Биологические науки / 11. Биоинженерия и биоинформатика

Д.б.н. Мельнов С.Б., к.ф.н. Мишаткина Т.В.

Международный государственный экологический университет

им. А.Д. Сахарова, Минск, Беларусь

Биотехнологии, генная инженерия и биобезопасность

Основой современной биотехнологии является развитие генно-инженерных технологий – одного из крупнейших достижений молекулярной биологии и молекулярной генетики. Генная, или генетическая инженерия – совокупность приемов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы, имеющая своим результатом создание генетически модифицированных организмов и продуктов.

Генная инженерия широко используется в сельском хозяйстве, прежде всего, для создания новых сортов растений, устойчивых к неблагоприятным условиям среды и вредителям, обладающих лучшими ростовыми и вкусовыми качествами. К основным «трансгенным» признакам ГМ культур относятся:

1) устойчивость к гербицидам, насекомым, вирусам;

2) улучшенные качественные характеристики (улучшенный состав жирных кислот растительных масел; безамилозный картофельный крахмал; удлиненные сроки созревания/хранения плодов и др.);

3) система получения гетерозисных гибридов на основе мужской стерильности/восстановления фертильности.

Данные «трансгенные» признаки обеспечивают огромные возможности генной инженерии растений:

· улучшение качества запасных белков и их аминокислотного состава;

· производство белков животного происхождения;

· повышение содержания жиров, изменение их спектра;

· увеличение содержания полисахаридов;

· создание гербицидоустойчивых растений;

· повышение устойчивости растений к стрессовым условиям;

· повышение эффективности биологической азотфиксации и фотосинтеза;

· получение растений с новыми свойствами.

В настоящее время любой новый ГМ-продукт проходит обязательную всестороннюю оценку на предмет безопасности для здоровья человека и окружающей среды в соответствии с биоэтическим принципом принятия мер предосторожности. Данный принцип требует учитывать потенциальные неблагоприятные эффекты ГМО для здоровья человека. К ним относятся:

• изменение активности отдельных генов живых организмов под влиянием инкорпорации фрагмента чужеродной ДНК в устоявшуюся генетическую систему реципиента, в результате чего может произойти ухудшение потребительских свойств продуктов питания, получаемых из этих организмов. Например, в ГМ-продуктах может быть повышенный, по сравнению с реципиентными организмами, уровень каких-либо токсичных, аллергенных веществ, который превышает установленные пределы безопасности;

• синтез новых для реципиентного организма белков – продуктов трансгенов, которые могут быть токсичными и/или аллергенными;

• горизонтальная передача трансгенов другим организмам, в частности, маркерных генов устойчивости к антибиотикам от ГМО микроорганизмам пищеварительного тракта.

Оценка безопасности ГМО предполагает:

• 1. Оценку существенной эквивалентности ГМО и исходной линии (сорта)

• 2. Оценку риска горизонтального переноса трансгенов для микроорганизмов пищеварительного тракта

• 3. Оценку потенциальной токсичности и аллергенности продуктов трансгена, при которой применяются следующие подходы:

• изучение происхождения трансгена и безопасности организма-донора ДНК;

• анализ структуры трансгенов и их продуктов, оценка гомологии с известными токсинами, аллергенами (по базам данных);

• анализ регуляторных элементов и характера экспрессии трансгенов (время и тканеспецифичность, концентрация продуктов трансгенов);

• анализ физико-химических и каталитических особенностей продуктов трансгенов (молекулярная масса, термостабильность, оптимум рН и т.п.);

• определение времени переваривания продуктов трансгенов в пищеварительном соке желудка и тонкого кишечника;

• острый (до 15 дней, ежедневная доза до 5000 мг/кг веса) и хронический (до одного года) эксперименты на двух видах лабораторных животных для оценки неблагоприятных эффектов продуктов трансгенов;

• иммунологические тесты для оценки аллергенности продуктов трансгенов

Исследование безопасности ГМО является важной частью программы исследовательских и нанотехнологических разработок в прикладной молекулярной биологии. В настоящее время среди специалистов нет единого мнения по этому вопросу. Приводятся следующие соображения «за» и «против» ГМО.

В пользу ГМО выдвигаются следующие аргументы:

– их огромная роль в решении мировой продовольственной проблемы;

– их пищевая безопасность;

– возможность контроля их безопасности;

– большой опыт использования организмов, полученных с помощью биотехнологий;

– потенциальная опасность традиционных сельскохозяйственных продуктов;

– наличие технологических мер защиты от гибридизации;

– распространённость «горизонтального переноса генов» в природе.

Против ГМО приводится два основных аргумента: недостаточность исследований их безопасности и опасность вытеснения ими естественных видов и распространение гибридов с ГМО. Несмотря на недостаточную обоснованность таких «обвинений», биоэтические аспекты обеспечения безопасности генетически модифицированных организмов и продуктов их переработки, все активнее вытесняющих традиционные продукты питания из нашего рациона, требуют обязательного проведения анализа рисков, связанных с их широким использованием.