Оглавление
- 1 Генетически модифицированный организм
- 1.1 Определение генетически модифицированного организма (ГМО)
- 1.2 История и методы
- 1.3 Применение ГМО
- 1.4 Споры и регулирование
- 1.5 Проблемы и достижения
- 1.6 Методы введения ДНК в клетки
- 1.7 Восстановление организма
- 1.8 Методы нацеливания на гены
- 1.9 История генетической модификации
- 1.10 Коммерциализация и регулирование
- 1.11 Бактерии как инструменты генетической модификации
- 1.12 Генетически модифицированные бактерии
- 1.13 Производство и применение ГМ-бактерий
- 1.14 Генетически модифицированные бактерии в сельском хозяйстве
- 1.15 Вирусы как переносчики генетической информации
- 1.16 Вакцины на основе вирусов
- 1.17 Генетически модифицированные вирусы в медицине
- 1.18 Генетически модифицированные вирусы в сельском хозяйстве
- 1.19 Другие применения генетически модифицированных вирусов
- 1.20 Использование новых материалов в биосенсорике и регенерации тканей
- 1.21 Грибы и их применение
- 1.22 Растения и их использование
- 1.23 Генетически модифицированные культуры
- 1.24 Генетически модифицированные растения
- 1.25 Биофармацевтические препараты
- 1.26 Вакцины на основе растений
- 1.27 Генетически модифицированные культуры
- 1.28 Генетически модифицированные животные
- 1.29 Генетически модифицированные млекопитающие
- 1.30 Генетически модифицированные домашние животные
- 1.31 Генетическая инженерия для спасения животных
- 1.32 Генная терапия
- 1.33 Генетически модифицированные близнецы
- 1.34 Генетически модифицированная рыба
- 1.35 Генетически модифицированные насекомые
- 1.36 Другие генетически модифицированные организмы
- 1.37 Регулирование генетически модифицированных организмов
- 1.38 Категории риска и уровни биобезопасности
- 1.39 Регулирование ГМО в разных странах
- 1.40 Маркировка ГМО-продуктов
- 1.41 Разногласия и опасения
- 1.42 Экологические и агрономические проблемы
- 1.43 Этические и правовые вопросы
- 1.44 Общественное восприятие и регулирование
- 1.45 Полный текст статьи:
- 2 Генетически модифицированный организм
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 пищевых продуктов: альфа-амилаза, химозин, пектинэстераза
-
Генетически модифицированные бактерии
- Производство белков для промышленного использования
- Выращивание бактерий до активации гена, кодирующего белок
-
Производство и применение ГМ-бактерий
- ГМ-бактерии используются для производства высококачественных белков, таких как инсулин и факторы свертывания крови.
- Они также применяются в медицине для лечения диабета, гемофилии, карликовости и других заболеваний.
- ГМ-бактерии используются для производства биотоплива и в биоремедиации.
-
Генетически модифицированные бактерии в сельском хозяйстве
- Бактерии используются для увеличения продуктивности сельскохозяйственных культур и защиты от вредителей.
- ГМ-бактерии могут быть модифицированы для экспрессии генов, ответственных за устойчивость к вредителям.
- Бактерии, не чувствительные к льду, используются для повышения морозостойкости культур.
-
Вирусы как переносчики генетической информации
- Вирусы модифицируются для доставки генов в другие организмы.
- Вирусные векторы используются для лечения заболеваний человека, таких как ADA-SCID и гемофилия.
- Вирусы простого герпеса и ретровирусы обладают различными преимуществами и недостатками.
-
Вакцины на основе вирусов
- Вирусы могут быть модифицированы для создания безопасных и эффективных вакцин.
- Вакцины на основе переносчиков могут быть использованы для создания новых вакцин против болезней, таких как СПИД и туберкулез.
-
Генетически модифицированные вирусы в медицине
- Вирусы могут быть модифицированы для лечения болезней, таких как рак и туберкулез.
- Вирусы, экспрессирующие защитные белки, могут использоваться для борьбы с болезнями растений.
-
Генетически модифицированные вирусы в сельском хозяйстве
- Вирусы используются для борьбы с вредителями и регулирования численности животных.
- Вирусы могут быть модифицированы для иммуноконтрацепции и воздействия на стадию развития животных.
-
Другие применения генетически модифицированных вирусов
- Вирусы используются для создания литий-ионных батарей и наноструктурированных материалов.
- Бактериофаги могут экспрессировать модифицированные белки на своей поверхности.
-
Использование новых материалов в биосенсорике и регенерации тканей
- Квантовые точки, жидкие кристаллы, нанокольца и нановолокна могут быть использованы для накопления и генерации энергии.
- Батарея, изготовленная бактериофагами M13, использует фосфат железа и углеродные нанотрубки для быстрой передачи энергии.
-
Грибы и их применение
- Грибы могут быть использованы для получения сложных молекул, таких как пищевые продукты, фармацевтические препараты и гормоны.
- Дрожжи важны для производства вина и предотвращения образования опасных соединений.
- Грибы могут быть использованы для производства биотоплива и биопестицидов.
- Генная инженерия улучшает вирулентность грибов для борьбы с насекомыми.
-
Растения и их использование
- Растения используются для научных исследований, демонстрации новых оттенков цветов и выращивания улучшенных культур.
- Табак и Arabidopsis thaliana являются важными модельными организмами для генной инженерии.
- Генная инженерия позволяет удалять и изменять гены для выявления их функций.
- Декоративные растения модифицируются для изменения цвета, аромата и формы.
-
Генетически модифицированные культуры
- Генетически модифицированные культуры используются в сельском хозяйстве для устойчивости к вредителям, болезням и условиям окружающей среды.
- Соевые бобы составляют половину всех ГМ-культур, выращенных в 2014 году.
- Большинство ГМ-культур устойчивы к гербицидам и насекомым.
- ГМ-культуры приносят пользу фермерам за счет снижения использования пестицидов и увеличения урожайности.
-
Генетически модифицированные растения
- Созданы с использованием трех генов для производства бета-каротина
- Предназначены для районов с дефицитом витамина А
- Получили первые разрешения на использование в 2018 году
-
Биофармацевтические препараты
- Произведены с использованием ряски, водоросли и мха
- Включают цитокины, гормоны, антитела, ферменты и вакцины
- Используются для лечения болезни Гоше
-
Вакцины на основе растений
- Обладают потенциалом для производства и хранения вакцин
- Снижают долгосрочные затраты и обеспечивают защиту от кишечных кислот
- Применяются в ветеринарии из-за строгих требований
-
Генетически модифицированные культуры
- Сокращают выбросы CO2 за счет повышения урожайности и сокращения использования пестицидов
- В ЕС внедрение ГМО-культур сократит выбросы на 33 миллиона тонн эквивалента CO2
-
Генетически модифицированные животные
- Большинство находятся на стадии исследований
- Одобрены три вида в США
- Используются для производства лекарств и улучшения здоровья
-
Генетически модифицированные млекопитающие
- Процесс медленный и дорогостоящий
- CRISPR-Cas9 ускоряет процесс
- Используются для исследований и производства лекарств
-
Генетически модифицированные домашние животные
- Улучшают экономические показатели и здоровье
- Примеры: козы для производства молока, свиньи для трансплантации органов
-
Генетическая инженерия для спасения животных
- Включает изменение генома для сохранения видов
- Примеры: создание странствующего голубя, добавление генов мамонта в геном слона
-
Генная терапия
- Использует генетически модифицированные вирусы для доставки генов
- Применяется для лечения генетических нарушений и неизлечимых заболеваний
- Воздействует только на соматические клетки, не передавая изменения по наследству
-
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 различных целей.
-
Другие генетически модифицированные организмы
- Цыплята, лягушки, нематоды, морские огурцы, плоские черви и другие животные модифицированы для различных исследований.
-
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 опасения
- 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.
- Общественное восприятие ГМО-продуктов часто негативное.
-
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 правовые вопросы
- Возникают этические вопросы по поводу генной инженерии людей и передачи модификаций по наследству.
- Подняты вопросы патентования жизни и использования прав интеллектуальной собственности.
-
Общественное восприятие и регулирование
- Европейцы чаще относятся к ГМО-продуктам негативно, чем североамериканцы.
- НПО активно выступают за обязательную маркировку или мораторий на ГМО-продукты.