Генна інженерія коротке повідомлення. Історія розвитку та методи

За допомогою яких здійснюється спрямоване поєднання генетичної інформації будь-яких організмів. Генетична інженерія (Г. і.) дозволяє долати природні міжвидові бар'єри, що перешкоджають обміну генетичною інформацією між таксономічно віддаленими видами організмів і створювати клітини і організми з поєднаннями генів, що не існують у природі, із заданими успадкованими властивостями.

Головним об'єктом генно-інженерної дії є носій генетичної інформації – дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК), молекула якої зазвичай складається з двох ланцюгів. Сувора специфічність парування пуринових і піримідинових основ обумовлює властивість комплементарності - взаємної відповідності нуклеотидів у двох ланцюгах. Створення нових поєднань генів виявилося можливим завдяки важливому подібності будови молекул ДНК в усіх видів організмів, а фактична універсальність генетич. коду уможливлює експресію чужорідних генів (прояв їх функціональної активності) у будь-яких видах клітин. Цьому сприяло також накопичення знань у галузі хімії, виявлення молекулярних особливостей організації та функціонування генів (в т.ч. встановлення механізмів регуляції їх експресії та можливості підпорядкування генів дії «чужих» регуляторних елементів), розробка методів секвенування ДНК, відкриття полімеразної ланцюгової реакції, дозволи швидко синтезувати будь-який фрагмент ДНК.

Важливими передумовами появи Г.и. з'явилися: відкриття плазмід, здатних до автономної реплікації та переходу з однієї бактеріальної клітини в іншу, та явища трансдукції – перенесення деяких генів бактеріофагами, що дозволило сформулювати уявлення про вектори – молекули-переносники генів.

Величезне значення у розвитку методології Г.І. зіграли ферменти, що беруть участь у перетворенні нуклеїнових кислот: рестриктази (дізнаються в молекулах ДНК строго певні послідовності (сайти) і «розрізають» подвійний ланцюг у цих місцях), ДНК-лігази (ковалентно пов'язують окремі фрагменти ДНК), зворотна транскриптаза (синтезує комплементарну копію ДНК, або кДНК) та ін. Тільки за їх наявності створення мистецтв. структур стало технічно здійсненним завданням Ферменти використовуються для отримання індивідуальних фрагментів ДНК (генів) та створення молекулярних гібридів – рекомбінантних ДНК (рекДНК) на основі ДНК плазмід та вірусів. Останні доставляють потрібний ген у клітину господаря, забезпечуючи там його розмноження (клонування) та утворення кінцевого продукту гена (його експресію).

Принципи створення рекомбінантних молекул ДНК

Термін «Р. і.» набув поширення після того, як у 1972 П. Бергом зі співр. вперше була отримана рекомбінантна ДНК, що була гібридом, в якому були з'єднані фрагменти ДНК бактерії кишкової палички, її вірусу (бактеріофага λ) і ДНК мавпячого вірусу SV40. У 1973 С. Коен зі співр. використовували плазміду pSC101 та рестриктазу ( Eco RI), яка розриває її в одному місці таким чином, що на кінцях дволанцюжкової молекули ДНК утворюються короткі комплементарні одноланцюгові «хвости» (зазвичай 4-6 нуклеотидів). Їх назвали «липкими», оскільки вони можуть спарюватись (ніби злипатися) один з одним. Коли таку ДНК змішували з фрагментами чужорідної ДНК, обробленої тією ж рестриктазою і має такі ж липкі кінці, виходили нові гібридні плазміди, кожна з яких містила принаймні один фрагмент чужорідної ДНК, вбудованої в Eco RI-сайт плазміди. Стало очевидним, що в такі плазміди можна вбудовувати фрагменти різноманітних чужорідних ДНК, отриманих як мікроорганізмів, так і з вищих еукаріотів.

Основна сучасна стратегія отримання рекДНК зводиться до такого:

в ДНК плазміди або вірусу, здатних розмножуватися незалежно від хромосоми, вбудовують фрагменти ДНК, що належать ін. організму, містять визнач. гени або штучно отримані послідовності нуклеотидів, що становлять інтерес для дослідника;
гібридні молекули, що утворюються при цьому, вводять у чутливі прокаріотичні або еукаріотичні клітини, де вони реплікуються (розмножуються, ампліфікуються) разом з вбудованими в них фрагментами ДНК;
відбирають клони клітин у вигляді колоній на спеціальних живильних середовищах (або вірусів - у вигляді зон просвітлення - бляшок на шарі суцільного росту клітин бактерій або культур тканин тварин), що містять необхідні типи молекул рекДНК і піддають їх різнобічного структурно-функціонального вивчення.

Для полегшення відбору клітин, у яких є рекДНК, використовують вектори, що містять один і більше маркерів. У плазмід, наприклад, такими маркерами можуть бути гени стійкості до антибіотиків (відбір клітин, що містять рекДНК, проводять за їх здатністю рости в присутності того чи іншого антибіотика). РекДНК, які мають необхідні гени, відбирають і вводять у реципієнтні клітини. З цього моменту починається молекулярне клонування - отримання копій рекДНК, отже, і копій цільових генів у її складі. Тільки при можливості поділу всіх трансфікованих або інфікованих клітин кожен клон буде представлений окремою колонією клітин та містити визначення. рекДНК. На заключному етапі виробляється ідентифікація (пошук) клонів, куди укладено необхідний ген. Вона ґрунтується на тому, що вставка в рекДНК детермінує якусь унікальну властивість клітини, що містить його (напр., продукт експресії вбудованого гена). У дослідах з молекулярного клонування дотримуються 2 основних принципи:

жодна з клітин, де відбувається клонування рекДНК, повинна отримати більше однієї плазмидной молекули чи вірусної частки;
останні мають бути здатними до реплікації.

Як векторні молекули в Г.і. використовується широкий спектр плазмідних та вірусних ДНК. Найбільш популярні вектори, що клонують, містять кілька генетич. маркерів і мають по одному місцю дії для різних рестриктаз. Такою вимогою, напр., найкраще відповідає плазміда pBR322, яка була сконструйована з вихідно існуючої в природі плазміди за допомогою методів, які застосовуються при роботі з рекДНК; вона містить гени стійкості до ампіциліну і тетрацикліну, містить по одному сайту впізнавання для 19 різних рестриктаз. Приватним випадком клонуючих векторів є вектори, що експресують, які поряд з ампліфікацією забезпечують правильну і ефективну експресію чужорідних генів в реципієнтних клітинах. У ряді випадків молекулярні вектори можуть забезпечувати інтеграцію чужорідної ДНК геном клітини або вірусу (їх називають інтегративними векторами).

Одне із найважливіших завдань Г.І. - створення штамів бактерій або дріжджів, ліній клітин тканин тварин або рослин, а також трансгенних рослин і тварин (див. Трансгенні організми), які забезпечували б ефективну експресію генів, що клонуються в них. Високий рівень продукції білків досягається у разі, якщо гени клонуються в багатокопійних векторах, т.к. при цьому цільовий ген перебуватиме у клітині у великій кількості. Важливо, щоб кодуюча послідовність ДНК знаходилася під контролем промотора, який ефективно впізнається РНК-полімеразою клітини, а мРНК, що утворюється, була б відносно стабільною і ефективно транслювалася. Крім того, чужорідний білок, що синтезується в реципієнтних клітинах, не повинен піддаватися швидкій деградації внутрішньоклітинними протеазами. При створенні трансгенних тварин і рослин часто домагаються тканеспецифічної експресії цільових генів, що вводяться.

Оскільки генетичне. код універсальний, можливість експресії гена визначається лише наявністю у складі сигналів ініціації і термінації транскрипції і трансляції, правильно відомих господарської клітиною. Т.к. більшість генів вищих еукаріотів має переривчасту екзон-інтронну структуру, в результаті транскрипції таких генів утворюється матрична РНК-попередник (пре-мРНК), з якої при подальшому сплайсингу вищеплюються некодуючі послідовності - інтрони, і утворюється зріла мРНК. Такі гени не можуть експресуватись у клітинах бактерій, де відсутня система сплайсингу. Для того, щоб подолати цю перешкоду на молекулах зрілої мРНК за допомогою зворотної транскриптази, синтезують ДНК-копію (кДНК), до якої за допомогою ДНК-полімерази добудовується другий ланцюг. Такі фрагменти ДНК, що відповідають кодуючій послідовності генів (вже не розділеної інтронами), можна вбудовувати у відповідний молекулярний вектор.

Знаючи амінокислотну послідовність цільового поліпептиду, можна синтезувати нуклеотидну послідовність, що кодує його, отримавши т.зв. ген-еквівалент, і вбудувати його у відповідний експресуючий вектор. Під час створення гена-еквівалента зазвичай враховують властивість виродженості генетич. коду (20 амінокислот кодуються 61 кодоном) і частоту народження кодонів для кожної амінокислоти в тих клітинах, в які планується вводити цей ген, т.к. склад кодонів може суттєво відрізнятися у різних організмів. Правильно підібрані кодони можуть значно підвищити продукцію цільового білка реципієнтної клітині.

Значення генетичної інженерії

Г.І. значно розширила експериментальні межі, оскільки дозволила вводити в разл. типи клітин чужорідну ДНК та дослідити її функції. Це дозволило виявляти общебіологіч. закономірності організації та вираження генетич. інформації у разл. організми. Даний підхід відкрив перспективи створення принципово нових мікробіологіч. продуценти біологічно активних речовин. а також тварин та рослин, що несуть функціонально активні чужорідні гени. багато. раніше недоступні біологічно активні білки людини, зокрема. інтерферони, інтерлейкіни, пептидні гормони, фактори крові стали напрацьовуватись у великих кількостях у клітинах бактерій, дріжджів або ссавців, і широко використовуватися в медицині. Більш того, з'явилася можливість штучно створювати гени, що кодують химерні поліпептиди, що мають властивості двох або більше природних білків. Усе це дало потужний імпульс розвитку біотехнології .

Головними об'єктами Г.І. є бактерії Escherichia coli (кишкова паличка) та Bacillus subtilis (сінна паличка), пекарські дріжджі Saccharomices cerevisiae, Розл. лінії клітин ссавців. Спектр об'єктів генно-інженерної дії постійно розширюється. Інтенсивно розвиваються напрями досліджень зі створення трансгенних рослин та тварин. Методами Г.І. створюються новітні покоління вакцин проти різних інфекційних агентів (перша з них була створена на основі дріжджів, які продукують поверхневий білок вірусу гепатиту В людини). Велика увага приділяється розробці клонуючих векторів на основі вірусів ссавців та використанню їх для створення живих полівалентних вакцин для потреб ветеринарії та медицини, а також як молекулярні вектори для генної терапії ракових пухлин та спадкових захворювань. Розроблено метод прямого введення в організм людини та тварин рекДНК, що спрямовують продукцію в їх клітинах антигенів разл. інфекційних агентів (ДНК-вакцинація). Найновішим напрямом Г.І. є створення їстівних вакцин на основі трансгенних рослин, таких як томати, морква, картопля, кукурудза, салат та ін, що продукують імуногенні білки збудників інфекцій.

Побоювання, пов'язані з проведенням генно-інженерних експериментів

Незабаром після перших успішних експериментів щодо отримання рекДНК група вчених на чолі з П. Бергом запропонувала обмежити проведення низки генно-інженерних дослідів. Ці побоювання ґрунтувалися на тому, що властивості організмів містять чужу генетич. інформацію, важко передбачити. Вони можуть набути небажаних ознак, порушити екологич. рівновагу, призвести до виникнення та поширення незвичайних захворювань людини, тварин, рослин. Крім того, зазначалося, що втручання людини в генетич. апарат живих організмів аморально і може спричинити небажані соціальні та етичні наслідки. У 1975 ці проблеми обговорювалися на міжнар. конференції у Асиломарі (США). Її учасники дійшли висновку про необхідність продовження використання методів Г.І. але при обов'язковому дотриманні визнач. правил та рекомендацій. Згодом ці правила, встановлені в ряді країн, були істотно пом'якшені і звелися до прийомів звичайних мікробіологіч. дослідження, створення спец. захисних пристроїв, що перешкоджають поширенню біологіч. агентів у навколишньому середовищі, використання безпечних векторів та реципієнтних клітин, що не розмножуються у природних умовах.

Часто під Г.І. розуміють лише роботу з рекДНК, а як синоніми Г.І. використовуються терміни "Молекулярне клонування", "Клонування ДНК", "Клонування генів". Однак усі ці поняття відображають зміст лише окремих генно-інженерних операцій і тому не еквівалентні терміну Г.І. У Росії як синонім Г.І. широко використовується термін "генна інженерія". Однак змістовий зміст цих термінів по-різному: Г.і. ставить за мету створення організмів з новою генетич. програмою, тоді як термін «генна інженерія» пояснює як і робиться, тобто. шляхом маніпуляції із генами.

Література

Щелкунов С.М.Клонування генів. Новосибірськ, 1986; Вотсон Дж., Туз Дж.,Курц Д.Рекомбінантна ДНК: Короткий курс. М., 1986; Клонування ДНК. Методи М., 1988; Нове у клонуванні ДНК: Методи М., 1989. Щелкунов С.М.Генетична інженерія. 2-ге вид., Новосибірськ, 2004.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Генетична інженерія,сукупність методів біохімії та молекулярної генетики, за допомогою яких здійснюється спрямована комбінована генетична інформація будь-яких організмів.

Генетична інженерія дозволяє долати природні міжвидові бар'єри, що перешкоджають обміну генетичною інформацією між таксономічно віддаленими видами організмів, і створювати клітини і організми з поєднаннями генів, що не існують у природі, із заданими успадкованими властивостями. Головним об'єктом генно-інженерної дії є носій генетичної інформації – дизоксирибонуклеїнова кислота (ДНК), молекула якої зазвичай складається з двох ланцюгів. Сувора специфічність парування пуринових і піримідинових основ обумовлює властивість комплементарності - взаємної відповідності нуклеотидів у двох ланцюгах. Створення нових поєднань генів виявилося можливим завдяки принципової подібності будови молекул ДНК у всіх видів організмів, а фактично універсальність генетичного коду забезпечує експресію чужорідних генів (прояв їх функціональної активності) у будь-яких видах клітин. Цьому сприяло також накопичення знань у галузі хімії нуклеїнових кислот, виявлення молекулярних особливостей організації та функціонування генів (в т.ч. , що дозволило швидко синтезувати будь-який фрагмент ДНК Важливими передумовами для появи генетичної інженерії з'явилися: відкриття плазмід, здатних до автономної реплікації та переходу з однієї бактеріальної клітини в іншу, та явища трансдукції – перенесення деяких генів бактеріофагами, що дозволило сформулювати уявлення про вектори: молекули – переносники генів. Величезне значення у розвитку методології генетичної інженерії зіграли ферменти, що беруть участь у перетворенні нуклеїнових кислот: рестриктази (дізнаються в молекулах ДНК строго певні послідовності - сайти - і «розрізають» подвійний ланцюг у цих місцях), ДНК-лігази (ковалентно пов'язують окремі фрагменти ДНК) зворотна транскриптаза (синтезує на матриці РНК комплементарну копію ДНК, чи кДНК) та інших. Тільки за наявності створення штучних структур стало технічно здійсненним завданням. Ферменти використовуються для отримання індивідуальних фрагментів ДНК (генів) та створення молекулярних гібридів - рекомбінантних ДНК (рекДНК) на основі ДНК плазмід та вірусів. Останні доставляють потрібний ген у клітину господаря, забезпечуючи там його розмноження (клонування) та утворення кінцевого продукту гена (його експресію).

Принципи створня рекомбінантних молекул ДНК

Термін «Генетична інженерія» набув поширення після того, як у 1972 П. Бергом із співробітниками вперше була отримана рекомбінантна ДНК, що була гібридом, в якому були з'єднані фрагменти ДНК бактерії кишкової палички, її вірусу (бактеріофага a) і ДНК мавпячого вірусу SV40. У 1973 С. Коен із співробітниками використовували плазміду pSC101 та рестриктазу (EcoRI), яка розкриває її в одному місці таким чином, що на кінцях дволанцюжкової молекули ДНК утворюються короткі комплементарні одноланцюгові «хвости» (зазвичай 4 – 6 нуклеотидів). Їх називали «липкими», оскільки вони можуть спарюватись (ніби злипатися) один з одним. Коли таку ДНК змішували з фрагментами чужорідної ДНК, обробленої тією ж рестриктазою і має такі ж липкі кінці, виходили нові гібридні плазміди, кожна з яких містила принаймні один фрагмент чужорідної ДНК, вбудованої в EcoRI-сайт плазміди. Стало очевидним, що в такі плазміди можна вбудовувати фрагменти різноманітних чужорідних ДНК, отриманих як мікроорганізмів, так і з вищих еукаріотів.

Основна сучасна стратегія отримання рекДНК зводиться до такого:

1) У ДНК плазміди або вірусу, здатних розмножуватися незалежно від хромосоми, вбудовують фрагменти ДНК, що належать іншому організму, містять певні гени або штучно отримані послідовності нуклеотидів, що представляють інтерес для дослідника;

2) Гібридні молекули, що при цьому утворюються, вводять у чутливі прокаріотичні або еукаріотичні клітини, де вони реплікуються (розмножуються, ампліфікуються) разом із вбудованими в них фрагментами ДНК;

3) Відбирають клони клітин у вигляді колоній на спеціальних живильних середовищах (або вірусів у вигляді зон просвітлення - бляшок на шарі суцільного росту клітин бактерій або культур тканин тварин), що містять необхідні типи молекул рекДНК і піддають їх різносторонньому структурно-функціональному вивченню.

Для полегшення відбору клітин, у яких є рекДНК, використовують вектори, що містять один і більше маркерів. У плазмід, наприклад, такими маркерами можуть бути гени стійкості до антибіотиків (відбір клітин, що містять рекДНК, проводять за їх здатністю рости в присутності того чи іншого антибіотика). РекДНК, які мають необхідні гени, відбирають і вводять у реципієнтні клітини. З цього моменту починається молекулярне клонування - отримання копій рік ДНК, а отже, і копій цільових генів у її складі. Тільки при можливості поділу всіх трансфікованих або інфікованих клітин кожен клон буде представлений окремою колонією клітин та містити певну рік ДНК. На завершальному етапі виробляється ідентифікація клонів, у яких укладено необхідний ген. Одна ґрунтується на тому, що вставка в рік ДНК детермінує якусь унікальну властивість клітини, що містить його (наприклад, продукт експресії вбудованого гена). У дослідах з молекулярного клонування дотримуються 2 основних принципи: жодна з клітин, де відбувається клонування рік ДНК, не повинна отримати більше однієї плазмідної молекули або вірусної частки; останні мають бути здатними до реплікації.

Як векторні молекули в генетичній інженерії використовується широкий спектр плазмідних і вірусних ДНК. Найбільш популярні клонуючі вектори, що містять кілька генетичних маркерів і мають по одному місцю дії для різних рестриктаз. Таким вимогам, наприклад, найкраще відповідає плазміда pBR322, яка була сконструйована з існуючої в природі плазміди за допомогою методів, що застосовуються при роботі з рекДНК; вона містить гени стійкості до ампіциліну та тетрацикліну, а також по одному сайту впізнавання для 19 різних рестриктаз. Приватним випадком клонуючих векторів є вектори, що експресують, які поряд з амплфікацією забезпечують правильну і ефективну експресію чужорідних генів в реципієнтних клітинах. У ряді випадків молекулярні вектори можуть забезпечувати інтеграцію чужорідної ДНК геном клітини або вірусу (їх називають інтегративними векторами).

Одне з найважливіших завдань генетичної інженерії - створення штамів бактерій або дріжджів, ліній клітин тканин тварин або рослин, а також трансгенних рослин і тварин, які забезпечували б ефективну експресію генів, що клонуються в них. Високий рівень продукції білків досягається в тому випадку, якщо гени клонуються в багатокопійних векторах, тому що цільовий ген буде знаходитися в клітині у великій кількості. Важливо, щоб кодуюча послідовність ДНК знаходилася під контролем промотора, який ефективно впізнається РНК-полімеразою клітини, а мРНК, що утворюється, була б відносно стабільною і ефективно транслювалася. Крім того, чужорідний білок, що синтезується в реципієнтних клітинах, не повинен піддаватися швидкій деградації внутрішньоклітинними протеазами. При створенні трансгенних тварин і рослин часто домагаються тканеспецифічної експресії цільових генів, що вводяться.

Оскільки генетичний код універсальний, можливість експресії гена визначається лише наявністю у складі сигналів ініціації і термінації транскрипції і трансляції, правильно відомих господарської клітиною. Т. до. більшість генів вищих еукаріотів має переривчасту екзон-інтронну структуру, в результаті транскрипції таких генів утворюється матрична РНК-попередник, з якої при подальшому сплайсингу вищеплюються некодуючі послідовності - інтрони і утворюється зріла мРНК. Такі гени не можуть експресуватись у клітинах бактерій, де відсутня система сплайсингу. Для того, щоб подолати цю перешкоду, на молекулах зрілої мРНК за допомогою зворотної транскриптази синтезують ДНК-копію (кДНК), до якої за допомогою ДНК-полімерази добудовується другий ланцюг. Такі фрагменти ДНК, що відповідають кодуючій послідовності генів (вже не розділеної інтронами), можна вбудовувати у відповідний молекулярний вектор.

Знаючи амінокислотну послідовність цільового поліпептиду, можна синтезувати нуклеотидну послідовність, що кодує його, отримавши ген-еквівалент, і вбудувати його у відповідний експресуючий вектор. При створенні гена-еквівалента зазвичай враховують властивість виродженості генетичного коду (20 амінокислот кодуються 61 кодоном) і частоту народження кодонів для кожної амінокислоти в тих клітинах, в які планується вводити цей ген, тому що склад кодонів може істотно відрізнятися у різних організмів. Правильно підібрані кодони можуть значно підвищити продукцію цільового білка реципієнтної клітині.

Значення генетичної інженерії

Генетична інженерія значно розширила експериментальні межі молекулярної біології, оскільки стало можливим вводити в різні типи клітин чужорідну ДНК та дослідити її функції. Це дозволило виявляти загальнобіологічні закономірності організації та вираження генетичної інформації у різних організмах. Цей підхід відкрив перспективи створення принципово нових мікробіологічних продуцентів біологічно активних речовин, а також тварин і рослин, що несуть функціонально активні чужорідні гени. Багато раніше недоступних біологічно активних білків людини, в т. ч. інтерферони, інтерлейкіни, пептидні гормони, фактори крові, стали напрацьовуватися у великих кількостях у клітинах бактерій, дріжджів або ссавців і широко використовуватися в медицині. Більш того, з'явилася можливість штучно створювати гени, що кодують химерні поліпептиди, що мають властивості двох або більше природних білків. Усе це дало потужний імпульс розвитку біотехнології.

Головними об'єктами генетичної інженерії є бактерії Escherichia coli (кишкова паличка) та Bacillus subtilis (сінна паличка), пекарські дріжджі Saccharomices cereuisiae, різні лінії клітин ссавців. Спектр об'єктів генно-інженерної дії постійно розширюється. Інтенсивно розвиваються напрями досліджень зі створення трансгенних рослин та тварин. Методами генетичної інженерії створюються новітні покоління вакцин проти різних інфекційних агентів (перша з них була створена на основі дріжджів, які продукують поверхневий білок вірусу В людини). Велика увага приділяється розробці клонуючих векторів на основі вірусів ссавців та використанню їх для створення живих полівалентних вакцин для потреб ветеринарії та медицини, а також як молекулярні вектори для генної терапії ракових пухлин та спадкових захворювань. Розроблено метод прямого введення в організм тварин і людини рекДНК, що спрямовують продукцію в їхніх клітинах антигенів різних інфекційних агентів (ДНК-вакцинація). Найновішим напрямом генетичної інженерії є створення їстівних вакцин на основі трансгенних рослин, таких як томати, морква, картопля, кукурудза, салат та ін, що продукують імуногенні білки збудників інфекцій. генетичний інженер рекомбінантний молекула

Побоювання, пов'язані з проведеннямгенно-інженерних експериментів

Незабаром після перших успішних експериментів з отримання рік ДНК група вчених на чолі з П. Бергом запропонувала обмежити проведення ряду генно-інженерних дослідів. Ці побоювання ґрунтувалися на тому, що властивості організмів, що містять чужу генетичну інформацію, важко передбачити. Вони можуть набути небажаних ознак, порушити екологічну рівновагу, призвести до виникнення та поширення незвичайних захворювань людини, тварин, рослин. Крім того, зазначалося, що втручання людини в генетичний апарат живих організмів є аморальним і може викликати небажані соціальні та етичні наслідки. У 1975 р. ці проблеми обговорювалися на міжнародній конференції в Асиломарі (США). Її учасники дійшли висновку про необхідність продовження використання методів генетичної інженерії, але за обов'язкового дотримання певних правил та рекомендацій. Згодом ці правила, встановлені в ряді країн, були суттєво пом'якшені і звелися до прийомів, звичайних у мікробіологічних дослідженнях, створення спеціальних захисних пристроїв, що перешкоджають поширенню біологічних агентів у навколишньому середовищі, використання безпечних векторів та реципієнтних клітин, що не розмножуються у природних умовах.

Часто під генетичною інженерією розуміють лише роботу з рік ДНК, а як синоніми генетичної інженерії використовуються терміни «молекулярне клонування», «клонування ДНК», «клонування генів». Проте ці поняття відбивають зміст лише окремих генно-інженерних операцій і тому еквівалентні терміну «генетична інженерія». У Росії її як синонім генетичної інженерії широко використовується термін «генна інженерія». Однак змістовий зміст цих термінів по-різному: генетична інженерія ставить за мету створення організмів з новою генетичною програмою, тоді як термін «генна інженерія» пояснює, як це робиться - шляхом маніпуляції з генами.

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Генна інженерія як розділ молекулярної генетики, пов'язаний із цілеспрямованим створенням нових комбінацій генетичного матеріалу. Історія її виникнення та розвитку, етапи генного синтезу. Чи безпечна генна модифікація? Приклади застосування.

реферат, доданий 23.11.2009

Поняття та основні методи генної інженерії. Методика виділення ДНК з прикладу ДНК плазмид. Принципи дії системи рестрикції-модифікації. Перенесення та виявлення клонованих генів у клітинах. Конструювання та введення в клітини рекомбінантних молекул ДНК.

реферат, доданий 23.01.2010

Дослідження сутності та призначення генної інженерії – методу біотехнології, який займається дослідженнями з розбудови генотипів. Метод отримання рекомбінантних, тобто містять чужорідний ген, плазмід - кільцевих дволанцюгових молекул ДНК.

презентація , доданий 19.02.2012

Суть та завдання генної інженерії, історія її розвитку. Цілі створення генетично модифікованих організмів. Хімічне забруднення як наслідок ГМО. Отримання людського інсуліну як найважливіше досягнення у сфері генно-модифікованих організмів.

реферат, доданий 18.04.2013

Використання генної інженерії як інструменту біотехнології з метою управління спадковістю живих організмів. Особливості основних методів та досягнень генної інженерії в медицині та сільському господарстві, пов'язані з нею небезпеки та перспективи.

доповідь, доданий 10.05.2011

Генна інженерія як метод біотехнології, який займається дослідженнями з розбудови генотипів. Етапи процесу одержання рекомбінантних плазмід. Конструювання клітин нового типу на основі їх культивування, гібридизації та реконструкції.

презентація , доданий 20.11.2011

Генна інженерія: історія виникнення, загальна характеристика, переваги та недоліки. Знайомство з новітніми методами генної інженерії, їх використання у медицині. Розробка генної інженерії в галузі тваринництва та птахівництва. Досліди на щурах.

курсова робота , доданий 11.07.2012

Генетична інженерія – інструмент біотехнології для отримання рекомбінантних РНК та ДНК, здійснення маніпуляцій з генами та білковими продуктами, введення їх в інші організми. Сучасний стан науки про спадковість та хромосомні хвороби.

реферат, доданий 23.06.2009

Виникнення біотехнології. Основні напрямки біотехнології. Біоенергетика як розділ біотехнології. Практичні здобутки біотехнології. Історія генетичної інженерії. Цілі, методи та ферменти генної інженерії. Досягнення генетичної інженерії.

реферат, доданий 23.07.2008

Основи та техніка клонування ДНК. Етапи генної інженерії бактерій. Розвиток генетичної інженерії рослин. Генетична трансформація та покращення рослин за допомогою агробактерій, джерела генів. Безпека генетично модифікованих рослин.

Генетична (генна) інженерія

Генетична (генна) інженерія– конструювання штучним шляхом генетичних структур та спадково змінених організмів. Генетична інженерія – розділ (прикладна гілка) молекулярної генетики, пов'язаний із цілеспрямованим створенням нових молекул ДНК, здатних розмножуватися у клітині-хазяїні. При цьому відбувається штучна, цілеспрямована зміна генотипу організму (мікроорганізму) та формування нових ознак та властивостей. Генна інженерія займається рашифруванням структури генів, їх синтезом і клонуванням, вставкою виділених із клітин живих організмів генів у клітини рослин та тварин з метою спрямованої зміни їх генетичних особливостей.

Добре розробленими методами генної інженерії є трансгенез, мікробіологічний синтез та ін.

Трансгенез- Перенесення генів від одного виду організмів в інший. Трансгенез здійснюється шляхом розрізання та зшивання ділянок ДНК за участю ферментів – рестриктаз та лігаз.

Етапи трансгенезу:

а) виділення генів (фрагментів ДНК) із клітин бактерій, рослин або тварин за допомогою ферменту рестриктази;

б) з'єднання (зшивання) генів (фрагментів ДНК) з плазмідою за допомогою ферменту лігази;

в) введення гібридної плазмідної ДНК, що містить необхідний ген у клітину хазяїна;

г) копіювання (клонування) цього гена в клітині господаря та забезпечення його роботи за схемою: «Код ДНК – транскрипція – трансляція – білок»

Інструментами генної інженеріїє відкриті 1974 р ферменти – рестриктази (рестрикційні ендонуклеази).Рестриктази дізнаються про ділянки (сайти) ДНК, вносять розрізи в ланцюгах ДНК. На кінцях кожного фрагмента утворюються одноланцюгові хвости, які називаються « липкими кінцями»,оскільки вони можуть як би злипатися між собою внаслідок комплементарності.

Рестриктази впізнають у дволанцюжковій ДНК певну, тільки свою послідовність нуклеотидів ДНК. Потім рестриктаза прикріплюється до ділянці нуклеотидів, що розпізнається, і розрізає його в місці прикріплення. Найчастіше рестриктази розпізнають у молекулі ДНК ділянки довжиною 4-6 пар нуклеотидів і розрізають обидва ланцюги ДНК посередині цих ділянок або зазвичай зі зміщенням. Приклади рестриктаз: рестриктаза Eco RI, яка дізнається фрагмент ДНК із шести нуклеотидів ГААТТЦ (місце розрізу між нуклеотидами Г та А обох ланцюгів ДНК); рестриктазу Hind IIIрозпізнає ділянку ААГЦТТ (місце розрізу між нуклеотидами А та А обох ланцюгів ДНК); рестриктазу Bam Iрозпізнає ділянку ГГАТЦЦ (місце розрізу між нуклеотидами Г та Г обох ланцюгів ДНК); рестриктазу Hae IIIрозпізнає ділянку ГГЦЦ (місце розрізу між нуклеотидами Г та Ц обох ланцюгів ДНК); рестриктазу Hpa IIрозпізнає ділянку ЦЦГГ(місце розрізу між нуклеотидами Ц та Ц обох ланцюгів ДНК).

Далі для конструювання генетично зміненого організму необхідно запровадити потрібний ген у клітину цього організму. Введення чужорідних генів в організм здійснюється за допомогою плазмідного вектора. Вектор є плазміда – маленька кільцева молекула ДНК,яку витягують із цитоплазми бактеріальної клітини. Плазміди– фактори спадковості, розташовані поза хромосомами, що являють собою позахромосомну ДНК.

Мал. 37.

А– Схема введення чужорідної ДНК у бактеріальну плазміду з використанням ферментів (рестрикційної ендонуклеази та лігази).

Б– Схема перенесення гена людини, відповідального за синтез гормону інсуліну та утворення векторної ДНК.

Властивості плазміди: 1) має здатність до автономної реплікації; 2) містить гени, що кодують антибіотики; 3) здатні вбудовуватися в хромосому клітини-реципієнта; 4) розпізнає ділянки ДНК, які можуть розрізати ферменти – рестриктази; 5) рестриктаза може розрізати плазміду та переводити її в лінійний стан. Ці властивості плазміди дослідники використовують для отримання рекомбінантних (гібридних) ДНК.

Послідовність введення ДНК у плазміду (плазмідний вектор) за допомогою ферменту рестриктази(Рис. 37 А):

1) рестрикція– розрізання молекули ДНК рестриктазою, утворення фрагментів ДНК та виділення необхідного гена;

2) включення виділеного гена до плазміди, Т. е. отримання рекомбінантної (гібридної) ДНК шляхом введення фрагмента чужорідної ДНК в плазміду;

3) лігування- Зшивання ферментом лігазоюплазмідного (векторного) та чужорідного фрагментів ДНК; при цьому кінці векторної та чужорідної ДНК (т.з. «клейкі кінці») комплементарні один одному;

4) трансформація- Введення рекомбінантної плазміди в геном іншої клітини (клітини-реципієнта), зокрема, бактеріальної клітини.

Слід зазначити, що плазміди проникають лише частину оброблених бактерій. Трансформовані бактерії разом з плазмідами набувають стійкості до певного антибіотика, що дозволяє їх відокремити від нетрансформованих, що гинуть на середовищі, що містить антибіотик. Кожна з трансформованих бактерій, поміщена на живильне середовище, розмножується і утворює колонію багатьох тисяч нащадків – клон.

5) скринінг- Відбір серед трансформованих бактерій тих, які містять плазміди з потрібним геном.

Трансгенні тварини та рослини

Клоновані гени за допомогою мікроін'єкції вводять в яйцеклітину ссавців або протопласти рослин (ізольована клітина, позбавлена клітинної стінки) і далі з них вирощують тварин або рослини, в геномі яких діють чужорідні гени. Рослини та тварини, геном яких змінено шляхом генноінженерних операцій, отримали назву трансгенних організацій (трансгенних рослин та тварин), Оскільки в ньому містяться чужорідні гени Отримано трансгенні миші, кролики, свині, вівці. У їхньому геномі працюють гени бактерій, ссавців, людини. Отримано трансгенні рослини (кукурудза, перець, томати, пшениця, жито, бобові, картопля та ін.), що містять гени неспоріднених видів. Трансгенні рослини стійкі до гербіцидів, комах, несприятливих погних умов та ін. Поступово вирішується проблема зміни спадковості багатьох сільськогосподарських рослин.

Генетична карта хромосом. Генна терапія

Генетичною картою хромосом називають схему взаємного розташування генів, що у одній групі зчеплення. Такі карти складаються кожної пари гомологічних хромосом. На генетичній карті вказано порядок розташування генів у хромосомі та відстані між ними (відсоток кросинговеру між певними генами). Так створення нових штамів мікроорганізмів, здатних синтезувати гормони, білки, лікарські препарати ґрунтується на знанні генетичних карток мікроорганізмів. Генетичні карти людини необхідні медичної генетики. Знання про локалізації гена у певній хромосомі використовуються при діагностиці ряду спадкових захворювань, а також у генній терапії для виправлення структури та функції генів.

Генна терапія –заміна дефектних генів на непошкоджені або виправлення їх структури.

Для боротьби зі спадковими, онкологічними та віковими захворюваннями розробляються методи генної терапії, безпечні для клітин людини. З використанням методів генної терапії можна замінювати в організмі дефектні гени, у яких відбулися точкові мутації, на неушкоджені. В наш час вчені освоюють методи біобезпеки людини:Використання необхідних генів у клітини організму людини. Це дозволить позбавитися багатьох спадкових захворювань.

Мікробіологічний синтез

Методи генної інженерії дозволили здійснити мікробіологічний синтез(Рис. 37 Б). За допомогою методів генної інженерії мікробіологи змогли отримати штами бактерій, завдяки яким успішно здійснюється мікробіологічний синтез. Для цього проводиться відбір необхідних бактеріальних клітин, що не містять плазміду. Виділяються молекули ДНК із заданою послідовністю нуклеотидів, що визначають розвиток необхідної ознаки. Плазміда з вбудованою ділянкою ДНК (геном) вводиться в бактеріальну клітину, в якій вбудована ділянка ДНК починає працювати (йдуть процеси реплікації, транскрипції, трансляції), і в бактеріальній клітині синтезується корисний білок (інтерферон, генферон, імуноглобулін, інсулін, соматотропін та ін.). ). У промислових кількостях отримані гормони (інсулін, соматотропін), багато амінокислот, антибіотики, вакцини та ін. Такі бактерії розмножують у промислових масшабах і виробляють необхідний білок.

За допомогою генетичних методів отримано штам мікроорганізму Pseudomonas denitrificans, який виробляє у десятки разів більше вітаміну C, вітамінів групи B, ніж вихідна форма; новий штам бактерії мікрококкус глутамікус виділяє в сотні разів більше амінокислоти лізину, ніж вихідна (дика) культура лізинутворюючої бактерії.

Клітинна інженерія

Клітинна інженерія– культивування окремих клітин або тканин на спеціальних штучних середовищах, розробка методів створення клітин нового типу шляхом їхньої гібридизації, заміни хромосом та вирощування з них гібридів.

1. Метод культури тканин

Метод полягає у культивуванні ізольованих клітин або шматочків тканин на штучному живильному середовищі у відповідних мікрокліматичних умовах. В результаті культивування рослинні клітини або шматочки тканини регенерують цілу рослину. Шляхом мікроклонального розмноження окремих клітин, або шматочків тканин (частіше за верхівкову меристему стебла або кореня) можна отримати безліч корисних рослин. Мікрокліматичні умови та живильні середовища для регенерації декоративних, культурних, лікарських рослин підбираються експериментально. Культура тканин також використовується для отримання диплоїдних рослин після обробки вихідних гаплоїдних форм колхіцином.

2. Соматична гібридизація

Соматична гібридизація включає отримання гібридних клітин, та якщо з них – нових форм; штучне запліднення яйцеклітин.

Отримання нових гібридних рослин шляхом злиття протопластів (ядро та цитоплазма) різних клітин у культурі тканин. Для злиття протопластів за допомогою ферментів руйнують стінку рослинної клітини та отримують ізольований протопласт. При культивуванні таких протопластів різних видів рослин здійснюється їх злиття та утворення форм із новими корисними ознаками. Штучне запліднення яйцеклітин здійснюють за допомогою методу екстракорпорального запліднення (ЕКО), що дозволяє зробити запліднення яйцеклітин у пробірці з наступною імплантацією ембріона на ранній стадії розвитку, і подолати деякі форми безпліддя у людини.

3. Хромосомна інженерія– заміна окремих хромосом у клітинах рослин або додавання нових. У диплоїдів є пари гомологічних хромосом, і такі організми називаються дисоміками. Якщо в одній парі залишити одну хромосому, то формується моносомік. Якщо додати в якусь пару третю гомологічну хромосому, то формується трисомік і т. д. Можлива заміна окремих хромосом одного виду на інші хромосоми виду. Отримані форми називаються заміщеними.

У застосуванні до людини генна інженерія могла б застосовуватися на лікування спадкових хвороб. Проте, технічно, є суттєва різниця між лікуванням самого пацієнта та зміною геному його нащадків.

Завдання зміни геному дорослої людини дещо складніше, ніж виведення нових генноінженерних порід тварин, оскільки в даному випадку потрібно змінити геном численних клітин організму, що вже сформувався, а не однієї лише яйцеклітини-зародка. Для цього пропонується використовувати вірусні частинки як вектор. Вірусні частинки здатні проникати у значний відсоток клітин дорослої людини, вбудовуючи у них свою спадкову інформацію; можливе контрольоване розмноження вірусних частинок в організмі. При цьому для зменшення побічних ефектів вчені намагаються уникати застосування генноінженерних ДНК у клітини статевих органів, тим самим уникаючи впливу на майбутніх нащадків пацієнта. Також варто відзначити значну критику цієї технології у ЗМІ: розробка генноінженерних вірусів сприймається багатьма як загроза для людства.

За допомогою генотерапії в майбутньому можлива зміна геному людини. В даний час ефективні методи зміни геному людини знаходяться на стадії розробки та випробувань на приматах. Довгий час генетична інженерія мавп стикалася з серйозними труднощами, однак у 2009 році експерименти увінчалися успіхом: у журналі Nature з'явилася публікація про успішне застосування генноінженерних вірусних векторів для лікування дорослого самця мавпи від дальтонізму. У цьому ж році дав потомство перший генетично модифікований примат (вирощений із модифікованої яйцеклітини) - звичайна ігрунка.

Хоча й у невеликому масштабі, генна інженерія вже використовується для того, щоб дати шанс завагітніти жінкам із деякими різновидами безпліддя. Для цього використовують яйцеклітини здорової жінки. Дитина в результаті успадковує генотип від одного батька та двох матерів.

Однак можливість внесення більш значних змін до генома людини стикається з низкою серйозних етичних проблем.

_____________________________________________________________________________________________

Генетична інженерія (генна інженерія)

Це сукупність прийомів, методів та технологій отримання рекомбінантних РНК та ДНК, виділення генів з організму (клітин), здійснення маніпуляцій з генами та введення їх в інші організми.

Генетична інженерія не є наукою в широкому значенні, але є інструментом біотехнології, використовуючи методи таких біологічних наук, як молекулярна та клітинна біологія, цитологія, генетика, мікробіологія, вірусологія

Важливою складовою біотехнології є генетична інженерія. Народившись на початку 70-х років, вона досягла сьогодні великих успіхів. Методи генної інженерії перетворюють клітини бактерій, дріжджів та ссавців на "фабрики" для масштабного виробництва будь-якого білка. Це дає можливість детально аналізувати структуру та функції білків та використовувати їх як лікарські засоби.

В даний час кишкова паличка (E. coli) стала постачальником таких важливих гормонів як інсулін та соматотропін. Раніше інсулін отримували із клітин підшлункової залози тварин, тому вартість його була дуже високою. Для отримання 100 г кристалічного інсуліну потрібно 800-1000 кг підшлункової залози, а заліза корови важить 200 - 250 грам. Це робило інсулін дорогим та важкодоступним для широкого кола діабетиків. У 1978 році дослідники з компанії "Генентек" вперше отримали інсулін у спеціально сконструйованому штамі кишкової палички. Інсулін складається з двох поліпептидних ланцюгів А і В завдовжки 20 та 30 амінокислот. При їх поєднанні дисульфідними зв'язками утворюється нативний дволанцюжковий інсулін. Було показано, що він не містить білків E. coli, ендотоксинів та інших домішок, не дає побічних ефектів як інсулін тварин, а за біологічною активністю від нього не відрізняється. Згодом у клітинах E. coli було здійснено синтез проінсуліну, для чого на матриці РНК за допомогою зворотної транскриптази синтезували ДНК-копію. Після очищення отриманого проінсуліну його розщепили та отримали нативний інсулін, при цьому етапи екстракції та виділення гормону були зведені до мінімуму. З 1000 літрів культуральної рідини можна отримувати до 200 г гормону, що еквівалентно кількості інсуліну, що виділяється з 1600 кг підшлункової залози свині або корови.

Соматотропін – гормон росту людини, секретований гіпофізом. Недолік цього гормону призводить до гіпофізарної карликовості. Якщо вводити соматотропін у дозах 10 мг на кг ваги тричі на тиждень, то за рік дитина, яка страждає від його нестачі, може підрости на 6 см. Раніше її отримували з трупного матеріалу, з одного трупа: 4 - 6 мг соматотропіну в перерахунку Кінцевий фармацевтичний препарат. Таким чином, доступні кількості гормону були обмежені, крім того, гормон, одержуваний цим способом, був неоднорідний і міг містити віруси, що повільно розвиваються. Компанія "Genentec" у 1980 році розробила технологію виробництва соматотропіну за допомогою бактерій, який був позбавлений перерахованих недоліків. У 1982 році гормон росту людини був отриманий у культурі E. coli та тваринних клітин в інституті Пастера у Франції, а з 1984 року розпочато промислове виробництво інсуліну та в СРСР. При виробництві інтерферону використовують як E. coli, S. cerevisae (дріжджі), так і культуру фібробластів або трансформованих лейкоцитів. Аналогічними методами отримують також безпечні та дешеві вакцини.

На технології рекомбінантних ДНК засновано отримання високоспецифічних ДНК-зондів, за допомогою яких вивчають експресію генів у тканинах, локалізацію генів у хромосомах, виявляють гени, що мають споріднені функції (наприклад, у людини та курки). ДНК-зонди також використовують у діагностиці різних захворювань.
Технологія рекомбінантних ДНК уможливила нетрадиційний підхід "білок-ген", який отримав назву "зворотна генетика". При такому підході клітини виділяють білок, клонують ген цього білка, модифікують його, створюючи мутантний ген, що кодує змінену форму білка. Отриманий ген вводять у клітину. Якщо він експресується, його клітина і її нащадки будуть синтезувати змінений білок. Таким чином можна виправляти дефектні гени та лікувати спадкові захворювання.

Якщо гібридну ДНК ввести в запліднену яйцеклітину, можуть бути отримані трансгенні організми, які експресують мутантний ген і передають його нащадками. Генетична трансформація тварин дозволяє встановити роль окремих генів та їх білкових продуктів як у регуляції активності інших генів, так і за різних патологічних процесів. За допомогою генетичної інженерії створені лінії тварин, стійких до вірусних захворювань, а також породи тварин із корисними для людини ознаками. Наприклад, мікроін'єкція рекомбінантної ДНК, що містила ген соматотропіну бика в зиготу кролика, дозволила отримати трансгенну тварину з гіперпродукцією цього гормону. Отримані тварини мали яскраво виражену акромегалію.
Зараз навіть важко передбачити усі можливості, які будуть реалізовані у найближчі кілька десятків років.

Генна інженерія - це область біотехнологій, що включає дії з перебудови генотипів. Вже сьогодні генна інженерія дозволяє включати та вимикати окремі гени, контролюючи таким чином діяльність організмів, а також переносити генетичні інструкції з одного організму до іншого, у тому числі – організми іншого виду. У міру того, як генетики все більше дізнаються про роботу генів і білків, все більш реальною стає можливість довільним чином програмувати генотип (передусім людський), з легкістю досягаючи будь-яких результатів: таких, як стійкість до радіації, здатність жити під водою, здатність до регенерації пошкоджених органів та навіть безсмертя.

Генна інженерія є сукупністю способів, прийомів та технологій виділення з клітин або організму генів, отримання рекомбінантних РНК та ДНК, здійснення різних маніпуляцій з генами, а також введення їх та інші організми. Ця дисципліна сприяє отриманню бажаних характеристик організму, що змінюється.

Наукою у сенсі генна інженерія перестав бути, проте вважається біотехнологічним інструментом. У ній використовуються дослідження таких наук, як генетика, молекулярна мікробіологія.

Створені методи генної інженерії, пов'язані з управлінням спадковістю, стали однією з найяскравіших подій у розвитку науки.

Вчені, молекулярні біологи, біохіміки навчилися змінювати, модифікувати гени та створювати абсолютно нові, поєднуючи гени від різних організмів. Також вони навчилися та синтезувати матеріал відповідно до заданих схем. Штучний матеріал вчені почали вводити до організмів, змушуючи їх працювати. На всій цій роботі ґрунтується генна інженерія.

Проте є певна обмеженість «біологічного матеріалу». Цю проблему вчені намагаються вирішити за допомогою та Фахівці зазначають, що цей шлях є досить перспективним. Протягом останніх кількох десятиліть вченими було створено прийоми, з яких певні клітини з рослинних чи можна змусити розвиватися і розмножуватися незалежно, окремо від організму.

Досягнення генної інженерії мають велике значення. застосовуються в експериментах, а також при промисловому виробництві певних речовин, які неможливо одержати при використанні бактеріальних культур. Однак і в цій галузі мають місце труднощі. Так, наприклад, проблемою є відсутність здатності у клітин тварин ділитися таку ж нескінченну кількість разів, як

У ході експериментів було зроблено фундаментальні відкриття. Так, уперше було виведено «хімічно чистий», ізольований ген. Згодом вчені відкрили ферменти лігази та рестриктази. За допомогою останніх можна розрізати ген на шматочки - нуклеотиди. А за допомогою лігазу можна навпаки з'єднувати, «склеювати» ці шматочки, але вже в новій комбінації, створюючи, конструюючи інший ген.

Значних успіхів досягли вчені і в процесі читання біологічної інформації. Протягом багатьох років розшифровкою закладених у генах даних займалися У. Гілберт та Ф. Сенгер, американський та англійський вчені.

Фахівці зазначають, що генна інженерія за весь період свого існування не вплинула на самих дослідників, не завдала шкоди людині і не завдала шкоди природі. Вчені відзначають, що досягнуті результати як у процесі вивчення функціонування механізмів, які забезпечують життєдіяльність організмів, і у прикладної галузі є дуже значними. У цьому перспективи видаються воістину фантастичними.

Незважаючи на велике значення генетики та генної інженерії у сільському господарстві та медицині, головних її результатів ще не досягнуто.

Перед вченими стоїть чимало завдань. Слід визначити як функції і призначення кожного гена, а й умови, у яких відбувається його активація, у які саме періоди життя, під впливом яких чинників, у яких саме ділянках організму він включається і стимулює синтез відповідного білка. Крім того, важливо з'ясувати роль цього білка в житті організму, які реакції він запускає, чи виходить за межі клітин, яку несе інформацію. Досить складною є проблема згортання білків. Вирішення цих та багатьох інших завдань здійснюється вченими в рамках генної інженерії.