Генная и геномная инженерия

Генетическая инженерия состоит из двух разделов — генной и геномной инженерии (таблицы 1и 2).

Таблица 1- Генная инженерия

Генная инженерия методами in vivo и in vitro решает задачи введения в геном реципиентной клетки одного или нескольких (обычно чужеродных) генов либо создания в геноме новых типов регуляторных связей. В таких случаях видовая принадлежность реципиентных организмов не меняется, но появляются несвой­ственные им признаки.

Таблица 2 - Геномная инженерия

Перед геномной инженерией стоят задачи более глубокого вмешательства в геном, вплоть до создания новых видов организ­мов. Методы решения таких задач различны для вирусов и для про- и эукариотических клеток.

Часто генетическую инженерию сводят лишь к операциям с мо­лекулами ДНК методами in vitro. Такое сужение области генетичес­кой инженерии вряд ли оправдано, поскольку ее конечным резуль­татом является конструирование рекомбинантных молекул ДНК и метод здесь не имеет значения. Нет, например, никакой принципи­альной разницы между трансдуцирующими фагами, полученными методами in vivo и in vitro: в обоих случаях целенаправленно конст­руируются или отбираются фаги с заданными свойствами. Во мно­гих экспериментах с клетками высших эукариот результат достига­ется только последовательными операциями in vivo и in vitro.

Методы генетической инженерии успешно применяются для решения фундаментальных проблем. Решающее значение они имеют для исследования молекулярной структуры геномов и генов, а также молекулярных механизмов регулирования их эксп­рессии. Уже на начальных этапах их применения удалось достиг­нуть существенного прогресса при изучении эукариотических орга­низмов. Был установлен факт прерывного строения генов, выявлены мобильные элементы, выяснены генетические причины злокачествен­ного перерождения клеток и т.д. Генетическая инженерия способ­ствовала становлению новых научных направлений, составляющих базу молекулярной медицины: молекулярной вирусологии, моле­кулярной онкологии, молекулярной нейрофизиологии и т. д.

Существенных успехов генетическая инженерия достигла и при решении прикладных задач, дав толчок зарождению молекулярной биотехнологии. В первые годы основными объектами генно-инженерных экспериментов были клетки Escherichia coli К-12, а также ее плазмиды и бактериофаги, так как именно они были наиболее полно изучены генетически. Это позволяло целенаправленно конструи­ровать новые типы векторных молекул и штаммы – реципиенты, а также прогнозировать свойства рекомбинантных молекул ДНК и проводить их анализ. Но со временем были разработаны системы клонирования для различных промышленно важных микроорга­низмов, а также для клеток растений и животных. В настоящее время можно получать растения и животных, содержащих в своем геноме любой избранный ген. Успех работы зависит только от суммы вложенных в нее средств.

По достигаемому конечному результату можно выделить следующие области генетической инженерии (молекулярной биотехнологии):

1. Генетическая инженерия микробиологических систем (создание штаммов - продуцентов лекарственных препаратов, вакцин, ферментов для сельского хозяйства, антибиотиков, аминокислот и др. коммерческих продуктов, препаратов для очистки окружающей среды, биоудобрений, инсектицидов и т.д.)

2. Генетическая инженерия эукариотических систем (создание трансгенных растений и животных).