биотехнология кітап

Кейбір ауруларға қарсы рДНҚ-өнімді дəрілер, мысалы, сусамырды емдеуде – инсулин көптен бері қолданысқа ие болған. Бірақ та рДНҚ-технологиясы ашылғанға дейін, мұндай қажетті ақуыздарды тек қана хайуандардан алатын еді. Атап айтсақ, жоғарыда аталған инсулин шошқаның көкбауырынан дайындалуы себепті, оның

Жəне бір қолайсыз жағдай, хайуандар ақуыздарымен бірге əртүрлі қажетсіз заттар мен патогенді микрофлораның адам ағзасына түсіп кету қауіпі еді.

Қазіргі кезде рДНҚ-технологиясы арқылы жасалынған ақуызда қайсыбіреулері өте кең қолданысқа ие болған. Атап айтсақ, сұранымы бойынша алғашқы екі орынды эритропоэтиннің екі формасы алса, үшінші орында инсулин тұрады. рДНҚ-технологиясы өнімдері – эритропоэтиндер, интерферондар мен инсулин 2001-2003 жылдардағы барлық сатылған осындай өнімдердің60 пайызын құраған. Соңғы кездерде алынған адам ақуыздары белгілі бір ауруларды емдеуге бағытталуы себепті, өте қымбат тұрады жəне сондықтан олар аз қолданылады. Қымбат жəне қат дəрмектер қатарында сүйектердің тығыздығы өте босап кеткен жағдайда емдеуге қолданылатын кальцитонинді айтуға болдады.

7-кесте. Рекомбинантты ДНКтехнологиясын қолдана отырып адам ақуыздарын өндіру мүмкіндіктері

110

111

микроорганизмдердің өлтірілген немесе шалажансар күйіндегілері болып келетін. Қазіргі кезде ғалымдар рДНҚ-технологиясы арқылы вакцина дайындау үшін қажетті ақуыздар жасап шығарған. рДНҚтехнологиясы арқылы синтезделген бұл ақуыздар, ауру қоздырушы патогенді микроорганизмдердің қандай да бір қатысуынсызақ,

пневмония) жəне де басқа вирустар жатады.

рДНҚтехнологиясы арқылы өкпе құрты ауруына (туберкулез) қарсы вакцина жасап шығару жұмыстарына да үлкен күш жұмылдыруда. Бұл ауруға қарсы осы

мүмкіндігі бойынша бактериалды жасушалар алдыңғы орындарда тұрады. Олардың басты артықшылықтары – қоректік ортада өсіру оңайлау жəне жылдам көбейіп, тез өсе алады. Бірақ та бактериалды(прокариотты) жасушалардың мүмкіншіліктері, эукариотты жасушаларына қарағанда шектеулі болып келеді. Осындай прокариотты жасушалары атқара алмайтын маңызды қабілеттер қатарына, қанттарды ақуыздарға қосу (гликолизирование) жəне дисульфидті байланыс орнату жатады. Бұл үдерістер қалыпты жағдайда адам ағзасындағы ақуыздардың атқаратын қызметтеріндей дұрыс жүруі үшін қажет. Сондықтан, рДНҚтехнологиясы арқылы алынған кейбір өнімдер бактериялардан бөлініп алынған соң , дақосымша процессингті қажет етеді.

112

білген сайын, соғұрлым ақуыз секрециясын үдету бағытындағы əдістерді жетілдіру мүмкіндіктері артатыны сөзсіз. Мысалы, амин қышқылының орналасу кодын басқаратын ген ендіру, оның ақуызға қосылуына алып келіп, ақуыздың бөліну

анағұрлым қымбатқа түседі. Əдетте бұл үшін СНО-жасушаларын(Сhinese hamster ovary – қытай хомягының аналық жасушасы) немесе ВНК-жасушаларын (Baby hamster kidney- хомяк баласының бүйрегі) пайдаланады. Адам жасушалары адамдардың аққуыздарын өндірудің жақсы көзі болар , едібірақ олар жасанды қоректік орта жағдайында өте нашар өсетін болып шықты. Сондықтан ғалымдар жасушалардың өмір сүру мүмкіндіктерін жоғарылату, яғни қажетті ақуыз шығымын арттыру мақсатында, адам жасушаларын генетикалық модификациялау əдістерін іздестіруде.

Сонымен бірге жəндіктердің жасушаларының да көп мөлшерде а синтездейтіні белгілі болды. Олардың жасушаларының ерекшеліктері енді ғана анықталуда. Ақуыз шығымының өте көп болуы себепті, олар ақуыз синтезі жүйесінің алғы прототипін құру мақсатында басым пайдаланылуы мүмкін.

Ақуыздар жасаудағы проблемалармен бірге, дайындарын пациентке қолдану барысында да қиындықтар кездеседі. Олар химиялық жəне термиялық жағдайларға өте сезімтал келеді. Мысалы, ақуыздарды ауыз арқылы пайдаланғанда, олар ас қорыту мүшелерінде протеолитикалық ферменттер əсерімен ыдырап . ке Интактты ақуыздар болса, өкпе немесе ішектердің шырышты қабаттарынан өте алмайды. Сондықтан ақуыздық терапия қан тамырларына тікелей егу арқыл жүргізілуі қажет. Соңғы ізденістер ақуыздарды гликоль молекулаларымен біріктіру жəне ішке қолдану үшін капсулдау бағытында жүргізілуде. Мұндай ізденістер нəтижелі болған жағдайда, дайын ақуыздардың бағасы да төмендей бастайды.

4. Ақуыз терапиясына альтернативті жаңа технологияларды медицинада қолданудың мүмкіндіктері

113

жұмыстар жасау мүмкіндігіне қол жеткізді. Кейбір аурулар аномальді ақуыздардың жиналуы нəтижесінде пайда болады. Ғалымдар қазір кемшілігі бар ақуыздарды дұрыс жұмыс істету амалдарын немесе“жаман” ақуыздардың өздерінің мақсаттарына жете алмауын қамтамасыз ететін əдістерді табу бағытында жұмыс жүргізіп жатыр.

себепті, иммундық жауап реакциясын қоздырмайды.

Аптамерлерді медицинада қолданудың көптеген мүмкіндіктері зерттелуде. Мысал ретінде OSI Eyetech компаниясы жасап жатқан қартайған ағзадағы сары дененің дегенгерациясы нəтижесінде қалыптасатын“сулы” формадағы ауруды емдейтін Macugen дəрмегін айтуға болады.

Сонымен бірге шпигельмерлердің табылуы да үлкен талпыныс тудырады. Шпигельмерлер – қалыпты D- формалы аптамерлердің дəл өзіне ұқсас, бірақ

мəселелерін шешетін болсақ, оларды моноклональді антидене ретінде көптеген ауруларды емдеу мақсатында пайдалануға болар еді жəне бұл арзанға түседі.

4.1 Ақуыз терапиясы жəне ақуыздардың қате фолдингі

Ақуыздар метаболизмі бағытындағы жаңа ізденістер, адам ағзасындағы ақуыздардың аномальді, өздерінің қызметтерін дұрыс атқара алмайтын түрлерінің синтезделуі нəтижесінде метаболизм үдерістерінің бұзылуы себебінен жасуш құрамында ақуыз қалдықтары көп жиналатын ауру түрлерімен күресудің т əдістеріне қол жеткізуге мүмкіндік береді. Осындай ауру түрлеріне Альцгеймер ауруына себепкер болатын адамдардың ми жасушалары құрамында кездесет ақуыздардың аномальді түрлері – ұзын əрі жабысқақ амилоидты талшықтары жəне жанұялық амилоидозды полиневропатия науқасына алып келетін заты(құрылымы) өзгеріске ұшыраған транстиретин ақуызы жатады.

Осы бағытта жақында жүргізілген зерттеулер мұндай қадамның үл мүмкіндіктері бар екендігін көрсеткен. Ғалымдар гипогонадотропты гипогонадизм дертімен науқас адамдардың гонадолиберин рецепторларын зерттеген. Бұл аурумен науқастанған адамдар тестестерон гормондарының кем бөлінуімен ерекшеленеді. Науқас адамда гонадолиберин рецепторларының бөлінуі бұзылғаны анықталған. Ғалымдар мұны науқас адамға гонадолиберинді егу нəтижесінде оның жағдайының ешқандай жақсармауынан байқаған. Біздерге ақуыздарда болатын белгілік реттердің

114

тасымалданып шырышты модулятормен қосылуы керек. Кейін модулятор ақуызды

секреторлық реттеуші гендерді гонадолиберин кодына жауап беретін геномға қосса, рецептордың жақсы жұмыс істейтіні анықталған. Рецептордың дұрыс жұмыс істейтініне көз жеткізгенмен, ақуыз фолдингі бұзылған деп тұжырымдаған ғалымдар

нəтижелерінің болжамсыз болатынын айтқымыз келеді. Бірақ, таңданысқа орай, жаңағы кішкентай пептид жасушаға өтіп, ақуыз синтезі болып жатқан кезеңінде осы ақуыздың рецепторымен байланысып, ондағы фолдингтің дұрыс өтуіне ат салысқан.

Мұнда фолдингтің модуляторлары болып есептелетін– шаперондар көбінесе спицификалық емес, сондықтан олардың негізгі міндеттері ақуыздар гидрофобты үлескілерімен байланысу еді. Теория бойынша ақуыздың гидрофобты

ықпал ететінін анықтаған. Бұл нəтижелер арнайы өсірілген жасуша культурасында алынған еді. Зерттеулердің нəтижелері көптеген ауруларды, атап айтқанда кистозды фибриоз, пигментозды ретинит жəне жүйелі амилоидоз сиқты науқастарды емдеуде пайдалы болуы мүмкін. Осыған ұқсас əдістер арқылы Альцгеймер, прионды кеселі, Паркинсон ауруы жəне орақ-жасушалы анемия(серповидно-клеточная анемия) ауруларының алдын алуға болады деген жорамалдар жасалуда.

Адам ағзасында фолдингтің қате жүруі нəтижесінде туындайтын ауруларды емдеу, немесе биоинженерлі өндіріс жүйелерінде фолдингтің дұрыс жүр қамтамасыз ету мақсатында пайдалануға болатын көптеген заттар бар. Сондықтан, көп мөлшерде потенциалы бар пайдалы молекулаларды тез зерттеу əдістерін жасау,

кейін олардан спецификалық үлескілер ала алатын ферменттік белсенділігі бар РНҚ айтылады. Бұл РНҚ үзіктерінің синтезі əдістемелері(басқаша атауы олигорибонуклеотидтік үзіктер) жақсы үйренілген. Қазір мРНК-ның қажетті үлескілерін кесіп ала алатын рибозимдерді құрастыру жолға қойылған.

Қарсы мағыналы (антисмысловой) технологияларға ұқсас, рибозимдер вирусты инфекцияларын емдеуде де қолданыла алады. Қазір вирус геномынан тасымалданған мРНҚ-на қарсы тұратын рибозимдерді құрастыру мүмкін болды. Мысалы, коделейтін гендері бар плазмидтер инфекцияланған жас

115

ендірілгеннен кейінгі болатын əрекеттерін, рибозимдердің вирус гепатитінің мРНҚна əсер етуі ретінде жасуша культурасында Вх гепатитінің спецификалық реакциясы негізінде көрнекі түрде көрсетуге болады. Осындай жүйелерді қарапайым герпес вирусына қарсы қолдану да тиімді екендігін көрсеткен.

Рибозимдерді қолданудың басқа да потенциалды аумағы– ісік ауруын емдеу

əсеріне өте қарсы тұра алатын бауыр ісігі жасушаларына тексеру жұмыста жүргізілген болатын. Мұнда бауыр ісігі жасушасының культурасына рибозимдерді коделейтін ген жіберілген . едіНəтижесінде, аталған жасушаларда АВСақуыздарының синтезін қамтамасыз ететін гендердің экспрессиясы төменд, химиотерапия дəрілерінің бірі болып табылатын эпирубуцинге деген сезімталдығы артқан. Дəл осыған ұқсас нəтиже сүт безінің ісік ауруында кездесетін, əрілерге

бұзылуынан қорғайды. Қалыпты жағдайда хромосомалардың екі еселенуі кезінде

жасушаларында болса, теломераза деп аталатын фермент, теломерлерге жүйелілікті қамтамасыз етуі арқылы, оларды өлмейтін етеді. Зертханалық жағдайда ісік жасушаларындағы теломеразалардың белсенділігін арттыратын рибозимдер бөлініп

жасушаларына қарсы қолдануға болады.

Рибозимдерді терапевтік мақсатта пайдаланудың негізгі қиындығы, олардың жасушаға түсуінің жай жүруі мен қажетті сайтқа қиын жеткізілуі. Осындай

созылмалы ісік меланомасын емдеу үшін қолдануға рұқсат бермеген. Мұның басты себебі клиникалық сынақ нəтижелерінің күмəн туғызуы еді.

Бірақ та, қазіргі кезде, клиникалық сынақтардан өтіп жатқан рибозимдер арқылы емдеудің бірнеше əдістері жақсы нəтиже береді деген үмітті ұялатад. Мысалы, қазіргі кезде құрылымы «балға басына» ұқсас болып келетін рибозимдерді, тоқ ішегінің метастикалық созылмалы ісік ауруындағы эндотелиальді өсу факторы

116

рецепторына жəне адамның эпидермиальді өсу факторы-2 қарсы қолдану бойынша зертханалық-клиникалық сынақ жұмыстары жүргізілуде.

4.3 Адам эмбрионының ДНҚ реттілігін анықтау

Іште дамып келе жатқан сəбидің ДНҚ-да мутациялық өзгерістердің бар немесе жоқ екендігін анықтау мүмкіндігінің туылуы ғажап емес. Мысалы, жақын аралықта жатырда жатқан шарананың хромосомаларын анықтау əдістеріне қол жеткізілген болатын. Мұндай жолмен аминоцентез деп аталатын үдеріс арқылы(шарана көбігінің пункциясы), жатырдағы амниотикалық суы мен шарана жасушасынан

мүмкіндік береді. ДНҚсынамасын пайдалану нəтижелері мəліметтер алу көзін ұлғайтты, соның ішінде гендік кемістіктер жөнінде ақпарат алу мүмкіндігі де пайда болды. Соңғы кездері осындай əдіспен адамдар арасында салыстырмалы түрде жиі кездесетін генетикалық ауытқуларды, мысалы кистозды фиброз ауруын түстептануға мүмкіндік туылған.

Неғұрлым осындай жолмен көп сынамалар алу мүмкін болса, солғұрлым енді дамып келе жатқан шарананың генетикалық ерекшеліктері жөнінде толықт мағлұмат жинауға болады. Бұл технологияны пайдаланып, əлі туылмаған баладағы болатын ауруды алдын ала анықтаудың ең ыңғайлы жолы– қолдан ұрықтандыру арқылы алынған зиготалық əдіс деп танылады. Өйткені, ана жатырында жатқан шаранадан ештеңемен ластанбаған таза ДНҚ үлгісін алу өте қиын шаруа. Теория бойынша, болашақ ата-аналар осындай жолмен қолдан ұрықтандырылу əдісімен дайындалған зиготалар ішінен, генетикалық жағынан мутацияларға ұшырамаған, аурулардан таза зиготаларын имплантация үшін таңдап алулары мүмкін. Əрине, табиғаттың заңы бойынша болашақ ұрпақтардың басым бөлігі қалыптасқан жолмен дүниеге əкелінеді. Бірақ та, генетикалық жағынан тұқым қуалайтын аурулары бар ата-аналар үшін, қолдан ұрықтандыру мен ДНҚ сараптамасын жасау– аса қызығушылықты тудырады. Ал енді жекелеген индивидтер үшін толықтай ДНҚ синтезін жасау мүмкіндігінің ауылы əлі алыста.

4.4 Гендегі мутацияларды анықтау

Болашақта генердің орналасу тəртібін анықтаудың жаңа əдістерінің ашылуы, ағзада кездесетін мутантты гендерді анықтауға жағдай жасайды. Бұл əдістер арқылы қатерлі ісік ауруларын алдын ала диагностикалау мүмкіндігі туылады. Қалыпты жасушаларда осы жасушалардың өсуін қадағалайтын ақуыздардың кодтарына жауап беретін арнайы гендер болады. Қатерлі ісік ауруларында бұл гендер өте жоғары дəрежеде мутациялық өзгерістерге ие болады. Қалыпты гендер ісік ауруларының дамуын басу ерекшеліктеріне(ісіктердің супрессорлық гендері) ие екендіктері белгілі. Егерде осындай қалыпты гендер мутациялық өзгерістерге ұшыраса, олар онкогенді немесе ісіктердің өсуін шақыратын гендер бола бастайды, өйткені ісік

117

жасушаларының үздіксіз өсіп-көбеюін қадағалап, басқара алмайтын болады. Арнайы бағытталған гендердегі мутациялық өзгерістерді анықтау, генетикалық материалдардағы болатын өзгерістердің табиғатын танып, ісік ауруына алып келу себептерін анықтауға мүмкіндік туғызады. Құрылымы өзгеріске ұшыраған гендерді тез тауып алу əдістемелерін меңгеру, адам популяцияларына скрининг(зерттеу, сараптау) жүргізу барысында, ісікке бейім тұрған ұлпаларды алдын ала анықтап, профилактикалық шаралар қолдануға мүмкіндік тудырады.

4.5 Бактериялар, вирустар мен саңырауқұлақтар ДНҚ-ын анықтау

ДНҚсараптамасы əртүрлі патогендерді анықтаудың өте сезімтал əдістесмесі болып табылады. Бұл əдісті қолдану келесі негізгі жағдайларға байланысты:

1.Патогенннің геномын білу.

2.Өте аз көлемдегі генетикалық материалдарды ПТР-да амплификациялау технологиясын меңгеру.

Белгілі бір патогенге лайықты антидене қажет ететін ELISA сияқты əдістермен салыстырғанда, ДНҚ сараптамасы пациент жасушасындағы патогеннің өзіндік ДНҚ -ын дəл анықтауға мүмкіндік береді. Бұл əдіс бойынша, пациент ДНҚ-ы ПТР реакциясы арқылы амплификацияланып болған соң, оны патогенді ДНҚ реттілігімен салыстыру мақсатында сынамаларға қосады (сурет-22).

22-сурет. Патогендердің ДНҚ анықтау

Патоген ДНҚ мен байланысу үшін жасалған сынамаларға флуоресценттік

иммундық жетіспеушілігі (АИЧ немесе орысшасы ВИЧ), Лайма ауруы, өкпе құрты

118

(туберкулез), хламидиоз, вирусты минингит, вирусты сары ауруы(вирусный гепатит), цитомегалии вирусы сияқты басқа да көптеген кеселдерді емдеуде жақсы нəтиже береді.

5. Трансгенді хайуандардан алынатын дəрмектік өнімдер

Трансгенді хайуандар дегеніміз – ағзасына жат текті ДНҚ ендірілген тірі жан иелері. Адамдардың көптеген ақуыздары тек жоғары сатыда дамыған ағзаларда ғана дұрыс түзіле алады. Сондықтан ақуыз синтездейтін қандай да бір түр неғұрлым

Соңғы зерттеулер нəтижелеріне қарағанда, осы мақсатта құс жұмыртқалары негізгі өндіріс көзі бола алады екен. Өйткені тауықтың жетілуі тез жəне күтіп-бағылуы оңай болуы себепті, дəрмек өндіруге кететін уақыт пен шығын мөлшері азаяды. Тауықтардың өте жылдам көбеюге қабілеттілігі арқасында, олардан көп мөлшерде жұмыртқа алу мүмкін. Алынған жұмыртқаларды өте əсерлі дəрмектер жасауға қолдануға болады. Жұмыртқа құрамындағы ақуыздардың гликолиздену үдерістері, адам ағзасы ақуыздарынікі сияқты жолмен өтеді.

119