Генетически модифицированный организм

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Генети́чески модифици́рованный органи́зм (ГМО) — организм, генотип которого был искусственно изменён при помощи методов генной инженерии. Это определение может применяться для растений, животных и микроорганизмов. Генетические изменения, как правило, производятся в научных или хозяйственных целях. Генетическая модификация отличается целенаправленным изменением генотипа организма в отличие от случайного, характерного для естественного и искусственного мутационного процесса.

Основным видом генетической модификации в настоящее время является использование трансгенов для создания трансгенных организмов.

В сельском хозяйстве и пищевой промышленности под ГМО подразумеваются только организмы, модифицированные внесением в их геном одного или нескольких трансгенов[1].

В настоящее время специалистами получены научные данные об отсутствии повышенной опасности продуктов из генетически модифицированных организмов по сравнению с традиционными продуктами[2].

Цели создания ГМО[править | править вики-текст]

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO) рассматривает использование методов генетической инженерии для создания трансгенных сортов растений либо других организмов как неотъемлемую часть сельскохозяйственной биотехнологии. Прямой перенос генов, отвечающих за полезные признаки, является естественным развитием работ по селекции животных и растений, расширивших возможности селекционеров в части управляемости процесса создания новых сортов и расширения его возможностей, в частности, передачи полезных признаков между нескрещивающимися видами[3],[4].

Использование как отдельных генов различных видов, так и их комбинаций в создании новых трансгенных сортов и линий является частью стратегии FAO по характеризации, сохранению и использованию генетических ресурсов в сельском хозяйстве и пищевой промышленности[5].

Во многих случаях использование трансгенных растений сильно повышает урожайность[6]. Есть мнение, что при нынешней численности населения планеты только ГМО могут избавить мир от угрозы голода, так как при помощи генной модификации можно увеличивать урожайность и качество пищи. Противники этого мнения считают, что при современном уровне агротехники и механизации сельскохозяйственного производства уже существующие сейчас, полученные классическим путём, сорта растений и породы животных способны сполна обеспечить население планеты высококачественным продовольствием.

Методы создания ГМО[править | править вики-текст]

Основные этапы создания ГМО:

1. Получение изолированного гена.
2. Введение гена в вектор для переноса в организм.
3. Перенос вектора с геном в модифицируемый организм.
4. Преобразование клеток организма.
5. Отбор генетически модифицированных организмов и устранение тех, которые не были успешно модифицированы.

Процесс синтеза генов в настоящее время разработан очень хорошо и даже в значительной степени автоматизирован. Существуют специальные аппараты, снабжённые ЭВМ, в памяти которых закладывают программы синтеза различных нуклеотидных последовательностей. Такой аппарат синтезирует отрезки ДНК длиной до 100—120 азотистых оснований (олигонуклеотиды).

Чтобы встроить ген в вектор, используют ферменты — рестриктазы и лигазы. С помощью рестриктаз ген и вектор можно разрезать на кусочки. С помощью лигаз такие кусочки можно «склеивать», соединять в иной комбинации, конструируя новый ген или заключая его в вектор.

Техника введения генов в бактерии была разработана после того, как Фредерик Гриффит открыл явление бактериальной трансформации. В основе этого явления лежит примитивный половой процесс, который у бактерий сопровождается обменом небольшими фрагментами нехромосомной ДНК, плазмидами. Плазмидные технологии легли в основу введения искусственных генов в бактериальные клетки. Для введения готового гена в наследственный аппарат клеток растений и животных используется процесс трансфекции.

Если модификации подвергаются одноклеточные организмы или культуры клеток многоклеточных, то на этом этапе начинается клонирование, то есть отбор тех организмов и их потомков (клонов), которые подверглись модификации. Когда же поставлена задача получить многоклеточные организмы, то клетки с изменённым генотипом используют для вегетативного размножения растений или вводят в бластоцисты суррогатной матери, когда речь идёт о животных. В результате рождаются детёныши с изменённым или неизменным генотипом, среди которых отбирают и скрещивают между собой только те, которые проявляют ожидаемые изменения.

Применение[править | править вики-текст]

В исследованиях[править | править вики-текст]

В настоящее время генетически модифицированные организмы широко используются в фундаментальных и прикладных научных исследованиях. С помощью ГМО исследуются закономерности развития некоторых заболеваний (болезнь Альцгеймера, рак)[7][8], процессы старения и регенерации, изучается функционирование нервной системы, решается ряд других актуальных проблем биологии и современной медицины[9].

В медицине[править | править вики-текст]

Генетически модифицированные организмы используются в прикладной медицине с 1982 года. В этом году зарегистрирован в качестве лекарства генно-инженерный человеческий[10] инсулин, получаемый с помощью генетически модифицированных бактерий[11].

Ведутся работы по созданию генетически модифицированных растений, продуцирующих компоненты вакцин и лекарств против опасных инфекций (чумы[12], ВИЧ[13]). На стадии клинических испытаний находится проинсулин, полученный из генетически модифицированного сафлора[14]. Успешно прошло испытания и одобрено к использованию лекарство против тромбозов на основе белка из молока трансгенных коз[15].

Бурно развивается новая отрасль медицины — генотерапия. В её основе лежат принципы сходные с использующимися при создании ГМО, но в качестве объекта модификации выступает геном соматических клеток человека. В настоящее время генотерапия — один из главных методов лечения некоторых заболеваний. Так, уже в 1999 году каждый четвёртый ребёнок, страдающий SCID (severe combined immune deficiency), лечился с помощью генной терапии.[16] Генотерапию, кроме использования в лечении, предлагают также использовать для замедления процессов старения[17].

В сельском хозяйстве[править | править вики-текст]

Генная инженерия используется для создания новых сортов растений, устойчивых к неблагоприятным условиям среды и вредителям[18], обладающих лучшими ростовыми и вкусовыми качествами. Создаваемые новые породы животных отличаются, в частности, ускоренным ростом и продуктивностью.[источник не указан 354 дня] Созданы сорта и породы[источник не указан 354 дня], продукты из которых обладают высокой питательной ценностью и содержат повышенные количества незаменимых аминокислот и витаминов.

Проходят испытания генетически модифицированные сорта лесных пород со значительным содержанием целлюлозы в древесине и быстрым ростом[19].

Однако, некоторые компании устанавливают ограничения на использование продаваемых ими генетически модифицированных семян, запрещая высеивание самостоятельно полученных семян. Для этого используются юридические ограничения типа контрактов, патентов или лицензирования семян.[20][21] Также для подобных ограничений одно время прорабатывались технологии ограничительные технологии (англ.)русск. (GURT), которые так и не использовались в коммерчески доступных ГМ-линиях.[22]. Технологии GURT либо делают стерильным выращенные семена (V-GURT), либо требуют особых химических веществ для проявления внесенного с помощью модификации свойства (T-GURT). При этом стоит отметить, что в сельском хозяйстве широко применяются гибриды F1, которые, как и ГМО-сорта, требуют ежегодной закупки семенного материала.

С 1996 года, когда началось выращивание ГМ-растений, площади, занятые ГМ-культурами выросли до 175 млн гектаров в 2013 году[23] (более 11 % от всех мировых посевных площадей). Такие растения выращиваются в 27 странах, особенно широко — в США, Бразилии, Аргентине, Канаде, Индии, Китае[23], при этом начиная с 2012 года производство ГМ-сортов развивающимися странами, превысило производство в промышленно развитых государствах[24]. Из 18 миллионов фермерских хозяйств, выращивающих ГМ-культуры, более 90 % приходится на малые хозяйства в развивающихся странах[23].

На 2013 год, в 36 странах, регулирующих использование ГМ-культур, было выдано 2 833 разрешений на использование таких культур, из них 1 321 — для употребления в пишу, и 918 — на корм скоту. Всего на рынок допущено 27 ГМ-культур (336 сортов), основными культурами являются: соя, кукуруза, хлопок, канола, картофель[23]. Из применяемых ГМ-культур подавляющее большинство площадей занимают культуры, устойчивые к гербицидам и насекомым (часто к обеим сразу)[25].

Другие направления[править | править вики-текст]

GloFish, первое генетически модифицированное домашнее животное

Разрабатываются генетически модифицированные бактерии, способные производить экологически чистое топливо[26].

В 2003 году на рынке появилась GloFish — первый генетически модифицированный организм, созданный с эстетическими целями, и первое домашнее животное такого рода. Благодаря генной инженерии популярная аквариумная рыбка Данио рерио получила несколько ярких флуоресцентных цветов.

В 2009 году выходит в продажу ГМ-сорт розы «Applause» с цветами синего цвета[27]. Таким образом, сбылась многовековая мечта селекционеров, безуспешно пытавшихся вывести «синие розы» (подробней см. en:Blue rose).

Безопасность[править | править вики-текст]

Появившаяся в начале 1970-х годов технология рекомбинантных ДНК (en:Recombinant DNA) открыла возможность получения организмов, содержащих инородные гены (генетически модифицированных организмов). Это вызвало обеспокоенность общественности и положило начало дискуссии о безопасности подобных манипуляций.[28]

В 1974 году в США была создана комиссия из ведущих исследователей в области молекулярной биологии для исследования этого вопроса. В трёх наиболее известных научных журналах (Science, Nature, Proceedings of the National Academy of Sciences) было опубликовано так называемое «письмо Брега», которое призывало учёных временно воздержаться от экспериментов в этой области.[29]

В 1975 году прошла Асиломарская конференция, на которой биологами обсуждались возможные риски, связанные с созданием ГМО[30].

В 1976 году Национальным институтом здоровья (США) была разработана система правил, строго регламентировавшая проведение работ с рекомбинантными ДНК. К началу 1980-х годов правила были пересмотрены в сторону смягчения[31].

В начале 1980-х годов в США были получены первые линии ГМО, предназначенные для коммерческого использования. Правительственными организациями, такими как NIH (Национальный институт здоровья, англ. National Institutes of Health) и FDA (Управление по контролю за качеством пищевых продуктов, медикаментов и косметических средств, англ. Food and Drug Administration), была проведена всесторонняя проверка этих линий. После того, как была доказана безопасность их применения, эти линии организмов получили допуск на рынок.[31]

В настоящее время специалистами получены научные данные об отсутствии повышенной опасности продуктов из генетически модифицированных организмов в сравнении с продуктами, полученными из организмов, выведенных традиционными методами (см. дискуссию в журнале Nature Biotechnology)[32][33]. Как отмечается в докладе Генерального Директората Европейской комиссии по науке и информации[2]:

Главный вывод, вытекающий из усилий более чем 130 научно-исследовательских проектов, охватывающих 25 лет исследований и проведённых с участием более чем 500 независимых исследовательских групп, состоит в том, что биотехнологии и, в частности, ГМО как таковые не более опасны, чем, например, традиционные технологии селекции растений

Регулирование[править | править вики-текст]

В некоторых странах создание, производство, применение продукции с использованием ГМО подлежит государственному регулированию. В том числе и в России, где исследовано и одобрено к применению несколько видов трансгенных продуктов.

До 2014 года в России ГМО можно было выращивать только на опытных участках, был разрешён ввоз некоторых сортов (не семян) кукурузы, картофеля, сои, риса и сахарной свёклы (всего 22 линии растений). С 1 июля 2014 г. вступает в силу Постановление Правительства Российской Федерации от 23 сентября 2013 г. № 839 «О государственной регистрации генно-инженерно-модифицированных организмов, предназначенных для выпуска в окружающую среду, а также продукции, полученной с применением таких организмов или содержащей такие организмы», которым разрешено сеять генно-модифицированные зерновые[34], [35].

Список ГМО, одобренных в России для использования, в том числе в качестве пищи населением[36][37][38]:

  • Соя (Линии)
    • А2704-12 (Авентис КропСайнс, устойчивость к глюфосинату аммония)
    • А5547-127 (Авентис КропСайнс, устойчивость к глюфосинату аммония)
    • CV127 (BASF, устойчивость к гербициду imidazolinone)
    • GTS 40-3-2 (Монсанто, устойчивость к глифосату)
    • MON89788 (Монсанто, устойчивость к глифосату)
  • Картофель
    • Сорт Russet Burbank Newleaf, (Монсанто, устойчивость к колорадскому жуку, 2000—2007)
    • Сорт Superior Newleaf, (Монсанто, устойчивость к колорадскому жуку, 2000—2008)
    • «Елизавета+ 2904/1 kgs», «Луговской+ 1210 amk» (Центр «Биоинженерия» РАН, Россия; Cry-токсины и метаболизм антибиотиков неомицин и канамицин)[39]
  • Кукуруза
    • Линия 3272 (Сингента)
    • Линия Bt11 (Сингента Сидс, устойчивость к зерновому точильщику и глюфосинату аммония)
    • Линия GA 21 (Монсанто, устойчивость к глифосату)
    • Линия MIR 162 (Сингента)
    • Линия MIR 604 (Сингента)
    • Линия MON 810 (Монсанто, устойчивость к стеблевому мотыльку)
    • Линия MON 863 (Монсанто, устойчивость к Диабротике)
    • Линия MON 88017 (Монсанто)
    • Линия NK-603 (Монсанто, устойчивость к глифосату)
    • Линия Т-25 (Авентис КропСайнс, устойчивость к глюфосинату аммония)
  • Рис
    • Линия LL 62 (Баер КропСайнс, устойчивость к глюфосинату аммония)
  • Сахарная свёкла
    • Линия H7-1 (Монсанто, устойчивость к глифосату)
    • Линия 77 (Сингента Сидс и Монсанто, устойчивость к глифосату, 2001—2006)

ГМО и религия[править | править вики-текст]

В соответствии с заключением иудаистского Ортодоксального Союза, генетические модификации не влияют на кошерность продукта[40].

По мнению Исламского Совета Юриспруденции, продукты, полученные из ГМ-семян, халяльны[40].

Католическая церковь поддерживает выращивание ГМ-культур[41]. По мнению высших церковных иерархов, ГМ-культуры могут стать решением проблемы мирового голода и бедности[42].

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. genetically modified organism // Glossary of biotechnology for food and agriculture: a revised and augmented edition of the glossary of biotechnology and genetic engineering. Rome, 2001, FAO, ISSN 1020-0541
  2. 1 2 European Commission Directorate-General for Research and Innovation; Directorate E — Biotechnologies, Agriculture, Food; Unit E2 — Biotechnologies (2010)
  3. What is agricultural biotechnology? // The state of food and agriculture 2003—2004: The state of food and agriculture 2003—2004. Agricultural Biotechnology. FAO Agriculture Series № 35. (2004)
  4. Лещинская И.Б. Генетическая инженерия (рус.) (1996). Проверено 4 сентября 2009. Архивировано из первоисточника 21 января 2012.
  5. Preetmoninder Lidder and Andrea Sonnino. Biotechnologies for the management of genetic resources for food and agriculture. FAO Commission on genetic resources for food and agriculture, 2011
  6. Brookes G, Barfoot P. The global income and production effects of genetically modified (GM) crops 1996-2011.GM Crops Food. 2012 Oct-Dec;3(4):265-72.
  7. Jeffrey Green,Thomas Ried. Genetically Engineered Mice for Cancer Research: Design, Analysis, Pathways, Validation and Pre-clinical Testing. Springer, 2011
  8. Patrick R. Hof,Charles V. Mobbs. Handbook of the neuroscience of aging. p537-542
  9. Cisd2 deficiency drives premature aging and causes mitochondria-mediated defects in mice//Genes & Dev. 2009. 23: 1183—1194[1]
  10. Инсулин растворимый [человеческий генно-инженерный (Insulin soluble [human biosynthetic]): инструкция, применение и формула]
  11. История развития биотехнологии (рус.)(недоступная ссылка — история). Проверено 4 сентября 2009. Архивировано из первоисточника 12 июля 2007.
  12. Zenaida Gonzalez Kotala. UCF professor develops vaccine to protect against black plague bioterror attack (англ.) (30 July 2008). Проверено 3 октября 2009. Архивировано из первоисточника 21 января 2012.
  13. Получение препарата против ВИЧ из растений (рус.) (1 апреля 2009, 12:35). Проверено 4 сентября 2009. Архивировано из первоисточника 21 января 2012.
  14. Инсулин из растений проходит испытания на людях (рус.)(недоступная ссылка — история). MEMBRANA (12 января 2009). Проверено 4 сентября 2009.
  15. Ирина Власова. Американским пациентам сделают козу (рус.)(недоступная ссылка — история) (11 февраля 2009, 16:22). Проверено 4 сентября 2009. Архивировано из первоисточника 6 апреля 2009.
  16. Matt Ridley. Genome: The Autobiography of a Species In 23 Chapters.HarperCollins, 2000, 352 pages
  17. The Mission Impossible of Genetic Redesign For Longevity
  18. Элементы — новости науки: Трансгенный хлопок помог китайским крестьянам победить опасного вредителя
  19. И поросла Россия трансгенными берёзками… | Наука и техника | Наука и технологии России
  20. Monsanto Seed Saving and Legal Activities
  21. Caleb Garling (San Francisco Chronicle), Monsanto seed suit and software patents // SFGate, February 23, 2013: «company’s genetically modified and pesticide-resistant seeds, which are patent-protected. .. Monsanto uses a similar strategy with its seeds. Farmers license their use; technically, they don’t buy them.»
  22. Are GM plants fertile, or do farmers have to buy new seeds every year? // EuropaBio: "All GM plants commercialized are as fertile as their conventional counterparts. "
  23. 1 2 3 4 ISAAA Brief 46-2013: Executive Summary. Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2013 // ISAAA
  24. Общая площадь посевов генно-модифицированных культур в 1,5 раза превышает территорию США // ИноСМИ, по материалам «Mother Jones», США, 26/02/2013
  25. ISAAA Brief 44-2012: Slides & Tables, slide 4-5
  26. Super-biofuel cooked up by bacterial brewers — tech — 08 December 2008 — New Scientist
  27. MEMBRANA | Мировые новости | В Японии стартуют продажи настоящих синих роз
  28. Б.Глик, Дж.Пастернак. Молекулярная биотехнология = Molecular Biotechnology. — М.: Мир, 2002. — С. 517. — 589 с. — ISBN 5-03-003328-9
  29. Berg P et. al. Science, 185, 1974, 303.
  30. Breg et al., Science, 188, 1975, 991-994.
  31. 1 2 Б.Глик, Дж.Пастернак. Контроль применения биотехнологических методов // Молекулярная биотехнология = Molecular Biotechnology. — М.: Мир, 2002. — С. 517-532. — 589 с. — ISBN 5-03-003328-9
  32. V. 25 (2007), No 9, pp. 981—987 GM soybeans and health safety — a controversy reexamined. Andrew Marshall (Editor of Nature Biotechnology); перевод: Генно-модифицированная соя — ответ на критику
  33. V. 25 (2007), No 12, pp. 1351—1360; перевод: Генно-модифицированная соя и безопасность для здоровья — продолжение полемики
  34. Российское правительство разрешило регистрировать семена генно-модифицированных растений. Ведомости. 9 декабря 2013
  35. Постановление Правительства Российской Федерации от 23 сентября 2013 г. № 839 «О государственной регистрации генно-инженерно-модифицированных организмов, предназначенных для выпуска в окружающую среду, а также продукции, полученной с применением таких организмов или содержащей такие организмы»
  36. В России зарегистрировано около ста ферментных препаратов и пищевых добавок, приготовленных с использованием разрешённых ГМО и ГММ.
  37. http://www.lib.susu.ac.ru/ftd?base=SUSU_METHOD&key=000309465&dtype=F&etype=.pdf стр 141—141 — данные на 2005 год
  38. GM Crop Events approved in Russian Federation, Total: 19 events approved // ISAAA
  39. ГМ-сорта картофеля «Елизавета 2904/1 kgs» и «Луговской 1210 amk» выведены в России.
  40. 1 2 Family Farm Defenders : Critical Faith-Based Perspectives On Biotech And Genetically Modified Organisms GM Os
  41. Позиция католиков разных стран по вопросам ГМО не совпадает Biosafety.ru — Альянс СНГ «За Биобезопасность»
  42. Genetically modified crops get the Vatican’s blessing — science-in-society — 04 June 2009 — New Scientist
  43. Khaoula Belhaj, Angela Chaparro-Garcia, Sophien Kamoun and Vladimir Nekrasov (2013) Plant genome editing made easy: targeted mutagenesis in model and crop plants using the CRISPR/Cas system Plant Methods , 9:39 doi:10.1186/1746-4811-9-39
  44. Golic, K. G. (2013) RNA-Guided Nucleases: A New Era for Engineering the Genomes of Model and Nonmodel Organisms. Genetics, 195(2), 303—308.
  45. Giedrius Gasiunas, Virginijus Siksnys (2013) RNA-dependent DNA endonuclease Cas9 of the CRISPR system: Holy Grail of genome editing? Trends in Microbiology, 21(11), 562—567, doi: 10.1016/j.tim.2013.09.001

Литература[править | править вики-текст]

  • Чирков Ю. Г. Ожившие химеры. Издательство «Детская литература». М.: 1991, 239 с. (детская научно-популярная книга, рассказывающая о создании ГМО и перспективах генной инженерии)

Ссылки[править | править вики-текст]