Проблемы в биотехнологии и их решения

Проблемы в биотехнологии и  их решения.

Термин  «биотехнологии» имеет несколько значений. В некоторых случаях он используется в самом широком смысле, включая любые формы преобразования и использования в качестве средства для достижения тех или иных целей предметов живой природы. Поэтому иногда к биотехнологиям причисляют все медицинские манипуляции или экологические, природоохранные мероприятия. Однако чаще всего этот термин используется для обозначения технологических систем, которые включают применение биохимических, молекулярно-биологических, клеточных и других процессов, естественно проходящих в живых организмах, в качестве искусственных инструментов для преобразования в полезном для человека направлении уже существующих или создания новых живых организмов. При этом наиболее существенное значение имеют технологии клеточной и генетической инженерии. Клеточной и генетической инженерией называются методы манипуляции с клеточными структурами (ядрами, хромосомами, митохондриями и т.д.) или структурами, образующими генетический аппарат живых организмов (прежде всего ДНК или РНК), для получения практически полезных эффектов.

К биотехнологиям в этом смысле относятся методы:

1) получения  в промышленности, сельском хозяйстве  или медицине ценных для человека продуктов (например, вакцин, гормонов, кормовых белковых или витаминных добавок для сельскохозяйственных животных);

2) создания  новых видов сельскохозяйственных  животных и растений (к примеру, трансгенных сортов сои, картофеля или томатов);

3) создания  животных, обладающих ценными в плане медицинского использования свойствами (к примеру, трансгенных свиней, органы которых можно будет использовать для пересадки человеку);

4) выращивания  из стволовых клеток человека  органов и тканей, которые будут способны заменить его собственные, пораженные заболеванием (получены первые обнадеживающие результаты в опытах по искусственному выращиванию структур легких, поджелудочной железы, кроветворных тканей и т.д.);

5) производства  новых видов биологического и химического оружия.

В качестве примера можно указать на биотехнологическое решение проблемы промышленного производства гормона инсулина. Инсулин используется для лечения тяжелого распространенного заболевания человека – сахарного диабета. Гормон необходимо вводить страдающим людям постоянно. Первоначально для лечения диабета использовался инсулин, полученный от свиней и коров. Но из-за того, что животный инсулин вызывает у человека развитие аллергических и других побочных реакций, его использование было и остается ограниченным. К тому же его себестоимость высока, что делает лечение дорогостоящим. Получить человеческий инсулин методом химического синтеза также оказалось слишком сложно и дорого.

Для производства экономически выгодного  по себестоимости человеческого инсулина, который бы обладал меньшим числом побочных реакций, были использованы методы биотехнологий.

В начале методами генетической инженерии выделили ген, отвечающий в организме человека за синтез инсулина. Затем этот ген встроили в генетический аппарат бактериальных клеток, которые вследствие этого приобрели способность синтезировать инсулин человека. В настоящее время этот метод широко применяется для производства инсулина как лекарственного препарата в фармацевтической промышленности.

Каковы  риски биотехнологий?

Какие риски добавляют в это «царство теней» биотехнологии? Здесь прежде всего следует отметить, что в качестве вероятных неблагоприятных последствий могут фигурировать не только последствия в широком смысле физические (например, последствия для здоровья человека или экологической ситуации), но и моральные. Недаром в гражданском праве есть понятие морального ущерба.

Получение с помощью биотехнологических методов  в промышленности, сельском хозяйстве  или медицине ценных для человека продуктов (например, вакцин, гормонов, лекарственных препаратов, кормовых белковых или витаминных добавок для сельскохозяйственных животных и т.д.) ставит, помимо обычных проблем корпоративной этики, особо остро проблему экологического риска. Дело в том, что в случае попадания, например, в результате аварии, в окружающую среду генетически модифицированных микроорганизмов возможны самые серьезные, трудно предсказуемые негативные экологические последствия. Дело в том, что ни у животных, ни у человека нет эволюционно выработанных механизмов защиты от них. По мнению разработчиков, существующие в биотехнологической промышленности системы безопасности достаточно надежны.

Однако  один из уроков Чернобыля как раз в том и заключается, что разработчики склонны преувеличивать надежность защиты и преуменьшать возможные риски.

Создание  новых видов сельскохозяйственных животных и растений, к примеру, трансгенных сортов картофеля или томатов, помимо отмеченных выше экологических рисков, могут нести определенные риски непосредственно, а не только опосредованно через окружающую среду для здоровья человека.

В этом отношении в научном сообществе нет согласия. Ученые, связанные с производством генетически модифицированной пищи или других полезных продуктов, склонны утверждать, что их потребление безопасно. Ученые, деятельность которых финансируется экологическими организациями, указывают на высокую вероятность весьма тяжелых последствий для здоровья человека. Доминирование и в том, и в другом случае принципов, сформулированных Митроффом для корпоративной науки, заводит много лет идущую дискуссию в тупик.

Создание  животных, обладающих ценными в плане медицинского использования свойствами, к примеру, трансгенных свиней, органы которых можно будет использовать для пересадки человеку, ставит массу проблем, которые опять же либо недооцениваются, либо переоцениваются в дискуссиях об их допустимости. Основная угроза заключается в том, что в обычных условиях огромное число микроорганизмов, вызывающих болезни у животных, не вызывают соответствующие заболевания у человека. И, наоборот, безвредные для животных микроорганизмы, попав в тело человека, могут вызвать тяжелейшие заболевания. Существует своеобразный биологический барьер между разными видами живых существ. Если этот барьер будет разрушен за счет того, что геном свиней будет, с точки зрения иммунной системы, выполняющей основную барьерную функцию, приближен к человеческому, то возникает опасность заражения человека новыми неизвестными формами вирусных и бактериальных заболеваний. Об их серьезности свидетельствует ситуация с периодическими вспышками т.н. птичьего гриппа.

Это те риски, которые мы наблюдаем с чисто антропоцентристских позиций. С точки зрения биоцентризма и патоцентризма, сам факт использования животных как чистого средства реализации целей человека является аморальным. Тем более что, понимая угрозу заражения человека, которому будут пересаживаться органы от свиней, исследователи содержат экспериментальных животных в особых стерильных условиях, жестко ограничивающих их пространство жизнедеятельности. Это вызывает резкие протесты со стороны защитников прав животных.

Создание  трансгенных животных – своеобразных «химер», часть генома которых получена от человека, а другая часть от животных, несет в себе трудно предсказуемые риски разрушения не только биологических барьеров между животными и человеком, но и границ человеческой самоидентичности. Ведь опыты ведутся не только по созданию животных для трансплантации внутренних органов типа печени, сердца или почек, но и мозговых структур. Уже созданы мыши, у которых 1% мозговых нейронов является человеческим. В ближайшее время ученые планируют создать трансгенных мышей, у которых все 100% нейронов будут человеческими. У этих животных можно будет брать ткань мозга для лечения больных, страдающих болезнью Альцгеймера, рассеянным склерозом и другими тяжелейшими заболеваниями центральной нервной системы. Однако как изменится поведение химер? Каковы последствия возможного попадания этих нового вида человеко-животных в естественную среду обитания? Эти риски очень правдоподобны с научной точки зрения, но совершенно не изучены.

Выращивание из стволовых клеток человека органов и тканей, которые будут способны заменить его собственные, пораженные заболеванием или вследствие травмы, является одним из приоритетных направлений развития биотехнологий в области медицины. Однако при всей перспективности и первых обнадеживающих результатах уже отмечены многочисленные осложнения. В частности показано, что у людей, которым в целях экспериментальной терапии вводили стволовые клетки, значительно возрастает риск развития рака и других патологических состояний. Одновременно не следует забывать и высокой вероятности нанесения морального ущерба, если источником этих клеток выступают человеческие зародыши. Чтобы спасти одного человека, к примеру, страдающего болезнью

Альцгеймера, необходимо методами клонирования создать человеческий зародыш, а затем прекратить его существование, разделив на отдельные клетки, которые и будут использованы как материал для биоинженерии новых органов и тканей больного. Острые моральные коллизии, возникающие в данной области биотехнологий, подробно анализируются биоэтикой. Для того чтобы избежать моральных затруднений, биотехнологические компании активно разрабатывают методы получения стволовых клеток не от эмбрионов, а из источников, использование которых не несет никакого ущерба человеку. Например, созданы технологии получения стволовых клеток из пуповины, которая естественным образом отделяется от ребенка после родов. Пока успехи в области замещения эмбрионов как источников стволовых клеток весьма скромны.

В долгосрочной перспективе прогресс технологий использования стволовых клеток, по сути, приведет к появлению своеобразного «биологического конструктора». Любой орган или ткань человека могут быть искусственно изготовлены, а затем использованы для замены поврежденных. Возникает уже описанный выше риск того, что человек сам себя начнет воспринимать как некоторое изделие, т.е. обезличенно.

Особое  место занимают биотехнологии, использующиеся для производства новых видов биологического оружия. Официально подобного рода оружие запрещено международной

Конвенцией 1972 г. С тех пор до 2001 г. проходила  работа над дополнительным протоколом к Конвенции, в котором был бы выработан механизм инспекций, позволяющий эффективно контролировать ее выполнение. В 2001 г. Соединенные Штаты вышли из договорного процесса, заявив, что они не верят в готовность других стран выполнять Конвенцию и не могут позволить международным организациям проводить инспекции американских предприятий биотехнологической индустрии,опасаясь случаев промышленного шпионажа. В сентябре того же года в США произошла попытка применить споры сибирской язвы в террористических целях. Международные организации, прежде всего ООН и ВОЗ, в последние годы неоднократно указывали на возрастающую опасность биотехнологического производства биологического оружия и его применения в террористических целях. Дело в том, что новые биотехнологии резко упрощают и удешевляют производство биологического оружия. Более того, его производством могут заниматься те же самые организации, на том же самом оборудовании и с использованием практически тех же самых технологий, что используются для производства продуктов мирного назначения, к примеру, вакцин. Легкость производства, трудность контроля и высокая эффективность биологического оружия лежат в основе новой, еще плохо осознанной угрозы, определяют трудно контролируемые риски не только для отдельных людей или их групп, но и для человечества в целом. Вероятно, нужна универсальная международная этико-правовая система, обеспечивающая личную ответственность ученых и корпоративную подотчетность биотехнологических компаний перед обществом.

Опасность здесь связана с тем, что наука, в том числе и коммерчески ориентированная, в сфере военного производства начинает развиваться вне общественного контроля, в тени «государственной тайны».

Развитие  биотехнологий невозможно без общественно признанных процедур диагностики, объективного описания и предотвращения возможных рисков.

Введение

Биология - это наука, которая в наши дни  активно развивается и огромные надежды возлагаются именно на биотехнологии. Сейчас методы биотехнологии внедряются в промышленность, сельское хозяйство и медицину. Генетическая инженерия, клеточная инженерия и конечно клонирование наиболее актуальны в XXI веке.

Биотехнология, использование живых организмов и биологических процессов в  промышленном производстве. Развивается  микробиологический синтез ферментов, витаминов, аминокислот, антибиотиков и т. п. Перспективно промышленное получение  других биологически активных веществ (гормональных препаратов, соединений, стимулирующих иммунитет, и т. п.) с помощью методов генетической инженерии и культуры животных и  растительных клеток.

Биотехнология (от греч. bios -- жизнь, techne -- искусство, мастерство и logos -- слово, учение), использование живых организмов и биологических процессов в производстве. Биотехнология -- междисциплинарная область, возникшая на стыке биологических, химических и технических наук. С развитием биотехнологии связывают решение глобальных проблем человечества -- ликвидацию нехватки продовольствия, энергии, минеральных ресурсов, улучшение состояния здравоохранения и качества окружающей среды.

Глава 1. Биотехнологии, их значение у нас и в мире

1.1 Биотехнологии в России

Перспективы развития российской экономики - да и  страны в целом - лежат в основном в создании высокотехнологичных  производств. Огромный потенциал, подкрепленный  пока еще сохранившимися в России интеллектуальными возможностями, кроется в развитии биотехнологической отрасли.

Практически все разработки в области биотехнологий  так или иначе связаны со здо ровьем человека или окружающей среды. Здоровьем в самом широком смысле слова. Вообще существует достаточно распространенное мнение, что в XXI веке из всех направлений развития человеческих знаний понастоящему будут востребованы только две: биотехнологии и развлечения. Причем юмор в этой точке зрения весьма относительный.

На  самом деле, если рассматривать биотехнологии  как отрасль знаний, то она действительно  представляет собой уникальное сочетание  научных исследований, разработок и  производства - а также, что немаловажно, большой бизнес. Наверное, это вообще единственная отрасль с такими характеристиками. С другой стороны, биотехнологии  представляют собой наиболее актуальное направление с точки зрения обеспечения  физической выживаемости человечества в обозримой перспективе.