Презентация на тему: Достижения генной инженерии

Достижения генной инженерии

Генная инженерия – это отрасль молекулярной биологии и генетики, целью которой является получение с помощью лабораторных приемов организмов с новыми, не встречающимися в природе, комбинациями генов. В основе генной инженерии лежит возможность целенаправленного манипулирования с фрагментами нуклеиновых кислот. Эти эксперименты стали возможными благодаря: • установлению универсальности генетического кода; • успехам генетической энзимологии, которая предоставила набор ферментов, позволяющих получать в изолированном виде отдельные гены или фрагменты нуклеиновой кислоты, осуществлять in vitro синтез фрагментов нуклеиновых кислот и объединять их информации.

В 1865 году монах августинского ордена Грегор Мендель(1822-1884) представляет на суд публики свои законы наследственности, которые он вывел, наблюдая за горохом. Он исходил из того, что невидимые, внутренние “единицы информации” или “факторы” передаются по наследству от одного поколения к другому. В конце шестидесятых годов последнего столетия швейцарский биолог Фридрих Мишер выделяет из пропитанных гноем перевязочных бинтов вещество, которое он называет “нуклеин” (нынешняя субстанция наследственности – дезоксирибонуклеиновая кислота или ДНК)

В 1902/1903 гг. Уолтер Станборо Саттон отваживается выдвинуть тезис о том, что “факторы” Менделя локализованы в хромосомахНаконец, в 1909 году датчанин Вильгельм Йоханнсен называет “факторы” Менделя “генами”. В 1938 г. Г. Шпеманн использует ядра клеток зародыша саламандры для клонирования идентичных близнецов. 1945 - 1950 гг. - выращиваются первые клеточные культуры животных.

В 1951 году Розалинд Франклин делает четкие рентгено-кристаллические снимки дезоксирибонуклеиновой кислоты. Это позволяет Джеймсу Уотсону и Фрэнсису Крику опубликовать в 1953 году в журнале “Nature” двойную спираль структуры ДНК. Кроме того, выращиваются первые клеточные культуры человека.

1953 г. - Р. Бриггс и Т. Кинг сообщили об успешной разработке метода «нуклеотрансфера» - переноса ядра клетки в гигантские икринки африканской шпорцевой лягушки «ксенопус». В 50-е годы ХХ века выращены первые клеточные культуры человека; проводится искусственное оплодотворение домашнего скота с помощью замороженной спермы; обнаружены плазмиды бактерий. 1-хромосомная ДНК 2-плазмиды

1958 г. - Джошуа Ледерберг – Нобелевская премия «За открытия, касающиеся генетической рекомбинации и организации генетического материала у бактерий».Рекомбинация позволяет хромосомам обмениваться генетической информацией, в результате этого образуются новые комбинации генов, что увеличивает эффективность естественного отбора и важно для быстрой эволюции новых белков. Генетическая рекомбинация также играет роль в репарации, особенно в ответе клетки на разрыв обеих цепей ДНК.

1970 г. – Г. Смит и В. Арбер выделили рестриктазу. 1972 г. - П. Берг получил in vitro рекомбинантную ДНК, состоящую из фрагментов ДНК вируса обезьян sv-40, ДНК бактерии E. coli и ДНК фага λ.

1973 год - Л. Шетлз из Колумбийского университета Нью-Йорка заявил, что он готов произвести на свет первого «бэби из пробирки», после чего последовали запреты Ватикана и пресвитерианской церкви США. 1975 год - Ф. Сэнгер предложил первый прямой метод определения последовательности ДНК. 1975 год - Э. Саузерн и Р. Дейвисом разработали метод, который позволяет идентифицировать конкретные гены и другие рестрикционные фрагменты ДНК после их электрофоретического разделения. 1977 год - Дж. Коллинзом и Б. Холманом разработан метод клонирования ДНК с использованием космид. 1977 год - А. Максамом и У. Гилбертом разработан метод секвенирования ДНК.

1978 г. - создан генно-инженерный инсулин, который практически полностью идентичен естественному белку. Это открытие позволило спасти миллионы жизней больных диабетом. 1978 г. - синтезирован генно-инженерный гормон роста человека. 1978 г. - рождение в Англии Луизы Браун, первого ребенка «из пробирки».

1979 г. - завершена публикация серии статей о работах профессора Оксфордского университета Дж. Гердона, в ходе которых было клонировано более 50 лягушек. Из их икринок удалялись ядра, после чего в оставшийся «цитоплазматический мешок» пересаживалось ядро соматической клетки. Впервые в науке на место ядра яйцеклетки с гаплоидным набором хромосом было внесено диплоидное ядро соматической клетки.

1981 г. – К. Илмензе и П. Хоппе получили серых мышей, перенеся ядра клеток серого зародыша в цитоплазму яйцеклетки, полученной от черной самки, после чего эмбрионы были перенесены в белых самок, которые и выносили потомство.

4 января 1985 года в одной из клиник Лондона родилась девочка у миссис Коттон - первой суррогатной матери («бэби Коттон», как назвали девочку, была зачата не из яйцеклетки миссис Коттон). Был вынесен парламентский запрет на эксперименты с человеческими эмбрионами старше 14 дней.

1986 г. - создана генно-инженерная вакцина против гепатита В и генно-инженерный интерферон против различных вирусных заболеваний и злокачественных новообразований. 1987 г. - первые полевые испытания генетически модифицированных сельскохозяйственных растений (томат, устойчивый к вирусным заболеваниям).

1990 г. - начало международного проекта по созданию генетической карты человека (Human Genom Project). Цель проекта заключалась в выяснении последовательности нуклеотидов во всех молекулах ДНК клеток человека. Одновременно должна быть установлена локализация всех генов, что помогло бы выяснить причину многих наследственных заболеваний и этим открыть пути к их лечению.

Для того чтобы последовательно приближаться к решению проблемы картирования генов человека, было сформулировано пять основных задач: 1) завершить составление детальной генетической карты, на которой были бы помечены гены, отстоящие друг от друга на расстоянии, не превышающем в среднем 2 млн. оснований (1 млн. оснований принято называть мегабазой); 2) составить физические карты каждой хромосомы (разрешение 0.1 Мб); 3) получить карту всего генома в виде охарактеризованных клонов (5 тыс. оснований в клоне или 5 Кб); 4) завершить к 2004 году полное секвенирование ДНК; 5) нанести на полностью завершенную секвенсовую карту все гены человека (к 2005 году). Ожидалось, что, когда все цели будут постигнуты, исследователи определят все функции генов и разработают методы биологического и медицинского применения полученных данных.

1990 г. - проведена успешная генная терапия, спасшая жизнь четырехлетней девочке, с нарушением иммунитета. 1993 г. - генетически измененные продукты допущены на прилавки магазинов мира. 1993 г. - К. Мюллис за разработку метода полимеразной цепной реакции (ПЦР) удостоен звания лауреата Нобелевской премии. Метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) позволяет в неограниченном количестве „размножать“ нуклеиновые кислоты, произвёл настоящую революцию в биологии. Суть метода проста: спираль ДНК разделяют нагреванием, а затем на каждой цепи с помощью специального фермента собирают цепочку, комплементарную исходной. В результате из одной двуцепочечной ДНК получается две. Из двух — четыре и т. д. Процесс можно повторять до бесконечности!

1997 г. - Я. Уилмут и К. Кэмпбелл в институте Рослин Эдинбурга из эмбриона клонируют животное - шотландская «овечка Долли». 1997 г. - журнал «Сайенс» сообщает о рождении шести овец, полученных по рослинскому методу. Три из них, в том числе и овечка Долли, несли человеческий ген "фактора IX", или кровоостанавливающего белка, который необходим людям, страдающим гемофилией, то есть несвертываемостью крови.

В 1998 году, американский исследователь Крейг Вентер запустил аналогичное исследование проекта «Геном человека», финансированное частным капиталом. Он использовал более рискованную разновидность метода фрагментации генома, которую использовали ранее для секвенирования бактериальных геномов.В 1998 г. - успешно выращиваются эмбриональные стволовые клетки; создана полная генетическая карта животного (секвенирование генома «Круглого червя»). 2001 г. - создана первая полная генетическая карта сельскохозяйственного растения (риса).

2002 г. – почти полностью расшифрован геном человека. Главная стратегическая задача будущего ( после полного анализа генома человека) была сформулирована следующим образом: изучить однонуклеотидные вариации ДНК в разных органах и клетках отдельных индивидуумов и выявить различия между индивидуумами. Анализ таких вариаций даст возможность не только подойти к созданию индивидуальных генных паспортов людей, что в частности даст возможность лечить болезни, но и определить различия между популяциями. А также выявлять географические районы повышенного риска, что поможет давать рекомендации о необходимости очистке территории от загрязнения и выявить производства, на которых есть большая опасность поражение геномов работающего персонала.

2006г. - Эндрю Файер, Крейг Мелло – Нобелевская премия «За открытие РНК-интерференции — эффекта гашения активности определенных генов».

4 сентября 2007 года Крейг Вентер и команда его института J. Craig Venter Institute (JCVI) объявили о расшифровке генома человека.

2009г. - Элизабет Блэкбёрн, Кэрол Грейдер, Джек Шостак – Нобелевская премия «За открытие механизмов защиты хромосом теломерами и фермента теломеразы».

В 2010 г. К. Вентер заявил о создании им первой в мире искусственной клетки. Новый геном и искусственная клетка получили название Mycoplasma mycoides JCVI - syn1.0.

Спасибо за внимание!