ЭТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ГЕННО - ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. МЕДИЦИНСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК. КЛОНИРОВАНИЕ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ. - презентация

1 ЭТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ГЕННО - ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. МЕДИЦИНСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК. КЛОНИРОВАНИЕ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ.

2 Поддержание биологического разнообразия как вариабельности живых организмов из всех источников, включая земные, морские и другие водные экосистемы и экологические комплексы, разнообразия между видами, в рамках вида и разнообразия экосистем, обоснование механизмов биобезопасности как системы мер « по обеспечению безопасного создания, использования и трансграничного перемещения живых измененных организмов, являющихся результатом биотехнологии », занимают в современной биоэтике одно из ведущих мест.

3 Генная инженерия и генетическая трансформация - система методов и технологий, которые дают возможность идентифицировать, выделять, клонировать и переносить отдельные гены. В широком смысле термином « биотехнология » обозначают использование живых организмов для производства различных продуктов и энергии.

4 Последние годы XX века характеризовались бурным развитием биотехнологий, основанных на достижениях молекулярной биологии и генетики. Благодаря разработке методов выделения наследственного материала ( ДНК ), его изучения ( идентификации последовательностей, кодирующих определенные гены ), создание его новых комбинаций с помощью манипуляций, осуществляемых вне клетки, и перенос этих новых генетических конструкций в живые организмы появилась возможность создавать новые сорта растений, породы животных, штаммы микроорганизмов, обладающих полезными признаками, которые невозможно отобрать с помощью традиционной селекции.

5 Начинается использование новых биотехнологий и применительно к растениям и животным. Освоено и усовершенствованы методы получения и микроклонального размножения чистой от патогенов посадочного материала сельскохозяйственных и декоративных культур.

6 Развития новых биотехнологий уделяется большое внимание на государственных уровнях. За последние годы реализован ряд крупных государственных программ. Это научно - технические программы « Инфекции и медицинские биотехнологии » и « Промышленная биотехнология », а также государственная программа фундаментальных исследований « Разработка научных основ биотехнологических процессов : селекция и создание коллекции непатогенных микроорганизмов как биотехнологических объектов ; генетическая и клеточная инженерия растений и микроорганизмов ; микробный синтез биологически активных соединений и использования микроорганизмов в промышленности, сельском хозяйстве и охране окружающей среды (" Биотехнология ") ».

7 Биобезопасности генно - инженерной деятельности как новую область человеческих знаний можно разделить на два основных направления. Первое из них связано с разработкой и применением различных методов оценки и предупреждения риска возможных неблагоприятных эффектов ГИО, второе - с системой государственного регулирования безопасности генно - инженерной деятельности.

8 К настоящему времени разработана эффективная система оценки безопасности ГИО для здоровья человека и окружающей среды. Она содержит целый ряд подходов и методов, применяемых, начиная с этапа планирования предполагаемой генетической модификации и заканчивая получением свидетельства о государственной регистрации трансгенного сорта, дает право использовать ГИО в хозяйственной деятельности.

9 В системе международных отношений вопросы биобезопасности вышли последнее время на первый план. В 2000 году странами - Сторонами Конвенции о биологическом разнообразии, принятый Картахенский протокол по биобезопасности, основная цель которого - « содействие обеспечению надлежащего уровня защиты в области безопасной передачи, обращения и использования живых измененных организмов, являющихся результатом современной биотехнологии, способных оказывать неблагоприятное воздействие на сохранение и устойчивое использование биологического разнообразия, с учетом также рисков для здоровья человека и с уделением особого внимания трансграничному перемещению » ( Картахенский протокол, статья 1). Протокол вступил в силу 11 сентября 2003 года.

10 В ноябре 2000 года Совет Глобального экологического фонда (GEF - Global Environment Facility) принял « Первоначальную стратегию помощи странам в подготовке к вступлению в силу Картахенского протокола по биобезопасности » и утвердил общий с Программой ООН по окружающей среде (UNEP) глобальный проект « Разработка национальных систем биобезопасности »

11 Существует много определений генетической инженерии. Суть новой технологии можно выразить следующим образом. Генетическая инженерия - это технология получения новых комбинаций генетического материала путем проводимых вне клетки манипуляций с молекулами нуклеиновых кислот и переноса, созданных конструкций генов в живой организм, в результате которого достигается их включение и активность в данном организме и у его потомства.

12 Генно - инженерный ( трансгенный ) организм ( ГИО ) - живой организм, который содержит новую комбинацию генетического материала, полученную с помощью генетической инженерии. Как видно из этого определения, процесс создания ГИО можно разделить на несколько этапов. Первый этап включает выделение и идентификацию отдельных генов

13 Следующий этап - перенос трансгенов в отдельные живые клетки ( процесс трансформации, или, как принято его называть в последнее время, « генетической модификации »), где они могут реплицироваться и передаваться дочерним клеткам, образовавшийся при распределении трансформированных клеток. В случае если все описанные процедуры прошли нормально, с одной трансформированной клетки при культивировании возникает множество клеток, которые содержат привнесенную искусственную генетическую конструкцию, и при этом образуются протеины - продукты трансгенов. Биосинтез новых для организма белков является основой для проявления у него нового селекционного признака, например толерантности к гербицидам, антибиотиков, устойчивости к насекомым - вредителям

14 Для одноклеточных организмов процесс генетической модификации заканчивается, как правило, внедрением в них рекомбинантной плазмиды и последующим отбором трансформированных клеток. Лишь в отдельных случаях для более высокой стабильности трансформантов добиваются включения трансгенов в бактериальную хромосому. В случае же высших многоклеточных организмов встраивания трансгенов в генетический материал клетки ( ДНК хромосом или клеточных органелл - хлоропластов, митохондрий ) является обязательным. Более того, необходимо с одной или нескольких трансформированных клеток восстановить целый организм.

15 Как видно из приведенного выше, технология получения генно - инженерных организмов позволяет значительно расширить возможности традиционной селекции. Более того, благодаря ей, можно получать такие организмы, которые в принципе невозможно получить с помощью обычной селекции. Она делает реальным решение проблем борьбы с болезнями, голодом, которые считались ранее практически неразрешимыми.

16 В настоящее время в мире, по данным ВОЗ ( Всемирной организации здравоохранения ), насчитывается около 110 млн. человек, страдающих диабетом. И эта цифра в ближайшие 25 лет может удвоиться. Диабет - страшное заболевание, вызываемое нарушением работы поджелудочной железы, вырабатывающей гормон инсулин, необходимый для нормальной утилизации содержащихся в пище углеводов.

17 Так, в молекуле инсулина свиньи в противовес человеческому в одной из цепей аминокислота треонин замещена аланином. Считается, что эти небольшие различия могут вызвать у некоторых пациентов серьезные осложнения ( нарушение работы почек, расстройство зрения, аллергию ). Кроме того, несмотря на высокую степень очистки, не исключена вероятность переноса вирусов от животных к людям. И, наконец, число больных диабетом растет так быстро, что обеспечить всех нуждающихся животным инсулином уже не представляется возможным. Заметим также, что это очень дорогие лекарства.

18 Разработка технологии производства искусственного инсулина действительно триумфом генетики. Сначала Ф. Сэнгер в 1955 году с помощью специальных методов определил строение молекулы этого гормона, состав и последовательность аминокислот в ней. В 1963 году молекулу инсулина синтезировали с помощью биохимических методов. Однако осуществить в промышленном масштабе столь дорогой и сложный синтез, включающий 170 химических реакций, оказалось сложно.

19 К середине х годов эту болезнь пытались лечить путем введения в кровь пациентов препаратов гормона роста, выделенных из гипофиза умерших людей. Нет смысла объяснять, насколько сложно получить необходимое для терапии количество такого гормона. Кроме чисто технических ( в гипофизе содержится очень небольшое количество гормона ), финансовых ( препарат получается немыслимо дорогим ), этических и других проблем, есть риск переноса пациентам опасных заболеваний, например, хорошо известного синдрома Кройцфельда - бы - коровьего бешенства. Для достижения положительного результата лечения соматотропин вводят внутримышечно трижды в неделю в дозах порядка мг на килограмм веса пациента с возраста лет до половой зрелости и даже дальше. С одного трупа можно получить только мг.

20 Для производства « трансгенных » медицинских препаратов в настоящее время используют не только специальным образом модифицированные микроорганизмы, но и культуры клеток животных. Так, биосинтез рекомбинантного фактора VIII человеческой крови позволяет эффективно решать проблему лечения больных гемофилией ( пониженная свертываемость крови ). К этому фактор VIII выделяли из крови доноров, что связано с риском заражения пациентов вирусными инфекциями типа гепатита. Производство транс генного эритропоэтина ( гормона, стимулирующего образование красных кровяных клеток человека ) помогает бороться с различными анемиями Ранее наиболее эффективным методом лечения анемии считалось частое переливание донорской крови, обходится очень дорого и также связано с рисками.

21 Промышленное производство антибиотиков. Во второй половине ХХ века был открыт ряд терапевтически ценных антибиотиков с широким спектром антимикробного действия. Их использование позволило эффективно бороться с микроорганизмами - возбудителями брюшного тифа, дизентерии, холеры, бруцеллеза, туляремии, а также риккетсиями ( возбудителями брюшного тифа ) и крупными вирусами ( возбудителями Psyttakoza, лимфогранулематоза, трахомы и др.). На сегодня количество известных антибиотиков превышает 2000, но на практике используют около 50 наименований.

22 Генно - модифицированный организм ( ГМО ) - это любой организм с новой комбинацией генетического материала, полученный благодаря использованию методов генной инженерии. А генетически модифицированными есть все сорта растений, полученные в результате модификации генетической структуры исходного генотипа. Основной целью получения ГМО является улучшение агрономически важных признаков организма - реципиента ( например, повышение устойчивости растения к гербицидам, насекомым - вредителям, патогенных микроорганизмов ) для снижения себестоимости конечного продукта.

23 Первое сообщение об успешном создании генетически модифицированных растений появилось в 1983 году, где описывалось переноса гена устойчивости к насекомым в растения табака. Первыми генетически модифицированными растениями, разрешенными для питания человека, были FlavrSavr томаты, созданные калифорнийской компанией Calgene. Эти томаты должны улучшенную сохраняемость благодаря гену полигалактуроназы. Впервые они коммерциализировали в 1994 году в США.

24 Руководствуясь принципом осторожности, в течение достаточно длительного времени необходимо принимать меры безопасности, включая государственное регулирование в области генно деятельности. Задача эффективного государственного регулирования заключается в том, чтобы обеспечить, с одной стороны, максимально благоприятные условия для развития генетической инженерии как одного из приоритетных научных направлений, а с другой - гарантировать безопасность при осуществлении и использовании результатов и продуктов генно - инженерной деятельности.

25 Преимущества использования Г M Р в сельском хозяйстве : Устойчивость ( толерантность ) к гербицидам достигается благодаря переносу культурным сортам гена бактерии, мутанта почвенной бактерии Agrobacterium tumefaciens (CP4), фермента, обусловливает устойчивость к действию гербицида. Устойчивость трансгенного сорта к определенному гербициду ( глифосата и глюфозинату ) позволяет опрыскивать культуры этим гербицидом, уничтожая сорняки без ущерба для культурного растения. Эффективная борьба с сорняками и увеличение доходов благодаря снижению затрат труда. Уменьшение использования гербицидов благодаря сокращению заявок на их поставку. Увеличение урожая благодаря усилению контроля над сорняками и повышению доходов. Использование нового ( менее вредного ) вида гербицидов вместо токсичных и химически стойких видов. Устойчивость против насекомых - вредителей. Устойчивость ГМ - растений против насекомых - вредителей достигается внесением гена, вызывающего выработку инсектицидного токсина ( такого, как токсин Bt из бактерии Bacillus thuringiensis). Наибольших успехов в создании Bt - сортов удалось достичь на картофеле, кукурузе и хлопчатника.

26 Проблема использования в научной, производственной и иной деятельности человека генно - инженерных организмов ( ГИО ) имеет два важных аспекта. Во - первых, современная биотехнология может в значительной степени способствовать решению мировых проблем благосостояния людей, касающиеся в первую очередь неотложных потребностей в продуктах питания, эффективного ведения сельского хозяйства и поддержки системы здравоохранения. Во - вторых, очевидно, что неконтролируемое создание и высвобождение ГИО в окружающую среду может привести к нежелательным последствиям для здоровья человека и неблагоприятных экологических последствий.

27 Международная структура биобезопасности и структура биобезопасности отдельных государств включают в себя ряд основных компонентов. Во - первых, к ним относится законодательная база, регулирующая ГИД. Во - вторых - административная система, исполняющая, контролирующей законный порядок осуществления ГИД. В - третьих - система обоснованного принятия решений, которая включает оценку и предупреждение соответствующего риска ГИД ( управление риском ГИД ). И, наконец, механизм информирования общественности и участия общественности в принятии решений о разрешении ГИД и контроле за их выполнением. Каждый компонент структуры биобезопасности существенный и функционирует в органической связи с другими.

28 Комиссия ЕС выработала определенные правила для использования принципа принятия мер предосторожности в процедуры оценки и управления риском ГИД политически прозрачным образом. Данные требования определяют следующее : Адекватность. Мероприятия по управлению риском ГИД не должны быть диспропорционально желаемого уровня защиты и не должны иметь целью снизить риск до нуля. Отсутствие дискриминации. Подобные ситуации при оценке и управлении риском ГИД Не должно рассматриваться различным образом и различные ситуации не должны рассматриваться подобным образом без объективных оснований делать таким образом. Пропорциональность соответствия. Мероприятия по управлению риском ГИД в условиях недостаточности научных данных не должны быть сравнимы по природе и масштабу с мерами, уже принимались в подобных случаях, когда все необходимые научные данные могли быть получены. Изучение выгоды и стоимости действия или отсутствия действия. Такое изучение должно включать экономический анализ ( расчет соотношения цены и выгоды ), когда он возможен и выполним. Изучение научного развития. Мероприятия по управлению риском должны носить предварительный ( временный ) характер в ожидании возможности получить более существенные научные данные. Научные исследования должны продолжаться до получения более полных данных.

29 При оценке риска ГИД в замкнутых системах в первую очередь оцениваются факторы риска для здоровья человека и животных, так как высвобождение ГИО в окружающую среду не предвидится. К их числу можно отнести следующие потенциально опасные эффекты : Возможны токсические ( включая канцерогенные, мутагенные ) и ( или ) аллергенные эффекты ГИО или продуктов их метаболизма. Вероятные вредные воздействия целевых продуктов ГИД ( возможных токсинов, цитокинов, аллергенов, гормонов и других биологически активных веществ, которые могут вызвать неблагоприятные последствия при попадании в чувствительные органы, ткани организма человека и животных ). Сравнительная патогенность генно - инженерных микроорганизмов по сравнению с донором, реципиентом ( исходным родительским организмом ). Способность к микробной обсемененности ( колонизации ).

30 Таким образом, основными факторами риска, которые могут вызвать неблагоприятные последствия для здоровья человека, являются :1) потенциальная патогенность ГИО, 2) потенциальная токсичность ГИО и новых продуктов питания, 3) потенциальная аллергенность ГИО и новых продуктов питания,4) возможность горизонтального переноса генов устойчивости к антибиотикам от ГИО патогенной микрофлоры желудочно - кишечного тракта человека.