Деякі важливі етапи розвитку генетичної інженерії

Одним із стимулів розвитку нової науки біоетики були відкриття в генної інженерії. Творцем генетики вважається Г. Мендель, котрий в 1866 р. першим описав основні закони успадковування.

1905 – В. Батесон своїми дослідженнями підтвердив обсервації Мендля і назвав нову науку генетикою. В 30 роках ХХ ст. має місце розвиток хромосомної теорії спадкування Т. Моргана, а також дослідження над мутаціями генів. Молекулярна генетика доводить до розшифрування генетичного коду.

1956 – повторне відкриття хромосом людини як фундаментальних структур і носіїв генетичного матеріалу. Мендель називав їх елементами, Морган в 1910 році вивчав їхню хімічну структур.

1965 – здійснення злиття клітин людини з клітинами миші (завдяки „переносу”) з переміщенням генів в хромосоми людини. Саме тоді Hotchkin (Хотчкін) вперше вводив поняття генетичної інженерії.

1967 – початок використання методів пренатального діагнозу в області генетики.

1970 –профессори Гарвардського університету Джеймс Шапіро (James Shapiero) та Джонатан Беквіт (Johnathan Bechwith) виділили перший ген.

1972 –професор Стенфордського університету Пол Берг (Paul Berg) отримав першу рекомбінантну молекулу ДНК.

1981 – народження перших мишей завдяки клонуванню.

1982 – отримано генно-інженерний інсулін людини.

1983 – отримані перші трансгенні рослини (табак).

1996 – Уілмут та Кемпбелл вперше поставили експеримент по клонуванню тварин з клітин дорослої статі, в результаті якого 5 липня 1996р. з’явилась вівця Доллі.

1996 – з’явився перший ГМО продукт (томатна паста)

1998 – Доллі народила трьох здорових ягнят, які були зачаті природнім шляхом.

2003 – вівцю Доллі усипили. Причиною став прогресуючий рак легень, Доллі було 6,5 років.

2005 – в Южній Кореє з’явилась перша клонована собака – африканська борза Снаппі.

2009 – в Дубаї (ОАЕ) народився перший клонований верблюд – Інджас, в перекладі з арабського "досягнення".

Генна інженерія – це комплекс технічних прийомів, направлених на перенесення в структуру клітини живої істоти деяких видів генетичної інформації, якої попередньо там не було. Генна інженерія використовує знання молекулярної генетики до виконання змін в секвенції ДНК багатьох організмів in vitro. ДНК, як відомо, - це спадковий матеріал всіх організмів, за винятком деяких вірусів, для яких таким матеріалом є РНК. Послідовно ДНК є носієм генетичної інформації, яка передається з покоління в покоління. В частинці ДНК вирізняємо співдіючі між собою структури, звані генами. Ген (спадковий фактор) – функціонально неподільна одиниця генетичного матеріалу. Матеріальним носієм гену є ділянка молекули ДНК, яка кодує первинну структуру білка (поліпептид), молекулу т-РНК чи РНК. Сукупність всіх генів даної клітини або організму складає його генотип.

Генна інженерія – це штучне створення бажаних мутацій та рекомбінацій. По суті, генна інженерія полягає на вирізанні з одного генотипу фрагменту ДНК і вставлення його до іншої частинки ДНК іншого організму.

2. Серед технологій генетичної інженерії слід виділити:

1) проектування – має на меті ввести в хромосоми гени, результати дій яких вже відомі. При цьому використовуються різні стратегії – від клітинної гібридизації до специфічних ―зондів, здатних знаходити елементи ДНК, відповідаючі визначеному гену;

2) ізоляція – має на меті ізолювати гени з ДНК;

3) клонування – мова йде про свого роду біологічне дублювання окремих генів, щоб мати більше їх число для вивчення або використання в інших цілях;

4) перенос – вивчення поведінки генів, введених в клітини і тканини, відмінні від тих, в яких вони звичайно функціонують.

3. Результати досягнень генної інженерії:

1) можливість ідентифікації патологічних генів, чи то для діагностики генетичного захворювання, яке розвивається, чи то для виявлення їхньої присутності ще до появлення хвороби при теоретичній можливості відвернення її появи або забезпечення, щоб не передавати її потомству;

2) розробка молекул, важливих для людини, що дало можливість використовувати їх на широкому рівні (інсулін, людський хоріонічний гонадотропин, гормони росту, вакцини);

3) створення рослин і тварин з особливими ознаками, отриманих шляхом включення визначених генів в соматичні або зародкові клітини, або запліднені яйцеклітини. Це були експерименти, щоб покращити процеси вирощування худоби і виведення нових сортів рослин;

4) вивчення структури і самої природи генів. Вивчення їхньої локалізації в хромосомах, дослідження протеїнів, захворювань – все це являється великим досягненням, яке може знайти своє застосування в біології та медицині.

Рівні втручання

Для того, щоб випрацювати етичні показники необхідно пізнати різні рівні втручання в структуру генів і різні цілі, з якими проводяться генетичні втручання. Рівні треба точно описати і вміти відрізнити. Втручання, яке має на меті зміну початкового генетичного коду, можна розглядати:

А) на рівні соматичних клітин - втручання направлені на виправлення якого-небудь браку або дефекту. Наприклад, у випадку анемії вдалося би виправити генетичні дефекти в кровотворних клітинах, так щоб вони могли випродукувати нормальні клітини, які розмножуючись, могли б замінити поражені клітини. Це величезний успіх і можлива заміна клітин не шкодила б індивіду і не викликала б етичних проблем. Для моральної оцінки важливим є те, що соматичні ефекти генетичної терапії не передаються спадково.

В) на рівні репродуктивних клітин. Втручання з метою зміни зародкових клітин. На даний момент вже можливо ввести потрібний ген, проте на даний час генотерапія на зародкових клітинах є неефективна. Виникає при цьому великий ризик. Наслідком може бути модифікація генотипу людини, вплив на потомство.

С) на рівні самих ембріонів на протязі перших стадій їхнього розвитку. Питання про вторгнення в людський ембріон набирає ще більш делікатного характеру тому, що існує високий ступінь ризику – нанести шкоду життю ембріона або його біологічному майбутньому в генетичному плані. Моральна проблема є тим більша, якщо таке втручання планується з метою експериментування. Нетерапевтичне експериментування на людських ембріонах являється цілковито недопустимим з точки зору персоналістичної біоетики без огляду на те, якою є мета (чи перебудова фізіологічної структури, чи створення кращих умов для майбутньої науки).

5. Цілі генетичної інженерії бувають різні і вони також є важливими показниками для моральної оцінки. Можна їх класифікувати так: діагностична, терапевтична, продуктивна, перебудови, експериментальна (деструктивна).

Отже, генетична інженерія – це ділянка, яка постійно розвивається і вдосконалюється. Насамперед досягнуто великого і значимого прогресу в пізнанні генетичної інформації, яка знаходиться в окремих хромосомах. Тепер ми вже краще знаємо структури хромосом Х і У. Були також випрацювані технології для промислового виробництва поліпептидних молекул величезної значимості, як: людського інсуліну, інтерферону, анти грипозних вакцин. Генна інженерія сприяє розвиткові фармацевтичної промисловості, але може допомагати в покращенні певних видів рослин та тварин, а також в «реконструкції» винищених видів, заморожуючи клітини в температурі текучого азоту. Генна інженерія є також фундаментом для генної терапії.

Генна терапія

Завдання, яке стоїть перед сучасною генетикою – це розшифрування людського геному, тобто пізнання повної інформація на тему спадкового оснащення (наділення) людини. На сьогодні відомо, що багато хвороб має спадкову основу. Щоб їм запобігти або лікувати необхідно пізнати генотип людини. Організм крім генотипу, складається ще з фенотипу, тобто комплексу всіх рис організму, які виникають під впливом генотипу у співдії з середовищем. Генотип локалізований в хромосомах і становить генетичну структуру індивіда. Головним складником хромосом є дезоксирибонуклеїнова кислота. Це частинка, складові елементи якої творять дуже довгі ланцюги. Якщо б захотіти скласти всі ланцюги ДНК, які знаходяться в одному геномі (тобто в 23 гаплоідальних хромосомах) – їх довжина виносила б 1 метр, а до їхнього складу увійшло б 3 мільярди пар нуклеотидів, бо частинка ДНК складається з двох ланцюгів спірально сплетених, згідно моделі F. H. C. Cricka, J. D. Watsona, M. H. F. Wilkinsa. Це збуджує подив, що в кожній людській клітині, яку ледве можна помітити під мікроскопом, ДНК є так запаковане, міститься в клітинному ядрі діаметром кілька мікрометрів, тобто мільйонних частин метра. В ДНК вирізняємо 4 типи нуклеотидів, які відрізняються своїми азотовими засадами (аденін, гуанін, цитозин і тимін).

Дослідження над людським геномом полягають на:

1) локалізації окремих генів у визначених хромосомах;

2) секвенціонуванні окремих генів, тобто на пізнанні черговості нуклеотидів ДНК, а також встановлення відстані між генами. Йдеться, отже, про створення своєрідних карт генів. Саме такі завдання ставить перед собою Проект Пізнання Людського Геному, який повстав в США в 1977 р. і який ставить собі за мету зрозуміти механізм спадковості визначених рис, а також вдосконалити генну терапію спадкових хвороб, елімінувати їх причини та зрозуміти процес розвитку людини.

Генна терапія -це введення до людського організму або клітини гену, тобто фрагменту ДНК з метою попередження або лікування патологічних станів. Звичайно, далеко не при кожному захворюванні треба вдаватися до такого типу терапії. Це необхідно при: 1) про захворювання, викликані дефектом одного структурного рецесивного гену і тому підлягаючий повному вилікуванні навіть з одним здоровим геном; 2) захворювання з малою надією на вилікування; 3) захворювання, для яких на сьогодні не існує виліковної терапії (таких як: дефіцит ферменту аденозидіаміну (АДА – організм не продукує ензиму суттєвого для імунної системи, що в результаті веде до легкого сприйняття різноманітних інфекцій), чи муковисцидоз).

Вважається, що ера генної терапії розпочалася в 1990 році, коли в США вчені лікарі провели своєрідну трансфузію крові 4 літній дівчинці, яка страждала на брак аденозинової дезамінази. Подібне втручання мало місце в Італії в 1992 році. Приблизно три роки після генної терапії в пацієнтів були нормальні імунологічні показники і встановлений імунітет як на клітинному, так і лімфатичному рівні. Ці результати говорили про повний успіх такого втручання. Вирішальним для моральної оцінки є те, що в цьому випадку це є лікування неправильно діючих клітин.

Також повинні бути виконані певні умови, пов’язані з проблемою контролю над технологіями:

1) мусить бути відповідний протокол на використовувану технологію і санкція на його застосування з боку відповідних органів національного чи місцевого рівня;

2) документальне підтвердження серйозності захворювання і неможливості альтернативних способів лікування;

3) дуже мала можливість побічних ефектів;

4) надія на можливий позитивний наслідок.

На терапію такого роду конче мусить бути згода пацієнта, з огляду на ризик, який існує. У випадку неповнолітніх пацієнтів таку згоду дають особи відповідальні за них. Існує вже багато спроб вплинути на генетичний код майбутнього потомства, між іншим заступаючи хворий ген (також ген, який відповідає за негативні риси) здоровим геном. На жаль, не знаємо наслідків такої інтервенції на решту генів (на цілий генетичний код). Тому є заклик до особливої обережності.

В США на всі типи експериментів з генною терапією мусить бути дозвіл Національного Інституту Здоров’я США (National Institute of Health), Дорадчого Комітету у справах Рекомбінації ДНК (Recombinant DNA Advisory Committee), а також Уряду до справ Харчування та Ліків (Food and Drug Administration). Дозволяється при цьому на генетичні інгеренції тільки в клітини конкретних пацієнтів. Цей тип втручання не збуджує застережень і зі сторони Церкви. Але час від часу появляються публікації, що деякі автори задумуються над можливістю включення до репродуктивної клітини людини генів, взятих від якогось славного музиканта, вченого або політика, тобто задумуються над маніпулюванням людською спадковістю. Це відкриває шлях до експериментів на людині та її генотипі. Коли втручання в генетичну спадщину переходить межі терапії, виникає багато застережень. Генетичні маніпуляції є несправедливі, коли редукують людське життя до ролі предмету, коли забувається при цьому, що маємо справу з особою, розумною і вільною.