История развития генной инженерии и величайшие достижения в этой области
Понятие «генетическая инженерия» или, как говорят по-простому «генная инженерия», возникло в середине XX века. Именно тогда светлыми умами всего мира были сделаны несколько величайших открытий, лежащих в основе данной науки. Наконец специалистам удалось завершить многолетние исследования, начатые учеными Фредериком Сенгером и Уолтером Гилбертом, и «прочитать» биологические сведения, «записанные» в генах.
Для того, чтобы понять, что собой представляет эта непростая наука, следует разобраться в основных ее принципах. Как известно, во всех генах содержится своего рода инструкция, необходимая для синтеза белков и молекул рибонуклеиновой кислоты в организме. Еще несколько столетий назад ученые поняли, что для того, чтобы клетка могла синтезировать непривычные для нее новые вещества, необходимо, чтобы в ней обрабатывались соответствующие наборы ферментов. Для это нужно либо ввести в клетку новые гены, либо целенаправленно изменить уже находящиеся в ней. Так как, изменения генов в клетках являются ничем иным, как мутациями, контролировать или направлять которые невозможно, специалисты решили более подробно изучить процесс введения новых генов.
Для того, чтобы направить новые необходимые гены в организм, необходимо провести несколько этапов научных работ. Первое — получить изолированный ген, второе — ввести его в специальный вектор для поступления в организм, третье — перенести вектор с геном, и четвертое — преобразовать нужные клетки организма. Еще несколько десятилетий назад все эти процессы казались невыполнимыми, однако уже сейчас синтез генов является в некоторой степени автоматизированным. Существуют различные аппараты, которые могут практически без человеческого вмешательства решать гено-инженерные задачи. Они способны на основе заранее введенных в программу нуклеотидных последовательностей синтезировать отрезки ДНК длинной свыше 100 азотистых оснований. Стоит отметить, что за открытие рестриктаз, необходимых для встраивания генов в вектор, ученые Хамилтон Смит, Даниел Натанс и Вернер Арбер в свое время были удостоены Нобелевской премии.
Сегодня процесс модификации генов очень развит. Становится популярной техника, позволяющая использовать для синтеза ДНК полимеразную цепную реакцию. При помощи этого экспериментального метода молекулярной биологии стало возможным увеличение малых концентраций определенных элементов нуклеиновой кислоты в материале. Синтезированную таким образом ДНК называют комплементарной.
Для чего же нужна генная инженерия? В применении к человеку её можно было бы использовать для лечения наследственных заболеваний, однако впоследствии такая «медицина» сказывается на изменении генома потомков. Стоит отметить, что изменять геном взрослого человека куда сложнее, чем создавать новые элементы, к примеру, породы животных или виды растений. Дело в том, что в этом случае перед специалистами возникает задача изменить целый набор уже сформировавшихся генов, а не одну клетку-зародыш. Для этого в качестве вектора, способного перенести ген в организм, используются вирусные частицы. Именно они могут проникнуть в большую часть клеток человеческого организма и встроить в них свою наследственную информацию. Единственным ограничением является внедрение новых частиц в клетки половых органов в целях избегания изменения наследственности будущих потомков.
Генная инженерия уже используется в небольшом масштабе с целью оплодотворения женщин, по каким-либо причинам не имеющих возможности забеременеть. Этот метод очень популярен у представительниц слабого пола, страдающих от бесплодия. Для того, чтобы оплодотворить пациентку специалистами используется яйцеклетка здоровой женщины. В результате этого ребенок наследует генотип сразу двух матерей и одного отца.
При помощи геннотерапии, уверены специалисты, в будущем станет возможным изменение генома человека. В настоящее время подобный метод медицины рассматривается на обезьянах. Стоит отметить, что на протяжении долгих лет исследования ученых в этой области заканчивались неудачами, однако в 2009 году им наконец удалось вылечить взрослого примата от дальтонизма, используя метод внедрения вирусных векторов в организм.
Примечательно, что в мировом сообществе возможность внесения изменений в геном человека рассматривается противоречиво. В частности, более значительное углубление в данную науку сталкивается с рядом этических проблем. Несмотря на это, около 9 месяцев назад американской исследовательницей Элизабет Пэрриш был проведен уникальный эксперимент по изменению собственных генов. Дело в том, что 44-летняя женщина решила поменять свой геном ради того, чтобы никогда не стареть. Для этого в организм пациентки было введено специальное вещество, запускающее омолаживающий механизм. Подобный эксперимент проводился впервые, поэтому за женщина вынуждена регулярно проходить наблюдения у специалистов и сдавать анализы. Спустя 9 месяцев после изменения генома, Пэришш признается, что начала чувствовать себя гораздо лучше, также, по ее словам, заметно повысился тонус мышечной массы.