遺伝子工学。遺伝子工学

テクノロジーとインターネット 11.12.2023

遺伝子工学

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遺伝子工学とは、組換えRNAやDNAを取得し、生物（細胞）から遺伝子を単離し、遺伝子を操作して他の生物に導入するための一連の技術、方法、技術のことです。

遺伝子工学は広義の科学ではなく、分子細胞生物学、細胞学、遺伝学、微生物学、ウイルス学などの生物科学の研究を利用したバイオテクノロジーのツールです。

1 経済的重要性

2 開発の経緯と技術の到達レベル

3 科学研究への応用

4 人間の遺伝子工学

5 メモ

7 文学

経済的意義

遺伝子工学は、改変または遺伝子組み換えされた生物の望ましい品質を得るために役立ちます。遺伝子型が間接的にのみ変化する伝統的な選択とは異なり、遺伝子工学では、分子クローニング技術を使用して遺伝子装置に直接介入することができます。遺伝子工学の応用例には、遺伝子組み換え穀物の新しい品種の生産、遺伝子組み換え細菌を使用したヒトインスリンの生産、細胞培養でのエリスロポエチンの生産、科学研究のための実験用マウスの新種などが含まれます。

微生物、生合成産業の基礎は細菌細胞です。工業生産に必要な細胞は、特定の特性に従って選択されます。その中で最も重要なのは、特定の化合物（アミノ酸、抗生物質、ステロイドホルモン、有機酸）を可能な限り最大量で生産、合成する能力です。。場合によっては、たとえば油や廃水を「食品」として使用し、それをバイオマスや飼料添加物に最適なタンパク質にまで加工できる微生物が必要になることがあります。場合によっては、高温下、または他の種類の微生物にとって確実に致死性となる物質の存在下で発育できる微生物が必要になることがあります。

このような産業用菌株を入手する作業は非常に重要であり、強力な毒物による処理から放射線照射に至るまで、細胞に積極的に影響を与える数多くの方法が改変や選択のために開発されてきました。これらの技術の目的は 1 つであり、細胞の遺伝的、遺伝的装置に変化をもたらすことです。その結果、多数の突然変異微生物が生成され、科学者はその中から特定の目的に最も適した微生物を選択しようとします。化学的または放射線による突然変異誘発法の創出は生物学の傑出した成果であり、現代のバイオテクノロジーで広く使用されています。

しかし、その能力は微生物自体の性質によって制限されます。彼らは、植物、主に薬用植物やエッセンシャルオイル植物に蓄積する多くの貴重な物質を合成することができません。彼らは、動物や人間の生命にとって非常に重要な物質、多くの酵素、ペプチドホルモン、免疫タンパク質、インターフェロン、および動物や人間の体内で合成される多くの単純な化合物を合成することができません。もちろん、微生物の可能性はまだ尽きません。豊富な微生物全体のうち、科学、特に産業で利用されているのはほんの一部だけです。微生物を選択する目的で非常に興味深いのは、例えば、酸素の不在下でも生存できる嫌気性細菌、植物のように光エネルギーを利用する光栄養細菌、化学独立栄養細菌、最近判明した温度で生存できる好熱細菌、約110℃など

しかし、「天然素材」の限界は明らかです。彼らは、植物や動物の細胞培養や組織培養を利用して、この制限を回避しようと試みてきました。これは非常に重要かつ有望な道であり、バイオテクノロジーでも導入されています。過去数十年にわたり、科学者たちは、細菌細胞のように、植物や動物の個々の組織細胞を体とは別に成長させ、繁殖させる方法を開発してきました。これは重要な成果でした。得られた細胞培養物は、細菌培養物では得られない特定の物質の実験や工業生産に使用されています。

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開発の歴史と技術到達レベル

20 世紀後半に、遺伝子工学の基礎となるいくつかの重要な発見と発明が行われました。遺伝子に「書き込まれた」生物学的情報を「読み取る」という長年にわたる試みが成功裏に完了した。この研究は、英国の科学者 F. サンガーと米国の科学者 W. ギルバート (1980 年ノーベル化学賞) によって始められました。知られているように、遺伝子には、体内での RNA 分子および酵素を含むタンパク質の合成に関する情報指示が含まれています。細胞に、その細胞にとって珍しい新しい物質の合成を強制するには、対応する酵素のセットが細胞内で合成される必要があります。そしてそのためには、そこにある遺伝子を意図的に変更するか、以前は存在しなかった新しい遺伝子をそこに導入する必要があります。生きた細胞内の遺伝子の変化は突然変異です。それらは、たとえば化学毒や放射線などの突然変異原の影響下で発生します。しかし、そのような変化を制御したり指示したりすることはできません。したがって、科学者たちは、人間が必要とする非常に特異的な新しい遺伝子を細胞に導入する方法の開発に注力してきました。

遺伝子工学の問題を解決する主な段階は次のとおりです。

1. 単離された遺伝子の取得。

2. 遺伝子をベクターに導入して体内に導入します。

3. 遺伝子を含むベクターを改変生物に導入する。

4. 体細胞の変化。

5. 遺伝子組み換え生物 (GMO) の選択と、組み換えに成功しなかったものの排除。

遺伝子合成のプロセスは現在非常によく開発されており、大部分が自動化されています。コンピュータを備えた特別な装置があり、そのメモリにはさまざまなヌクレオチド配列を合成するためのプログラムが保存されています。この装置は、最大 100 ～ 120 窒素塩基長の DNA セグメント (オリゴヌクレオチド) を合成します。ポリメラーゼ連鎖反応を利用して、変異体 DNA を含む DNA を合成できる技術が普及しました。熱安定性酵素である DNA ポリメラーゼが鋳型 DNA 合成に使用され、人工的に合成された核酸 (オリゴヌクレオチド) がシードとして使用されます。逆転写酵素は、このようなプライマーを使用して、細胞由来の RNA のマトリックス上で DNA を合成することを可能にします。このようにして合成された DNA は、相補的 DNA (RNA) または cDNA と呼ばれます。単離された「化学的に純粋な」遺伝子は、ファージライブラリーから取得することもできます。これはバクテリオファージ調製物の名前で、ゲノムまたは cDNA からのランダムな断片がゲノムに組み込まれ、すべての DNA とともにファージによって複製されます。

遺伝子をベクターに挿入するには、制限酵素とリガーゼという酵素が使用されますが、これらは遺伝子工学の有用なツールでもあります。制限酵素を使用すると、遺伝子とベクターを断片に切断できます。リガーゼの助けを借りて、そのような部分を「接着」したり、異なる組み合わせで組み合わせたりして、新しい遺伝子を構築したり、ベクターに封入したりすることができます。制限酵素の発見により、ヴェルナー・アーバー、ダニエル・ネイサンス、ハミルトン・スミスもノーベル賞を受賞しました（1978年）。

細菌に遺伝子を導入する技術は、フレデリック・グリフィスが細菌の形質転換現象を発見した後に開発されました。この現象は原始的な性的プロセスに基づいており、細菌では非染色体 DNA の小さな断片、プラスミドの交換を伴います。プラスミド技術は、細菌細胞への人工遺伝子の導入の基礎を形成しました。

既製の遺伝子を植物や動物の細胞の遺伝装置に導入するには、大きな困難が伴いました。しかし、自然界では、外来 DNA (ウイルスまたはバクテリオファージの) が細胞の遺伝装置に組み込まれ、その代謝機構の助けを借りて「その」タンパク質の合成を開始する場合があります。科学者たちは外来 DNA の導入の特徴を研究し、それを細胞に遺伝物質を導入するための原理として使用しました。このプロセスはトランスフェクションと呼ばれます。

単細胞生物または多細胞細胞培養物が改変を受ける場合、クローニングはこの段階で始まります。改変を受けたそれらの生物とその子孫（クローン）の選択。多細胞生物を取得することが目的の場合、遺伝子型が変更された細胞は植物の栄養繁殖に使用され、動物の場合は代理母の胚盤胞に導入されます。その結果、遺伝子型が変化した、または変化していない子が生まれ、その中から予想される変化を示した子だけが選択されて交配されます。

科学研究への応用

遺伝子ノックアウト。遺伝子ノックアウトは、特定の遺伝子の機能を研究するために使用できます。これは、1 つまたは複数の遺伝子を除去する技術の名前であり、このような突然変異の影響を研究できるようになります。ノックアウトでは、同じ遺伝子またはその断片が合成され、遺伝子産物がその機能を失うように改変されます。ノックアウトマウスを作製するには、得られた遺伝子操作された構築物を胚性幹細胞に導入して正常な遺伝子をそれに置き換え、改変された細胞を代理母の胚盤胞に移植する。ショウジョウバエでは、大規模な集団で突然変異が始まり、その中から目的の突然変異を持つ子孫が検索されます。同様の方法で、植物や微生物でもノックアウトが得られます。

人工的な表現。ノックアウトへの論理的な追加は人工的発現です。以前はなかった遺伝子を体に追加します。この遺伝子工学技術は、遺伝子機能の研究にも使用できます。本質的に、追加の遺伝子を導入するプロセスはノックアウトの場合と同じですが、既存の遺伝子が置き換えられたり損傷されたりすることはありません。

遺伝子産物の標識。タスクが遺伝子産物の局在化を研究する場合に使用されます。タグ付けの 1 つの方法は、正常な遺伝子を、緑色蛍光タンパク質 (GRF) 遺伝子などのレポーター要素に融合した遺伝子と置き換えることです。青色光で蛍光を発するこのタンパク質は、遺伝子組み換えの産物を視覚化するために使用されます。この技術は便利で有用ですが、その副作用として、目的のタンパク質の機能が部分的または完全に失われる可能性があります。それほど便利ではありませんが、より洗練された方法は、研究対象のタンパク質に小さなオリゴペプチドを追加することであり、これは特定の抗体を使用して検出できます。

発現メカニズムの研究。このような実験の目的は、遺伝子発現の条件を研究することです。発現の特徴は主に、コード領域の前に位置する小さな DNA 片に依存します。この DNA はプロモーターと呼ばれ、転写因子に結合する働きをします。このセクションは体内に導入され、レポーター遺伝子、たとえば同じ GFP または十分に検出可能な反応を触媒する酵素と置き換えられます。特定の組織におけるプロモーターの機能が一度にはっきりと見えるようになるという事実に加えて、このような実験では、DNA断片を除去または追加したり、プロモーターの人工的に強化したりすることによって、プロモーターの構造を研究することが可能になります。機能。

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人間の遺伝子工学

遺伝子工学を人間に適用すると、遺伝性疾患の治療に使用できる可能性があります。しかし、患者自身を治療することと、その子孫のゲノムを変えることの間には大きな違いがあります。

小規模ではありますが、遺伝子工学は、ある種の不妊症に悩む女性の妊娠を助けるためにすでに使用されています。この目的のために、健康な女性の卵子が使用されます。その結果、子供は 1 人の父親と 2 人の母親から遺伝子型を受け継ぎます。遺伝子工学の助けを借りて、外見、精神的および身体的能力、性格、行動が変化した子孫を得ることが可能です。原理的には、より深刻な変化を生み出すことは可能ですが、そのような変化の過程で、人類は多くの倫理的問題を解決する必要があります。

注意事項

BBCニュース。 news.bbc.co.uk。 2008-04-26 取得

文学

シンガー M.、バーグ P. 遺伝子とゲノム。 - モスクワ、1998年。

ステント G.、カリンダー R. 分子遺伝学。 - モスクワ、1981年。

Sambrook J.、Fritsch E.F.、Maniatis T. 分子クローニング。 - 1989年。

ロシア連邦農業省

連邦州立高等専門教育機関「ウラル州立農業アカデミー」

「獣医遺伝学」という分野で

このトピックについて: 「遺伝子工学の現在と未来」

完了:

FVMの学生

2年2組3組

シュマコバ T.S.

チェック済み:

エロフィーヴァ L.F.

エカテリンブルク 2008

導入

1. 遺伝子工学的手法

2. 遺伝子工学の成果

3. 遺伝子工学: 長所と短所

4. 遺伝子工学の展望

中古文献リスト

導入

遺伝子工学– 組換えRNAおよびDNAを取得し、生物（細胞）から遺伝子を単離し、遺伝子を操作し、それらを他の生物に導入するための一連の技術、方法および技術。遺伝子工学は、改変された生物の望ましい性質を得るために役立ちます。

遺伝子工学は広義の科学ではなく、分子生物学、細胞学、遺伝学、微生物学などの生物科学の研究を利用したバイオテクノロジーのツールです。最も注目を集め、その結果において非常に重要な最も衝撃的な出来事は、一連の発見であり、その結果として、生物の遺伝を制御し、「神聖な領域」に浸透することによって制御する方法の創出でした。生きた細胞の「聖地」、つまりその遺伝装置。

生化学、分子生物学、遺伝学に関する現在の知識レベルでは、新しいバイオテクノロジーの開発が成功することを期待できます。 遺伝子工学、つまりインビトロ操作を通じて、ある生物から別の生物への遺伝情報の伝達を可能にする一連の方法。遺伝子導入により、種間の障壁を克服し、ある生物の個々の遺伝的特徴を別の生物に移すことが可能になります。遺伝子工学の目標は、神話を現実にすることではなく、工業規模で一部の「ヒト」タンパク質を生産できる細胞（主に細菌）を入手することです。

1. 遺伝子工学的手法

遺伝子工学の最も一般的な方法は、組換え体を得る方法です。外来遺伝子、プラスミドが含まれています。プラスミドは、数対のヌクレオチドからなる環状二本鎖 DNA 分子です。プラスミドは、主要な DNA 分子とは異なる時間に細菌細胞内で複製 (つまり、増殖) する自律的な遺伝要素です。プラスミドは細胞 DNA のほんの一部を占めていますが、薬剤耐性遺伝子など、細菌にとって重要な遺伝子を担っています。プラスミドが異なれば、含まれる抗菌耐性遺伝子も異なります。

これらの薬物、抗生物質のほとんどは、人間や家畜のさまざまな病気の治療に医薬品として使用されています。異なるプラスミドを持つ細菌は、さまざまな抗生物質や重金属塩に対して耐性を持ちます。特定の抗生物質が細菌細胞に作用すると、その抗生物質に対する耐性を与えるプラスミドが細菌間に急速に広がり、細菌が生き続けます。プラスミドの設計の単純さと細菌への侵入の容易さは、遺伝子工学者によって高等生物から細菌細胞に遺伝子を導入するために利用されます。

酵素（制限エンドヌクレアーゼまたは制限酵素）は、遺伝子工学の強力なツールです。制限とは文字通り「制限」を意味します。細菌細胞は制限酵素を生成して、ウイルス感染を制限するために必要な外来 DNA、主にファージ DNA を破壊します。制限酵素は特定のヌクレオチド配列を認識し、認識部位の中心から等距離にある DNA 鎖に対称的で斜めに間隔をあけた切断を導入します。その結果、短い一本鎖「テール」（「粘着」末端とも呼ばれる）が、制限された DNA の各フラグメントの末端に形成されます。

クローン作成と呼ばれる細菌を取得するプロセス全体は、次の連続した段階で構成されます。

1. 制限 – 制限酵素を使用してヒト DNA を切断し、同じ「粘着性」末端を持つ多くの異なる断片にします。同じ制限酵素でプラスミド DNA を切断すると、同じ末端が得られます。

2. ライゲーション – 酵素リガーゼによる「粘着末端の結合」により、ヒト DNA フラグメントをプラスミドに組み込みます。

3. 形質転換 - 特殊な方法で処理された細菌細胞に組換えプラスミドを導入し、細菌細胞が短時間高分子を透過できるようにすること。しかし、プラスミドは処理された細菌の一部にしか浸透しません。形質転換された細菌は、プラスミドとともに、特定の抗生物質に対する耐性を獲得します。これにより、この抗生物質を含む培地で死滅した形質転換されていない細菌からそれらを分離することができます。これを行うには、播種時に細胞が互いにかなりの距離になるように事前に希釈した栄養培地に細菌を播種します。形質転換された細菌はそれぞれ増殖し、何千もの子孫からなるコロニー、つまりクローンを形成します。

4. スクリーニング – 目的のヒト遺伝子を保有する細菌のクローンの中から選択します。これを行うために、すべての細菌コロニーが特別なフィルターで覆われます。除去すると、各クローンの細胞の一部がフィルターに付着するため、コロニーの痕跡が残ります。次いで、分子ハイブリダイゼーションが実行される。フィルターは、放射性標識プローブを含む溶液に浸されます。プローブは、目的の遺伝子の一部に相補的なポリヌクレオチドです。目的の遺伝子を含む組換えプラスミドとのみハイブリダイズします。ハイブリダイゼーション後、X 線写真フィルムを暗所でフィルター上に置き、数時間後に現像します。フィルム上の照射領域の位置により、形質転換された細菌の多くのクローンの中から、目的の遺伝子を持つプラスミドを持つクローンを見つけることができます。

制限酵素を使って目的の遺伝子を切り出せるとは限りません。したがって、場合によっては、クローニングプロセスは、目的の遺伝子を標的として取得することから始まります。これを行うには、この遺伝子の転写コピーである mRNA がヒト細胞から単離され、逆転写酵素の助けを借りて、それに相補的な DNA 鎖が合成されます。次に、DNA 合成の鋳型として機能した mRNA は、DNA 鎖と対になった RNA 鎖を加水分解できる特殊な酵素によって破壊されます。残りの DNA 鎖は逆転写酵素による合成の鋳型として機能し、2 番目の DNA 鎖に相補的です。

こうしてできたDNA二重らせんをc-DNA（相補的DNA）と呼びます。これは、mRNA が読み取られ、逆転写酵素によってシステムに送り込まれる遺伝子に対応します。この c-DNA はプラスミドに挿入され、細菌が形質転換され、選択されたヒト遺伝子のみを含むクローンが生成されます。

遺伝子導入を実行するには、次の操作を実行する必要があります。

· 細菌、動物、または植物の細胞から、導入を目的とした遺伝子を単離します。

・目的の遺伝子を別の種のゲノムに導入する特別な遺伝子構築物の作成。

·遺伝子構築物を最初に細胞に導入し、次に別の種のゲノムに導入し、改変された細胞を生物全体に成長させます。

2. 遺伝子工学の成果

遺伝子工学バイオテクノロジー遺伝

現在では遺伝子を合成できるようになり、合成された遺伝子を細菌に導入することで、多くの物質、特にホルモンやインターフェロンが得られます。それらの生産はバイオテクノロジーの重要な分野を構成しました。

そこで、1980 年に成長ホルモンであるソマトトロピンが大腸菌から得られました。遺伝子工学が開発される前は、死体の下垂体から分離されていました。特別に操作された細菌細胞で合成されるソマトトロピンには明らかな利点があります。大量に入手可能であり、その調製物は生化学的に純粋で、ウイルス汚染物質がありません。

1982 年に、ヒトのインスリン遺伝子を含む細菌からホルモンのインスリンが工業規模で生産され始めました。この時まで、インスリンは屠殺された牛や豚の膵臓から分離されていましたが、これは困難で高価でした。

ウイルス感染に反応して体内で合成されるタンパク質であるインターフェロンは、現在、がんやエイズの治療法として研究されています。わずか 1 リットルの細菌培養液で得られる量のインターフェロンを生成するには、何千リットルもの人間の血液が必要です。この物質の大量生産による利益が非常に大きいことは明らかです。糖尿病の治療に必要な微生物合成に基づいて得られるインスリンも、非常に重要な役割を果たします。遺伝子工学は多くのワクチンの作成にも使用されており、現在、エイズの原因となるヒト免疫不全ウイルス（HIV）に対する有効性をテストするために試験が行われています。

組換え DNA に関連する医学におけるもう 1 つの有望な分野は、遺伝子治療です。まだ実験段階を出ていないこれらの研究では、強力な抗腫瘍酵素をコードする遺伝子の遺伝子操作されたコピーが腫瘍と戦うために体内に導入される。遺伝子治療は、免疫系の遺伝性疾患と戦うためにも使用され始めています。

農業では、数十の食品および飼料作物が遺伝子組み換えされています。畜産では、バイオテクノロジーで生成された成長ホルモンの使用により乳量が増加しました。ブタのヘルペスに対するワクチンは、遺伝子組み換えウイルスを使用して作成されました。

3. 遺伝子工学: 長所と短所

遺伝子の研究と実験には明らかな利点があるにもかかわらず、「遺伝子工学」という概念自体がさまざまな疑惑や恐怖を引き起こし、懸念の対象となり、さらには政治的論争の対象となっています。例えば、人間にがんを引き起こすウイルスが、人の体内や皮膚に常在する細菌に侵入し、その細菌ががんを引き起こすのではないかと多くの人が懸念しています。また、薬剤耐性遺伝子を持ったプラスミドが肺炎球菌に導入され、肺炎球菌が抗生物質に対して耐性を持ち、肺炎が治療不能になる可能性もあります。このような危険は間違いなく存在します。

遺伝子工学は生活を変える強力な方法ですが、複雑で予測が難しい環境への影響を最前線としてリスクを引き起こす可能性があります。複雑な選択的除草剤よりも製造コストは安いが、有益な植物を雑草とともに枯らすため、農業技術では使用できない毒を想像してみてください。ここで、たとえば、小麦にこの毒に対する耐性を持たせる遺伝子が導入されたと想像してください。遺伝子組み換え小麦を畑に播種する農家は、猛毒を免れることなく受粉することができ、収入は増加しますが、環境に取り返しのつかない害を及ぼす可能性があります。一方、遺伝学者が除草剤を必要としない作物を開発すると、逆の効果が得られる可能性があります。

遺伝子工学は人類に独特の課題を突きつけてきました。遺伝子工学は私たちに幸福と不幸をもたらしますか? 遺伝子組み換え製品が人間の健康に及ぼす危険性については、すでに世界中で大騒ぎされています。この問題については、科学者の間で明確かつ一致した意見はありません。遺伝子組み換えが人類を飢餓から救うと信じる人もいれば、遺伝子組み換え食品が人類とともに地球上のすべての生命を滅ぼすと信じる人もいる。この研究に関与した科学者らは、遺伝子組み換え植物は従来の植物よりも生産性が高く、殺虫剤に対する耐性が高く、経済的にも利益が高いと主張しています。したがって、彼らは未来なのです。しかし、この製品のメーカーと関係のない専門家は決して楽観的ではありません。

遺伝子組み換え製品を摂取した結果として起こる可能性のある長期的な影響を予測することは、現時点では不可能です。現在、全遺伝子作物の約80パーセントが栽培されている米国では、GM製品（遺伝子組み換え）に対して比較的冷静な態度が取られている。欧州はこれに対して極めて否定的な態度をとっている。自分たちが何を食べているのか知りたいという国民や消費者団体からの圧力を受けて、一部の国はそのような製品の輸入一時停止を導入している（オーストリア、フランス、ギリシャ、イギリス、ルクセンブルク）。

遺伝子組み換え食品の表示を厳格に義務付けている企業もあるが、当然のことながら供給業者はこれをあまり好まなかった。 2000 年 7 月 1 日、ロシアはパッケージに特別な警告ラベルを貼らない遺伝子組み換え製品の販売を禁止しました。遺伝子組み換え製品の潜在的な危険性について最初に警鐘を鳴らした科学者の一人は、イギリスのアルパド・プシュタイ教授でした。彼はそれらを「ゾンビ料理」と呼んだ。このような結論は、遺伝子組み換え食品を与えたラットの実験結果から導き出されました。動物は、胃腸管、肝臓、甲状腺腫、脾臓に一連の深刻な変化を経験しました。最も懸念されたのは、ラットの脳容積が減少したという事実であった。

科学者たちは、遺伝子組み換え植物の助けを借りて作物の損失を減らすことが可能であると信じています。現在ロシアでは、コロラドハムシに対する耐性を持つアメリカ産ジャガイモの試験が完了しつつある。おそらく今年中には工業生産の許可が下りるだろう。このような品種には、重要な「しかし」が 1 つあります。害虫に対する耐性が急激に向上した植物が得られると、2、3世代後にこの害虫はその植物に適応し、さらに食い荒らします。その結果、抵抗力のあるジャガイモは、世界がこれまで遭遇したことのない攻撃的な害虫を発生させる可能性があります。

4. 遺伝子工学の展望

遺伝学者にとって真の発見は、木の樹脂の化石である琥珀でした。先史時代には、昆虫、花粉、真菌の胞子、植物の死骸がその中で凍結することがよくありました。流れる樹脂は捕虜を密封して包み、生物学的物質は現代の研究者を安全かつ健全に待っていました。そして 1990 年、カリフォルニア大学のジョージ O. ポイナールはセンセーショナルな発見をしました。 4,000万年前の琥珀の中に閉じ込められたシロアリを研究することで、保存状態の良い遺伝情報を発見した。その後、ポイナールは琥珀から 1 億 2,000 万年前に生息していたゾウムシの DNA を分離することに成功しました。現在、多くの科学者が恐竜、古代のトカゲ、マンモスの復活に取り組んでいます。そして、これは、ほんの数年前のように、もはや素晴らしいことではありません。しかし、科学者たちは動物の復活にとどまるつもりはありません。人を生き返らせることができれば、人間も同じように生き返らせることができます。

科学の発展は、私たちに悪い面と良い面の両方の可能性をもたらします。したがって、正しい選択をすることが重要です。主な困難は本質的に政治的なものであり、この文の中で「私たち」とは誰なのかという問題を解決することです。この問題を市場の要素に任せると、環境の長期的な利益が損なわれる可能性があります。しかし、これは人生の他の多くの側面についても言えます。

中古文献リスト

1. ニーマン B.Ya. 微生物産業。 – ナレッジ、1983 年。

2. ルビンスキー A.O. 一般的な生物学。 – 啓蒙、1994 年。

3. チェビシェフNV 生物学。 − ニューウェーブ、2005年。

遺伝子工学と現代のバイオテクノロジーは、微生物学、遺伝学、生化学の発展の結果として生まれました。分子生物学、分子遺伝学、細胞生物学の進歩、さらに新しく発見された実験方法や新しい装置により、遺伝子工学やバイオテクノロジーの発展は驚くべき速度で進んでいます。

遺伝子工学の目的

遺伝子工学の目標は、人間のニーズに応じて遺伝子の構造や染色体上の位置を変更し、その活性を調節することです。この目標を達成するために、工業規模でのタンパク質の生産、要件に最も適した新しい植物品種や動物品種の作出、さまざまな感染症や遺伝性のヒト疾患の診断と治療を可能にするさまざまな方法が使用されています。

遺伝子工学の研究対象となるのは、ウイルス、細菌、菌類、動物（人体を含む）、植物細胞などです。これらの生物の DNA 分子が他の細胞物質から精製されると、それらの間の物質的な違いはなくなります。精製された DNA 分子は、酵素を使用して特定のセグメントに切断でき、必要に応じて架橋酵素を使用して結合できます。現代の遺伝子工学手法により、あらゆる DNA セグメントを複製したり、DNA 鎖内のヌクレオチドを別のヌクレオチドに置き換えたりすることが可能になります。もちろん、これらの成功は遺伝の法則の一貫した研究の結果として達成されました。

遺伝子工学（遺伝子工学）は、遺伝の物質的基盤であるDNA分子をセグメントに分割し、これらのセグメントの末端を互いに接続する酵素の発見と、それを可能にする電気泳動法の発見の結果として生まれました。 DNA セグメントを長さに沿って正確に分離します。 DNA 分子を形成するヌクレオチドの特定の配列を決定したり、任意の DNA セグメントを自動合成したりするための方法と装置の作成により、遺伝子工学の急速な発展が確実になりました。

遺伝を制御したいという科学者の願望の発展は、すべての動植物の遺伝の基礎が DNA 分子であること、細菌やファージも遺伝の法則に従うこと、突然変異プロセスがすべての生物に共通であることを示す証拠によって促進されました。そして実験的方法によって制御することができます。

ルイス・パスター

フランスの偉大な科学者ルイ・パスツールは、クローンを取得する方法を開発し、細菌が多様で遺伝性があり、その特性が後者と密接に関連していることを初めて示しました（図1、2）。

トゥールトとデレル

1915 年、Twort と D'Herrel は、細菌内で自発的に増殖するファージ (ファージは細菌内で増殖するウイルスです) が細菌を破壊できることを証明しました。微生物学者たちは、危険な感染症を引き起こす微生物に対するファージの使用に希望を託しました。しかし、細菌は自然突然変異によりファージに対して耐性を持ちます。これらの突然変異の継承により、細菌はファージによる破壊から保護されます。

ウイルスやファージは細胞内で増殖することによって細胞を破壊したり、細胞のゲノムに自らを導入することによってその遺伝を変えることができます。生物の遺伝を変えるには、形質転換と形質導入のプロセスが広く使用されています。

ジョシュアとエスター・レーダーバーグ

1952 年、ジョシュアとエスターレーダーバーグは、細菌コロニーのコピー (複製) 方法を使用して、細菌に自然突然変異が存在することを証明しました (図 3)。彼らは複製を利用して変異細胞を単離する方法を開発した。外部環境の影響を受けると、突然変異の頻度が増加します。特別な方法により、突然変異の結果として形成された新しい株のクローンを肉眼で見ることが可能になります。

レプリケーション方法細菌のコロニーは次のように実行されます。滅菌したベルベット生地を木製器具の表面に張り、レプリカを移植するためのペトリ皿の表面で増殖する細菌のコロニーに塗布します。次に、コロニーを人工栄養培地の入った清潔なペトリ皿に移します。サイトからの資料

遺伝子工学の段階

遺伝子工学はいくつかの段階で行われます。

機能に基づいて目的の遺伝子が同定され、単離、クローン化され、その構造が研究されます。
単離された遺伝子は、染色体と組み換える能力を持つファージ、トランスポゾン、プラスミドなどのDNAと結合（組み換え）され、ベクター構築物が作成されます。
ベクター構築物が細胞に挿入され（形質転換）、トランスジェニック細胞が得られます。
成熟生物は、人工的条件下でトランスジェニック細胞から得ることができる。

遺伝子工学とは何ですか?

遺伝子工学は、科学者が1つの生物から遺伝子を抽出し、それを他の生物に導入できる新しい革新的な技術です。遺伝子は生命のプログラムです。これらは DNA を構成する生物学的構築物であり、生物に固有の特定の特性を決定します。遺伝子移植により、宿主生物のプログラムが変化し、その細胞がさまざまな物質を産生し始め、それがその生物体内に新たな性質を生み出します。
この方法を使用すると、研究者は特定の特性や特徴を望む方向に変更することができます。たとえば、保存期間が長いトマトの品種や除草剤に耐性のある大豆の品種を開発できます。遺伝子工学は、遺伝子型の再構築の研究を扱うバイオテクノロジーの手法です。遺伝子型は単に遺伝子を機械的に合計したものではなく、生物の進化の過程で発達した複雑なシステムです。遺伝子工学により、インビトロ操作を通じてある生物から別の生物に遺伝情報を伝達することが可能になります。遺伝子導入により、種間の障壁を克服し、ある生物の個々の遺伝的特徴を別の生物に移すことが可能になります。遺伝子の物質的基盤の担い手は染色体であり、これには DNA とタンパク質が含まれます。しかし、形成遺伝子は化学的なものではなく、機能的なものである。
機能的な観点から見ると、DNA は、一定量の情報 (遺伝子) を保存する多くのブロックで構成されています。遺伝子の作用は、RNA を介してタンパク質合成を決定する能力に基づいています。 DNA 分子には、いわば、タンパク質分子の化学構造を決定する情報が含まれています。遺伝子は、任意の 1 つのタンパク質 (1 つの遺伝子 - 1 つのタンパク質) の一次構造に関する情報を含む DNA 分子の一部です。生物の中には数万のタンパク質があるため、数万の遺伝子が存在します。

細胞のすべての遺伝子の全体がそのゲノムを構成します。体のすべての細胞には同じ遺伝子セットが含まれていますが、それぞれの細胞は保存されている情報の異なる部分を実装しています。したがって、たとえば、神経細胞は、構造的、機能的、生物学的特性の両方において肝細胞とは異なります。遺伝子工学タスクを実行する際の遺伝子型の再構成は、顕微鏡で見える染色体の構造の変化とは関係のない、遺伝子の質的な変化を表します。遺伝子変化は主に DNA の化学構造の変換に関連しています。
タンパク質の構造に関する情報はヌクレオチドの配列として記述され、合成されたタンパク質分子ではアミノ酸の配列として実装されます。染色体 DNA のヌクレオチド配列が変化し、一部のヌクレオチドが失われ、他のヌクレオチドが含まれると、DNA 上に形成される RNA 分子の組成が変化し、これにより合成中に新しいアミノ酸配列が決定されます。その結果、細胞内で新しいタンパク質が合成され始め、体内に新しい特性が現れます。遺伝子工学手法の本質は、個々の遺伝子または遺伝子グループを生物の遺伝子型に挿入したり、そこから除外したりすることです。以前は存在しなかった遺伝子を遺伝子型に挿入した結果、細胞はそれまで合成しなかったタンパク質を強制的に合成することができます。

遺伝子工学の問題点

20 世紀の科学の最も重要な創造物の 1 つである遺伝子工学の可能性は、人間の身体で最も重要なもの、つまり身体の生命の法則にアプローチして以来、長い間人類の想像力を刺激してきました。しかし、15年前、バイオテクノロジー者の研究の成果が主に新種のニンジンや新種の乳牛の開発に関連していたとしたら、数年前には小さな羊のドリーとコミュニケーションをとることが可能であることが判明しました。、スコットランドの生物学者によってクローン化され、昨年、多かれ少なかれヒトゲノムの全体的な地図の最初の作成について発表されました。生物学の分野での成果を背景に、前シーズンのヒット作である新しい情報技術は背景に消えつつあります。人間がいつ火星上を自由に歩けるようになるかという問題に興味を持っている人は現在ほとんどいないが、人間のクローン作成がいつ可能になるか、そしてそれに応じてこれをどう防ぐかについての議論は、ある種のうなずきのようなものである。道徳と倫理に。

遺伝子工学 - 敵か味方か? 歴史的視点…

歴史的展望

ご存知のとおり、生命は約 46 億年前に地球上で誕生し、その形態がどのようなものであっても、各生物の生命の発現には同じ物質、デオキシリボ核酸 (別名 DNA) が関与していました。遺伝子に組み込まれた DNA は、細胞の生存に必要な細胞の代謝活動を決定し、そして今も (そして将来的には人間の厳密な指導の下で) 決定します。これが最も単純な定義では生命です。実際、「遺伝子」という用語は前世紀初頭まで使用されませんでしたが、遺伝子がどのように機能するかについての研究は 19 世紀に始まりました。オーストリアの修道士グレゴール・メンデルは、修道院の庭で育てたエンドウ豆の子孫を長年観察してきました。茎の高さ、花びらの色、エンドウ豆の形といった外部の特徴を記録することで、彼は親植物から子孫に受け継がれる特定の「要因」の存在を理論的に示唆することができました。コロンブスと同じように、メンデルも自分が何を発見したか分からないまま亡くなった。 20 世紀初頭以来、細胞構造の研究がブームになっています。生物学者は、細胞核がどのような機能を果たしているかを確立し、染色体の性質の謎を解明することに成功しました。最も重要なことは、DNA 分子の翻訳の性質が明らかになったということです。卵子と精子の出現に先立つ減縮期の間に、DNA を含む染色体の数が半分に減り、その後、DNA 分子の融合が起こります。生殖細胞は、その核が単一の全体に結合されることを可能にし、完全にユニークな遺伝子セットを持つ新しい生物を誕生させます。 1953 年、ついに DNA の二重らせん構造を単離することができ、今ではすべての学童が視覚的に知っています。 DNA は現在、人間と細菌、菌類、植物など、地球上に住むすべての生物を結び付ける普遍的な生物学的言語として認識されています。しかし、20世紀は基礎的な発見の世紀であるだけでなく、これらの同じ発見の実用化であるエンジニアリングの世紀でもあります。したがって、「これらすべてが一般的にどのように機能するか」についての継続的な研究とともに、遺伝子工学のさまざまな分野やさまざまなバイオテクノロジーが飛躍的に発展しました。当初から、この種の工学的思考は主に、特定の遺伝子を持つ一部の生物を、他の生物を改良するためにどのように使用できるかに関心がありました。私たちは植物や動物について話していました。 70年代、科学者たちはある生物のDNAの一部を切り取って別の生物に移植する方法を学び、インスリンやヒト成長ホルモンなど、さまざまな薬剤の生産に小さな革命をもたらしました。長年にわたり、いわゆるヒト遺伝子治療を実施する試みがなされてきた。遺伝子セットの特定の要素が欠如しているか、またはある程度欠陥がある人々に、他の人の遺伝子を移植するというものである。遺伝学を通じて得られた知識は、人間の生殖の分野で非常に広範囲に使用されています。特定の条件下では、「試験管から」子供を育てることがかなり可能であり、女性の不妊症の状況によっては代理母に助けを求めることも十分に可能であることを多くの人が知っています。遺伝子組み換え植物（耐寒性穀物、トランスジェニックジャガイモ、早熟トマトなど）はすでに食卓に登場しているが、今のところそれほど大きな話題を呼んでいるわけではない。

遺伝子工学 - 敵か味方か? 遺伝子工学の可能性…

遺伝子工学の可能性、ヒトゲノム計画

当然のことながら、植物や動物の遺伝子の操作に成功すると、「人間はどうなるのか?」というやや滑りやすい質問が生じざるを得ません。動物を改善できるのなら、なぜ人間を改善しないのでしょう。ただし、まず人間の遺伝子セットを理解する必要があります。そこで、1990 年に、26 ～ 30,000 個の遺伝子からなるヒト染色体の地図を作成する取り組みが登場しました。このプロジェクトは単にヒトゲノムと呼ばれ、2005 年中にゲノムの完全な地図が作成されると期待されていました。このプロジェクトには、90 年代後半からさまざまな国の研究グループが参加しています。そのようなグループ間のコミュニケーションを促進し、加速することを主な任務とする特別な会社が設立されます。 2001 年の初めまでに、21 番と 22 番の 2 つの染色体がすでに完全にマッピングされていました。

しかし、昨年の最大のセンセーションは、クレイグ・ベンターのグループによるヒトゲノムの全体図の発見でした。科学者らは、この地図を普通の地図と比較すると、隣の通りの店に行くのにこの地図を使うことはほとんど不可能だろうと言っているが、いずれにせよ、その存在自体が遺伝子の時代の始まりを物語っているという。特許を取得すること、そしてこれは、もはや生物学的なものではなく、倫理的および法的な多くの問題を引き起こします。科学者らは、ゲノムマッピングの主な目的は、さまざまな病気に効果的に抵抗するために人体がどのように機能するかを理解する必要があると述べており、そのような知識は新薬の開発を大幅に促進できるが、この問題に対する法的規制の必要性は依然として残っている。人体に対してどのように、何ができるのか、そしてどこで止めるべきなのかという問いに対する答えが明らかになります。人は創造主のようになり、自分自身で新しい生き物を創造し始めることができるでしょうか？ヒトゲノムのマッピングは、たとえば人類の月面着陸などの革命的な出来事とよく比較されます。しかし、現在では大きな違いが 1 つあります。宇宙計画が国家の任務の 1 つである場合、プロジェクトに参加するグループは原則として民間の資金を持っており、したがって非国営企業がその開発の著作権を有することになります。。彼らは彼らをどうするつもりですか？

近い将来、地図が非常に正確に作成され、各人物がこのように記述できるようになると想像してみましょう。疑問が生じます - 誰がこの情報にアクセスできるのでしょうか? 人は自分自身に関する最も「親密な」情報をどの程度まで保全できるでしょうか? 雇用主は、あらゆる種類のがんに対する遺伝的素因を持つ人の雇用を拒否するでしょうか? 一人一人のゲノムからあらゆる潜在的な病気に関する情報が得られる状況で、健康保険は可能でしょうか? トニー・ブレアは、犯罪者の遺伝的肖像画を編集する必要性について語った。そして科学者たちは、人々の逸脱行動の原因となる特別な遺伝子の発見に取り組む準備ができているようだ。しかし、多くの専門家は、近い将来、社会が犯罪、貧困、人種差別などのさまざまな問題の解決策に移行するという見通しにすでに恐怖を感じています。 - 遺伝学者と遺伝子工学について：「すべては遺伝子の問題で、何かが間違っているとすれば、それは社会の問題ではなく、個人の遺伝的素因の問題だ、と彼らは言います。」結局のところ、一般に、多くの人は、一部のまれな病気だけが一連の遺伝子によってのみ引き起こされること、そして通常遺伝と呼ばれる病気、つまり癌や心臓血管障害などは、遺伝的性質の一部にすぎず、多くの点で可能性が高いことを忘れています。そもそもその出来事が起こるかどうかは、その人自身と社会の行動次第であり、したがって社会がそのような状況から手を洗うことほど悪いことはありません。遺伝子工学の最も一般的な方法は、組換え体を得る方法です。外来遺伝子、プラスミドが含まれています。プラスミドは、数千のヌクレオチド対からなる環状二本鎖 DNA 分子です。

このプロセスはいくつかの段階で構成されます。
1. 制限 - DNA、たとえばヒト DNA を断片に切断します。
2. ライゲーション - 目的の遺伝子を含むフラグメントがプラスミドに含まれ、つなぎ合わされます。
3. 形質転換とは、細菌細胞への組換えプラスミドの導入です。形質転換された細菌は特定の特性を獲得します。形質転換された細菌はそれぞれ増殖し、何千もの子孫からなるコロニー、つまりクローンを形成します。
4. スクリーニングは、形質転換された細菌のクローンの中から、目的のヒト遺伝子を保有するプラスミドを持つ細菌のクローンを選択することです。

このプロセス全体をクローン作成と呼びます。クローン作成を使用すると、人や他の生物から任意の DNA 断片の 100 万コピー以上を取得することができます。クローン化された断片がタンパク質をコードしている場合、この遺伝子の転写を調節する機構を実験的に研究したり、必要な量のこのタンパク質を生産したりすることが可能です。さらに、ある生物からクローン化された DNA 断片を別の生物の細胞に導入することもできます。これにより、たとえば、多くの病気に対する耐性を提供する導入遺伝子のおかげで、高い安定した収量を達成できます。大気中の窒素を固定する能力を持つ他の細菌の遺伝子を土壌細菌の遺伝子型に導入すると、土壌細菌はこの窒素を土壌固定窒素に変換できるようになります。インスリンの合成を制御するヒト遺伝子型の遺伝子を大腸菌の遺伝子型に導入することにより、科学者たちは大腸菌によるインスリンの生産を実現しました。科学がさらに発展すれば、欠けている遺伝子をヒトの胎児に導入することが可能になり、それによって遺伝病を回避できるようになるでしょう。

動物のクローン実験は長い間行われてきました。卵から核を取り出し、そこに胚組織から採取した別の細胞の核を移植し、試験管内または養母の子宮内で成長させるだけで十分です。クローン羊のドリは型破りな方法で作られました。ある品種の6歳成羊の乳房細胞からの核を、別の品種の羊の無核卵に移植した。発生中の胚を 3 番目の品種の羊の中に入れました。生まれた羊は最初のドナー羊からすべての遺伝子を受け取ったので、それはその正確な遺伝子コピーになります。この実験は、長年にわたる選抜の代わりに、エリート品種のクローンを作成するための多くの新しい機会を開きます。テキサス大学の科学者たちは、数種類のヒト細胞の寿命を延ばすことに成功しました。通常、細胞は7～10回程度の分裂を経て死んでしまいますが、細胞分裂は100回にも達しました。科学者によれば、老化は、細胞が分裂するたびに、すべての染色体の末端に位置する分子構造であるテロメアを失うために発生します。

科学者たちは、発見したテロメラーゼの生成に関与する遺伝子を細胞に移植し、それによって細胞を不死化しました。おそらくこれは不死への将来の道です。 80年代以降、ヒトゲノムを研究するプログラムが登場しました。これらのプログラムの実行過程で、すでに約 5,000 個の遺伝子が読み取られています (完全なヒトゲノムには 5 万から 10 万個が含まれています)。多くの新しいヒト遺伝子が発見されています。遺伝子治療における遺伝子工学の重要性はますます高まっています。なぜなら、多くの病気は遺伝子レベルで決定されるからです。多くの病気に対する素因や抵抗力はゲノム内にあります。多くの科学者は、ゲノム医療と遺伝子工学が 21 世紀に機能すると信じています。科学的客観性の基盤に本当にしっかりと立っている科学者は、特にそれが自然法則の個々のレベルを操作する遺伝子工学に関する場合には、何かの助けを借りて絶対にすべてを治療できるとか、何かが「絶対に安全」であるなどとは絶対に言いません。その完全性を無視します。核研究ですでに見たように、そのような操作の結果として放出されるエネルギーは膨大になる可能性がありますが、起こり得る危険もまた非常に大きくなります。核技術が開発段階にあったとき、わずか数年後に人類が複数の破壊の脅威にさらされ、敵対する勢力の両方が平等にそれを確実にすることになるとは誰も想像できませんでした。そして、原子力エネルギーが発電に使用され始めたとき、その結果、何万年も有毒なままである数百万トンの放射性廃棄物が最終的に発生することになるとは誰も知りませんでした。誰もそれについて何も知りませんでしたが、それでも私たちは盲目的に飛躍し、それによって私たち自身と将来の世代に深刻な問題を引き起こしました。したがって、生命の最も深い構造に関する完全な情報が含まれるレベルで機能する遺伝子工学の使用には細心の注意を払う必要があります。

地球上の生命が今日のような高度にバランスの取れたダイナミックな生態系に進化するまでには何百万年もかかり、今日私たちが知っている無数の多様な生命体が存在します。私たちは現在、遺伝子工学の介入により、一世代以内に最も重要な作物が根本的な変化を遂げ、その変化が生態系全体に深刻なダメージを与え、人類全体を危険にさらす時代に生きています。遺伝子組み換えの結果として得られる製品の安全性が証明されるまで、この問題は常に疑問が残るだろう - そしてこれが自然法党が擁護する観点である。遺伝子工学の使用には厳格な科学的安全管理が伴う必要があります。遺伝子工学が環境の化学汚染につながることは、ほぼ確実に言えます。除草剤に対する耐性が高まった穀物の品種を品種改良すると、農家は雑草を抑制するために以前の3倍の化学農薬を使用せざるを得なくなり、ひいてはアメリカの土壌と地下水の汚染が増大することになる。例えば、化学会社モンサントは、同社が製造する除草剤ラウンドアップに耐性のあるトウモロコシ、大豆、テンサイの品種をすでに開発している。業界関係者らは、ラウンドアップは生体にとって安全であり、環境によってすぐに中和されると繰り返し述べてきた。しかし、デンマークで行われた予備調査では、ラウンドアップは土壌中に 3 年間残留することが示されており (したがって、同じ場所に植えられた後続の作物に吸収される可能性がある)、他の科学的研究により、このラウンドアップの使用が明らかになりました。除草剤は農家に有毒反応を引き起こし、哺乳類の生殖機能を破壊し、魚、ミミズ、益虫に害を与えます。

遺伝子工学の支持者は、しばしば、この技術は作物や家畜の品種を改良するために何千年も使われてきた交配の改良された形にすぎないと主張する。しかし実際には、遺伝子工学の介入は、地球上の生命のバランスと完全性を維持する種間の自然な生殖障壁を突破します。新しい品種や品種を育種する伝統的なシステムでは、ある品種の豚と別の品種を交配したり、馬とロバを交配したり、2種類のトマトを交配したりすることはできますが、トマトと魚を交配することはできません。自然はそのような遺伝子の混合を許可しません。そして、遺伝子工学の助けを借りて、科学者たちはすでに魚とトマトの遺伝子を組み合わせています - そしてこれらのトマトは、何のマークも付けられていないまま、今私たちの棚に静かに横たわっています。さらに、事実上すべての穀物、豆類、野菜、果物にはすでに遺伝子組み換えが施されており、食品業界は今後 5 ～ 8 年以内にこれらすべての製品を市場に導入する予定です。世界最大の種子会社であるパイオニア・ハイブリッド・インターナショナルは、遺伝子工学を利用して、大豆のタンパク質含有量を増やすブラジルナッツ遺伝子を組み込んだ新しい大豆品種を開発した。しかし、大豆に埋め込まれたブラジルナッツ成分がほとんどの消費者にアレルギー反応を引き起こし、パイオニアはプロジェクトを中止した。そして、日本の昭和電工社が、トリプトファンと呼ばれる栄養補助食品をより効率的に生産するために、遺伝子工学によって天然の細菌の構造を変えたとき、これらの遺伝子操作により、この細菌はトリプトファンの一部であり、高度な栄養価を生産し始めたという事実につながりました。 1989 年に製品が発売されて初めて発見された有害物質。その結果、5,000人が病気になり、1,500人が永久障害を負い、37人が死亡した。研究者たちは、遺伝子工学を利用して高収量品種の小麦を開発し、より栄養価の高い食品を作り、特定の病気を排除し、それによって地球上の人類の生活を改善することに非常に興奮しています。しかし、実際には、実験用フラスコ内で遺伝子を抽出して正しく交配することができるにもかかわらず、現実の生活では、他人の体に遺伝子を移植した場合の結果を予測することは非常に困難です。

このような操作は突然変異を引き起こす可能性があり、その結果、体の自然な遺伝子の活性が抑制されます。導入された遺伝子は、予期しない副作用を引き起こす可能性もあります。たとえば、遺伝子組み換え食品には毒素やアレルゲンが含まれたり、栄養価が低下したりして、消費者が病気になったり、実際には死亡したりする可能性があります。さらに、遺伝子工学を使用して繁殖した生物は、独立して繁殖し、遺伝子介入を受けていない自然集団と交雑することができ、地球の生態系全体に不可逆的な生物学的変化を引き起こします。遺伝子工学は間違いなく有望な分野であると完全な自信を持って言えますが、残念ながら我が国では資金も提供されておらず、独自のメーカーもありません。もちろんロシアはこの分野の開発に取り組んでいるが、自国の発明を海外に販売せざるを得なくなっている。私たちの科学者はヒトインターフェロン、アスパルテーム、クモの巣を発明しました。重要なことは、薬を作るとき、その構造がヒトゲノムに近づくまで使用されないということです。この場合、薬はまったく無害です。アスパルテームを製造する際には2つのアミノ酸が混合されますが、その触媒となるのは微生物です。遺伝学者の仕事は、微生物からの薬物の精製が 100% 検証に合格するように開発を実行することです。これが作品のクオリティです。私たちは品質に責任を持っており、遺伝子工学はある程度人類にとって有益であるというのが専門的な観点です。

遺伝子工学 - 敵か味方か? 遺伝子組み換えの危険性…

遺伝子工学の危険性に関する科学的事実

1. 遺伝子工学は、新しい品種や品種の開発とは根本的に異なります。外来遺伝子を人為的に追加すると、正常細胞の細かく制御された遺伝子制御が大きく破壊されます。遺伝子操作は、自然交配で起こる母性染色体と父性染色体の組み合わせとは根本的に異なります。

2. 現在、遺伝子工学は新しい遺伝子を挿入するプロセスを制御できないため、技術的には不完全です。したがって、追加された遺伝子の挿入位置や効果を予測することはできません。遺伝子がゲノムに挿入された後はその位置を決定できたとしても、入手可能な DNA 情報は結果を予測するには非常に不完全です。

3. 外来遺伝子を人為的に加えた結果、予期せぬ有害物質が生成される可能性があります。最悪の場合、それは有毒物質、アレルゲン、またはその他の健康に有害な物質である可能性があります。そのような可能性に関する情報はまだ非常に不完全です。

4. 無害性をテストする完全に信頼できる方法はありません。新薬の重篤な副作用の 10% 以上は、慎重に安全性研究が実施されたにもかかわらず検出できません。新しい遺伝子組み換え食品の有害な性質が検出されないリスクは、薬物の場合よりもはるかに大きいと考えられます。

5. 現在の安全性試験の要件は非常に不十分です。これらは明らかに承認プロセスを簡素化するように設計されています。これらにより、非常に感度の低い無害性試験方法の使用が可能になります。したがって、危険な食品が検出されずに検査に合格する可能性があるという重大なリスクがあります。

6. これまでに遺伝子組み換えを利用して作られた食品は、人類にとって何の重要な価値もありません。これらの製品は主に商業的利益のみを満たします。

7. 環境に導入された遺伝子組み換え生物の影響に関する知識はまったく不十分です。遺伝子工学によって改変された生物が環境に悪影響を及ぼさないことはまだ証明されていません。環境活動家は、さまざまな環境上の潜在的な合併症を示唆しています。たとえば、細菌やウイルスによる遺伝子導入など、遺伝子工学で使用される潜在的に有害な遺伝子が制御されずに拡散する機会が数多くあります。環境によって引き起こされる合併症は、放出された遺伝子を取り戻すことができないため、修正することはおそらく不可能です。

8. 新しい危険なウイルスが出現する可能性があります。ゲノムに埋め込まれたウイルス遺伝子が感染性ウイルスの遺伝子と結合する（いわゆる組換え）ことができることが実験的に示されています。これらの新しいウイルスは、元のウイルスよりも攻撃性が高い可能性があります。ウイルスの種特異性が薄れる可能性もあります。たとえば、植物ウイルスは有益な昆虫、動物、さらには人間にも有害になる可能性があります。

9. 遺伝物質である DNA に関する知識は非常に不完全です。 DNA の機能がわかっているのはわずか 3 パーセントです。知識が不完全な複雑なシステムを操作するのは危険です。生物学、生態学、医学の分野における広範な経験は、これが深刻な予測不可能な問題や障害を引き起こす可能性があることを示しています。

10. 遺伝子工学は世界の飢餓問題を解決しません。遺伝子工学が世界の飢餓問題の解決に大きく貢献できるという主張は、科学的に根拠のない神話です。

経済的意義

遺伝子工学は、変化可能な生物または遺伝子組み換え生物の望ましい品質を得るために役立ちます。遺伝子型が間接的にのみ変化する伝統的な選択とは異なり、遺伝子工学では、分子クローニング技術を使用して遺伝子装置に直接介入することができます。遺伝子工学の応用例としては、遺伝子組み換え穀物の新しい品種の生産、遺伝子組み換え細菌を使用したヒトインスリンの生産、細胞培養でのエリスロポエチンの生産、または科学研究用の実験用マウスの新種などがあります。

このような工業用菌株を入手する作業は非常に重要であり、その改変と選択のために、強力な毒物による処理から放射線照射まで、細胞に積極的に影響を与える数多くの方法が開発されてきました。これらの技術の目的は 1 つであり、細胞の遺伝的、遺伝的装置に変化をもたらすことです。その結果、多数の突然変異微生物が生成され、科学者はその中から特定の目的に最も適した微生物を選択しようとします。化学的または放射線による突然変異誘発法の創出は生物学の傑出した成果であり、現代でも広く使用されています。 バイオテクノロジー.

しかし、その能力は微生物自体の性質によって制限されます。彼らは、植物、主に薬用植物やエッセンシャルオイル植物に蓄積する多くの貴重な物質を合成することができません。彼らは、動物や人間の生命にとって非常に重要な物質、多くの酵素、ペプチドホルモン、免疫タンパク質、インターフェロン、および動物や人間の体内で合成される多くの単純な化合物を合成することができません。もちろん、微生物の可能性はまだ尽きません。豊富な微生物全体のうち、科学、特に産業で利用されているのはほんの一部だけです。微生物を選択する目的で非常に興味深いのは、例えば、酸素の不在下でも生存できる嫌気性細菌、植物のように光エネルギーを利用する光栄養細菌、化学独立栄養細菌、最近発見された温度で生存できる好熱細菌などです。 110℃など

しかし、「天然素材」の限界は明らかです。彼らは、植物や動物の細胞培養や組織培養を利用して、この制限を回避しようと試みてきました。これは非常に重要かつ有望な道であり、現在でも実装されています。 バイオテクノロジー。過去数十年にわたり、科学者たちは、細菌細胞のように、植物や動物の個々の組織細胞を体とは別に成長させ、繁殖させる方法を開発してきました。これは重要な成果でした。得られた細胞培養物は、細菌培養物では得られない特定の物質の実験や工業生産に使用されています。

開発の歴史と技術到達レベル

20 世紀後半に、基礎となるいくつかの重要な発見と発明が行われました。 遺伝子工学。遺伝子に「書き込まれた」生物学的情報を「読み取る」という長年にわたる試みが成功裏に完了した。この研究は英国の科学者 F. サンガーと米国の科学者 W. ギルバート (ノーベル化学賞) によって始められました。知られているように、遺伝子には、体内での RNA 分子および酵素を含むタンパク質の合成に関する情報指示が含まれています。細胞に、その細胞にとって珍しい新しい物質の合成を強制するには、対応する酵素のセットが細胞内で合成される必要があります。そしてそのためには、そこにある遺伝子を意図的に変更するか、以前は存在しなかった新しい遺伝子をそこに導入する必要があります。生きた細胞内の遺伝子の変化は突然変異です。それらは、たとえば化学毒や放射線などの突然変異原の影響下で発生します。しかし、そのような変化を制御したり指示したりすることはできません。したがって、科学者たちは、人間が必要とする非常に特異的な新しい遺伝子を細胞に導入する方法の開発に注力してきました。

遺伝子工学の問題を解決する主な段階は次のとおりです。

1. 単離された遺伝子の取得。 2. 遺伝子をベクターに導入して体内に導入します。 3. 遺伝子を含むベクターを改変生物に導入する。

4. 体細胞の変化。

単細胞生物または多細胞細胞培養物が改変を受ける場合、この段階でクローニング、つまり改変を受けたそれらの生物およびその子孫 (クローン) の選択が始まります。多細胞生物を取得することが目的の場合、遺伝子型が変更された細胞は植物の栄養繁殖に使用され、動物の場合は代理母の胚盤胞に導入されます。その結果、遺伝子型が変化した、または変化していない子が生まれ、その中から予想される変化を示した子だけが選択されて交配されます。