Материал: Шмид Р. Наглядная биотехнология и генетическая инженерия

ВВЕДЕНИЕ. Для сельского хозяйства большой инте-

ре VIII (120 г). Пока, однако, получать медицинские

рес представляют трансгенные животные, обладаю-

препараты таким методом не разрешается.

щие «улучшенными» признаками. Однако из-за доро-

КСЕНОТРАНСПЛАНТАЦИЯ. Благодаря трансплантации

говизны методов и бурных общественных дискуссий

были спасены жизни более 200 000 человек. В США

об этических аспектах и мерах безопасности при раз-

трансплантации сердца ожидают около 45 000 чело-

ведении трансгенных животных в настоящее время

век, однако ежегодно лишь 2000 человек получают

их не используют для получения пищевых продуктов.

«новое» сердце. В качестве доноров органов могут

На генетических фермах выращивают трансгенных

быть использованы трансгенные животныe. Лучше

мышей, овец, коз или коров и получают важные с ме-

всего из домашних животных для этого подходят сви-

дицинской точки зрения белки в молоке, откуда их

ньи, поскольку их органы и органы человека имеют

легко выделить. Такой метод, как и в случае транс-

сходный размер, анатомию и физиологию. Основной

генных растений, позволяет значительно увеличить

проблемой при ксенотрансплантации является реак-

выход продукта и может конкурировать с методами

ция отторжения чужеродных органов. При этом раз-

синтеза рекомбинантного белка в клетках или в био-

личают 1) гиперострое отторжение (от секунд до не-

реакторе. Трансгенных свиней выращивают для полу-

скольких минут), которое вызвано быстрой

чения органов для ксенотрансплантации (прежде

активацией системы комплемента реципиента;

всего трансплантации сердца).

2) острое отторжение (сутки), обусловленное реак-

ЖИВОТНОВОДСТВО. Основной целью создания

цией Т-клеток, встречается также при пересадке ор-

трансгенных сельскохозяйственных животных явля-

ганов от одного человека другому; 3) хроническое от-

ется увеличение их веса, что достигается за счет эн-

торжение (до нескольких лет), точные причины

догенного синтеза соматотропина в результате пере-

которого пока не установлены. При пересадке орга-

носа генов. Кроме того, животноводы пытаются

нов из организма другого вида первоочередной зада-

повысить устойчивость животных к стрессу и болез-

чей является предотвращение гиперострого отторже-

ням, а также улучшить ряд качественных признаков.

ния. С этой целью были выведены трансгенные

У млекопитающих перенос генов осуществляется в

свиньи, у которых в каскаде реакций комплемента

основном путем микроинъекций в ядро яйцеклетки

принимают участие некоторые факторы человека.

или путем переноса эмбрионов, у домашней птицы –

В первую очередь речь идет о hCD55 (фактор усиле-

посредством рекомбинантных ретровирусов или оп-

ния распада, DAF). Приматы, которым пересаживали

лодотворения яйцеклеток сперматозоидами, несу-

сердца трансгенных свиней с этим фактором, жили

щими генные конструкции. Трансгенных рыб получа-

до 40 дней, тогда как контрольные животные с серд-

ют введением ДНК в яйцеклетки электропорацией.

цами от нетрансгенных доноров погибали в течение

В качестве примеров можно привести снижение вос-

нескольких минут.

приимчивости к болезням (например, ген устойчиво-

сти к стрессу ryr1 у свиней) и усиление холодостой-

кости за счет клонированного гена антифризного

белка.

ВВЕДЕНИЕ. Вот уже около 11 000 лет – со времен

растений. В Германии эта отрасль хозяйства прино-

«революционного неолита» – люди культивируют рас-

сит прибыль около 10 млрд евро в год.

тения и пытаются повышать их урожайность различ-

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО. Уже в древности люди замети-

ными способами. В результате длительной селекции

ли, что варварское отношение к лесам приводит к

возникли современные культурные растения, которые

вымиранию и опустошению местностей, однако и в

отличаются от диких предков по количеству биомас-

наши дни человек продолжает вырубать лес, в част-

сы, продуктивности и количеству семян. Люди и до-

ности во влажных тропиках. В 1800 г. в странах

машние животные питаются преимущественно этими

средней и северной Европы впервые стали приме-

культурными растениями. Однако уже сегодня из

нять практику устойчивого лесопользования (возраст

6 млрд человек на Земле почти треть не получает

вырубаемых елей – примерно 100 лет, дубов – при-

полноценного питания. Если учесть прогнозируемое

мерно 300 лет). Древесина (годовое производство

удвоение населения Земли в последующие 50 лет,

составляет 7 107 т) – ценное сырье в химической и

становится очевидной необходимость увеличения ко-

целлюлозно-бумажной промышленности, из нее по-

личества выращиваемых растений.

лучают также пиломатериалы, обрезную доску, ме-

РАСТЕНИЕВОДСТВО. Успехи растениеводства оцени-

бель и т.д.

ваются по числу сортов различных растений с ти-

СОВРЕМЕННЫЕ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ.

пичными признаками, передающимися по наследст-

Для получения стерильных мужских линий в растени-

ву. Новый сорт растения возникает как результат

еводстве можно использовать генетические методы,

скрещивания и отбора. По способу размножения и

например клонирование гена высокоактивной РНКазы

оплодотворения, генетической структуре и составу

из Вacillus amyloliquefaciens под контролем специфич-

различают линейные, популяционные, синтетиче-

ных для пыльцы промоторов, что приводит к засыха-

ские, клонированные и гибридные сорта. Генетиче-

нию пыльцы. Регуляция процесса осуществляется при

ски гомогенные линейные сорта получаются при са-

помощи Restorer-гена, продукт которого ингибирует

моопылении растений, таких как пшеница, рис,

РНКазы. Развитие методов получения каллусной, ме-

ячмень или сахарный тростник. Большинство цве-

ристемной, протопластной и гаплоидных культур и их

тковых растений, например кукуруза, картофель,

регенерации в целые ди- и гаплоидные организмы со-

соя и сахарная свекла, перекрестноопыляемые, их

вершило настоящую революцию в растениеводстве,

популяции чаще всего представлены гетерозигот-

значительно сократив затраты времени по сравнению

ными линиями. Если допустить вегетативное раз-

с классическими процедурами селекции. Трансгенные

множение, например, картофеля или сахарного тро-

растения могут экспрессировать факторы устойчиво-

стника можно получить клонированный сорт с

сти к вирусам, грибам, бактериям, гербицидам и ин-

выровненным генотипом. Близкородственное скре-

сектицидам, а также обладать различными полезны-

щивание позволяет получать гомозиготные гибрид-

ми или декоративными свойствами. Секвенирование

ные сорта перекрестноопыляемых растений. Для

геномов растений должно способствовать дальнейше-

этого у таких растений, как кукуруза, удаляют муж-

му развитию растениеводства.

ские соцветия, однако для цветков, несущих и муж-

ские и женские органы, это очень сложная опера-

ция. Решить проблему поможет использование

стерильных мужских линий растений, которые мож-

но получить двумя способами: из растений с цито-

плазматической мужской стерильностью (ЦМС, ко-

дируется митохондриальным геномом) или при

помощи самонесовместимых линий (СНЛ) – широко

распространенного в природе способа избежать са-

мооплодотворения. Гетерозиготные особи часто

значительно сильнее гомозиготных, вероятно за

счет того, что генные продукты обоих аллелей с

меньшей вероятностью инактивируются или прояв-

ляют большую реакционную способность. Это явле-

ние (гетерозис) достигается в сельском хозяйстве

путем возвратного скрещивания, так же как в слу-

чае штаммов продуцентов антибиотиков. Аналогич-

ные способы применяют в садоводстве: в настоя-

щее время выведено около 11 000 сортов садовых