Морковка вместо капельницы

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Медицина


Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ВМЕСТО
Все-таки мы, люди, устроены одинаково. Мы можем с жаром рассуждать о вреде трансгенной картошки, о содержании «му-тантной» сое в колбасе, о засилье на нашем столе «пищи Франкенштейна& gt->-… Но, обратите внимание — лишь в случае, когда речь идет о хлебе насущном. Но если, не дай бог, жизнь заставит нас не по книжкам выучить пугающие медицинские термины, разве будем мы выяснять, откуда, из какого источника пришла к нампо-мощь? И кто из поборников «генетической чистоты» оттолкнет руку, исцеляющую его ребенка «трансгенным& gt->- лекарством?
Гормоны, цитокины, факторы роста, ферменты… Список этих, ставших нам необходимыми, фармацевтических белков самого разного назначения необычайно велик. Как, кстати, широк и спектр заболеваний, которым подвержено наше стремительно умножающееся и «стареющее» человечество в попытке «ускользнуть» из-под действия естественного отбора. Многие из этих фармацевтических препаратов входят в группу «самых дорогих» лекарств. Тем не менее, потребность в них, и сейчас покрываемая недостаточно, с течением времени будет только возрастать.
К сожалению, мало кто задумывается о том, что именно успехи в развитии генно-инженерных технологий открыли новые, небывало широкие возможности для получения белков терапевтического назначения, сделав их более массовыми и доступными. Для этой цели сейчас широко используются генетически трансформированные клетки бактерий, дрожжей, млекопитающих
и насекомых. Однако у этих, ставших уже традиционными, систем есть существенные недостатки.
Например, в клетках бактерий возможна модификация и неправильная «сборка» молекул белка, синтезированных на «матрице» встроенных генов высших организмов. Клетки животных могут нести в себе опасные для человека вирусы и прионы, печально известные нам по «коровьему бешенству». Да и себестоимостьре-комбинантных (трансгенных) белков, полученных из таких систем, достаточно высока.
Какой же выход предлагает нам биотехнология? Альтернативой является использование трансгенных растений. Выращивание растений не требует дорогостоящего оборудования, оно может идти в больших, сельскохозяйственных масштабах. Трансгенный перенос и регенерация у растений происходит значительно проще по сравнению с животными. А целевой белок в ряде случаев можно даже не выделять — просто съесть
БАНАНЫ В СИБИРИ НЕ РАСТУТ
вместе с «носителем», бананом или салатом. Возможность получения из растений рекомбинантных белков, не уступающим по биологической активности аналогам из других систем, уже доказана исследованиями ведущих биотехнологических центров мира.
Подобные работы ведутся и в Новосибирске Институтом цитологии и генетики СО РАН совместно с партнерами — Институтом химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и Институтом клинической иммунологии СО РАМН. Трансгенным плодом этого научного триумвирата в буквальном смысле стала морковь с «человеческим» геном, кодирующим интерлейкин-18.
Белая «фата», окутывающая цветы трансгенной
морковки, препятствует переопылению растений
¦ 1

И все же — почему именно морковка? Достоинств у моркови несколько. Во-первых, бананы в Сибири растут плохо, а она и на вкус в любом виде хороша, и неприхотлива, и храниться может долго. Во-вторых, чтобы перенести чужеродный ген в какое-нибудь растение, нужно иметь для него еще и отработанную систему генетической трансформации. Плюс — отработанную систему регенерации, т. е. восстановления целого растения из отдельных трансформированных клеток. И для моркови — все это имеется.
Кстати сказать, «дублером» морковки в нашем случае выступил табак — один из самых «излюбленных» модельных объектов генных инженеров. Именно на этом, к сожалению, малосъедобном объекте исследователи и отработали все манипуляции по переносу гена интер-лейкина-8. А вот чтобы понять, для чего вообще этот «огород городился», сделаем небольшой экскурс в иммунологию.
Задача иммунной системы — защищать наш организм от проникающих патологических агентов, а заодно исполнять и работу «внутренней полиции». Одним из результатов иммунной несостоятельности организма является неконтролируемый рост собственных клеток, приводящий к развитию злокачественных новообразований. При недостаточности иммунного ответа необходимо активизировать защитные силы организма с помощью различных иммунотропных факторов. К ним относятся, например, цитокины и пептиды, в том числе — и наш интерлейкин-18.
Интерлейкин-18 (ИЛ-18) постоянно образуется в организме человека и участвует в формировании врожденного и приобретенного иммунитета. Однако
иногда его продуцируется недостаточно, а при некоторых вирусных заболеваниях образуется особый белок, который снижает активность ИЛ-18. В таких случаях пациентам для активации иммунитета необходимо дополнительное введение ИЛ-18, получаемого в настоящее время из генетически трансформированной кишечной палочки Е. coli.
Но это не только дорого, но и небезопасно, поскольку обычная длительная терапия провоспалительными протеинами сопровождается побочными эффектами: воспалением слизистой кишечника, поражением печени, снижением веса и т. д. Да и саму процедуру внутривенного введения интерлейкина — например, при иммунотерапии рака, — особоенно приятной не назовешь: 24 часа под капельницей, а в качестве побочных эффектов — лихорадочное состояние, повышение температуры тела. И если бы ее можно было заменить несколькими порциями морковного салата…
Д ГИПОТЕЗЫ И ФАКТЫ
МОРКОВНАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ
I I нуклеотидная
последовательность
интерлейкина-18
человека
Но, увы, — это еще далеко не конечный продукт, и уж тем более не конечная стадия работы генного инженера. Встроить трансген — полдела, потом начинается тяжелая и кропотливая работа по отбору растений, которые будет хорошими продуцентами нужного белка.
Во-первых, поскольку сам генный перенос осуществляется достаточно случайным образом, в хромосомы растения может встроиться множество копий бактериальной тДНК с целевым геном. Однако для дальнейшей селекции предпочтительны растения только с одной вставкой, что позволяет в какой-то мере избежать досадного «умолкания» гена у потомков.
Кроме этого, нужно точно установить, в какое конкретное место произошла встройка гена, проанализировать ближайшие районы ДНК. Ген должен не только «присутствовать» в клетке, но и хорошо работать, — поэтому в растениях нужно определить наличие и концентрацию рекомбинантн ого белка. И главное — необходимо отобрать особи, у потомков которых ген будет у стой-чиво функционировать, не меняя уровень экспрессии. Для этого, например, у трансгенного табака, не-
В «подопытную» морковку была встроена специальная генетическая конструкция, сконструированная сотрудниками группы фармагеномики ИХБиФМ и лаборатории гетерозиса растений ИЦиГа. Это ведь только так говорится — «встроили ген». Поскольку трансген должен успешно работать в новом генном окружении, синтезированный белок — хорошо выделяться из растения и т. п, то генные конструкторы снабжают целевой ген целым рядом «помощников», что хорошо видно из приведенной схемы.
В ИЦиГе полученным вектором-переносчиком -плаз-мидой рВП01−1Ы8 — были, по принятой методике, трансформированы агробактерии, эти широко известные природные «генные инженеры». При совместной культивации трансформированных агробактерий и листовых дисков моркови бактериальные плазмиды, несущие ген интерлейкина, встроились в растительные хромосомы. Затем — регенерация отдельных клеток до целого растения, отбор трансгенных особей на селективной среде с антибиотиком, доращивание растений в фитотроне. И, наконец, у нас в руках вожделенный корнеплод!
Почему генных инженеров называют инженерами? Потому что в геномы встраивают не просто кусочек чужеродной ДНК, а настоящие генетические конструкции. На схеме показаны этапы конструирования плазмиды рВИ01−1118 — вектора-переносчика гена человеческого интерлейкина-18
сущего ген интерлейкина-8, было прослежено семь поколений (Дейнеко, 2004), у моркови же пока — только первое, не считая родительского.
В результате селекционеры отбирают единичные растения с нужными признаками, у которых есть шанс «выйти в люди». Но путь этот очень долог, и очень дорог… И дорог не только в прямом, но и в переносном смысле, ведь стоимость его измеряется человеческим здоровьем, а иногда — и жизнью.
Требуется много профессиональных навыков, терпения и трудолюбия, чтобы из трансформированной клеточной культуры вырастить взрослые плодоносящие растения. Фото 1−6
У трансгенных растений — продуцентов фармацевтических белков — в отличие от пищевых, путь к нашему столу удлиняется на стадию клинических испытаний.
Первыми «дегустаторами» нашей трансгенной морковки стали лабораторные мыши. Именно этим безотказным работникам под «присмотром» сотрудников лаборатории молекулярной генетики НИИКИ была доверена оценка эффективности фармацевтического белка, заключенного во вкусную оранжевую «пилюлю». Шустрые хвостатые испытатели в течение двух недель бодро грызли корнеплоды, неотличимые по виду и цвету от родительского сорта — популярной Нантской.
Нужно заметить, что доставка нужного фактора в организм посредством растений происходит более мягко и физиологично по сравнению с обычными инъекциями. Генетически трансформированная растительная клетка представляет собой своеобразную микропилюлю, в которой небольшие дозы препарата как капсулой покрыты растительной оболочкой. Она не только защищает белок от преждевременной дезактивации в желудке под воздействием соляной кислоты и ферментов поджелудочной железы, но и, медленно разрушаясь, обеспечивает постепенное высвобождение препарата.
¦

МЫШИ
на «обычной»
диете

мыши после 10-дневного
употребления трансгенной
моркови

Один из стандартных методов оценки иммунного статуса организма — стимуляция неспецифического иммунитета иньекцией эритроцитов барана. Силу иммунного ответа оценивают по степени выраженности ГЗТ (гиперчувствительности замедленного типа), иначе — по размеру припухлости в месте инъекции
ш
52
Двойной сигнал
Ниме|1а растении
7 13 21 28 М |
Минера рапеиин
15 18 Н М& gt- ОДИНОЧНЫЙ
2.5 Ьр
сигнал
2.6 П р
Для дальнейшей селекции отбираются трансформанты только с одной вставкой чужеродного гена на геном. Из результатов авторадиографии геномных ДНК трансгенных растений табака видно, что у растения под «несчастливым» номером 13 обнаружен двойной сигнал, указывающий на встройку двух копий фрагмента ДНК, кодирующего интерлейкин-18
Белок из трансгенных растений усваивается в нашем кишечном тракте так же, как и любые другие протеины. Пока нет свидетельств, что интерлейкин может попасть в кровоток через кишечные стенки «целиком». Однако, даже расщепленный на отдельные пептиды, он способен оказывать стимулирующее действие на иммунные реакции.
Но вернемся к нашим хвостатым пациентам. Благодаря потреблению трансгенной моркови с ИЛ-18 у мышей значительно выросли показатели клеточного иммунитета, увеличилась пролиферация клеток лимфоидных органов (селезенки и тимуса), также отражающая усиление иммунного ответа. Полученные эффекты стимуляции иммунитета оказались во многом сходны с действием рекомбинантного ИЛ-18 из других систем экспрессии.
Подопытные мыши прекрасно чувствуют себя и сейчас — спустя полгода после эксперимента. А трансгенную морковь нового поколения едят уже мыши с раковыми опухолями. Испытания переносятся в обстановку, близкую к «боевой»…
Но до практического использования еще очень далеко, и путь этот долог и дорог. Одного энтузиазма ученых и медиков здесь явно недостаточно — для продолжения работ требуются значительные материальные и финансовые вложения. Ведь фонтан идей, в отличие от неф-
тяного, не приносит немедленной прибыли. И все же надеемся, что нашим исследователям не придется завидовать отцу-основателю генетики Менделю, которому, кроме таланта, терпения, трудолюбия и лопаты — этих непременных инструментов истинных селекционеров, — требовался лишь простенький микроскоп…
к. ~ м

ГИПОТЕЗЫ И ФАКТЫ
Директор Г У НИИКИ СО РАМН, академик РАМН Владимир Александрович Козлов: «Будущее медицины — это вакцины. И это сказано не ради рифмы. Сейчас вакцинация — & quot-крестник биотехнологии… & lt-… >- В последнее время во всем мире бурно развиваются клеточные технологии, с помощью которых мы сможем лечить основные заболевания современных людей»
(из доклада на научной сессии, посвященной 60-летию РАМН).
Красота, ум и обаяние — это гармоничное сочетание не чуждо нашим «ученым дамам». Елена Владимировна Якушенко — кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной иммунологии
Сергей Витальевич Сенников, доктор медицинских наук, профессор, заведующий лабораторией молекулярной иммунологии пишет научно-популярную книку о цитокинах «Язык клетки»
Один из будущих выпусков журнала будет посвящен проблемам современных клеточных технологий. В фокусе — СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ
* Г-*
'-1г
4
в
& amp-
V*
4 '-
& gt-

Интеллигентная и милая «барышня» Юлечка Лопатникова — младший научный сотрудник НИИ иммунологии — не падает в обморок при виде безобидного грызуна
Резвые мышки не по воле случая бодро хрустели трансгенной морковкой с интерлейкином-18 именно в лабораторном виварии новосибирского Института клинической иммунологии РАМН. Широкую известность институт получил благодаря открытию в 1995 году на его базе Клиники иммунопатологии — единственного специализированного учреждения на востоке страны, в котором внедряются новейшие научные разработки ученых-иммунологов. Еще через несколько лет при клинике были открыт Центр трансплантации костного мозга, а затем — Центр цитокинотерапии.
Разработка новых технологий лечения на основе природных и рекомбинантных цитокинов (к которым, в частности, относится интерлейкин-18) — одно из важнейших современных направлений в институте. Этот относительно новый класс лекарственных препаратов используется для коррекции иммуно-дефицитных состояний при инфекционно-воспалительных процессах, онкогематологических заболеваниях, при травматических повреждениях органов и тканей.
Прекрасно оборудованное новое здание клиники, квалифицированные специалисты, сотни благодарностей от пациентов — все это «налицо». Но новые технологии лечения не «падают с неба» — они появляются благодаря самоотверженному и кропотливому труду многих людей — ученых и врачей, кандидатов наук и лаборантов, профессоров и аспирантов. Эти люди — не политики, не эстрадные певцы, не герои телевизионного шоу — поэтому большинство из них обычно так и остается «за кадром». Нарушим эту традицию и встретимся с «неизвестными героями» лицом к лицу! Право слово, эти лица того стоят…
Материал подготовила Лариса ОВЧИННИКОВА
1
%

1 жЬ
Ы

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой