РОЛЬ БИОТЕХНОЛОГИИ В РАЗВИТИИ ОТДЕЛЬНЫХ ОТРАСЛЕЙ ЭКОНОМИКИ США[1]
Жиганова Л. П., к.б.н., с.н.с. Центра аграрных
проблем США и Канады Института США и Канады
РАН, e-mail:
Аннотация. В статье рассматривается роль биотехнологии в области биомедицины, промышленности, экологии США.
Ключевые слова: Биотехнология, биомедицина, ген-инженерный продукт, рекомбинантная ДНК.
The Role of Biotechnology in the Development of Various Branches of USA Economics
Zhiganova Larissa Petrovna,
PhD inBiology,Senior Researcher,
Institute of USA and Canada Studies, Russian Academy of Sciences
e-mail:
Annotation. The article describes the role of biotechnology in biomedicine, industry and ecology of USA.
Key words: Biotechnology, biomedicine, gene-engineering organism product, recombinant DNA.
Современный мир переживает глобальную биотехнологическую революцию. Биотехнология из рядовой отрасли становится системообразующим, ведущим фактором развития как экономики отдельных государств, так и мировой экономики в целом. Согласно прогнозам, к 2010 г. глобальная рыночная стоимость секторов, связанных с биотехнологией (без сельского хозяйства), должна была составить свыше 2 трлн. евро. Уже сейчас биотехнология может успешно решать такие жизненно важные задачи, как обеспечение продовольствием, создание эффективных лекарств, получение топлива на основе возобновляемого сырья, поддержание экологического равновесия, сохранение биоресурсов Земли. Появился даже специальный термин, обозначающий этот феномен: "биоэкономика, основанная на знаниях". Объем рынка биотехнологий в мире в 2005 году оценивался примерно в 200 млрд. долларов США. Ежегодный рост составляет около 7-9%. 2005 год для рынка биотехнологий в мире можно охарактеризовать как один из самых успешных за всю историю развития этой отрасли. По-прежнему мировым лидером остаются США.
В 2011 г. администрация Обамы планирует увеличить финансирование Департамента по контролю за качеством пищевых продуктов, медикаментов и косметических средств США (FDA) на 6% до 2,51 млрд. долл. с дополнительным финансированием за счёт налогов с пищевой, фармацевтической и табачной промышленности, которые повысят общий финансовый бюджет до 4 млрд. долл. Согласно этому плану компании, ответственные за разработку и выпуск генно-инженерных фармакологических препаратов, должны будут уплатить 38 млн. долл. как часть налоговой программы, а также увеличатся налоговые сборы на 2 млн. долл. для того, чтобы ускорить генетическую проверку как традиционных, так и биотехнологических медикаментов[2].
В 2009 г. предприниматели заключили 406 сделок, связанных с биотехнологическим сектором, с общим капиталовложением в 3,5 млрд. долл., согласно данным доклада MoneyTree Report одной из ведущих мировых аудиторских компаний «Pricewaterhouse Coopers” и Национальной Ассоциации венчурного капитала США (National Venture Capital Association). В 2009 г. в биотехнологической промышленности наблюдалось 19% снижение капиталовложений, но опережение других секторов промышленности за счёт огромной доли венчурного капитала[3].
В 2009 г. экономический спад значительно повлиял на биотехнологическую промышленность. Биотехнологический сектор со своими многообещающими перспективами продолжает испытывать трудности, защищая своё финансирование, сокращая некоторые проекты, производя увольнения и закрывая компании. Только благодаря полисимейкерам, осознающим важность биотехнологии, предлагаются варианты выхода из кризисного состояния.
Налоговый кредит для развития лечебных стратегий (Therapeutic Project Tax Credit) должен помочь небольшим частным предприятиям выполнить свои исследовательские проекты по биотехнологии. В системе здравоохранения двухпалатное большинство основных комитетов как нижней палаты Конгресса США, так и Сената поддержали инициативу, которая приведёт к балансу между обеспечением безопасности пациентов, расширением доступа к лечению, снижением цен и продолжением инновационной деятельности[4]. Члены правительства, представители академических кругов, врачи, ряд пациентов вступили в BIO (Biotechnology Industry Organization – Организация по биотехнологической промышленности) для повышения эффективности работы по вопросам законодательства в биотехнологическом секторе.
Термин «биотехнология» был предложен в 1917 г. венгерским инженером Карлом Эреки для описания процесса крупномасштабного выращивания свиней с использованием в качестве корма сахарной свеклы. По определению Эреки, биотехнология – это «все виды работ, при которых из сырьевых материалов с помощью живых организмов производятся те или иные продукты». Однако это совершенно точное определение не получило широкого распространения. Долгое время термин «биотехнология» относился к двум очень разным дисциплинам. С одной стороны, его употребляли, говоря о промышленной ферментации, с другой, – применительно к той области, которая сейчас называется эргономикой. Такой двойственности пришёл конец в 1961 г., когда шведский микробиолог Карл Гёрен Хеден порекомендовал изменить название научного журнала «Journal of Microbiological and Biochemical Engineering and Technology» («Журнал микробиологической и химической инженерии и технологии»), специализирующегося на публикации работ по прикладной микробиологии и промышленной ферментации, на «Biotechnology and Bioengineering» («Биотехнология и биоинженерия»). С этого момента биотехнология оказалась чётко и необратимо связана с исследованиями в области «промышленного производства товаров и услуг при участии живых организмов, биологических систем и процессов» и встала на прочный фундамент микробиологии, биохимии и химической инженерии. В 1980-х гг. смысловой охват термина сужается и более часто применяется к конкретным областям биотехнологии, чаще всего к генной инженерии.
Таким образом, в употреблении термина «биотехнология» имеется два полюса: 1) термин охватывает все методы экономически обоснованного, целенаправленного воздействия человека на природные процессы – от виноделия и хлебопечения до генной терапии, трансплантации клеток и т. д. В соответствии с этой точкой зрения, новейшие достижения генной инженерии и другие методы вторжения учёных в генетическую первооснову живого вещества являются не более, чем естественным новым этапом развития человека и его взаимодействия с миром. «Биотехнология – это сводный термин, который охватывает разнообразные методы использования свойств живых организмов для производства продуктов и услуг».[5] 2) На другом конце смыслового спектра термин применяется исключительно для обозначения одной или нескольких конкретных биотехнологических отраслей – главным образом, генной инженерии.
В современной литературе понимание биотехнологии находится где-то в середине этого спектра: с одной стороны, признаётся преемственность современных биотехнологий от более древних знаний и ремёсел, с другой подчёркиваются некоторые количественные и качественные отличия современных биотехнологий от их предшественников. Если Encyclopedia Britannica широко определяет биотехнологию как «промышленное применение разработок из области методик и инструментария биологических исследований»[6], то в то же время, как замечает российский биолог А.В.Олескин, «биотехнология включает в себя целый комплекс новых методов работы с живыми организмами (в первую очередь, одноклеточными), новые области применения результатов этой работы, а также новые философско-методологические подходы к живому».[7]
Учитывая особенности определения биотехнологий, можно проводить систематизацию этих технологий по двум направлениям: научно-обобщающему и отраслевому. Если при первом подходе задача состоит в выявлении общего научного фундамента всех биотехнологий, то отраслевая систематизация описывает всё множество конкретных приложений биотехнологических знаний в отдельных областях деятельности человека.
Всё разнообразие биотехнологий можно свести к научно-хозяйственному освоению нескольких базовых явлений и факторов, как то: 1) генетический код живых организмов (предмет изучения генетики, цитологии, молекулярной биологии), 2) биохимические механизмы обеспечения жизнедеятельности живой клетки (предмет изучения цитологии, биохимии), 3) жизнедеятельность микроорганизмов, прежде всего бактерий и вирусов (предмет изучения микробиологии, вирусологии), 4) взаимодействие факторов наследственности и окружающей среды в формировании поведения и особенностей человека и других живых организмов (предмет изучения экологии, психологии, медицинской генетики). Все эти базовые понятия тесно взаимосвязаны: генетический материал располагается внутри живой клетки и испытывает влияние различных биохимических процессов; он модифицируется разнообразными средствами, главным образом, с помощью микроорганизмов; наконец, генетический код является материальным и, что важно, поддаётся внешней манипуляции, что будет определять в той или иной степени, состояние здоровья и поведение живого организма, в частности, человека. Благодаря этому на первый взгляд разрозненные технологии могут быть объединены в рамках одного понятия «биотехнологии».
При «отраслевом» подходе к классификации биотехнологий можно говорить о сельскохозяйственных биотехнологиях (генетическая модификация растений и животных для получения желаемых свойств и характеристик: устойчивости к гербицидам, вредителям, болезнетворным вирусам, бактериям и грибам, неблагоприятным климатическим условиям, повышенного или пониженного содержания тех или иных питательных веществ, улучшенных вкусовых качеств и т.д.), медицинских биотехнологиях (генная диагностика, генная терапия, трансплантация зародышевых клеток и тканей, ксенотрансплантация, клонирование, получение моноклональных антител, нейрофармакологические разработки и т.д.), экологических биотехнологиях (применение специально модифицированных бактерий для расщепления разлитой нефти, химических отходов и т. д.), промышленных биотехнологиях (применение микроорганизмов для отделения металла от рудной массы, получение электроэнергии из биомассы и т.д.).
Промышленный биотехнологический процесс, в котором для производства коммерческих продуктов используются микроорганизмы, обычно состоит из трёх ключевых этапов:
- Исходная обработка сырья таким образом, чтобы его можно было использовать как источник питательных веществ для микроорганизма-мишени.
- Ферментация и биотрансформация: рост микроорганизма-мишени в большом (обычно более 100 л) биореакторе (ферментация) с последующим образованием нужного метаболита, например антибиотика, аминокислоты или белка (биотрансформация).
- Конечная обработка: очистка нужного вещества от компонентов культуральной среды или от клеточной массы.
Целью биотехнологических исследований является максимальное повышение эффективности каждого из этих этапов и поиск микроорганизмов, с помощью которых можно получить нужные вещества (пищевые добавки, антибиотики, аминокислоты и т. д.). В 1960 – 1970-е гг. все эти исследования касались только исходной обработки, устройства биореакторов и получения конечных продуктов. Благодаря этому был усовершенствован инструментальный контроль процесса ферментации и значительно расширены возможности крупномасштабного культивирования, что позволило повысить эффективность производства некоторых продуктов.
Наиболее трудным для оптимизации был этап биотрансформации. Когда использовались природные микробные штаммы, выход конечного продукта часто оказывался намного ниже оптимального. Поэтому предпринимались попытки изменить генетическую конституцию существующих штаммов- продуцентов с помощью мутагенеза. При таком подходе уровень повышения продукции обычно лимитировался чисто биологическими факторами. Однако традиционные стратегии «индуцированного мутагенеза и селекции», направленные на усовершенствование штамма-продуцента, были исключительно плодотворны для многих процессов, например, для производства антибиотиков. Уже к концу 70-х гг. были усовершенствованы производственные процессы получения целого ряда продуктов.
С развитием технологии рекомбинантных ДНК природа биотехнологии изменилась принципиальным образом. Появилась возможность оптимизировать этап биотрансформации более прямым путём, создавать, а не просто отбирать высокопродуктивные штаммы, использовать микроорганизмы и эукариотические клетки как «биологические фабрики» для производства инсулина, интерферона, гормона роста, вирусных антигенов и множества других белков. Технология рекомбинантных ДНК позволяет получать в больших количествах ценные низкомолекулярные вещества и макромолекулы, которые в естественных условиях синтезируются в минимальных количествах. Растения и животные стали естественными биореакторами, продуцирующими новые или изменённые генные продукты, которые никогда не могли быть созданы методами мутагенеза и селекции и скрещивания. Новая технология также способствует развитию принципиально новых методов диагностики и лечения различных заболеваний.
На стыке технологии рекомбинантных ДНК и биотехнологии возникла новая область исследований, – молекулярная биотехнология. Это – молодая дисциплина, стратегия и экспериментальная база которой претерпевает быстрое изменение. Предсказывают, что в будущем молекулярная биотехнология станет рутинным методом создания живых систем, обладающих новыми функциями и возможностями.
Редко новые научные дисциплины возникают «на пустом месте»; как правило, их фундаментом служат различные области науки. Что касается молекулярной биотехнологии, то её биотехнологическая составляющая относится к сфере промышленной микробиологии и химической инженерии, а молекулярная – к области молекулярной биологии, молекулярной генетики бактерий и энзимологии нуклеиновых кислот. В широком смысле молекулярная биотехнология пользуется достижениями самых разных областей науки и применяет их для создания самых разных коммерческих продуктов.
С молекулярной биотехнологией человечество связывают самые большие надежды:
- возможность точной диагностики и лечения множества инфекционных и генетических заболеваний;
- значительное повышение урожайности сельскохозяйственных культур путём создания растений, устойчивых к вредителям, грибковым и вирусным инфекциям и вредным воздействиям окружающей среды;
- создание микроорганизмов, продуцирующих различные химические соединения, антибиотики, полимеры, аминокислоты, ферменты;
- создание пород сельскохозяйственных и других животных с улучшенными наследуемыми признаками;
- переработка отходов, загрязняющих окружающую среду.
В медицине биотехнологические методы применяются для разработки и получения терапевтических in vivo диагностических тестов и вакцин для животных и человека, а также in vitro генетических диагностикумов, функциональных продуктов питания, диетических продуктов питания, нейрофармакологических препаратов. Методом рекомбинантной ДНК в биомедицине получают огромные молекулы рекомбинантных белков, таких как ферментов, гормонов, моноклональных антител. Область экспериментальной биотерапии включает в себя клеточную инженерию, исследования стволовых клеток, литических вирусов, терапевтическую вакцинацию, генную терапию и т. д. Эта область биомедицины определена как экспериментальная, так как только некоторые из этих методов и препаратов получили одобрение на фармацевтическом рынке. Однако именно экспериментальная биотерапия является ведущим направлением биотехнологии в медицине. Итак, в понятие биотерапии включают вышеописанные методы, а также биотехнологические вакцины, большие молекулы in vivo диагностических тестов. Они могут быть идентифицированы в частных базах данных клинических испытаний или в системах рыночного одобрения таких регуляторных органов как, например, FDA (Департамент по контролю за качеством пищевых продуктов, медикаментов и косметических средств США) в США.
В период с января 1989 г. по январь 2009 г. 138 биотерапевтических препаратов получили одобрение к применению различными государственными законодательствами мира. Из них 2 экспериментальных биотерапевтических метода, 10 in vivo диагностических тестов, 11 биовакцин и 115 терапевтических препаратов.[8]
Был проведён сравнительный анализ всех 138 биотерапевтических препаратов, определены компании, которые разработали тот или иной препарат, и компании, которые в дальнейшем стали собственниками этих биотехнологических препаратов и методов. Сегодня 56-ю из 138 биопрепаратов (40,6%) владеют компании, которые отличаются от компаний, разработавших этот препарат. В большинстве этих случаев фирмой-разработчиком являлась небольшая специализированная компания, которую затем поглотила крупная фармацевтическая фирма. В целом, 21 из 138 биопрепаратов (15,2%) был разработан одной из крупных фармацевтических компаний. Биотехнологические препараты и методики, которые были получены в результате совместной работы двух фирм, составили 0,5%.
Компании США разработали 91,5 (66,3%) из 138 биотерапевтических препаратов, которые получили одобрение рынка в период с января 1989 г. по январь 2009 г. На долю европейских компаний пришлось 15,6% (21,5 из 138), японских – 7,6% (10,5 из 138) препаратов, получивших одобрение и разрешение к применению. За последние пять лет (с января 2004 г.) доля одобренных и разрешённых биотехнологических препаратов, разрабатываемых американскими компаниями, несколько уменьшилась до 63,2% (24 из 38).[9]
Количество одобренных к применению биотехнологических препаратов на миллион населения с основным офисом фирмы-разработчика в данной стране в 2000 г. колебалось от 1040 биопрепаратов/млн. чел. в Швейцарии до 0,002 биопрепаратов/млн. чел. в Китае. Другие лидирующие страны представляют Израиль (0,342 биопрепаратов/млн.) и США (0,324 биопрепаратов/млн.).[10]
Клинические испытания новых молекулярных композиций являются показателем того, какие капиталовложения производятся в исследования и разработку новых лекарственных веществ в текущий момент времени. Такие композиции могут содержать активное вещество, которое никогда не проходило систему проверки и одобрения специфического законодательства, как, например, FDA, Департамента по контролю за качеством пищевых продуктов, медикаментов и косметических средств США. Клинические испытания всегда проводятся по любому биотехнологическому препарату (вакцинам, лекарственным средствам, диагностикумам), а также по методам экспериментальной биотерапии. Результаты остаются действующими до тех пор, пока не будут произведены дальнейшие исследования, или пока препарат не получит рыночное одобрение.
Клинические испытания проводятся под руководством основного офиса фирмы, являющейся владельцем данного препарата. К примеру, клинические испытания компании Genentech проводятся в США, хотя большая часть компании была поглощена швейцарской фирмой. Это объясняет, почему компания Genentech продолжает принимать независимые стратегические решения. В ряде случаев фирма, владеющая препаратом в текущее время, может отличаться от фирмы-разработчика.
В декабре 2007 г. было проведено 703 клинических испытаний биопрепаратов и 190 клинических испытаний экспериментальных биотехнологий. Компании, проводящие данные клинические испытания, находились в 18 странах, являющихся членами ОЭСР – Организации экономического сотрудничества и развития. США лидировали по общему количеству клинических испытаний биопрепаратов (393 или 55,9%) и клинических испытаний экспериментальных биотехнологий (119 или 62,6%). Второе место заняло Соединённое Королевство Великобритании с общим числом клинических испытаний биопрепаратов – 70 (10,0%) и экспериментальных биотехнологий – 16 (8,4%).[11]
Получение биотехнологических рекомбинантных белков.
Для получения рекомбинантных белков обычно используются системы экспрессии бактерий. Однако в этих случаях эукариотические белки оказываются нестабильными или биологически неактивными. Кроме того, как бы тщательно ни проводилась очистка, конечный продукт может быть загрязнён токсичными веществами или веществами, вызывающими повышение температуры у человека и животных (пирогены). Чтобы решить эти проблемы, для получения рекомбинантных белков, предназначенных для использования в медицине, были разработаны эукариотические системы экспрессии. Такие белки должны быть идентичны природным по своим биохимическим, физическим и функциональным свойствам.
Для экспрессии клонированных эукариотических генов интенсивно используют обычные дрожжи Saccharomyces cerevisiae. Во-первых, это одноклеточный организм, генетика и физиология которого детально изучены, и который можно выращивать как в небольших лабораторных колбах, так и в промышленных биореакторах. Во-вторых, в дрожжах работают эффективные белок-синтезирующие механизмы. В-третьих, лишь очень немногие из собственных дрожжевых белков секретируются в среду; таким образом, если рекомбинантный белок секретируется клеткой, то его очистка не составит большого труда. В-четвёртых, поскольку дрожжи уже многие годы используют в хлебопечении и пивоварении, Департамент по контролю за качеством пищевых продуктов, медикаментов и косметических средств США включил S. cerevisiae в «список организмов, признанных безопасными» (GRAS, generally recognized as safe). Таким образом, использование этих организмов для получения белков, применяемых в медицине, не требует дополнительных экспериментов, необходимых при работе с неразрешёнными к применению микроорганизмами. Некоторые белки, синтезированные в Saccharomyces cerevisiae, уже применяются в качестве вакцин и фармацевтических препаратов, а также для диагностики (Табл. 1).
Таблица 1. Рекомбинантные белки, синтезируемые в системах экспрессии Saccharomyces cerevisiae
|
Вакцины |
|
Поверхностный антиген вируса гепатита В |
|
Белок малярийного плазмодия |
|
Белок оболочки HIV-1 (вирус иммунодефицита человека 1 типа) |
|
Диагностика |
|
Белок вируса гепатита С |
|
Антигены HIV-1 |
|
Лекарственные вещества |
|
Фактор роста эпидермиса |
|
Инсулин |
|
Инсулиноподобный фактор роста |
|
Тромбоцитарный фактор роста |
|
Проинсулин |
|
Фактор роста фибробластов |
|
Колониестимулирующий фактор гранулоцитов и макрофагов |
|
а-Антитрипсин |
|
Фактор ХIIIа системы свёртывания крови |
Источник: Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. Изд-во “Мир”, Москва, 2002.
В 2005 г. общее число биотехнологических фирм в США, по оценке экспертов издания «MedAdNews», достигло 500, причем отмечена тенденция к созданию интегрированных крупных биофармацевтических фирм и их отделений. Разработка противоопухолевых лекарственных средств является приоритетным направлением биотехнологических исследований в США. Около 60% препаратов из общего количества разрабатываемых биотехнологических средств предназначено для лечения рака или связанных с ним проблем. 18 генно-инженерных препаратов, находящихся на разных стадиях клинических исследований, являются потенциальными средствами для лечения СПИДа и профилактики ВИЧ-инфекции.
Предполагалось, что с помощью новой технологии можно будет получать весь спектр лекарственных препаратов в количествах, достаточных для их эффективного тестирования и для применения в клинике. Эти ожидания оправдались. На сегодняшний день клонировано более 400 генов различных белков человека, которые могут стать лекарственными препаратами. Большинство этих генов экспрессированы в клетках-хозяевах, и их продукты прошли и проходят проверку на возможность применения для лечения различных заболеваний человека. Свыше 30 биотехнологических препаратов прошли проверку и одобрение Департамента по контролю за качеством пищевых продуктов, медикаментов и косметических средств США (FDA) (Табл. 2).
Таблица 2. Рекомбинантные белки, получившие разрешение FDA на применение в качестве лекарственных препаратов
|
Белок |
Фирма |
Заболевание |
|
Антигемофильный фактор |
Milex, Baxter Healthcare, Genetics Institute |
Гемофилия А |
|
Глюкоцереброзидаза |
Genzyme |
Болезнь Гоше |
|
Гормон роста |
Genentech |
Дефицит гормона роста у детей |
|
ДНКаза I |
Genentech |
Муковисцидоз |
|
Инсулин |
Eli Lilly |
Сахарный диабет |
|
Интерлейкин-2 |
Chiron |
Рак почки |
|
Интерферон а2а |
Hoffman-La Roche |
Волосистая лейкоплакия, саркома Капоши |
|
Интерферон 2b |
Schering-Plough |
Волосистая лейкоплакия, остроконечная кондилома, саркома Капоши, гепатиты В и С |
|
Интерферон аn3 |
Interferon Sciences |
Остроконечная кондилома |
|
Интерферон вlb |
Berlex Laboratories and Chiron |
Рецидивирующий рассеянный склероз |
|
Интерферон уlb |
Genentech |
Хронический грануломатоз |
|
Соматотропин |
Eli Lilly |
Дефицит гормона роста |
|
Тканевый активатор плазминогена |
Genentech |
Острый инфаркт миокарда, острая обширная эмболия лёгочной артерии |
|
Эритропоэтин |
Amgen and Ortho Biotech |
Анемия, заболевания почек |
Источник: Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. Изд-во “Мир”, Москва, 2002.
Генная инженерия белков-ферментов
Технология рекомбинантных ДНК позволяет выделять гены любых белков, существующих в природе, экспрессировать их в специфическом хозяйском организме и получать чистые белковые продукты. Однако физические и химические свойства таких «природных» белков часто не удовлетворяют условиям, обеспечивающим возможность их промышленного применения. Иногда для получения белков, обладающих нужными свойствами, в качестве источника соответствующих генов используют организмы, растущие в необычных, зачастую экстремальных условиях. Для получения белков с заранее заданными свойствами можно использовать также мутантные формы генов. Однако число мутантных белков чрезвычайно велико. Мутагенез с последующим отбором редко приводит к существенному улучшению свойств исходного белка, поскольку большинство аминокислотных замен сопровождается снижением активности фермента.
Для создания белков со специфическими свойствами можно использовать другой подход, основанный на внесении изменений в кодирующие их клонированные гены. Это позволяет получать белки с другими, чем у их аналогов, свойствами.
На долю 20 из многих тысяч изученных и охарактеризованных ферментов приходится более 90% всех ферментов, используемых в настоящее время в промышленности (Табл. 3).
Таблица 3. Некоторые ферменты и области их применения в промышленности
|
Фермент |
Применение |
|
a-Амилаза |
Пивоварение, производство спирта |
|
Аминоацилаза |
Получение L-аминокислот |
|
Бромелаин |
Размягчение мяса, осветление соков |
|
Каталаза |
Антиоксидант в готовых к употреблению пищевых продуктах |
|
Целлюлаза |
Получение спирта и глюкозы |
|
Фицин |
Размягчение мяса, осветление соков |
|
Глюкоамилаза |
Пивоварение, производство спирта |
|
Глюкозоизомераза |
Производство сиропов с высоким содержанием фруктозы |
|
Глюкозооксидаза |
Антиоксидант в готовых к употреблению пищевых продуктах |
|
Инвертаза |
Инверсия сахарозы |
|
Лактаза |
Утилизация сыворотки, гидролиз лактозы |
|
Липаза |
Сыроварение, получение ароматизаторов |
|
Папаин |
Размягчение мяса, осветление соков |
|
Пектиназа |
Осветление соков, производство спирта |
|
Протеаза |
Детергент, производство спирта |
|
Реннет |
Сыроварение |
Источник: Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. Изд-во “Мир”, Москва, 2002.
Остальные ферменты не используются потому, что присущая им активность не удовлетворяет требованиям, предъявляемым высокоспециализированными процессами, протекающими in vitro. Большинство ферментов быстро денатурируют при высокой температуре и в присутствии органических растворителей, а именно в этих условиях протекают многие промышленные процессы. Термостабильные ферменты можно выделить из термофильных микроорганизмов, однако эти организмы не всегда синтезируют именно те специфические ферменты, которые необходимы. Поэтому эти трудности преодолевают при помощи направленного мутагенеза и клонирования генов-мишеней.
Молекулярная диагностика.
Успехи современной медицины и сельского хозяйства часто зависят от того, удаётся ли обнаруживать специфические вирусы, бактерии, грибы, паразитические микроорганизмы, белки и низкомолекулярные соединения в организме человека или животных, в растения, воде или почве. Профилактику и лечение любого инфекционного заболевания значительно облегчает ранняя и точная идентификация вызвавшего его патогенного микроорганизма. Для проведения многих диагностических процедур необходимо сначала вырастить культуру потенциально патогенного микроорганизма и лишь затем проанализировать спектр его физиологических свойств. Хотя подобные тесты весьма эффективны и обладают достаточно высокой специфичностью, они часто занимают много времени и являются дорогостоящими. Это относится к идентификации и бактерий, и паразитических микроорганизмов. Кроме того, весьма ограничена возможность выявления тех патогенных микроорганизмов, которые плохо растут в культуре, либо вообще не поддаются культивированию.
Таблица 4. Сравнение некоторых методов диагностики инфекционных заболеваний, вызванных паразитическими микроорганизмами
|
Метод |
Преимущества |
Недостатки |
|
Микроскопическое исследование |
Простота |
Трудоёмкость, длительность |
|
|
Прямое выявление паразитических м/о |
Низкая чувствительность |
|
|
Возможность разграничения м/о по морфологическим признакам |
Невозможность разграничения сходных м/о |
|
|
|
Необходимость высокой квалификации для интерпретации результатов |
|
Культивирование in vitro и иммунизация мышей |
Обнаружение только жизнеспособных паразитических м/о |
Длительность анализа, высокая стоимость |
|
|
Возможность определения вирулентности и инфекционности |
Разные породы животных дают разные ответы |
|
|
|
Потеря жизнеспособности в организме животного |
|
|
|
Использование животных |
|
Определение антител в сыворотке |
Простота, непродолжительность анализа |
Не всегда специфичен |
|
|
Возможность автоматизации |
Невозможность разграничения острой и латентной форм инфекции |
|
|
Возможность тестирования большого числа образцов |
|
|
Гибридизация и ПЦР |
Быстрота, высокая чувствительность и специфичность |
Высокая стоимость анализов, многоэтапность |
|
|
Прямое обнаружение паразитических м/о |
Невозможность разделить живые и мёртвые м/о |
|
|
Возможность разграничения разных видов |
Возможность получения ложноположительных и ложноотрицательных результатов |
|
|
Независимость результатов от предыдущих инфекций |
|
|
|
Не требуют жизнеспособности паразитов |
|
|
|
Возможность автоматизации |
|
Источник: Weiss, Clin. Microbiol. Rev. 8: 113 – 130, 1995; Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. Изд-во “Мир”, Москва, 2002.
Любой метод выявления патогенных микроорганизмов должен быть достаточно простым и обладать высокой специфичностью и чувствительностью. Специфичный диагностический тест должен давать положительный ответ только на микроорганизм-мишень, чувствительный – обнаруживать очень малые количества такой мишени даже на фоне других микроорганизмов или молекул, загрязняющих образец. Простота метода подразумевает, что он является достаточно продуктивным, эффективным и недорогим для рутинного применения.
По оценкам специалистов, объём мирового рынка иммунодиагностических тестов в 1993 г. составил 3,4 млрд. долл. США. В последующие 10 -15 лет возрастал на 5-10% ежегодно. В 1994 г. объём мирового рынка ДНК-диагностических тестов был равен примерно 80 млн. долл., к 2000 г. составил около 600 млн. долл., к 2004 г. – около 2 млрд. долл.
Наиболее распространённым иммунологическим методом является ELISA (Enzyme-linked immunosorbent assay) – ферментный иммуносорбентный анализ. Он применяется для обнаружения различных белков, идентификации вирусов и бактерий, а также определения низкомолекулярных соединений в широком спектре биологических образцов (Табл. 5). Чтобы повысить специфичность первых антител, для диагностики часто используют моноклональные антитела. При этом для уменьшения стоимости прибегают к технике клонирования их фрагментов в бактерии E. coli и получают комбинаторную библиотеку, а на её основе – широкий спектр комбинаций фрагментов антител, направленных против антиген-мишени.
Таблица 5. Использование моноклональных антител для выявления различных соединений и диагностики инфекционных заболеваний
|
Полипептидные гормоны |
Хорионический гонадотропин |
|
|
Гормон роста |
|
|
Лютеинизирующий гормон |
|
|
Фолликулостимулирующий гормон |
|
|
Тиреотропный гормон |
|
|
Пролактин |
|
Маркёры опухоли |
Канцероэмбриональный антиген |
|
|
Специфический антиген предстательной железы |
|
|
Рецептор интерлейкина-2 |
|
|
Рецептор фактора роста эпидермиса |
|
Цитокины |
Интерлейкины 1-8 |
|
|
Колониестимудирующий фактор |
|
Лекарственные препараты |
Теофиллин |
|
|
Гентамицин |
|
|
Циклоспорин |
|
Различные соединения |
Тироксин |
|
|
Витамин В 12 |
|
|
Ферритин |
|
|
Продукты распада фибрина |
|
|
Tau-белок |
|
Инфекционные заболевания |
Хламидиоз |
|
|
Герпес |
|
|
Краснуха |
|
|
Гепатит В |
|
|
Легионеллёз |
|
|
СПИД |
Источник: Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. Изд-во “Мир”, Москва, 2002.
Высокочувствительным и специфичным методом обнаружения нуклеотидных последовательностей в биологических образцах является гибридизация. Его использовали при разработке способов идентификации патогенных микроорганизмов в клинических образцах и различных микроорганизмов в окружающей среде. Молекулярная биология – это стремительно развивающееся направление. Хотя её основные принципы уже сформировались, технические детали отдельных тестов могут дорабатываться. Для получения в достаточном количестве ДНК-мишеней сейчас успешно применяют ПЦР. Использование ПЦР и специфических зондов существенно повышает чувствительность тестов и позволяет применять нерадиоактивные хромогенные, хемилюминесцентные и флуоресцентные системы регистрации.
В судебной медицине всё более широкое применение находит метод геномной дактилоскопии, основанный на том, что ДНК каждого человека образует уникальный набор гибридизационных полос. При этом в качестве зондов обычно используют минисателлитные ДНК человека, которые не кодируют никаких белков и отличаются высокой вариабельностью.
Для характеристики ДНК растений используют набор произвольных нуклеотидных последовательностей, проводят ПЦР случайных фрагментов ДНК, осуществляют электрофорез и получают специфичный для каждого растения набор полос ДНК. Этот метод носит название RAPD (random amplified polymorphic DNA), который использует полиморфные ДНК-маркёры для амплификации случайных фрагментов.
Генно-инженерные вакцины.
Еще одной ведущей группой среди разрабатываемых биотехнологических продуктов являются вакцины. В настоящее время в США на различных стадиях разработки находятся 14 генно-инженерных вакцин, предназначенных для борьбы с герпесом, СПИДом, малярией, гепатитом, различными опухолевыми заболеваниями и пр. На третьем месте среди наиболее активно разрабатываемых генно-инженерных продуктов – интерлейкины. В США на разных стадиях разработки находятся 16 препаратов этой группы, а также 18 типов интерферонов, 19 колониестимулирующих факторов, 24 фактора роста, 4 гормона роста человека, 2 супероксиддисмутазы, 4 рекомбинантных растворимых белка СД-4, 3 фактора некроза опухолей, 2 модификации эритропоэтина и 6 кровесвертывающих факторов.
Традиционные вакцины содержат инактивированные патогенные микроорганизмы (бактерии или вирусы). Эти вакцины имеют ряд недостатков: не все патогенные микроорганизмы можно вырастить в необходимых для производства вакцины количествах; работа с большим количеством патогенных микроорганизмов требует соблюдения строжайших мер предосторожности; ослабленные штаммы нередко ревертируют и становятся вирулентными; инактивация часто бывает неполной; срок годности вакцины зависит от условий её хранения. Поэтому для создания вакцин используют различные технологии рекомбинантных ДНК. Делетируя гены, ответственные за вирулентность, получают живые вакцины, содержащие непатогенные, иммунологически активные штаммы, которые не могут ревертировать и становиться патогенными. Клонированные гены, кодирующие основные антигенные детерминанты патогенного организма, встраивают в геном непатогенного носителя (обычно вируса) и получают безопасную, не содержащую болезнетворных микроорганизмов вакцину. Наконец, гены или их сегменты, кодирующие основные антигенные детерминанты патогенных микроорганизмов, встраивают в экспрессирующие векторы, получают нужный продукт в большом количестве и используют его как вакцину.
К вакцинам для животных предъявляются менее жёсткие требования, поэтому первыми вакцинами, полученными с помощью технологии рекомбинантных ДНК, были вакцины против ящура, бешенства, дизентерии и диареи поросят. Создаются и другие вакцины для животных, а также появились и проверяются рекомбинантные вакцины, предназначенные для человека (Табл. 6).
Таблица 6. Патогенные микроорганизмы, против которых в настоящее время разрабатываются вакцины
|
Микроорганизм |
Заболевание |
|
Вирусы |
|
|
Вирус ветряной оспы – опоясывающего лишая |
Ветряная оспа |
|
Цитомегаловирус |
Постнатальные инфекции и снижение иммунного статуса |
|
Вирус Денге |
Геморрагическая лихорадка |
|
Вирус гепатита А |
Высокая температура, поражение печени |
|
Вирус гепатита В |
Хроническое поражение печени |
|
Вирус простого герпеса типа 2 |
Язвы гениталий |
|
Вирусы гриппа А и В |
Острые респираторные заболевания |
|
Вирус японского энцефалита В |
Энцефалит |
|
Вирус парагриппа |
Воспаление верхних дыхательных путей |
|
Вирус бешенства |
Энцефалит |
|
Респираторно-синцитиальный вирус |
Поражение верхних и нижних дыхательных путей |
|
Ротавирус |
Острый гастроэнтерит новорождённых |
|
Вирус жёлтой лихорадки |
Поражение сердца, почек и печени |
|
Вирус иммунодефицита человека |
СПИД |
|
Бактерии |
|
|
Vibrio cholerae |
Холера |
|
Энтеротоксичные штаммы E.coli |
Диспепсия |
|
Neisseria gonorrhoeae |
Гонорея |
|
Haemophilis influenzae |
Менингит, сепсис |
|
Mycobacterium leprae |
Проказа |
|
Neisseria meningitidis |
Менингит |
|
Bordetella pertussis |
Коклюш |
|
Штаммы Shigella |
Дизентерия |
|
Streptococcus группы А |
Скарлатина, ревматическая атака, ангина |
|
Streptococcus группы В |
Сепсис, урогенитальная инфекция |
|
Streptococcus pneumoniae |
Пневмония, менингит |
|
Clostridium tetani |
Столбняк |
|
Mycobacterium tuberculosis |
Туберкулёз |
|
Salmonella typhi |
Брюшной тиф |
|
Паразиты |
|
|
Onchocerca volvulus |
«Речная слепота» |
|
Leishmania spp. |
Поражения кожи и внутренних органов |
|
Plasmodium spp. |
Малярия |
|
Schistosoma mansoni |
Шистосомоз |
|
Trypanosoma spp. |
Сонная болезнь (американский трипаносомоз) |
|
Wuchereria bancrofti |
Филяриатоз |
Источник: Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. Изд-во “Мир”, Москва, 2002.
Использование рекомбинантных микроорганизмов для получения коммерческих продуктов
Бактерии можно использовать не только как «фабрики» для синтеза белков-ферментов, но и получать с их помощью новые продукты, изменяя метаболизм бактериальных клеток введением в них чужеродных генов или модификацией уже существующих. Можно создавать рекомбинантные микроорганизмы, способные синтезировать самые разные низкомолекулярные соединения: L-аскорбиновую кислоту, краситель индиго, аминокислоты, антибиотики, мономерные единицы различных биополимеров. Общая стратегия при этом состоит во введении в организм хозяина специфических генов, клонированных в подходящем векторе, которые кодируют один или несколько ферментов, катализирующих не свойственные микроорганизму метаболические реакции или влияющих на осуществляемый им в норме биосинтез определённых соединений. Этот подход создаёт необычные пути синтеза самых разных соединений.
Аминокислоты широко применяются в пищевой промышленности – в качестве усилителей вкуса и аромата, антиоксидантов и пищевых добавок; в сельском хозяйстве – в качестве кормовых добавок; в медицине – для терапии послеоперационных больных; в химической промышленности – в качестве исходных веществ при синтезе полимеров и производстве косметических средств (Табл. 7). Ежегодно в мире производится более 800 тыс. т аминокислот стоимостью 5 млрд. долл. При этом больше половины общего объёма производства приходится на долю L-глутаминовой кислоты, которая используется для получения широко известного усилителя вкуса и аромата – глутамата натрия.
Таблица 7. Применение аминокислот
|
Аминокислота |
Применение/Свойства |
|
Аланин |
Усилитель вкуса и аромата |
|
Аргинин |
Лечение заболеваний печени |
|
Аспарагин |
Диуретик |
|
Аспарагиновая кислота |
Усилитель вкуса и аромата; синтез подсластителей |
|
Валин |
Растворы для внутривенных инъекций |
|
Гистидин |
Лечение язв; антиоксидант |
|
Глицин |
Синтез подсластителей |
|
Глутамин |
Лечение язв |
|
Глутаминовая кислота |
Усилитель вкуса и аромата |
|
Изолейцин |
Растворы для внутривенных инъекций |
|
Лейцин |
Растворы для внутривенных инъекций |
|
Лизин |
Кормовая добавка; пищевая добавка |
|
Метионин |
Кормовая добавка |
|
Пролин |
Растворы для внутривенных инъекций |
|
Серин |
Косметическая промышленность |
|
Тирозин |
Растворы для внутривенных инъекций; предшественник L-DOPA |
|
Треонин |
Кормовая добавка |
|
Триптофан |
Растворы для внутривенных инъекций; антиоксидант |
|
Фенилаланин |
Инфузии; синтез подсластителей |
|
Цистеин |
Производство хлеба; лечение бронхита; антиоксидант |
Источник: Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. Изд-во “Мир”, Москва, 2002.
В промышленном масштабе аминокислоты получают в основном либо экстракцией из белковых гидролизатов, либо как продукты метаболизма двух неспорулирующих грамположительных почвенных бактерий, Corynebacterium или Brevibacterium spp. Для повышения продуктивности этих микроорганизмов используется мутагенез с последующим отбором штаммов – сверхпродуцентов определённых аминокислот. Такой способ получения штаммов требует много времени, эффективность его не всегда велика. Альтернативный подход состоит в выделении и изменении специфических генов, кодирующих ключевые ферменты определённых биохимических реакций, на основании детальных биохимических данных об этих ферментах. Однако, такой генноинженерный подход не совсем прост. Трудно определить, какой фермент нужно модифицировать, чтобы увеличить выход конечного продукта. А также экспрессирующие векторы и методики трансформации для грамположительных организмов типа Corynebacterium и Brevibacterium spp. находятся на стадии разработки. В качестве альтернативы для синтеза аминокислот можно использовать E. coli. Этот микроорганизм хорошо изучен, а генноинженерные методы работы с ним более или менее детально разработаны.
Биодеградация токсичных соединений и утилизация биомассы
В настоящее время разработан целый ряд технологических, в том числе и биотехнологических, подходов, с помощью которых. возможно, удастся перерабатывать большие количества отходов (например, лигноцеллюлозы) и токсичные вещества.
Проблема утилизации токсичных отходов стоит очень остро. В 1985 г. мировое производство лишь одного из загрязняющих окружающую среду химических веществ, пентахлорфенола. составило более 50 000 т. Раньше токсичные вещества разрушали, сжигая их или обрабатывая другими химическими веществами, что тоже приводило к загрязнению окружающей среды, а кроме того, обходилось очень дорого. К середине 1960-х гг. были обнаружены почвенные микроорганизмы, способные к деградации ксенобиотиков (неприродных, синтетических химических веществ) – гербицидов, пестицидов, хладагентов, растворителей и т. д. Это открытие подтвердило правильность предположения о том, что микроорганизмы можно использовать для экономичного и эффективного разрушения токсичных химических отходов.
Некоторые микроорганизмы обладают природной способностью к деградации различных ксенобиотиков. Однако следует иметь в виду, что: 1). ни один из них не может разрушать все органические соединения; 2). некоторые органические соединения в высокой концентрации подавляют функционирование или рост деградирующих их микроорганизмов; 3). большинство очагов загрязнения содержит смесь химикатов, и микроорганизм, способный разрушать один или несколько её компонентов, может инактивироваться другими компонентами; 4). многие неполярные соединения адсорбируются частицами почвы и становятся менее доступными; 5). биодеградация органических соединений часто происходит довольно медленно. Часть этих проблем можно решить, осуществив конъюгационный перенос плазмид, которые кодируют ферменты разных катаболических путей, в один реципиентный штамм.
Основную группу почвенных микроорганизмов, разрушающих ксенобиотики. составляют бактерии рода Pseudomonas. Биохимические исследования показали, что разные штаммы Pseudomonas способны расщеплять более 100 органических соединений. Нередко один штамм использует в качестве источника углерода несколько родственных соединений.
В биодеградации сложной органической молекулы обычно участвуют несколько разных ферментов. Кодирующие их гены могут иметь хромосомную локализацию, но чаще входят в состав крупных плазмид (Табл. 8), а иногда обнаруживаются как в хромосомной, так и в плазмидной ДНК.
Таблица 8. Плазмиды Pseudomonas, и соединения, которые они разрушают
|
Плазмида |
Деградируемое соединение |
|
SAL |
Салицилат |
|
SAL |
Салицилат |
|
SAL |
Салицилат |
|
TOL |
Ксилол и толуол |
|
pJP1 |
2,4-дихлорфеноскиуксусная кислота |
|
pJP2 |
2,4-дихлорфеноскиуксусная кислота |
|
pJP3 |
2,4-дихлорфеноскиуксусная кислота |
|
CAM |
Камфара |
|
XYL |
Ксилол |
|
pAC31 |
3,5-дихлорбензоат |
|
pAC25 |
3-хлорбензоат |
|
pWWO |
Ксилол и толуол |
|
NAH |
Нафталин |
|
XYL-K |
Ксилол и толуол |
Источник: Cork, Krueger. Adv. Appl. Microbiol. 36: 1-66, 1991.
В большинстве случаев одна плазмида содержит гены ферментов одного специфичного катаболического пути. Объединяя плазмиды разных штаммов Pseudomonas в одном хозяине, можно создать организм, способный к деградации нескольких соединений. Кроме того, с помощью генетических манипуляций можно расширить спектр субстратов, разрушаемых с помощью определённого ферментативного пути.
В 1970-х гг. Чакрабарти и его коллегами был создан первый бактериальный штамм, обладающий более широкими катаболическими возможностями. Он расщеплял большинство углеводородов нефти и был назван «супербациллой». Для его получения использовали плазмиды, каждая из которых кодировала фермент, расщепляющий определённый класс углеводородов: плазмида CAM детерминировала деградацию камфары, ОСТ – октана, NAH – нафталина, XYL – ксилола. Все эти плазмиды путём рекомбинации перенесли в один бактериальный штамм, который растёт на неочищенной нефти лучше исходных штаммов, взятых по отдельности или вместе.
Хотя сам этот штамм не использовали для ликвидации нефтяных загрязнений, он сыграл важную роль в становлении биотехнологической промышленности. Изобретатель «супербациллы» получил патент США, описывающий структуру данного штамма и возможности его применения. Это был первый патент, выданный за создание генетически модифицированного микроорганизма и подтверждённый Верховным судом США, который проиллюстрировал, что биотехнологические компании могут защищать свои изобретения точно так же, как химические и фармацевтические.
Использование микроорганизмов для расщепления загрязнителей – разливов нефти, нефтепродуктов, вредных химикатов, обычных химических отходов – называется биоремедиация. С 1988 г. биоремедиация применяется регулярно на государственных промышленных и военных объектах США для расщепления разлитой нефти. Биоремедиация уже применялась для устранения загрязнения и другими химическими соединениями, например, фенолом, трихлорэтиленом. Существуют разработки по генетической модификации грибов, бактерий и водорослей для улавливания (биосорбции) радионуклидов и вредных металлов (меди, ртути, кадмия, кобальта, урана). Экономическая мотивация для развития очистительных биотехнологий заключается в их более низкой себестоимости и большей эффективности по сравнению с традиционными методами утилизации отходов и форсмажорных последствий хозяйственной деятельности.
***
Многие задачи, принято считать, могут решаться биотехнологиями. Однако одновременно нельзя забывать о последствиях, к которым может привести столь бурное развитие молекулярной биотехнологии. Более того, существует мнение, что массовое внедрение в жизнь генной инженерии и биотехнологии, наоборот, порождает новые, ещё более острые проблемы. Целый ряд биотехнологий сталкивается с неоднозначным восприятием в общественном сознании – от сдержанного, настороженного отношения до полного неприятия и протеста. Существующие озабоченности можно отнести к нескольким группам.
- Ряд опасений связан связан с отсутствием гарантий санитарно-гигиенической безопасности биотехнологических разработок. На сегодняшний день отсутствуют чёткие данные относительно того, безопасны ли генетически модифицированные сельскохозяйственные продукты для здоровья людей и животных или регенеративная терапия для пациентов. Вызывают опасения уже зарегистрированные случаи аллергических реакций на продукты из генетически модифицированных растений, выработки иммунитета к отдельным антибиотикам в результате употребления в пищу трансгенной продукции. По-разному в различных странах и регионах решается вопрос маркировки генетически модифицированных продуктов питания и лекарственных средств. Отсутствие обязательной маркировки в ряде стран вызывает среди потребителей протест и обвинения в адрес властей и бизнеса в навязывании им небезопасных трансгенных продуктов – «Frankenstein foods» – без адекватного предупреждения.
- Экологическая составляющая опасений, вызванных биотехнологиями, связана с искусственным созданием преимуществ для считанных единиц сельскохозяйственных культур, чему дали распространение «зелёная революция» 1960-х гг. и современные биотехнологии. Это представляет собой угрозу для биологического разнообразия, необходимого для поддержания естественного баланса экосистем и, в конечном счёте, выживания человечества. Кроме того, специалисты усматривают «биоопасность» в неконтролируемом перемещении новых генов и их сочетаний от модифицированных растений, животных, бактерий.
- В контексте распространения биотехнологий многие усматривают появление комплекса экономических и юридических проблем, связанных с вопросами интеллектуальной собственности. Биотехнологической индустрии в её самом мощном – американском – варианте свойственна тенденция к вертикальной интеграции и монополизации. Производители трансгенных семян кукурузы, риса, сорго и других культур в США проводят жёсткую политику в отношении фермеров, требуя строгого соблюдения лицензионных соглашений, запрещающих, в частности, сохранение семян для использования в следующем году. Биотехнологические компании занимаются «биоразведкой» в странах третьего мира, на которые приходится 90% биоразнообразия планеты, в поисках живых организмов со свойствами, которые могут иметь коммерческое применение, изучая накопленный веками опыт аборигенов. Удачные находки патентуются западными компаниями, которые в результате получают эксклюзивные права на реализацию полученных продуктов, в том числе в странах третьего мира, где нередки протесты против такого «биопиратства».
- Неприятие биотехнологий нередко выражают традиционные религиозные и этические системы. Любая биотехнология подразумевает некое вмешательство в «естественные» процессы жизнедеятельности живых организмов или использование их в качестве сырья, материала, «объекта» или «инструмента» («инструментализация», «объективация» живого). Это может восприниматься как «игра в Бога» или просто насилие над природой. Увлечение исследованиями генетического кода рассматривается как «редукционизм», сводящий сущность живых организмов только к структуре их ДНК. Объектом такого рода критики является широкий спектр биотехнологий, главным образом, генетическая модификация сельскохозяйственных растений, животных и генная терапия человека. Нередко говорится о том, что генная терапия неизбежно выльется в практику «генетического усовершенствования» людей или «позитивной евгенике». Исследования с человеческими стволовыми клетками, некоторые способы получения которых предусматривают уничтожение эмбриона, находят себе врагов среди «сторонников права на жизнь», противников абортов. Клонирование стволовых клеток рассматривается многими как скользкий скат к распространению практики репродуктивного клонирования, т. е. асексуального создания живого организма, которое остаётся табу в большинстве современных обществ. В условиях расширяющихся возможностей контроля над развитием и жизнедеятельностью человеческого индивида с помощью программирования генетического кода, нейрофармакологической терапии, а в перспективе и с помощью асексуальной репродукции (клонирования) по-новому звучит вопрос о природе человека и способности определённых общественных сил навязать свою систему ценностей, которая может маргинализировать и дискриминировать отдельные категории людей. Отдельный пласт критики – менее традиционный, но набирающий обороты в современных демократических обществах – связан с защитой прав животных, которые используются в качестве объектов биотехнологических исследований.
- Биотехнологии увязывают с некоторыми нежелательными социальными последствиями. Например, результаты генной диагностики могут ставить человека в условия, которые стесняют свободу репродуктивного выбора и вынуждают соглашаться на аборт. Получаемые в результате генетического тестирования знания о предрасположенности человека к определённым тяжёлым заболеваниям сказываются на его перспективах найма на работу и доступа к медицинскому страхованию, что особенно актуально в странах с отсутствующей системой обязательного государственного медицинского страхования. А это создаёт предпосылки для генетической дискриминации.
Литература:
- Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. Изд-во “Мир”, Москва, 2002.
- Олескин А.В. Биополитика. М., 2001, с. 320.
- The Boston Globe http://www. boston.com/bostonglobe/
- The Washington Post, Reuters http://r.smartbrief.com/resp/uraUwNvtiakCiRCibTaLBWcNVcDq?format=standard
- Therapeutic Project Tax Credit http://www.ustreas.gov/press/releases/reports/5.21.10.pdf
- Grace E.S. Biotechnology Unzipped; Promises and Realities. Trifolium Press, Inc.,Toronto, 1997, Canada
- Britannica 2002 Deluxe Edition (CD-ROM). Entry: «Biotechnology».
- OECD, Biotechnology statistics database, January 2009.
- Data from Pharmaprojects, February 2008; FDA and EMEA websites accessed April 2009.
- Sawaya D., based on data from Pharmaprojects, February 2008.
- Cork, Krueger. Adv. Appl. Microbiol. 36: 1-66, 1991.
- B. Glick, J. Pasternak Molecular Biotechnology. Principles and Applications of Recombinant DNA. M., Mir, 2002.
- Oleskin A.V. Biopolitics. M. 2001, p. 320
[1] Статья подготовлена при финансовой поддержке Российского Гуманитарного научного фонда по проекту 09-02-00617 «а|р».
[2] The Washington Post http://washingtonpost.com, Reuters
[3] The Boston Globe http://www. boston.com/bostonglobe/
[4] Therapeutic Project Tax Credit http://www.ustreas.gov/press/releases/reports/5.21.10.pdf
[5] Grace E.S. Biotechnology Unzipped; Promises and Realities. Trifolium Press, Inc.,Toronto, 1997, Canada
[6] Britannica 2002 Deluxe Edition (CD-ROM). Entry: «Biotechnology».
[7] Олескин А.В. Биополитика. М., 2001, с. 320.
[8] OECD, Biotechnology statistics database, January 2009.
[9] Data from Pharmaprojects, February 2008; FDA and EMEA websites accessed April 2009.
[10] Там же.
[11] Sawaya D., based on data from Pharmaprojects, February 2008.