Презентация на тему: Достижения и перспективы развития генной инженерии

Достижения и перспективы развития генной инженерии
План лекции:
Биосинтез инсулина
Биосинтез соматотропина
Биосинтез интерферонов
Производство вакцин
Достижения и перспективы развития генной инженерии
Трансгенные животные
Трансгенные рыбы
Трансгенный КРС
Трансгенные куры и свиньи
Трансгенные лабораторные животные
Трансгенные растения
Трансгенные растения
Устойчивость к гербицидам, насекомым, патогенам
Повышение питательной ценности
Генетическое загрязнение. Маркировка ГМО
Проблемы биологической этики
Проблемы биологической этики
Проблемы биологической этики
1/20
Средняя оценка: 4.5/5 (всего оценок: 68)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (1794 Кб)
1

Первый слайд презентации: Достижения и перспективы развития генной инженерии

Лекция №5 Лектор: Давыдова Ольга Константиновна, к.б.н., доцент

Изображение слайда
2

Слайд 2: План лекции:

Генетическая инженерия и медицина Биосинтез инсулина, соматотропина, интерферонов и вакцин Генная терапия Продукты, получаемые из трансгенных животных Трансгенные растения и биофермерство Устойчивость к гербицидам, насекомым, патогенам Повышение питательной ценности Генетическое загрязнение. Маркировка ГМО Проблемы биологической этики

Изображение слайда
3

Слайд 3: Биосинтез инсулина

Препарат инсулина – гормона поджелудочной железы, регулирующего уровень сахара в крови и клетках, раньше выделяли из поджелудочных желёз забиваемых коров и свиней. Для получения 100г. кристаллического инсулина требуется 800-1000кг. поджелудочной железы, а одна железа коровы весит 200 - 250 гр. В 1978 году исследователи из компании "Генентек" впервые получили инсулин в специально сконструированном штамме кишечной палочки. С 1982 года этот гормон получают в промышленных масштабах из бактерий Е. coli, c одержащих ген человеческого инсулина. Синтез проинсулина имеет определенные преимущества, так как процедуры экстракции и очистки гормона минимальны. Совершенствование техники получения генноинженерных штаммов- продуцентов с помощью различных приемов позволило получить высокие выходы гормона. Из 1000л. культуральной жидкости можно получать до 200гр. гормона, что эквивалентно количеству инсулина, выделяемого из 1600кг. поджелудочной железы свиньи или коровы.

Изображение слайда
4

Слайд 4: Биосинтез соматотропина

. Соматотропин - гормон роста человека, секретируемый гипофизом. Недостаток этого гормона приводит к гипофизарной карликовости. Если вводить соматотропин в дозах 10 мг на кг веса три раза в неделю, то за год ребенок, страдающий от его недостатка, может подрасти на 6см. Ранее его получали из трупного материала, из одного трупа: 4 - 6 мг соматотропина в пересчете на конечный фармацевтический препарат. Таким образом, доступные количества гормона были ограничены, кроме того, гормон, получаемый этим способом, был неоднороден и мог содержать медленно развивающиеся вирусы. Компания "Genentec" в 1980 году разработала технологию производства соматотропина с помощью бактерий, который был лишен перечисленных недостатков. В 1982 году гормон роста человека был получен в культуре E. coli и животных клеток в институте Пастера во Франции, а с 1984 года начато промышленное производство инсулина и в СССР. Бычий соматотропин – стимулирует клеточное деление у животных. Инъекция коровам увеличивает продукцию молока на 25 %, массу скота на 10-15 %. Разрешен в США с 1993 г. Применение БСТ в странах ЕС запрещено: БСТ родственен гормону роста человека, коровы более восприимчивы к инфекциям, требуются иммуностимуляторы и т.д.

Изображение слайда
5

Слайд 5: Биосинтез интерферонов

Интерфероны – группа белков, способных продуцироваться в ядерных клетках позвоночных. Это мощные индуцибельные белки, являющиеся фактором неспецифической резистентности, поддерживающего гомеостаз организма в 1978 г. для получения 0.1 г чистого интерферона в Центральной лаборатории здравоохранения Хельсинки (лаборатория – мировой лидер по производству интерферона из лейкоцитов здоровых людей) получали при переработке 50 000 л крови. Полученное количество препарата оценочно могло обеспечить лечение против вирусной инфекции 10 000 случаев. В 1980 г. Гилберту и Вейссману в США удалось получить интерферонв генетически сконструированной E. coli.

Изображение слайда
6

Слайд 6: Производство вакцин

. В 1796 году во время практики в деревне Дженнер обратил внимание, что фермеры, работающие с коровами, инфицированными коровьей оспой, не болеют натуральной оспой. Он привил коровью оспу мальчику и доказал, что тот стал невосприимчивым к натуральной оспе. В XIX в. предложен научный подход к вакцинации. Его автором стал Луи Пастер, применивший свою концепцию инфекционных возбудителей для создания вакцины против бешенства. Разработка новых вакцин пошла полным ходом в начале XX века, когда появились методы стабильной аттенуации (ослабления) микроорганизмов, исключающие риск развития болезни, и была открыта возможность использовать для вакцинации обезвреженные бактериальные токсины. Т.о. традиционные вакцины содержат убитый или ослабленный патогенный микроорганизм. Белки, создаваемые с помощью рДНК, устроены таким образом, что настраивают иммуную систему против определённого патогена без использования каких-либо частей самого патогена. Созданы ГИ-вакцины против гепатита, герпеса, папилломы человека, атипичной пневмонии. Продолжается производство вакцины против туберкулёза.

Изображение слайда
7

Слайд 7

Неоваскулген® - первый российский геннотерапевтический препарат для лечения ишемии нижних конечностей атеросклеротического генеза путем индукция образования и роста кровеносных факторов роста эндотелия сосудов сосудов (кольцевая плазмида, несущаячеловеческий ген VEGF165, кодирующий синтезфактора роста эндотелия сосудов) http://www.youtube.com/watch?v=lcuiifLPMYQ http://hsci.ru/produkty-i-uslugi/neovaskulgen Генная терапия

Изображение слайда
8

Слайд 8: Трансгенные животные

Трансгенные животные – живвотные, в которых введена чужеродная ДНК. Многие человеческие белки могут быть правильно собраны только в высших организмах. Т.о. гены вводят в клетки животным индуцируя их не только на образование нужного белка, но и на секрецию его в жидкие среды организма. Человеческие белки выделяли из молока, крови и мочи трансгенных мышей, кроликов, свиней, овец, коз и молочных коров. Недавние разработки показывают, что основным источником станут яйца трансгенных кур.

Изображение слайда
9

Слайд 9: Трансгенные рыбы

В 1980-х гг. фирма «AquaBounty» (Массачусетс) ввела в икринки атлантического лосося конструкцию из «антифризного» гена бельдюги и измененного гена гормона роста лосося - получился ген, синтезирующий избыток гормона роста и работающий круглый год, а не только в теплые месяцы. Позже были выведены гигантские форели, тиляпии, палтусы и другие рыбы. http://flavorchemist.livejournal.com/206049.html#cutid1 .

Изображение слайда
10

Слайд 10: Трансгенный КРС

Созданы трансгенные коровы, в молоке которых содержится человеческий белок лактоферрин, необходимый для питания грудных детей, больных и ослабленных людей. В литре молока обычной коровы содержится 0,02 г лактоферрина. В литре молока коров корпорации «Gene Farm» – 1 грамм человеческого лактоферрина. В настоящее время создается стадо лактоферриновых коз. В начале 90-х гг. в Институте биологии гена Российской академии наук созданы овцы с геном химозина из КРС. В 1999 году началось промышленное производство химозина из молока трансгенных овец в ГПЗ «Трудовой» (Саратовская обл.). Себестоимость в 4- 5 раз ниже, чем при получении из сычугов забитых молочных телят. От одной овцы за сезон можно получить достаточно фермента, чтобы приготовить 30 тонн сыра. Для процесса сыроварения химозин можно не выделять, а просто залить 50 тонн молока КРС несколькими литрами овечьего молока и перемешать. .

Изображение слайда
11

Слайд 11: Трансгенные куры и свиньи

. В 2005 г. фирма «Origen Therapeutics» (Калифорния) в куриных яйцах получила антитела к раку предстательной железы человека. Противораковая активность этих антител оказалась в 10-100 раз большей, чем у антител, полученных другими методами. В 2005 г. британская «Oxford Biomedica» в сотрудничестве с американской компанией «Viragen» и Рослинским институтом получила в белке трансгенных яиц антитела против одного из видов рака кожи – меланомы. В нашей стране были получены свиньи, несущие ген соматотропина (гормона роста). В отличие от мышей, трансгенных по соматотропину, свиньи не выросли вдвое, но зато стали менее жирными и более мясными. Трансгенные свиньи со встроенным геном инсулиноподобного фактора были созданы для изучения цепи биохимических превращений инсулина, а побочным эффектом оказалось укрепление иммунной системы свиней.

Изображение слайда
12

Слайд 12: Трансгенные лабораторные животные

Мыши с «радужным мозгом» - комбинируя исходные гены (синий, желтый, красный), ученым удалось создать 100- цветную палитру «светящихся» белков. Выведены мыши «brainbow», у которых разные нейроны мозга «окрашены» в разные цвета (« b rain» - мозг, «rainbow» - радуга ). .

Изображение слайда
13

Слайд 13: Трансгенные растения

Трансгенные растения содержат чужеродные гены, приводя к синтезу человеческого белка (биофермерство). Зернобобовые культуры, хлебные злаки и клубненосные растения используются для синтеза в них лекарственных препаратов. Ауткроссинг – перенос генетических модификаций с ГМ-растений на дикие виды или другие сельскохозяйственные растения. .

Изображение слайда
14

Слайд 14: Трансгенные растения

Первые трансгенные растения (растения табака со встроенными генами из микроорганизмов) были получены в 1983 г. Первые трансгенные продукты появились в продаже в США в 1994 г. томаты «Flavr Savr» с  замедленным созреванием, созданные фирмой «Calgen»; гербицид-устойчивая соя компании "Monsanto". Уже через 1-2 года биотехнологические фирмы поставили на рынок целый ряд генетически измененных растений: томатов, кукурузы, картофеля, табака, сои, рапса, кабачков, редиса, хлопчатника. По всему миру 50% сои и 20% хлопка генетически модифицированы. (В США 90% и 50% соответственно, кроме того 75% кукурузы). .

Изображение слайда
15

Слайд 15: Устойчивость к гербицидам, насекомым, патогенам

В 1997 году в Китае начали выращивать трансгенный хлопчатник, в геном которого был вставлен ген бактерии Bacillus thuringiensis. Белок, кодируемый этим геном, так называемый Bt-токсин, токсичен только для гусениц некоторых бабочек. Повысились урожаи хлопка. Резко сократилось использование химических ядов, что сильно улучшило экологическую обстановку в сельскохозяйственных районах Китая. Генетически измененным продуктам могут быть приданы лечебные свойства. Ученым уже удалось создать банан с содержанием анальгина и салат, вырабатывающий вакцину против гепатита B. Еда из генетически измененных растений может быть дешевле и вкуснее. Модифицированные виды помогут решить и некоторые экологические проблемы. Конструируются растения, эффективно поглощающие цинк, кобальт, кадмий, никель и прочие металлы из загрязненных промышленными отходами почв. .

Изображение слайда
16

Слайд 16: Повышение питательной ценности

. В результате достижений генной инженерии появилась возможность в геном растения картофеля вставить ген... медузы! Благодаря этому гену тело медузы удерживает пресную воду, а при недостатке воды в почве воду будет удерживать и картофель с этим геном. С помощью генной инженерии можно увеличить в генетически измененной продукции содержание полезных веществ и витаминов по сравнению с «чистыми» сортами. Например, можно «вставить» витамин А в рис, с тем чтобы выращивать его в регионах, где люди испытывают его нехватку. По заверениям ученых демографов, в ближайшие двадцать лет население земного шара удвоится. Пользуясь современными агрокультурами и агротехнологиями, прокормить такое количество людей будет просто невозможно. Следовательно, уже сейчас пора подумать о том, как с наименьшими потерями поднять урожайность сельхозугодий вдвое. Поскольку для обычной селекции срок в два десятилетия крайне мал, то остается механическая модификация генетического кода растений.

Изображение слайда
17

Слайд 17: Генетическое загрязнение. Маркировка ГМО

В начале ХХI века биотехнологические продукты составили почти четверть всех товаров в мире. В России маркеровке подлежат продукты, содержащие более 0,9% ГМ-компонентов от веса продукта. .

Изображение слайда
18

Слайд 18: Проблемы биологической этики

1979 г. - завершена публикация серии статей о работах профессора Оксфордского университета Дж. Гердона, в ходе которых было клонировано более 50 лягушек. Из их икринок удалялись ядра, после чего в оставшийся «цитоплазматический мешок» пересаживалось ядро соматической клетки. Впервые в науке на место ядра яйцеклетки с гаплоидным набором хромосом было внесено диплоидное ядро соматической клетки. 1978 г. - рождение в Англии Луизы Браун, первого ребенка «из пробирки». В 1985 году в одной из клиник Лондона родилась девочка у миссис Коттон - первой суррогатной матери («бэби Коттон», как назвали девочку, была зачата не из яйцеклетки миссис Коттон). Был вынесен парламентский запрет на эксперименты с человеческими эмбрионами старше 14 дней. 1990 г. - проведена успешная генная терапия, спасшая жизнь четырехлетней девочке, с нарушением иммунитета.

Изображение слайда
19

Слайд 19: Проблемы биологической этики

1997 г. - Я. Уилмут и К. Кэмпбелл в институте Рослин Эдинбурга из эмбриона клонируют животное - шотландская «овечка Долли», клонированная из клеток вымени другой, мертвой особи. Успеху предшествовало множество неудач - в рождении очень крупных детенышей, вдвое больше нормального размера - до 9 кг при норме 4,75 кг. В Рослине держали успех в секрете, пока им не удалось запатентовать не только Долли, но и весь процесс ее создания. Всемирная организация по охране интеллектуальной собственности выдала Университету Рослин эксклюзивные патентные права на клонирование всех животных, не исключая людей, до 2017 года. 1997 г. - журнал «Сайенс» сообщает о рождении шести овец, полученных по рослинскому методу. Три из них, в том числе и овечка Долли, несли человеческий ген "фактора IX ", или кровоостанавливающего белка, который необходим людям, страдающим гемофилией, то есть несвертываемостью крови. В Таиланде ученые пытаются клонировать знаменитого белого слона короля Рамы -III, умершего 100 лет назад. Музеи, вдохновленные фильмами про парк Юрского периода, успехами технологии клонирования в реальном мире, обследуют свои коллекции в поисках образцов ДНК вымерших животных. Существует план попробовать клонировать мамонта, чьи ткани хорошо сохранились в арктических льдах.

Изображение слайда
20

Последний слайд презентации: Достижения и перспективы развития генной инженерии: Проблемы биологической этики

В применении к человеку генная инженерия могла бы применяться для лечения наследственных болезней. Однако, технически, есть существенная разница между лечением самого пациента и изменением генома его потомков. В настоящее время эффективные методы изменения генома человека находятся на стадии разработки. Долгое время генетическая инженерия обезьян сталкивалась с серьезными трудостями, однако в 2009 году эксперименты увенчались успехом: дал потомство первый генетически модифицированный примат. В этом же году появилась публикация об успешном исцелении взрослого самца обезъяны от дальтонизма. Хотя и в небольшом масштабе, генная инженерия уже используется для того, чтобы дать шанс забеременеть женщинам с некоторыми разновидностями бесплодия. При помощи генной инженерии можно получать потомков с улучшенной внешностью, умственными и физическими способностями, характером и поведением. С помощью генотерапии в будущем возможно улучшение генома и нынеживущих людей. В принципе можно создавать и более серьёзные изменения, но на пути подобных преобразований человечеству необходимо решить множество этических проблем.

Изображение слайда