Генетические технологии

17 сентября 2000 г. в Университете Пенсильвании умер 17 летний Джесси Гелзингер, которого пытались вылечить путем генной терапии от наследственного заболевания печени[4]. Он умер вследствие гиперреакции имунной системы на ввод в печень терапевтического агента. Гелзингер был здоровее большинства людей, страдающих аналогичной болезнью. Течение его болезни можно было частично контролировать специальной диетой. Смерть Джесси стала тревожным сигналом для многих медицинских центров, начинающих генную терапию.

2.2. Клонирование

Клонирование — это искусственное создание организмов-клонов, то есть, генетически идентичных оригинальному (донорскому) организму.

Первые успешные опыты по клонированию животных были проведены в середине 1970-х годов английским эмбриологом Дж. Гордоном (J. Gordon) в экспериментах на амфибиях, когда замена ядра яйцеклетки на ядро из соматической клетки взрослой лягушки привела к появлению головастика.

Однако клонирование млекопитающих оставалось проблемой, пока в 1997 группа Яна Вильмута не смогла создать овцу по имени Долли — первое животное, полученное из ядра взрослой соматической клетки.

Использование технологии клонирования предоставляет уникальную возможность получать фенотипически и генетически идентичных животных, которые могут быть использованы для решения различных теоретических и практических задач, стоящих перед биомедициной и сельским хозяйством. Благодаря технологии клонирования появилась возможность ускоренной генетической селекции и тиражирования животных с рекордными производственными показателями. В сочетании с трансгенозом клонирование животных открывает дополнительные возможности для производства ценных биологически активных белков, используемых для лечения различных заболеваний человека. Клонирование животных позволит проводить испытания медицинских препаратов на идентичных животных. В медицине представляется перспективной клеточная терапия на базе использования клонированных клеток. Такие клетки должны компенсировать недостаток и дефект собственных клеток организма и, главное, они не будут отторгаться при трансплантации. Технология клонирования животных, по-видимому, поможет осуществлять и широкомасштабную ксенотрансплантацию органов, то есть замену отдельных органов человека на соответствующие органы клонированных животных.

2.2.1. Терапевтическое клонирование

Цель терапевтического клонирования — получение стволовых клеток, генетически совместимых с донорским организмом. Например, из ДНК больного болезнью Паркинсона можно получить эмбриональные стволовые клетки, которые можно использовать для его лечения, при этом они не будут отторгаться имунной системой больного. Потенциал для применения терапевтического клонирования в области медицины просто огромен.

Существуют следующие возможности для получения стволовых клеток:

1)     наряду с костным мозгом исследователи все чаще обнаруживают в органах и тканях человека и так называемые взрослые стволовые клетки. Преимущество состоит в том, что донором клеток является сам пациент и, таким образом, созданные на основе этих клеток новые органы иммунологически совместимы и последующее их отторжение иммунной системой маловероятно (невозможно). Недостаток же заключается в том, что потенциал этих стволовых клеток пока не достаточно точно изучен. Кроме того, сложен процесс выделения (дифференциации) и размножения этих клеток.

2)     другим источником могут служить бластоцисты – оплодотворенные яйцеклетки на очень ранней стадии процесса деления. Из них можно выделить так называемые зародышевые стволовые клетки, которые по имеющимся сегодня данным являются более универсальными, нежели взрослые стволовые клетки. Их можно получить из находящихся на ранней стадии развития эмбрионов. Однако при использовании метода искусственного оплодотворения возникает опасность, что иммунная система реципиента может не "принять" полученные из этих тканей стволовые клетки, (как чужеродные), и возникнет их последующее отторжение как чужеродной ткани.

Иначе обстоит дело при втором варианте - терапевтическом клонировании. Здесь ядро дифференцированной клетки самого пациента помещается в яйцеклетку, из которой предварительно было удалено ее ядро. Из эмбриональных стволовых клеток выращенной на этой основе бластоцисты впоследствии реконструируются ткани для пациента. Так как донор и реципиент - идентичны (это один и тот же человек), то иммунных проблем не возникает.

2.2.2. Клонирование человека

Клонирование человека - этическая и научная проблема конца XX-го — начала XXI-го века, состоящая в технической возможности приступить к формированию и выращиванию принципиально новых человеческих существ, точно воспроизводящих не только внешне, но и на генетическом уровне того или иного индивида, ныне существующего или ранее существовавшего - вместе с полной этической неподготовленностью к этому общества[5].

Пока технология клонирования человека не отработана. И здесь встаёт ряд как теоретических, так и технических вопросов.

Самым принципиальным ограничением является невозможность повторения сознания, а это значит, что речь не может идти о полной идентичности личностей, как это показывается в некоторых кинофильмах, но только об условной идентичности, мера и граница которой ещё подлежит исследованию, но для опоры за базис берётся идентичность однояйцевых близнецов. Невозможность достичь стопроцентной чистоты опыта обуславливает некоторую неидентичность клонов, по этой причине снижается практическая ценность клонирования.

Опасения вызывают такие моменты, как большой процент неудач при клонировании и связанные с этим возможности появления людей-уродов (появление уродов невозможно, так как при клонировании гены не мутируют, а просто копируются, это одно из самых распространённых ошибочных мнений о клонировании и неадекватной реакции на них общества). А также вопросы отцовства, материнства, наследования, брака и многие другие.

В большом числе стран использование данной технологии применительно к человеку пока запрещено. Это, однако, не исключает возможность её использования в будущем, после детального изучения молекулярных механизмов взаимодействия цитоплазмы ооцита-реципиента и ядра соматической клетки-донора, а также совершенствования самой техники клонирования животных. В частности, в Англии уже разрешено проведение экспериментов по клонированию с использованием эмбриональных клеток человека.

2.3. Стволовые клетки

Открытие стволовой клетки стоит в одном ряду с такими великими достижениями человечества, как открытие двуспиральной цепочки ДНК.

Термин «стволовая клетка» впервые ввел в 1908 году русский гематолог из Санкт–Петербурга А. Максимов. Этот год можно считать началом истории стволовых клеток[6].

Значительный объем исследований стволовых клеток проведен биологами А. Фриденштейном и И. Чертковым в России, в 60–х годах прошлого века. Именно они открыли стволовые клетки в костном мозге, обладающие уникальной регенерационной способностью (способность к восстановлению). Однако оценить истинную значимость этого открытия человечество смогло только спустя почти полвека.

Стволовые клетки являются предшественниками клеток всех органов и тканей человека, из которых формируются клетки всех других типов – кроветворной, нервной и сердечно–сосудистой системы, эндокринных органов, костной, хрящевой и мышечной тканей.

Миллиарды клеток растущего организма происходят всего–навсего из одной клетки (зиготы), которая образуется в результате слияния мужской (сперматозоид) и женской (яйцеклетка) половых клеток (гамет). Эта единственная клетка содержит не только информацию об организме, но и схему его последовательного развития.

В течение нескольких первых дней деления этой клетки образуется шарик из совершенно одинаковых неспециализированных клеток. Примерно через шесть–семь дней этот шарик образует бластоцисту, которая состоит из наружного слоя клеток (эктодермы), окружающего полость, наполненную жидкостью и стволовыми клетками (мезодермы), которые и дадут начало всем остальным клеткам организма. Именно поэтому такие стволовые клетки называют тотипотентными, или всемогущими.

2.3.1. Лечение стволовыми клетками

Стволовые клетки в организме взрослого человека вырабатывает костный мозг. Это основной их источник, но далеко не единственный. Также стволовые клетки обнаружены и в жировой ткани, коже, мышцах, печени, легких, сетчатке глаза, практически во всех органах и тканях организма. Они обеспечивают восстановление поврежденных участков органов и тканей.

Стволовые клетки, получив от регулирующих систем организма сигналы о какой–либо «неполадке», по кровяному руслу устремляются к пораженному органу, восстанавливая практически любое повреждение, преобразовываясь на месте в необходимые организму клетки (костные – остеобласты, мышечные – миобласты, печеночные – мезенхимальные, сердечной мышцы – кардиомиобласты и даже клетки мозга – нейроны).

По своей сути стволовые клетки – это своеобразная «ремонтная бригада» организма, которая устремляется в проблемную зону и заменяет собой больные, поврежденные клетки того или иного органа. Благодаря своей способности превратиться в любую ткань, стволовые клетки могут применяться для лечения огромного количества заболеваний.

Лечение стволовыми клетками широко применяется для терапии огромного количества заболеваний. Современная медицина способна не только выращивать и культивировать стволовые клетки из их небольшого количества, взятого из организма, но и трансплантировать их. Лечение стволовыми клетками путем их трансплантации в кровеносное русло человека уже сегодня используется для врачевания большого числа недугов.

Например, лечение стволовыми клетками применяют при: ишемической болезни сердца, инфаркте, инсульте, атеросклерозе, , сахарном диабете, дцп, рассеянном склерозе, хроническом простатите , язвенном колите, бронхиальной астме, остеохондрозе, циррозе, артрозе ,артрите, псориазе, дерматите, экземе… Не совсем приятные и не слишком легко излечимые заболевания, правда? И, тем не менее, стволовые клетки способны либо полностью их вылечить, либо значительно улучшить состояние человека.

На сегодняшний день лечение стволовыми клетками наиболее эффективный из существующих методов справиться с серьезным заболеванием, а подчас и единственный, который может спасти жизнь пациента!

2.3.2. Омоложение стволовыми клетками

Омоложение стволовыми клетками – это еще один способ применения уникальных «ремонтников» организма. Если они способны заменить поврежденные клетки – почему бы им не заменить собой старые клетки? – резонно рассудили ученые. Да, так действительно можно добиться ощутимого омоложения организма (ревитализации).

Однако омоложение стволовыми клетками происходит часто.

Когда человек лечится, стволовые клетки вводят как можно ближе к органу, ткани которого необходимо оздоровить. И этот орган начинает работать лучше, лучше начинают работать и все основные органы. Лучше начинают функционировать все системы организма, в том числе и кожный покров. Человек не просто выглядит моложе, человек чувствует себя более молодым и энергичным. Так что часто омоложение стволовыми клетками – это просто приятный побочный эффект лечения.

Заключение

За последнее время генетика обогатилась методами физики и химии. На ее базе возникла молекулярная биология. Биохимия и молекулярная генетика внесли огромный вклад в теорию гена.

Генетика изучает два неразрывных свойства живых организмов: наследственность и изменчивость. Термин «генетика» придумал У. Бэтсон, он же определил новую науку как физиология изменчивости и наследственности. Как и любой другой науке, ей присущи свои методы исследования:

1)     гибридологический  метод;

2)     искусственный  мутагенез;

3)     биохимические  методы.

На протяжении тысячелетий человек пользовался генетическими методами для улучшения домашних животных и возделываемых растений.

В данной работе также были рассмотрены современные технологии генетики:

1)     генная терапия;

2)     клонирование;

3)     стволовые клетки.

Генетика в современном мире используется для различных целей - от выращивания генетически модифицированных растений до лечения различных болезней.

Самым главным тормозящим фактором в развитии генетической науки являются эстетические проблемы человеческого общества. Генетика как наука всё ещё активно развивается и со стороны общественности не редко наблюдается негативное отношение к её результатам.

Перспективы развития генетики – лечение всех болезней, а также продление жизни человека.

Список используемой литературы

1.      База знаний по биологии человека // Электронный ресурс http://humbio.ru/

2. Бартон Г., Энтони Г., Дэвид С., Тара К. Генетика/ Пер. с англ. О. Перфильева. — М.: изд. «ФАИР-ПРЕСС», 2004.