Трансгенез и его практическое значение

Трансгенез (в некоторых публикациях трансгеноз) – это процесс внесения в геном хозяина новой для него конструкции (трансгена).

Первыми чужеродными генами, введенными в начале 80-х годов в высшие растения, были гены устойчивости к антибиотикам из Е. coli. В клетки подсолнечника с помощью Ti -плазмид был передан ген фазеолина бобов. Фазеолин - это гликопротеин, составляющий до 50% запасного белка бобов. Будущее растение названо санбин [санбин= sunflower (подсолнечник) + bean (бобы)]. Получены растения табака, которые светятся в темноте благодаря экспрессии в них гена люциферазы светлячка. В НИИ лесной генетики и селекции (г. Воронеж) с конца 80-х годов начаты первые опыты по генетической инженерии с лесными древесными растениями. Однако в последние годы эти исследования, к сожалению, были прекращены.

       В целом же получение трансгенных растений идет по нарастающей. Они уже вышли за пределы лабораторий. В 1994 году впервые на рынке появились томаты, которые остаются твердыми многие недели после их сбора. Прошли полевые испытания устойчивые к гербицидам растения (табак, хлопок, картофель, помидоры, кукуруза, свекла, рапс, салат-латук и др.). Однако остаются вопросы их экологической устойчивости и влияния на окружающую среду, а в некоторых случаях и на их потребителей. Эти проблемы время от времени ставятся в повестку дня и разрабатываются специальные мероприятия по изучению и предотвращению возможных вредных последствий от выведения и использования трансгенных растений. Однако для объективных оценок потребуются многие годы скрупулезных научных исследований.

       Кроме работ по созданию и исследованию трансгенных растений проводятся аналогичные работы с животными. Цели при этом ставились разные: от изучения самой возможности создания трансгенных животных до животных с нужными человеку свойствами или имеющих определенные возможности для создания необходимых биопрепаратов. Объем рынка трансгенных животных оценивается в миллиарды долларов (В. И. Глазко, Г. В. Глазко, 2008).

       Одной из проблем является создание животных с пониженным содержанием лактозы. Большая часть взрослых людей неспособна переваривать молочный сахар – лактозу, поэтому требуются животные с низким содержанием лактозы в молоке. Во Франции была создана трансгенную мышь, в молоке которой содержание лактозы снизилось на 50%, в то время как содержание других веществ (жира, белков, минеральных компонентов) не отличалось от контроля. Проводятся также опыты по увеличению скорости роста и массы у свиней и мышей.

       В США (Gerald Schatten с сотрудниками из Орегона) был получен трансгенный ребенок обезьяны из породы резус, что считается весьма символичным, поскольку обезьяны, как и человек, относятся к приматам (M. D. Lemonick, 2001). В данном эксперименте в геном обезьяны был введен ген свечения медузы и получен детеныш со светящейся шерстью. Новорожденный малыш назван Энди (ANDi – перевертыш от inserted DNA – введенная ДНК). Схема процесса заключалась в следующем:

1. Используя рекомбинантные ДНК технологии, ученые ввели ген медузы в поврежденный вирус.
2. Затем они инфицировали 224 яйцеклетки обезьян вирусом, надеясь, что при этом ген медузы будет включен в их ДНК.
3. Яйцеклетки были экстракорпорально оплодотворены в экспериментальных пробирках, в результате чего было получено 126 эмбрионов.
4. 40 наиболее здоровых эмбрионов были имплантированы 20-ти суррогатным матерям, у которых получилось в 5 успешных беременностей.
5. В конце эксперимента только три детеныша родились живыми, и только один Энди нес введенный ген во всех клетках его тела.

Выведению Энди предшествовала история 20-летних исследований по получению трансгенных животных других видов:

1980 – первая генетически модифицированная мышь, созданная путем введения нового гена в клетки костного мозга, а затем внедрения этих клеток в живое животное.

1986 – Рождение первых трансгенных овец, которые несли человеческий ген свертывания крови.

1990 – Рождение Гения, первого трансгенного поросенка, чья ДНК включала ген несвертываемости белка человека.

А

Б

Рис. 9.2. Трансгенная обезьяна Энди: А - с братьями; Б – собственной персоной (по M. D. Lemonick, 2001).

1990 – Первый трансгенный бык; бык Герман имел введенный ген лактоферина человека.

1991 – Первые трансгенные дойные коровы, которые несли ген лактоферина человека.

2001 – Объявлено о первой генетически модифицированном примате, трансгенной резус обезьяны, названной Энди.

Наряду с выведением трансгенных животных предпринимаются попытки лечения трудноизлечимых болезней путем генной терапии. Возможно, что этот путь будет перспективным для лечения болезней нарушения иммунной системы, Альцгеймера, врожденной слепоты и др.