ЭТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ГЕННО-ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. МЕДИЦИНСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК. КЛОНИРОВАНИЕ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ . • 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. • • 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. • 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. 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. • 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") ». • 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 . • 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. • 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. • 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» • 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. 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 • 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 • 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. • 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 . • 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. • 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. • 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. • К середине 1980- 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 6 - 10 мг на килограмм веса пациента с возраста 4 - 5 лет до половой зрелости и даже дальше. С одного трупа можно получить только 4 - 6 мг. • 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. • 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. • • 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 . • 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. • 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 . • • • • • • • • Преимущества использования ГMР 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. • 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 . • 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. • • • • • • 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. • • • • • 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). • 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.