Що таке генна інженерія і що вона вивчає?

Складно знайти в сучасному світі людини, яка нічого не чула б про успіхи генної інженерії.

Сьогодні вона є одним з найбільш перспективних шляхів розвитку біотехнологій, вдосконалення сільськогосподарського виробництва, медицини та ряду інших галузей.

Що таке генна інженерія?

Як відомо, спадкові ознаки будь-якого живої істоти записані в кожній клітині організму у вигляді сукупності генів – елементів складних білкових молекул РНК і ДНК. Вводячи в геном живої істоти чужорідний ген, можна змінити властивості одержуваного організму, причому в потрібну сторону: зробити сільськогосподарську культуру більш стійкою до морозу і хвороб, надати рослині нові властивості і т.д.

Організми, отримані в результаті такої переробки, називаються генно-модифікованими, або трансгенними, а наукова дисципліна, що займається дослідженням модифікацій геному і розробкою трансгенних технологій – генетичної або генною інженерією.

Об’єкти генної інженерії

Найбільш часто об’єктами для дослідження генної інженерії стають мікроорганізми, клітини рослин і нижчих тварин, проте ведуться дослідження і на клітинах ссавців, і навіть на клітинах людського організму. Як правило, безпосереднім об’єктом дослідження є молекула ДНК, очищена від інших клітинних речовин. За допомогою ензимів ДНК розщеплюється на окремі відрізки, причому важливо вміти розпізнавати і виділяти потрібний відрізок, переносити його за допомогою ензимів і вбудовувати в структуру іншого ДНК.

Сучасні методики вже дозволяють досить вільно маніпулювати відрізками генома, розмножувати потрібну ділянку спадкової ланцюга і вставляти його на місце іншого нуклеотиду в ДНК реципієнта. Накопичено чималий досвід і зібрана чимала інформація по закономірностям будови спадкових механізмів. Як правило, перетворенням піддаються сільськогосподарські рослини, що вже дозволило істотно підвищити результативність основних продовольчих культур.

Для чого потрібна генна інженерія?

До середини ХХ століття традиційні методи селекції перестали влаштовувати вчених, так як цей напрямок має низку серйозних обмежень:

 

  • неможливо схрещувати неспоріднені види живих істот;
  • процес рекомбінації генетичних ознак залишається некерованим, і необхідні якості у потомства з’являються в результаті випадкових комбінацій, при цьому дуже великий відсоток потомства визнається невдалим і відкидається в ході селекції;
  • точно задати потрібні якості при схрещуванні неможливо;
  • селекційний процес займає роки і навіть десятиліття.

 

Природний механізм збереження спадкових ознак є надзвичайно стійким, і навіть поява потомства з потрібними якостями не дає гарантії збереження цих ознак в наступних поколіннях.

Генна інженерія дозволяє подолати всі перераховані вище труднощі. За допомогою трансгенних технологій можна створювати організми із заданими властивостями, замінюючи окремі ділянки геному іншими, взятими у живих істот, що належать до інших видів. При цьому строки створення нових організмів істотно скорочуються. Необов’язково закріплювати необхідні ознаки, роблячи їх успадкованими, так як завжди є можливість генетично модифікувати такі партії, поставивши процес буквально на потік.

Етапи створення трансгенного організму

  • Виділення ізольованого гена з потрібними властивостями. Сьогодні для цього існують досить надійні технології, є навіть спеціально підготовлені бібліотеки генів.
  • Введення гена в вектор для перенесення. Для цього створюється спеціальна конструкція – трансгени, з одним або декількома відрізками ДНК і регуляторними елементами, який вбудовується в геном вектора та піддається клонування за допомогою лігази і рестриктаз. Як вектора зазвичай використовуються кільцеподібні бактеріальні ДНК – плазміди.
  • Вбудовування вектора в організм реципієнта. Цей процес скопійований з аналогічного природного процесу вбудовування ДНК вірусу або бактерії в клітини носія і діє таким же чином.
  • Молекулярне клонування. При цьому клітина, що зазнала модифікації, успішно ділиться, виробляючи безліч нових дочірніх клітин, які містять змінений геном і синтезують білкові молекули з заданими властивостями.
  • Відбір ГМО. Останній етап нічим не відрізняється від звичайної селекційної роботи.

Чим безпечна генна інженерія?

Питання, наскільки безпечні трансгенні технології, періодично піднімається як в науковому середовищі, так і в ЗМІ, далеких від науки. Однозначної відповіді на нього немає до сих пір.

  • По-перше, генна інженерія залишається ще досить новим напрямком біотехнологій, і статистика, що дозволяє робити об’єктивні висновки про цю проблему, поки що не встигла накопичитися.
  • По-друге, величезні вкладення в генну інженерію з боку транснаціональних корпорацій, що займаються виробництвом продуктів харчування, можуть служити додатковою причиною відсутності серйозних досліджень.

Втім, в законодавствах багатьох країн з’явилися норми, які зобов’язують виробників вказувати наявність продуктів з ГМО на упаковці товарів харчової групи. У будь-якому випадку, генна інженерія вже продемонструвала високу результативність своїх технологій, а її подальший розвиток обіцяє людям ще більше успіхів і досягнень.

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Правець