Что такое отрицательная биотехнология

Медицина будущего: отвечает BIOCAD

Разговор с генеральным директором биотехнологической компании о том, какими будут лекарства и врачи будущего и правда ли, что нас всех скоро зачипируют.

Сегодня перед биотехнологом стоит много нерешённых технологических задач. Можно изменять биологические организмы для обеспечения потребностей людей с помощью клеточных и генно-инженерных методов. Например, улучшать качество продуктов, получать новые виды растений и модифицировать животных, придавать живым организмам необходимые свойства и создавать новые лекарственные препараты методами генной инженерии, искусственного отбора, гибридизации.

Однако, чтобы работать биотехнологом, нужно знать не только генетику, молекулярную биологию, биохимию, клеточную биологию, но также ботанику, химию, математику, информационные технологии, физику и другое. Грубо говоря, биотехнологи — это инженеры в области естественных и точных наук. Генеральный директор инновационной биотехнологической Biocad Дмитрий Морозов рассказал об этой интересной профессии и будущем биотехнологий.

Biocad — это международная инновационная биотехнологическая компания. В ней есть научно-исследовательский центр, проводятся доклинические и клинические исследования собственных фармацевтических препаратов. Департамент перспективных исследований Biocad занимается разработкой лекарственных препаратов передовой генной и клеточной терапии, а, кроме того, поиском и анализом сигнальных путей, закономерностей и мишеней, которые позволяют разрабатывать препараты превентивной медицины.

Что такое биотехнология?

Читайте также :

Биотехнология — это использование живых систем, клеток, организмов для практических нужд человека. То есть использование современной науки для манипуляции с живыми объектами, чтобы получить некую выгоду и улучшить жизнь человека.

Биотехнология отталкивается от потребностей. Например, не зря люди ездят на север и изучают гейзеры. Они понимают, что 10 лет могут искать и ничего не найти. Но они всё равно это делают, потому что рано или поздно найдут какую-нибудь бактерию, которая позволит делать дешёвое биотопливо, используя один ген этой бактерии. Так или иначе каждый человек, когда занимается наукой, надеется её применить (кроме теоретических физиков, хотя, наверное, они тоже захотели бы в космос полететь). В компании Biocad мы используем микроорганизмы для создания лекарств.

Говорят, все открытия происходят на стыке разных специальностей: математика, биология — биоинформатика; биология, химия — биохимия; медицина, информатика, биология — биомедицинская информатика. Это всё отдельные блоки, которыми занимаются разные люди. Биотехнология сегодня, наверное, более всего уделяет внимание созданию лекарств разных типов. Кроме фармацевтического направления биотехнологии интересно сельское хозяйство (улучшение свойств еды), экология, энергетика (получение биотоплива) и прочее. И, конечно, в будущем можно думать о коррекции человека.

Генная инженерия и биотехнология

Читайте также :

Биотехнология — это манипуляции со знаниями, которые есть о данном объекте. Генная инженерия просто расширяет круг возможностей, разных комбинаций, даёт возможность совершать манипуляции на уровне молекул, поэтому более точна.

Биотехнология на самом деле существует столько, сколько сельское хозяйство. В сельском хозяйстве часто есть конкретная практическая цель — например, вывести породу быстрых лошадей или устойчивое к холоду растение. Этим люди занимаются уже сотни лет с помощью селекции, которая на самом деле является генетическим методом отбора.

Биотехнологическая этика: как общество относится к биотеху?

Люди по-разному воспринимают нововведения в биотехнологии. Есть негативные и позитивные примеры восприятия.

Негативные — это, например, мнение, что внедрение нового приведёт к появлению вирусов, которые будут распространяться по всему миру и от которых нет ни вакцины, ни лечения, и что периодические эпидемии именно с этим и связаны.

Из позитивных — например, можно создать вирус, который на время меняет цвет глаз. Постепенно они становятся своего цвета, и каплями антибиотиков можно снова сделать их голубыми. Это мало связано со здравоохранением в привычном смысле, но всё равно здорово. Подобные манипуляции уже в теории можно делать, и к таким технологиям общество относится позитивно и с улыбкой. Однако в целом люди боятся внедрения новых технологий. Да и чтобы внедрить новое, нужно на высшем уровне обсудить этические вопросы того или иного воздействия препарата, и обычно это происходит долго.

Биотехнология в Biocad: лечение нуклеиновой кислотой

Два года назад в Biocad мы открыли Департамент перспективных исследований, основная цель которого — создание лекарственных продуктов передовой генной терапии. Этот термин объединяет три группы лекарственных препаратов, которые не похожи на все остальные лекарства, к которым мы привыкли.

Во-первых, это препараты для генной терапии, во-вторых, это препараты, в основе которых лежит манипуляция с соматическими и стволовыми клетками человека, в-третьих, это препараты тканевой инженерии.

В основе действия классических лекарств лежит либо малая молекула химической природы, либо какой-то белок, например, антитело, который можно легко получить с помощью биотехнологических методов. В нашей разработке лекарственным веществом, то есть действующим фактором, является нуклеиновая кислота РНК или ДНК.

Это новый способ воздействия на организм человека. Это направление не так давно стало бурно развиваться, поэтому к нему пока что относятся с осторожностью.

Как работают препараты для генной терапии

Читайте также :

Наше лекарство — это рекомбинантный вирус, наночастица на базе вируса, внутри которой находится ген, которого недостаёт больному человеку. Направлены эти продукты, как правило, на заболевания, которые плохо поддаются лечению (наследственные заболевания с тяжёлыми проявлениями вплоть до летального исхода в раннем возрасте: дистрофия, нарушение зрения, световосприятия, иммунодефициты). Это в основном моногенные заболевания, в которых проявление болезни обусловлено дефектом одного гена. В таких случаях они очень хорошо лечатся. В лаборатории мы создаем терапевтические вирусные частицы, а биоинформатики помогают нам моделировать их работу.

В случае полигенных заболеваний, например, рака, можно использовать методы генной терапии для модификаций клеток иммунной системы человека, чтобы получать иммунные клетки с высокой специфичностью к опухолевым клеткам. В лабораториях наши учёные осуществляют полный цикл разработки этих двух типов продуктов (от идеи до создания прототипов, готовых для тестирования на животных). Такого в России нет, наверное, нигде.

Перспективные исследования в биотехнологии

медицина будущего: Развитие новых типов лекарств

Возможно, в ближайшие 5-10 лет благодаря взаимосвязи кибернетики и биотехнологии действительно будут созданы умные лекарства. Например, создание очень маленьких чипов: это капсула или робот с частицами лекарственного средства, циркулирующие в крови, из которых в зависимости от состояния человека нужное вещество будет впрыскиваться в кровь. Подобным занимаются, например, в MIT. Уже есть успешные примеры: в зависимости от уровня глюкозы в организм вбрасывается инсулин, что минимизирует степень инвазивности лечебной процедуры. Человек один раз внедрил чип, сделал инъекцию и на очень длительное время забыл, что нужно принимать лекарство.

Даже известный футуролог Рэй Курцвелл говорит, что люди начнут жить дольше с помощью нанороботов к 2025 году. Скорее всего, он имеет ввиду препараты, которые будут бороться с онкологическими заболеваниями.

Нанороботы — новый формат препаратов, потому что с точки зрения веществ, из которых состоят лекарства, люди уже всё сделали. Мы ничего больше предложить не можем — типов химических соединений, которые можно использовать для терапии немного. Это либо белки, либо малые молекулы, либо нуклеиновые кислоты, которые теперь тоже применяются.

Вариантов и тех, и других, и третьих, конечно, можно сделать безграничное количество, но они имеют ограниченный потенциал применения, так как работают по общим химическим принципам. По-другому воздействовать на клетку уже никак невозможно.

Конечно, большинство хочет просто принять таблетку, но не все лекарственные вещества можно в неё «вложить». Более простой вариант — капсула. Более эффективный — инъекция и суппозитории. И если был бы какой-то универсальный способ лечения, например, закалывать какой-то чип с концентратом лекарственного средства под кожу, но раз в год, думаю, многие бы на это пошли.

Диагностика заболеваний

Развитие малоинвазивных методов диагностики будет нужно человеку, чтобы, грубо говоря, по капле крови можно было быстро определять состояние человека: есть ли у него онкологическое заболевание и, если да, то есть ли метастазы, что за рак и прочее.

Сейчас это можно делать по определённому количеству миллилитров крови с помощью высокопроизводительных методов, но пока это довольно дорого. Мы идём к индивидуальному профилированию человека, чтобы знать про себя всё до уровня молекулы. Человек будет понимать, что конкретно с ним происходит в данный момент.

Может возникнуть нечто вроде социальной сети профайлов, где будут храниться все данные — например, по экспрессии генов за последний месяц. Кажется, что здесь всё легко, но на самом деле это миллиарды последовательностей, сотни генов с разными мутациями, разной степени значимости. Поэтому нужен будет новый класс врачей-теоретиков, которые будут уметь интерпретировать это огромное количество данных.

Регенерация, искусственный интеллект

Читайте также :

Наверное, в будущем мы научимся регенерировать ткани и органы. Уже сейчас выращивают органы с нуля до реального размера из клетки благодаря 3D-печати. Также пытаются восстанавливать спинной мозг после травмы — печатать нейроны в месте повреждения. Иными словами, прививать человеку его же клетки, размноженные в лабораторных условиях.

Также учёные будут больше использовать искусственный интеллект и нейросети, чтобы создавать новые лекарственные препараты. Самообучающийся ИИ должен будет сам накапливать достаточное количество знаний, которые позволят ему давать правильные ответы. Если это не контролировать, может, наверное, произойти катастрофа, но, с другой стороны, он сможет значительно развязать руки исследователям и дать возможность генерировать новые идеи, ведь ИИ будет брать на себя все рутинные процедуры.

Источник

Достижения биотехнологии

Биотехнология – это наука, изучающая возможность использовать живые организмы или продукты их жизнедеятельности для решения определенных технологических задач.

С помощью биотехнологий, происходит обеспечение определенных человеческих потребностей, например: разработка медицинских препаратов, модификация или создание новых видов растений и животных, что увеличивает качество пищевых продуктов.

Биотехнология в современной медицине

Биотехнология, как наука, зарекомендовала себя в конце ХХ века, а именно в начале 70-х годов. Все началось с генетической инженерия, когда ученые смогли перенести генетический материал из одного организма к другому без осуществления половых процессов. Для этого была использовано рекомбинантная ДНК или рДНК. Такой метод применяется для изменения или улучшения определенного организма.

Чтобы создать молекулу рДНК нужно:

Медицинские биотехнологии подразделяются на 2 большие группы:

К медицинской биотехнологии относят такие производственные процессы, в ходе которых создаются биообъекты или вещества медицинского назначения. Это ферменты, витамины, антибиотики, отдельные микробные полисахариды, которые могут применяться как самостоятельные средства или как вспомогательные вещества при создании различных лекарственных форм, аминокислоты.

Так, методы биотехнологий применяются:

Медицинская генетика в будущем сможет не только предотвращать появление на свет неполноценных детей путем диагностирования генетических заболеваний, но и проводить пересадку генов для решения существующей проблемы.

Биотехнология в будущем даст человечеству огромные возможности не только в медицине, но и в других направлениях современных наук.

Биотехнологии в современной науке

Биотехнологии в современной науке несет огромную пользу. За счет открытия генной инженерии стало возможным выведения новых сортов растений и пород животных, которые принесут пользу сельскому хозяйству.

Изучения биотехнологии связано не только лишь с науками биологического направления. В микроэлектронике разработаны ион-селективные транзисторы на основе полевого эффекта (HpaI).

Биотехнология необходима для повышения нефтеотдачи нефтяных пластов. Наиболее развитым направлением является использование биотехнологии в экологии для очистки промышленных и бытовых сточных вод.

В развитие биотехнологии внесли свой вклад многие другие дисциплины, именно поэтому биотехнологии стоит отнести к комплексной науке.

Еще одной причиной активного изучения и усовершенствования знаний в биотехнологии стал вопрос в недостатке (или будущем дефиците) социально-экономических потребностей.

В мире существуют такие проблемы, как:

Ученые уверенны, что решить эти и многие другие проблемы возможно при помощи биотехнологии.

Основные типовые технологические приемы современной биотехнологии

Биотехнологию можно выделить не только как науку, но еще и как сферу практической деятельности человека, которая отвечает за производство разного вида продукции при участии живых организмов или их клеток.

Теоретической основой для биотехнологии в свое время стала такая наука, как генетика, это случилось в ХХ веке. А вот практически биотехнология основывалась на микробиологической промышленности.

Микробиологическая промышленность в свою очередь получила сильный толчок в развитии после открытия и активного производства антибиотиков.

Наглядная биотехнология. Генная и клеточная инженерия

Генетическая и клеточная инженерия в сочетании с биохимией – это основные сферы современной биотехнологии.

Клеточная инженерия – выращивание в специальных условиях клеток различных живых организмов (растений, животных, бактерий), разного рода исследования над ними (комбинация, извлечение или пересадка).

Самой успешной считается клеточная инженерия растений. При помощи клеточной инженерии растений стало возможным ускорение селекционных процессов, что позволяет выводить новые сорта сельхоз культур. Теперь выведение нового сорта сократилось от 11 лет до 3-4.

Генетическая (или генная) инженерия – отдел молекулярной биологии, в котором занимаются изучением и выделением генов из клеток живых организмов, после чего над ними проводятся манипуляции для достижения определенной цели. Главными инструментами, которые используются в генной инженерии, являются ферменты и векторы.

Биотехнологии клонирования

Клонирование – это процесс получения клонов (то есть потомков полностью идентичных прототипу). Первый опыт клонирования был проведен на растениях, которые клонировались вегетативным путем. Каждое отдельное растение, которое получилось вследствие клонирования, называлось клоном.

В процессе развития генетики это термин начали применять не только к растениям, но и к генетическому выведению бактерий.

Уже в конце ХХ века ученые начали активное обсуждение клонирования человека. Таким образом, термин «клон» стал употребляться в СМИ, а позже и в литературе и искусстве.

Что касается бактерий, то у них клонирование – это практически единственный способ размножения. Именно «клонирование бактерий» употребляется в том случаи, когда процесс искусственный и им управляет человек. Этот термин не касается естественного размножения микроорганизмов.

Генетическая инженерия

Генная инженерия – это искусственные изменения в генотипе микроорганизма, вызванное вмешательством человека, для получения культур с необходимыми качествами.

Генная инженерия занимается исследованиями и изучением не только микроорганизмов, но и человека, активно изучает заболевания, связанные с иммунной системой и онкологией.

Клеточная биотехнология растений

Клеточная биотехнология основывается на применении клеток, тканей и протопластов. Чтобы успешно управлять клетками, необходимо отделить их от растения и создать им все необходимые условия для успешного существования и размножения вне организма растения. Такой метод выращивания и размножения клеток носит название «культуры изолированных тканей» и получил особое значение из-за возможности применения в биотехнологии.

Биотехнологии в современном мире и жизни человека

Потенциал, который открывает биотехнология для человека, велик не только в фундаментальной науке, но и в других сферах деятельности и областях знаний. При использовании биотехнологических методов стало возможно массовое производство всех необходимых белков.

Значительно проще стали процессы получения продуктов ферментации. В будущем биотехнологии позволят улучшать животных и растений. Учеными рассматриваются варианты борьбы с наследственными болезнями при помощи генной инженерии.

Генная инженерия, как основное направление в биотехнологии, значительно ускоряет решение проблемы продовольственного, аграрного, энергетического и экологического кризисов.

Самое большее влияние биотехнология оказывает на медицину и фармацевтику. Прогнозируется, что в будущем станет возможным диагностика и лечение тех заболеваний, которые имеют статус «неизлечимых».

Этические аспекты некоторых достижений в биотехнологии

После того, как стало известно, что некоторые научные лаборатории не только проводили опыты на человеческих эмбрионах, но и пытались произвести клонирование людей – пошла волна бурного обсуждения этого вопроса не только среди ученых, но и среди обычных людей.

В биотехнологии можно выделить две этические проблемы, связанные с клонированием человека:

Современные достижения и проблемы биотехнологии

При помощи биотехнологии было и будет получено огромное количество продуктов для здравоохранения, сельского хозяйства продовольственной и химической промышленности. Стоит упомянуть, что многие из продуктов никаким другим способом не могли быть получены.

Что касается проблем, так основным образом – это этические аспекты, связанные с тем, что общество отрицает и считает негативным клонирование человека или человеческого эмбриона.

Современное состояние и перспективы биотехнологии

В биотехнологии активно начала развиваться отрасль микробного синтеза ценных для человечества веществ. Это может повлечь за собой смену распределения роли продовольственной базы, основанной на растениях и животных, в сторону микробного синтеза.

Получение экологически чистой энергии при помощи биотехнологий – еще одно важное и перспективное направление в науке.

Компании, разрабатывающие новые биотехнологии

Журнал «Forbes» представил список самых инновационных компаний мира по разработке биотехнологий, в него вошли такие компании, как: «Genentech», «Novartis International AG», «Merck & Co», «Pfizer», «Sanofi», «Perrigo». Все эти компании напрямую связаны с фармацевтикой и развиваются именно в этом направлении.

Многие из компаний успешно принимают активное участие в развитии российского рынка биотехнологий:

В России особая роль отводится Кластеру биомедицинских технологий Инновационного центра «Сколково», ОАО «РВК» и ОАО «Роснано». Фармацевтическими и медицинскими биотехнологиями занимаются компании ОАО «Акрихин», ООО «Герофарм», НПФ «Литех». Центр высоких технологий «Химрар» объединяет высокотехнологичные организации, ведущие разработки и производство инновационных 14 компаний, которые занимаются разработкой лекарственных препаратов на основе новейших «постгеномных» технологий.

Помимо этого, существуют и молодые стартапы, разрабатывающие новые биотехнологии:

Источник

Внеклассное мероприятие по биологии

Подготовили и провели

учителя биологии и химии

МОУ «Коммунаровская средняя

Руденко А. Б., Руденко Е. А.,

Цель : расширить и углубить представление учащихся о биотехнологии.

— продолжить формирование умения работать с дополнительной литературой, показать неоднозначность достижений современной науки на примере биотехнологии;

— способствовать развитию монологической речи, коммуникативной культуры;

— помочь учащимся в выявлении их способностей в процессе подготовки и проведения мероприятия.

Форма организации: ролевая игра (ток-шоу)

Методы: доклады учащихся, дискуссия, демонстрация слайдов

Оборудование: мультимедийный проектор, и мультимедийная презентация

Удивительными открытиями в науке и грандиозным научно-техническим прогрессом ознаменовался XX в. Однако научно-технический прогресс в настоящем виде имеет и негативные стороны в виде глобальных проблем. Ясно, что такой путь ведет в тупик. Нужно прин­ципиальное изменение вектора развития. Биотехнология может внести решающий вклад в решение многих проблем челове­чества. Но, как это часто бывает, достижения биотехнологии имеют как положительные стороны, так и отрицательные. Наша с вами задача сегодня – решить дилемму: чего же больше они нам несут – пользы или вреда. Многие из вас наверняка наслышаны о биотехнологии, генной инженерии, генмодифицированных организмах и продуктах и имеют свое мнение о них. С помощью карточек проголосуйте, пожалуйста. Зеленые карточки означают ваше положительное отношение к биотехнологии, красные – отрицательное. Прошу голосовать (оглашаются результаты голосования).

Разъяснить нам сущность науки биотехнологии мы попросили кандидата биологических наук, профессора РАН Иванова.

Профессор Иванов. «Словами мы познаем суть вещей» – говорил мудрый царь Соломон.

Последуем совету мудрого Соломона, и попытаемся понять суть биотехнологии через посредство составляющих это слово частей «биос» и «техне».

Не составляет труда распознать их греческое происхождение. С первой частью, означающей «жизнь» мы знакомы.

Вторая часть слова «биотехнология» – «техне» – восходит к «текс» – вить, прясть, делать что-то руками. Отсюда слово текстиль, текст, контекст, тектоника, архитектура, технология.

Теперь мы можем перевести слово «биотехнология» – производство с помощью живых существ, или технология живого.

Биотехнология — это интеграция естественных и инженерных наук, позволяющая наиболее полно реализовать возможности живых организмов или их производные для создания и модификации продуктов или процессов различного назначения.

Новейшими методами биотехнологии являются клеточная, хромосомная и генная инженерия.

Генная инженерия основана на выделении нужного гена из генома одного организма и введении его в геном другого организма. Хромосомная инженерия эффективно используются в селекции растений. Она основана на введении в генотип растительного организма пары чужих гомологичных хромосом, контролирующих развитие нужных признаков, или замещении одной пары гомологичных хромосом на другую.

Методы клеточной инженерии связаны с культивированием отдельных клеток в питательных средах, где они образуют клеточные культуры.

Ведущий. Большое спасибо за выступление. К нам поступила из зала записка с вопросом: «Насколько нова эта наука?», на этот вопрос нам ответит доктор исторических наук Петров.

Историк Петров. Несмотря на то, что науку называют новой, основы ее были заложены в глубокой древности. Мы не знаем, когда человек начал сам возделывать растения и приручать животных, но, вероятнее всего, это случилось не ранее десяти-двенадцати тысяч лет назад, когда закончилось последнее оледенение. Началось земледелие на Ближнем Востоке. Мы называем эту область Междуречьем. Земледелие дало человеку один из первых продуктов биотехнологии – зерно. Среди провианта, который использовали люди, числились меры зерна и кувшины ячменного пива. Нас это пиво интересует в первую очередь, поскольку это одно из древнейших свидетельств использования людьми биотехнологических процессов, ведь пиво невозможно приготовить без применения микроорганизмов, переводящих сахар в спирт.

Издревле в Китае культивировался шелк. Все знают, что шелк – это нить, получаемая при разматывании кокона, в котором прячется гусеница тутового шелкопряда. Это тоже пример биотехнологии.

Древние Греция и Рим унаследовали все эти знания, что отразилось в языке, а потом закрепилось и в современной научной терминологии. Латинским «фермент» в Древнем Риме называли закваску для дрожжевого теста, не зная, что в основе ее лежит деятельность дрожжевых грибков.

Наука не стояла на месте, и люди находили все новое и новое применение биологическим процессам. Так, в 1885 году, Пастер разработал прививку против бешенства.

Впервые термин «биотехнология» применил венгерский инженер Карл Эреки в 1917 году.

В производственном отношении основой биотехнологии в процессе её формирования стала микробиологическая промышленность.

Само появление генной инже­нерии стало возможным благодаря фундаментальным от­крытиям молекулярной биологии. В итоге:

2001 год. Ведущие мировые производители генетически модифицированных продуктов питания достигли рекордных объемов продаж.

Ведущий. Спасибо за интересные исторические сведения. Итак, биотехнология развивается быстрыми темпами, количество ее достижений растет в геометрической прогрессии. Невозможно рассказать обо всех аспек­тах применения биотехнологии. Приведем лишь несколько примеров, иллюстрирующих ее возможности.

Об использовании биотехнологии в медицине и фармацевтике мы попросили рассказать профессора медицинского университета Сидорова.

Профессор медицинского университета. Одно из наиболее важных направле­ний генной инженерии — производство лекарств нового поколения, представ­ляющих собой биологически активные белки человека. Следует напомнить, что в большинстве случаев для лечения человека можно ис­пользовать только белки человека, а не свиньи, коровы и т.д. Вследствие этого возникает проблема получения человече­ских белков в нужных количествах.

В связи со сказанным интересна исто­ рия получения интерферонов. В 1957 г. английские ученые Иссаакс и Линдеман обнаружили, что клетки животных и человека в ответ на вирусную инфекцию выделяют какое- то вещество, которое делает окружающие здоровые клетки устойчивыми к вирусной инфекции. Это вещество получило название интерферона. Они синтезируются в очень небольших количествах: источни­ ком их получения может быть либо донор­ ская кровь, либо культура клеток челове­ ка. К сожалению, эти источники не позво­ ляли получать интерфероны в количест­ вах, нужных медицине. В 1980 — 1985 гг. в нескольких лабора­ ториях мира, в том числе и нашей стра­ не, были выделены гены человека, опре­ деляющие синтез интерферонов, и введе­ ны в бактерии. Такие бактерии стали способны синтезировать человече­ ский интерферон. Из 1 л бактериальной культуры можно выделить столько чело­веческого интерферона, сколько из 5 — 10 тыс. л донорской крови. Полученный белок абсолютно идентичен интерферо­ну, синтезируемому в организме человека. В 1989 г. появилось новое лекарство — че­ ловеческий интерферон, в России он выпускается под названием «реаферон».

Сегодня это почти единственный пре­ парат, который эффективен против ви­ русных гепатитов, герпеса, про­ студных заболеваний и в терапии некоторых видов рака.

В настоящее время в мире получили разрешение на применение более 30 пре­ паратов, созданных методами генной ин­ женерии, и более 200 находятся на разных стадиях клинических исследований.

Медицина использует выращенные «в пробирке» клетки кожи для лечения повреждений кожного покрова, и в первую очередь — при лечении ожоговых ран.

Находят применение в медицине и синтезированные биотехнологами ферменты. Так, в нашей стране для лечения сердечно-сосудистых заболеваний разработан ферментный препарат, который можно вводить в сосуды для растворения образовавшихся в них тромбов.

Большие успехи достигнуты клеточной инженерией в области иммунологии: разработаны методы получения особых гибридных клеток, производящих индивидуальные антитела. Это позволило создать высокочувствительные средства диагностики ряда тяжёлых заболеваний человека, в том числе и рака. Эти антитела имеют не только диагностическое, но и лечебное значение: при аутоиммунных заболеваниях, когда иммунные клетки «ополчаются» против собственных органов и тканей, для лечения рака.

В современ­ной фармацевтической промышленности подобные анти­тела используют для очистки лекарственных препаратов.

Вакцина­ция — одна из точек применения биотехнологии.

Антибиотики – очень важные лекарства. Синтезировать антибиотики химически было очень дорого или вообще почти невозможно. И тогда решили для их промышленного производства использовать микроорганизмы, синтезирующие пенициллин и другие антибиотики. Так возникло важнейшее направление биотехнологии, основанное на использовании процессов микробиологического синтеза.

Таковы основные направления биотехнологических разрабо­ток в области медицины.

Ведущий. Без преувеличения можно сказать, что центральное приложение новейших биотехнологических под­ходов — медицина. Однако я читала, что одной из проблем, связанных с белками медицинского назначения, является наличие у них побочных эффектов. Например, аллергические реакции возникают как против «лечебных» белков, так и против антител, даже если их получают на основе человеческих генов.

Профессор медицинского университета. Эта проблема не нова для медицины и не является непреодолимой. Наука работает над решением этих проблем.

Главный технолог кондитерской фабрики Сахарова. Микроорганизмы, культуры растительных клеток могут дать пищевые добавки, выгодно отличающиеся своей «натураль­ностью» от синтетических продуктов, преобладающих в насто­ящее время. Все большее значение приобретают низкокалорийные, не опасные для больных диабетом заменители сахарозы, в первую очередь фруктоза — продукт превращения глюкозы при участии фермента. В некоторых продуктах применяют глицин, аспартам, а так же тауматин и монеллин, которые слаще сахарозы в 10 тыс. раз.

Немаловажную роль играют ныне в пищевой промышленности ферменты. С их помощью осветляют фруктовые соки, производят безлактозное (диетическое) молоко, размягчают мясо. Большие возможности в плане повышения питательной ценности представ­ляет добавление в продукты питания витаминов и аминокислот. Ряд аминокислот производят с применением микробов-сверх­продуцентов, полученных с применением методов генетической инженерии.

Ученые уже выделили гены, ответствен­ ные за синтез белков паутины, и перене­ сли их в микроорганизмы. Та­ ким образом, открывается путь к промыш­ ленному микробиологическому синтезу нового материала, который идеально подходит для многих практических целей: парашютного корда, бронежилетов и др.

Биотехнология проникла и в вопросы добычи, обогащения и перераработки руд, отделения и концентрирования металлов из сточ­ных вод как вторичного сырья, экстракции остаточных порций нефти из иссякающих месторождений. Большую роль в этих процессах играют микроорга­низмы, способные жить в недрах Земли и осуществлять там химические превращения. Разработаны методы использования микроорганизмов для борьбы с метаном в угольных шахтах. Значительный вклад предстоит внести биотехнологии и в решение энергетической проблемы. Например, путем биоконверсии растительного сырья, отходов промышленности и сельского хозяйства. В результате биоконверсии можно получить глюкозу, а из неё — спирт, который и будет служить топливом. Всё шире развёртываются исследования по получению биогаза (в основном метана) путём переработки животноводческих, промышленных и коммунальных отходов с помощью микроорганизмов. При этом остатки после переработки являются высокоэффективным органическим удобрением. Таким образом, этим путём решаются сразу несколько проблем: охрана окружающей среды от загрязнений, получение энергии и производство удобрений. Установки по получению биогаза уже работают в разных странах.

Ведущий. Большое спасибо. О практическом применении достижений биотехнологии в сельском хозяйстве нам расскажет профессор СХА Синицын.

Профессор СХА Синицын. Биотехнология в сельском хозяйстве позволяет решить проблемы повышения устойчивости к неблагоприятным факторам, защиты от вредителей, повышения продуктивности. Получены впечатляющие результаты: созданы трансгенные сорта хлопчатника, томатов, табака, риса, устой­чивых к насекомым-вредителям, вирусам, грибковым заболеваниям. Трансгенными называют организмы, в ДНК которых встроены «нужные» гены других организмов.

Был получен картофель, листья которого стали вырабатывать белок, ядовитый для жуков.

Используют продукты из трансгенной сои, кукурузы, картофеля и подсолнечника.

В Америке вырастили помидор, который может полгода лежать в комнате и не гнить.

Учеными также были разработаны биоинсектициды как альтернатива химическим пестицидам.

Ведущий. Я вижу, среди зрителей есть желающие выступить. Представьтесь, пожалуйста.

Зритель. Доцент кафедры агрохимии Полежайкин. Следовало бы отметить, что не изучены и непредсказуемы последствия интродукции в окружающую сре­ ду трансгенных растений, так же как и любых других модифицированных форм. Известно, что даже лабораторные исследования с этими организмами регламентируются специальными требованиями. Вот почему не­обходим крайне жесткий контроль за исполь­ зованием трансгенных растений в естествен­ ных условиях. Наконец, опыт применения трансгенных растений в природе недостаточ­ но продолжителен.

Профессор СХА. Для выявления безопасности трансгенных растений необходимы длительные многоплановые исследования. Именно длительные, поскольку последствия могут проявиться не в первом, а в последующих поколениях.

Вот почему следует признать необходимым строгий контроль за их использованием, тщательное и всестороннее исследование их безопасности и обязательное маркирование всех трансгенных продуктов, поступающих на рынок. А о трансгенных животных нам расскажет мой коллега – доцент Воробьев.

Доцент Воробьев. Для животноводства биотехнология создает трансген­ных животных — продуцентов биологиче­ски активных белков.

Первые трансгенные животные были получены в 1974 в Кембридже. Первые трансгенные животные в России появились в 1982. В практических целях трансгенные животные используются различными зарубежными фирмами как коммерческие биореакторы, обеспечивающие производство разнообразных медицинских препаратов (антибиотиков, факторов свёртываемости крови и др.). Кроме того, перенос новых генов позволяет получать трансгенных животных, отличающихся повышенными продуктивными свойствами (например, усиление роста шерсти у овец, понижение содержания жировой ткани у свиней, изменение свойств молока) или устойчивостью к различным заболеваниям. В настоящее время человечество уже использует множество продуктов, получаемых с помощью трансгенных животных: медицинские препараты, органы, пища. В мире уже существуют сотни трансген­ных овец и коз, продуцирующих в молоке биологически активные белки че­ловека. Такой метод произ­водства экономически выгоден и экологичен. Одна трансгенная овца может произвести с молоком такое количество лекарств, которое дос­ таточно для лечения сотен тысяч больных. Это цен­ ное свойство трансгенные животные передают по­ томству.

С молоком трансгенных животных можно получать не только лекарства. Из­ вестно, что для производства сыра высо­ кого качества необходим фермент, ство­ раживающий молоко, — реннин. Этот фермент добывают из желудков молочных телят. Он дорог и не всегда доступен. Наконец генные инженеры сконструиро­ вали дрожжи, которые стали производить этот ценный белок при микробиологиче­ ском синтезе. Генно-инженерный реннин под названием «химозин» продается во всем мире, в том числе и России.

Гормоны роста живот­ных, производимый с помощью биотехнологии, начали использовать в сельском хо­зяйстве (применение гормона роста коров увеличивает их удойность на 15%; гормон роста рыб ускоряет их рост).

Биотехнология также позволяет производить корма с повышенным содержанием питательных веществ. Например, треонина, лизина и кормового белка. В год его производят более 1 млн. тонн. Усвояемость белковых веществ, содержащихся в продукции микробиологического синтеза, такова, что 1 т кормового белка экономит 5-8 т зёрна. Добавка 1 т биомассы дрожжей в рацион птиц, например, позволяет получить дополнительно 1,5-2 т мяса или 25-35 тыс. яиц, а в свиноводстве — высвободить 5-7 т фуражного зёрна. Дрожжи — не единственный возможный источник белка. Он может быть получен путём выращивания микроскопических зелёных водорослей, различных простейших и других микроорганизмов.

Ведущий. У наших зрителей, похоже, есть вопросы к вам. Представьтесь, пожалуйста.

Зритель. Я участник экологического движения «Защитники животных». К настоящему моменту стало очевидно, что манипуляции с генами сулят необратимые последствия для человечества и приносят значительные страдания животным, которые являются основным объектом в научных исследованиях.

Самый первый патент за выведение новой формы жизни был выдан Гарвардскому университету в 1992 году. Это была онкомышь. Мышь была выведена для того, чтобы в возрасте 6 недель заболеть раком и превратиться в товар для продажи в научно-исследовательские лаборатории.

В Израиле был найден ген, из-за которого шеи кур становятся тощими и лишенными перьев, а также ген, ответственный за закручивание перьев. С помощью комбинации этих двух генов была получена лысая птица, которую планируется разводить в птичниках в условиях жары пустыни. При этом израильские ученые стремятся получить птицу, мясо которой обладало бы исключительной сочностью и содержало поменьше жиров. Отсутствие перьев позволяет сохранить ту температуру тела птицы, при которой в ее организме не накапливаются вредные для человека жиры. В расчет не берутся только страдания кур, перья которых выполняют защитную функцию.

Постоянно растущие потребности в мясе толкают ученых на дьявольский путь: если невозможно изменить скорость размножения коров (коровы воспроизводят по одному теленку в год), тогда увеличим размер теленка. Этого добились в Бельгии путем введения двойного мускульного гена, который увеличивает мускульный рост в задней части коровы, где лучшее мясо, на продаже которого делают деньги. Однако во всех генных играх существует принцип компенсации, который в случае с бельгийскими коровами выразился в уменьшении размера таза и сужении тазового канала. В результате коровы не могут больше рожать естественным путем и обречены на кесарево сечение на всю жизнь. Некоторым коровам приходится делать по 10 кесаревых сечений. Так же как и для людей, постоянные вскрытия брюшной полости становятся болезненным процессом и причиняют страдания. 25% телят, полученных с помощью клонирования, почти вдвое превышают нормальные размеры в момент рождения, и при отеле коровам требуется хирургическое вмешательство (кесарево сечение).

Речь давно уже не идет о восприятии наших «меньших братьев» как живых, чувствующих существ. Холодный расчет и человеческая алчность заставили их появиться на свет только для того, чтобы служить донорами органов, тканей, клеток.

Ведущий. Кто еще желает высказать свое мнение? Представьтесь.

Зритель. Я – эколог. Ежегодно уменьшающееся биоразнообразие подвергается еще большей угрозе из-за клонирования, так как увеличивается риск появления новых возбудителей заболеваний. И, наконец, когда генетически модифицированные организмы (растения, животные) попадают в естественные условия, постоянно возникает опасность генетического загрязнения в результате взаимодействия старых и новых форм. При трансплантации человеку органов животных возникает серьезная опасность того, что патогены органов животных-доноров могут прижиться в людях. Несколько животных вирусов очень похожи на человеческие. Учитывая эти обстоятельства, Совет Европы проголосовал за мораторий на клиническое тестирование трансплантантов из органов животных на людях (1января1999года). Невозможно пока предсказать воздействие ГМ-организмов на человеческий организм при употреблении их как продуктов питания, так как не изучены пути их утилизации в организме, и их вред может проявить себя не в первом поколении. Попытка решить продовольственную проблему в промышленных масштабах с помощью выращивания гигантских животных бессмысленна, так как остается проблема вскармливания этих животных, проблема интенсивного животноводства, разрушения в результате этого окружающей среды. Известно, что растениеводство является более экономичным использованием пахотной земли (в 10-16 раз по сравнению с животноводством).

Ведущий. Среди зрителей я вижу желающих возразить вам. Представьтесь, пожалуйста.

Кроме того, новая «зеленая революция», которая уже началась, даст растения, которые не будут нуждаться в пестицидах, а в будущем — и в азотных удобрениях. Прекращение применения химических пестицидов рез­ ко улучшит состояние окружающей среды, сократит расходы нефти и газа на их про­изводство.

Ведущий. А каково мнение зрителей? Пожалуйста, представьтесь.

Зритель. Я представитель движения Гринпис . Но даже если развитие биотехнологии подает надежду на улучшение качества жизни, оно несет в себе и серьезную угрозу безопасности. Поскольку доступ к биотехнологической информации будет постоянно расширяться, возрастет и число людей, потенциально способных использовать эту информацию во зло и погубить множество человеческих жизней. Наконец, некоторые новинки вызовут и серьезные споры, связанные с соблюдением этических норм и прав личности. Эти споры будут вестись вокруг таких предметов, как клонирование, исследования стволовых клеток и расшифровка кода ДНК, позволяющая обнаруживать предрасположенность к тем или иным болезням, некоторые познавательные способности, склонность к антисоциальному поведению.

Я попрошу зрителей в студии еще раз проголосовать. Напоминаю, зеленые карточки означают ваше положительное отношение к биотехнологии, красные – отрицательное. Прошу голосовать. Интересно, изменилось ли ваше отношение к биотехнологии в ходе ток-шоу? Посмотрим на результаты (оглашение итогов голосования)

Ведущий. На этом наша встреча окончена. Надеюсь, вы узнали что-то новое для себя. До свидания!

«Биотехнология — это новый этап синтеза современных биологических знаний и технического опыта», — говорил академик Ю. А. Овчинников еще семь лет назад. И словно в продолжение его мыслей в предисловии к книге Б. Циммермана «Биобудущее» знаменитый Френсис Крик, тот, что совместно с Дж. Уотсоном «увидел» и построил модель ДНК в виде двойной спирали, повторил чуть позже то же самое. «Неудивительно, — сказал он, — что это новое знание и власть, которую оно принесет, по-видимому, окажет громадное влияние на нашу цивилизацию не только в отдаленном будущем, но и в течение продолжительности жизни большей части читателей этой книги».

Впервые термин «биотехнология» применил венгерский инженер Карл Эреки в 1917 году.

В производственном отношении основой биотехнологии в процессе её формирования стала микробиологическая промышленность.

В 1941 году датский микробиолог Лост прочитал лекцию в городе Львове и впервые использовал термин «генетическая инженерия». Годом рождения генной инженерии счита­ется 1972 г., когда в лаборатории Пола Берга в США была впервые получена искусственная ДНК. Само появление генной инже­нерии стало возможным благодаря фундаментальным от­крытиям молекулярной биологии.

2001 год. Создана первая полная генетическая карта сельскохозяйственного растения (риса). Ведущие мировые производители генетически модифицированных продуктов питания достигли рекордных объемов продаж.

Источник