Генетически модифицированный организм
-
Определение генетически модифицированного организма (ГМО)
- ГМО — это организм, генетический материал которого был изменен с использованием методов генной инженерии.
- Определение варьируется, но обычно включает изменения, не происходящие естественным образом.
- Включает животных, растения и микроорганизмы.
-
История и методы
- Первый ГМО создан в 1973 году.
- Методы включают рекомбинантную ДНК, трансформацию, трансфекцию и трансдукцию.
- CRISPR упростил производство ГМО.
-
Применение ГМО
- Бактерии используются в научных исследованиях, производстве продуктов питания и сельском хозяйстве.
- Грибы и вирусы также имеют применение в научных исследованиях и генной терапии.
- Растения используются для научных исследований и улучшения урожаев.
- Животные модифицируются для улучшения экономических показателей.
-
Споры и регулирование
- Споры касаются безопасности ГМО и их влияния на окружающую среду.
- Регулирование различается в разных странах, включая США и Европу.
- Вопросы включают маркировку ГМО-продуктов и статус организмов, подвергшихся генетическому редактированию.
-
Проблемы и достижения
- Проблемы включают загрязнение негенетически модифицированных продуктов и контроль за поставками.
- Достижения включают использование ГМО для борьбы с комарами и лечения генетических заболеваний.
- Научный консенсус: доступные продукты из ГМО не представляют большего риска для здоровья, чем обычные продукты.
-
Методы введения ДНК в клетки
- Бактерии: тепловой удар или электропорация
- Животные: микроинъекция или вирусные векторы
- Растения: рекомбинация, биолистика или электропорация
-
Восстановление организма
- Растения: культивирование тканей
- Животные: эмбриональные стволовые клетки
- Подтверждение: ПЦР, саузерн-гибридизация, секвенирование ДНК
-
Методы нацеливания на гены
- Двухцепочечные разрывы
- Естественные гомологичные системы рекомбинации
- Искусственно сконструированные нуклеазы
-
История генетической модификации
- Одомашнивание растений и животных с 12 000 г. до н.э.
- Пол Берг: первая рекомбинантная ДНК в 1972 году
- Герберт Бойер и Стэнли Коэн: первый ГМО в 1973 году
- Рудольф Яениш: первая трансгенная мышь в 1974 году
- Майкл У. Беван и др.: первое ГМО растение в 1983 году
-
Коммерциализация и регулирование
- Genentech: первый инсулин в 1978 году
- Китай: первый коммерческий выпуск ГМО в 1992 году
- США: первый коммерческий выпуск ГМО в 1994 году
- Европейский союз: первый коммерческий выпуск ГМО в 1994 году
-
Бактерии как инструменты генетической модификации
- Простота модификации хромосом
- Дешевизна, легкость выращивания и хранения
- Использование в производстве продуктов питания
- Примеры: альфа-амилаза, химозин, пектинэстераза
-
Генетически модифицированные бактерии
- Производство белков для промышленного использования
- Выращивание бактерий до активации гена
-
Генетически модифицированные бактерии
- Используются для производства белков, таких как инсулин и факторы свертывания крови.
- Применяются в медицине для лечения диабета, гемофилии, карликовости и других заболеваний.
- Используются в биоэнергетике для производства биоfuels.
- Исследуются для лечения заболеваний, изменяя бактерии для уничтожения вредных бактерий или замены дефицитных ферментов.
-
Генетически модифицированные вирусы
- Используются как векторы для переноса генетической информации в другие организмы.
- Применяются для генной терапии, заменяя дефектные гены.
- Используются для создания вакцин, удаляя вирулентные гены.
- Исследуются для прямого лечения заболеваний, таких как рак и болезни растений.
-
Применение в сельском хозяйстве
- Используются для увеличения производства и защиты культур от вредителей.
- Применяются для биоремедиации, преобразуя загрязнители в менее токсичные формы.
- Используются для создания биоарта, например, для создания книг и картин.
-
Безопасность и этические вопросы
- Существуют опасения по поводу горизонтального переноса генов и взаимодействия бактерий с организмом.
- Проводятся клинические испытания для оценки эффективности и безопасности.
- Существуют риски для окружающей среды и здоровья человека при использовании генетически модифицированных организмов.
-
Использование наноструктур
- Наноструктуры могут использоваться для хранения и генерации энергии, биосенсинга и регенерации тканей.
- Примеры наноструктур: квантовые точки, жидкие кристаллы, нанокольца и нановолокна.
-
Бактериальные батареи
- Батареи созданы на основе бактериофагов M13, покрытых железофосфатом и собранных на углеродных нанотрубках.
- Батареи быстро передают энергию и могут быть изготовлены при низких температурах с нетоксичными химикатами.
-
Грибы
- Грибы могут использоваться для производства сложных молекул, таких как пищевые добавки, фармацевтические препараты, гормоны и стероиды.
- Генетически модифицированные грибы используются для производства биоэтанола.
- Грибы также могут быть использованы для биоконтроля насекомых, таких как комары, переносящие малярию, желтую лихорадку и лихорадку денге.
-
Растения
- Растения используются для научных исследований, создания новых цветов, доставки вакцин и улучшения культур.
- Растения могут быть генетически модифицированы для изменения цвета, аромата, формы и архитектуры.
- Генетически модифицированные растения могут быть использованы для борьбы с вредителями и болезнями.
-
Культуры
- Генетически модифицированные культуры используются в сельском хозяйстве для улучшения урожайности, устойчивости к вредителям и болезням.
- Основные цели: увеличение производства, улучшение условий для фермеров и устойчивость.
- Большинство культур модифицированы для устойчивости к гербицидам и насекомым.
- Генетически модифицированные культуры могут быть полезны для фермеров, но вызывают споры о безопасности и устойчивости.
-
Генетически модифицированные растения
- Растения с тремя генами, синтезирующими бета-каротин, используются для производства обогащенной пищи.
- Растения с геном, увеличивающим производство бета-каротина, одобрены для использования в 2018 году.
- Растения используются для производства биофармацевтических препаратов, таких как цитокины, гормоны, антитела и вакцины.
- Вакцины, выращенные в растениях, могут быть дешевле и стабильнее, чем традиционные.
-
Генетически модифицированные животные
- Большинство генетически модифицированных животных находятся на стадии исследований.
- В 2018 году в США одобрены три генетически модифицированных животных.
- Животные используются для производства лекарств, улучшения здоровья и в сельском хозяйстве.
- Генетически модифицированные млекопитающие, такие как мыши и свиньи, используются для медицинских исследований.
-
Генетически модифицированные млекопитающие
- Процесс генетической модификации млекопитающих медленный и дорогой.
- CRISPR-Cas9 ускоряет процесс модификации.
- Генетически модифицированные мыши и свиньи используются для медицинских исследований.
- Генетически модифицированные свиньи используются для ксенотрансплантации.
-
Генетически модифицированные сельскохозяйственные животные
- Животные модифицируются для улучшения экономических показателей, таких как рост, здоровье и устойчивость к болезням.
- Животные, такие как козы и свиньи, используются для производства молока и мяса.
- Генетически модифицированные свиньи могут быть использованы для снижения загрязнения воды.
-
Генетически модифицированные люди
- Генная терапия использует генетически модифицированные вирусы для лечения заболеваний у людей.
- Генная терапия успешно применяется для лечения генетических заболеваний, таких как синдром Дауна и муковисцидоз.
- Генная терапия может быть использована для лечения других неизлечимых заболеваний, таких как рак и диабет.
- Генная терапия вызывает опасения из-за возможности наследования изменений.
-
Генетически модифицированные близнецы
- Девочки-близнецы Лулу и Нана родились с функциональными копиями CCR5 и отключенным CCR5, что делает их уязвимыми к ВИЧ.
- Работа была осуждена как неэтичная и опасная.
-
Генетически модифицированная рыба
- Используется для научных исследований, домашних животных и пищи.
- Увеличивает темпы роста, сокращает потребление пищи, устраняет аллергены, повышает устойчивость к холоду и болезням.
- Используется для обнаружения загрязнения и в качестве биореактора.
- GloFish — генетически модифицированные флуоресцентные рыбки данио-рерио.
- Широко используется в фундаментальных исследованиях.
- ГМО-рыба выведена с использованием стимуляторов роста для увеличения скорости развития.
-
Генетически модифицированные насекомые
- Плодовые мушки используются для изучения генетических изменений.
- Комары, устойчивые к малярии, выведены с помощью генного драйва.
- Мотыльки и шелкопряды также модифицированы для борьбы с вредителями.
-
Другие генетически модифицированные организмы
- Цыплята модифицированы для изучения развития эмбрионов и предотвращения птичьего гриппа.
- Лягушки используются в исследованиях по биологии развития и как датчики загрязнения.
- Нематоды используются для изучения экспрессии и локализации генов.
- Морские огурцы модифицированы для создания белых морских огурцов.
- Плоские черви и морские кольчатые черви также модифицированы.
-
Регулирование генетически модифицированных организмов
- Деятельность регулируется государственными органами.
- Картахенский протокол по биобезопасности регулирует передачу, обработку и хранение биоматериалов.
- В университетах и научно-исследовательских институтах есть специальные комитеты для одобрения экспериментов.
- Весь персонал должен быть обучен использованию ГМО.
-
Категории риска и уровни биобезопасности
- Существует четыре уровня биобезопасности: от уровня 1 до уровня 4.
- Разные страны используют разные номенклатуры и требования.
-
Регулирование ГМО в разных странах
- Регулирование варьируется в зависимости от предполагаемого использования ГМО.
- Некоторые страны запретили или ограничили использование ГМО, другие разрешают их с разной степенью регулирования.
-
Маркировка ГМО-продуктов
- В 64 странах маркировка ГМО-продуктов обязательна.
- В США маркировка обязательна с 2022 года, в Канаде добровольная, в Европе обязательна для продуктов с более 0,9% ГМО.
-
Разногласия и научные консенсусы
- Существуют разногласия по поводу ГМО, особенно их воздействия на здоровье и окружающую среду.
- Научный консенсус: доступные ГМО-продукты не представляют большего риска для здоровья, чем обычные продукты.
-
Экологические и агрономические проблемы
- Обмен генами между ГМ-культурами и другими организмами может увеличить риск появления устойчивых популяций сорняков.
- Разработаны технологии для контроля распространения ГМО.
-
Этические и социальные проблемы
- Возникают этические вопросы о генной инженерии людей и её использовании.
- Существуют различия в восприятии ГМО потребителями, европейцы относятся к ним негативно.
-
Рекомендации и внешние ссылки
- Рекомендации включают обязательную маркировку или мораторий на ГМО-продукты.
- Внешние ссылки включают базу данных ISAAA и GMO-Compass.