Толкования: Генетически модифицированный организм

Генетически модифицированный организм

Генети́чески модифици́рованный органи́зм (ГМО) — организм, генотип которого был искусственно изменён при помощи методов генной инженерии. Это определение может применяться для растений, животных и микроорганизмов. Генетические изменения, как правило, производятся в научных или хозяйственных целях. Генетическая модификация отличается целенаправленным изменением генотипа организма в отличие от случайного, характерного для естественного и искусственного мутационного процесса.

Основным видом генетической модификации в настоящее время является использование трансгенов для создания трансгенных организмов.

В сельском хозяйстве и пищевой промышленности под ГМО подразумеваются только организмы, модифицированные внесением в их геном одного или нескольких трансгенов[1].

В настоящее время специалистами получены научные данные об отсутствии повышенной опасности продуктов из генетически модифицированных организмов по сравнению с традиционными продуктами.

Содержание

Цели создания ГМО

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO) рассматривает использование методов генетической инженерии для создания трансгенных сортов растений либо других организмов как неотъемлемую часть сельскохозяйственной биотехнологии. Прямой перенос генов, отвечающих за полезные признаки, является естественным развитием работ по селекции животных и растений, расширивших возможности селекционеров в части управляемости процесса создания новых сортов и расширения его возможностей, в частности, передачи полезных признаков между нескрещивающимися видами[2],[3].

Использование как отдельных генов различных видов, так и их комбинаций в создании новых трансгенных сортов и линий является частью стратегии FAO по характеризации, сохранению и использованию генетических ресурсов в сельском хозяйстве и пищевой промышленности[4].

Во многих случаях использование трансгенных растений сильно повышает урожайность. Есть мнение, что при нынешнем размере населения планеты только ГМО могут избавить мир от угрозы голода, так как при помощи генной модификации можно увеличивать урожайность и качество пищи. Противники этого мнения считают, что при современном уровне агротехники и механизации сельскохозяйственного производства уже существующие сейчас, полученные классическим путём, сорта растений и породы животных способны сполна обеспечить население планеты высококачественным продовольствием.

Методы создания ГМО

Основные этапы создания ГМО:

1. Получение изолированного гена.
2. Введение гена в вектор для переноса в организм.
3. Перенос вектора с геном в модифицируемый организм.
4. Преобразование клеток организма.
5. Отбор генетически модифицированных организмов и устранение тех, которые не были успешно модифицированы.

Процесс синтеза генов в настоящее время разработан очень хорошо и даже в значительной степени автоматизирован. Существуют специальные аппараты, снабжённые ЭВМ, в памяти которых закладывают программы синтеза различных нуклеотидных последовательностей. Такой аппарат синтезирует отрезки ДНК длиной до 100—120 азотистых оснований (олигонуклеотиды).

Чтобы встроить ген в вектор, используют ферменты — рестриктазы и лигазы. С помощью рестриктаз ген и вектор можно разрезать на кусочки. С помощью лигаз такие кусочки можно «склеивать», соединять в иной комбинации, конструируя новый ген или заключая его в вектор.

Техника введения генов в бактерии была разработана после того, как Фредерик Гриффит открыл явление бактериальной трансформации. В основе этого явления лежит примитивный половой процесс, который у бактерий сопровождается обменом небольшими фрагментами нехромосомной ДНК, плазмидами. Плазмидные технологии легли в основу введения искусственных генов в бактериальные клетки. Для введения готового гена в наследственный аппарат клеток растений и животных используется процесс трансфекции.

Если модификации подвергаются одноклеточные организмы или культуры клеток многоклеточных, то на этом этапе начинается клонирование, то есть отбор тех организмов и их потомков (клонов), которые подверглись модификации. Когда же поставлена задача получить многоклеточные организмы, то клетки с изменённым генотипом используют для вегетативного размножения растений или вводят в бластоцисты суррогатной матери, когда речь идёт о животных. В результате рождаются детёныши с изменённым или неизменным генотипом, среди которых отбирают и скрещивают между собой только те, которые проявляют ожидаемые изменения.

Применение

В исследованиях

В настоящее время генетически модифицированные организмы широко используются в фундаментальных и прикладных научных исследованиях. С помощью ГМО исследуются закономерности развития некоторых заболеваний (болезнь Альцгеймера, рак)[5][6], процессы старения и регенерации, изучается функционирование нервной системы, решается ряд других актуальных проблем биологии и современной медицины[7].

В медицине

Генетически модифицированные организмы используются в прикладной медицине с 1982 года. В этом году зарегистрирован в качестве лекарства генно-инженерный человеческий[8] инсулин, получаемый с помощью генетически модифицированных бактерий[9].

Ведутся работы по созданию генетически модифицированных растений, продуцирующих компоненты вакцин и лекарств против опасных инфекций (чумы[10], ВИЧ[11]). На стадии клинических испытаний находится проинсулин, полученный из генетически модифицированного сафлора[12]. Успешно прошло испытания и одобрено к использованию лекарство против тромбозов на основе белка из молока трансгенных коз[13].

Бурно развивается новая отрасль медицины — генотерапия. В её основе лежат принципы создания ГМО, но в качестве объекта модификации выступает геном соматических клеток человека. В настоящее время генотерапия — один из главных методов лечения некоторых заболеваний. Так, уже в 1999 году каждый четвёртый ребёнок, страдающий SCID (severe combined immune deficiency), лечился с помощью генной терапии.[14] Генотерапию, кроме использования в лечении, предлагают также использовать для замедления процессов старения[15].

В сельском хозяйстве

Генная инженерия используется для создания новых сортов растений, устойчивых к неблагоприятным условиям среды и вредителям[16], обладающих лучшими ростовыми и вкусовыми качествами. Создаваемые новые породы животных отличаются, в частности, ускоренным ростом и продуктивностью. Созданы сорта и породы, продукты из которых обладают высокой питательной ценностью и содержат повышенные количества незаменимых аминокислот и витаминов.

Проходят испытания генетически модифицированные сорта лесных пород со значительным содержанием целлюлозы в древесине и быстрым ростом[17].

Однако, существуют ограничения на использование генетически модифицированных семян. Для этого используется либо Terminator Technology, либо юридические ограничения[18].

Другие направления

GloFish, первое генетически модифицированное домашнее животное

Разрабатываются генетически модифицированные бактерии, способные производить экологически чистое топливо[19].

В 2003 году на рынке появилась GloFish — первый генетически модифицированный организм, созданный с эстетическими целями, и первое домашнее животное такого рода. Благодаря генной инженерии популярная аквариумная рыбка Данио рерио получила несколько ярких флуоресцентных цветов.

В 2009 году выходит в продажу ГМ-сорт розы «Applause» с цветами синего цвета[20]. Таким образом, сбылась многовековая мечта селекционеров, безуспешно пытавшихся вывести «синие розы» (подробней см. en:Blue rose).

Безопасность

Появившаяся в начале 1970-х годов технология рекомбинантных ДНК (en:Recombinant DNA) открыла возможность получения организмов, содержащих инородные гены (генетически модифицированных организмов). Это вызвало обеспокоенность общественности и положило начало дискуссии о безопасности подобных манипуляций.[21]

В 1974 году в США была создана комиссия из ведущих исследователей в области молекулярной биологии для исследования этого вопроса. В трёх наиболее известных научных журналах (Science, Nature, Proceedings of the National Academy of Sciences) было опубликовано так называемое «письмо Брега», которое призывало учёных временно воздержаться от экспериментов в этой области.[22]

В 1975 году прошла Асиломарская конференция, на которой биологами обсуждались возможные риски, связанные с созданием ГМО.[23]

В 1976 году Национальным институтом здоровья (США) была разработана система правил, строго регламентировавшая проведение работ с рекомбинантными ДНК. К началу 1980-х годов правила были пересмотрены в сторону смягчения.[24]

В начале 1980-х годов в США были получены первые линии ГМО, предназначенные для коммерческого использования. Правительственными организациями, такими как NIH (Национальный институт здоровья, англ. National Institutes of Health) и FDA (Управление по контролю за качеством пищевых продуктов, медикаментов и косметических средств, англ. Food and Drug Administration), была проведена всесторонняя проверка этих линий. После того, как была доказана безопасность их применения, эти линии организмов получили допуск на рынок.[24]

В настоящее время специалистами получены научные данные об отсутствии повышенной опасности продуктов из генетически модифицированных организмов в сравнении с продуктами, полученными из организмов, выведенных традиционными методами (см. дискуссию в журнале Nature Biotechnology)[25][26]. Как отмечается в докладе Генерального Директората Европейской комиссии по науке и информации[27]:

Главный вывод, вытекающий из усилий более чем 130 научно-исследовательских проектов, охватывающих 25 лет исследований и проведённых с участием более чем 500 независимых исследовательских групп, состоит в том, что биотехнологии и, в частности, ГМО как таковые не более опасны, чем, например, традиционные технологии селекции растений

Регулирование

В некоторых странах создание, производство, применение продукции с использованием ГМО подлежит государственному регулированию. В том числе и в России, где исследовано и одобрено к применению несколько видов трансгенных продуктов.

Список ГМО, одобренных в России для использования в пищу населением (по состоянию на 2008 год):[28]

ГМО и религия

В соответствии с заключением иудаистского Ортодоксального Союза, генетические модификации не влияют на кошерность продукта.[30]

По мнению Исламского Совета Юриспруденции, продукты, полученные из ГМ-семян, халяльны.[30]

Католическая церковь поддерживает выращивание ГМ-культур[31]. По мнению высших церковных иерархов, ГМ-культуры могут стать решением проблемы мирового голода и бедности.[32]


См. также

Ссылки

Литература

Примечания

  1. genetically modified organism // Glossary of biotechnology for food and agriculture: a revised and augmented edition of the glossary of biotechnology and genetic engineering. Rome, 2001, FAO, ISSN 1020-0541
  2. What is agricultural biotechnology? // The state of food and agriculture 2003-2004: The state of food and agriculture 2003-2004. Agricultural Biotechnology. FAO Agriculture Series №35. (2004)
  3. Лещинская И.Б. Генетическая инженерия  (рус.) (1996). Архивировано из первоисточника 21 января 2012. Проверено 4 сентября 2009.
  4. [www.fao.org/docrep/meeting/022/mb387e.pdf Preetmoninder Lidder and Andrea Sonnino. Biotechnologies for the management of genetic resources for food and agriculture. FAO Commission on genetic resources for food and agriculture, 2011]
  5. Jeffrey Green,Thomas Ried. Genetically Engineered Mice for Cancer Research: Design, Analysis, Pathways, Validation and Pre-clinical Testing. Springer, 2011
  6. Patrick R. Hof,Charles V. Mobbs. Handbook of the neuroscience of aging. p537-542
  7. Cisd2 deficiency drives premature aging and causes mitochondria-mediated defects in mice//Genes & Dev. 2009. 23: 1183-1194[1]
  8. Инсулин растворимый [человеческий генно-инженерный (Insulin soluble [human biosynthetic]): инструкция, применение и формула]
  9. История развития биотехнологии  (рус.).(недоступная ссылка — история) Проверено 4 сентября 2009.
  10. Zenaida Gonzalez Kotala UCF professor develops vaccine to protect against black plague bioterror attack  (англ.) (30 July 2008). Архивировано из первоисточника 21 января 2012. Проверено 3 октября 2009.
  11. Получение препарата против ВИЧ из растений  (рус.) (1 апреля 2009, 12:35). Архивировано из первоисточника 21 января 2012. Проверено 4 сентября 2009.
  12. Инсулин из растений проходит испытания на людях  (рус.). MEMBRANA (12 января 2009).(недоступная ссылка — история) Проверено 4 сентября 2009.
  13. Ирина Власова Американским пациентам сделают козу  (рус.) (11 февраля 2009, 16:22).(недоступная ссылка — история) Проверено 4 сентября 2009.
  14. Matt Ridley. Genome: The Autobiography of a Species In 23 Chapters.HarperCollins, 2000, 352 pages
  15. The Mission Impossible of Genetic Redesign For Longevity
  16. Элементы — новости науки: Трансгенный хлопок помог китайским крестьянам победить опасного вредителя
  17. И поросла Россия трансгенными берёзками... | Наука и техника | Наука и технологии России
  18. Monsanto Seed Saving and Legal Activities
  19. Super-biofuel cooked up by bacterial brewers — tech — 08 December 2008 — New Scientist
  20. MEMBRANA | Мировые новости | В Японии стартуют продажи настоящих синих роз
  21. Б.Глик, Дж.Пастернак. Молекулярная биотехнология = Molecular Biotechnology. — М.: Мир, 2002. — С. 517. — 589 с. — ISBN 5-03-003328-9
  22. Berg P et. al. Science, 185, 1974, 303.
  23. Breg et al., Science, 188, 1975, 991-994.
  24. 1 2 Б.Глик, Дж.Пастернак. Контроль применения биотехнологических методов // Молекулярная биотехнология = Molecular Biotechnology. — М.: Мир, 2002. — С. 517-532. — 589 с. — ISBN 5-03-003328-9
  25. V. 25 (2007), No 9, pp. 981—987 GM soybeans and health safety — a controversy reexamined. Andrew Marshall (Editor of Nature Biotechnology); перевод: Генно-модифицированная соя — ответ на критику
  26. V. 25 (2007), No 12, pp. 1351—1360; перевод: Генно-модифицированная соя и безопасность для здоровья — продолжение полемики
  27. European Commission Directorate-General for Research and Innovation; Directorate E — Biotechnologies, Agriculture, Food; Unit E2 — Biotechnologies (2010)
  28. В России зарегистрировано около ста ферментных препаратов и пищевых добавок, приготовленных с использованием разрешённых ГМО и ГММ.
  29. ГМ-сорта картофеля «Елизавета 2904/1 kgs» и «Луговской 1210 amk» выведены в России.
  30. 1 2 Family Farm Defenders : Critical Faith-Based Perspectives On Biotech And Genetically Modified Organisms GM Os
  31. Позиция католиков разных стран по вопросам ГМО не совпадает Biosafety.ru — Альянс СНГ «За Биобезопасность»
  32. Genetically modified crops get the Vatican’s blessing — science-in-society — 04 June 2009 — New Scientist