2.1. نظریه سلولی، مفاد اصلی آن، نقش در شکل گیری تصویر علوم طبیعی مدرن جهان. توسعه دانش در مورد سلول. ساختار سلولارگانیسم ها، شباهت ساختار سلول های همه موجودات - اساس وحدت جهان آلی، شواهد خویشاوندی

3.9. بیوتکنولوژی، مهندسی سلول و ژنتیک، شبیه سازی. نقش نظریه سلولی در شکل گیری و توسعه بیوتکنولوژی. اهمیت بیوتکنولوژی برای توسعه اصلاح نژاد، کشاورزی، صنعت میکروبیولوژیکی و حفظ استخر ژنی کره زمین. اخلاقی

فصل چهار. بیوتکنولوژی مولکولی هنگامی که ما در مورد همه فرآیندهای بیولوژیکی از ماکروسکوپی تا مولکولی دانش به دست آوریم، مرگ، بیماری، ناتوانی، ناتوانی جنسی، پیری و ناتوانی جسمی دیگر بخشی جدایی ناپذیر از آن نخواهد بود.

برای مدت طولانی، انسان در خواب دیده است که حیواناتی که پرورش می دهد بزرگتر، بادوام تر و پربارتر هستند. به طوری که محصولات کشاورزی کشت شده توسط وی در کمترین زمان ممکن می رسد، تحت تأثیر آفات و بیماری ها قرار نمی گیرد و حتی در شرایط دمای پایین محیط و عدم بارندگی منظم رشد می کند.

تا حدودی، همه این طرح ها به لطف انتخاب قابل اجرا بودند، اما این روند بسیار طولانی است و هیچکس نمی تواند موفقیت کامل را تضمین کند. علاوه بر این، این روش به هیچ وجه به ترکیب ویژگی های چندین گونه به طور همزمان در یک ارگانیسم کمک نمی کند. البته، اگر آنها بتوانند به طور طبیعی آمیخته شوند، این امکان وجود دارد، اما در موارد دیگر، فقط می توان کیفیت های ارثی مورد نیاز را در خواب دید.

فناوری های اصلی

روش اصلی برای دستیابی به چنین نتایجی مهندسی سلول است. تمام تکنیک های آن با جزئیات بیشتر روی برخی از میکروارگانیسم ها کار شده است. به طور کلی، احتمالات و چشم اندازهای بیشتر این مسیر به سادگی بسیار زیاد است. در حال حاضر، پیشرفت‌های عمیقی برای جداسازی ژن‌های فردی در حال انجام است که می‌توانند در بدن ادغام شوند. به عبارت ساده، امکان ایجاد حیوانات خانگی و گیاهانی وجود خواهد داشت که دارای مجموعه ای دقیق از ویژگی ها و ظاهر مطلوب باشند.

نباید فراموش کنیم که مهندسی سلولی میکروارگانیسم‌ها به دست آوردن باکتری‌های "چند عملکردی" را ممکن کرده است، که به عنوان مثال، می‌توانند پلی اتیلن را تجزیه کنند. علاوه بر این، باکتری های اصلاح شده یک ماده ایده آل برای تولید واکسن هستند. آنها ممکن است کاملاً ایمن باشند (که امکان استفاده از آماده سازی "زنده" را فراهم می کند) به دلیل وجود بیماریزایی کاملاً وجود ندارد، اما دارای مجموعه کامل آنتی ژن های اجداد "وحشی" خود هستند.

در نهایت، این مهندسی سلول های گیاهی بود که امکان توسعه هندوانه های مربع شکل معروف و لیموهای بدون هسته را فراهم کرد. ظاهر سیب زمینی را مدیون او هستیم که توسط لاروها و بزرگسالان سوسک سیب زمینی کلرادو خورده نمی شود. به لطف تحقیقات ژنتیکی بود که گندم ظاهر شد، که به راحتی برداشت عالی در خاک های شور (!) می دهد!

روش های مهندسی سلول

همه سلول های گیاهی دارای خاصیت تمام توان هستند (این زمانی است که یک سلول می تواند به یک ارگانیسم کامل تبدیل شود). در کشاورزی، این امر چشم انداز نامحدودی در آزمایشات برای پرورش گونه های جدید می دهد. مفید برای انسانفرهنگ ها مهندسی سلولی در دامپروری بسیار امیدوارکننده است. در حال حاضر، دانشمندان تجربه گسترده ای در انباشت و ذخیره سلول های بدنی نژادهای مختلف حیوانات در شرایط آزمایشگاهی دارند. این امر به ویژه برای نگهداری مواد در دماهای پایین صادق است.

به هر حال، روش های مهندسی سلول های حیوانی چیست؟ بیایید در مورد آنها بحث کنیم.

جداسازی جنین های اولیه

امروزه روش جداسازی جنین های اولیه بسیار امیدوارکننده است. اولین انگیزه به این جهت توسط پیوند شناسی داده شد که شروع به توسعه کرد و روش های آن امکان حفظ تعداد زیادی از جنین های به دست آمده را فراهم کرد. به طور کلی، اولین آزمایش موفقیت آمیز در مورد جداسازی مواد زاینده در مراحل 2-8 توسط ویلارد (در کمبریج، انگلستان) انجام شد. عیب این روش سخت بودن آن است، به همین دلیل است که این عمل فقط در یک موسسه پزشکی مجهز قابل انجام است.

به زبان ساده، این یک بیوتکنولوژی بسیار پیچیده است. مهندسی سلول امروزه از روش های بسیار ساده تری استفاده می کند.

جداسازی دیرهنگام جنین ها

بنابراین، دانشمندان تنها در مراحل بعدی (مورولا، بلاستوسیست) شروع به دستکاری مواد جنینی کردند. ماهیت روش این است که ابتدا ناحیه شفاف (pellucida) باز می شود و پس از آن جنین با دقت به دو قسمت تقسیم می شود. یک نیمه در جای اصلی خود باقی می ماند، در حالی که قسمت دوم به یک منطقه از پیش آماده شده منتقل می شود.

حتی چند سال پیش، بقای جنین هایی که از این روش استفاده می کردند به 50-60٪ می رسید، در حالی که امروزه این رقم در حال حاضر به 80٪ نزدیک شده است. اثر اصلی برنامه افزایش قابل توجه در تعداد گوساله های دریافت شده از یک پدر است. جای تعجب نیست که مهندسی سلول های حیوانی صنعتی است که کمبود بودجه ندارد.

دانشمندان آمریکایی برای اولین بار در این آزمایش ها بودند. آنها بودند که به این نتیجه رسیدند که اگر جنین از پوسته شفاف محروم شود ، در بیش از 15٪ موارد زنده نمی ماند ، اما اگر لایه شفاف حفظ شود ، میزان بقا بلافاصله به 35٪ موارد افزایش می یابد. بهینه ترین نتایج در صورتی حاصل می شود که هر نیمه از جنین تقسیم شده دارای یک پوسته شفاف باشد و هر قسمت به یک شاخ رحم جداگانه تزریق شود: در شرایط مدرن، تا 75٪ جنین ها زنده می مانند.

اما مهندسی سلول در عمل برای چه اهدافی استفاده می شود؟ با کمک آن چه نتایجی به دست می آید؟

ارزش مهندسی سلول در اصلاح نژاد

تا به امروز، این تکنیک به طور فزاینده ای در پرورش بین المللی استفاده می شود. اخیراً روشی برای به دست آوردن و معرفی جنین در خوک ها با موفقیت آزمایش شد. محققان بر این باورند که مهندسی سلولی می تواند تعداد فرزندان یک حیوان را حداقل 30 تا 35 درصد افزایش دهد. اما امکان به دست آوردن نسخه های ژنتیکی را فراموش نکنید.

چنین حیواناتی برای آن دسته از دانشمندانی که برهمکنش محیط و ژنوتیپ را مطالعه می کنند، تقریباً ارزش طلا را دارند. واقعیت این است که حضور دو فرد کاملاً یکسان به شما امکان می دهد تأثیر را به حداقل برسانید عوامل داخلیهنگام مطالعه تأثیر محیط خارجی بر بدن. علاوه بر این، اگر مطالعه به داده هایی در مورد وضعیت داخلی بدن نیاز داشته باشد، می توان یک حیوان از یک جفت را ذبح کرد.

همه این پیشرفت ها روش های اصلی مهندسی سلول هستند. اما فراموش کردیم که در مورد مهمترین جهت در این شاخه از علم صحبت کنیم که مربوط به تنظیم مصنوعی جنسیت حیوانات مزرعه است. زمان اصلاح این نقص فرا رسیده است.

روش های تنظیم جنسی

مطمئناً هیچ کس از دانستن اهمیت باور نکردنی پیشرفت ها در زمینه تنظیم مصنوعی جنسی در حیوانات مزرعه شگفت زده نخواهد شد. در حال حاضر، دانشمندان نمی توانند تعداد حیوانات همجنس را تنظیم کنند و تشخیص جنسیت یک فرد در مراحل اولیه رشد آن مشکلات بزرگی دارد. تاکنون پیشرفت در تنظیم مصنوعی این اندیکاتور بسیار اندک بوده است: حتی مهندسی سلول و شبیه سازی نیز این مشکل را به طور کامل حل نمی کند.

البته، در حالت ایده‌آل، جدا کردن اسپرم‌هایی که کروموزوم‌های X و Y را حمل می‌کنند بسیار ارزشمند است. در این راستا است که تحقیقات باید توسعه یابد. روش دیگر (که بسیار ساده‌تر است و در نتیجه مورد استفاده قرار می‌گیرد) استخراج جنین‌های اولیه از دستگاه تناسلی زنان، تعیین جنسیت و سپس پیوند آنها است.

اما روش های مهندسی سلول چگونه با همه اینها ارتباط دارند؟ همه چیز کاملا ساده است.

همه چیز در مورد روش سیتولوژیکی است که نوع جنین XX یا XY را تعیین می کند. این کار از طریق مطالعه کروماتین یا کروموزوم های جنسی انجام می شود. در سال های اخیر نیز مشخص شده است که جنسیت را می توان با مطالعه آنتی بادی های خاص که در زنان و مردان کاملاً متفاوت است، تعیین کرد. همچنین نظرات برخی از دانشمندان وجود دارد که تعیین جنسیت با مطالعه فعالیت گلوکز-6-فسفات دهیدروژناز امکان پذیر است. با این حال، روش های سیتولوژیک و ایمونولوژیک (مطالعه آنتی بادی ها) در حال حاضر موثرترین هستند.

مهندسی ژنتیک

تصادفی نیست که در عنوان این مقاله از عبارت "مهندسی ژنتیک و سلول" استفاده شده است. مهم نیست که روش های تصحیح مواد سلولی چقدر موثر هستند، کار مستقیم با ژن ها همیشه بسیار مؤثرتر خواهد بود.

در حال حاضر این روش های ژنتیکی است که به تدریج در حال کسب نقش پیشرو در دامپروری و تولید محصولات زراعی در سراسر جهان است. به لطف آنها، کار پرورش به سطح اساسی متفاوتی رسیده است: از این پس، دانشمندان نه تنها می توانند حدس بزنند که فردی که ایجاد می کنند چه ویژگی هایی خواهد داشت، بلکه آن را با اطمینان می دانند.

فوراً باید توجه داشت که همه چیز چندان خوب نیست. محدودیت هایی وجود دارد. واقعیت این است که فقط مواد ژنتیکی گاو نر که می تواند فرزندان آنها را بهبود بخشد (بهبود دهنده) مجاز به دستکاری ژنتیکی است. تنها مشکل این است که امروزه تعداد بسیار کمی از این حیوانات وجود دارد. علاوه بر این، برنامه هایی با هدف ریشه کنی همان ورم پستان هنوز نتایج قابل مشاهده ای را به همراه نداشته اند. به زبان ساده، مهندسی ژنتیک و سلولی دور از درمان است.

خود روش های مهندسی شروع به شکل گیری کردند سیستم واحدفقط از دهه 1950 بنابراین، یکی از اصلی ترین کارهایی که پایه و اساس این شاخه از علم را پایه گذاری کرد، آزمایش هایی بر روی پیوند هسته های سلولی به روش بریگز و کینگ بود. در ابتدا این عملیات با موفقیت منحصراً روی قورباغه ها انجام شد. در حال حاضر، آزمایش های موفقیت آمیزی بر روی پیوند مواد ژنتیکی حتی در موش ها و پستانداران بزرگتر انجام می شود.

اخیراً دانشمندان روشی را برای انتقال هسته ای پس از همجوشی کاریوپلاست ایجاد کرده اند. علاوه بر این، روش های مهندسی ژنتیک و سلولی در حال حاضر امکان ایجاد موجودات کایمریک را بر اساس انواع مختلف پستانداران فراهم می کند.

گاردنر به زودی یک روش اساسی جدید را توسعه داد که در آن بلاستومرها در بلاستوسیست گیرنده کاشته می شوند. باتلر با موفقیت این تکنیک را روی موش های آزمایشگاهی آزمایش کرد. بر اساس این پیشرفت ها بود که برای اولین بار واهی های مبتنی بر بدن گوسفند به دست آمد.

تمام کارهایی که در بالا توضیح داده شد به تدریج علم کشاورزی جهان را برای معرفی گسترده روش های مهندسی ژنتیک آماده کرد. رایج ترین روش امروزه انتقال مواد ژنی به سلول های کشت شده با ورود بعدی آنها به بلاستوسیست است.

اما قبل از اینکه به برخی از جنبه های این فناوری بپردازیم، شایسته است به یک سوال مهم پاسخ دهیم. به طور دقیق تر، برای بحث در مورد تفاوت بین مهندسی ژنتیک و مهندسی سلولی. به طور کلی، همه چیز در اینجا کاملاً ساده است: اگر در مورد اول، دانشمندان مستقیماً با مواد ژنتیکی کار می کنند، پس هنگام استفاده از روش های "سلولی"، اندامک های کامل و بخش هایی از سلول ها برای کار برداشته می شوند که در مواد گیرنده کاشته می شوند.

تعریف گسترده

پس جوهر مهندسی ژنتیک چیست؟ در اواسط دهه 70 قرن گذشته، دانشمندان به کشف هیجان انگیزی دست یافتند. آنها دریافتند که برخی از آنزیم های میکروبی می توانند مولکول DNA را در جای مناسب برش دهند. به عبارت ساده، یک فرصت منحصر به فرد برای به دست آوردن مواد ژنتیکی با خواص کاملاً مشخص وجود دارد.

در نهایت، محققان توانستند ژن‌های خاصی را با بالاترین دقت شناسایی کرده و در صورت لزوم آن‌ها را شبیه‌سازی کنند. چه اصولی دانشمندان را در کارشان راهنمایی می کند؟ به طور کلی، تنها دو مورد از آنها وجود دارد:

• ژن باید دارای یک ویژگی واضح باشد که باید شناسایی شود.
• ماده ژنتیکی جدا شده باید به یک حامل (مثلاً یک ویروس) متصل شود که آن را پیوند بزند.

به بیان ساده، ژن جدا شده از بدن اهداکننده باید به بدن گیرنده منتقل شود که برای او غریبه است. نکته اصلی در کار محققان نه تنها دستیابی به پیوند آن است، بلکه ایجاد شرایطی است که تحت آن به طور معمول تکثیر شود.

کار با زیگوت

با این حال، در سال‌های اخیر، تکنیکی که در آن ژن‌های خارجی به پیش هسته زیگوت‌های حیوانی تزریق می‌شوند، کمتر گسترش یافته است. برای اولین بار، این روش بر روی تخمک های قورباغه های مردابی آزمایش شد: ابتدا یک DNA خاص به آنها وارد شد و یکپارچه سازی و رونویسی بلافاصله توسط دانشمندان مورد توجه قرار گرفت. در سال 1981 برای اولین بار آزمایش جالبی انجام شد که طی آن ژن گاما گلوبولین خرگوش به زیگوت موش وارد شد.

در این مورد، ژن مانند یک پشت سر هم ژنومی طولانی حاوی مناطق پایدار به نظر می رسید. عجیب است که آنها فقط به شرطی به درستی رونویسی شدند که اصلاً اجزای پلاسمیدی نداشته باشند. بیان ژن هایی که با استفاده از این روش درج شده اند در موش های آزمایشگاهی با جزئیات بسیار مورد مطالعه قرار گرفته است.

یک سال قبل از آزمایش با زیگوت موش، در سال 1980، پلاسمید pBR322 که حاوی قطعاتی از ویروس‌های SK40 و HSV بود، در پیش‌نوکلئوس همان زیگوت موش قرار داده شد. در نتیجه، DNA ویروس در سه موش از 78 موش شرکت کننده در آزمایش یافت شد. به اندازه کافی عجیب، پس از تزریق ژن گاماگلوبولین انسانی، ادغام آن در پنج موش از 33 موش (بیش از 15٪) مشاهده شد. این تجربه قبلاً ثابت کرده بود که ایجاد ارگانیسم‌های کایمریک که ویژگی‌های چندین گونه را در یک زمان ترکیب می‌کنند کاملاً واقع بینانه است.

برینستر و پیروانش به همراه دانش‌آموزان، ساختاری را که مخصوصاً آماده شده بود، به پیش هسته‌های زیگوت‌های موش پیوند زدند که شامل متالوتیونین موش و همچنین ژن تیمیدین کیناز بود. در این مورد، ادغام کامل در 17٪ از حیوانات آزمایشگاهی مشاهده شد.

نتیجه گیری اصلی

در حال حاضر، مهندسی ژنتیک در نهایت به یک شاخه امیدوارکننده و مورد بحث علم تبدیل شده است. تقریبا همه در مورد آن می دانند. اما وظایف مهندسی سلول و کار با مواد ژنتیکی چیست؟ اوه اونا خیلی فرق دارن

اول، دانشمندان در سراسر جهان با وظیفه آرام کردن، کاهش گرسنگی در کل سیاره روبرو هستند. روش‌های مهندسی ژنتیک و سلولی ایجاد چنین گونه‌هایی از گونه‌های گیاهی و جانوری را کاملاً ممکن می‌سازد که بهره‌وری آنها ده برابر بیشتر از اجداد وحشی آنها خواهد بود.

ثانیاً این شاخه علمی ممکن است بتواند مشکلات پیری زودرس و سایر بیماری های ژنتیکی را که امروزه درمانی برای آنها وجود ندارد، شکست دهد. در نهایت، مهندسی ژنتیک است که روزی افزایش عمر را تا حد زیادی ممکن می کند!

کارشناسان می گویند که این روش های مهندسی ژنتیک است که در آینده نزدیک نه تنها به حداکثر امکان تشخیص می دهد. تاریخ های اولیهبیماری های ژنتیکی بارداری (به عنوان مثال سندرم داون)، بلکه به طور موثر آنها را درمان می کند!

دولت موسسه تحصیلیعالی

آموزش حرفه ای

VlGU

گروه تاریخ و مطالعات دینی

چکیده

در موضوع:

مهندسی ژنتیک و سلول بیوتکنولوژی.

تکمیل شده توسط: Shipilova E.V. Gr.ZYU-110

بررسی شده توسط: دانشیار گروه تاریخ و

مطالعات مذهبی Zubkov S.A.

ولادیمیر 2011

1. مقدمه 3

2. امکانات مهندسی ژنتیک . بیوتکنولوژی 5

3.1. کشاورزی 9

3.2 پزشکی و داروسازی 11

4. شبیه سازی 14

4.1 وضعیت تحقیقات در زمینه درمانی

شبیه سازی در روسیه 16

5. مسائل 17

6. نتیجه گیری 23

مراجع 25

1. مقدمه

مهندسی ژنتیک رشته ای از تحقیقات در زیست شناسی مولکولی و ژنتیک است که هدف نهایی آن به دست آوردن موجوداتی با ترکیبات جدید، از جمله موجوداتی که در طبیعت یافت نمی شوند، از ویژگی های ارثی با استفاده از روش های آزمایشگاهی است. مهندسی ژنتیک بر اساس امکان دستکاری هدفمند با قطعات اسیدهای نوکلئیک به دلیل آخرین دستاوردها در زیست شناسی مولکولی و ژنتیک است. این دستاوردها شامل ایجاد جهانی بودن کد ژنتیکی است، یعنی این واقعیت که در همه موجودات زنده گنجاندن اسیدهای آمینه یکسان در مولکول پروتئینکدگذاری شده توسط همان توالی نوکلئوتیدی در زنجیره DNA. پیشرفت‌ها در آنزیم‌شناسی ژنتیکی، که مجموعه‌ای از آنزیم‌ها را در اختیار محقق قرار می‌دهد که به دست آوردن ژن‌های منفرد یا قطعات اسید نوکلئیک به شکل مجزا، انجام سنتز آزمایشگاهی قطعات اسید نوکلئیک و ترکیب قطعات به‌دست‌آمده را ممکن می‌سازد. یک کل واحد بنابراین، تغییر خواص ارثی یک موجود زنده با کمک مهندسی ژنتیک به ساخت یک ماده ژنتیکی جدید از قطعات مختلف، وارد کردن این ماده به ارگانیسم گیرنده، ایجاد شرایط برای عملکرد و وراثت پایدار آن کاهش می یابد.

مهندسی ژنتیک در ابتدا به وجود آمد. دهه 70 قرن 20 مهندسی ژنتیک بر اساس استخراج یک ژن (کد کننده محصول مورد نظر) یا گروهی از ژن ها از سلول های یک موجود زنده و ترکیب آنها با مولکول های DNA ویژه (به اصطلاح ناقل) است که می توانند به سلول های موجودات دیگر (عمدتا میکروارگانیسم ها) نفوذ کنند. ) و در آنها ضرب کنید، یعنی. ایجاد مولکول های DNA نوترکیب

DNA نوترکیب (خارجی) خواص ژنتیکی و فیزیکی-بیوشیمیایی جدیدی را به ارگانیسم گیرنده وارد می کند. این خواص شامل سنتز اسیدهای آمینه و پروتئین ها، هورمون ها، آنزیم ها، ویتامین ها و غیره است.

استفاده از روش های مهندسی ژنتیک چشم انداز تغییر تعدادی از ویژگی های یک موجود زنده را باز می کند: افزایش بهره وری، مقاومت در برابر بیماری ها، افزایش سرعت رشد، بهبود کیفیت محصول و غیره. حیواناتی که حامل یک ژن نوترکیب (خارجی) در ژنوم خود هستند. معمولاً تراریخته نامیده می شود و ژنی که در گیرنده ژنوم ادغام شده است، ترانس ژنوم است. به لطف انتقال ژن ها، کیفیت های جدیدی در حیوانات تراریخته به وجود می آید و انتخاب بیشتر باعث می شود که آنها را در فرزندان ثابت کرده و خطوط تراریخته ایجاد کنیم.

روش‌های مهندسی ژنتیک امکان ایجاد ژنوتیپ‌های گیاهی جدید را سریع‌تر از روش‌های اصلاحی کلاسیک فراهم می‌کند و امکان تغییر هدفمند ژنوتیپ - تبدیل می‌شود.

تبدیل ژنتیکی عمدتاً شامل انتقال ژن های خارجی یا اصلاح شده به سلول های یوکاریوتی است. در سلول های گیاهی، بیان ژن های منتقل شده نه تنها از گیاهان دیگر، بلکه از میکروارگانیسم ها و حتی حیوانات نیز امکان پذیر است.

به دست آوردن گیاهان با خواص جدید از سلول های تبدیل شده (باززایی) به دلیل خاصیت توان بالای آنها امکان پذیر است. توانایی تک تک سلول ها در فرآیند اجرای اطلاعات ژنتیکی برای تبدیل شدن به یک ارگانیسم کامل.

2. امکانات مهندسی ژنتیک. بیوتکنولوژی.

در حال حاضر صنعت داروسازی جایگاه پیشرو در جهان را به خود اختصاص داده است که این امر نه تنها در حجم تولیدات صنعتی، بلکه در منابع مالی سرمایه گذاری شده در این صنعت نیز منعکس شده است (به گفته اقتصاددانان از نظر اقتصادی وارد گروه پیشرو شده است. حجم خرید و فروش سهام در بازارهای اوراق بهادار). یک اتفاق مهم این بود که شرکت های داروسازی پرورش انواع جدید گیاهان و جانوران کشاورزی را در حوزه خود گنجانده اند و سالانه ده ها میلیون دلار برای این امر هزینه می کنند و تولید محصولات را نیز بسیج کردند. مواد شیمیاییبرای زندگی روزمره مواد افزودنی به محصولات صنعت ساختمان و غیره. در حال حاضر نه ده ها هزار، بلکه شاید چند صد هزار متخصص بسیار ماهر در بخش های تحقیقاتی و صنعتی صنعت داروسازی به کار گرفته شده اند و در این زمینه ها است که علاقه به تحقیقات ژنومی و مهندسی ژنتیک به طور استثنایی بالاست.

بدیهی است، بنابراین، هر گونه پیشرفت در بیوتکنولوژی گیاهی به توسعه سیستم ها و ابزارهای ژنتیکی بستگی دارد که امکان مدیریت کارآمد تر ژن ها را فراهم می کند. وضعیت مشابهی است که در صنعت کامپیوتر مشاهده می شود، جایی که ما علاوه بر افزایش حجم اطلاعات پردازش شده و بهبود خود کامپیوترها، به سیستم های عاملمدیریت اطلاعات، مانند مایکروسافت "ویندوز".

برای برش تمیز DNA تراریخته به ژنوم گیاه، سیستم‌های نوترکیبی همولوگ که از ژنتیک میکروبی وام گرفته شده‌اند، مانند سیستم‌های Cre-lox و Flp-frt، به طور فزاینده‌ای استفاده می‌شوند. آینده بدیهی است با انتقال کنترل شده ژن از گونه ای به گونه دیگر، بر اساس استفاده از مواد گیاهی از پیش آماده شده، که قبلاً در کروموزوم های مورد نیاز مناطق همسانی لازم برای درج همولوگ ژن را شامل می شود، نهفته است. علاوه بر سیستم‌های بیان یکپارچه، بردارهای تکثیر خودکار آزمایش خواهند شد. کروموزوم‌های مصنوعی گیاهی مورد توجه خاص قرار می‌گیرند، که از نظر تئوری هیچ محدودیتی در مقدار اطلاعات نظری معرفی شده اعمال نمی‌کنند.

دانشمندان به دنبال ژن هایی هستند که صفات مفید جدید را کد می کنند. وضعیت در این زمینه به شدت در حال تغییر است، اول از همه، وجود پایگاه های داده عمومی که حاوی اطلاعات بیشتر ژن ها، باکتری ها، مخمرها، انسان ها و گیاهان است، و همچنین به دلیل توسعه روش هایی که امکان تجزیه و تحلیل همزمان بیان را فراهم می کند. تعداد زیادی ژن با توان عملیاتی بسیار بالا. روش های مورد استفاده در عمل را می توان به دو دسته تقسیم کرد:

1. روش هایی که اجازه می دهد پروفایل بیان: هیبریداسیون تفریق، مقایسه الکترونیکی کتابخانه های EST، "تراشه های ژن" و غیره. آنها به شما این امکان را می دهند که بین یک ویژگی فنوتیپی خاص و فعالیت ژن های خاص ارتباط برقرار کنید. 2. شبیه سازی موضعی ایجاد جهش هایی با اختلال در صفت یا ویژگی مورد علاقه ما با جهش زایی درج و به دنبال آن شبیه سازی ژن مربوطه به عنوان مثال است که آشکارا حاوی یک توالی شناخته شده (درج) است. روش های فوق به هیچ اطلاعات اولیه ای در مورد ژن هایی که این یا آن صفت را کنترل می کنند دلالت نمی کند. فقدان یک جزء منطقی در این مورد یک شرایط مثبت است، زیرا با ایده های فعلی ما در مورد ماهیت و کنترل ژنتیکی یک ویژگی خاص مورد علاقه ما محدود نمی شود.

پیشرفت قابل توجهی در زمینه عملی ایجاد محصولات جدید برای صنعت پزشکی و درمان بیماری های انسانی حاصل شده است.

استفاده از محصولات دستکاری شده ژنتیکی در پزشکی

تولید پروب‌های DNA بسیار اختصاصی مبتنی بر فناوری DNA نوترکیب است که با کمک آن بیان ژن در بافت‌ها، مکان‌یابی ژن‌ها در کروموزوم‌ها را مطالعه می‌کنند و ژن‌هایی را که عملکردهای مرتبط دارند (به عنوان مثال در انسان و مرغ) شناسایی می‌کنند. ). پروب های DNA نیز در تشخیص بیماری های مختلف استفاده می شود.

فناوری DNA نوترکیب یک رویکرد ژن پروتئینی غیر متعارف به نام ژنتیک معکوس را ممکن کرده است. با این رویکرد، پروتئینی از سلول جدا می‌شود، ژن این پروتئین شبیه‌سازی می‌شود و اصلاح می‌شود و یک ژن جهش‌یافته ایجاد می‌کند که شکل تغییریافته پروتئین را کد می‌کند. ژن حاصل به سلول وارد می شود. اگر بیان شود، سلول حامل آن و فرزندانش پروتئین تغییر یافته را سنتز می کنند. به این ترتیب می توان ژن های معیوب را اصلاح و بیماری های ارثی را درمان کرد.

اگر DNA هیبرید به تخم بارور شده وارد شود، ارگانیسم‌های تراریخته می‌توانند ژن جهش یافته را بیان کنند و آن را به فرزندان منتقل کنند. دگرگونی ژنتیکی حیوانات این امکان را فراهم می کند که نقش ژن های فردی و محصولات پروتئینی آنها را هم در تنظیم فعالیت سایر ژن ها و هم در فرآیندهای مختلف پاتولوژیک تعیین کند. با کمک مهندسی ژنتیک، خطوطی از حیوانات مقاوم در برابر بیماری های ویروسی و همچنین نژادهای حیوانی با ویژگی های مفید برای انسان ایجاد شده است. به عنوان مثال، تزریق ریز DNA نوترکیب حاوی ژن سوماتوتروپین گاوی به زیگوت خرگوش امکان به دست آوردن یک حیوان تراریخته با تولید بیش از حد این هورمون را فراهم کرد. حیوانات حاصل آکرومگالی مشخص داشتند.

3. گرایش های مهندسی ژنتیک

3. 1 کشاورزی.

مهندسی ژنتیک مستقیماً در کشاورزی در اواخر دهه 1980 اتفاق افتاد، زمانی که امکان معرفی موفقیت آمیز ژن های جدید به ده ها گونه گیاهی و جانوری وجود داشت - ایجاد گیاهان تنباکو با برگ های درخشان، گوجه فرنگی هایی که به راحتی یخبندان را تحمل می کنند، ذرت هایی که در برابر آفت کش ها مقاوم هستند. .

یکی از وظایف مهم مهندسی ژنتیک به دست آوردن گیاهان مقاوم در برابر ویروس ها است، زیرا در حال حاضر هیچ راه دیگری برای مبارزه با عفونت های ویروسی محصولات کشاورزی وجود ندارد. معرفی ژن های پروتئین پوششی ویروس به سلول های گیاهی، گیاهان را در برابر این ویروس مقاوم می کند. در حال حاضر گیاهان تراریخته ای به دست آمده اند که می توانند اثرات بیش از ده ها عفونت ویروسی مختلف را تحمل کنند.

یکی دیگر از وظایف مهم مهندسی ژنتیک، حفاظت از گیاهان در برابر آفات حشرات است. استفاده از حشره کش ها به دلیل سمی بودن و امکان شستشوی حشره کش ها از گیاهان با آب باران همیشه موثر نیست. در آزمایشگاه های مهندسی ژنتیک بلژیک و ایالات متحده آمریکا، کار برای معرفی با موفقیت انجام شد سلول گیاهژن های باکتری خاکی Bacillus thuringiensis که امکان سنتز حشره کش هایی با منشا باکتریایی را فراهم می کند. این ژن ها به سلول های سیب زمینی، گوجه فرنگی و پنبه وارد شدند که در نتیجه گیاهان تراریخته سیب زمینی و گوجه فرنگی در برابر سوسک سیب زمینی کلرادو مقاوم شدند و گیاهان پنبه در برابر حشرات مختلف از جمله کرم غوزه پنبه مقاوم شدند. استفاده از مهندسی ژنتیک در کشاورزی باعث کاهش 40 تا 60 درصدی استفاده از حشره کش ها شده است. مهندسان ژنتیک گیاهان تراریخته را با دوره رسیدگی طولانی مدت میوه پرورش داده اند. این باعث می شود که چنین گوجه فرنگی هایی را از بوته قرمز جدا کنید با این اطمینان که در طول حمل و نقل بیش از حد رسیده نخواهند شد.

فهرست گیاهانی که روش های مهندسی ژنتیک به طور موفقیت آمیزی روی آنها اعمال شده است در حال افزایش است. این شامل سیب، انگور، آلو، کلم، بادمجان، خیار، گندم، برنج، سویا، چاودار و بسیاری محصولات دیگر است.

یکی از حوزه‌های اصلی که فناوری‌های مهندسی ژنتیک در آن کاربرد دارد، کشاورزی است. روش کلاسیک برای بهبود کیفیت محصولات کشاورزی، انتخاب است - فرآیندی که در آن، توسط انتخاب مصنوعیگیاهان یا جانوران منفرد با خواص معین جداسازی شده و برای انتقال ارثی این خواص و تقویت آنها از هم جدا می شوند. این فرآیند کاملاً طولانی است و همیشه واقعاً مؤثر نیست. مهندسی ژنتیک این توانایی را دارد که به یک موجود زنده خواصی را بدهد که برای او غیرمشخص است، تجلی برخی از خواص موجود را تقویت کند یا آنها را حذف کند. این امر از طریق معرفی ژن های جدید یا حذف ژن های قدیمی از DNA ارگانیسم اتفاق می افتد.

به عنوان مثال، نوع خاصی از سیب زمینی مقاوم در برابر سوسک سیب زمینی کلرادو به این ترتیب توسعه یافت. برای این منظور، ژن باسیل تورینگن خاک، Bacillus thuringiensis، که پروتئین خاصی تولید می کند که برای سوسک سیب زمینی کلرادو مضر است، اما برای انسان بی ضرر است، به ژنوم سیب زمینی وارد شد. استفاده از مهندسی ژنتیک برای تغییر خواص گیاهان، به عنوان یک قاعده، فقط برای افزایش مقاومت آنها در برابر آفات، شرایط نامطلوب محیطی، بهبود طعم و کیفیت رشد آنها انجام می شود. از مداخله در ژنوم حیوانات برای تسریع رشد و افزایش بهره وری استفاده می شود. در محصولات کشاورزی میزان اسیدهای آمینه و ویتامین های ضروری و همچنین ارزش غذایی آنها نیز به صورت مصنوعی از این طریق افزایش می یابد.

تعداد آرگومان های استفاده از GMF بسیار بیشتر از استدلال های احتمالی علیه آن است. بنابراین، حامیان GMP به طور خاص به سطح بالای کنترل کیفیت همه محصولات اصلاح شده ژنتیکی (GMP) اشاره می کنند. در طول تاریخ بیست ساله استفاده از این محصولات در کشورهای مختلف جهان، حتی یک حقیقت از تأثیر منفی آنها بر سلامت انسان آشکار نشده است که نمی توان در مورد محصولات کشاورزی سنتی که در آن استفاده از انواع کودها اجتناب ناپذیر است که بسیاری از آنها برای انسان مضر شناخته می شوند. علاوه بر این، انتخابی که برای قرن ها در کشاورزی مورد استفاده قرار گرفته است، در واقع همان اصلاح ژنتیکی موجودات را هدف قرار می دهد، فقط این کار را در مدت زمان بسیار طولانی تری انجام می دهد. مهندسی ژنتیک به سادگی قادر است تغییرات لازم را در مدت زمان کوتاهی در بدن ایجاد کند و بنابراین استفاده از GMF خطرناکتر از استفاده از هر محصول دیگری نیست که با انتخاب کلاسیک پرورش داده شود.

مخالفان استفاده از مهندسی ژنتیک در کشاورزی به عدم تحقیق در مورد ایمنی GMOها متوسل می شوند (البته این موضوع دائما در حال بررسی است) و همچنین به این واقعیت که GMO ها گاهی اوقات باعث انقراض گونه های خاصی می شوند. به عنوان مثال، موجودات وحشی اصلاح شده ژنتیکی می توانند جمعیت گونه های وحشی را به دلیل سازگاری بیشتر با شرایط محیطی نامطلوب جابجا کنند.

3.2. داروسازی و پزشکی.

تولید و استفاده از واکسن‌ها علیه بیماری‌های ویروسی این امکان را برای پزشکان فراهم کرد تا همه‌گیری طاعون و آبله را که میلیون‌ها نفر از آن‌ها می‌میرند، کاملاً ریشه‌کن کنند. روش مهندسی ژنتیک، بر خلاف روش های دیگر، به دست آوردن یک واکسن کاملاً بی ضرر (غیر از اصل عفونی) را ممکن می سازد. همچنین کار برای تولید واکسن علیه آنفولانزا، هپاتیت و سایر بیماری های ویروسی انسانی در حال انجام است.

خدمات مهندسی ژنتیک به ویژه توسط داروسازان با موفقیت مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا این روش هورمون های نسبتا ارزان اما حیاتی مانند انسولین، اینترفرون، هورمون های رشد و سایر هورمون های پروتئینی را برای آنها فراهم می کند. به دستور داروسازان، مهندسان ژنتیک تولید هورمون انسانی انسولین (به جای انسولین حیوانی قبلی) را راه اندازی کردند که نقش مهمی در مبارزه با دیابت. با روش مهندسی ژنتیک، یک اینترفرون انسانی نسبتاً ارزان و خالص نیز به دست می آید - پروتئینی با اثر ضد ویروسی جهانی، آنتی ژن ویروس هپاتیت B.

در حال حاضر، اشرشیاکلی (E. coli) به تامین کننده هورمون های مهمی مانند انسولین و سوماتوتروپین تبدیل شده است. قبلاً انسولین از سلول های پانکراس حیوانی تهیه می شد، بنابراین هزینه آن بسیار بالا بود. برای به دست آوردن 100 گرم انسولین کریستالی، 800-1000 کیلوگرم پانکراس مورد نیاز است و وزن یک غده گاو 200-250 گرم است. این امر باعث گرانی انسولین و دسترسی به آن برای طیف وسیعی از دیابتی ها شد. در سال 1978، محققان Genentech اولین انسولین را در یک سویه مهندسی شده خاص از Escherichia coli ساختند. انسولین از دو زنجیره پلی پپتیدی A و B به طول 20 و 30 اسید آمینه تشکیل شده است. هنگامی که آنها توسط پیوندهای دی سولفید به هم متصل می شوند، انسولین دو زنجیره ای بومی تشکیل می شود. نشان داده شده است که عاری از پروتئین های E. coli، اندوتوکسین ها و سایر ناخالصی ها است. اثرات جانبیمانند انسولین حیوانی است و از نظر فعالیت بیولوژیکی با آن تفاوتی ندارد. متعاقباً، پروانسولین در سلولهای E. coli سنتز شد، که برای آن یک کپی DNA روی الگوی RNA با استفاده از رونوشت معکوس سنتز شد. پس از خالص سازی پروانسولین به دست آمده، آن را شکافته و انسولین بومی به دست آمد، در حالی که مراحل استخراج و جداسازی هورمون به حداقل رسید. از 1000 لیتر مایع کشت می توان تا 200 گرم هورمون به دست آورد که معادل مقدار انسولین ترشح شده از 1600 کیلوگرم پانکراس خوک یا گاو است.

سوماتوتروپین یک هورمون رشد انسانی است که از غده هیپوفیز ترشح می شود. کمبود این هورمون منجر به کوتولگی هیپوفیز می شود. اگر سوماتوتروپین در دوزهای 10 میلی گرم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن سه بار در هفته تجویز شود، در یک سال کودکی که از کمبود آن رنج می برد می تواند 6 سانتی متر محصول نهایی دارویی رشد کند. بنابراین، مقدار هورمون در دسترس محدود بود، علاوه بر این، هورمون تولید شده توسط این روش ناهمگن بود و می‌توانست حاوی ویروس‌هایی باشد که به آهستگی در حال رشد هستند. شرکت "Genentec" در سال 1980 فناوری تولید سوماتوتروپین با استفاده از باکتری را توسعه داد که فاقد این کاستی ها بود. در سال 1982، هورمون رشد انسانی در کشت E. coli و سلول های حیوانی در انستیتو پاستور فرانسه به دست آمد و از سال 1984 تولید صنعتی انسولین در اتحاد جماهیر شوروی آغاز شد. در تولید اینترفرون، هم E. coli، هم S. cerevisae (مخمر) و هم از کشت فیبروبلاست ها یا لکوسیت های تبدیل شده استفاده می شود. واکسن های ایمن و ارزان نیز با روش های مشابه به دست می آیند.

استفاده عملی. اکنون آنها از قبل می دانند که چگونه ژن ها را سنتز کنند و با کمک چنین ژن های سنتز شده وارد شده به باکتری ها، تعدادی از مواد به ویژه هورمون ها و اینترفرون به دست می آید. تولید آنها شاخه مهمی از بیوتکنولوژی را تشکیل می داد. اینترفرون، پروتئینی که بدن در پاسخ به عفونت ویروسی سنتز می کند، اکنون به عنوان یک درمان احتمالی برای سرطان و ایدز مورد مطالعه قرار گرفته است. هزاران لیتر خون انسان لازم است تا مقدار اینترفرون تولید شود که تنها یک لیتر کشت باکتریایی تولید می کند. واضح است که سود حاصل از تولید انبوه این ماده بسیار زیاد است. انسولین به دست آمده از سنتز میکروبیولوژیکی که برای درمان دیابت ضروری است نیز نقش بسیار مهمی دارد. تعدادی از واکسن ها نیز مهندسی ژنتیکی شده اند و در حال آزمایش هستند تا اثربخشی خود را در برابر ویروس نقص ایمنی انسانی (HIV) که باعث ایدز می شود، آزمایش کنند. با کمک DNA نوترکیب، هورمون رشد انسانی نیز به مقدار کافی به دست می آید که تنها درمان بیماری نادر دوران کودکی - کوتولگی هیپوفیز است. یکی دیگر از زمینه های امیدوار کننده در پزشکی مرتبط با DNA نوترکیب، به اصطلاح است. ژن درمانی. در این آثار که هنوز مرحله آزمایشی را ترک نکرده‌اند، یک نسخه مهندسی ژنتیکی شده از ژنی که یک آنزیم قدرتمند ضد تومور را رمزگذاری می‌کند، برای مبارزه با تومور وارد بدن می‌شود. استفاده از ژن درمانی برای مبارزه با اختلالات ارثی در سیستم ایمنی نیز آغاز شده است. کشاورزی در اصلاح ژنتیکی ده ها محصول غذایی و علوفه ای موفق بوده است. در دامپروری، استفاده از هورمون رشد تولید شده از طریق بیوتکنولوژی باعث افزایش تولید شیر شده است. با استفاده از یک ویروس اصلاح شده ژنتیکی، واکسنی علیه تبخال در خوک ها ایجاد کرد.

4. شبیه سازی

اساس ظهور یکی از امیدوارکننده ترین روندهای زیست پزشکی در درمان جایگزینی سلولی، شبیه سازی درمانی، دو اکتشاف مهم اواخر قرن بیستم بود. این اولاً ایجاد یک گوسفند شبیه سازی شده دالی است و ثانیاً دریافت سلول های بنیادی جنینی (ESCs) ).

شبیه سازی تولید مثل یک موجود زنده از سلول های غیرجنسی (سوماتیک) آن است. شبیه سازی اعضای بدن و او مهمترین وظیفه در زمینه پیوند شناسی، تروماتولوژی و سایر حوزه های پزشکی و زیست شناسی است. هنگام پیوند اعضای کلون شده، هیچ واکنش ردی وجود ندارد و عواقب نامطلوب احتمالی وجود ندارد (به عنوان مثال، سرطانی که در پس زمینه نقص ایمنی ایجاد می شود). اندام های شبیه سازی شده نجاتی برای افرادی است که در آن افتاده اند تصادفات ماشینیا سایر فجایع و همچنین کسانی که به دلیل هر بیماری به کمک اساسی نیاز دارند. شبیه سازی می تواند به افراد بدون فرزند این فرصت را بدهد که فرزندان خود را داشته باشند و به افرادی که از بیماری های ژنتیکی شدید رنج می برند کمک کند. بنابراین، اگر ژن‌هایی که هر بیماری ارثی را تعیین می‌کنند در کروموزوم‌ها وجود داشته باشد، هسته سلول سوماتیک خودش به تخم مادر پیوند زده می‌شود، آن‌وقت یک کودک بدون ژن‌های خطرناک، یک کپی از مادر ظاهر می‌شود. اگر این ژن ها در کروموزوم های مادر وجود داشته باشد، هسته سلول سوماتیک پدر به سلول تخمک او منتقل می شود و یک کودک سالم ظاهر می شود، یک کپی از پدر. پیشرفت بیشتر بشر تا حد زیادی با توسعه بیوتکنولوژی مرتبط است. در عین حال، باید در نظر داشت که گسترش بی رویه موجودات زنده و محصولات دستکاری شده ژنتیکی می تواند تعادل بیولوژیکی در طبیعت را مختل کند و سلامت انسان را تهدید کند.

شبیه سازی یک ارگانیسم کامل تولید مثل نامیده می شود. تحقیقات در این راستا هنوز در حال انجام است، اما موفقیت هایی وجود دارد.

مورد شبیه سازی دالی گوسفند در بریتانیا به طور گسترده ای شناخته شده است. این آزمایش شبیه سازی پستانداران توسط گروهی از دانشمندان به رهبری ایان ویلموت انجام شد. سپس هسته های گرفته شده از پستان حیوان اهدایی به 277 تخمک منتقل شد. از این تعداد، 29 جنین تشکیل شد که یکی از آنها زنده ماند. دالی در 5 ژوئیه 1996 متولد شد و اولین پستانداری بود که شبیه سازی موفقیت آمیز بود. این حیوان شبیه سازی شده به مدت 6.5 سال زندگی کرد و در 14 فوریه 2003 بر اثر یک بیماری پیشرونده ریوی ناشی از رتروویروس درگذشت. گزارش شده است که این یک بیماری شایع در گوسفندانی است که در داخل خانه نگهداری می شوند و دالی به دلایل ایمنی تا حد زیادی برای چرا بیرون آورده نشده است.

برخی تصورات غلط در مورد شبیه سازی وجود دارد. بنابراین شبیه سازی یک شخص یا یک حیوان قطعاً قادر به تکرار هوشیاری نیست. فرد شبیه سازی شده دارای ذهن ارگانیسم اصلی نخواهد بود، او به تربیت، آموزش و غیره نیاز دارد. علاوه بر این، مسئله هویت کامل خارجی کلون نیز بحث برانگیز است. به عنوان یک قاعده، یک کلون یک کپی کامل از نسخه اصلی نیست، زیرا. هنگام شبیه سازی، فقط ژنوتیپ کپی می شود، که به معنای تکرار بدون ابهام فنوتیپ ارگانیسم نیست. این فنوتیپ بر اساس داده های ژنتیکی خاصی شکل می گیرد، با این حال، شرایطی که در آن کلون رشد می کند می تواند به نوعی بر رشد آن تأثیر بگذارد: قد، وزن، بدن و برخی از ویژگی های رشد ذهنی.

در اکثر کشورهای جهان هر گونه کار بر روی شبیه سازی تولید مثل انسان ممنوع است. چنین شبیه سازی انسانی حتی با مشکلات اخلاقی، مذهبی و قانونی بزرگتر از شبیه سازی درمانی مواجه است. اصولاً نظر عمومی قطعی در این مورد وجود ندارد، همانطور که بزرگترین ادیان جهان قادر به ارزیابی صریح از این پدیده نیستند، زیرا فراتر از آموزه های کلاسیک آنهاست و بنابراین مستلزم استدلال است. همچنین برخی پیچیدگی های حقوقی مانند مسائل پدری، مادری، ارث، ازدواج و برخی موارد دیگر وجود دارد. توسعه شبیه‌سازی به دلایل کنترل بر آن و همچنین نشت احتمالی فناوری به محافل جنایی و تروریستی ناامن است. نگرانی خاص درصد بالای شکست در شبیه سازی است که خطر ظهور انسان های عجیب و غریب است.

4.1 وضعیت تحقیقات در مورد شبیه سازی درمانی در روسیه.

علیرغم رونق امکانات زیاد ESC ها در درمان بیماری های مختلف، تا کنون عملاً هیچ کاری در مورد شبیه سازی درمانی در روسیه انجام نشده است. این در درجه اول به دلیل کمبود است چارچوب قانونیبرای تحقیق با استفاده از تخمک و جنین انسان. با تصویب چنین قوانینی، فرصت واقعی برای روسیه برای توسعه سریع شبیه سازی درمانی وجود دارد. در کشور ما فناوری های سلولی موثری برای به دست آوردن جنین های بازسازی شده با پیوند هسته ای وجود دارد. اصولاً اصول اولیه فن آوری های مدرنانتقال هسته ای سلول های سوماتیک با ترکیب میکروسرجری و الکتروفیوژن برای اولین بار در کشور ما در دهه 80 قرن گذشته توسعه یافت. فن آوری های کارآمد برای به دست آوردن خطوط ESC انسانی نیز موجود است.

می توان وظایف شبیه سازی درمانی را بر اساس مراکز تولید مثل انجام داد که علاوه بر هدف مستقیم، می توانند به مراکزی برای اخذ خطوط ESC تبدیل شوند، در درجه اول به طور مستقیم برای بیماران زن این مرکز و هر عضوی از آنها. خانواده ها. می توان انتظار داشت که با توسعه فناوری های درمانی، تولید ESC های خود در دسترس همگان قرار گیرد. لازم است همکاری نزدیک بین مراکز تولید مثل و آزمایشگاه های تحقیقاتی مربوطه با تمرکز بر حل مشکلات اساسی و توسعه فناوری های جدید انجام شود. چنین فناوری‌هایی شامل بازسازی جنین‌ها با استفاده از تکنیک‌های غیرتهاجمی ریز دستکاری لیزری برای شبیه‌سازی درمانی است.

5. مشکلات مهندسی ژنتیک

مهندسی ژنتیک یک فناوری کاملاً جدید است که موانع ژنتیکی اساسی را نه تنها بین گونه‌ها، بلکه بین افراد، حیوانات و گیاهان نیز از بین می‌برد. با ترکیب ژن‌های گونه‌های غیرمشابه و نامرتبط و تغییر برای همیشه کدهای ژنتیکی آن‌ها، موجودات جدیدی ایجاد می‌شوند که تغییرات ژنتیکی را به فرزندان خود منتقل می‌کنند. امروزه دانشمندان قادر به برش، چسباندن، ترکیب مجدد، تبدیل، ویرایش و برنامه ریزی مواد ژنتیکی هستند. حیوانات و حتی ژن‌های انسان به گیاهان یا جانوران اضافه می‌شوند و شکل‌های غیرقابل تصور زندگی تراریخته را به وجود می‌آورند. برای اولین بار در تاریخ، انسان ها معمار زندگی شدند. مهندسان زیستی قادر خواهند بود در چند سال آینده ده ها هزار جاندار جدید ایجاد کنند. چشم اندازها دلهره آور است. مهندسی ژنتیک پرسش‌های اخلاقی و اجتماعی بی‌سابقه‌ای را مطرح می‌کند و رفاه محیط‌زیست، سلامت انسان و حیوانات و آینده کشاورزی را تهدید می‌کند. موارد زیر تنها تعدادی از مشکلات مرتبط با مهندسی ژنتیک را شرح می دهد:

ارگانیسم های اصلاح شده ژنتیکی که از آزمایشگاه فرار می کنند یا از آزمایشگاه رها می شوند، می توانند باعث تخریب محیط زیست شوند. "آلاینده های بیولوژیکی" مهندسی ژنتیکی شده این پتانسیل را دارند که حتی از آلاینده های شیمیایی مخرب تر باشند. از آنجا که آنها زنده هستند، محصولات اصلاح شده ژنتیکی ذاتاً غیرقابل پیش بینی تر از محصولات شیمیایی هستند - آنها می توانند تولید مثل کنند، مهاجرت کنند و جهش پیدا کنند. هنگامی که این موجودات اصلاح شده ژنتیکی در روز چهارشنبه رها شوند، بازگشت آنها به آزمایشگاه تقریبا غیرممکن خواهد بود. بسیاری از دانشمندان هشدار می دهند که انتشار چنین موجوداتی در طول محیط خارجیمی تواند منجر به پیامدهای مخرب جبران ناپذیری برای محیط زیست شود.

تغییرات ژنتیکی احتمالا منجر به نتایج ناخواسته و شگفتی های خطرناک می شود. بیوتکنولوژی یک علم غیردقیق است و دانشمندان هرگز نمی توانند موفقیت 100 درصدی را تضمین کنند. در عمل موارد جدی وجود داشت. محققانی که آزمایش‌هایی را در دانشگاه میشیگان انجام دادند اخیراً دریافتند گیاهان اصلاح‌شده ژنتیکی که در برابر ویروس‌ها مقاوم هستند می‌توانند باعث جهش ویروس‌ها به اشکال جدید و خطرناک‌تر یا اشکالی شوند که می‌توانند به گونه‌های گیاهی دیگر حمله کنند. سناریوهای ترسناک دیگر: ژن های خارجی گیاهان اصلاح شده ژنتیکی را می توان همراه با گرده، حشرات، باد یا باران به سایر محصولات و همچنین گیاهان وحشی و علف های هرز منتقل کرد. به عنوان مثال، اگر خواص محصولات اصلاح شده ژنتیکی، مانند مقاومت در برابر ویروس ها یا حشرات، علف های هرز شود، ممکن است مشکل ایجاد شود. گیاهان اصلاح شده ژنتیکی قادر به تولید سموم و سایر موادی هستند که می تواند به پرندگان و سایر حیوانات آسیب برساند. مهندسی ژنتیک گیاهان و جانوران تقریباً به طور قطع گونه ها را به خطر می اندازد و تنوع زیستی را کاهش می دهد. با توجه به ژن های "برتر" خود، برخی از GI های گیاهی و جانوری به ناچار از کنترل خارج می شوند و گونه های وحشی را تسخیر می کنند. این قبلاً هنگام واردات گونه های عجیب و غریب به کشور اتفاق افتاده است، به عنوان مثال، در آمریکای شمالی مشکلاتی با بیماری نارون هلندی و کوه نوردی پوراریا وجود داشت. مثلاً وقتی دانشمندان روز چهارشنبه ماهی کپور، ماهی قزل آلا یا ماهی قزل آلا را دو برابر بزرگتر رها کنند و دو برابر اقوام وحشی خود غذا بخورند، چه اتفاقی برای گونه های وحشی خواهد افتاد؟ خطر دیگر در ایجاد انواع جدید محصولات زراعی و حیوانات اهلی است. هنگامی که دانشمندان چیزی را ایجاد کردند که «گوجه‌فرنگی کامل» یا «مرغ کامل» نامیده می‌شود، در تعداد زیادی تکثیر خواهند شد. گونه های "کمتر مطلوب" در حاشیه باقی خواهند ماند. سپس حیوانات و گیاهان «ایده‌آل» شبیه‌سازی می‌شوند (به‌عنوان نسخه‌های ژنتیکی دقیق تکثیر می‌شوند)، که باعث کاهش بیشتر پایه ژن‌های موجود در سیاره می‌شود.

اصلاح ژنتیکی محصولات و حیوانات می تواند باعث ایجاد واکنش های سمی و آلرژیک در انسان شود. برای مثال، فردی که به آجیل یا صدف‌ها حساسیت دارد، نمی‌تواند بفهمد که آیا گوجه‌فرنگی یا غذای دیگری با پروتئین‌های غذاهای آلرژی‌زا تغییر یافته است یا خیر، بنابراین مصرف این غذاهای GI می‌تواند کشنده باشد. علاوه بر این، مهندسان ژنتیک می توانند پروتئینی را از یک باکتری موجود در خاک، اقیانوس - در هر کجا - بگیرند و به غذای انسان اضافه کنند. چنین موادی قبلا هرگز به غذا اضافه نشده است، بنابراین اطلاعاتی در مورد سمیت و حساسیت زا بودن آنها وجود ندارد.

مواردی وجود دارد که محصولات اصلاح شده ژنتیکی به افراد آسیب می رساند. در سال‌های 1989 و 1990، ال-تریپتوفان، یک مکمل غذایی متداول، با مهندسی ژنتیکی، بیش از 30 آمریکایی را کشت و بیش از 5000 نفر را مبتلا به اختلال خونی بالقوه کشنده و دردناک، سندرم ائوزینوفیلی-میالژیا، قبل از ممنوعیت، از کار انداخت. Showa Denko K.K.، سومین شرکت بزرگ شیمیایی ژاپن، از یک باکتری دستکاری شده ژنتیکی برای تولید این مکمل بدون نسخه استفاده کرد. اعتقاد بر این است که این باکتری به نوعی از طریق فرآیند نوترکیبی DNA آلوده شده است. هیچ نشانه ای در مورد تغییرات ژنتیکی روی محصولات وجود ندارد. ثبت اختراع محصولات GI و تولید گسترده محصولات بیوتکنولوژی، کشاورزی را که از زمان های قدیم شناخته شده است، از بین می برد. اگر این روند متوقف نشود، ثبت اختراع گیاهان و حیوانات تراریخته در صنعت گوشت و لبنیات به زودی منجر به توسعه کشاورزی مبتنی بر رانت می شود، جایی که کشاورزان گیاهان و حیوانات را از شرکت های بیوتکنولوژی اجاره می کنند و هزینه بذر و فرزندان را پرداخت می کنند. در نهایت، ظرف چند دهه آینده، کشاورزی توسط کارخانه‌های بیوسنتز صنعتی که توسط شرکت‌های شیمیایی و بیوتکنولوژی کنترل می‌شوند، از بین خواهد رفت و تحت کنترل قرار خواهد گرفت. دیگر هرگز مردم از غذاهای تازه طبیعی لذت نخواهند برد. صدها میلیون کشاورز و سایر کارگران در سراسر جهان درآمد خود را از دست خواهند داد. سیستم کشاورزی پایدار نابود خواهد شد.

اصلاح ژنتیکی و ثبت اختراع حیوانات، وضعیت موجودات زنده را به محصولات تولیدی کاهش داده و رنج بیشتری را به دنبال خواهد داشت. در ژانویه 1994، اعلام شد که نقشه کاملی از ژنوم گاوها و خوک ها مشخص شده است که قبل از آن پیشرفتهای بعدیآزمایشات روی حیوانات علاوه بر ظلم ذاتی چنین آزمایش‌هایی (نمونه‌های نادرست با نقص‌های بیمار، لنگ، نابینا و غیره متولد می‌شدند)، این خلاقیت‌های «ساختی» برای «خالقان»شان مهم‌تر از اختراعات مکانیکی نبودند. حیواناتی که از نظر ژنتیکی برای استفاده در آزمایشگاه‌ها مهندسی شده بودند، مانند "موش هاروارد" بدنام که دارای یک ژن سرطان‌زای انسانی بود که به تمام نسل‌های بعدی منتقل شد، رنج کشیدند. بیوتکنولوژی که یک علم صرفاً تقلیل‌گرا است، اهمیت حیات را به تکه‌هایی از اطلاعات (کد ژنتیکی) تقلیل می‌دهد که می‌توان آن‌ها را جدا کرد و به دلخواه خود کنار هم گذاشت. بدون منحصر به فرد بودن و صمیمیت خود، با حیواناتی که صرفاً برای «مخترعین» خود اشیاء هستند، چنین رفتار خواهند شد. ثبت اختراع برای بیش از 200 حیوان "عجیب" اصلاح شده ژنتیکی در حال حاضر معلق است.

ارگانیسم های دستکاری شده ژنتیکی هرگز به اندازه کافی یا به درستی برای ایمنی آزمایش نشده اند. تا به امروز، هیچ سازمان دولتی مناسبی برای مقابله با این دسته از موجودات رادیکال جدید، که به طور بالقوه تهدیدهای بزرگی برای سلامتی و سلامت هستند، ایجاد نشده است. محیط. سیاست سازمان غذا و داروی ایالات متحده در مورد غذاهای اصلاح شده ژنتیکی مشکل را نشان می دهد. در ماه مه 1992، کشور سیاست جدیدی در مورد محصولات بیوتکنولوژیکی تدوین کرد: محصولات اصلاح شده ژنتیکی جدا از محصولات طبیعی در نظر گرفته نمی شوند. آنها برای ایمنی آزمایش نخواهند شد. آنها حاوی برچسبی نیستند که نشان دهد از نظر ژنتیکی اصلاح شده اند. دولت ایالات متحده غذاهای GI را ردیابی نخواهد کرد. در نتیجه، نه دولت و نه مصرف‌کنندگان نمی‌دانند که کدام مواد غذایی کامل یا فرآوری‌شده اصلاح ژنتیکی شده‌اند. گیاهخواران و افرادی که برخی غذاها را به دلیل اعتقادات مذهبی از برنامه غذایی خود حذف می کنند، با چشم انداز مصرف غیرارادی سبزیجات و میوه های حاوی مواد ژنتیکی حیوانی و حتی انسانی مواجه خواهند شد. و اثرات سلامتی فقط از طریق آزمون و خطا - توسط مصرف کنندگان مشخص می شود.

با ثبت اختراع ژن ها و موجودات زنده ای که کشف کرده اند، یک شرکت کوچک نخبه به زودی کل میراث ژنتیکی کره زمین را کنترل خواهد کرد. دانشمندانی که ژن‌ها و نحوه دستکاری آن‌ها را کشف می‌کنند، می‌توانند حق ثبت اختراع و در نتیجه مالکیت را نه تنها برای فناوری‌های اصلاح ژنتیکی، بلکه برای خود ژن‌ها به دست آورند. شرکت‌های شیمیایی، دارویی و بیوتکنولوژی مانند DuPont، Upjohn، Bayer، Dow، Monsanto، Cib-Geigy و Rhone-Poulenc به‌سرعت در تلاش برای شناسایی و ثبت اختراع ژن‌ها در گیاهان، حیوانات و افراد برای تکمیل تصاحب کشاورزی، دامپروری و غذا هستند. تولید اینها همان شرکت هایی هستند که زمانی وعده زندگی بی دغدغه با آفت کش ها و پلاستیک را می دادند. آیا می توانیم به برنامه های آنها برای آینده اعتماد کنیم؟

مطالعه ژنوم انسان می تواند منجر به حذف طبقه بندی اطلاعات شخصی و سطوح جدیدی از تبعیض شود. برخی افراد قبلاً تکذیب شده اند بیمه سلامتبر اساس ژن های بد آیا کارفرمایان خواستار اسکن ژنتیکی نخواهند شد و آیا کارمندان خود را بر اساس نتایج کار رد نمی کنند؟ آیا دولت به پروفایل های ژنتیکی شخصی ما دسترسی خواهد داشت؟ تصور سطح جدیدی از تبعیض علیه افرادی که مشخصات ژنتیکی آنها نشان می دهد که برای مثال از هوش کمتری برخوردار هستند یا مستعد ابتلا به برخی بیماری ها هستند آسان است.

مهندسی ژنتیک قبلاً برای "بهبود" نژاد بشر استفاده شده است، عملی به نام اصلاح نژاد. اسکن ژن قبلاً به ما امکان می دهد بفهمیم که آیا جنین حامل ژن برخی از بیماری های ارثی است یا خیر. آیا در آینده نزدیک بر اساس نقایص غیر تهدید کننده زندگی مانند نزدیک بینی، تمایل به همجنسگرایی یا دلایل صرفاً زیبایی شروع به دور انداختن جنین خواهیم کرد؟ محققان دانشگاه پنسیلوانیا برای ثبت اختراع بر روی GI سلول‌های اسپرم حیوانات درخواست داده‌اند تا خواص منتقل شده از نسلی به نسل دیگر را بتوان تغییر داد. این نشان می دهد که همین امر برای انسان نیز امکان پذیر است. انتقال از اصلاح نژاد حیوانات به اصلاح نژاد انسان تنها یک قدم کوچک است. همه بهترین ها را برای فرزندان خود می خواهند، اما ما کجا را متوقف کنیم؟ ناخواسته، ممکن است به زودی تلاش های نازی ها برای ایجاد یک نژاد "کامل" را تکرار کنیم.

ارتش آمریکا در حال ساخت زرادخانه ای از سلاح های بیولوژیکی اصلاح شده ژنتیکی است. اگرچه ایجاد سلاح های بیولوژیکی تهاجمی بر اساس معاهدات بین المللی غیرقانونی اعلام شده است، ایالات متحده همچنان به توسعه چنین سلاح هایی برای اهداف دفاعی ادامه می دهد. با این حال، عوامل بیولوژیکی اصلاح شده ژنتیکی یکسان هستند، چه به صورت دفاعی یا تهاجمی استفاده شوند. زمینه های تحقیق برای چنین سلاح هایی عبارتند از: باکتری های مقاوم به همه آنتی بیوتیک ها. باکتری‌ها و ویروس‌های مقاوم‌تر و خطرناک‌تر که عمر طولانی‌تری دارند و سریع‌تر از بین می‌روند و همچنین ارگانیسم‌های جدیدی که می‌توانند اثر واکسن را از بین ببرند یا مقاومت طبیعی مردم و گیاهان را کاهش دهند. همچنین امکان ایجاد پاتوژن‌هایی را که می‌توانند تعادل هورمونی فرد را به‌قدری بر هم بزنند که باعث مرگ شود، و تبدیل باکتری‌های بی‌ضرر (مانند آن‌هایی که در روده انسان یافت می‌شوند) را به قاتل، بررسی کرد. برخی از کارشناسان معتقدند که پاتوژن های دستگاه گوارش نیز در حال توسعه هستند که گروه های نژادی خاصی را هدف قرار می دهند.

همه دانشمندان به مهندسی ژنتیک خوشبین نیستند. از شکاکان می توان به ایروین چارگوف، بیوشیمی دان برجسته که اغلب پدر زیست شناسی مولکولی نامیده می شود، اشاره کرد. او هشدار می دهد که همه نوآوری ها منجر به "پیشرفت" نمی شوند. Chargoff زمانی مهندسی ژنتیک را "آشویتس مولکولی" نامید و هشدار داد که فناوری مهندسی ژنتیک تهدیدی بزرگتر از ظهور فناوری هسته ای برای جهان است. او در زندگی نامه خود نوشت: "من احساس می کنم که علم از سدی عبور کرده است که باید دست نخورده باقی بماند." چارگوف با اشاره به "بازگشت ناپذیری وحشتناک" آزمایش های مهندسی ژنتیک برنامه ریزی شده، هشدار داد که "... شما نمی توانید شکل جدیدی از زندگی را لغو کنید... از شما و فرزندانتان و فرزندان فرزندانتان بیشتر خواهد ماند. حمله غیرقابل برگشت به بیوسفر چیزی است که برای نسل‌های پیشین آنقدر غیرقابل شنیده و غیرقابل تصور است که فقط می‌توانم آرزو کنم که من مقصر نبودم.»

5. نتیجه گیری

افکار عمومی. علیرغم مزایای آشکار تحقیقات و آزمایشات ژنتیکی، خود مفهوم "مهندسی ژنتیک" شبهات و ترس های مختلفی را به وجود آورده، به موضوعی نگران کننده و حتی اختلافات سیاسی تبدیل شده است. خیلی ها می ترسند مثلاً ویروسی که باعث سرطان در انسان می شود به باکتری وارد شود که به طور معمول در بدن یا روی پوست فرد زندگی می کند و سپس این باکتری باعث سرطان شود. همچنین ممکن است پلاسمید حامل ژن مقاومت دارویی به پنوموکوک وارد شود و باعث شود پنوموکوک در برابر آنتی بیوتیک ها مقاوم شود و پنومونی غیرقابل درمان باشد. چنین خطراتی قطعا وجود دارد. تحقیقات ژنتیکی توسط دانشمندان جدی و مسئول انجام می شود و روش هایی برای به حداقل رساندن احتمال انتشار تصادفی میکروب های بالقوه خطرناک به طور مداوم در حال بهبود است. با ارزیابی خطرات احتمالی که این مطالعات پنهان می کنند، باید آنها را با فجایع واقعی ناشی از سوء تغذیه و بیماری هایی که باعث مرگ و معلولیت افراد می شود مقایسه کرد.

مهندسی ژنتیک یکی از فعال ترین و امیدوارکننده ترین فناوری های عصر ما است که در آینده قادر خواهد بود بسیاری از مشکلات پزشکی و نه تنها را حل کند. نظر شخصی من در مورد بسیاری از موضوعات بحث برانگیز مهندسی ژنتیک به سمت اجازه دادن به تحقیق و کاربرد این فناوری ها متمایل است.

به نظر من، اصلاح ژنتیکی موجودات، با کنترل معقول بر این فرآیند، می تواند برخی از مشکلات جدی زمان ما را حل کند. به ویژه، استفاده از اصلاح ژنتیکی در پزشکی برای درمان بیماری های مختلف به نظر من یک پدیده مثبت است که در این مرحله از پیشرفت علم هیچ شکایتی ایجاد نمی کند.

در مورد استفاده از اصلاح ژنتیکی در کشاورزی و توزیع محصولات دستکاری شده ژنتیکی، به نظر من خطر فرضی آنها برای سلامتی انسان عملاً تأیید نشده است. به نظر من اگر مطالعات ایمنی استاندارد این محصولات حاکی از امکان استفاده از آنها باشد، آنها نیازی به تحقیقات اضافی ندارند. GMOs در این مورد باید به عنوان نوعی در نظر گرفته شود نوع جدیدگیاه یا محصول، و مشروط بر اینکه تمامی مقررات استاندارد ایمنی مواد غذایی را رعایت کند، استفاده از آن باید صریحاً مجاز باشد. من همچنین با این دیدگاه موافقم که با توجه به کنترل ویژه آنها، بهبود خواص آنها در سطح ژن و عدم نیاز به استفاده از کودهای مختلف مضر برای انسان در هنگام کشت، می توانند حتی از کشاورزی معمولی ایمن تر باشند. محصولات

وقتی صحبت از شبیه سازی انسان می شود، مسائل مربوط به شبیه سازی، مسائل اخلاقی جدی را به همراه دارد. در این مرحله، استدلال‌هایی که در مورد لزوم شبیه‌سازی تولیدمثلی افراد وجود دارد، به نظر من به اندازه کافی قانع کننده نیست و بنابراین ممنوعیت شبیه‌سازی تولیدمثلی به نظر من موجه می‌آید. با این حال، این بدان معنا نیست که تمام تحقیقات در این زمینه باید متوقف شود، زیرا در صورتی که علم بتواند احتمال بقای کلون ها را بالا ببرد و عموم بتواند مسائل بحث برانگیز دیگر را حل کند، ممکن است شبیه سازی تولید مثلی مجاز باشد.

موضوع شبیه سازی درمانی نیز بسیار پیچیده است، زیرا برای به دست آوردن سلول های بنیادی، باید رشد جنین را متوقف کرد، که در اصل، می تواند به کودک تبدیل شود. به نظر من این مشکل اخلاقی به نوعی به مشکل سقط جنین نزدیک است. با این حال، با در نظر گرفتن همه چیز، من تمایل به اجازه شبیه سازی درمانی دارم زیرا این می تواند جان یک فرد را به قیمت یک زندگی احتمالی که در مرحله آغازین قطع شده است نجات دهد.

در مورد خود مطالعه و تحقیق در مورد شبیه سازی، به ویژه مسائل شبیه سازی تولید مثل حیوانات، به نظر من باید اجازه داده شود، زیرا ممنوعیت آن در زمینه استفاده از حیوانات در سایر انواع تحقیقات آزمایشگاهی غیر منطقی است. .

کتابشناسی - فهرست کتب.

1. A. I. Bochkarev، T. S. Bochkareva، S. V. Saxonov، مفاهیم علوم طبیعی مدرن: کتاب درسی برای دانشجویان دانشگاه. ویرایش پروفسور A. I. Bochkareva. - Tolyatti: TGUS، 2008. - 386 p.

2. G96Guseykhanov M.K., Radjabov O.R. مفاهیم علوم طبیعی مدرن: کتاب درسی. - ویرایش ششم، بازبینی شده. و اضافی - M.: انتشارات و تجارت شرکت "داشکف و شرکت"، 2007. - 540 ص.

3. http://ru.wikipedia.org/wiki/Biotechnology.

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/Gene_engineering

5. http://ru.wikipedia.org/wiki/Genetically_modified_organism

6. http://ru.wikipedia.org/wiki/Selection

7. http://ru.wikipedia.org/wiki/Biotechnology

8. http://ru.wikipedia.org/wiki/Safety_research_of_genetically_modified_products_and_organisms

9. http://ru.wikipedia.org/wiki/Cloning_(بیوتکنولوژی)

10. http://ru.wikipedia.org/wiki/Therapeutic_cloning

11. http://ru.wikipedia.org/wiki/Dolly

نگاه کنید به: Bochkarev A. I. مفاهیم علوم طبیعی مدرن: کتاب درسی برای دانشجویان دانشگاه / A. I. Bochkarev, T. S. Bochkareva, S. V. Saxonov; ویرایش پروفسور A. I. Bochkareva. - Tolyatti: TGUS، 2008. - 386 p.

Http://ru.wikipedia.org/wiki/Selection

Http://ru.wikipedia.org/wiki/Biotechnology

Http://en.wikipedia.org/wiki/Therapeutic_cloning

Http://ru.wikipedia.org/wiki/Dolly

Http://ru.wikipedia.org/wiki/Cloning_(بیوتکنولوژی)