Кафедра:социально гуманитарных наук Презентация: Достижение и перспективы генитической инженерии.Современые аспекты и задачи генной инженерии Студент 1 курса факультета общей медецины Татымтаев.А Астана2023 НАО М едецинский У ниверситет Астана
Основы классической генетики были заложены в середине XIX века благодаря экспериментам чешского-австрийского биолога Грегора Менделя. Открытые им на примере растений принципы передачи наследственных признаков от родительских организмов к их потомкам в 1865 году, к сожалению, не получили должного внимания у современников, и только в 1900 году Хуго де Фриз и другие европейские ученые независимо друг от друга « переоткрыли » законы наследственности. Параллельно с этим шел процесс формирования знаний о ДНК. Так, в 1869 году швейцарский биолог Фридрих Мишер открыл факт существования макромолекулы, а в 1910 году американский биолог Томас Хант Морган обнаружил на основе характера наследования мутаций у дрозофил, что гены расположены линейно на хромосомах и образуют группы сцепления. В 1953 году было сделано важнейшее открытие — американец Джон Уотсон и британец Фрэнсис Крик установили молекулярную структуру ДНК.
Уникальное открытие состоялось в 2011 году, когда биологи Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпантье обнаружили, что белок Cas9 можно обмануть. Если дать ему искусственную РНК, синтезированную в лаборатории, то он, найдя в «архиве» соответствие, нападет на нее. Таким образом, с помощью этого белка можно резать геном в нужном месте — и не просто резать, а еще и заменять другими генами. CRISPR — инструмент редактирования генома в 2014 году MIT Technology Review назвал его «самым большим биотехнологическим открытием века». Он основан на защитной системе бактерий, которые производят специальные ферменты, позволяющие им защищаться от вирусов. Т еоретически, технология CRISPR может позволить редактировать любую генетическую мутацию и излечивать заболевание, которое она вызывает. Но практические разработки CRISPR в качестве терапии еще только в начальной стадии, и многое еще непонятно.
Есть и другие методы генной инженерии, например, ZFN и TALEN. ZFN разрезает ДНК и вставляет туда заготовленный заранее новый фрагмент с помощью белков с ионами цинка (отсюда название — Zinc Finger Nuclease ). TALEN делает то же самое, только используя TAL-белки. Для обеих технологий приходится создавать отдельные белки, а это очень долгая работа, поэтому пока два этих метода особого применения не нашли. Генная инженерия в сельском хозяйстве К концу 1980-х удалось успешно внедрить новые гены в десятки видов растений и животных — создать растения табака со светящимися листьями, томаты, легко переносящие заморозки, кукурузу, устойчивую к воздействию пестицидов. Одна из важных задач — получение растений, устойчивых к вирусам, так как в настоящее время не существует других способов борьбы с вирусными инфекциями сельскохозяйственных культур. Введение в растительные клетки генов белка оболочки вируса, делает растения устойчивыми к данному вирусу. В настоящее время получены трансгенные растения, способные противостоять воздействию более десятка различных вирусных инфекций. Еще одна задача связана с защитой растений от насекомых-вредителей. Применение инсектицидов не вполне эффективно, во-первых, из-за их токсичности, во-вторых, потому, что дождевой водой они смываются с растений.
Основные принципы генной инженерии включают: 1Изоляция гена Первым шагом в генной инженерии является изоляция гена, который содержит нужную информацию для создания нового свойства или функции. Ген может быть извлечен из ДНК организма с помощью различных методов, таких как полимеразная цепная реакция (ПЦР) или рестрикционное ферментное расщепление. 2Векторная конструкция После изоляции гена он должен быть вставлен в вектор – небольшую молекулу ДНК или РНК, которая способна передвигаться и размножаться внутри клетки. Вектор может быть плазмидой, вирусом или иным носителем генетической информации. 3Трансформация После создания векторной конструкции она должна быть доставлена в целевую клетку или организм. Этот процесс называется трансформацией. Трансформация может быть осуществлена различными методами, такими как электропорация, химическая трансформация или использование векторов-вирусов.
4Выражение гена После трансформации ген должен быть выражен, то есть прочитан и использован клеткой или организмом для создания нового свойства или функции. Это может включать синтез нового белка или изменение активности генов. 5Анализ и проверка После выражения гена необходимо провести анализ и проверку созданного свойства или функции. Это может включать тестирование наличия и активности нового белка, изучение изменений в фенотипе организма или оценку эффективности нового свойства. Основные принципы генной инженерии позволяют создавать новые свойства и функции в организмах, что имеет широкий спектр применений в медицине, сельском хозяйстве, промышленности и других областях
Необходимо определить функции и назначение каждого гена, определить, каковы условия его активации, в какие периоды жизни, в каких частях тела и при каких обстоятельствах он включается и приводит к синтезу соответствующего белка. Далее, необходимо понять, какую роль играет в организме этот белок, выходит ли он за пределы клетки, какие сообщения несёт, какие реакции катализирует, как влияет на запуск биологических процессов в других частях организма, какие гены активирует. Отдельной сложной задачей является решение проблемы сворачивания белков — как, зная последовательность аминокислот, составляющих белок, определить его пространственную структуру и функции. Эта проблема требует новых теоретических знаний и более мощных суперкомпьютеров Цели и задачи генной инженерии
Развитие генной инженерии сделает возможным улучшение генотипа человека. Масштабные задачи, стоящие сегодня перед человечеством требуют людей талантливых во многих отраслях, совершенных и высокоразвитых личностей, обладающих идеальным здоровьем, высочайшими физическими и умственными способностями. Таких людей можно будет создать методами генной, генетической и клеточной инженерии. Эти методы будут применимы как к только появляющимся на свет детям, так и к уже взрослым людям. Человек сможет многократно усилить свои собственные способности, и увеличить способности своих детей. С объективной точки зрения в этом нет ничего плохого или не этичного. Уже сегодня многие всемирно известные учёные, такие как Уотсон, один из первооткрывателей ДНК, говорят о том, что человеческая глупость, например, является по сути своей генетическим заболеванием и в будущем будет излечима Перспективы контроля над генами
Источники: https:// informjournal.ruhttps :// trends.rbc.ru, https:// spravochnick.ru, https :// nauchniestati.ru,
