Генетически модифицированные продукты, трансгенная инженерия: ГМО

ГМО

· 2007-03-16 опубликовано zeleni.info

Когда-то давно наука биология была чисто описательной, но с течением времени она, превращаясь уже в целую систему биологических дисциплин, становилась всё более экспериментальной, а в настоящее время стала даже созидательной. Можно сказать, что благодаря появлению современной биотехнологии, наступила эпоха превращения биологической науки в непосредственную производительную силу. Причем процесс этот будет, несомненно, нарастать, и многочисленными экспертами из разных стран практически единодушно признается, что наступивший век - это век биотехнологии. Биотехнология уже сегодня зримо присутствует в разнообразных сферах жизни человечества благодаря в том числе, и созданию генетически модифицированных организмов, или кратко ГМО, называемых еще трансгенными. В последние два десятилетия серьезный прогресс в молекулярной биологии и генной инженерии дал в руки ученым новые способы улучшения растений и животных, которые ранее были просто немыслимы. Появилась возможность, не прибегая к традиционным методам селекции, получать новые генотипы, доселе не существовавшие в природе. Перенос, например, в геном какого-либо растения чужеродного гена из другого живого объекта, будь он растительного, вирусного, бактериального или животного происхождения, позволяет сегодня объединять в едином организме то, что не смогла сделать Природа. Также можно придать тем или иным растениям и животным новые ценные для человека свойства путём внедрения в них и химически синтезированных искусственных генов. Поэтому, становясь с каждым годом все более совершенными, универсальными и безопасными, трансгенные растения и животные уже начали оказывать заметное влияние на сельское хозяйство, медицинскую промышленность, другие сферы человеческой деятельности, и оно (это влияние) будет неуклонно расти. Помимо прикладного значения, ГМО являются еще и важным инструментом для изучения особенностей экспрессии исследуемых генов, и вклад трансгенных организмов (в том числе содержащих так называемые «репортерные» гены) в получение учеными новых знаний трудно переоценить. В данной книге просто невозможно рассмотреть все области и сферы, куда проникли ГМО, и такой цели авторы перед собой здесь не ставили, однако хотели бы обратить внимание читателей на некоторые приписываемые таким организмам исходящие от них потенциальные угрозы. Поскольку авторы сами заняты созданием трансгенных растений, то по этой причине последним будет уделено куда большее внимание, чем подобным животным.

Как правило, с появлением новых технологий всегда связаны определенные надежды, но одновременно возникают и некоторые беспокойства. Создание трансгенных растений в этом смысле не является исключением. Хотя, если заглянуть в недавнюю историю, то можно видеть, что в 1974 г. само научное сообщество призывало к добровольному мораторию на эксперименты с молекулами рекомбинантных ДНК, однако время показало, что те опасения были сильно преувеличены.

Несмотря на то, что в настоящее время преимущественно считается, что трансгенные растения не представляют все же очень серьезной угрозы для окружающей среды или для здоровья человека, кое-кто полагает, что опасность, и немалая, тем не менее, существует. Как правило, противники ГМО в своих аргументах используют невозможность ученых дать полную гарантию безопасности подобных продуктов. При этом в запретах ГМО, однако, вполне можно усмотреть также и экономические и политические мотивы, которые зачастую для той или иной страны являются определяющими. Однако вопросов, поднятых биотехнологией растений, действительно немало и решаться они должны на уровне всего мирового сообщества. Отсутствие же объективной информации ведет к неосознанным опасениям и страхам, и мы хотим их здесь немного развеять.

Какую же опасность могут представлять трансгенные растения для человека и окружающей среды, и есть ли возможность свести её, если она имеется, к минимуму? Чем будет опасен ген одного растения или животного после переноса его в другое? Для ответа на эти вопросы, пожалуй, следует немного остановиться на самих способах получения трансгенных растений. Для переноса чужеродной ДНК в растения наиболее широко используется агробактериальная трансформация с помощью бинарных плазмидных векторов. Практикуются также методы переноса генов в растения путем электропорации, трансформации растительных протопластов чужеродной ДНК в присутствии полиэтиленгликоля, микроинъекцией ДНК, биологической бомбардировкой золотыми или вольфрамовыми частицами, покрытыми молекулами ДНК, введением плазмидной ДНК с помощью игольчатых кристаллов карбида или нитрида кремния и др. Но все эти способы получения трансгенных растений так или иначе основаны на использовании селективных маркерных генов, которыми обычно служат бактериальные гены устойчивости к антибиотикам или гербицидам. Иными словами, тот фрагмент ДНК, который исследователь вводит в геном трансформируемого растения, помимо нужного гена, содержит и маркерный ген. Эти селективные маркерные гены нужны для того, чтобы в лаборатории в процессе регенерации отделить единичные трансформированные клетки от нетрансформированных (которых большинство) и дать первым преимущество при делении. В результате трансгенное растение, полученное из таких трансформированных клеток, становится устойчивым к определенному антибиотику (чаще всего к канамицину) или к какому-нибудь гербициду вроде глифосата. При последующем выращивании трансгенных растений в полевых условиях появляется теоретическая возможность перемещения генов резистентности к гербициду в родственные сорняки или генов резистентности к антибиотику назад в бактерии почвы. Именно здесь и заключается определенная экологическая опасность ввиду вероятности появления, в частности, так называемых суперсорняков. Однако в целом ряде работ было показано, что такое событие крайне маловероятно. Более того, выращивание так называемых транспластомных растений (на которых остановимся чуть ниже) сводит часть этих опасений к нулю, ввиду того, что пыльца у таких растений остается не трансгенной. К тому же процессы переноса генов, хотя и с чрезвычайно низкой частотой, но происходят в самой природе с помощью бактерии Agrobacterium tumefaciens, которую даже называют "природным генным инженером", и поэтому такие измененные самой Природой растения нас уже давно окружают.

Опасения, связанные с употреблением в пищу трансгенных продуктов, вызваны все теми же генами устойчивости к антибиотикам. Считается, что экспрессия данных генов ведет к наличию в растительных тканях (в том числе в съедобных частях) ферментов, разрушающих антибиотики. Это обстоятельство теоретически грозит ситуацией бесполезного приёма лекарственных препаратов, содержащих антибиотики сходного ряда, что и маркерный ген, из-за их частичного или даже полного разрушения ферментами, содержащимися в растительной пище. Однако здесь следует отметить, что это все же весьма маловероятно, особенно если учесть, что не все овощи или фрукты употребляются в пищу в сыром виде, а после кулинарной (температурной) обработки ферментативные свойства этих белков, скорее всего, не сохранятся. Однако, конечно же, некая проблема с генами устойчивости к антибиотикам, тем не менее, существует, и в настоящее время серьезные усилия направлены на то, чтобы или отказаться от их использования в качестве маркеров, или сделать так, чтобы впоследствии специальный маркерный ген можно было бы удалить. И на сегодня уже имеется несколько путей для устранения этих становящихся нежелательными генов из трансгенных растений.

С огорчением приходится отметить, что в печати довольно часто появляются публикации, вызывающие лишь ненужный ажиотаж вокруг трансгенных растений. Так, относительно недавно в одной статье, название которой можно перевести как «Промотор из вируса мозаики цветной капусты — средство для гибели», была высказана тревога по поводу используемого в настоящее время во многих, если не в большинстве трансгенных растений, 35S промотора из вируса мозаики цветной капусты. Ссылаясь на существование явления горизонтального неконтролируемого переноса генов, авторы той статьи считают, что так как данный промотор повышает экспрессию многих генов, то среди таковых могут оказаться и гены, связанные с онкологическими заболеваниями. Однако считается, что по самым скромным оценкам около 10% цветной и обыкновенной капусты инфицировано вирусом мозаики, причем типичная инфицированная клетка (всего одна клетка!) капусты содержит около 100 тысяч (!) копий вируса и, следовательно, столько же копий 35S промотора. Трансгеноз же добавляет лишь единичные копии данного промотора. Таким образом, человек издревле потребляет вирус вместе сего промотором на уровне приблизительно в 10000-100000 раз более высоком, нежели дают трансгенные растения, не говоря уже о том, что работой генов человека этот промотор управлять неспособен. К тому же он должен в ДНК человека каким-то почти невообразимым образом «встать» перед ними. Так что упоминаемая статья - показательный пример безграмотного отношения к проблеме.

Безусловно, некоторая боязнь употребления в пищу какого-либо природного белка, «сменившего» своего «хозяина», все-таки существует, и здесь опять-таки можно лишь сказать, что человек с продуктами питания потребляет по крайней мере сотни мажорных белков, в том числе и растительного, и животного происхождения, и какая для него разница, когда, скажем в салате, эти белки будут содержаться сразу в одном из компонентов этого блюда или в нескольких. Что касается до некоторой степени мифического воздействия привнесенного целевого гена с сильным промотором на другие изначально имеющиеся гены в растении и обращение работы последних во вред человеку, то абсолютно полностью исключать такое, тоже, конечно же, нельзя.

Учитывая последнее обстоятельство, а также главным образом наличие в таких растениях генов антибиотикоустойчивости, существуют, в целом, обоснованные требования контролирующих органов указывать содержание ГМИ на упаковках продуктов питания. Ну и соответственно они (контролирующие органы) должны проверять выполнение производителями этих требований. Анализ на наличие ГМИ в продуктах питания можно делать разными методами и не только на уровне ДНК, но наиболее удобным и достоверным на сегодняшний день из них является метод ПЦР, причем именно его модификация, о которой говорилось выше — ПЦР-РВ. Тем более что с 1 июня 2004 г. в Российской Федерации установлен новый допустимый порог наличия таких примесей в 0,9%, который надо количественно точно детектировать. Как бы то со вредом от употребления в пищу трансгенных растений ни было, это уже становится доходным бизнесом, поскольку кто-то создает такие растения, кто-то их выращивает и готовит из них затем продукты питания, а кто-то должен контролировать содержание в них этих самых ГМИ, и уже многие фирмы, делающие свой бизнес на наборах для ПЦР, стали производить таковые, где в качестве мишеней служат различные участки чужеродной ДНК (промоторы, гены устойчивости к антибиотикам, терминаторы и пр.).

Готовясь завершить эту главу, хотим отметить, что, помимо уже упоминавшихся выше съедобных вакцин и растений табака, несущих псевдофитохелатиновые гены, работа над созданием которых в нашей лаборатории активно ведется, наши интересы в области трансгенных растений не ограничиваются только ими. И не только созданием. Так, разрабатываемые нами ЛЦР и ГЦР в реальном времени, а также новый вариант ПЦР-РВ могут быть задействованы для детекции ГМИ в продуктах питания. Также мы ведем работу по совершенствованию классического промотора 35S и поиску аналогичных из других каулимовирусов, родственных вирусу мозаики цветной капусты. Значительные усилия прилагаются нами по созданию трансгенного небобового растения, способного вступать в азотфиксирующий симбиоз с клубеньковыми бактериями рода Rzizobium, и можно сказать, что мы заметно продвинулись в данном направлении. Имеются у нас и весьма серьезные намерения по получению трансгенного одуванчика с некими уникальными свойствами. Особый интерес у нас вызывает работа по созданию некоторых декоративных цветочных растений с увеличенным размером цветков, причем выращиваемых в оранжереях «на срезку», что абсолютно исключает их неконтролируемое попадание в окружающую среду. К слову сказать, подобные растения, не употребляемые для питания, считаются так называемыми техническими культурами, и отношение к ним как к трансгенным растениям, безусловно должно быть несколько иным, чем к используемым в пищевых целях, и в особенности, употребляемых в сыром виде.

И, наконец. Пока мы только думаем над созданием транспластомных (то есть несущих трансген не в ядерной геномной ДНК, а в хлоропластной ДНК) растений, которые помимо того, что содержат нетрансгенную пыльцу, характеризуются еще и сильно увеличенной копийностью трансгена. Так, ввиду чрезвычайно высокого числа как самих хлоропластов в клетке, так и наличия в каждом из них множества хлоропластных геномов, последние могут превосходить по копийности ядерный геном в 10000 — 100000 раз. Однако на пути будущего победного шествия транспластомных растений сейчас есть еще немало трудностей, и во всем мире пока буквально всего с десяток групп работают над их созданием.
Что касается трансгенных животных, то мы следим за этим направлением генной инженерии менее внимательно, однако обратили внимание на, возможно, некоторое упущение, и так как нам не под силу взвалить на себя еще и эту работу, хотим поделиться своими мыслями на сей счет. Так, насколько нам известно, нет ни одной работы по трансгенным животным, где бы ставилась задача улучшить свойства меха какого-нибудь пушного зверька. Однако нам кажется вполне реальным с помощью одного-двух-трех соответствующих (и мы даже предполагаем каких) генов, взятых, скажем, у норки, морского котика или прочих обладателей ценного и прочного меха, улучшить таковой у обычного кролика. Ведь кроличий мех не так уж и плох поначалу, но очень быстро теряет свои первоначальные вид и качество в процессе носки. И тут дело не в выделке совсем — мех такой. Причем технология получения трансгенных кроликов вполне отработана. К тому же размножать кроликов в тех же зверосовхозах, надо думать, куда проще, чем норку или песца, и мех такого трансгенного кролика мог бы стать вполне конкурентоспособной и дешевой, если и не альтернативой, то уж всяко дополнением к нынешней дорогой пушнине. И если не думать об употреблении мяса таких кролей в пищу, то можно вести речь в данном случае о создании ГМО в виде пушного зверька по существу для технических целей.

Генетически модифицированные пробиотики в пищевых продуктах.

На главную | Генетически модифицированные организмы | Генетически модифицированные продукты | Новости | Статьи