Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

15.1: Что такая генная инженерия?
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Что такая генная инженерия?
 
Этот закадровый голос сгенерирован компьютером
ТРАНСКРИПТ
* Текстовый перевод сгенерирован компьютером

15.1: Что такая генная инженерия?

Обзор

Генетическая инженерия – это процесс изменения ДНК организма, чтобы ввести новые, желательные черты. Многие организмы, от бактерий до растений и животных, были генетически модифицированы для академических, медицинских, сельскохозяйственных и промышленных целей. В то время как генная инженерия имеет определенные преимущества, этические проблемы окружают изменение людей и наших продуктов питания.

Ученые могут намеренно модифицировать геном организма

Генетическая инженерия возможна, потому что генетический код – способ кодирования информации ДНК – и структура ДНК универсальны среди всех форм жизни. В результате генетический код организма может быть изменен несколькими способами.

Нуклеотидная последовательность может быть выборочно отредактирована с помощью таких методов, как система CRISPR/Cas9. Известная как "молекулярные ножницы", система CRISPR/Cas9 является врожденным, прокариотический иммунный ответ, который был кооптирован для редактирования генетической информации.

Ген также может быть удален из организма, чтобы создать "нокаут", или введены для создания "стук", через процесс, называемый ген ориентации. Этот метод опирается на гомологичную рекомбинацию – генетический обмен между молекулами ДНК, которые имеют расширенный регион с аналогичными последовательностями, чтобы изменить эндогенный ген.

Ученые также могут вставить ген из одного организма в геном другого, в результате чего трансгенный организм. Как правило, ДНК в сочетании с различными источниками называется рекомбинантной ДНК. Организм, который получает эту ДНК, считается генетически модифицированным организмом или ГМО.

Генетическая инженерия влияет на здоровье и благополучие человека

Редактирование генома оказывает значительное влияние на научные исследования, сельское хозяйство, промышленность и медицину. Исследования молекулярной биологии часто вставляют трансгены-иностранные гены в бактерии и вирусы для изучения функции генов и экспрессии. Бактерии были первыми организмами, которые были генетически модифицированы. Ученые представили ген инсулина человека для производства синтетического инсулина, который используется людьми с диабетом.

Техника, называемая генной терапией, позволяет вставить в человека новый ген, чтобы белок, который он кодирует, выражался в их клетках. Генная терапия обеспечивает лечение или лечение некоторых серьезных и в противном случае неизлечимых генетических заболеваний. Ученые модифицировали вирусы, чтобы доставить новые гены в клетки-хозяина. Эти индивидуальные вирусы могут инфицировать больные клетки и вставлять правильную копию дефектного гена, лечения человеческих расстройств, таких как тяжелый комбинированный иммунодефицит (SCID).

Хотя многие методы генной терапии используют модифицированные вирусы, система CRISPR/Cas9 становится все более популярным методом. Система CRISPR/Cas9 сокращает ДНК с помощью руководства – РНК-последовательностей, известных как CRISPR– для напрямую «молекулярных ножниц» — фермента под названием Cas9 – к определенным участкам генома. Ученые используют этот молекулярный инструмент для добавления, удаления или изменения генетического материала. CRISPR/Cas9 используется в моделях мышей для исправления ошибок в генах, которые отвечают за мышечную дистрофию Дюшенна, гепатит В, катаракту и сердечно-сосудистые заболевания.

Хотя генная инженерия может дать новые методы лечения заболеваний, она также может быть использована для других практических целей. Разработаны трансгенные козы, которые производят паукообразный шелк в молоке для промышленного использования. В сельском хозяйстве некоторые растения были генетически модифицированы для улучшения таких характеристик, как содержание питательных веществ и устойчивость к вредителям. Недавние и будущие достижения в области генной инженерии, вероятно, будут и впредь оказывать воздействие как на здоровье человека, так и на его благополучие.

Этические проблемы, касающиеся генной инженерии

Генетическая инженерия имеет большой потенциал, но где мы можем провести черту? Ученые и общество должны ответить на этот вопрос. Редактирование генома человека, особенно в зародышевых клетках, является серьезной этической проблемой. Большинство генной терапии модифицируют соматические клетки, поэтому генетические изменения влияют только на человека. Изменения в зародышевой линии человека, однако, также наследуются их потомством.

В 2018 году ученый шокировал мир, когда он якобы создал первых детей, генетически модифицированных с помощью CRISPR. Он попытался сделать девочек-близнецов устойчивыми к ВИЧ, введя неизученную мутацию зародышевой линии. Его действия вызвали возмущение и беспокойство, поскольку ученые и общественность боролись с тем, что это означает для человечества. Остается неясным, как это повлияет на здоровье девочек, их будущее потомство или популяцию.

Еще одной проблемой является использование иностранного генетического материала для улучшения питания. Растения являются наиболее распространенным генетически модифицированным источником продовольствия, с 28 странами растет почти 450 миллионов акров ГМ культур во всем мире. Хотя существует огромный потенциал для обеспечения продовольствием растущего населения мира, научно обоснованными, долгосрочные исследования необходимы для решения проблем критиков ГМО.


Литература для дополнительного чтения

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter