифровка генома человека, которая позволит решить проблему генотерапии, генопрофилактики и генодиагностики инфекционных и неинфекционных болезней. Программа «Геном человека» разрабатывается во многих странах, особенно в США, Японии, России. Из 100000 генов, содержащихся в хромосомах человека, расшифровано около 5000 генов и уже это позволило приступить к успешной генотерапии некоторых болезней.