Глава III. Самоорганизация живых систем 5 страница

Генно-инженерные методы позволяют не только ввести какой-либо ген в клетку и заставить его работать, но и целенаправленно «выключить» какой-либо ген. Для этого используется универсальный метод так называемых антисмысловых РНК. В клетку обычными генно-инженерными методами вводится еще одна копия того гена, который надо выключить, только в этой копии структурная часть гена повернута на 180° относительно промотора. В результате с этого гена мРНК считывается с другой, комплементарной, нити ДНК. Эта РНК, естественно, тоже оказывается комплементарной нормальной мРНК. Синтезированные одновременно, эти РНК образуют двойную цепочку, что запускает РНК-интерференцию (см. § 13), и трансляция оказывается невозможной. Выключение генов используют для выяснений деталей его функционирования в организме, для создания моделей многих наследственных болезней человека с целью научиться их лечить. Выключение генов, ответственных за отторжение трансплантированных органов, позволит использовать для трансплантации органы животных, а не человека. Трансгенные клетки человека, полученные и размноженные в культуре, можно будет использовать для лечения наследственных заболеваний. Первые успешные попытки такого «лечения генами» уже осуществлены в некоторых странах.

В целом перспективы генной инженерии и биотехнологии огромны. Однако при этом не стоит забывать о том, что интенсивное вмешательство в наследственные программы организмов могут иметь последствия, которые мы в настоящее время не можем предусмотреть. К таким возможным последствиям можно отнести например, распространение устойчивости сорняков к гербицидам в результате горизонтального переноса соответствующих генов от трансгенных растений. Потенциально опасными могут быть трансгенные бактерии и вирусы, если в них встроены болезнетворные гены. Это не значит, что такие работы не должны производиться, безусловно, биотехнологии будут интенсивно развиваться и дальше. Просто должны быть разработаны (и разрабатываются) меры предотвращения нежелательных последствий распространения трансгенных организмов. Например, все потенциально опасные микроорганизмы «конструируются» так, что их размножение вне специальных лабораторных условий невозможно. Ведь пользуемся же мы электричеством или газом, проходим рентгенологические обследования, хотя они тоже потенциально опасны. Адекватные меры предосторожности позволяют человеку использовать даже самые опасные объекты или процессы в своих интересах.

 

§ 32. Выделение генов.

 

Для того, чтобы манипулировать генами, прежде всего их надо получить в чистом виде. Это не очень просто – ведь химические свойства разных участков ДНК практически одинаковы. Но в арсенале исследователей имеются такие мощные и очень точные инструменты, как разнообразные ферменты. Именно использование самых разных ферментов позволяет выделить или синтезировать определенный ген, размножить его, ввести в нужную клетку и заставить его работать. Таких методов в настоящее время разработано много, мы познакомимся только с некоторыми из них.

Разрезание ДНК рестриктазами (рис. 55, А). В одной молекуле ДНК могут находиться тысячи генов. Поэтому, прежде всего, нужно разрезать ее на части. Это можно сделать разными путями – например, обработав ее ультразвуком. Но чаще всего применяют обработку особыми ферментами – рестриктазами. Рестриктазы – это ферменты, которые используются бактериями для защиты от вирусной (фаговой) ДНК. Сейчас известно несколько сотен различных рестриктаз. Они разрезают фаговую ДНК в строго определенных местах – сайтах рестрикции, тем самым лишая ее инфекционности. Многие рестриктазы разрезают две цепочки ДНК с некоторым смещением, в результате чего образующиеся фрагменты молекулы имеют на концах одноцепочечные участки – «липкие концы» (рис. 58, А). Рестриктазы работают очень точно, поэтому какие бы   молекулы ДНК мы не обработали одной и той же рестриктазой, «липкие концы» у всех фрагментов будут одинаковыми. Поскольку сайты узнавания короткие, в любой молекуле ДНК, как правило, встречается несколько таких участков. Комбинирование разных рестриктаз с разными сайтами узнавания позволяет разрезать ДНК с образованием заранее заданных фрагментов. Наличие одинаковых «липких концов» после рестриктазной обработки позволяет соединять фрагменты ДНК самого разного происхождения, например, бактериальную или вирусную с [O37] эукариотической. С помощью различных рестриктаз и лигазы, сшивающей фрагменты, не только нарезают ДНК на куски, но и создают разнообразные генетические конструкции.

Клонирование ДНК. Фрагмент ДНК, содержащий нужный нам ген, надо не только выделить, но и размножить, чтобы с ним было удобно производить манипуляции. Для этого фрагмент клонируют – получают множество его идентичных копий. Для клонирования используют природные «молекулярные машины». Фрагмент вводят в состав бактериальной плазмиды или генома бактериофага, а затем в бактериальную клетку. Для этого плазмиду и интересующий нас фрагмент ДНК обрабатывают одной и той же рестриктазой, что приводит к образованию одинаковых «липких концов». При смешивании фрагменты ДНК объединяются за счет слипания концов. Слипшиеся концы сшивают лигазой. Получаются так называемые рекомбинантные плазмиды, которые вводят в бактериальные клетки. Так как плазмида несет ген устойчивости к антибиотику, то при культивировании бактерий на среде с этим антибиотиком бактерии, не включившие плазмиду, погибают. В культуре остаются только бактерии, в которых имеется плазмида с нужным нам участком ДНК. Бактерии (или фаги) размножаются сами и размножают нужный фрагмент ДНК. Таким способом можно размножить любую ДНК, независимо от того, содержит она гены или какие-либо другие участки.

Получение кДНК. Как известно, гены эукариот содержат интроны, тогда как прокариоты их не имеют. Соответственно, у прокариот нет и сплайсинга. Поэтому, хотя эукариотические гены в бактериальной клетке могут транскрибироваться, зрелой мРНК не получается. Если мы хотим, чтобы бактериальная клетка синтезировала эукариотический белок, в нее нужно вводить ген без интронов. Это можно сделать с использованием так называемой кДНК (комплементарной зрелой мРНК). Для этого используют ретровирусную обратную транскриптазу. Этот фермент, открытый в 1970 г. Г. Темином и Д.Балтимором, может вести синтез ДНК, используя в качестве матрицы РНК. Сначала из клеток, активно синтезирующих определенный белок, выделяют зрелую мРНК, не содержащую интронов. Затем к полиА-хвосту мРНК присоединяют комплементарный ему олигоТ, который служит затравкой для работы обратной транскриптазы. После того, как обратная транскриптаза синтезирует цепочку ДНК, матричную РНК удаляют, а на одноцепочечной ДНК синтезируют вторую цепь (рис. 58, Б). Это может делать и обратная транскриптаза и ДНК-полимераза. После этого можно добавить к получившейся двуцепочечной ДНК липкие концы и клонировать ее в бактериальной клетке.

Амплификация участков ДНК с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР). Если известнапоследовательность нуклеотидов двух небольших участков одной молекулы ДНК, находящиеся по обе стороны от интересующего нас участка ДНК, то с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) можно многократно копировать фрагмент ДНК, заключенный между этими участками. Знать последовательности необходимо для того, чтобы химически синтезировать праймеры (затравки). После того, как ДНК денатурируют с помощью нагревания, при медленном охлаждении праймеры присоединяются к комплементарным последовательностям, находящимся по краям интересующего нас участка. После добавления нуклеотидов и ДНК-полимеразы начинается репликация, но только там, где есть праймеры. Таким способом выбираются для размножения совершенно определенные участки ДНК. Затем цикл повторяют, причем матрицами будут служить и старые цепочки ДНК и только что синтезированные. Таких циклов можно провести много, и участки будут размножаться в геометрической прогрессии (рис. 58, В). Для проведения ПЦР достаточно очень небольшого количества ДНК, иногда всего одной молекулы. Этот метод позволяет за короткое время получить миллионы копий единственного фрагмента молекулы ДНК. Эта процедура сейчас автоматизирована.

           Генетические конструкции. Выделенные копии генов не всегда пригодны для дальнейших манипуляций. Они могут не иметь промоторов или регуляторных участков. Прокариотические РНК-полимеразы могут не распознавать эукариотические промоторы. Поэтому иногда приходится создавать генетические конструкции – искусственно собранные гены. Очень часто исследователи к структурной части гена присоединяют специально подобранные промоторы. Это может быть так называемый регулируемый промотор, который работает только в определенных условиях, например, при повышенной температуре. Наличие такого промотора позволяет путем изменения температуры включать или выключать работу введенного в клетку гена. Осуществлять такой «молекулярный дизайн» позволяет использование различных матричных ферментов – их сейчас известно несколько десятков.

 

           § 33. Методы генной инженерии.

Задачей генной инженерии является создание генетически измененных клеток и организмов. Для этого выделенные и размноженные чужеродные гены должны быть введены в клетки, что не так просто, ведь клетки защищены плазматической мембраной. Кроме того, введенная ДНК не должна разрушаться клеточными ферментами, она должна быть способна реплицироваться и транскрибироваться. Поэтому были разработаны специальные методы, позволяющие выполнить эти условия. Существует две основные группы способов доставки генов в клетки – прямое введение и использование векторов.  

Прямое введение гена. Клетки, способные к фагоцитозу, могут поглощать ДНК, адсорбированную на каком-либо нерастворимом носителе, например, фосфате кальция или некоторых полимерах. Однако эффективность трансформации при этом невелика. Иногда для облегчения проникновения ДНК в клетку и защиты ее от разрушения клеточными ферментами используют упаковку ее в липосомы.

Эффективным способом кратковременного увеличения проницаемости клеточной мембраны является электропорация – образование пор под действием электрических импульсов. Поры существуют недолго, они затягиваются, но пока они имеются в мембране, ДНК успевает проникнуть в клетки.

Можно вводить ДНК и непосредственно в клетку с помощью микроиньекции. В настоящее время существуют приборы для изготовления микропипеток диаметром 100-500 нанометров, и микроманипуляторы, позволяющие работать с отдельными клетками (рис. 59, А). Такие микроиньекции часто используют для получения клонов трансгенных животных.

Для трансформации клеток растений часто используют «генную пушку». Для этого на мельчайшие (около 100 нм ) частицы золота или вольфрама напыляют ДНК, которую нужно ввести в клетки. Затем этими частицами под большим давлением «обстреливают» клетки (рис. 59, Б). После этого клетки культивируют в искусственных условиях, а затем выращивают из них целые растения. Этот метод очень эффективен, но травматичен для клеток. Поэтому для клеток животных, особенно для яйцеклеток, которых в распоряжении исследователя, как правило, значительно меньше, чем клеток растений или бактерий, используют другие методы.

Векторы. Избежать повреждения клеток при введении гена помогает использование векторов. Векторы – это искусственные генетические конструкции, содержащие кроме интересующего нас гена, дополнительные участки ДНК. Векторы могут быть весьма разнообразны, но все они должны обладать определенным набором свойств. Главное свойство, которым должен обладать вектор – способность легко проникать в трансформируемую клетку. Кроме того, непременным условием является способность вектора устойчиво и длительно существовать внутри клетки. Для этого он должен либо включиться в ДНК клетки, либо существовать в виде самостоятельной молекулы, способной к репликации (то есть представлять собой отдельный репликон). Вектор должен обеспечивать работу внесенного гена. Для этого он должен содержать промотор и регуляторные участки. И, наконец, вектор должен обеспечить исследователю возможность легко отличить те клетки, трансформация которых удалась, от «неудачников». Мы рассмотрим только некоторые примеры используемых в настоящее время векторов.

Плазмиды и фаги. Для трансформации бактерий удобно использовать плазмиды. Использование плазмид для клонирования ДНК было рассмотрено в предыдущем параграфе. Трансформация бактерий рекомбинантными плазмидами для получения нужных продуктов принципиально не отличается от этой процедуры. С помощью плазмид почвенных бактерий оказалось возможным получать трансгенные растения. Почвенная бактерия Agrobacterium tumefaciens способна передавать свои плазмиды клеткам зараженных растений. При этом часть ДНК плазмиды включается в клеточный геном (рис. 59, В). Этим воспользовались ученые для получения трансгенных растений. Более подробно об этом рассказывается в следующем параграфе.

С помощью плазмидных векторов удается переносить относительно небольшие участки ДНК – несколько тысяч пар нуклеотидов. Для более длинных молекул используют векторы на основе умеренных фагов которые включаются в геном и существуют в виде профага. Из фаговой ДНК удаляют некоторые фрагменты генома, не являющиеся необходимыми для проникновения в клетку, вводя взамен нужный фрагмент. Затем такие модифицированные геномы упаковывают в фаговые белковые оболочки и инфицируют культивируемые бактерии. Слишком большая или слишком маленькая молекула ДНК не может быть упакована в оболочку фага. Поэтому таким способом можно вводить в бактериальную клетку фрагменты ДНК длиной только в 10-20 тысяч пар нуклеотидов.

Вирусы животных и человека. Для трансформации клеток животных можно использовать подобный же принцип – введение рекомбинантных вирусов, которые легко проникают в клетки и способны к интеграции с клеточным геномом или к автономной репликации. Для этого из генома вируса удаляют те участки, которые ответственны за возникновение болезни, а взамен вставляют необходимый ген. Чаще всего используют ретровирусные векторы, в частности, ВИЧ. Из его генома удаляют ген, необходимый для образования зрелого вируса. В результате копия нужного гена оказывается включенной в ДНК клетки, а вирусные частицы образовываться и заражать другие клетки не могут. Такой способ уже был применен для лечения больных.

Для доставки «лечебного» гена в клети легких используют модифицированный аденовирус, в «диком» виде вызывающий респираторные инфекции.

           Искусственные хромосомы. Для клонирования ДНК эукариот используют искусственные хромосомы, сконструированные из плазмиды дрожжей. Дрожжи – эукариоты, поэтому гены животных работают в них гораздо лучше, чем в бактериях. С помощью рестриктазы плазмиду переводят из кольцевой формы в линейную, встраивают в нее центромеру и добавляют теломеры. Кроме того, вводят один или несколько участков ori – начала репликации. В такую хромосому можно ввести большие фрагменты чужеродной ДНК – сотни тысяч пар нуклеотидов. Такие системы ведут себя в клетке так же, как и «родные» хромосомы. Они нормально реплицируются, во время митоза они нормально расходятся в дочерние клетки, гены нормально работают. В экспериментах такие хромосомы сохранялись в течение многих поколений клеток.

           Репортерные и селективные гены. При получении трансгенных организмов далеко не всегда бывает легко определить, успешно прошла трансформация, или нет. Ведь далеко не все клетки включают нужный участок ДНК. Для того, чтобы определить, произошла трансформация клетки или нет, в векторы вводят добавочный «репортерный» ген. Для бактерий и дрожжей такими генами чаще всего являются плазмидные гены лекарственной устойчивости. На среде с антибиотиком происходит селекция – отбор трансформированных клеток. Для культивируемых клеток эукариот также существуют такие селективные среды. Однако удобнее всего оказалось использовать в качестве репортера ген, кодирующий светящийся белок. Ген такого белка (GFP – green fluorescent protein, зеленый флуоресцирующий белок) был выделен из медузы. Клетки, в которые генетическая конструкция успешно включилась, синтезируют этот белок и при освещении ультрафиолетом светятся зеленым светом (рис. 59, Г). Этот ген сейчас очень широко используется для создания генетических конструкций.

 

§ 34. Трансгенные бактерии и растения.

Трансгенные бактерии. Первые попытки ввести в геном бактерий чужеродные гены были сделаны в 1973 году. Поскольку речь шла о введении в ДНК кишечной палочки – обычного симбионта человека – гена из онкогенного вируса, возникла понятная обеспокоенность последствиями такого опыта. Результатом стал добровольный мораторий на такие опыты вплоть до выработки мер безопасности. Вскоре были разработаны правила работы с трансгенными организмами.

Плазмиды. Клетки бактерий очень удобны для трансгенеза, так как, кроме геномной ДНК, могут содержать и плазмиды. Бактериальные клетки легко обмениваются плазмидами и даже могут поглощать плазмиду из культуральной среды. Правда, они довольно легко могут терять эти молекулы. Но в этом случае помогает то, что плазмиды могут нести гены лекарственной устойчивости. Когда в такую плазмиду введен трансген, а в культуральную среду добавлен антибиотик, к которому устойчива данная плазмида, клетки, потерявшие плазмиду с трансгеном, теряют и устойчивость к антибиотику и погибают. Такая культура бактерий «самоочищается» от балластных клеток.

           Генноинженерные лекарства. В 1980 году началось промышленное производство генно-инженерного инсулина. Инсулин – белковый гормон, необходимый для усвоения глюкозы. Больные диабетом, у которых инсулин не вырабатывается, без лечения погибают очень быстро. Получать же естественный инсулин очень сложно – поскольку это регуляторная молекула, то в любом организме она находится в очень малом количестве. Синтезировать его химически хотя в принципе и возможно, но крайне трудно и дорого. Поэтому больным вводили инсулин, полученный из поджелудочных желез сельскохозяйственных животных. Но инсулин разных видов животных, хотя и не очень сильно, но отличается аминокислотным составом. Поэтому он при введении в организм человека вызывает образование антител, которые его разрушают, сводя на нет его лечебный эффект. Инсулин же, синтезируемый трансгенными бактериями, является человеческим, поэтому он не вызывает иммунной реакции.

Вскоре стали с помощью трансгенных бактерий производить и другие гормоны – соматотропин (гормон роста) и эритропоэтин, стимулирующий дифференцировку стволовых клеток костного мозга в эритроциты. Эритропоэтин сейчас используют для лечения анемий, при хирургических операциях, при онкологических заболеваниях и СПИДе. Особенно важно, что применение эритропоэтина может заменить переливание крови. Получать эти вещества из природных источников очень сложно – для получения нескольких миллиграммов эритропоэтина нужно переработать около двух тысяч литров мочи больных с анемией (эритропоэтин  особенно активно выделяется почками при анемических состояниях). Источником соматотропина вообще могут быть только гипофизы трупов. Так что альтернативы генно-инженерным гормонам нет.

           В 1988 году был начат промышленный выпуск генно-инженерного интерферона. Интерфероны – вещества, вырабатываемые клетками в ответ на вирусную инфекцию, являются регуляторными белками иммунной системы. Но помогают они и при других, иногда очень тяжелых, заболеваниях – рассеянном склерозе, лейкозах (злокачественных заболеваниях крови). К сожалению, интерфероны обладают видовой специфичностью, то есть для лечения людей подходят только человеческие интерфероны. Получить из донорской крови достаточное для лечения больных количество интерферона нереально – ведь они вырабатываются в ответ на вирусную инфекцию, а когда инфекции нет, синтез их прекращается. Пробовали получать интерферон из культивируемых клеток крови, зараженных вирусом, но это тоже сложно – клетки крови в культуре живут всего несколько дней. Так что и здесь нельзя обойтись без генной инженерии. Ведь из 1 л среды, где растут трансгенные бактерии, можно получить такое же количество интерферона, как из нескольких тонн донорской крови.

           В настоящее время трансгенные бактерии производят несколько сотен разных лекарственных препаратов.

Но оказалось, что бактерии могут синтезировать не все, что нужно человеку. Ведь в эукариотических генах есть интроны, которые удаляются после транскрипции, а у бактерий нет систем сплайсинга. Кроме того, многие белки подвергаются сложной посттрансляционной обработке – гликозилированию, ацетилированию, фосфорилированию, принимают единственно правильную третичную структуру, закрепленную дисульфидными мостиками и т. д. Для осуществления этих процессов нужны специальные ферментативные системы, которых нет у бактерий. Поэтому возникла необходимость в разработке методов трансгенеза у эукариот – растений и животных.

Трансгенез у растений. Настойчивая необходимость развития работ по трансгенезу растений связана с тем, что существенное увеличение производства продуктов питания старыми методами уже невозможно. Хотя производство сельскохозяйственных продуктов благодаря успехам селекции за последние полвека увеличилось более чем в 2,5 раза, дальнейшее значительное улучшение маловероятно. Потенциал естественной изменчивости культурных растений почти исчерпан. Существующие в настоящее время сельскохозяйственные интенсивные технологии приводят к деградации почв. Кроме того, большая часть пригодных к возделыванию почв уже вовлечена в сельскохозяйственное производство. Существенное увеличение производства продуктов питания без методов генной инженерии невозможно.

 Растения – многоклеточные эукариотические организмы – оказались пригодными для трансгенеза примерно таким же способом, как и у бактерий. Некоторые почвенные бактерии имеют так называемые Ti -плазмиды. Бактерии с этими плазмидами вызывают у зараженных растений появлений опухолей – корончатых галлов (рис. 60, А). К удивлению ученых оказалось, что при этом плазмида переносится в растительную клетку и часть ее ДНК встраивается в хромосомы растения, то есть наблюдался природный процесс переноса генетической информации не просто между разными видами, а даже между разными надцарствами – прокариотами и эукариотами (рис. 60, Б, В).

Растения обладают еще очень важным свойством – можно вырастить нормальное плодовитое растение из очень малого количества соматических клеток (иногда даже из одной клетки). Это облегчает задачу получения полностью трансгенного растения. Правда, для того, чтобы такое растение выросло, клетки не должны быть опухолевыми. Ученые разработали методы, с помощью которых из Ti -плазмиды удаляется «опухолевый» ген, но остается ген, обеспечивающий встраивание плазмиды в хромосому клетки-хозяина.

С помощью Ti -плазмиды в 1984 году было получено первое такое растение – санбин (слово sunbeen составлено из слов sunflower – подсолнечник и been – бобы). Это было растение подсолнечника, в геном которого был введен ген фазеолина, запасного белка бобовых растений.

К сожалению, использовать Ti -плазмиды можно только для трансгенеза двудольных растений, так как однодольные, как правило, устойчивы к заражению агробактерией. Поэтому для однодольных растений (а к ним относятся важные в хозяйственном отношении злаки) используют «генную пушку».

Устойчивость растений к вредителям. Широко используются растения, в геном которых введен бактериальный ген. Это ген bt, выделенный из так называемой тюрингской бациллы. Ген кодирует белок – прототоксин, который в пищеварительной системе насекомого расщепляется с образованием токсина, вызывающего его гибель. Препараты этого токсина уже в течение нескольких десятков лет используются в сельском хозяйстве. Безвредность его для теплокровных животных полностью доказана. Фрагмент этого гена, достаточный для образования токсичного продукта с помощью Ti -плазмиды был введен в клетки проростков хлопчатника. В результате растение перестало повреждаться насекомыми. В настоящее время уже синтезирован искусственный ген bt, который кодирует токсин, более эффективный, чем природный. Хлопчатник, кукуруза, картофель, содержащие этот ген, широко используются.

Улучшение качества плодов. В некоторых случаях для получения желаемого эффекта даже не нужно вводить чужой ген, достаточно выключить собственный. Таким способом были получены трансгенные помидоры, которые могли храниться гораздо дольше обычных. В них была введена антисмысловая копия гена, кодирующего фермент, участвующий в разрушении пектина, основного компонента межклеточного пространства растительных тканей. Продукт этого гена синтезируется в период созревания плодов томатов, а увеличение его количества приводит к тому, что помидоры становятся более мягкими, что значительно сокращает срок их хранения.

Трансгенные пищевые растения с повышенным содержанием незаменимых аминокислот в настоящее время выращиваются на миллионах гектаров.

Растения-биореакторы. Показано, что некоторые белки животного происхождения могут синтезироваться клетками растений более эффективно, чем клетками бактерий. В 1989 году удалось получить растения табака, которые синтезировали сложный белок с четвертичной структурой – иммуноглобулин. Были получены два трансгенных растения – одно с геном γ-субъединицы, другое – с геном κ-субъединицы. Потом эти растения скрестили и получили растения, которые синтезировали обе субъединицы, причем в достаточно большом количестве. Главное, что эти субъединицы собирались в функциональный белок. Были получены также растения, синтезировавшие так называемые секреторные иммуноглобулины. Это антитела, содержащиеся в слюне и в желудочном соке, они представляют собой первую линию защиты животных против инфекции.

           Оказалось, что можно не только заставить растения синтезировать готовые антитела, а производить вакцины. Вспомним, что вакцины готовят из убитых или ослабленных вирусов и бактерий. Более безопасны вакцины, представляющие собой какой-либо из белков инфекционного агента, – иммунитет они вызывают, а опасности развития инфекции нет, так как нет вирусных или бактериальных генов. Получать такие вакцины можно, введя в геном растения ген такого белка. Первые растения табака и картофеля, продуцирующие поверхностный антиген вируса гепатита, были получены в начале 90-х годов прошлого века.

           Достижения молекулярной биологии позволяют рассчитать, какой должна быть форма поверхности молекулы белка, чтобы он эффективно запускал иммунологические реакции, и вычислить нуклеотидный состав ДНК, которая этот белок должна кодировать. Синтезировать участки ДНК с заданным составом молекулярные биологи умеют. В результате можно создать полностью искусственный ген, кодирующий белок, третичная структура которого содержит необходимые «опознавательные знаки» для образования нужных антител. По такому пути пошли ученые из наукограда Кольцово, создавшие растение помидора, содержащее искусственный ген для вакцины против ВИЧ и гепатита В. Подобные вакцины полностью безопасны, так как в них нет не только вирусной ДНК, но и вирусных белков, а есть только «форма» этих белков.

В настоящее время на разных стадиях клинических испытаний находятся десятки растительных вакцин – против гепатита, СПИДа, бешенства, холеры и других болезней. В настоящее время стараются получать вакцинные белки в таких растениях, которые можно употреблять в сыром виде, без тепловой обработки. Такие растительные вакцины даже не нуждаются в очистке – их можно есть прямо с плодом растения.

           Генная инженерия растений развивается очень быстрыми темпами. Площади, занятые трансгенными растениями, стремительно возрастают: с 1,7 млн га в 1996 году, когда началось их возделывание в коммерческих масштабах, до 58,7 млн га в 2002 году, что составляло около 4,5% от всех пахотных площадей в мире. В 2002 году в США около 75% хлопка и cои, в Аргентине - 99% сои, в Канаде - 65% рапса, в Китае - 51% хлопка были трансгенными.

           Использование трансгенных бактерий и растений не ограничивается только производством продуктов питания и лекарств. Уже применяются или будут применяться в ближайшем будущем трансгенные организмы, производящие горючее, технические жиры для применения в производстве детергентов, смазочных материалов, косметических средств, пластмассы, утилизирующие бытовые отходы, очищающие почву от пестицидов. Несмотря на то, что споры об опасности или безвредности продуктов трансгенных организмов продолжаются, ясно, что альтернативы генной инженерии у человечества нет.

 

§ 35. Клонирование животных

По-видимому, ни одно из достижений биологической науки не вызывало такого накала страстей в обществе, как клонирование млекопитающих. С одной стороны, всем понятно, что это достижение огромной важности. С другой стороны, возникла масса опасений, что вмешательство в генетическую программу живого может привести к катастрофическим последствиям. Поэтому необходимо разобраться, что такое клонирование и к каким последствиям оно может привести.