Генно-инженерная технология (стр. 2 из 5)

Рис.1 Методы получения ГМО

«Целевой» ген, способный изменять то или иное свойство растения, встраивается генно-инженерными методами в Ti–плазмиду, которая, затем переносится в агробактерию. В процессе совместного культивирования агробактерии и культуры клеток растения – хозяина Ti–плазмида попадает в клетки растений, а «целевой» ген с дополнительными фрагментами ДНК встраивается в растительный геном. Каждая такая клетка может быть, затем регенерирована в целое трансгенное растение, которое будет содержать генетическую информацию из двух или нескольких различных организмов. Это метод применяется для трансформации двудольных растений.

Однако этот метод "работает" не на всех растениях: агробактерия, например, не заражает такие важные пищевые растения, как рис, пшеница, кукуруза. Поэтому разработаны и другие способы. Например, можно ферментами растворить толстую клеточную оболочку растительной клетки, мешающую прямому проникновению чужой ДНК, и поместить такие очищенные клетки в раствор, содержащий ДНК и какое-либо химическое вещество, способствующее ее проникновению в клетку (чаще всего применяется полиэтиленгликоль). Иногда в мембране клеток проделывают микроотверстия короткими импульсами высокого напряжения, а через отверстия в клетку могут пройти отрезки ДНК. Иногда применяют даже впрыскивание ДНК в клетку микрошприцем под контролем микроскопах [5].

• Выявление трансгенных клеток (организмов). Процесс переноса и включения в генетический материал клеток растений чужеродной ДНК происходит с достаточно небольшой частотой, в лучшем случае трансформированной оказывается 1 клетка на 1000. Поэтому необходимо каким-то образом отделить такие клетки от остальных создать для их деления и развития наиболее благоприятные условия. В этом случае вместе с «целевым» геном (н-р, устойчивости к гербицидам, вирусам и насекомым – вредителям) вводят и второй, так называемый селективный ген. Чаще всего для этого используют гены устойчивости к антибиотикам. Если после введения чужеродной ДНК поместить клетки на питательную среду с антибиотиком, то на ней способны будут расти только трансформированные клетки [6].

1.2 Методы идентификации трансгенов

Увеличение использования ГМО и их компонентов в производстве продуктов питания, сельскохозяйственных кормов и фармацевтических препаратов делает всё более актуальным вопрос разработки эффективных методов идентификации трансгенной ДНК. В настоящее время наиболее разработаны и широко применяются методы обнаружения фрагментов чужеродной ДНК, основанные на использовании различных видов ПЦР (полимеразная цепная реакция).

ПЦР – это метод, который позволяет проверить генетический материал, выделенный из исследуемого образца, на наличие в его составе участка чужеродной или измененной ДНК и используется для получения множества копий непротяженных участков ДНК, специфичных для каждого конкретного белка, а также исследуемого генетически обусловленного признака.

В основе метода ПЦР лежит способность хорошо известных в молекулярной биологии ферментов, ДНК-полимераз, осуществлять направленный синтез второй, т.е. комплементарной (спаренной) цепи ДНК, по имеющейся матрице одноцепочечной ДНК, наращивая небольшую олигонуклеотидную затравку (праймер), комплементарную участку этой матрицы, до размеров в несколько тысяч или даже десятков тысяч звеньев. Повышая температуру, можно добиться остановки реакции и последующей денатурации полученной ДНК, т.е. разделения цепей полученной в ходе реакции двуцепочечной ДНК. Если в реакционной смеси присутствует избыток праймера, то, значительно снизив температуру, чтобы праймер мог вновь связаться с тем же самым комплементарным участком ДНК, и добавив новую порцию фермента, можно вновь установить температуру, необходимую для реакции полимеризации, и, таким образом, проведя реакцию еще раз, увеличить количество ранее полученного продукта. Многократное, или как говорят, циклическое повторение этой процедуры позволяет наработать значительное количество копий участка ДНК, начинающегося с данного праймера. Один цикл ПЦР осуществляется за 1–2 мин, так что в течение нескольких часов можно получить 100 млрд. копий (рис. 2).

Рисунок 2. Метод ПЦР

Кроме описанного метода ПЦР, для выявления трансгенных фрагментов ДНК используется целый ряд других методов:

• Методы обнаружения ГМО, основанные на исследовании трансгенных белков. Процесс создания ГМ растений основан на введении в клетки организма-реципиента чужеродных генных конструкций, обеспечивающих синтез новых белков. Появляющиеся в растении в результате генетической модификации белки могут служить маркерами генетической модификации. К этой группе методов относят различные иммунологические методики, основанные на использовании антител (особые белки, вырабатываемые иммунной системой организма в ответ на проникновение чужеродных организмов или их фрагментов), специфичных к маркерным белкам, используемым при создании ГМО

• Хроматографические методы. Используются в том случае, когда генетическая модификация приводит к появлению и/или увеличению содержания специфических жирных кислот или триглицеридов. Использование подобного метода диагностики показана для растительного масла, полученного из ГМ-рапса.

• Методы спектроскопии. В ряде случаев генетические модификации могут приводить к изменению структуры растительных волокон при отсутствии видимых изменений

в белковом или жирно кислотном составе. Подобный тип изменений наблюдается, например, у трансгенной сои линии 40-3-2 (Roundup Ready Soy).

• Технология ДНК-чипов. ДНК- чипы – это наборы из большого числа олигонуклеотидов на миниатюрных твердых подложках, предназначенные для анализа последовательности ДНК. Метод основан на том, что с помощью фотолитографии на небольшой поверхности размещают огромное число олигонуклеотидов (одноцепочечные фрагменты ДНК). Их число, а следовательно, и количество различных нуклеотидных последовательностей может превышать 1 млн. на 1 см2, их длина варьирует от 9-10 до 1000нуклеотидов. После проведения ПЦР, полученные продукты реакции могут быть автоматически проанализированы методом гибридизации с меченными олигонуклеотидами на ДНК-чипах, что значительно ускоряет процесс идентификации трансгенной ДНК.

2. Экономика ГМО

2.1 Состояние и перспективны развития рынка генетически модифицированных товаров в мире

Генетическая инженерия имеет яркую историю благодаря тому общественному резонансу, который она вызвала с самых первых шагов. Начало этим событиям положило послание участников Гордоновской конференции (1973 г.) президиуму академии наук США, в котором говорилось о возможной опасности технологий рекомбинантных ДНК для здоровья человека. Возможные блага генетической инженерии признавались с самого начала, но разногласия по данной проблеме не затихли и сейчас.

Несмотря на отчаянную оппозицию по отношению к трансгенным организмам, новые сорта продуктов быстро завоевывают популярность в среде производителей. В период с 1996 по 2007 гг. площади, засеянные трансгенными сортами продовольственных культур увеличились в 70 раз (до 114.3 млн. га).

В первые устойчивый перенос чужеродного гена был продемонстрирован на растениях табака в 1983 г. Это было первое генетически модифицированное растение. Первые полевые опыты были проведены в США и Франции в 1987 г. В 1994 году в США было получено первое разрешение на коммерческое производство трансгенного сорта томатов.

В дальнейшем наблюдается интенсивное внедрение генетически модифицированных растений в практику сельскохозяйственного производства (табл.1).

Год	Объем площадей	Процент приращения к предыдущему году (%)
1997	11	-
1998	27.8	60
1999	39.9	43.5
2000	44.2	12
2001	52.6	20
2002	58.7	12
2003	67.7	12
2004	81.0	20
2005	90.0	11
2006	102.1	13

Следует отметить, что если с 1996 по 1999 гг. прирост посевных площадей под трансгенным культурам составлял ежегодно более 40%, то после 2000 г. он не превышал 20%.

В 2000 году рынок генетически модифицированных продуктов составлял 3.0 млрд. долл. США, в 2001 г. – 3.8 млрд. долларов. В 2002 он увеличился до 4.25 млрд. долларов, а в 2005г. – 5.25 млрд. долларов.

В 2007 г., число стран, выращивающих генетически модифицированные культуры, увеличилось до 23. Более 90 % всех посевных площадей под трансгенные культуры приходится на пяти странах: США, Аргентина, Канада, Бразилия, Китай (табл. 2)

Площади возделывания трансгенных культур в странах лидерах производство ГМО (млн. га).

Страна	2001г.	2002г.	2003г.	2004г.	2005г.	2006г.	2007г.
США	35.7	39.0	42.8	47.6	49.8	54.6	57.7
Аргентина	10.0	13.5	13.9	16.2	17.1	18.0	19.1
Канада	3.2	3.5	4.4	5.4	5.8	6.1	7.0
Бразилия	1.6	2.0	3.0	5.0	9.4	11.5	15.0
Китай	1.5	2.1	2.8	3.7	3.3	3.5	3.8

Основными видами трансгенных культур, возделываемых в промышленных объемах, являются соя, кукуруза, хлопчатник, рапс, а также папайя и тыквенные культуры (таблица 3).