Вам жить в XXI веке (fb2) читать постранично, страница - 5

Они растут с большими скоростями, огромными темпами увеличивают биомассу, способны жить в экстремальных условиях (скажем, при температуре кипящей воды и выше) и утилизировать самые разнообразные вещества и материалы вплоть до металлов, многих пластмасс, целлюлозы, нефти и угля.

Микробиологическое производство требует сравнительно простых технологических решений и при широких масштабах в большинстве случаев оказывается рентабельным. Ныне таким путем получают кормовой белок и белково-витаминные концентраты для нужд сельского хозяйства во многих странах, причем научные основы такого производства в свое время были разработаны в Советском Союзе. Используя в качество сырья углеводороды нефти, спирт, природный газ, отходы сахарного производства, наша страна располагает самой мощной микробиологической промышленностью в мире и продолжает развивать ее высокими темпами.

Другие направления биотехнологии связаны с развитием генетической, а также клеточной инженерии, выросших на фундаменте знаний структуры и функций нуклеиновых кислот и белков и зависящих от дальнейшего роста этого «блока знаний».

* * *

Суть генетической инженерии — рассечение молекулы ДНК на отдельные фрагменты (это достигается с помощью ферментов), а затем их сборка, сшивка (также с помощью ферментов, только противоположного действия). Вся эта операция проводится с единственной целью: вставить в эволюционно отлаженную цепь нуклеотидов новый фрагмент — ген, отвечающий за производство необходимого нам белка, вместе с так называемыми регуляторами — участками, обеспечивающими активность «своего» гена. Такой гибрид — рекомбинантная ДНК в организмах, способных к быстрому размножению, например в дрожжах или в кишечной палочке, заставляет их наряду с традиционными веществами, необходимыми для поддержания жизнедеятельности, производить чужеродный для них белок. Будучи чужеродным, а потому ненужным, этот белок выделяется во внешнюю среду, собирается и при необходимости дополнительно обрабатывается.

Способы получения гибридных (рекомбинантных) ДНК могут быть разными. Цель же у них одна: получать белки человека, растений или животных, необходимые в практической деятельности человека, прежде всего в медицине.

Один из важнейших таких белков — инсулин. Он вырабатывается поджелудочной железой и регулирует уровень сахара в крови. В клетках железы этот гормон существует в виде проинсулина (86 аминокислотных остатков) — своего неактивного предшественника, который становится активным при выходе в кровь. Недостаток инсулина в организме приводит к развитию тяжелого заболевания — сахарного диабета. Для борьбы с ним раньше использовали инсулин животного происхождения, однако в последние годы выяснилось, что большое число людей этот препарат не воспринимает. Лет двадцать назад удалось разработать способ химического синтеза инсулина, который в некоторых странах применяется в медицинской практике по сей день, несмотря на его очень высокую цену.

Более рентабельный путь получения инсулина, к тому же не химического, а естественного происхождения, дает генетическая инженерия. Сейчас с этой целью ученые используют сочетание двух подходов — генноинженерного с химико-ферментативным. Короткие синтетические фрагменты ДНК сшиваются ферментом — лигазой. Полученный ген вместе с регуляторными участками вводят в состав рекомбинантной ДНК бактериальных или дрожжевых клеток, и они вынуждены отныне продуцировать проинсулин. Технологическая задача промышленного получения инсулина решена.

Не менее важный объект генетической инженерии — интерферон. Основу этого соединения составляет белок, вырабатываемый клетками позвоночных в ответ на проникновение вирусов и защищающий от них клетки, а значит, и организм в целом. Интерферон видоспецифичен: каждый организм производит свой белок. Поэтому для лечения человека пригоден только интерферон человека, организм которого далеко не всегда способен к выделению должного количества интерферона нужной активности. Заманчивость помощи извне тем более понятна, что по некоторым (пока предварительным) сведениям интерферон — не только универсальное противовирусное средство. Он способен также эффективно помочь в борьбе против определенных форм рака — заболевания вирусогенетической природы.

Сегодня препарат интерферона получают из лейкоцитов донорской крови — основы не только очень дорогой, но и принципиально не способной удовлетворить потребности медицины в ценном белковом препарате. В поиске альтернативных путей получения интерферона ученые обратились к генетической инженерии. Программа создания штамма — продуцента интерферона — успешно завершена, получены первые партии промышленного интерферона, которые отданы медикам на испытание. В этой работе участвовало несколько институтов и производств Академии наук СССР.

Другой путь — химический синтез гена интерферона в сочетании