Це основний плюс генної інженерії. Населення земної кулі неухильно росте, і, за прогнозами фахівців, у недалекому майбутньому перенаселену планету чекає голод. Оскільки штучно скорочувати приріст населення нереально, учені вирішили вдосконалити агротехнології, адже бур'яни, шкідники, погана погода й різні захворювання наносять урожаю велика втрата. Саме для цього минулого винайдені генетично модифіковані рослини. Суть нових технологій така: у ДНК одного живого організму пересаджується фрагмент ДНК іншого, у результаті чого перший здобуває нові якості. Так, помідорам підсадили ген камбали, і вони стали морозотривкими, а в кукурудзу ввели гени скорпіона, які зробили її невразливої для шкідників. ДНК свині «збагатили» генами шпинату, сподіваючись, що м'ясо вийде більше пісним, а в геном картоплі додали ген ґрунтового мікроорганізму, щоб він був неїстівним для колорадського жука.
Організми зі зміненим генотипом можуть мутувати
Великий мінус. Генетики визнають, що втручання в геном живих організмів не може пройти безвісти, тому що кожний ген у молекулі ДНК за щось відповідає. Міняючи цю зроблену структуру за своїм розсудом, людина порушує налагоджений природою механізм. Чим це обернеться в майбутньому, припустити дуже важко, хоча наочний приклад уже є. Так, генетично змінений лосось, що був виведений американськими вченими, крім величезних розмірів і значної ваги (до 250 кг) придбав ще одну особливість - став ущипливо-зеленого цвіту. Причому таке офарблення поширилося не тільки на верхні шари шкіри рибини, але й на її внутрішні органи. Так що мутацій можна чекати й від інших «перероблених» організмів, головне - щоб вони були необразливими.
Більшість ГМ-білків чужорідні. Вони чаші всього виявляються токсичними й викликають алергію
Вирощувати трансгени набагато дешевше
Безсумнівний плюс. В економічному плані генна інженерія - суцільна вигода. По-перше, строки виведення нового сорту скоротилися до мінімуму: тепер на появу поліпшеного варіанта організму йде 2-3 року замість 10, які доводиться затрачати під час традиційного схрещування. А. це значить, що заощаджується й час, і гроші, які звичайно йдуть на селекційні роботи. По-друге, трансгенам, стійким до комах-шкідників, не потрібні ядохімікати - знову-таки, що вимагають витрат. По-третє, урожайність невибагливих генетично модифікованих організмів на 15-25% вище, ніж у звичайних. Коротше, вирощуючи ГМ-сорту, аграрії затрачають в 6 разів менше грошей, чим на натуральні (біологічні) рослини.
ГМО викликають алергію
Ще один мінус. В останні роки в усім світі значно зросла кількість аллергіків. Основні причини, на думку фахівців, - безконтрольний прийом ліків, харчових добавок і вживання трансгенних продуктів. ГМО викликають алергію насамперед тому, що після пересадження нових фрагментів у молекулу ДНК, що є молекулою білка, утворять нові форми протеїнів. А з більшістю ГМ-білків людин ніколи не доводилося зіштовхуватися - по суті, вони для нього чужорідні. Чи так варто дивуватися, що такі протеїни не переварюються в нашім організмі, чаші всього виявляються токсичними й викликають алергію?
Вирощуючи ГМ-сорти, аграрії затрачають в 6 разів менше грошей, чим на біологічні рослини
У деяких сортах трансгенів занадто багато сільхозхімії
Це мінус. Учені вивели кілька сортів модифікованої кукурудзи й сої, нечутливих до високих концентрацій гербіцидів (ядохімікатів, що знищують бур'яни). Це ноу-хау остаточно розв'язало руки аграріям, які раніше боялися переборщити з «хімією», щоб разом з бур'янами не загинули й культурні рослини. Нові сорти можна поливати слонячими дозами гербіцидів. У результаті в ГМ-кукурудзі й сої накопичується величезна кількість ядохімікатів, які, як відомо, здатні викликати захворювання серцево-судинної й нервової систем, збої в роботі печінки, бруньок і навіть рак.
Модифіковані рослини корисніше, ніж натуральні
Безумовний плюс. Боротьба за врожай- не єдине завдання генетиків: деякі фахівці прагнуть збільшити корисні якості продуктів. В одних вони штучно підвищили дозу вітамінів і мікроелементів, в інші - живильну цінність, а на треті взагалі поклали «місію» ліків. Так, американські вчені вирішили вивести нову породу ГМ-курей, яйця яких будуть містити в собі речовини, що перешкоджають розвитку онкологічних захворювань. Подібні вдосконалення із захватом приймають жителі Нового Світу й Країни висхідного сонця - вони готові купувати ГМ-продукти хоч сьогодні. А от консервативні європейці, незважаючи на рекламу, з підозрою ставляться до подібного роду їжі.
Трансгенні рослини порушують екологію
Безумовний мінус. Деякі сорти трансгенних рослин згубно діють на шкідників. Однак від контакту з їхнім пилком гинуть і корисні комахи - сонечка, бджоли, метелики-монархи. Мало того - фахівці не виключають можливості «пагона» чужорідного гена в дику природу. Якими будуть наслідку - важко представити, одне ясно напевно генетичне забруднення здатне порушити природний баланс і привести до екологічної катастрофи, наслідку якої можуть бути набагато небезпечніше хімічного й радіоактивного забруднення.
ГМО можуть виявитися смертельними для людини
Величезний мінус. Супротивники генної інженерії вважають, що в нас є вагомі підстави побоюватися білків бактеріального характеру, впроваджених у ГМ-картоплі. Така страшна отрута як ботулін, - теж всього-на-всього білок, виділюваний бактерією, причому його амінокислоти людський організм не сприймає й у підсумку гине. Тому говорити про безпеку трансгенного картоплі не можна доти, поки ми не з'ясуємо, чи не виробляють підсаджені в нього бактерії яких-небудь незвичайних амінокислот. Втім, прихильники генної інженерії вважають подібні песимістичні прогнози надуманими.
Вибираючи продукти харчування, звертайте увагу на впакування, особливо якщо мова йде про товари зі США, Аргентини й Канади
Трансгени нелегально поширюються по Україні
Мінус. У нас, як і у всій Європі, ГМО не дарують. Сьогодні в Україні діють два закони, що захищають права споживачів: перший забороняє вирощування трансгенних організмів на нашій землі, а другий наполягає на обов'язковому маркуванні всіх продуктів, що містять ГМО. Відповідно до законів, на впакуванні ГМ-продуктів, продаваних в українських магазинах, повинне бути написане: «Не містить ГМО». Хоча припустимі й інші варіанти: «Генетично модифікована продукція», «Продукція, отримана з генетично модифікованих джерел» або «Продукція, що містить компоненти з генетично модифікованих джерел». Тому, вибираючи продукти харчування, звертайте увагу на впакування, особливо якщо мова йде про товари зі США, Аргентини й Канади - основних виробників ГМО. Втім, навіть ретельно вивчивши етикетку, споживач однаково ризикує купити трансгенний продукт. Українські гігієністи затверджують, що багато виробників ковбас додають у м'ясний фарш соєвий білок, що дуже часто виявляється генетично модифікованим. При цьому така інформація найчастіше ховається на підставі того, що рецептура продукту - комерційна таємниця.
3. МЕТОДИ ЗАСТОСУВАННЯ ГЕНЕТИЧНОЇ ІНЖЕНЕРІЇ В МЕДИЦИНІ
Методи генетичної інженерії відкривають нові можливості медицинської діагностики. Наприклад, ДНК або РНК вірусу можуть бути виділені у дуже малій кількості для вивчення їх складу, послідовності нуклеотидів, механізму реплікації; одержані при цьому дані, ймовірно, дозволять розрізняти багато типів вірусів, і подібний метод буде виконувати важливу роль в епідеміології та медицинській діагностиці.
Ці та інші більш загальні методи, пов'язані з синтезом нуклеїнових кислот, корисні також для дослідження функцій мозку на молекулярному рівні. У ряді лабораторій зв'язуванням антисироватки проти пептидних гормонів з певними ділянками мозку ці гормони були знайдені в мозку. Можна синтезувати ДНК-копії, послідовності нуклеотидів яких відповідають амінокислотним послідовностям поліпептидних гормонів, а потім ввести їх у клітини мозку, які, згідно з припущеннями, синтезують ці гормони. Якщо це дійсно так, молекули ДНК будуть зв'язувати мРНК гормонів і чим ближче подібність між гормоном та речовиною, що синтезується в мозку, тим міцніше ДНК-копії будуть зв'язуватися з мРНК. Це дозволить проаналізувати послідовності нуклеотидів виявлених таким чином мРНК та встановили відмінності між уже відомими поліпептидними гормонами і речовинами, що утворюються в клітинах мозку. Такий молекулярний підхід значно ефективніший, ніж традиційні імунологічні підходи, які полягають перш за все в очищенні поліпептидних гормонів, потім в одержанні антитіл проти них, які тільки після цього використовуються для дослідження мозку або його клітин з яких він складається.
Заслуговують на увагу дослідження в цій області, які проводять Вілла-Комарофф в Медицинській школі Масачусетського університету (Бустер). Одержавши з ракової пухлини підшлункової залози ДНК-копію гену інсуліну пацюка та використовуючи її в якості проби, Вілла-Комарофф зробила спробу знайти мРНК інсуліну в мозку; мета експерименту полягала в тому, щоб розв'язати суперечку між нейробіологами, які використовують імунологічні методи, про те, чи присутній в мозку інсулін. Вілла-Комарофф встановила, що інсулінова ДНК-проба зв'язувалась з двома мРНК із мозку дорослих пацюків, але ці мРНК кодували не інсулін. Разом з колегами вона продовжила експерименти на ембріонах мишей та новонароджених тваринах і знайшла в них у мозку п'ять різних мРНК, які нагадували мРНК інсуліну; в мозку дорослих тварин ці мРНК не були знайдені. В мозку ембріонів людини вона відкрила дві мРНК, нагадуючі мРНК інсуліну. Роль пептидів, що кодуються цими мРНК, була невідомою. Вілла-Комарофф припустила, що вони можуть бути факторами росту, і їх біологічну функцію вдасться встановити після синтезу цих білків в клітинах бактерій.
Гудмен з Масачусетського головного госпіталю здійснив пошук у мозку соматостатину. Цей гормон був раніше знайдений в гіпоталамусі та острівцях Лангерганса в підшлунковій залозі. Гудмену вдалося виділити мРНК із островків підшлункової залози морського диявола, потім він синтезував її ДНК-копію і, використовуючи її в якості проби, знайшов мРНК соматостатину в мозку жаби. За допомогою цієї ж ДНК-проби він виділив мРНК соматостатину з карциноми мозку пацюка; це дало йому можливість синтезувати ДНК-копію мРНК соматостатину ссавця й ідентифікувати гормон у мозку пацюка. В подібних дослідженнях Робертс в Колумбійському університеті спробував відшукати рілізінг-фактор лютеїнізуючого гормону (РФЛГ), Герберт в Орегонському університеті - енкефалін, Лунд в Масачусетському головному госпіталі - глюкагон. Таким чином, з'ясувалося, що поліпептидні гормони утворюються не тільки в ендокринних залозах, звідки вони транспортуються з током крові до органів-мішеней, але й присутні також у мозку. Функцію їх в мозку ще необхідно з'ясувати, з цією метою вчені використовують сучасні методи молекулярної біології.
3.1 БІОМАТЕРІАЛИ
Протези та штучні пристрої для заміни пошкоджених частин тіла або компенсації їх дисфункції виготовляються з полімерів (поліефірів, силіконів, метілполіметакріламіду, поліетілену), сплавів металів (нержавіючої сталі, сплавів хрому, кобальту і молібдену, титану та титанових сплавів), кераміки (глинозему, склокераміки) та композитних матеріалів (вуглець вуглецевих, полімерно-графітних або скляних волокон). Реакція тканини на контакт з цими матеріалами може викликати необхідність видалення протез. Щоб уникнути подібних небажаних реакцій або суттєво їх знизити, вчені розробили матеріали нового типу - біоматеріали.
Ці біосумісні матеріали призначені для "роботи в умовах біологічної напруги" і тому пристосовані для багатьох цілей. У області серцевої та артеріальної хірургії дослідження біоматеріалів спрямовані на розробку нових засобів, які надають антикоагулянтних властивостей поверхні полімерів, таких, як полістирен, поліетилен та полісахариди. Для цього використовуються сполуки, здатні, подібно гепарину, перешкоджати скипанню крові. Для попередження серцевих нападів у якості венцевих мостиків можуть бути використані трубки дуже малого діаметру, виготовлені з таких полімерів.
Використання сплавів металів для протезування суглобів дуже ускладнено, поскільки за своїми механічним властивостям вони дуже відрізняються від кісток. Кераміка і особливо кальцинований глинозем мають відмінну біосумісність, вони дуже стійкі до зношування, але легко ламаються. Такі біоматеріали, як похідні фосфату кальцію та гідроксіапатіти, зі структурою, подібною до структури кістки, можуть заселятися клітинами кісткової тканини завдяки своїй пористості та хімічній подібності до кісткової тканини. З 1974 р. виробляються складні суміші, до складу яких входять гідроксиапатити, фосфоалюмінати кальцію та фторапатити. Помітна роль у створенні замінників сухожиль та зв'язок буде належати волокнам, виготовленим з вуглець-вуглецевих сумішей, та пластинкам різної жорсткості, одержаним з вуглець-вуглецевих та епоксивуглецевих сумішей, а також полімерно-вуглецевим волокнам, що підлягають біодеградації. Використання полімерів, що підлягають біодеградації, наприклад, сополімерів гліколової та молочної кислот, дозволить уникнути повторних операцій для видалення пластинок, встановлених під час першої операції.
Нові біоматеріали знайшли також застосування у виробництві тонких та гнучких контактних лінз; їх виготовляють з макромолекулярних гелів, вміст води в яких складає більше 80%, це забезпечує достатню дифузію кисню та двоокису вуглецю.
Подальший прогрес в цій галузі дозволить розширити сферу застосування таких лінз, покращити корекцію зору і навіть відмовитись від введення штучних кришталиків хворим після хірургічного лікування катаракти.
Замінники крові є предметом активних досліджень в США та Західній Європі: розробляються "штучні клітини", які складаються з гемоглобіну, зануреного в мікроскопічні гранули із синтетичних полімерів; фторвуглецеві сполуки, що транспортують кисень; у якості замінників сироватки використовуються декстрани та желатіни. Однак ці речовини не завжди добре переносяться, тому можуть бути, синтезовані розчинні полімери, які легко підлягають біодеградації, наприклад, сополімери гліколевої та молочної кислот, які використовуються замість кетгуту для внутрішніх швів при хірургічних операціях.
Для всіх подібних досліджень біоматеріалів вкрай необхідна співпраця спеціалістів та техніків, які працюють в різних областях; методи генетичної інженерії та біотехнологічні процеси можуть привести до значного прогресу в цій важливій області, яка має економічний, соціальний та етичний аспекти. Ці роботи є складовою частиною досліджень та досягнень, які започаткували медицинську та біологічну інженерію, необхідну технологічну основу подальшого прогресу в області медицини.
Ці різноманітні прикладні праці відіграють суттєву роль в медицині майбутнього, яка буде не просто "мистецтвом" діагностики та лікування захворювань; вже тепер її орієнтація все більш зміщується на попередженні захворювань на основі результатів біологічних досліджень, які виявляють причини та розвиток хвороб.
Відкриття широкого спектру речовин з терапевтичною і дуже точною дією, присутніх в нормі в організмі, таких як антидепресанти, ендорфіни, гормони і продукти імунної системи, поклало шлях до створення "природної" терапії, при якій ці нативні речовини з організму людини будуть компенсувати фізіологічні дефекти, що спричиняють більшість патологічних станів. Ця природна терапія відрізняється від терапії на основі рослинних речовин, частина яких високотоксична. Вона полягає у введенні та стимуляції або, навпаки, пригніченні гормонів, ферментів, хімічних медіаторів, необхідних для функціонування організму, дефекти і порушення рівноваги в якому є причиною патологічних станів та більшості хвороб. Ось чому методи генетичної інженерії покликані зробити вагомий внесок в розвиток медицини, полегшуючи синтез в клітинах мікроорганізмів або в культурі клітин таких гормонів, медіаторів та факторів, які відповідають за природні засоби захисту організму. Таким чином, відпадає необхідність у складному да дорогому хімічному синтезі цих сполук.
3.2 ГЕНЕТИЧНА ІНЖЕНЕРІЯ В ЕПІДЕМІОЛОГІЇ
Дж. Сіла, англійський вчений, який одним з перших припустив вірусне походження СНІДу (1984), стверджує, що це не просто епідемія, а пандемія, яка може найближчим часом (через 20--ЗО років) знищити 50% населення земної кулі.
Першими, хто встановив і виділив вірус СНІДу, були французькі та американські вчені. Це РНК- вмісний вірус, який своєю морфологією, структурою геному й деякими іншими ознаками подібний до ретровірусів, підродина лентивірусів (патогенний вірус вісна овець) та належить до родини лімфотропних ретровірусів. Зазначені патогени спричинюють імунодепресивні та неопластичні захворювання людини і тварини після тривалої лактації як екзогенні віруси, що уражують зрілі Т-лімфоцити .
За даними Жданова (1987), до підродини лентивірусів належать патогени імунодефіциту людини, мавпи, вірус інфекційної анемії коней, вірус вісна овець, вірус артриту, енцефаліту кіз. Це так звані повільні інфекції, що й зумовило назву лентивірусів. Інкубаційний період у них триває місяцями й роками, і тому ця хвороба має перебіг, подібний до хронічної.
Геном вірусу ВІЛ (вірус імунодефіциту людини) за своєю структурою складніший геному будь-якого з відомих ретровірусів.
Геном вірусу СНІД близький до структури HTLV--1 HTLV-II і вміщує додатково, як мінімум чотири гени tat -- (трансактивуючий ген) -- виконує подвійну функцію: регулює транскрипцію вірусних генів -- утворення матричної РНК і впливає на синтез вірусних протеїнів. Аrt -- контролює рівновагу між різними мРНК при їх синтезі. Функції генів short ореn reading frame 3'ort (З'ореn reading frame) ще не визначені. Гени tat та аrt є преривними, а за ними розташований ще один ген -- З'orf. Допоміжні гени підвищують активність вірусу СНІД, підсилюють діяльність генів у багато разів та прискорюють розповсюдження хвороби.
За даними Сепашвілі (1988), гени можуть кодувати один або кілька білків і в останньому випадку спочатку синтезують поліпротеїни-попередники, потім з них протеазами нарізають кінцеві продукти -- білки, які далі підлягають глікозуванню та фосфорилуванню.
Лімфоцити -- основні клітинні форми імунної системи, які забезпечують захист гомеостазу організму від чужорідних антигенів. Залежно від місця дозрівання вони поділяються на Т- і В-лімфоцити. В свою чергу розрізняють три різновидності Т-лімфоцитів. Це Т-кіллери ("вбивці"), які руйнують чужорідні клітини; Т-супрессори або Т 8 клітини, функція яких пов'язана з блокуванням антитілоутворення В-лімфоцитами та пригніченням реакцій клітинного імунітету; Т-хелпери, Т 4 клітини, які продукують медіатори клітинного імунітету, стимулюють реакції імунітету і сприяють становленню гуморального імунітету.
Як встановлено, Т-хелпери відіграють найважливішу роль у регуляції активності всіх елементів імунної системи. Роль пускового механізму в патогенезі захворіння відіграє цитопатична дія ВІЛ та Т-хелпери (наприклад, ЦНС травного каналу, очей).
У розвитку СНІДу важливе значення мають генетичн: фактори, один з яких -- групоспецифічний компонент (ГСК] або фактор, який зв'язує вітамін Б та являє собою білок з трьома загальними поширеними алелями -- 1Р; 1; 2. СНІД не розвивається при наявності ГСК-2 в гомозиготному стані. Вважають що ГСК-2 є можливим показником захисту проти розвитку СНІДу, тоді коли наявність ГСК-1Р вказує на схильність до цього захворювання.
