Промышленная генная инженерия.

Генетическая инженерия не только открыла возможности для конструирования генов, но и легла в основу новых высокоэффективных альтернативных технологий получения биологически активных соединений (гормонов, регуляторных пептидов, интерферонов и многих других). Многие из этих соединений содержатся в биологических объектах в ничтожных количествах и их препаративное выделение традиционными биохимическими методами оказывается слишком трудоёмким, а иногда и невозможным. Методы генетической инженерии позволяют преодолеть эти трудности путем амплификации соответствующих генов, их клонирования и экспрессии в клетках бактерий, дрожжей и, таким образом, добиться получения значительных количеств физиологически активных молекул, пригодных для практического использования в качестве медицинских препаратов, пищевых продуктов и т.д.

Одним из первых методами генетической инженерии был получен гормон роста человека - соматотропный гормон. В организме он синтезируется клетками гипофиза. Этот гормон состоит из 121 аминокислотного остатка, его молекулярная масса составляет 20 кДа. Было осуществлено клонирование гена, продуцирующего синтез соматотропного гормона человека, создан соответствующий вектор и последний был передан путем трансформации в клетки кишечной палочки, где осуществляются его интенсивная репликация, транскрипция и трансляция. Все это позволило получить необходимое количество гормона, который затем начали широко применять не только в медицинских целях, но и в животноводстве, повышая с его помощью интенсивность роста животных.

Особое значение для медицинской практики имеет генно-инженерный синтез инсулина, от недостатка которого, приводящего к диабету, страдает огромное количество людей. В норме инсулин синтезируется в достаточных количествах в поджелудочной железе. Для медицинских целей его можно выделить из животных (свиней, телят), однако некоторые люди испытывают аллергию к препаратам, полученным из животных, да и сами возможности выделения и очистки гормона не беспредельны.

В 1978 году в США путем химического синтеза были получены гены, кодирующие аминокислотные последовательности зрелого гормона, и далее осуществлено их клонирование в клетках кишечной палочки. В нашей стране синтез гена инсулина был завершен в 1983 году. Лекарственные препараты инсулина человека, полученные методами генной инженерии, впервые поступили в продажу в Англии. Инсулин стал первым препаратом для лечебной практики, созданным с помощью технологии рекомбинантных ДНК.

Бурное развитие этих работ привело к возникновению генно-инженерной эндокринологии, в результате чего было осуществлено клонирование генов гормона роста, кортикотропина и соматокринина. Ведение этих генов генетический аппарат мышей позволяет регулировать рост животных. Таким образом открываются перспективы генотерапии -исправления наследственных дефектов путем введения в геном полноценных генов.

Большие успехи достигнуты в области получения методами генетической инженерии биологически активных пептидов. Так, в нашей стране созданы штаммы кишечной палочки, синтезирующие нейропептид лейэнкефалин, а также пептидные гормоны брадикинин и ангиотензин.

Значительное место в практическом использовании методов генетической инженерии занимает синтез интерферона. В 1957 году Исааке и Линдерманн обнаружили, что клетки животных, подвергающиеся воздействию вирусов, выделяют в среду фактор, который способен придавать свежим (не зараженным) клеткам устойчивость к вирусной инфекции. Этот фактор, препятствующий размножению вирусов в клетке, был назван интерфероном.

Интерфероны представляют собой небольшие по размеру белки, состоящие из 146-166 аминокислотных остатков. Они представляют высокую ценность для лечения целого ряда заболеваний: вирусного и хронического гепатитов, рассеянного склероза, миеломы, остеосаркомы. Есть указания на положительный эффект применения интерферонов для лечения рака легких, мозга и гортани.

В ряде стран, в том числе и у нас, были осуществлены работы по клонированию гена интерферона человека в клетках кишечной палочки. Физико-химические и терапевтические свойства интерферона, выделенного из бактерий, оказались близки к свойствам интерферона, полученного из крови доноров. Далее удалось получить такие штаммы бактерий, из 1 литра бактериальной суспензии которых можно выделить 5 мг интерферона (т.е. в 5000 раз больше, чем из 1 литра крови человека). Это позволило наладить в ряде стран, включая Россию, промышленное производство генно-инженерного интерферона.

Плоды успехов в области генно-инженерной биотехнологии пожинают в основном США, на долю которых приходится около 63% производства всех генно-инженерных медицинских препаратов, в странах Западной Европы - 25%, в Японии - 7%, во всех остальных странах, включая Россию - 5%.