Основи генетичної інженерії.

Тема №8. Основи генетичної інженерії.

Генетична інженерія - напрям науки, створення генетичних структур та організмів з новими комбінаціями спадкових ознак.

• 1972 р. - Пол Берг → перша рекомбінантна ДНК (рекДНК)

Іл. Американський біохімік П. Берг

Переваги перед селекцією:

• дослідження процеси рекомбінації поза організмом

• контрольована зміна ознак з використанням генетичного матеріалу різних видів

• термін отримання нових форм організмів скоротився до 3-4 років замість 10-12 років

Генетично модифіковані організми (ГМО) -  організми, генотип яких було змінено за допомогою методів генетичної інженерії.

• перші у 80-х роках ХХ ст.

етапи створення ГМО:

1. Отримання генетичного матеріалу: виділення природних генів, створення рекДНК.

2. Копіювання і розмноження генів.

3. Введення гена до складу вектора, перенесення і включення в геном організму.

Вектор - молекула ДНК, яка здатна вбудовуватися в геном клітини і містить ген, потрібний для введення в організм.

• створено на основі віруса або бактеріальної плазміди(бактерії з роду Agrobacterium)

Мал. Схема трансформації клітин рослин за допомогою бактерії:

1 - виділення та генно-інженерне конструювання (2) спеціальної плазміди; 3 - інфікування агробактеріями рослинних клітин; 4 - отримання трансгенних рослин

способи перенесення вектору:

• введення в ядро клітини шляхом ін'єкції

• всередині ліпосом (мікрокульок, стінки яких побудовані з ліпідів)

• бомбардувати клітину із генної гармати мікрочастинками золота (або ванадію), на поверхню яких нанесено вектори.

Мал. Внесення чужорідної ДНК у рослинні клітини за допомогою мікроін’єкції (1) чи «генної гармати» (2)

Отже, сутність сучасних досліджень генетичної інженерії полягає в тому, що рекомбінацію генів здійснюють in vitro, потім спрямовано переносять генетичні структури в клітини організму, далі закріплюють ці гени в ДНК та забезпечують передачу інформації.

Роль генетичної інженерії:

І. В господарстві → створення і використання трансгенних організмів із заздалегідь запланованими властивостями

1. Трансгенні рослини - ≈ 25 000 за останні 15 років

• перші, дозволені для вживання в їжу ⇒ Flavour Saver томати

• нині у 25 країнах вирощують сою, кукурудзу, бавовну та інші 

напрями:

1. вироблення стійкості до гербіцидів і паразитів,

2. збільшення врожайності,

3. стійкість до засухи, заморозків,

4. підвищення вмісту корисних сполук (вітамінів, білків...)

Рис золотий — генетично модифікований сорт рису, що здатен синтезувати бета-каротин, у приготовленому вигляді містить вітамін А.

2. Трансгенні тварини

• перші, дозволені для вживання в їжу ⇒ лосось AquAdvantage (виростає за 16–18 місяців, а не за 3 роки)

• перші домашні тварини: флуорисцентні рибки GloFish

​​​​​​​

напрями:

1. джерело органів для трансплантації,

2. виробники білків, для тестування вакцин та ін.

3. Трансгенні мікроорганізми 

• для синтезу інсуліну, інтерферону, гормону росту, ферментів, вітамінів, вакцин, антитіл та ін.

ІІ. Генотерапія - методи лікування спадкових (онкологічних, деяких вірусних) захворювань шляхом внесення змін у генетичний апарат клітин пацієнтів.

види:

• соматична - введення генів у соматичні клітини пацієнта;

• позаорганізмова - введення генів у культивовані клітини і пересадка цих клітин пацієнтам.

нині ≈ 400 проектів ≈ лікування гемофілії,  пухлин мозку...

Отже, генетичні структури, створені за допомогою генетичної інженерії, можуть значною мірою сприяти розв'язуванню проблем людства.