Полная версия

Главная arrow Медицина arrow Век генетики и век биотехнологии на пути к редактированию генома человека

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Усовершенствование качественных характеристик продукции растениеводства

В рамках данного направления ведутся работы по изменению путем генетической трансформации генетического материала растений, направленные на уменьшение накопления вредных веществ, увеличение накопления полезных и вообще коренное изменение характеристик, повышающих диетические, вкусовые и пищевые качества продукции.

Примером работ по уменьшению накопления токсичных веществ могут служить попытки создания батата (Глазко, 2002), который не накапливает цианогенных глюкозидов в корнях и листьях. Цианиды — соли цианисто-водородной кислоты (например, цианистый калий) — крайне опасные яды. Цианогенные вещества в процессе разложения или других химических превращений выделяют цианиды.

Батат как культура является важным продуктом питания 400 млн человек, главным образом в развивающихся странах. Однако накопление растениями батата цианогенных глюкозидов, таких как линамарин и (в меньшем количестве) лотаустралин, влияет на возникновение по крайней мере двух заболеваний.

В рамках этих работ сначала было проведено изучение путей образования цианогенных глюкозидов у сорго, идентифицирован ген (CPY79A1), участвующий в этом процессе, и найден сиквенс (аналог) подобного гена в базе данных арабидопсиса. На основании анализа последовательностей обоих генов были выделены консервативные участки (наименее отличающиеся для обоих генов). Путем полимеразной цепной реакции выполнены амплификации этих консервативных участков у батата и был выделен подобный ген, кодирующий, как оказалось, энзим, ответственный за синтез соединений, которые разлагают предшественников цианидов в батате. Было найдено два аллельных варианта данного гена и откарти- ровано его положение в геноме. Данные используются при создании антисмысловых конструкций для блокировки этого гена, что должно предотвратить синтез цианогенных глюкозидов у батата.

Одной из проблем в ряде регионов мира является недостаток в продуктах питания железа в усваиваемых организмом формах. Особенно остро она стоит в районах Юго-Восточной Азии, где основным продуктом питания является рис [Glazko, Glazko, 2006; Глазко, Глазко, 2016]. Работа по созданию риса, способного в увеличенном количестве накапливать железо, проведена японскими учеными. Ими был изолирован ген ферри- тина (белка, одна молекула которого накапливает до 4500 атомов железа) с повышенной активностью из проростков сои. Данный ген, поставленный под контроль промотора (регуляторный сегмент в гене, отвечающий за включение синтеза определенного продукта) запасного белка сои — глютенина, был встроен в геном риса. Испытания линий трансформированных растений показали, что накопление ферритина в их зерне в 3 раза выше, чем в зерне исходных линий. При этом не наблюдалось увеличения накопления железа в других органах трансформированных растений по сравнению с ^трансформированными [Goto et al., 1999].

Если говорить в целом, то основные проблемы недоедания, как известно, связаны с дефицитом не только железа, но и йода, витамина А у большей части популяции Земли. Этот момент и стал отправной точкой создания «золотого риса». Это самая идеальная, человечная работа, которую сделала наука в последнее время. Человечество долго говорило о том, что анемия, обусловленная дефицитом железа, является одним из самых распространенных и серьезных последствий нарушения питания. Недоеданию подвергаются более 2 млрд людей, преимущественно женщин и детей. Последствием недоедания беременных женщин являются миллионы смертельных случаев среди матерей и младенцев при родах, а также кровоизлияния и сепсис в послеродовой период. У детей и подростков даже незначительное недоедание может вызвать нарушения умственного развития. Аюди всех возрастов в условиях недоедания страдают ослаблением иммунной системы, ухудшением физического и умственного состояния, снижением работоспособности. Большую опасность представляет недополучение с продуктами питания адекватного количества железа, что и является основной причиной железодефицитной анемии. По данным ЮНИСЕФ, в мире 2 млрд человек страдают от такой анемии, а количество людей, испытывающих дефицит железа, почти вдвое больше — 3,7 млрд человек, подавляющее большинство из которых — женщины. В странах Африки и Азии железодефицитная анемия является причиной 20% смертей среди рожениц [Глазко, 2006].

По причине недостаточности витамина А в мире ежегодно умирает миллион детей. А еще 230 млн детей (по данным ВОЗ) живут под угрозой клинической или субклинической недостаточности витамина А — состояния, которое в большинстве случаев может быть предотвращено. Дефицит этого витамина делает детей особенно уязвимыми к любым инфекциям и осложняет протекание многих заболеваний, является также причиной слепоты, которая в развивающихся странах ежегодно поражает 500 тыс. детей. Обогащение пищи витамином А, по данным ЮНИСЕФ, на 23% снижает детскую смертность. Мы все это знали, но даже «зеленая революция», которая прошла во всем мире, не решила этой проблемы.

Известно, что для большинства населения мира рис является основным продуктом питания. Но каротиноиды, используемые организмом человека для получения витамина А, в зернах риса отсутствуют. Именно поэтому его недостаточность часто встречается там, где рис служит основной пищей. Количество железа в организме зависит как от его наличия в продуктах питания, так и от способности к его усвоению в процессе пищеварения. Лучше всего усваивается железо, содержащееся в мясе. Однако из-за дороговизны и труднодоступности мяса в бедных странах основным источником железа в пище человека являются овощи, а усваива- емость этого железа гораздо ниже, чем содержащегося в мясопродуктах. Более того, в растительной пище и в зерновых, включая рис, содержится фитиновая кислота, потенциальный ингибитор всасывания железа. Аскорбиновая кислота, которой богаты фрукты и некоторые овощи, стимулирует абсорбцию железа растительного происхождения. Однако диета населения развивающихся стран обычно также очень бедна фруктами и полноценными овощами. Именно поэтому профилактика железодефицитной анемии и недостаточности витамина А до недавнего времени велась в трех направлениях: распространение пищевых добавок (прежде всего витамина А в капсулах), повышение качества пищевых продуктов (например, добавление железа в пшеничную муку) и повышение диетологической грамотности населения. Генные инженеры, которые занялись этой проблемой, сделали просто. Они решили эту проблему, восполнив отсутствие ключевых компонентов в повседневных продуктах питания методами ДНК-технологии.

Как отмечал Инго Патрикус, один из авторов «золотого риса», эта разработка была создана для человека; кроме того, «золотой рис» не был создан ни индустрией, ни в интересах индустрии; его применение решает жизненно важную проблему путем совершенствования традиционного образа питания; решение проблемы долговременное, бесплатное, не требующее дополнительных ресурсов; не имеет побочных эффектов, характерных для «зеленой революции»; индустрия не получает выгоды от его применения; выгоду получают социально незащищенные слои; местным фермерам технология предоставляется бесплатно и без ограничений; не создает их зависимости от большой индустрии; не дает преимуществ богатым землевладельцам; до сих пор не выявлено никакого существенного негативного воздействия на окружающую среду; не выявлено также никакого существенного риска для здоровья потребителей; традиционными методами получить такой сорт невозможно и т.д.

Биотехнологи добились и других успехов. Им удалось получить особые помидоры, выведены два новых сорта. Один предназначен для использования при приготовлении первых блюд. Для плодов этого сорта характерна повышенная плотность. Они мясисты, потому что содержат мало жидкости. У второго сорта плоды темно-красные, круглые, как апельсины, их мякоть почти так же плотна, как у дыни. Плоды хорошо хранятся и переносят транспортировку.

Скорость, с которой биотехнология осваивает в сельском хозяйстве новые рубежи, потрясает [Глазко, Чешко, 2007].

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>