Гендік инженерия

Гендік инженерия 

Жоспар: 

 

 

        1.Гендік инженерия туралы жалпы ұғым.     

2.Гендік инженерияның даму тарихы.      

3.Биотехнология,даму тарихы.     

4.Генді жасушаға енгізу әдістері,рестрикциялық      

фермент,вектор     

5.Микроорганизмдердің гендік инженериясы.      

6.Өсімдіктердің гендік инженериясы.      

7.Жануарлардың гендік инженериясы      

8.Генотерапия.     

9.Гендік инженериядағы 2007-2008 ж.ж.  жаңалықтар     

 

Гендік инженерия 

 

 

     Молекулалық және жасушалық генетиканың қолданбалы саласы.Белгілі қасиеттері бар генетикалық материалдарды in vitro жағдайында алдын ала құрастырып,оларды тірі жасушаға енгізіп,көбейтіп,зат алмасу процесін өзгеше жүргізу.Бұл әдіспен ағзадағы генетикалық ақпаратты көздеген мақсатқа сай өзгертіп,олардың геномдарын белгіленген жоспармен қайта құруға болады.Гендік инженерияның мәні жеке гендерді бір ағзадан алып басқа ағзаға көшіріп орналастыру.

Гендік инженерияның даму  тарихы  

 

• Б.з.б.8мың ж. –ең алғаш рет өсімдіктерді культивациялау әдістері.
• Б.з.б.4-2мың ж. –алғаш рет нан мен сыраны даярлау үшін қолданады(Египет),ірімшік ферментациясы(Шумер,Қытай және Египет)
• Б.з.б. 500ж.-Қытайда алғаш рет антибиотик қолданылды(ас бұршақтағы плесень ауру сезімін жеңілдетеді)
• Б.з.100ж.Қытайда алғаш рет инсектицид қолданылды(шыбын мен шағатын жәндіктерді жою үшін хризантеманың жапырағын уатып,кептірген)
• 1322ж. –Аравияда араб аттарын жасанды жолмен ұрықтандыру селекциялық жұмыстары жүргізілді.
• 1941ж. - дат микробиологы Лост Львов қаласында лекция оқығанда «генетикалық инженерия»терминін қолданды.
• 1942ж. – антибиотик алу басталды(пенициллин)
• 1961ж. -бірінші биопестицид жасалды.
• 1964ж. – Филиппиндегі Халықаралық Зерттеу Институты күріштің өнімділігін екі есе арттырды. 

 

  

 
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
1978ж. –рекомбинантты инсулин жасалды.  
1978ж. –адамның өсу гормоны синтезделді.  
1981ж. –трансгенді жануар алынды(тышқан).  
1981ж. –қытай ғалымдары клондалған балық алды(алтын карп).  
1982ж. –ауылшаруашылық өсімдігінің гендік трансформациясы жүргізілді(петуния).  
1986ж. –гендік инженерия көмегімен вакцина (гепатит В) және ракқа қарсы дәрі (интерферон) алынды.  
1987ж.-вирустық ауруға қарсы тұра алатын қызанақ алынды.   
1990ж. -4 жастағы иммунитеті нашар қыздың өмірін сақтап қалуда адамның генетикалық картасын құрастыру үлкен роль атқарды.   
1995ж. – СПИД-пен ауыратын адамға бабуиннің костный мозг енгізілді.  
2001ж.Күріштің толық генетикалық картасы құрылды.Monsanto (США)компаниясы картоп(вирусқа қарсы),мақта(жәндікке қарсы),соя және жүгері(арамшөптерге әсер ететін гербицид) шығарды.Syngenta (Швейцария)компаниясы Monsanto-мен “алтын күріш” шығарды.   
2002ж. –адамның толық генетикалық картасы құрастырылды.

Биотехнология 

 

 

          Биотехнология ғылыми-техникалық прогрестiң маңызды бағыттарының бiрi болып табылады. Биологиялық және техникалық ғылымдар саласындағы генетикалық және клеткалық инженериядағы осы заманғы жетiстiктерiнiң негiзiнде адамдардың өмiр сүру деңгейiн көтеру үшiн мақсатты түрде жасалған тiрi жүйелердiң (ең алдымен микроорганизмдер) әлеуеттi мүмкiндiктерiн пайдалануға болады. Биотехнологиялық өнiмнiң көмегiмен жақын перспективада да және стратегиялық тұрғыда да өндiрiстiк-технологиялық, экологиялық және әлеуметтiк-экономикалық проблемалар шешiлуде.  
      Бiрiккен Ұлттар Ұйымының сарапшыларының қорытындысы бойынша ХХI ғасырда биотехнология оның барлық қызмет салаларында және ең бiрiншi кезекте азық-түлiк өнiмдерiн, медициналық препараттарды алуда, ауыл шаруашылығында, экология, энергетика салаларында адамзаттың дамуын анықтайтын болады.  
     

Гендік инженерияның тәжірибелік  әдістері 

 

• Генетикалық материалды таңдап алу;
• Векторды таңдап алу;
• Алынған генді векторға енгізіп рекомбинантты ДНК құрастыру;
• Рекомбинантты ДНК-ны реципиент-жасушаға енгізіп,оның тұқым қуалау аппаратына қосу;
• Геномына қажетті ген енгізілген жасушаларды сұрыптау.

Генді жасушаға енгізу әдістері  

 

1)Табиғи әдіс-жасалған бактерия штаммдарын жараланған жасуша арқылы жұқтыру.

2)Протопласттарды бактериялармен бірге өсіру арқылы трансформациялау.       

Рестриктазалар - нуклеин қышқылдарының  молекуласындағы нақты бір нуклеотидтер жүйесін тауып,оны бірнеше жеке фрагменттерге кесуге қабілетті ферменттер тобы.      

Вектор-бөтен генді жасуша ішіне  тасымалдап алып баратын арнаулы  ДНК молекуласы. 

 

Микроорганизмдердің гендік  инженериясы 

 

 

         

 

 

        Esсherichia coli (ішек таяқшасы),қауіпсіз бактерия,адамның асқазан – ішек жолында тіршілік етеді. E. Coli –дің тетрациклин антибиотигіне төзімді гені бар плазмидасы болады.Мұндай плазмидалар тұрақты факторлар деп аталады,өйткені оларды негізгі хромосомдық ДНК- дан ажырату мүмкін емес. Тетрациклинге төзімсіз бактерияға осындай плазмиданы енгізуге болады.Ол үшін химиялық өндеуден өткізу керек,сонда ғана оның жарғағы арқылы кез келген плазмида өтеді.Тұрақтылық факторына ие болған жасушалар тетрациклин бар ортада тіршілігін жалғастырады.Әрбір жасушаның жыныссыз бөлінуі нәтижесінде оның көшірмесі пайда болады.

Гендік-инженерлік дәрі-дәрмектер  препараты 

 

Жаңа биотехнологиялық өнеркәсiп өнiмдерiнiң әлемдiк рыногында гендiк-инженерлiк инсулиннiң өндiрiсi ең iрi өндiрiс болып табылады. Соңғы жылдар iшiнде гормондық сипаттағы гендiк-инженерлiк дәрi-дәрмектер рыногында сауданың көш басы анемия, жүрек-қан тамырлары және онкологиялық ауруларды емдеу кезiнде қолданылатын түрлi модификациялары, рекомбинанттық эротропоэтин препараттары болған. Иммунодиагностикада, рак терапиясында және басқа да ауруларды емдеуде қолданыс тапқан моноклондық антиденелер (МАВ) әзiрленiп жатқан биотехнологиялық өнiмдер арасында жетекшi орын алады. Өте белсендi әзiрленiп жатқан гендiк-инженерлiк өнiмдер арасында цитокиндар тобының препараттары - интерлейкиндер бар, сондай-ақ антагонисттер рецепторлары интерлейкиндер. Бұл препараттар iсiк, жiтi асқыны, автоиммундық ауруларын, сондай-ақ қан ауруларының ауыр түрлерiн емдеу үшiн перспективтi.

Диагностикалық құралдар 

 

 

      

 Бактериологиялық және физика-химиялық  талдауға негiзделген дәстүрлi диагностика әдiстерi иммунологиялық және ДНК - диагностикамен белсендi ауыстырылуда. Экспресс талдауды жүргiзу және соз аурулары, гепатит, ВИЧ, туберкулез және қатерлi iсiктi қоса ауруларды ерте кезеңiнде анықтау бойынша препараттарды және жабдықтарды жасау саласындағы зерттеулер тез қарқынмен дамуда. Өзiнiң барлық қолданылу мерзiмi (18 ай) iшiнде адамның сiлекейiн талдау бойынша оның бойында ВИЧ антиденелерiнiң барын көрсетуге қабiлеттi экспресс анализаторлар сынақтан өтуде. Өте қарапайым талдаудың нәтижесi 20 минуттан кейiн дайын, оның нақтылығы - 99,6 %.

Микроорганизмдердің биотехнологиясы  

 

• Ең алдымен ғалымдар алдына медициналық маңызды препарат-инсулин гормонын синтездеуге бактерия жасушасын “үйретуді” көздеді.
• Сонымен қатар,ішек таяқшасы клеткасына интерферон синтездейтін генді енгізді.
• Гипофизден бөлініп алынған самототропин гені бактерия жасушасына енгізу нәтижесінде бактерия адам гормонын бөлуге қабілетті екені анықталды.
• Ішек таяқшасы клеткасына тауматин гені енгізілді,нәтижесінде бактерияның қатысуымен қанттың микробиологиялық синтезі жүрді.

 

 

Агробиотехнологиядағы жетістіктері  үшін тайвань бау өсірушілері  бәсекеге қабілетті

Өсімдіктердің гендік  инженериясы  

 

• Гендік инженерияның тағы бір жетістігі,“Черная жемчужина” атты явань алмасы кез келген жыл мезгілінде өнім береді.
• “Панамская болезнь”ауруына қарсы тұра алатын банан сорттары шығарылды, нәтижесінде 2007ж.өнім 50% өсті.
• 2006ж.Тайваньда жылына 2-3 рет өнім беретін жүзімнің жаңа сорты алынды.

 

  
  
  
  
  
  
  
  
  
- 2007 ж.сақиналық дақ вирусына төзімді папая сорты шығарылды.  
- Бельгия мен АҚШ-та Bacillus thuringiensis топырақ бактериясын картоп,қызанақ,мақта жасушасына енгізген,нәтижесінде өсімдіктер колорад қоңызына,жәндіктерге төзімділігі артқан.  
- Алмұрттарды кез келген жыл мезгілінде өсіріп,өнім алуға болады.  
                                

Жануарлардың гендік инженериясы  
- Атжалманның өсу гормонының генін тышқанға енгізгенде, тышқанның мөлшері екі есе өскен;  
- Бұқаның өсу гормонын қоянға енгізгенде дәл осындай нәтиже берген;  
- Ірі қарада тек 10-20% көрсеткен;  
Себебі:Тышқандарда гормондарын өсіретін және генді енгізетін кең көлемді реакциялар сақталады,генотипті толық максимальды түрде жүзеге асыруға көмектеседі.Ал үй жануарында бағытталған селекция нәтижесінде ағза мұндай реакцияларға жауап бере алмайды. - Біздің елімізде соматотропин гені бар шошқа алынған.Бұл шошқалар дамуы мен өсуі жағынан басқа туыстарынан еш айырмашылығы жоқ,бірақ зат алмасуының қарқындылығы есебінен ағзасындағы майдың мөлшері артқан.Себебі:Бұл жануарларда липогенез процесі ингибирленген,белок синтезі активтелген.Зат алмасудың өзгеруіне инсулинтекті факторлы генді енгізу себеп болған.Мұндай трансгенді шошқалар гормондардың биохимиялық тізбегінің айналуларын зерттеу үшін алынған болатын.

Генотерапия 

 

 

     Ауруды  модификацияланған адамның ДНК-сы арқылы емдеу.     

У. Ф. Андерсон мен М. Блезэ - АDА-дефицитпен, иммунодефициттің жиі кездеспейтін формасымен ауыратын екі балаға гендік терапияны қолданған.Бірақ жазылды деген балалар көп уақыт бойы медпрепараттарды қабылдаған,олай болмаған жағдайда халі нашарлап,Т – лимфоциттерінің мөлшері төмендеген.      

АҚШ-та муковисцидозбен ауыратын адамға соматикалық гендік терапия қолданған,аденовирус вектор ретінде қолданылып, аэрозольмен мұрынға енгізілген,нәтижесінде 5 науқаста енгізілген ген табылмаған,5-кейбір жасушаларында көрініс берген, 5-уі пневмониямен ауырған.  

 
  
  
  
  
  
  
  
Ауруларды  емдеу үшін 1990-шы жылдан бастап  гендік терапия қолданылып келеді.Бүгінгі  күні гендік терапия арқылы  диабет,анемия,рактың кейбір түрлерін, Хантингтон ауруын және артерияны  тазалай аламыз. Қазіргі таңда  500 астам клиникалық әртүрлі гендік  терапиялық зерттеулер жүргізіліп  жатыр.  
Гендік терапияны ең алғаш рет төрт жастағы Ашанти Де Сильва деген қызға қолданған.Аденозиндезаминаза белогын өндіретін ген зақымдалған.Ал АДА белогы болмаса,қан жасушалары тіршілігін жояды,нәтижесінде ағзаның вирустар мен бактерияға төзімділігі нашарлайды.  ADA генінің көшірмесі модификацияланған вирус арқылы Ашантидің қан жасушасына енгізілген,жасушалар өздігінен керекті белокты өндіруге қабілетті болған.Алты айдан кейін қыздың ақ қан жасушаларының мөлшері қалпына келген.

Гендік инженериядағы  жаңалықтар  

 

• Сульфорафан – канцерогендерді адам ағзасынан шығаратын зат,нәтижесінде рактың пайда болуын тоқтатады.Британдық ғалымдар құрамында сульфорафаны бар броколли орамжапырағының жаңа сортын шығарумен айналысуда..Олар «жасыл диетаның» неге көп жағдайда әсер етпейтінін анықтады,өйткені онда сульфорафанға жауапты ген жоқ.
• Филадельфия(Children's Hospital of Philadelphia),Пенсильвания штаты,АҚШ, Лондонның Университеттік колледжі(University College London), Великобритания гендік терапия арқылы соқыр науқастардың көруін қалпына келтіруде жетістіктерге жетті.Тәжірибеге қатысқан науқастар Лебер амаврозымен ауырады.4- уінің көруі жақсарған.

- Ресейде модификацияланған  азықтарды маркерлеу жүргізіліп  жатыр.Сыра жасауда,сүт өнімдерінде,нан  пісіруде,спирт жасауда 70-тен  астам генетикалық модификацияланған  микроорганизмдер қолданылады.   
- Борнео аралында құрбақаның жаңа түрі анықталды.Оларда түгелімен өкпелері жоқ.,ол терісі арқылы тыныс алады,ал бұлай тек саламандра ғана тыныс алады.Ғалымдар құрбақаны зерттеп,гендік инженерияда қолдануды жоспарлап жатыр.   
- АҚШ- та мүшені донордан ауыстырып салу онкологиялық ауруға әкелді,4 науқастың 2 қайтыс болды,ал 2 химиятерапия қабылдауда.Донор болған15 жастағы Алекс Куленің ағзасынан Т-жасушалық лимфома тапқан,ол 2007 ж қайтыс болды.   
- Ньюкасла университетінің қызметкерлері адам мен сиырдың гибридтік эмбрионын алды. 

Британияның лабороториялық  фермасында генетикалық модификацияланған  сиыр

Ғалымдардың болжамы бойынша, геномды анықтаудың нәтижесінде 2006 жылы СПИД ауруына қарсы ем табылады,ал 2009 жылы қатерлі ісіктердің пайда болуын тоқтататын емдік препараттар жасалады, 2010-2015 ж.ж. рактың барлық түрлеріне қарсы қолданылатын ем табылады,2020 ж рактың пайда болуының алдын алатын препараттар анықталады.

Микроорганизмдер

Гендік инженерия , генетикалық инженерия ^[1] — генетикалық және биохимиялық әдістердің көмегімен түраралық кедергілері жоқ, тұқым қуалайтын қасиеттері өзгеше, табиғатта кездеспейтін жаңа гендер алу; молек. биологияның бір саласы. Гендік инженерия әр түрлі организмдер геномының бөлігінен рекомбинатты ДНҚ құрастырумен қатар, ол рекомбинатты молекулаларды басқа организм геномына енгізіп, жұмыс істеуін (экспрессиясын) қамтамасыз етеді. Гендік инженериядағы тұңғыш тәжірибені 1972 ж. американ биохимигі Т. Берг (Нобель сыйл. лауреаты) іске асырды. Ол маймылдың онноген вирусы SV-40-тың толық геномын, бактериофаг — L геномының бір бөлігін және Е. Colі бактериясының галактоза генін біріктіру арқылы рекомбинантты (гибридті) ДНҚ алды. 1973 — 74 ж. Америка биохимиктері С. Коэн, Г. Бойер, т.б. түрлі организмдерден бөліп алынған генді бактерия плазмидасының құрамына енгізді. Бұл тәжірибе басқа организмдер гендерінің жаңа организм ішінде жұмыс істей алатынын дәлелдеді. Жануарлар клеткаларымен жүргізілген тәжірибелерде бір клетканың ядросын екіншісімен алмастыруға, екі немесе бірнеше эмбриондарды қосып біріктіруге, оларды бірнеше бөлікке бөлшектеуге болатыны анықталды. Мыс., генотиптері әр түрлі тіндердің клеткаларын біріктіру арқылы тышқанның аллофенді особьтары (фенотипі әр түрлі дарабастар) алынды. Гендік инженерия-ның теориялық негізіне генетикалық кодтың әмбебаптылығы жатады. Бір ғана кодтың (триплиттің) әр түрлі организмдегі белок молекулаларының құрамына енетін амин қышқылдарын бақылай алатындығына байланысты, ДНҚмолекуласының кез келген бөлігін басқа бөтен клеткаға апарып салу, яғни молек. деңгейде будандастырылу теориялық тұрғыдан алғанда мүмкін екені анықталды. Жануарлар, өсімдіктер және микроорганизмдер гендерінің қызметін қолдан басқаруға болатындығы дәлелденді. Ауыл шаруашылығында өсімдіктің атмосфералық азотты өзіне жинақтап алуы — үлкен мәселе. Осыған байланысты 1970 жылдары азотты фиксациялауға қабілеті жоқ пішен таяқшасына азотты жинақтай алатын, басқа бір бактерияның гені салынып, азотты жинақтау қасиетіне ие болды. Мед. саласында жаңа гендерді енгізу арқылы тұқым қуалайтын ауруларды емдеуге болады. Қазіргі кезде ауру адамдардан зат алмасудың 1000-нан аса әр түрлі тұқым қуалайтын өзгерістері табылған.