Biyoteknoloji, organizmaların teknolojik sorunları çözmek için nasıl kullanıldığını inceleyen disiplindir. Basitçe söylemek gerekirse, insan ihtiyaçlarını karşılamanın yeni yollarını bulmak amacıyla canlı organizmaları inceleyen bir bilimdir. Örneğin genetik mühendisliği veya klonlama, hem organizmaları hem de en son bilgisayar teknolojilerini eşit etkinlikle kullanan yeni disiplinlerdir.

Biyoteknoloji: kısaca

“Biyoteknoloji” kavramı sıklıkla 20. ve 21. yüzyıllarda ortaya çıkan genetik mühendisliği ile karıştırılır, ancak biyoteknoloji daha geniş bir çalışma spesifikliğini ifade eder. Biyoteknoloji, bitki ve hayvanları, hibridizasyon ve yapay seçilim yoluyla insan ihtiyaçlarına göre değiştirmede uzmanlaşmıştır.

Bu disiplin insanlığa gıda ürünlerinin kalitesini artırma, canlı organizmaların yaşam beklentisini ve üretkenliğini artırma fırsatı vermiştir; biyoteknoloji budur.

Geçen yüzyılın 70'li yıllarına kadar bu terim yalnızca gıda endüstrisi ve tarımda kullanılıyordu. Bilim adamlarının, test tüplerinde canlı organizmalar yetiştirmek veya rekombinant DNA oluşturmak gibi laboratuvar araştırmalarında "biyoteknoloji" terimini kullanmaya başlaması 1970'li yıllara kadar değildi. Bu disiplin genetik, biyoloji, biyokimya, embriyoloji gibi bilimlerin yanı sıra robotik, kimya ve bilgi teknolojilerine dayanmaktadır.

Yeni bilimsel ve teknolojik yaklaşımlara dayanarak, iki ana konumdan oluşan biyoteknoloji yöntemleri geliştirilmiştir:

• Periyodik sürekli modda biyolojik nesnelerin büyük ölçekli ve derin ekimi.
• Özel koşullar altında büyüyen hücre ve dokular.

Yeni biyoteknoloji yöntemleri, genleri manipüle etmeyi, yeni organizmalar yaratmayı veya mevcut canlı hücrelerin özelliklerini değiştirmeyi mümkün kılmaktadır. Bu, organizmaların potansiyelinin daha kapsamlı şekilde kullanılmasını mümkün kılar ve insanın ekonomik faaliyetini kolaylaştırır.

Biyoteknolojinin tarihi

Kulağa ne kadar tuhaf gelse de, biyoteknolojinin kökeni, insanların şarap yapımı, fırıncılık ve diğer yemek pişirme yöntemleriyle yeni yeni ilgilenmeye başladığı uzak geçmişten geliyor. Örneğin, mikroorganizmaların aktif olarak katıldığı biyoteknolojik fermantasyon süreci, yaygın olarak kullanıldığı eski Babil'de biliniyordu.

Biyoteknoloji ancak 20. yüzyılın başlarında bir bilim olarak görülmeye başlandı. Kurucusu Fransız bilim adamı mikrobiyolog Louis Pasteur'du ve terimin kendisi ilk kez Macar mühendis Karl Ereki (1917) tarafından kullanılmaya başlandı. 20. yüzyıla, kimya ve fizikteki başarıların aktif olarak kullanıldığı moleküler biyoloji ve genetiğin hızlı gelişimi damgasını vurdu. Araştırmanın en önemli aşamalarından biri canlı hücrelerin kültürlenmesine yönelik yöntemlerin geliştirilmesiydi. Başlangıçta, endüstriyel amaçlar için yalnızca mantarlar ve bakteriler yetiştirilmeye başlandı, ancak birkaç on yıl sonra bilim adamları, gelişimlerini tamamen kontrol ederek herhangi bir hücre oluşturabilirler.

20. yüzyılın başında fermantasyon ve mikrobiyoloji endüstrileri aktif olarak gelişti. Şu anda antibiyotik üretimini kurmak için ilk girişimlerde bulunuldu. İlk gıda konsantreleri geliştirilmekte, hayvansal ve bitkisel kökenli ürünlerdeki enzim seviyeleri izlenmektedir. 1940 yılında bilim adamları ilk antibiyotik olan penisilini elde etmeyi başardılar. Bu, endüstriyel ilaç üretiminin gelişmesinin itici gücü oldu; modern biyoteknolojinin hücrelerinden birini temsil eden ilaç endüstrisinin bütün bir dalı ortaya çıktı.

Günümüzde biyoteknolojiler gıda endüstrisinde, tıpta, tarımda ve insan faaliyetinin diğer birçok alanında kullanılmaktadır. Buna göre “bio” ön ekiyle birçok yeni bilimsel yön ortaya çıktı.

Biyomühendislik

Biyoteknolojinin ne olduğu sorulduğunda nüfusun çoğunluğu şüphesiz bunun genetik mühendisliğinden başka bir şey olmadığı cevabını verecektir. Bu kısmen doğrudur ancak mühendislik, biyoteknolojinin geniş disiplininin yalnızca bir parçasıdır.

Biyomühendislik, ana faaliyeti mühendislik, tıp, biyoloji alanlarındaki bilgileri birleştirerek ve bunları pratikte uygulayarak insan sağlığını iyileştirmeyi amaçlayan bir disiplindir. Bu disiplinin tam adı biyomedikal mühendisliğidir. Ana uzmanlığı tıbbi sorunları çözmektir. Biyoteknolojinin tıpta kullanılması, yeni maddelerin modellenmesine, geliştirilmesine ve incelenmesine, farmasötiklerin geliştirilmesine ve hatta bir kişinin DNA yoluyla bulaşan konjenital hastalıklardan kurtarılmasına olanak sağlar. Bu alandaki uzmanlar, yeni prosedürleri yürütmek için cihaz ve ekipmanlar oluşturabilirler. Biyoteknolojinin tıpta kullanılması sayesinde yapay eklemler, kalp pilleri, deri protezleri, kalp-akciğer makineleri geliştirildi. Yeni bilgisayar teknolojilerinin yardımıyla biyomühendisler bilgisayar simülasyonlarını kullanarak yeni özelliklere sahip proteinler üretebilirler.

Biyotıp ve farmakoloji

Biyoteknolojinin gelişmesi tıbba yeni bir açıdan bakmayı mümkün kılmıştır. Bu alandaki uzmanlar, insan vücudu hakkında teorik bir temel geliştirerek biyolojik sistemleri değiştirmek için nanoteknolojiyi kullanma fırsatına sahip oluyor. Biyotıbbın gelişimi, ana faaliyeti canlı sistemleri moleküler düzeyde izlemek, düzeltmek ve tasarlamak olan nanotıbbın ortaya çıkmasına ivme kazandırdı. Örneğin, ilaçların hedefe yönelik dağıtımı. Bu, eczaneden evinize kurye teslimatı değil, ilacın doğrudan vücudun hastalıklı hücresine aktarılmasıdır.

Biyofarmakoloji de gelişiyor. Biyolojik veya biyoteknolojik kökenli maddelerin vücut üzerindeki etkilerini inceler. Bu bilgi alanındaki araştırmalar, biyofarmasötiklerin incelenmesine ve bunların yaratılmasına yönelik yöntemlerin geliştirilmesine odaklanmaktadır. Biyofarmakolojide terapötik ajanlar canlı biyolojik sistemlerden veya vücut dokularından elde edilir.

Biyoinformatik ve biyonik

Ancak biyoteknoloji yalnızca doku moleküllerinin ve canlı organizma hücrelerinin incelenmesi değildir, aynı zamanda bilgisayar teknolojisinin uygulanmasıdır. Böylece biyoinformatik gerçekleşir. Aşağıdaki gibi bir dizi yaklaşımı içerir:

• Genomik biyoinformatik. Yani karşılaştırmalı genomikte kullanılan bilgisayar analiz yöntemleri.
• Yapısal biyoinformatik. Proteinlerin uzaysal yapısını tahmin eden bilgisayar programlarının geliştirilmesi.
• Hesaplama. Biyolojik sistemleri kontrol edebilecek hesaplamalı metodolojiler oluşturmak.

Bu disiplinde biyolojik yöntemlerle birlikte matematik, istatistiksel hesaplama ve bilgisayar bilimi yöntemleri kullanılmaktadır. Tıpkı biyolojide bilgisayar bilimi ve matematik tekniklerinin kullanıldığı gibi, bugün kesin bilimlerde de canlı organizmaların organizasyonu doktrinini kullanabilirler. Biyonikte olduğu gibi. Bu, canlı doğanın ilke ve yapılarının teknik cihazlarda kullanıldığı uygulamalı bir bilimdir. Bunun bir nevi biyoloji ve teknolojinin simbiyozu olduğunu söyleyebiliriz. Biyonikteki disiplin yaklaşımları hem biyolojiye hem de teknolojiye yeni bir perspektiften bakıyor. Bionics bu disiplinler arasındaki benzerliklere ve farklılıklara baktı. Bu disiplinin biyolojik, teorik ve teknik olmak üzere üç alt türü vardır. Biyolojik biyonik, biyolojik sistemlerde meydana gelen süreçleri inceler. Teorik biyonik, biyosistemlerin matematiksel modellerini oluşturur. Ve teknik biyonik, çeşitli sorunları çözmek için teorik biyonikteki gelişmeleri uygular.

Gördüğünüz gibi biyoteknolojinin başarıları modern tıp ve sağlık hizmetlerinde oldukça yaygın, ancak bu sadece buzdağının görünen kısmı. Daha önce de belirtildiği gibi, biyoteknoloji, kişinin kendi yemeğini hazırlamaya başladığı andan itibaren gelişmeye başladı ve bundan sonra tarımda yeni yetiştirme bitkileri yetiştirmek ve yeni evcil hayvan türlerini yetiştirmek için yaygın olarak kullanıldı.

Hücre mühendisliği

Biyoteknolojideki en önemli tekniklerden biri yeni hücrelerin yaratılmasına odaklanan genetik ve hücre mühendisliğidir. Bu araçların yardımıyla insanlık, farklı türlere ait tamamen farklı elementlerden canlı hücreler oluşturmayı başarmıştır. Böylece doğada bulunmayan yeni bir gen dizisi yaratılmış olur. Genetik mühendisliği, kişinin değiştirilmiş bitki veya hayvan hücrelerinden istenilen nitelikleri elde etmesini mümkün kılar.

Tarımda genetik mühendisliğinin başarıları özellikle değerlidir. Bu, seçici türler olarak adlandırılan, gelişmiş niteliklere sahip bitkilerin (veya hayvanların) yetiştirilmesini mümkün kılar. Yetiştirme faaliyeti, belirgin olumlu özelliklere sahip hayvanların veya bitkilerin seçimine dayanmaktadır. Daha sonra bu organizmalar çaprazlanır ve yararlı özelliklerin gerekli kombinasyonuna sahip bir melez elde edilir. Elbette kelimelerle her şey basit geliyor ama istenilen melezi elde etmek oldukça zor. Gerçekte yalnızca bir veya birkaç faydalı gene sahip bir organizma elde etmek mümkündür. Yani kaynak malzemeye yalnızca birkaç ek nitelik eklendi, ancak bu bile tarımın gelişmesinde büyük bir adım atmayı mümkün kıldı.

Seleksiyon ve biyoteknoloji, çiftçilerin verimi artırmasına, meyveleri daha büyük, daha lezzetli ve en önemlisi dona karşı dayanıklı hale getirmesine olanak sağladı. Seçim hayvancılık sektörünü atlamaz. Her yıl daha fazla besi hayvanı ve yiyecek sağlayabilecek yeni evcil hayvan türleri ortaya çıkıyor.

Başarılar

Bilim adamları üreme bitkilerinin yaratılmasında üç dalgayı birbirinden ayırıyor:

1. 80'lerin sonu.İşte o zaman bilim insanları ilk kez virüslere dayanıklı bitkiler yetiştirmeye başladı. Bunun için hastalıklara karşı direnç gösterebilen türlerden bir gen alıp diğer bitkilerin DNA yapısına "naklederek" "çalışmasını" sağladılar.
2. 2000'li yılların başı. Bu dönemde yeni tüketici özelliklerine sahip tesisler oluşturulmaya başlandı. Örneğin, yüksek miktarda yağ, vitamin vb.
3. Günlerimiz.Önümüzdeki 10 yıl içinde bilim insanları, aşı tesisleri, ilaç tesisleri ve plastik, boya vb. bileşenler üretecek biyolojik geri kazanım tesislerini pazara sunmayı planlıyor.

Hayvancılıkta bile biyoteknolojinin vaadi heyecan vericidir. Hayvanlar uzun zamandır transgenik bir gene sahip, yani bir tür fonksiyonel hormona, örneğin büyüme hormonuna sahip olarak yaratılmıştır. Ancak bunlar yalnızca başlangıç ​​denemeleriydi. Araştırma, kanın pıhtılaşması zayıf olan hastalarda kanamayı durduran bir protein üretebilen transgenik keçilerle sonuçlandı.

Geçen yüzyılın 90'lı yıllarının sonunda Amerikalı bilim adamları hayvan embriyo hücrelerinin klonlanması üzerinde yakın çalışmaya başladılar. Bu, test tüplerinde hayvan yetiştirmeyi mümkün kılacaktır, ancak şimdilik bu yöntemin hala geliştirilmesi gerekmektedir. Ancak ksenotransplantasyonda (organların bir türden diğerine nakli), uygulamalı biyoteknoloji alanındaki bilim adamları önemli ilerleme kaydetti. Örneğin insan genomuna sahip domuzlar donör olarak kullanılabilir, bu durumda reddedilme riski minimum düzeydedir.

Gıda biyoteknolojisi

Daha önce de belirtildiği gibi, biyoteknolojik araştırma yöntemleri başlangıçta gıda üretiminde kullanıldı. Yoğurt, ekşi maya, bira, şarap, unlu mamuller gıda biyoteknolojisi kullanılarak elde edilen ürünlerdir. Araştırmanın bu bölümü, canlı organizmaların, özellikle de bakterilerin belirli özelliklerini değiştirmeyi, iyileştirmeyi veya yaratmayı amaçlayan süreçleri içerir. Bu bilgi alanındaki uzmanlar, çeşitli gıda ürünlerinin üretimi için yeni teknikler geliştiriyorlar. Hazırlanmaları için mekanizmalar ve yöntemler arıyor ve geliştiriyorlar.

Bir kişinin her gün yediği yiyecekler vitamin, mineral ve amino asitler açısından zengin olmalıdır. Ancak BM'ye göre bugün itibarıyla insanlara gıda sağlama konusunda bir sorun var. Nüfusun neredeyse yarısı yeterli gıdaya sahip değil, 500 milyon kişi aç ve dünya nüfusunun dörtte biri yetersiz kalitede gıda tüketiyor.

Bugün gezegende 7,5 milyar insan var ve eğer gıdanın kalitesini ve miktarını artırmak için harekete geçilmezse, eğer bu yapılmazsa, gelişmekte olan ülkelerdeki insanlar yıkıcı sonuçlarla karşı karşıya kalacak. Ve lipitleri, mineralleri, vitaminleri, antioksidanları gıda biyoteknolojisi ürünleriyle değiştirmek mümkünse, proteini değiştirmek neredeyse imkansızdır. Her yıl 14 milyon tondan fazla protein insanlığın ihtiyacını karşılamaya yetmiyor. Ancak biyoteknolojinin kurtarmaya geldiği yer burasıdır. Modern protein üretimi, protein liflerinin yapay oluşumuna dayanmaktadır. Gerekli maddelerle emprenye edilir, şekil verilir, uygun renk ve koku verilir. Bu yaklaşım hemen hemen her proteinin değiştirilmesini mümkün kılar. Tadı ve görünümü ise doğal üründen farklı değildir.

Klonlama

Modern biyoteknolojinin önemli bir bilgi alanı klonlamadır. Onlarca yıldır bilim insanları cinsel üremeye başvurmadan aynı yavruları yaratmaya çalışıyorlar. Klonlama işlemi, yalnızca görünüş açısından değil aynı zamanda genetik bilgi açısından da ebeveyne benzeyen bir organizmayla sonuçlanmalıdır.

Doğada klonlama işlemi bazı canlı organizmalar arasında yaygındır. Bir kişi tek yumurta ikizleri doğurursa, bunlar doğal klon olarak kabul edilebilir.

Klonlama ilk olarak 1997 yılında koyun Dolly'nin yapay olarak yaratılmasıyla gerçekleştirildi. Zaten yirminci yüzyılın sonunda bilim adamları insan klonlama olasılığı hakkında konuşmaya başladılar. Ayrıca kısmi klonlama kavramı da araştırıldı. Yani organizmanın tamamını değil, tek tek parçalarını veya dokularını yeniden yaratmak mümkündür. Bu yöntemi geliştirirseniz “ideal donör”e sahip olabilirsiniz. Ayrıca klonlama, nadir hayvan türlerinin korunmasına veya nesli tükenen popülasyonların yeniden canlandırılmasına yardımcı olacaktır.

Ahlaki yön

Biyoteknolojinin temelleri tüm insanlığın gelişimi üzerinde belirleyici bir etkiye sahip olsa da, bu bilimsel yaklaşım halk tarafından yeterince karşılanmamaktadır. Modern dini liderlerin (ve bazı bilim adamlarının) ezici çoğunluğu, biyoteknoloji uzmanlarını araştırmalarına fazla kapılmamaları konusunda uyarmaya çalışıyor. Bu durum özellikle genetik mühendisliği, klonlama ve yapay üreme konularına gelindiğinde ciddi bir hal alıyor.

Biyoteknoloji bir yandan parlak bir yıldız, yeni dünyada gerçeğe dönüşecek bir hayal ve umut gibi görünüyor. Gelecekte bu bilim insanlığa birçok yeni fırsat sunacaktır. Ölümcül hastalıkların üstesinden gelmek mümkün olacak, fiziksel sorunlar ortadan kalkacak ve insan er ya da geç dünyevi ölümsüzlüğe ulaşabilecek. Öte yandan gen havuzu, genetiği değiştirilmiş ürünlerin sürekli tüketilmesinden veya yapay olarak yaratılmış insanların ortaya çıkmasından etkilenebilir. Toplumsal yapıların değişmesi sorunu ortaya çıkacak ve muhtemelen tıbbi faşizm trajedisiyle yüzleşmek zorunda kalacağız.

Biyoteknoloji budur. Hücreleri, canlı organizmaları ve sistemleri yaratarak, değiştirerek veya geliştirerek insanlığa parlak umutlar getirebilen bilim. Bir kişiye yeni bir beden verebilecek ve sonsuz yaşam hayali gerçek olacak. Ancak bunun için ciddi bir bedel ödemeniz gerekecek.

Biyoteknoloji kavramı

Tanım 1

Biyoteknoloji, teknolojik sorunları çözmek için canlı organizmaları veya onların metabolik ürünlerini kullanma olasılığını inceleyen bir bilimdir.

Biyoteknolojinin yardımıyla ilaçların geliştirilmesi, yeni hayvan ve bitki türlerinin yaratılması veya bunların değiştirilmesi gibi gıda ürünlerinin kalitesinin artırılmasına olanak sağlayan belirli ihtiyaçlar karşılanmaktadır.

Bir bilim olarak biyoteknoloji yirminci yüzyılın 70'li yıllarının başlarında ortaya çıktı. Başlangıç ​​noktası, bilim adamlarının rekombinant DNA veya RNA kullanarak genetik materyali cinsel süreçler olmadan bir organizmadan diğerine aktarabildiği genetik mühendisliğiydi. Bu yöntem belirli bir organizmayı iyileştirmek veya değiştirmek için kullanılır.

Modern tıpta biyoteknoloji

Tıpta kullanılan biyoteknolojiler iki gruba ayrılır:

• kimyasal ve fiziksel olan teşhis
• tıbbi

Biyolojik nesnelerin veya maddelerin tıbbi amaçlarla oluşturulduğu üretim süreçleri de tıbbi olarak sınıflandırılır. Bunlar vitaminler olabilir. Enzimler, antibiyotikler, polisakkaritler, amino asitler.

Tıpta biyoteknoloji, genetiği değiştirilmiş bakterilerin kullanıldığı insülin üretmek için kullanılır. Tıpta biyoteknoloji aynı zamanda eritropoietin oluşturmak için de kullanılıyor.

Not 1

Eritropoietin, kemik iliğinde kırmızı kan hücrelerinin oluşumunu uyaran bir hormondur.

Modern bilimde biyoteknoloji

Biyoteknolojinin modern bilimde kullanımı hayati bir rol oynamakta ve çok büyük faydalar sağlamaktadır. Genetik mühendisliğinin keşfi sonucunda tarıma çok faydalı olacak yeni bitki ve hayvan türlerinin geliştirilmesi mümkün hale geldi.

Biyoteknoloji çalışması yalnızca biyolojik bilimlerle ilişkili değildir. Örneğin, alan etkisine dayalı olarak iyon seçici transistörlerin geliştirildiği mikroelektronik alanında biyoteknoloji kullanılmaktadır. Biyoteknolojiler aynı zamanda petrol rezervuarlarından petrol geri kazanımını arttırmak için de kullanılmaktadır. Biyoteknolojilerin özellikle gelişmiş bir kullanım alanı, evsel ve atık suların arıtılmasında kullanılmasıdır. Listelenenlere ek olarak diğer bilimsel disiplinler de biyoteknolojinin gelişimine katkıda bulunmuştur. Bu nedenle biyoteknoloji karmaşık bir bilim olarak sınıflandırılmaktadır.

Sosyo-ekonomik ihtiyaçların eksikliği, biyoteknolojinin aktif olarak incelenmesinin bir başka nedenidir. Bilim insanlarına göre biyoteknoloji aşağıdaki gibi sorunların çözümüne yardımcı olabilir:

• bazı bölgelerde tatlı veya arıtılmış su sıkıntısı
• kimyasallardan kaynaklanan çevre kirliliği
• enerji kaynaklarının eksikliği
• yeni çevre dostu malzemelere duyulan ihtiyaç
• ilaç seviyesinin iyileştirilmesi vb.

Modern biyoteknolojiler: pratikte uygulama, etik konular

Biyoteknoloji sadece bir bilim değil, aynı zamanda canlı hücreler veya organizmalar kullanılarak çeşitli türde ürünlerin üretilmesiyle uğraşan pratik insan faaliyeti alanıdır.

Genetik, biyoteknolojinin teorik temelidir. Biyoteknolojinin pratik temeli mikrobiyoloji endüstrisidir. Antibiyotiklerin keşfinden sonra aktif bir gelişme gösterdi.

Biyoteknolojinin nesneleri bakteriler, virüsler, mantarların yanı sıra izole edilmiş hücreler ve organellerdir.

Modern biyoteknolojinin ana alanları biyokimya ile birlikte genetik ve hücresel mühendisliktir.

Hücre mühendisliği, çeşitli canlı organizmaların hücrelerinin özel olarak yaratılmış koşullarda büyütülmesi ve bunlar üzerinde araştırma yapılması sürecidir.

Bitki hücresi mühendisliği en başarılı alandır; ıslah süreçlerinin hızlandırılmasını mümkün kılmış, bunun sonucunda yeni bir çeşit geliştirme süresi 11 yıldan 3 yıla indirilmiştir.

Tanım 2

Genetik mühendisliği, canlı organizmaların genlerini inceleyen, genleri hücrelerden izole etmek ve onları manipüle etmekle ilgilenen bir moleküler biyoloji alanıdır. Enzimler ve vektörler genetik mühendisliğinin ana araçlarıdır.

Klonlama, prototiple tamamen aynı olan torunların elde edilmesi işlemidir. İlk deneyler bitkiler üzerinde yapıldı; klonlama vejetatif olarak gerçekleşti.

Bakteriyel klonlama, bitkilerin yapay olarak çoğaltılmasının insan kontrollü bir işlemidir.

Yirminci yüzyılın sonunda bilim adamları insan klonlama olasılığını aktif olarak tartışmaya başladılar.

Genetik mühendisliği mikroorganizmalar ve insanlar üzerinde araştırmalar yapar. Ayrıca onkoloji ve bağışıklık sistemi ile ilgili hastalıklar üzerinde de çalışmaktadır.

Biyoteknolojinin açtığı potansiyel sadece bilim için değil, diğer faaliyet alanları için de çok büyük. Biyoteknolojik yöntemlerin kullanılması tüm proteinlerin seri üretimini mümkün kılmıştır.

Gelecekte biyoteknolojinin bitki ve hayvanları iyileştirmesi bekleniyor. Genetik mühendisliğinin yardımıyla kalıtsal hastalıklarla savaşacaklar.

Biyoteknolojinin ana yönü olan genetik mühendisliği tarım, enerji ve gıda krizleri sorununun çözümünü hızlandırıyor.

Not 2

Biyoteknolojinin en büyük etkisi tıp ve eczacılık alanındadır. Gelecekte tedavisi mümkün olmayan hastalıkların tedavisinin mümkün olacağı beklenmektedir.

Modern biyoteknolojide, insanlar için değerli maddelerin mikrobiyal sentezi alanı aktif olarak gelişmektedir. Modern biyoteknolojinin bir diğer önemli alanı ise çevre dostu enerji üretimidir.

Ancak biyoteknoloji araştırmasının etik yönüyle ilgili bir takım sorunlar vardır. İnsan embriyoları üzerinde yapılan deneyler ve klonlama girişimleri hakkındaki bilgilerin kamuoyuna açıklanmasının ardından, bilim adamları ve sıradan insanlar arasında bu konu hakkında hararetli tartışmalar ortaya çıktı. Bu nedenle bu tür çalışmalar sıkı düzenlemelere tabidir. Bu yönetmeliğe uymak tüm bilim insanları ve araştırmacılar için zorunludur. Bir kişiyi klonlamaya değip değmeyeceği karmaşık bir sorudur. Bu bir yandan yeni fırsatların kapısını açarken diğer yandan hiçbir bilim adamı olası sonuçları %100 kesinlikle tahmin edemez.

Biyoteknolojinin tarihi

Biyoteknoloji terimi ilk kez 1917 yılında Macar mühendis Karl Ereky tarafından kullanıldı.

Biyoteknolojinin bazı unsurları oldukça uzun zaman önce ortaya çıktı. Esasen bunlar, bir dizi kimyasal işlemi kolaylaştırmak için endüstriyel üretimde tek tek hücreleri (mikroorganizmalar) ve bazı enzimleri kullanma girişimleriydi.

Biyokimyanın başarılarının pratik kullanımına büyük katkı, biyokimyanın önemli bir uygulamalı dalı olan teknik biyokimyayı yaratan Akademisyen A. N. Bakh tarafından yapılmıştır. A. N. Bach ve öğrencileri, çok çeşitli biyokimyasal hammaddelerin işlenmesine yönelik teknolojilerin iyileştirilmesi, fırınlama, bira yapımı, şarap yapımı, çay ve tütün üretimi vb. bunları biyokimyasal süreçlerle yönetmek.

Tüm bu çalışmaların yanı sıra kimya ve mikrobiyoloji endüstrilerinin ilerlemesi ve yeni endüstriyel biyokimyasal üretimin (çay, tütün vb.) yaratılması, modern biyoteknolojinin ortaya çıkmasının en önemli önkoşullarıydı.

Üretim açısından mikrobiyoloji endüstrisi, oluşum sürecinde biyoteknolojinin temeli olmuştur. Savaş sonrası yıllarda mikrobiyoloji endüstrisi temelde yeni özellikler kazandı: Mikroorganizmalar yalnızca biyokimyasal süreçlerin yoğunluğunu arttırma aracı olarak değil, aynı zamanda içindeki en değerli ve karmaşık kimyasal bileşikleri sentezleyebilen minyatür sentetik fabrikalar olarak da kullanılmaya başlandı. onların hücreleri. Dönüm noktası antibiyotiklerin keşfi ve üretiminin başlamasıyla ilişkilendirildi.

Enzimlerin (biyolojik katalizörler) kullanımı çok cazip bir şeydir. Sonuçta, başta aktivite ve eylem seçiciliği (özgüllük) olmak üzere birçok özelliği bakımından kimyasal katalizörlerden çok daha üstündürler. Enzimler, kimyasal reaksiyonların yüksek sıcaklık ve basınç olmadan gerçekleşmesini sağlar ve onları milyonlarca, milyarlarca kez hızlandırır. Ayrıca her enzim yalnızca belirli bir reaksiyonu katalize eder.

Enzimler gıda ve şekerleme endüstrisinde uzun süredir kullanılmaktadır: yüzyılın başından itibaren alınan ilk patentlerin çoğu, özel olarak bu amaçlara yönelik enzimlerin üretimiyle ilgilidir. Bununla birlikte, o zamanlar bu ilaçlara olan gereksinimler çok yüksek değildi - esasen üretimde saf enzimler kullanılmıyordu, ancak çeşitli ekstraktlar veya harap olmuş ve kurutulmuş maya veya alt mantar hücreleri kullanılıyordu. Tekstil endüstrisinde iplik ve pamuk ipliklerinin ağartılması ve işlenmesi için enzimler (veya daha doğrusu bunları içeren preparatlar) da kullanıldı.

Alglerin kitle kültürünü kullanmanın olası yöntemleri.

Biyolojik katalizörler canlı organizmalardan, örneğin doğrudan bakteri hücrelerinden çıkarılmadan da kullanılabilir. Bu yöntem aslında her türlü mikrobiyolojik üretimin temelidir ve uzun süredir kullanılmaktadır.

Saf enzim preparatlarını kullanmak ve böylece mikroorganizmaların hayati aktivitesine eşlik eden yan reaksiyonlardan kurtulmak çok daha caziptir. Biyolojik bir katalizörün saf formunda bir reaktif olarak kullanıldığı üretimin yaratılması, çok büyük faydalar vaat ediyor - üretilebilirlik artar, süreçlerin üretkenliği ve saflığı binlerce kez artar. Ancak burada temel bir zorluk ortaya çıkıyor: Birçok enzim hücreden çıkarıldıktan sonra çok hızlı bir şekilde etkisiz hale geliyor ve yok ediliyor. Tekrarlanan herhangi bir kullanımdan söz edilemez.

Bilim insanları bu soruna bir çözüm buldu. Enzimleri stabilize etmek veya dedikleri gibi immobilize etmek, onları stabil, tekrarlanan, uzun süreli endüstriyel kullanıma uygun hale getirmek için, enzimler, güçlü kimyasal bağlar kullanılarak çözünmeyen veya çözünebilen taşıyıcılara (iyon değişim polimerleri, poliorganosiloksanlar, gözenekli) bağlanır. cam, polisakkaritler vb. vb. Sonuç olarak enzimler stabil hale gelir ve tekrar tekrar kullanılabilir. (Bu fikir daha sonra mikrobiyolojiye aktarıldı - canlı hücreleri hareketsiz hale getirme fikri ortaya çıktı. Bazen mikrobiyolojik sentez sürecinde çevreyi kirletmemeleri, sentezledikleri ürünlerle karışmamaları ve genel olarak daha fazla olmaları çok gereklidir. kimyasal reaktifler gibi Ve bu tür hareketsizleştirilmiş hücreler yaratıldı, örneğin steroid hormonlarının (değerli ilaçlar) sentezinde başarıyla kullanıldılar.

Enzimlerin stabilitesini arttırmaya yönelik bir yöntemin geliştirilmesi, bunların kullanım olanaklarını önemli ölçüde genişletmektedir. Enzimlerin yardımıyla örneğin bitki atıklarından şeker elde etmek mümkündür ve bu işlem ekonomik olarak uygun olacaktır. Liflerden sürekli şeker üretimi için bir pilot tesis halihazırda oluşturulmuştur.

Hareketsizleştirilmiş enzimler tıpta da kullanılmaktadır. Böylece ülkemizde kalp-damar hastalıklarının tedavisine yönelik immobilize streptokinaz ilacı geliştirildi (ilaca “streptodekaz” adı veriliyor). Bu ilaç, damarlarda oluşan kan pıhtılarını çözmek için kan damarlarına enjekte edilebilir. Streptokinazın kimyasal olarak "bağlandığı" suda çözünür bir polisakkarit matrisi (polisakkarit sınıfı, bilindiği gibi nişasta ve selülozu içerir, seçilen polimer taşıyıcı yapı olarak onlara yakındı), enzimin stabilitesini önemli ölçüde artırır, toksisitesini ve alerjik etkisini azaltır ve enzimin kan pıhtılarını çözme aktivitesini veya yeteneğini etkilemez.

Farklı mikroorganizma sınıfları için tek hücreli protein elde etmek için substratlar.

Mühendislik enzimolojisi olarak adlandırılan immobilize enzimlerin oluşturulması, biyoteknolojinin yeni alanlarından biridir. Sadece ilk başarılar elde edildi. Ancak uygulamalı mikrobiyolojiyi, teknik biyokimyayı ve enzim endüstrisini önemli ölçüde dönüştürdüler. İlk olarak mikrobiyoloji endüstrisinde, çeşitli doğa ve özelliklerdeki enzimlerin üretimindeki gelişmeler artık önem kazanmıştır. İkinci olarak immobilize enzimlerin üretimi ile ilgili yeni üretim alanları ortaya çıkmıştır. Üçüncüsü, yeni enzim preparatlarının yaratılması, biyolojik katalizörler kullanarak gerekli maddeleri elde etmek için bir dizi yeni endüstrinin örgütlenmesi olasılığını ortaya çıkardı.

Plazmidler

Bakterilerin genetik aparatının değiştirilmesi alanında en büyük başarılar elde edildi. Bakteriyel hücrelerde bulunan plazmidler olan küçük dairesel DNA moleküllerini kullanarak bakteri genomuna yeni genler eklemeyi öğrendiler. Gerekli genler plazmidlere "yapıştırılır" ve daha sonra bu tür hibrit plazmitler, örneğin Escherichia coli gibi bir bakteri kültürüne eklenir. Bu bakterilerin bazıları bu tür plazmitleri tamamen tüketir. Bundan sonra plazmit hücre içinde çoğalmaya başlar ve E. coli hücresinde kendisinin düzinelerce kopyasını üreterek yeni proteinlerin sentezini sağlar.

Genetik mühendisliği

Artık prokaryotların (oluşumlu bir çekirdeği ve kromozomal aparatı olmayan organizmalar) hücresine genlerin yerleştirilmesi için daha da ustaca yöntemler yaratıldı ve yaratılıyor. Sırada, yeni genlerin ökaryotik hücrelere, özellikle de yüksek bitkilere ve hayvan organizmalarına aktarılmasına yönelik yöntemlerin geliştirilmesi yer alıyor.

Ancak halihazırda başarılmış olan şey, ulusal ekonominin uygulanmasında çok şey yapmamıza olanak tanıyor. Mikrobiyolojik üretim yetenekleri önemli ölçüde genişledi. Genetik mühendisliği sayesinde, çeşitli biyolojik olarak aktif bileşiklerin, sentez ara maddelerinin, yem proteinlerinin ve katkı maddelerinin ve diğer maddelerin mikrobiyolojik sentezi alanı en karlı bilimlerden biri haline geldi: gelecek vaat eden biyoteknolojik araştırmalara yatırım yapmak yüksek bir ekonomik etki vaat ediyor.

Islah çalışmaları için, mutajenez veya "DNA endüstrisi" kullanılarak gerçekleştirilip gerçekleştirilmediğine bakılmaksızın, bilim adamlarının çok sayıda mikroorganizma koleksiyonuna sahip olması gerekir. Ancak artık daha önce bilim tarafından bilinmeyen yeni bir doğal mikroorganizma türünün izolasyonu bile küresel "bakteri kültürü pazarında" yaklaşık 100 dolara mal oluyor. Ve geleneksel yetiştirme yöntemlerini kullanarak iyi bir endüstriyel tür elde etmek için bazen milyonlar harcamak gerekebilir.

Artık bu süreçleri hızlandırmanın ve maliyetini azaltmanın yolları var. Örneğin, All-Union Genetik Araştırma Enstitüsü ve Glavmicrobioprom Mikroorganizmalarının Seçimi'nde, çiftlik hayvanlarının yemlerinde yetersiz miktarlarda bulunan önemli bir amino asit olan treonini sentezleyen endüstriyel bir süper üretici mikroorganizma türü elde edildi. Yemlere treoninin eklenmesi, hayvanın kilo alımını kilogram bazında artırıyor; bu da ülke çapında milyonlarca ruble kâr anlamına geliyor ve en önemlisi, hayvan eti üretiminde artış anlamına geliyor.

Enstitünün direktör V. G. Debabov liderliğindeki bilim adamları ekibi, endüstriyel bir tür elde etmek için temel olarak her yerde bulunan bir mikroorganizma olan yaygın Escherichia coli'yi kullandı. İlk olarak ortamda fazla treonin biriktirebilen mutant hücreler elde edildi. Daha sonra hücrede genetik değişiklikler tetiklendi ve bu da amino asitlerin biyosentezinin artmasına yol açtı. Bu sayede, üretimin karlılığı açısından gerekli olan miktardan 10 kat daha az miktarda treonin üreten bir suş elde etmek mümkün oldu. Daha sonra genetik mühendisliği yöntemleri tanıtıldı. Onların yardımıyla bakteriyel DNA molekülündeki “treonin gen dozu” arttırıldı. Üstelik hücrenin DNA molekülünde treonin sentezini belirleyen genlerin sayısı birkaç kat arttı: DNA molekülünde birbirinin aynı genlerin birbiri ardına dizildiği ortaya çıktı. Doğal olarak treoninin biyosentezi de orantılı olarak artarak endüstriyel üretim için yeterli düzeye ulaştı.

Doğru, bundan sonra türün daha da geliştirilmesi ve yine genetik olarak iyileştirilmesi gerekiyordu. İlki, kültürün çoğaltılması sürecinde “treonin geni” içeren plazmitlerin kaybolduğu hücrelerden bakteri kültürünün saflaştırılmasıdır. Bunu yapmak için, bölünmeden sonra "treonin geni" ile plazmit bulunmayan hücrelerin "intiharı" için kodlanmış bir sinyal içeren bir gen hücrelere "dikildi". Bu sayede hücre kültürü kendini balast mikroorganizmalarından arındırdı. Daha sonra hücrelere, sükroz üzerinde gelişebildiği (ve daha önce olduğu gibi pahalı glikoz ve fruktoz değil) ve rekor miktarlarda treonin üretebildiği bir gen eklendi.

Aslında ortaya çıkan mikroorganizma artık Escherichia coli değildi: Genetik aparatıyla yapılan manipülasyonlar, oldukça bilinçli ve amaçlı olarak tasarlanmış, temelde yeni bir organizmanın ortaya çıkmasına yol açtı. Ve muazzam pratik öneme sahip olan bu karmaşık, çok aşamalı çalışma, genetik mühendisliğinin yeni orijinal yöntemleri kullanılarak çok kısa bir sürede, sadece üç yıl içinde gerçekleştirildi.

1981 yılına gelindiğinde ülkenin bazı enstitülerinde ve her şeyden önce adını taşıyan Biyoorganik Kimya Enstitüsünde. Akademisyen Yu A. Ovchinikov'un önderliğinde SSCB Bilimler Akademisi'nden M. M. Shemyakin, daha da etkileyici çalışmalar gerçekleştirildi. Bu çalışmalar artık, bir dizi akademik ve endüstri enstitüsü tarafından daha da geliştirilmekte olan uzun vadeli programlar biçimini almıştır. Bu çalışmalar gerçek bir mucizeyi gerçekleştirmeyi amaçlıyordu: İnsan vücudundan izole edilen bir genin bakteri hücresine aktarılması.

Çalışma aynı anda birkaç genle gerçekleştirildi: insülin hormonunun sentezinden sorumlu gen, interferon oluşumunu sağlayan gen ve büyüme hormonunun sentezini kontrol eden gen.

Her şeyden önce, bilim adamları kendilerine en değerli ilacı olan insülin hormonunu sentezlemeyi bakterilere "öğretme" görevini belirlediler. Şeker hastalığını tedavi etmek için insülin gereklidir. Bu hormonun hastalara sürekli uygulanması gerekir ve geleneksel yolla (kesilen sığırın pankreasından) üretimi zor ve pahalıdır. Ayrıca domuz veya sığır insülininin molekülleri insan insülininin moleküllerinden farklıdır ve doğal olarak bunların insan vücudundaki aktivitesi insan insülininin aktivitesinden daha düşüktür. Ayrıca insülin, boyutu küçük olmasına rağmen hala bir proteindir ve ona karşı antikorlar zamanla insan vücudunda birikir: vücut yabancı proteinlere karşı savaşır ve onları reddeder. Bu nedenle enjekte edilen sığır veya domuz insülini, bu antikorlar tarafından geri dönüşümsüz bir şekilde etkisiz hale getirilmeye, nötralize edilmeye başlanabilir ve sonuç olarak, terapötik bir etki yaratmaya zaman kalmadan ortadan kaybolabilir. Bunun olmasını önlemek için, bu süreci engelleyen maddelerin vücuda sokulması gerekir, ancak bunların kendileri vücuda kayıtsız değildir.

İnsan insülini kimyasal sentez yoluyla üretilebilir. Ancak bu sentez o kadar karmaşık ve pahalı ki, yalnızca deneysel amaçlarla gerçekleştirilmiş ve elde edilen insülin miktarları tek enjeksiyon için bile yetersiz kalmıştır. Bu daha ziyade sembolik bir sentezdi, kimyagerlerin gerçek proteini bir test tüpünde sentezleyebileceklerinin kanıtıydı.

Bütün bunları hesaba katan bilim adamları, insan insülininin biyokimyasal üretimini oluşturmak için kendilerine çok karmaşık ve çok önemli bir görev belirlediler. İnsülin sentezini sağlayan bir gen elde edildi. Genetik mühendisliği yöntemleri kullanılarak bu gen, bir bakteri hücresine yerleştirildi ve sonuç olarak bir insan hormonunu sentezleme yeteneği kazandı.

Aynı enstitüde, genetik mühendisliği yöntemleri kullanılarak insan interferonunun sentezinden sorumlu genin bir bakteri hücresine dahil edilmesi konusunda yürütülen çalışma da aynı derecede ilgi çekici ve daha az (ve belki de daha fazla) öneme sahip değildi. (İnterferon, vücudun viral enfeksiyonlara karşı mücadelesinde son derece önemli rol oynayan bir proteindir.) İnterferon geni de E. coli hücresine aktarılmıştır. Oluşturulan suşlar, güçlü bir antiviral etkiye sahip olan yüksek miktarda interferon ile ayırt edildi. İnsan interferonunun ilk endüstriyel serileri artık elde edildi. İnterferonun endüstriyel üretimi çok önemli bir başarıdır çünkü interferonun antitümör aktiviteye sahip olduğu varsayılmaktadır.

SSCB Bilimler Akademisi Enstitüsü'nde, insan büyüme hormonu olan somatotropin üreten bakteri hücreleri oluşturmak için çalışmalar yapıldı. Bu hormonun geni hipofiz bezinden izole edildi ve genetik mühendisliği yöntemleri kullanılarak daha karmaşık bir DNA molekülüne entegre edildi ve bu daha sonra bakterinin genetik aparatına yerleştirildi. Bunun sonucunda bakteri insan hormonlarını sentezleme yeteneği kazandı. Bu bakteri kültürü ve eklenen insülin genine sahip bakteri kültürü, mikrobiyolojik üretimde insan hormonlarının endüstriyel üretimi açısından test ediliyor.

Bunlar, yüksek organizmalardan gelen genlerin bakteri hücrelerine aktarılmasına yönelik çalışmalardan sadece birkaç örnektir. Daha birçok benzer ilginç ve gelecek vaat eden çalışma var.

İşte başka bir örnek. İngiliz biyokimyacılar, bir Afrika çalısının meyvelerinden oldukça büyük bir protein (yaklaşık 200 amino asit kalıntısı) - taumatin - izole ettiler. Bu proteinin sakkarozdan 100 bin kat daha tatlı olduğu ortaya çıktı. Artık dünyanın her yerinde, büyük miktarlarda tüketildiğinde vücuda zararsız olmaktan çok uzak olan şeker ikameleri yaratmayı düşünüyorlar. Bu nedenle, özel toksikolojik testler gerektirmeyen doğal bir ürün olan taumatin büyük ilgi gördü: sonuçta şekerleme ürünlerine yapılan önemsiz eklemeler, şeker kullanımını ortadan kaldırabilir. Bilim adamları, taumatin'i doğal bir kaynaktan değil, taumatin geninin eklendiği bakterileri kullanan mikrobiyolojik sentez yoluyla elde etmenin daha kolay ve daha karlı olduğuna karar verdiler. Ve bu çalışma, bu genin aynı E. coli'ye dahil edilmesiyle yapıldı. Şimdilik, şeker yerine kullanılan taumatin (talin adı verilen) doğal bir kaynaktan üretiliyor ancak mikrobiyolojik üretimi çok uzakta değil.

Şu ana kadar genlerin bakteri hücrelerine aktarılmasından bahsettik. Ancak bu, yapay genlerin daha yüksek organizmalara (bitkiler ve hayvanlar) aktarılması için çalışma yapılmadığı anlamına gelmez. Burada daha az değil, çok daha çekici fikirler var. Bunlardan bazılarının pratikte uygulanması insanlık için olağanüstü önem taşıyacaktır. Bu nedenle, yüksek bitkilerin atmosferik nitrojeni ememediği bilinmektedir: onu topraktan inorganik tuzlar şeklinde veya nodül bakterileri ile simbiyoz sonucunda elde ederler. Bu bakterilerin genlerinin bitkilere aktarılması fikrinin uygulanması, tarımda radikal devrim niteliğinde değişikliklere yol açabilir.

Genlerin ökaryotların genetik aparatına dahil edilmesindeki durum nedir? Buradaki temel zorluk, çok hücreli bir organizmanın tüm hücrelerinin genotipini değiştirmenin imkansız olmasıdır. Bu nedenle umutlar, bitki hücre kültürleri ve tek hücreli bitkilerle çalışmak üzere tasarlanmış genetik mühendisliği yöntemlerinin yaratılmasına bağlanıyor.

Sentetik genlerin yapay olarak yetiştirilen hücrelere dahil edilmesi, değiştirilmiş bir bitkinin üretilmesine yol açabilir: belirli koşullar altında izole edilmiş hücreler bütün bitkilere dönüşebilir. Ve böyle bir bitkide, orijinal hücreye yapay olarak eklenen genlerin etki etmesi ve miras alınması gerekir.

Burada, genetik mühendisliği yöntemlerinin başarılı bir şekilde kullanılmasına yönelik umutlara ek olarak, biyoteknolojinin bir başka avantajı da ortaya çıkıyor - hücresel biyoteknoloji yöntemini kullanarak, tohum kullanırken olduğu gibi düzinelerce değil, tek bir bitkiden milyonlarca özdeş bitki elde edilebilir. Hücresel teknoloji geniş alanlar gerektirmez, hava koşullarına bağlı değildir ve muazzam üretkenlik ile karakterize edilir.

Sovyet bilim adamları şimdi genleri bitki hücrelerine yerleştirmenin başka bir yolunu araştırıyorlar: hem fotosentez hem de nitrojen fiksasyonu yapabilen siyanobakterileri bitki protoplastlarına (selüloz zarından yoksun) sokmaya çalıştıkları simbiyotik bir topluluk oluşturmak.

Hayvanlarla çalışırken genetik mühendisliği yöntemlerinin kullanılması alanında da belirli beklentiler vardır; her durumda, genetik materyalin hayvan hücrelerine aktarılması konusunda temel bir olasılık vardır. Bu özellikle hibridomalarda ikna edici bir şekilde gösterilmiştir. Hibridoma, antikor üreten bir lenfosit ile sınırsız üreme yeteneğine sahip bir tümör hücresinden oluşan ve bu özelliklerin her ikisini de birleştiren bir hücredir. Hibridomalar kullanılarak oldukça spesifik antikorlar elde edilebilir. Hibridoma yöntemi, değerli proteinlerin elde edilmesine yönelik başka bir biyoteknolojik yöntemdir.

Uzay biyoteknolojisi Eski SSCB'de insanlı uçuş programlarının uygulanması sırasında, Rosaviakosmos'un ana kuruluşları, Tıp Endüstrisi Bakanlığı, Rusya Bilimler Akademisi ve Rusya Akademisi'nin katılımıyla uzay biyoteknolojisi alanında bilimsel ve teknik potansiyel geliştirildi. Yörüngesel uçuş koşullarında biyoteknolojik deneylerin gerçekleştirilmesi için gerekli donanım ve metodolojik temeli oluşturan Tıp Bilimleri Fakültesi. 15 yıllık bir süre boyunca bir dizi biyoteknolojik deney programı yürütülmüş, sonuçları üretim teknolojilerine aktarılmıştır. çeşitli biyolojik olarak aktif maddelerin (antibiyotikler, immünostimülanlar, vb.) Uzay biyoteknolojisi yöntemlerini kullanarak bir dizi yeni tedavi ve teşhis ilacı oluşturuldu. Birikmiş deneyim, uzay biyoteknolojisinin gelişimi için en umut verici yönlerin belirlenmesini mümkün kılmıştır: · mekansal yapılarını belirlemek ve tıp, farmakoloji, veterinerlik ve diğerleri için yeni ilaçlar yaratmak amacıyla biyolojik açıdan önemli maddelerin yüksek kaliteli kristallerinin elde edilmesi ulusal ekonominin sektörleri ve çeşitli bilim alanları; · tıp, farmakoloji, tarım ve ekoloji için biyolojik olarak aktif madde üreticileri olan mikroorganizmaların geliştirilmiş ve rekombinant endüstriyel türlerinin mikro yerçekimi koşullarında elde edilmesi ve seçilmesi; Biyolojik maddelerin elektroforetik olarak ayrılması, özellikle genetiği değiştirilmiş ve viral proteinlerin temel olarak tıbbi amaçlar için yüksek performanslı saflaştırılması ve ayrıca gerekli salgılama fonksiyonları ile karakterize edilen spesifik hücrelerin izolasyonu; · uzay uçuşu faktörlerinin etkisinin incelenmesi Biyoloji ve biyoteknoloji alanındaki temel bilgilerin genişletilmesi amacıyla biyolojik nesneler ve biyoteknolojik süreçlerin fizikokimyasal özellikleri üzerine. 1989 yılında RSC Energia adını aldı. S.P. Korolev ve RAO Biopreparat, uzay faaliyetinin gelecek vaat eden alanlarından birinde araştırma yapmak için güçlerini birleştirerek uzay biyoteknolojisi laboratuvarları kurdu. Mir yörünge istasyonunda ve uluslararası uzay istasyonunun Rusya bölümünde Rusya ulusal programı çerçevesinde biyoteknoloji alanındaki çalışmaların bilimsel yönetimi, Rosaviakosmos KNTS'nin Uzay Biyoteknolojisi bölümünün Başkanı ve Rusya Bilimler Akademisi, Rusya Federasyonu Onurlu Bilim Adamı, Profesör Yuri Tikhonovich Kalinin. Biyoteknolojik projelerin uygulanması sırasında gemideki bilimsel ekipmanların, biyolojik materyallerin oluşturulmasını ve uçuş öncesi hazırlanmasını sağlayan işin koordinasyonu, ayrıca elde edilen sonuçların işlenmesi ve analizi RAO Biopreparat'taki özel uzay biyoteknolojisi laboratuvarları tarafından yürütülmektedir. (JSC Biokhimmash'a dayanarak) ve RSC Energia'da. S.P. Kraliçe. Yörünge istasyonlarında deneylerin doğrudan uygulanması için, bunların organizasyonu, uygulamanın her aşamasında desteklenmesi ve desteklenmesi için bir dizi önlem geliştirilmiştir: · bilimsel deney ve ekipmanların hazırlanması, mürettebatın Rusya Devlet Araştırma ve Test Kurumu ile birlikte eğitilmesi. Kozmonot Eğitim Merkezi adını almıştır. Yu.A. Gagarin: Bilimsel ekipmanın yörünge kompleksine teslimi; yörünge kompleksindeki deneyler için lojistik destek; Görev Kontrol Merkezinde deneylerin planlanması, hazırlanması ve desteklenmesi; deney sonuçlarının yörüngeden geri gönderilmesi ve iniş alanından laboratuvara teslim edilmesi. Yukarıda bahsedilen uzay biyoteknolojisi laboratuvarları, uçuş öncesi hazırlık yöntemleri, pasaportlar ve sertifikalar ile diğer izin veren belgeler de dahil olmak üzere, uzay deneylerinin uygulanması için gerekli belge paketlerini geliştirmiştir.Müşterinin seçimine bağlı olarak gerekli bilimsel belgeleri sağlamaya hazırız. bu alanda tavsiyelerde bulunmanın yanı sıra herhangi bir biyolojik nesneyle uzay deneyleri hazırlamak ve yürütmek Yabancı şirketlerle yapılan ticari projelerde defalarca onayladığımız, mikro yerçekimi koşullarında yüksek kaliteli biyolojik madde kristalleri elde etme beklentileri açıktır. Çeşitli biyopolimerlerin mekansal yapısını yüksek doğrulukla incelemeyi ve sonuçları niteliksel olarak yeni terapötik, profilaktik ve teşhis ilaçları oluşturmak için kullanmayı mümkün kıldılar.Petrol ve petrol ürünlerinin biyolojik parçalayıcılarının mikrobiyolojik kültürleri ve suşlarla çalışma deneyimimiz Bitki koruma ürünleri için kullanılan yüksek hücreli bitki kültürleri, uzayda maruz kaldıktan sonra orijinal türlerden çok daha aktif olan ürün çeşitlerinin elde edilmesini mümkün kıldı. Yörüngesel uçuş koşulları altında mikroorganizmaların rekombinasyonu üzerine yapılan deneyler, uzak türler arasında genetik materyalin %100 transferinin gerçek olasılığını gösterdi, bu da yeni belirlenmiş özelliklere sahip benzersiz hibritlerin elde edilmesini mümkün kıldı.Elektroforetik saflaştırma ve mikro yerçekimi koşullarında yapılan deneylerin çok sayıda sonucu protein ve hücresel biyolojik nesnelerin ayrılması, oldukça saf ve son derece homojen, ekonomik açıdan değerli biyolojik olarak aktif maddelerin deneysel ve pilot-endüstriyel partilerinin üretimi için elektroforetik yöntemlerin kullanılması olasılığını ve etkinliğini doğruladı. Siparişleriniz doğrultusunda, uzaydaki biyolojik nesnelerin kristalizasyonu, geliştirilmiş veya rekombinant suşların elde edilmesi, elektroforez ve diğer araştırma alanları ile ilgili araştırmaları, talebiniz üzerine ve işbirliği içinde, kendi ekipmanlarımızı veya diğer ekipmanlarımızı kullanarak yapmaya hazırız. Bize göre bu, hem bilimsel hem de ticari açıdan çok umut verici bir alandır, uzay uçuşu koşullarında kristal proteinlerin yetiştirilmesi ve elde edilmesi için evrensel bir tesis oluşturma projesi hizmet edebilir.Projenin bir açıklaması ektedir.Ayrıca herhangi bir şeyi de dikkate alacağız. Uzay biyoteknolojik deneylerinin hazırlanması ve yürütülmesi için ilgili taraflardan teklifler alacağız ve bunların fizibilite incelemesini yaparak önerilen projelerin ticari olarak uygulanmasını sağlayacağız.PROJENİN AMAÇLARI VE HEDEFLERİProje, RAO Biopreparat ve ileri biyoteknolojik bilimsel ekipmanların geliştirilmesi ve uzay uçuş koşullarında rekabetçi biyoürünlerin üretimi ile ilgilenen potansiyel katılımcılar.Projenin temel amacı, biyolojik ürünleri yörünge uçuş koşullarında kristalleştirmek, Uluslararası Uzay İstasyonunda oluşturulması ve işletilmesidir. (ISS), çok çeşitli biyolojik nesnelerin büyük, homojen kristallerini elde edebilen ve ayrıca sürecin ana parametreleri ve elde edilen sonuçlar hakkında Dünya'da video ve telemetrik bilgilerin anında alınmasını sağlayabilen yeni nesil biyokristalizasyon ekipmanının (ISS). Proje kapsamındaki çalışmaları organize ederken aşağıdaki görevler belirlenir: · Projenin tarafları arasında organizasyonel, metodolojik, teknik, bilimsel ve ekonomik konularda etkileşim mekanizmalarının geliştirilmesi; · Rus biyokristalizatörleri ve yabancı elektronik ve video ekipmanı temelinde, verimlilik ve güvenilirlik açısından bilinen dünya analoglarını aşan özelliklere sahip biyokristalizasyon ekipmanının prototiplerini ve uçuş örneklerini üretmek; · oluşturulan ekipmanı ISS'de çalıştırmak; hem katılımcı tarafların bireysel ulusal programları hem de ortak bilimsel veya ticari projeler için, proje katılımcılarının ortak çıkarlarına dayalı olarak uçuş deneyleri sırasında elde edilen bilimsel sonuçların uygulanmasına yönelik yol ve araçların araştırılması. EKİPMANIN KISA TEKNİK ÖZELLİKLERİ Aşağıda, Rusya'daki gelişmelere dayanarak oluşturulan, biyolojik nesnelerin kristalleştirilmesine yönelik ekipmanın kısa teknik özellikleri verilmiştir: Evrensel biyokristalizatör İşlevsel olarak, ekipman, proteinlerin (veya diğerlerinin) kristalleşmesine izin veren bir dizi evrensel kristalizasyon kasetidir. Ekipman şunları sağlar: odaların çalışma solüsyonlarıyla çok seviyeli ve son derece güvenilir bir şekilde kapatılması; kristalizasyon kaseti odalarının protein (veya diğer biyopolimer) ve çökeltici solüsyonlarla ayrı ayrı doldurulması için işlemlerin hızlı bir şekilde yürütülmesi; birkaçının uygulanması bir kasette kristalizasyon yöntemleri; evrensel kasetin çeşitli kristalizasyon hücrelerinde prosesin yüksek tekrarlanabilirlik özellikleri; biyokristalizatörün ana fonksiyonel elemanlarının yüksek derecede değiştirilebilirliği; · Sterilizasyon, montaj, sızıntı testi ve çalışma solüsyonlarıyla dolum işlemlerinin kolay ve hızlı gerçekleştirilmesi; · Ortaya çıkan kristallerin uygun ve tahribatsız ekstraksiyonu; · Yüksek güvenilirlik ve bakım kolaylığı; · Kristalizasyon prosesinin manuel ve otomatik etkinleştirilmesi/devre dışı bırakılması; · Nakliye ve operasyonun tüm aşamalarında kristalizasyon kasetlerinin sıcaklığının ölçülmesi ve kaydedilmesi; Yörüngeye yerleştirme ve Dünya'ya dönüş aşamalarında yük kütlesinin yüksek kullanım oranı; Teslimat ve geri dönüş araçlarına yönelik düşük talepler; Minimal ISS kaynaklarının kullanıldığı bilimsel program; müşteri gereksinimlerine bağlı olarak kristalizasyon hücrelerinin modüler olarak genişletilmesi imkanı. Üniversal biyokristalizatör kasetlerinin ISS'ye teslimatı ve Dünya'ya iadesi, otonom bir sıcaklık kaydediciye sahip termal olarak yalıtımlı bir geri dönüş konteynerinde (TRC) gerçekleştirilir.EKİPMANIN BİLEŞİMİ Ekipmanın tam konfigürasyonu aşağıdaki bileşime sahiptir: · evrensel biyokristalizatör seti kasetler - 12 adet. (kasetlerin konfigürasyonu deney yöneticisi tarafından belirlenir); · otonom bir sıcaklık kaydediciye sahip termal olarak yalıtımlı bir geri dönüş kabı (TRC); · kasetlerin manuel olarak çalıştırılması; · aktif termostatlama için biyoteknolojik bir evrensel termostat (TBU). yarı otomatik modda kasetler; · TCU'daki kasetleri etkinleştirmek/devre dışı bırakmak için bir elektrikli tahrik ünitesi; · elektrikli tahrik kontrol ünitesi; · TBU'daki kristalizasyon hücreleri için video izleme sistemi; · video izleme sistemi için izleme ve kontrol ünitesi ve ISS TV sistemi ile arayüz (VIS), · bağlantı kabloları seti. Üniversal kristalizasyon kasetlerinin her biri yapısal olarak monoblok yapılmıştır. Kaset 4 otonom kristalizasyon hücresi içerir. Her bir kristalizasyon hücresi, sırasıyla, bir ila üç kristalizasyon (protein) bölmesine ve çökeltici çözelti için bir veya daha fazla bölmeye sahiptir.

Biyohidrometalurji

Bu yön daha önce metallerin cevherlerden mikrobiyal liçi olarak biliniyordu. Mikroorganizmalar kullanarak metallerin cevherlerinden çıkarılmasını araştırır. 50'li ve 60'lı yıllarda metalleri cevher minerallerinden çözeltiye aktarabilen mikroorganizmaların olduğu ortaya çıktı. Böyle bir çevirinin mekanizmaları farklıdır. Örneğin, bazı liç yapan mikroorganizmalar piriti doğrudan oksitler: 4FeS 2 + 15Ö 2 + 2H 2 Ö = 2Fe 2 (SÖ 4) 3 + 2H 2 SÖ 4

Ve ferrik iyon, bakırı kalkosinitten çözeltiye aktarabilen güçlü bir oksitleyici madde görevi görür: Csen 2 S + 2Fe 2 (SÖ 4) 3 = 2CsenSÖ 4 + 4FeSÖ 4 + S veya uraninitten Uranyum: senÖ 2 + Fe 2 (SÖ 4) 3 = senÖ 2 SÖ 4 + 2FeSÖ 4

Oksidasyon reaksiyonları ekzotermiktir; meydana geldiklerinde mikroorganizmaların yaşamları boyunca kullandıkları enerji açığa çıkar.

Peki biyoteknolojinin yapısı nedir? Biyoteknolojinin aktif olarak geliştiğini ve yapısının kesin olarak belirlenmediğini dikkate alırsak, yalnızca mevcut biyoteknoloji türlerinden bahsedebiliriz. Bu hücresel biyoteknolojidir - uygulamalı mikrobiyoloji, bitki ve hayvan hücre kültürleri (mikrobiyoloji endüstrisi, hücre kültürlerinin olasılıkları ve kimyasal mutajenez hakkında konuştuğumuzda bu tartışılmıştı). Bunlar genetik biyoteknoloji ve moleküler biyoteknolojidir (“DNA endüstrisini” sağlarlar). Ve son olarak, mühendislik enzimolojisi de dahil olmak üzere karmaşık biyolojik süreçlerin ve sistemlerin modellenmesidir (hareketsizleştirilmiş enzimlerden bahsederken bundan bahsetmiştik).

Biyoteknolojinin büyük bir geleceğe sahip olduğu açıktır. Ve bunun daha da geliştirilmesi, canlı organizmaları organizasyonlarının farklı seviyelerinde inceleyen biyolojik bilimin en önemli tüm dallarının eşzamanlı gelişimi ile yakından bağlantılıdır. Sonuçta, biyoloji ne kadar farklılaşırsa farklılaşsın, hangi yeni bilimsel yönelimler ortaya çıkarsa çıksın, araştırmalarının amacı her zaman fiziksel, kimyasal ve biyolojik bir birliği oluşturan bir dizi maddi yapı ve çeşitli süreçlerden oluşan canlı organizmalar olacaktır. Ve bu - canlıların doğası - canlı organizmalar hakkında kapsamlı bir çalışma ihtiyacını önceden belirler. Dolayısıyla biyoteknolojinin karmaşık bir yönün (fiziksel ve kimyasal biyoloji) ilerlemesi sonucu ortaya çıkması ve bu yöne eş zamanlı ve paralel olarak gelişmesi doğal ve doğaldır.

Hücre ve doku mühendisliğinin temel pratik görevlerinden biri her zaman kültürlü hücrelerin yaratılması olmuştur. laboratuvar ortamında Vücudun hasarlı yapılarını ve fonksiyonlarını onarmak amacıyla replasman tedavisinde kullanılmak üzere doku ve organların canlı eşdeğerlerinden oluşan hücreler. Bu yönde en büyük başarılar, yetiştirilen ürünler kullanılarak elde edilmiştir. laboratuvar ortamında cilt hasarının tedavisinde ve öncelikle yanık yaralarının tedavisinde keratinositler.

Sonuç olarak biyoteknolojiyi diğer bilim ve üretim alanlarından ayıran önemli bir hususa daha dikkat çekmek gerekir. Başlangıçta modern insanlığı endişelendiren sorunlara odaklanıyor: gıda üretimi (öncelikle protein), doğadaki enerji dengesinin korunması (yenilenebilir kaynaklar lehine yeri doldurulamaz kaynakların kullanımına odaklanmaktan uzaklaşma), çevrenin korunması (biyoteknoloji - “temiz”) ancak çok fazla su gerektiren üretim).

Dolayısıyla biyoteknoloji, insanlığın gelişiminin doğal bir sonucudur; önemli, hatta bir dönüm noktası olan gelişim aşamasına ulaştığının bir işaretidir.

Biyoteknoloji endüstrisi

Biyoteknoloji endüstrisi bazen dört alana ayrılır:

• "« Kırmızı "biyoteknoloji" - insanlar için biyofarmasötiklerin (proteinler, enzimler, antikorlar) üretimi ve ayrıca genetik kodun düzeltilmesi.
• "« Yeşil biyoteknoloji - genetiği değiştirilmiş bitkilerin geliştirilmesi ve kültürüne dahil edilmesi.
• "« Beyaz "biyoteknoloji" - çeşitli endüstriler için biyoyakıt, enzim ve biyomateryal üretimi.
• Akademik ve devlet araştırmaları - örneğin pirinç genomunun şifresinin çözülmesi.

"Mikrobiyoloji endüstrisi" ülke ekonomisi için son derece gerekli olan 150 çeşit ürünü üretmektedir. Gururu, maya yetiştirilerek elde edilen yem proteinidir. Yıllık 1 milyon tonun üzerinde üretim yapılmaktadır. Bir diğer önemli başarı, en değerli yem katkı maddesi olan temel (yani hayvanın vücudunda oluşmayan) amino asit lizininin salınmasıdır. Mikrobiyolojik sentez ürünlerinde bulunan protein maddelerinin sindirilebilirliği, 1 ton yem proteininden 5-8 ton tahıl tasarrufu sağlayacak şekildedir. Örneğin kümes hayvanlarının diyetine 1 ton maya biyokütlesi eklemek, ilave 1,5-2 ton et veya 25-35 bin yumurta elde etmenize olanak tanır ve domuz yetiştiriciliğinde 5-7 ton yem tahılının serbest kalmasını sağlar. Maya mümkün olan tek protein kaynağı değildir. Mikroskobik yeşil alglerin, çeşitli protozoaların ve diğer mikroorganizmaların yetiştirilmesiyle elde edilebilir. Kullanımlarına yönelik teknolojiler zaten geliştirilmiş, yılda 50 ila 300 bin ton ürün kapasiteli dev işletmeler tasarlanıp inşa ediliyor. Operasyonları ulusal ekonomik sorunların çözümüne önemli katkı sağlamayı mümkün kılacaktır.

Vücut için önemli olan bir enzimin veya başka bir maddenin sentezinden sorumlu bir insan geni, mikroorganizma hücrelerine nakledilirse, o zaman uygun koşullar altında mikroorganizmalar, endüstriyel ölçekte kendilerine yabancı bir bileşik üretecektir. Bilim insanları, birçok viral hastalığın tedavisinde etkili olan insan interferonunu üretmeye yönelik bir yöntem geliştirdi ve üretime aldı. Daha önce tonlarca donör kanından elde edilenle aynı miktarda interferon, 1 litre kültür sıvısından ekstrakte edildi. Yeni yöntemin uygulanmasından elde edilen tasarruf yılda 200 milyon rubleye ulaşıyor.

Bir başka örnek ise mikroorganizmalar kullanılarak insan büyüme hormonunun üretilmesidir. Moleküler Biyoloji Enstitüsü, Moleküler Biyoloji Enstitüsü, Rusya Biyokimya ve Mikroorganizma Fizyolojisi Enstitüsü ve Rus enstitülerinden bilim adamlarının ortak gelişmeleri, hormonun gram olarak üretilmesini mümkün kılıyor, oysa daha önce bu ilaç miligram cinsinden elde ediliyordu. İlaç şu anda test ediliyor. Genetik mühendisliği yöntemleri, sığırlarda hepatit B, şap hastalığı gibi tehlikeli enfeksiyonlara karşı aşı elde edilmesinin yanı sıra, bir takım kalıtsal hastalıkların ve çeşitli viral enfeksiyonların erken teşhisine yönelik yöntemler geliştirme olanağı yaratmıştır.

Genetik mühendisliği sadece tıbbın değil, aynı zamanda ulusal ekonominin diğer alanlarının gelişimini de aktif olarak etkilemeye başlar. Genetik mühendisliği yöntemlerinin başarılı bir şekilde geliştirilmesi, tarımın karşı karşıya olduğu bir takım sorunların çözümü için geniş fırsatlar yaratmaktadır. Bu, çeşitli hastalıklara ve olumsuz çevresel faktörlere dayanıklı yeni değerli tarım bitkisi çeşitlerinin oluşturulmasını, yüksek verimli hayvan ırklarının yetiştirilmesinde seleksiyon sürecinin hızlandırılmasını ve veteriner hekimliği için yüksek etkili teşhis araçları ve aşıların oluşturulmasını içermektedir. ve biyolojik nitrojen fiksasyonu için yöntemlerin geliştirilmesi. Bu sorunların çözümü, tarımın bilimsel ve teknolojik ilerlemesine katkıda bulunacak ve bunda genetik yöntemlerine ve tabii ki hücre mühendisliğine de önemli bir rol düşecek.

Hücre mühendisliği - modern biyoteknolojinin alışılmadık derecede umut verici bir yönü. Bilim adamları, hayvan ve hatta insan bitki hücrelerini yapay koşullar altında (yetiştirme) büyütmek için yöntemler geliştirdiler. Hücre ekimi, hammadde kaynaklarının yetersizliği nedeniyle daha önce çok sınırlı miktarlarda elde edilen çeşitli değerli ürünlerin elde edilmesini mümkün kılar. Bitki hücresi mühendisliği özellikle başarılı bir şekilde gelişiyor. Genetik yöntemler kullanarak, basit besin ortamlarında büyüyebilen ve aynı zamanda bitkinin kendisinden birkaç kat daha fazla değerli ürün biriktirebilen, pratik olarak önemli maddelerin üreticileri olan bu tür bitki hücrelerinin hatlarını seçmek mümkündür. Bitki hücre kütlelerinin yetiştirilmesi, fizyolojik olarak aktif bileşiklerin üretilmesi için endüstriyel ölçekte halihazırda kullanılmaktadır. Örneğin parfüm ve tıp endüstrilerinin ihtiyaçları için ginseng biyokütlesi üretimi kurulmuştur. Şifalı bitkilerden (Dioscorea ve Rauwolfia) biyokütle üretiminin temelleri atılıyor. Değerli maddeler üreten diğer nadir bitkilerin (Rhodiola rosea, vb.) hücre kütlesini büyütmek için yöntemler geliştirilmektedir. Hücre mühendisliğinin bir diğer önemli alanı, doku kültürüne dayalı olarak bitkilerin klonal mikro çoğaltılmasıdır. Bu yöntem, bitkilerin şaşırtıcı bir özelliğine dayanmaktadır: belirli koşullar altında tek bir hücreden veya doku parçasından, normal büyüme ve üreme yeteneğine sahip bütün bir bitki büyüyebilir. Bu yöntemle bir bitkinin küçük bir kısmından yılda 1 milyona kadar bitki elde edilebilmektedir. Klonal mikro çoğaltma, nadir, ekonomik açıdan değerli veya yeni oluşturulan tarımsal ürün çeşitlerinin iyileştirilmesi ve hızlı çoğaltılması için kullanılır. Bu sayede patates, üzüm, şeker pancarı, bahçe çileği, ahududu ve daha birçok ürünün sağlıklı bitkileri virüs bulaşmamış hücrelerden elde edilir. Şu anda, daha karmaşık nesnelerin - odunsu bitkilerin (elma ağaçları, ladin ağaçları, çam ağaçları) mikro çoğaltılması için yöntemler geliştirilmiştir. Bu yöntemlere dayanarak, değerli ağaç türlerinin ilk dikim malzemelerinin endüstriyel üretimine yönelik teknolojiler oluşturulacaktır. Hücresel mühendislik yöntemleri, yeni tahıl çeşitleri ve diğer önemli tarımsal ürünler geliştirilirken seçim sürecini önemli ölçüde hızlandıracaktır: bunları elde etme süresi 3-4 yıla indirilecektir (geleneksel yetiştirme yöntemleri kullanıldığında gereken 10-12 yıl yerine). Bilim adamları tarafından geliştirilen temelde yeni bir hücre füzyonu yöntemi, aynı zamanda yeni değerli tarımsal ürün çeşitleri geliştirmenin de umut verici bir yoludur. Bu yöntem, türler arası uyumsuzluk bariyeri nedeniyle geleneksel melezlemeyle oluşturulamayan melezlerin elde edilmesini mümkün kılar. Hücre füzyonu yöntemi kullanılarak örneğin çeşitli patates, domates ve tütün türlerinin melezleri elde edildi; tütün ve patates, kolza tohumu ve şalgam, tütün ve belladonna. Virüslere ve diğer hastalıklara dayanıklı, ekili ve yabani patateslerin melezine dayalı yeni çeşitler oluşturuluyor. Benzer şekilde domates ve diğer mahsuller için değerli yetiştirme materyali elde edilir. Gelecekte, önceden belirlenmiş özelliklere sahip yeni bitki çeşitleri oluşturmak için genetik ve hücresel mühendislik yöntemlerinin entegre kullanımı, örneğin atmosferik nitrojeni sabitlemek için tasarlanmış sistemler. İmmünoloji alanında hücre mühendisliğinde büyük ilerlemeler kaydedildi: bireysel veya monoklonal antikorlar üreten özel hibrit hücrelerin üretilmesine yönelik yöntemler geliştirildi. Bu, insanlarda, hayvanlarda ve bitkilerde görülen bir dizi ciddi hastalık için son derece hassas teşhis araçlarının yaratılmasını mümkün kıldı. Modern biyoteknoloji, ülke ekonomisine büyük zarar veren tarımsal ürünlerdeki viral hastalıklarla mücadele gibi önemli bir sorunun çözümüne önemli katkı sağlıyor. Bilim adamları, çeşitli mahsullerde hastalıklara neden olan 20'den fazla virüsü tespit etmek için oldukça spesifik serumlar geliştirdiler. Tarımsal üretim koşullarında viral bitki hastalıklarının toplu otomatik hızlı teşhisi için bir alet ve cihaz sistemi geliştirilmiş ve üretilmiştir. Yeni teşhis yöntemleri, ekim için virüssüz başlangıç ​​malzemesinin (tohumlar, yumrular vb.) seçilmesini mümkün kılar ve bu da verimde önemli bir artışa katkıda bulunur. Mühendislik enzimolojisi üzerine çalışmak büyük pratik öneme sahiptir. İlk önemli başarısı, enzimlerin immobilizasyonuydu; enzim moleküllerinin güçlü kimyasal bağlar kullanılarak sentetik polimerler, polisakkaritler ve diğer matris taşıyıcılar üzerinde sabitlenmesi. Sabit enzimler daha stabildir ve tekrar tekrar kullanılabilir. Hareketsizleştirme, sürekli katalitik işlemlere, enzimlerle kontamine olmayan ürünlerin elde edilmesine (bu özellikle bazı gıda ve ilaç endüstrilerinde önemlidir) ve maliyetin önemli ölçüde azaltılmasına olanak tanır. Bu yöntem örneğin antibiyotik elde etmek için kullanılır. Böylece bilim adamları, hareketsizleştirilmiş penisilin amidaz enzimine dayalı antibiyotik üretimi için bir teknoloji geliştirdiler ve endüstriyel üretime soktular. Bu teknolojinin kullanılması sonucunda hammadde tüketimi beş kat azaldı, nihai ürünün maliyeti neredeyse yarı yarıya azaldı, üretim hacmi yedi kat arttı ve toplam ekonomik etki yaklaşık 100 milyon ruble olarak gerçekleşti. Mühendislik enzimolojisindeki bir sonraki adım, mikrobiyal hücrelerin ve ardından bitki ve hayvan hücrelerinin hareketsizleştirilmesine yönelik yöntemlerin geliştirilmesiydi. Hareketsizleştirilmiş hücreler, yüksek aktivite ve stabiliteye sahip olmaları ve en önemlisi kullanımları, enzimlerin izolasyonu ve saflaştırılması maliyetini tamamen ortadan kaldırdığından en ekonomik biyokatalizörlerdir. Şu anda, hareketsizleştirilmiş hücrelere dayanarak, organik asitlerin, amino asitlerin, antibiyotiklerin, steroidlerin, alkollerin ve diğer değerli ürünlerin üretimine yönelik yöntemler geliştirilmiştir. Hareketsizleştirilmiş mikroorganizma hücreleri aynı zamanda atık su arıtımında, tarımsal ve endüstriyel atıkların işlenmesinde de kullanılır. Biyoteknoloji, endüstriyel üretimin birçok dalında giderek daha fazla kullanılmaktadır: cevherlerden ve endüstriyel atıklardan demir dışı değerli metallerin çıkarılması, petrol geri kazanımının arttırılması ve kömür madenlerinde metanla mücadele için mikroorganizmaların kullanılmasına yönelik yöntemler geliştirilmiştir. Bu nedenle, madenleri metandan arındırmak için bilim adamları, kömür damarlarında kuyular açmayı ve bu kuyuları metan oksitleyici bakterilerle beslemeyi önerdiler. Bu sayede formasyon kullanılmaya başlanmadan önce metanın yaklaşık %60'ının uzaklaştırılması mümkün oluyor. Ve son zamanlarda daha basit ve daha etkili bir yöntem buldular: Gazın en yoğun şekilde salındığı yerden keçinin kayalarına bir bakteri süspansiyonu püskürtülür. Süspansiyonun püskürtülmesi, desteklere monte edilmiş özel nozullar kullanılarak yapılabilir. Donbass madenlerinde yapılan testler, mikroskobik "işçilerin" fabrikalardaki tehlikeli gazın %50 ila %80'ini hızla yok ettiğini gösterdi. Ancak kendileri de metan salgılayan diğer bakterilerin yardımıyla, petrol rezervuarlarındaki basıncı artırmak ve daha eksiksiz bir petrol çıkarımı sağlamak mümkündür. Biyoteknolojinin enerji sorununun çözümüne de önemli katkı sağlaması gerekecek. Sınırlı petrol ve gaz rezervleri bizi geleneksel olmayan enerji kaynaklarını kullanmanın yollarını aramaya zorluyor. Bu yollardan biri bitkisel hammaddelerin biyodönüşümüdür, diğer bir deyişle selüloz içeren endüstriyel ve tarımsal atıkların enzimatik olarak işlenmesidir. Biyodönüşüm sonucunda glikoz ve yakıt görevi görecek alkol elde edilebilir. Hayvancılık, endüstriyel ve belediye atıklarının mikroorganizmaların yardımıyla işlenmesi yoluyla biyogaz (çoğunlukla metan) üretimine yönelik araştırmalar giderek daha fazla geliştirilmektedir. Aynı zamanda işlendikten sonra kalan kalıntılar oldukça etkili organik gübrelerdir. Böylece çevrenin kirlilikten korunması, enerji elde edilmesi ve gübre üretimi gibi pek çok soruna bu şekilde çözüm bulunmuş oluyor. Biyogaz üretim tesisleri halihazırda farklı ülkelerde faaliyet göstermektedir. Biyoteknolojinin olanakları neredeyse sınırsızdır. Ulusal ekonominin çeşitli alanlarını cesurca işgal ediyor. Ve yakın gelecekte, hiç şüphesiz, biyoteknolojinin üreme, ilaç, enerji ve çevrenin kirlenmeden korunması gibi en önemli sorunların çözümündeki pratik önemi daha da artacaktır.

Transgenik bitkiler

Transgenik bitkiler, genlerin nakledildiği bitkilerdir.

• 1. Colorado patates böceğine karşı dirençli patatesler, Colorado patates böceğine zehirli olan bir protein üreten topraktaki bir Thüringen basili hücresinin DNA'sından izole edilen bir genin eklenmesiyle oluşturuldu (zehir böceğin midesinde üretilir) , ancak insanlarda değil). Bir aracı olan Escherichia coli hücrelerini kullandılar. Patates yaprakları böceklere zehirli olan bir protein üretmeye başladı.
• 2. Transgenik soya fasulyesi, mısır, patates ve ayçiçeğinden elde edilen ürünleri kullanır.
• 3. Amerika'da dona dayanıklı domates yetiştirmeye karar verdiler. Termoregülasyondan sorumlu pisi balığı genini alıp domates hücrelerine naklettiler. Ancak domates bu bilgiyi kendi yöntemiyle anladı; dondan korkmayı bırakmadı, ancak depolama sırasında bozulmayı bıraktı. Altı ay boyunca bir odada kalabilir ve çürümez.

Transgenik hayvanlar

Transgenik hayvanlar, vücutlarının tüm hücrelerinde kromozomlarla ek olarak entegre edilmiş ve Mendel yasalarına göre miras alınan yabancı DNA'yı (transgen) eksprese eden deneysel olarak elde edilen hayvanlar.

Nadiren, bir transgen kopyalanabilir ve kromozom dışı otonom olarak kopyalanan bir DNA parçası olarak kalıtsal olarak aktarılabilir. "Transgenoz" terimi, 1973 yılında, genlerin bir organizmadan, evrimsel açıdan uzak olanlar da dahil olmak üzere diğer türlerin organizmalarının hücrelerine transferini belirtmek için önerildi. Transgenik hayvanlar, klonlanmış genlerin (DNA) döllenmiş yumurtaların (zigotlar) veya embriyonik kök (pluripotent) hücrelerin çekirdeklerine aktarılmasıyla üretilir. Daha sonra, kendi çekirdeklerinin değiştirilmiş bir embriyonik kök hücre çekirdeği ile değiştirildiği değiştirilmiş zigotlar veya yumurtalar veya embriyonik kök hücrelerin yabancı DNA'sını içeren blastokistler (embriyolar), alıcı dişinin üreme organlarına nakledilir. Transgenik hayvanlar yaratmak için sperm kullanımına ilişkin izole raporlar mevcut ancak bu teknik henüz yaygınlaşmadı.

İlk transgenik hayvanlar, 1974 yılında Cambridge'de (ABD) Rudolf Jaenisch tarafından maymun virüsü SV40'tan alınan DNA'nın bir fare embriyosuna enjeksiyonu sonucunda elde edildi. 1980 yılında Amerikalı bilim adamı Georges Gordon ve ortak yazarlar, transgenik hayvanlar yaratmak için zigotun pronükleusuna DNA'nın mikroenjeksiyonunun kullanılmasını önerdiler. Transgenik hayvanların üretiminde teknolojinin yaygın kullanımının temelini atan da bu yaklaşımdı. İlk transgenik hayvanlar 1982 yılında Rusya'da ortaya çıktı. Zigotun pronükleusuna mikroenjeksiyonlar kullanılarak ilk transgenik çiftlik hayvanları (tavşan, koyun, domuz) 1985 yılında ABD'de elde edildi. Şu anda, transgenik hayvanlar oluşturmak için mikroenjeksiyonlara ek olarak başka deneysel teknikler de kullanılmaktadır: hücrelerin rekombinant virüslerle enfeksiyonu, elektroporasyon, yüzeylerinde rekombinant DNA ile kaplanmış metal parçacıklarla hücrelerin "hedeflenmesi".

Son yıllarda hayvan klonlama teknolojisinin ortaya çıkışı, transgenik hayvanlar yaratmak için ek fırsatlar yarattı. Farklılaşmış hücrelerin çekirdeklerine genlerin mikroenjekte edilmesiyle elde edilen transgenik hayvanlar zaten mevcuttur.

Mevcut tüm gen aktarımı yöntemleri henüz çok etkili değildir. Bir transgenik hayvan elde etmek için ortalama olarak 40 fare zigotuna, 90 keçi zigotuna, 100 domuz zigotuna, 110 koyun zigotuna ve 1600 inek zigotuna DNA mikroenjeksiyonu gerekiyor. Transgenoz sırasında eksojen DNA'nın entegrasyon mekanizmaları veya otonom replikonların (kromozomlar dışındaki replikasyon birimleri) oluşumu bilinmemektedir. Yeni elde edilen her transgenik hayvanda transgenlerin entegrasyonu, kromozomların rastgele bölümlerinde meydana gelir ve transgenin tek bir kopyasının veya genellikle kromozomlardan birinin tek bir lokusunda art arda konumlandırılan birden fazla kopyanın entegrasyonu meydana gelebilir. Kural olarak, transgen entegrasyonunun yeri (konumu) ile transgenin kendisi arasında bir homoloji yoktur. Embriyonik kök hücreler transgenoz için kullanıldığında, ön seçim mümkündür; bu, konakçı genomunun belirli bir bölgesi ile homolog rekombinasyonun bir sonucu olarak entegre edilmiş bir transgene sahip transgenik hayvanların elde edilmesini mümkün kılar. Bu yaklaşımı kullanarak, özellikle belirli bir genin ifadesinin hedefe yönelik olarak sonlandırılması gerçekleştirilir (buna "gen nakavtı" denir).

Transgenik hayvan yaratma teknolojisi son 10 yılda en hızlı gelişen biyoteknolojilerden biridir. Transgenik hayvanlar hem çok sayıda teorik problemi çözmek için hem de biyotıp ve tarımda pratik amaçlar için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bazı bilimsel problemler transgenik hayvanlar yaratılmadan çözülemezdi. Transgenik laboratuvar hayvanı modelleri kullanılarak çeşitli genlerin fonksiyonu, bunların ekspresyonlarının düzenlenmesi, genlerin fenotipik tezahürü, eklemeli mutajenez vb.'nin incelenmesi için kapsamlı araştırmalar yürütülmektedir. Transgenik hayvanlar çeşitli biyomedikal çalışmalar için önemlidir. Çeşitli insan hastalıklarını (kanser, ateroskleroz, obezite vb.) modelleyen birçok transgenik hayvan vardır. Dolayısıyla, organ reddini belirleyen genlerin değiştirilmiş ifadesine sahip transgenik domuzların üretimi, bu hayvanların ksenotransplantasyon (domuz organlarının insanlara nakli) için kullanılmasını mümkün kılacaktır. Pratik amaçlar doğrultusunda, transgenik hayvanlar çeşitli yabancı şirketler tarafından çeşitli tıbbi ürünlerin (antibiyotikler, kan pıhtılaşma faktörleri vb.) üretimini sağlayan ticari biyoreaktörler olarak kullanılmaktadır. Ek olarak, yeni genlerin transferi, artan üretkenlik özellikleri (örneğin, koyunlarda yün büyümesinin artması, domuzlarda yağ içeriğinin azalması, sütün özelliklerinde değişiklikler) veya çeşitli hastalıklara karşı direnç ile karakterize edilen transgenik hayvanların elde edilmesini mümkün kılar. virüsler ve diğer patojenlerin neden olduğu. Şu anda insanlık, transgenik hayvanların yardımıyla elde edilen birçok ürünü zaten kullanıyor: ilaçlar, organlar, yiyecekler.

Bu terimin başka anlamları da vardır, bkz. Vektör. Devlet Bilim Viroloji ve Biyoteknoloji Merkezi "Vector" (SSC VB "Vector") Uluslararası adı İngilizce. Devlet Viroloji ve Biyoteknoloji Araştırma Merkezi VEKTÖR ... Wikipedia

Devlet Viroloji ve Biyoteknoloji Araştırma Merkezi "Vector", Novosibirsk'e birkaç kilometre uzaklıktaki Novosibirsk bölgesinin bilim şehri Koltsovo'da bulunan Rusya'nın en büyük bilimsel virolojik ve biyoteknolojik merkezlerinden biridir. Merkezin tam adı Federal... ... Vikipedi

- (IBBR) Eski adı Fizyoloji, Genetik ve Bitki Biyomühendisliği Enstitüsü Direktörü Zhambakin, Kabyl Zhaparovich Çalışanları 128 ... Wikipedia

- (MGAVMiB) Uluslararası adı Moskova Devlet Veteriner Hekimliği ve Biyoteknoloji Akademisi K.I. Skryabin Kuruluş Yılı 1919 Tip ... Vikipedi

Moskova Devlet Veterinerlik ve Biyoteknoloji Akademisi adını almıştır. K. I. Skryabina (MGAVMiB) Uluslararası adı Moskova devlet veterinerlik ve biyoteknoloji akademisi K.I. Skryabin Kuruluş Yılı ... Wikipedia

hava valfi (biyoteknolojide)- giriş (biyoteknolojide) - Biyoteknolojinin konuları Eş anlamlılar giriş (biyoteknolojide) EN havalandırma ...

devrilme (biyoteknolojide)- Biyoteknolojide, bireysel genlerin aktivitesinin moleküler yöntemlerle değiştirildiği genleri veya organizmaları ifade eder.Biyoteknolojinin konuları EN yıkımı ... Teknik Çevirmen Kılavuzu

1995 yılında Moskova Veteriner Akademisi'nden dönüştürüldü. K. I. Scriabin (1919'da kuruldu). Veterinerlik, hayvancılık, biyolojik ve diğer uzmanlık alanlarında eğitim. 1998'de 3 binin üzerinde öğrenci vardı. * * * MOSKOVA AKADEMİSİ... ... ansiklopedik sözlük

Federal bütçe bilim kurumu Uygulamalı Mikrobiyoloji ve Biyoteknoloji Devlet Bilimsel Merkezi (FBUN SSC PMB), epidemiyoloji, bakteriyoloji ve biyoteknoloji gibi alanlarda araştırmalar yürüten bilimsel bir merkezdir... ... Vikipedi

Biyoteknoloji- teknolojik problemleri çözmek için canlı organizmaları, sistemlerini veya hayati faaliyetlerinin ürünlerini kullanma olanaklarını ve ayrıca genetik mühendisliğini kullanarak gerekli özelliklere sahip canlı organizmalar yaratma olasılığını inceleyen bir disiplin.

Biyoteknoloji genellikle 21. yüzyılda genetik mühendisliğinin uygulanması olarak anılır, ancak bu terim aynı zamanda yapay seçilim ve hibridizasyon yoluyla bitki ve hayvanların modifikasyonundan başlayarak biyolojik organizmaların insan ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde değiştirilmesine yönelik daha geniş bir süreç kümesini de ifade eder. Modern yöntemlerin yardımıyla geleneksel biyoteknolojik üretim, gıda ürünlerinin kalitesini iyileştirme ve canlı organizmaların verimliliğini artırma olanağına sahiptir.

1971'den önce "biyoteknoloji" terimi öncelikle gıda ve tarım endüstrilerinde kullanılıyordu. 1970'lerden bu yana bilim insanları bu terimi, rekombinant DNA'nın ve yetiştirilen hücre kültürlerinin kullanımı gibi laboratuvar tekniklerine atıfta bulunmak için kullandılar. laboratuvar ortamında.

Biyoteknoloji genetik, moleküler biyoloji, biyokimya, embriyoloji ve hücre biyolojisinin yanı sıra uygulamalı disiplinlere (kimyasal ve bilgi teknolojileri ve robotik) dayanmaktadır.

Ansiklopedik YouTube

1 / 5

✪ Biyoteknolojiler: gen, kromozomal, hücresel

✪ Alexander Panchin - Genetik mühendisliğinin olanakları

✪ Biyoteknoloji. Biyoteknolojinin temel yöntemleri

✪ GENETİK MÜHENDİSLİĞİNDE 2017 ve 2018 Başındaki 10 Başarı

✪ Genetik mühendisliği. Biyoteknoloji. Biyolojik silahlar, etkinin özellikleri

Altyazılar

Biyoteknolojinin tarihi

Biyoteknoloji terimi ilk kez 1917 yılında Macar mühendis Karl Ereky tarafından kullanıldı.

Teknolojik süreci sağlayan mikroorganizmaların veya enzimlerinin endüstriyel üretimde kullanımı eski zamanlardan beri bilinmektedir, ancak sistematik bilimsel araştırmalar biyoteknoloji yöntem ve araçlarının cephaneliğini önemli ölçüde genişletmiştir.

Nanotıp

Nano cihazlar ve nano yapılar kullanılarak insan biyolojik sistemlerinin moleküler düzeyde izlenmesi, düzeltilmesi, mühendisliği ve kontrol edilmesi. Dünyada nanotıp endüstrisi için bir dizi teknoloji halihazırda yaratılmıştır. Bunlar arasında ilaçların hastalıklı hücrelere hedefli olarak verilmesi, çip üzerindeki laboratuvarlar ve yeni bakteri öldürücü ajanlar yer alıyor.

Biyofarmakoloji

Biyonik

Yapay seçim

Eğitimsel Biyoteknoloji

Ana makale: Turuncu biyoteknoloji

Biyoteknolojinin yaygınlaştırılması ve bu alanda eğitim verilmesi amacıyla turuncu biyoteknoloji veya eğitimsel biyoteknoloji kullanılmaktadır. İşitme engeli ve/veya görme engeli gibi özel ihtiyaçları olan kişiler de dahil olmak üzere tüm toplumun erişebileceği biyoteknoloji (örn. rekombinant protein üretimi) ile ilgili disiplinler arası materyaller ve eğitim stratejileri geliştirmektedir.

Hibridizasyon

Farklı hücrelerden gelen genetik materyalin tek bir hücrede birleştirilmesine dayanan hibrit oluşturma veya üretme işlemi. Bir tür içinde (spesifik olmayan hibridizasyon) ve farklı sistematik gruplar arasında (farklı genomların birleştirildiği uzak hibridizasyon) gerçekleştirilebilir. İlk nesil melezler genellikle organizmaların daha iyi uyarlanabilirliği, daha fazla doğurganlığı ve yaşayabilirliği ile ifade edilen heteroz ile karakterize edilir. Uzak hibridizasyonda melezler genellikle kısırdır.

Genetik mühendisliği

Yeşil parlayan domuzlar, Ulusal Tayvan Üniversitesi'nden bir grup araştırmacı tarafından, floresan denizanasından ödünç alınan embriyonun DNA'sına yeşil floresan protein geni eklenerek yetiştirilen transgenik domuzlardır. Aequorea Victoria. Embriyo daha sonra dişi bir domuzun rahmine yerleştirildi. Domuz yavruları karanlıkta yeşil renkte parlar ve gün ışığında ciltleri ve gözleri yeşilimsi bir renk alır. Araştırmacılara göre bu tür domuzları yetiştirmenin temel amacı, kök hücre nakli sırasında doku gelişimini görsel olarak izleyebilmek.

Biyoteknoloji – geleceğin tıbbı

“İlk Ellerden BİLİM” dergisinin yeni sayısı, Temmuz 2017'de Novosibirsk Akademgorodok'ta düzenlenen “Biyoteknoloji - Geleceğin Tıbbı” uluslararası katılımıyla tüm Rusya konferansının “hemen” yayınlandı. Bilimsel forum, Kimyasal Biyoloji ve Temel Tıp Enstitüsü ve SB RAS Sitoloji ve Genetik Enstitüsü'nün yanı sıra biyomedikal araştırmaların stratejik akademik birim “Sentetik Biyoloji” çerçevesinde yürütüldüğü Novosibirsk Ulusal Araştırma Devlet Üniversitesi'dir. ”, başta SB RAS biyolojik profil enstitüleri olmak üzere bir dizi Rus ve yabancı katılımcıyı birleştiren. Sayının ilk giriş makalesinde yazarları, pratik tıpta yeni genetik mühendisliği, hücresel, doku, immünbiyolojik ve dijital teknolojilerin geliştirilmesi ve uygulanmasıyla ilgili araştırmaların en güncel yönlerine ve umut verici sonuçlarına genel bir bakış sunuyor. konunun diğer yazılarında detaylı olarak sunulanlar

Yüksek performanslı cihazların ortaya çıkması ve bilgi biyopolimerleri ve hücrelerini manipüle etmeye yönelik yöntemlerin yaratılması nedeniyle biyolojik bilimin hızlı gelişimi, gelecekteki tıbbın gelişiminin temelini hazırladı. Son yıllarda yapılan araştırmalar sonucunda etkili tanı yöntemleri geliştirilmiş, antiviral, antibakteriyel ve antitümör ilaçların akılcı tasarımı, gen terapisi ve genom düzenleme konularında fırsatlar ortaya çıkmıştır. Modern biyomedikal teknolojiler giderek ekonomiyi etkilemeye ve insanların yaşam kalitesini belirlemeye başlıyor.

Bugüne kadar temel biyolojik moleküllerin yapısı ve fonksiyonları detaylı olarak incelenmiş, protein ve nükleik asitlerin sentezine yönelik yöntemler geliştirilmiştir. Bu biyopolimerler doğaları gereği "akıllı" malzemelerdir, çünkü belirli biyolojik hedefleri oldukça spesifik bir şekilde "tanıyabilir" ve bunlara etki edebilirler. Bu tür makromoleküllerin hedefli "programlanması" yoluyla, analitik sistemler için reseptör moleküler yapıların yanı sıra spesifik genetik programları veya proteinleri seçici olarak etkileyen ilaçlar oluşturmak mümkündür.

Sentetik biyoloji yöntemleri kullanılarak oluşturulan “akıllı ilaçlar”, Hedeflenen Otoimmün, onkolojik, kalıtsal ve bulaşıcı hastalıkların (hedefe yönelik) tedavisi. Bu durum, belirli bir kişinin tedavisine odaklanan kişiselleştirilmiş tıp yaklaşımlarının tıp pratiğine dahil edilmesinden bahsetmek için zemin hazırlamaktadır.

Modern tıp teknolojileri ve ilaçların yardımıyla, geçmişte büyük bir tıbbi sorun teşkil eden birçok hastalığın günümüzde tedavi edilmesi mümkün olmaktadır. Ancak pratik tıbbın gelişmesi ve yaşam beklentisinin artmasıyla birlikte, kelimenin tam anlamıyla sağlık hizmetinin görevi giderek daha acil hale geliyor: sadece hastalıklarla savaşmak değil, aynı zamanda kişinin aktif bir yaşam tarzı sürdürebilmesi için mevcut sağlığı korumak. ve yaşlılığa kadar toplumun tam teşekküllü bir üyesi olarak kalın.

Bu sorun, vücudun durumu üzerinde sürekli etkili kontrol sağlanarak çözülebilir; bu, kişinin olumsuz faktörlerin etkilerinden kaçınmasına ve hastalığın gelişmesini engellemesine, patolojik sürecin çok erken bir aşamada tanımlanmasına ve çok erken bir aşamada ortadan kaldırılmasına olanak tanır. hastalığın nedeni.

Bu anlamda geleceğin tıbbının temel görevi “sağlık yönetimi” olarak formüle edilebilir. Bir kişinin kalıtımı hakkında tam bilgiye sahipseniz ve vücudun durumuna ilişkin temel göstergeleri izliyorsanız, bunu yapmak oldukça mümkündür.

"Akıllı" teşhis

Sağlığı yönetmek için, hastalıkların erken teşhisi ve terapötik ilaçlara karşı bireysel duyarlılığın yanı sıra çevresel faktörlerin belirlenmesine yönelik etkili ve basit minimal invaziv yöntemlere sahip olmak gerekir. Örneğin, gen teşhisi ve insandaki bulaşıcı hastalıkların patojenlerinin tanımlanması için sistemlerin oluşturulması ve proteinlerin ve nükleik asitlerin (hastalık belirteçleri) kantitatif olarak belirlenmesine yönelik yöntemlerin geliştirilmesi gibi sorunların çözülmesi gerekir (ve halihazırda çözülmektedir). .

Ayrı olarak, erken invazif olmayan teşhis için yöntemlerin oluşturulmasını vurgulamakta fayda var ( sıvı biyopsi) hücre dışı DNA ve RNA analizine dayanan tümör hastalıkları. Bu tür nükleik asitlerin kaynağı hem ölü hem de canlı hücrelerdir. Normalde konsantrasyonları nispeten düşüktür, ancak genellikle stres ve patolojik süreçlerin gelişmesiyle artar. Kötü huylu bir tümör oluştuğunda, kanser hücreleri tarafından salgılanan nükleik asitler kan dolaşımına girer ve dolaşımdaki bu tür karakteristik RNA ve DNA, hastalığın belirteçleri olarak görev yapabilir.

Şimdi, bu tür belirteçlere dayanarak, kanserin erken teşhisine yönelik yaklaşımlar, gelişme riskini tahmin etme yöntemleri, ayrıca hastalığın ciddiyetini ve tedavinin etkinliğini değerlendirme yöntemleri geliştirilmektedir. Örneğin, SB RAS Kimyasal Biyoloji ve Temel Tıp Enstitüsü'nde prostat kanserinde metilasyon DNA'nın belirli bölümleri. Dolaşımdaki DNA'yı kan örneklerinden izole etmek ve metilasyon modellerini analiz etmek için bir yöntem geliştirildi. Bu yöntem, prostat kanserinin günümüzde mevcut olmayan doğru, invaziv olmayan tanısının temelini oluşturabilir.

Sağlık durumuyla ilgili önemli bir bilgi kaynağı sözde olabilir. kodlamayan RNA'lar yani protein sentezi için şablon olmayan RNA'lar. Son yıllarda, hücreler düzeyinde ve tüm organizma düzeyinde çeşitli süreçlerin düzenlenmesinde rol oynayan birçok farklı kodlayıcı olmayan RNA'nın hücrelerde oluştuğu tespit edilmiştir. Çeşitli durumlarda mikroRNA'ların ve uzun kodlamayan RNA'ların spektrumunun incelenmesi, hızlı ve etkili teşhis için geniş fırsatların kapısını açar. Moleküler ve Hücre Biyolojisi Enstitüsü SB RAS (IMBB SB RAS, Novosibirsk) ve ICBFM SB RAS'ta, bir dizi mikroRNA, tümör hastalıklarının umut verici belirteçleri olarak tanımlanmıştır.

Modern RNA ve DNA dizileme teknolojilerini kullanarak, mikroRNA içeriği ve genotipleme analizine, yani belirli bir genin spesifik genetik varyantlarının tanımlanmasına ve profillerin belirlenmesine dayalı olarak insan kanserinin teşhisi ve prognozu için bir platform oluşturulabilir. ifade Genlerin (aktivitesi). Bu yaklaşım, modern cihazları kullanarak birden fazla analizi hızlı ve eş zamanlı olarak gerçekleştirme yeteneğini varsayar. biyolojik mikroçipler.

Biyoçipler, belirli biyolojik makromoleküllerin paralel analizi için minyatür cihazlardır. Bu tür cihazlar oluşturma fikri, adını taşıyan Moleküler Biyoloji Enstitüsü'nde doğdu. Rusya Bilimler Akademisi'nden (Moskova) V. A. Engelhardt, 1980'lerin sonlarında. Kısa sürede biyoçip teknolojileri, moleküler biyoloji ve moleküler evrimin temel problemlerinin incelenmesinden ilaca dirençli bakteri türlerinin belirlenmesine kadar çok çeşitli pratik uygulamalara sahip bağımsız bir analiz alanı olarak ortaya çıktı.

Bugün IMB RAS, tüberküloz da dahil olmak üzere bir dizi sosyal açıdan önemli enfeksiyonun patojenlerini tanımlamak ve aynı zamanda bunların antimikrobiyal ilaçlara karşı direncini belirlemek için tıbbi uygulamada orijinal test sistemleri üretmekte ve kullanmaktadır; sitostatik ilaçların bireysel tolere edilebilirliğini değerlendirmek için test sistemleri ve çok daha fazlası.

Biyoanalitik tanı yöntemlerinin geliştirilmesi sürekli iyileştirmeyi gerektirir duyarlılık– Tespit edilen maddenin küçük miktarlarını kaydederken güvenilir bir sinyal sağlama yeteneği. Biyosensörler– ​bu, özellikle hastalıkların teşhisinde önemli olan, karmaşık kompozisyon numunelerindeki çeşitli hastalık belirteçlerinin içeriğinin spesifik analizine olanak tanıyan yeni nesil cihazlardır.

IBFM SB RAS, Novosibirsk Yarı İletken Fiziği Enstitüsü SB RAS ile işbirliği içinde, mikrobiyosensörler geliştiriyor. Alan Etkili Transistörler En hassas analitik cihazlar arasında yer almaktadır. Böyle bir biyosensör, biyomoleküllerin etkileşiminin gerçek zamanlı izlenmesine olanak tanır. Oluşturucu kısmı, moleküler bir probun rolünü oynayan bu etkileşimli moleküllerden biridir. Prob, analiz edilen çözümden, varlığı hastanın sağlığının belirli özelliklerini yargılamak için kullanılabilen moleküler bir hedefi yakalar.

"Tamamlayıcı Tıp

İnsan genomlarının ve çeşitli enfeksiyonların patojenlerinin kodunun çözülmesi, hastalıkların kök nedenini - patolojik süreçlerin gelişiminden sorumlu genetik programları - hedef alarak tedavi etmek için radikal yaklaşımların geliştirilmesinin yolunu açtı. Nükleik asitlerin dahil olduğu hastalık mekanizmasının derinlemesine anlaşılması, kaybedilen bir işlevi geri kazandıran veya ortaya çıkan patolojiyi bloke eden terapötik nükleik asitlerin tasarlanmasını mümkün kılar.

Böyle bir etki, nükleik asitlerin (sentetik) fragmanları kullanılarak gerçekleştirilebilir. oligonükleotidler prensibine göre hedef genlerdeki belirli nükleotid dizileri ile seçici olarak etkileşime girebilmektedir. tamamlayıcılık. Genler üzerinde hedeflenen etkiler için oligonükleotidlerin kullanılması fikri ilk olarak Novosibirsk Biyoorganik Kimya Enstitüsü SB RAS'ın (şimdi Kimyasal Biyoloji ve Temel Tıp Enstitüsü SB) doğal polimerler laboratuvarında (daha sonra Biyokimya Bölümü) ortaya atıldı. RAS). İlk ilaçlar Novosibirsk'te yaratıldı gen hedefli viral ve bazı hücresel RNA'ların seçici inaktivasyonu için.

Benzer gen hedefli terapötik ilaçlar artık nükleik asitlere, bunların analoglarına ve konjugatlarına (antisens oligonükleotidler, müdahale eden RNA, aptamerler, genom düzenleme sistemleri) dayalı olarak aktif olarak geliştirilmektedir. Son yıllarda yapılan araştırmalar şunu göstermiştir ki, antisens oligonükleotidlerÇeşitli genetik yapılar üzerinde etkili olan ve genlerin geçici olarak "kapanmasına" veya genetik programlarda değişikliklere yol açan süreçleri tetikleyen geniş bir yelpazede biyolojik olarak aktif maddeler elde etmek mümkündür. mutasyonlar. Bu tür bileşiklerin yardımıyla belirli işleyişin bastırılmasının mümkün olduğu kanıtlanmıştır. haberci RNA canlı hücreler, protein sentezini etkiler ve ayrıca hücreleri viral enfeksiyondan korur.

Günümüzde mRNA ve viral RNA'ların fonksiyonlarını baskılayan antisens oligonükleotidler ve RNA'lar sadece biyolojik araştırmalarda kullanılmamaktadır. Oligonükleotidlerin yapay analogları temelinde oluşturulan bir dizi antiviral ve antiinflamatuar ilaç üzerinde testler devam etmektedir ve bunlardan bazıları halihazırda klinik uygulamaya girmeye başlamıştır.

Bu yönde çalışan Biyomedikal Tıp Enstitüsü SB RAS Biyomedikal Kimya Laboratuvarı, Rusya Federasyonu Hükümeti'nin bilimsel bir mega hibesi sayesinde 2013 yılında kuruldu. Organizatörü Yale Üniversitesi profesörü, Nobel ödüllü S. Altman'dı. Laboratuvar, RNA hedefli antibakteriyel ve antiviral ilaçların geliştirildiği, gelecek vaat eden yeni yapay oligonükleotidlerin fizikokimyasal ve biyolojik özelliklerine ilişkin araştırmalar yürütüyor.

S. Altman liderliğindeki projenin bir parçası olarak, çeşitli yapay oligonükleotid analoglarının patojenik mikroorganizmalar üzerindeki etkileri üzerine geniş çaplı bir sistematik çalışma gerçekleştirildi: Pseudomonas aeruginosa, Salmonella, Staphylococcus aureus ve influenza virüsü. Bu patojenleri en etkili şekilde baskılayabilen hedef genler belirlenmiştir; Antibakteriyel ve antiviral aktivite sergileyenler de dahil olmak üzere en aktif oligonükleotid analoglarının teknolojik ve terapötik özellikleri değerlendirilmektedir.

ICBFM SB RAS'ta dünyada ilk kez sentezlendiler fosforilguanidin oligonükleotid türevleri. Bu yeni bileşikler elektriksel olarak nötrdür, biyolojik ortamlarda stabildir ve çok çeşitli koşullar altında RNA ve DNA hedeflerine güçlü bir şekilde bağlanır. Benzersiz özelliklerinin çeşitliliği nedeniyle, terapötik ajanlar olarak kullanım açısından umut vericidirler ve ayrıca biyoçip teknolojilerine dayalı teşhis araçlarının verimliliğini artırmak için de kullanılabilirler.

Haberci RNA'lar üzerindeki antisens etkiler basit engellemeyle sınırlı değildir birleştirme(RNA "olgunlaşma" süreci) veya protein sentezi. Daha etkili olanı, terapötik bir oligonükleotidin hedefe bağlanmasıyla tetiklenen mRNA'nın enzimatik kesilmesidir. Bu durumda, bir bölünme indükleyicisi olan oligonükleotid, daha sonra başka bir RNA molekülüne temas edebilir ve etkisini tekrarlayabilir. ICBFM SB RAS, mRNA'ya bağlandığında RNase P enzimi için substrat görevi görebilen kompleksler oluşturan oligonükleotidlerin etkisini araştırdı. Bu enzimin kendisi katalitik özelliklere sahip RNA'dır ( ribozim).

Sadece antisens nükleotidlerin değil, aynı zamanda mekanizmaya göre hareket eden çift sarmallı RNA'nın da gen aktivitesini baskılamada son derece güçlü bir araç olduğu ortaya çıktı. RNA girişimi. Bu olgunun özü, hücreye girdikten sonra uzun dsRNA'ların kısa parçalara (sözde) kesilmesidir. küçük müdahaleci RNA, siRNA), haberci RNA'nın belirli bir bölgesine tamamlayıcıdır. Bu tür mRNA'lara bağlanarak siRNA'lar, hedef molekülü yok eden bir enzimatik mekanizmanın etkisini tetikler.

Bu mekanizmanın kullanılması, viral olanlar da dahil olmak üzere hemen hemen her genin ekspresyonunu baskılayacak çok çeşitli, oldukça etkili, toksik olmayan ilaçların yaratılması için yeni fırsatlar yaratıyor. ICBFM SB RAS'ta, hayvan deneylerinde iyi sonuçlar veren, küçük müdahaleci RNA'lara dayalı, umut verici antitümör ilaçlar tasarlandı. İlginç bulgulardan biri, üretimini uyaran orijinal yapıya sahip çift sarmallı RNA'dır. interferon, tümör metastazı sürecini etkili bir şekilde bastırır. İlacın hücrelere iyi nüfuz etmesi yeni katyonik taşıyıcılar tarafından sağlanır. lipozomlar(lipit kesecikleri), M.V. Lomonosov'un adını taşıyan Moskova Devlet Güzel Kimyasal Teknolojiler Üniversitesi'nden uzmanlarla ortaklaşa geliştirildi.

Nükleik asitlerin yeni rolleri

Nükleik asitlerin (DNA ve RNA) sınırsız miktarlarda çoğaltılmasını mümkün kılan polimeraz zincir reaksiyonu yönteminin geliştirilmesi ve nükleik asitlerin moleküler seçimine yönelik teknolojilerin ortaya çıkışı, belirli özelliklere sahip yapay RNA ve DNA yaratılmasını mümkün kılmıştır. . Belirli maddeleri seçici olarak bağlayan nükleik asit moleküllerine denir. aptamerler. Bunlara dayanarak, herhangi bir proteinin işlevini bloke eden ilaçlar elde edilebilir: enzimler, reseptörler veya gen aktivitesinin düzenleyicileri. Günümüzde tıpta ve teknolojide yaygın olarak kullanılan binlerce farklı aptamer elde edilmiştir.

Bu alanda dünya liderlerinden biri bir Amerikan şirketidir. Soma Mantık A.Ş.. – sözde yaratır gelenler belirli hedeflere yönelik afinite düzeyine dayalı olarak kimyasal olarak değiştirilmiş nükleik asitlerin kütüphanelerinden seçici olarak seçilir. Azotlu bazdaki modifikasyonlar, bu tür aptamerlere ilave "protein benzeri" işlevsellik kazandırarak, komplekslerinin hedeflerle yüksek stabilitesini sağlar. Ek olarak bu, geleneksel aptamerlerin seçilemediği bileşikler için ko-amerlerin başarılı bir şekilde seçilme olasılığını arttırır.

Klinik olarak ilgili hedeflere afinitesi olan aptamerler arasında, şu anda klinik deneylerin üçüncü, anahtar aşamasına ulaşmış terapötik ilaç adayları bulunmaktadır. Onlardan biri Macugen– ​retina hastalıklarının tedavisi için klinik uygulamada halihazırda kullanılmaktadır; retinanın yaşa bağlı makula dejenerasyonunun tedavisi için ilaç Fovista testleri başarıyla tamamlıyor. Ve yolda pek çok benzer ilaç var.

Ancak aptamerlerin tek amacı terapi değildir: aptamerler yaratılırken tanıma molekülleri olarak biyoanalistlerin büyük ilgisini çekmektedir. aptamer biyosensörleri.

IKhBFM'de Biyofizik Enstitüsü SB RAS (Krasnoyarsk) ile birlikte değiştirilebilir yapıya sahip biyolüminesans aptasensörler geliştirilmektedir. Ca2+ ile aktifleştirilen fotoprotein için sensör raportör bloğu rolünü oynayan aptamerler elde edilmiştir. badana, uygun bir biyolüminesan etikettir. Bu sensör, yalnızca numunede tespit edilmesi gereken belirli proteinlerin moleküllerini "yakalama" yeteneğine sahiptir. Şu anda, diyabet belirteçleri olarak görev yapan değiştirilmiş kan proteinleri için değiştirilebilir biyosensörler, bu şema kullanılarak tasarlanmaktadır.

Terapötik nükleik asitler arasında yeni bir nesne, haberci RNA'nın kendisidir. Şirket Moderna Terapi(ABD) şu anda mRNA'nın büyük ölçekli klinik denemelerini yürütüyor. MRNA bir hücreye girdiğinde kendisininmiş gibi davranır. Sonuç olarak hücre, hastalığın gelişimini önleyebilecek veya durdurabilecek proteinler üretebilmektedir. Bu potansiyel tedavi edici ilaçların çoğu bulaşıcı hastalıklara (influenza virüsü, Zika virüsü, sitomegalovirüs vb.) ve onkolojik hastalıklara yöneliktir.

İlaç olarak proteinler

Sentetik biyolojinin son yıllardaki muazzam başarıları, klinikte halihazırda yaygın olarak kullanılan terapötik proteinlerin üretimine yönelik teknolojilerin geliştirilmesine de yansımıştır. Her şeyden önce bu, bir dizi onkolojik hastalığın etkili tedavisinin mümkün olduğu antitümör antikorları için geçerlidir.

Artık giderek daha fazla yeni antitümör protein ilacı ortaya çıkıyor. Bir örnek bir ilaç olabilir laktaptin ICBFM SB RAS'ta ana insan sütü proteinlerinden birinin bir parçasına dayanarak oluşturuldu. Araştırmacılar bu peptidin apoptoz Standart bir tümör hücre kültüründen (insan meme adenokarsinomu) hücrelerin (“intiharı”). Genetik mühendisliği yöntemleri kullanılarak, en etkili olanın seçildiği bir dizi yapısal laktaptin analogu elde edildi.

Laboratuar hayvanları üzerinde yapılan testler, ilacın güvenliğini ve bir dizi insan tümörüne karşı antitümör ve antimetastatik aktivitesini doğruladı. Madde ve dozaj formunda laktaptin üretme teknolojisi halihazırda geliştirildi ve ilacın ilk deneysel partileri üretildi.

Terapötik antikorlar viral enfeksiyonları tedavi etmek için giderek daha fazla kullanılmaktadır. ICBFM SB RAS uzmanları, genetik mühendisliği yöntemlerini kullanarak kene kaynaklı ensefalit virüsüne karşı insanlaştırılmış bir antikor oluşturmayı başardı. İlaç, yüksek etkinliğini kanıtlayan tüm klinik öncesi testleri geçmiştir. Yapay antikorun koruyucu özelliklerinin, donör serumundan elde edilen ticari antikor preparatından yüz kat daha yüksek olduğu ortaya çıktı.

Kalıtımın istilası

Son yıllarda yapılan keşifler, yakın zamana kadar bilim kurgu gibi görünen gen terapisinin olanaklarını genişletti. Teknolojiler genomik düzenleme CRISPR/Cas RNA-protein sisteminin kullanımına dayalı olarak, belirli DNA dizilerini tanıyabiliyor ve bu dizilerde kırılmalar oluşturabiliyor. "Onarım" sırasında ( tazminatlar) bu tür bozukluklar, hastalıklara neden olan mutasyonlar ile düzeltilebilir veya tedavi amaçlı olarak yeni genetik unsurlar eklenebilir.

Gen düzenleme, genomu değiştirerek genetik hastalıklar sorununa radikal bir çözüm olasılığının önünü açıyor. tüp bebek. İnsan embriyosunun genlerinde hedeflenen değişikliklerin temel olasılığı deneysel olarak kanıtlanmıştır ve çocukların kalıtsal hastalıklardan arınmış olarak doğmasını sağlayacak bir teknolojinin yaratılması yakın gelecekteki bir görevdir.

Genomik düzenlemeyi kullanarak yalnızca genleri "düzeltemezsiniz": Bu yaklaşım, geleneksel tedaviye dirençli viral enfeksiyonlarla mücadele etmek için de kullanılabilir. Modern antiviral ilaçların erişemediği genomunu vücudun hücresel yapılarına entegre eden virüslerden bahsediyoruz. Bu virüsler arasında HIV-1, hepatit B virüsleri, papillomavirüsler, polyomavirüsler ve diğer bazı virüsler yer alır. Genom düzenleme sistemleri, bir hücrenin içindeki viral DNA'yı zararsız parçalara bölerek veya ona etkisizleştirici mutasyonlar katarak etkisiz hale getirebilir.

CRISPR/Cas sisteminin insan mutasyonlarını düzeltme aracı olarak kullanılmasının ancak yüksek düzeyde özgüllük sağlayacak ve geniş kapsamlı testler yapabilecek şekilde geliştirildiğinde mümkün olacağı açıktır. Ek olarak, tehlikeli viral enfeksiyonlarla başarılı bir şekilde mücadele etmek için, terapötik ajanların hedef hücrelere etkili bir şekilde iletilmesi sorununu çözmek gerekir.

İlk önce kök hücre vardı

Tıpta en hızlı büyüyen alanlardan biri hücre terapisi. Önde gelen ülkeler halihazırda otoimmün, alerjik, onkolojik ve kronik viral hastalıkların tedavisi için geliştirilen hücre teknolojilerinin klinik denemelerini yürütüyor.

Rusya'da terapötik ajanların yaratılmasına yönelik öncü çalışmalar kök hücreler ve hücre aşıları, Rusya Bilimler Akademisi Sibirya Şubesi Temel ve Klinik İmmünoloji Enstitüsü'nde (Novosibirsk) yapıldı. Araştırmalar sonucunda kanser, hepatit B ve otoimmün hastalıkların tedavisine yönelik yöntemler geliştirildi ve bunlar klinikte deneysel olarak kullanılmaya başlandı.

Farmakolojik ilaçları test etmek için kalıtsal ve onkolojik hastalıkları olan hastalardan hücre kültürü bankaları oluşturma projeleri bugünlerde son derece alakalı hale geldi. Novosibirsk Bilim Merkezi'nde böyle bir proje halihazırda prof. liderliğinde kurumlar arası bir ekip tarafından uygulanıyor. S. M. Zakiyan. Novosibirsk uzmanları, kültürlenmiş insan hücrelerine mutasyonlar katmak için teknolojiler geliştirdiler; bunun sonucunda amiyotrofik lateral skleroz, Alzheimer hastalığı, spinal müsküler atrofi, uzun QT sendromu ve hipertrofik kardiyomiyopati gibi hastalıkların hücre modelleri ortaya çıktı.

Geleneksel somatik hücrelerden üretim yöntemlerinin geliştirilmesi pluripotent kök Yetişkin bir organizmanın herhangi bir hücresine dönüşebilen hücre mühendisliği, vücudun hasarlı yapılarını onarmayı mümkün kılan hücresel mühendisliğin ortaya çıkmasına yol açtı. Biyobozunur polimerlere dayanan hücre ve doku mühendisliği için üç boyutlu yapılar üretme teknolojileri şaşırtıcı derecede hızlı gelişiyor: damar protezleri, kıkırdak dokusunun büyütülmesi ve yapay organların inşası için üç boyutlu matrisler.

Böylece ICBFM SB RAS ve Ulusal Tıbbi Araştırma Merkezi'nden uzmanlar adını aldı. E. N. Meshalkina (Novosibirsk), protez kan damarları ve kalp kapakçıkları oluşturmak için bir teknoloji geliştirdi. elektrospinning. Bu teknoloji kullanılarak bir polimer çözeltisinden kalınlığı onlarca nanometreden birkaç mikrona kadar değişen lifler elde edilebiliyor. Bir dizi deney sonucunda, klinik öncesi testlerden başarıyla geçen, üstün fiziksel özelliklere sahip ürünlerin seçilmesi mümkün oldu. Biyolojik ve hemo-uyumluluklarının yüksek olması nedeniyle bu tür protezlerin yerini zamanla vücudun kendi dokuları alır.

Terapinin nesnesi ve konusu olarak mikrobiyom

Bugüne kadar insanları enfekte eden birçok mikroorganizmanın genomları iyi araştırılmış ve çözülmüştür. Sürekli insanlarla ilişkilendirilen karmaşık mikrobiyolojik topluluklar üzerinde de araştırmalar yürütülüyor. mikrobiyomlar.

Yerli bilim insanları da bu araştırma alanına önemli katkılarda bulundular. Böylece, Devlet Viroloji ve Biyokimya Araştırma Merkezi “Vector” (Koltsovo, Novosibirsk bölgesi) uzmanları, Marburg ve çiçek hastalığı virüslerinin genomlarını ve Kimyasal Biyoloji ve Mikrobiyoloji Enstitüsü'nden bilim adamlarını dünyada ilk çözen kişiler oldu. Rusya Bilimler Akademisi Sibirya Şubesi, Rusya Federasyonu'nda yaygın olan kene kaynaklı borrelyozun etken maddeleri olan kene kaynaklı ensefalit virüsünün genomlarını deşifre etti. İnsanlar için tehlikeli olan çeşitli kene türleriyle ilişkili mikrobiyal topluluklar da incelenmiştir.

Bugün gelişmiş ülkelerde, başta sindirim sistemi olmak üzere insan vücudunun mikrobiyomunu düzenlemeye yönelik araçlar yaratmaya yönelik çalışmalar aktif olarak sürdürülmektedir. Anlaşıldığı üzere, sağlık durumu büyük ölçüde bağırsak mikrobiyomunun bileşimine bağlıdır. Mikrobiyomu etkilemeye yönelik yöntemler halihazırda mevcuttur: örneğin mikrobiyomu yeni terapötik bakterilerle zenginleştirmek, probiyotikler yararlı bakterilerin çoğalmasının yanı sıra "zararlı" mikroorganizmaları seçici olarak öldüren bakteriyofajların (bakteriyel virüsler) alımını da destekler.

Son zamanlarda ilaca dirençli bakterilerin yayılma sorunu nedeniyle bakteriyofaj bazlı tedavilerin oluşturulmasına yönelik çalışmalar tüm dünyada yoğunlaştı. Rusya, bakteriyofajların tıpta kullanımına izin verilen birkaç ülkeden biridir. Rusya Federasyonu'nda Sovyet döneminde geliştirilen endüstriyel ilaç üretimi mevcut olup, daha etkili bakteriyofajlar elde etmek için bunların iyileştirilmesi gerekir ve bu sorun sentetik biyoloji yöntemleri kullanılarak çözülebilir.

ICBFM SB RAS da dahil olmak üzere Rusya Federasyonu'nun bir dizi araştırma kuruluşunda çözülmektedir. Enstitü, Rusya Federasyonu'nda endüstriyel olarak üretilen faj preparatlarını karakterize etti, bir dizi bakteriyofajın genomunu çözdü ve bunlardan tıpta kullanım için umut vaat eden benzersiz virüsleri içeren bir koleksiyon oluşturdu. Enstitünün kliniği, ilaca dirençli mikroorganizmaların neden olduğu bakteriyel enfeksiyonlardan muzdarip hastalara kişiselleştirilmiş bakım sağlamaya yönelik mekanizmalar üzerinde çalışıyor. İkincisi, diyabetik ayağın tedavisi sırasında ve ayrıca yatak yaraları veya ameliyat sonrası komplikasyonların bir sonucu olarak ortaya çıkar. İnsan mikrobiyomunun bileşimindeki bozuklukları düzeltmeye yönelik yöntemler de geliştirilmektedir.

Belirli hücreler üzerinde oldukça seçici etkiye sahip akıllı sistemlerin elde edilmesine yönelik teknolojilerin oluşturulmasıyla bağlantılı olarak, virüslerin kullanımına yönelik tamamen yeni olanaklar açılmaktadır. Hakkında konuşuyoruz onkolitik virüsler sadece tümör hücrelerini enfekte edebilme yeteneğine sahiptir. Bu tür virüslerin birçoğu halihazırda Çin ve Amerika Birleşik Devletleri'nde deneysel olarak kullanılıyor. Bu alandaki çalışmalar Rusya'da da Moskova ve Novosibirsk araştırma kuruluşlarından uzmanların katılımıyla yürütülüyor: IMB RAS, SSC VB “Vector”, Novosibirsk Devlet Üniversitesi ve ICBFM SB RAS.

Sentetik biyolojinin hızlı gelişimi, önümüzdeki yıllarda insanlığı birçok sorundan kurtaracak ve sadece kalıtsal ve "edinilmiş" hastalıkları tedavi etmekle kalmayıp sağlığı gerçekten yönetmeyi mümkün kılacak önemli keşiflerin ve yeni biyomedikal teknolojilerin ortaya çıkmasının beklenmesi için neden vermektedir.

Bu alandaki araştırmaların kapsamı son derece geniştir. Halihazırda mevcut olan gadget'lar sadece oyuncak değil, aynı zamanda bir kişiye sağlığı kontrol etmek ve sürdürmek için gerekli bilgileri günlük olarak sağlayan gerçekten yararlı cihazlardır. Hızlı ve derinlemesine incelemeye yönelik yeni teknolojiler, bir hastalığın gelişimini tahmin etmeyi veya zamanında tespit etmeyi mümkün kılar ve "akıllı" bilgi biyopolimerlerine dayanan kişiselleştirilmiş ilaçlar, çok yakın gelecekte bulaşıcı ve genetik hastalıklarla mücadele sorunlarını kökten çözecektir.

Edebiyat

Bryzgunova O. E., Laktionov P. P. İdrardaki hücre dışı nükleik asitler: kaynaklar, bileşim, teşhiste kullanım // Acta Naturae. 2015. T. 7. Sayı 3(26). s. 54-60.

Vlasov V.V., iki isim daha vb. Sağlığa tamamlayıcıdır. Antisense teknolojilerinin dünü, bugünü ve geleceği // BİLİM ilk elden. 2014. T. 55. No. 1. S. 38-49.

Vlasov V.V., Vorobiev P.E., Pyshny D.V. ve diğerleri Faj tedavisi hakkındaki gerçek veya doktora ve hastaya hatırlatma // BİLİM ilk elden. 2016. T. 70. Sayı 4. S. 58-65.

Vlasov V.V., Zakiyan S.M., Medvedev S.P. "Genom editörleri." “Çinko parmaklardan” CRISPR // SCIENCE'a ilk elden. 2014. T. 56. Sayı 2. S. 44-53.

Lifshits G.I., Slepukhina A.A., Subbotovskaya A.I. ve diğerleri Hemostaz parametrelerinin ölçümü: enstrümantasyon ve geliştirme beklentileri // Tıbbi teknoloji. 2016. T. 298. Sayı 4. S. 48-52.

Richter V. A. İnsan sütü, kanser için potansiyel bir tedavi kaynağıdır // BİLİM ilk elden. 2013. T. 52. Sayı 4. S. 26-31.

Kupryushkin M.S., Pyshnyi D.V., Stetsenko D.A. Fosforil guanidinler: yeni bir tür nükleik Asit analogları // Acta Naturae. 2014. V. 6. No. 4(23). S.116-118.

Nasedkina T. V., Guseva N. A., Gra O. A. ve ark. Hematolojik onkolojide tanısal mikrodiziler: yüksek ve düşük yoğunluklu dizilerin uygulamaları // Mol Diagn Ther. 2009. V. 13. N. 2. P. 91-102.

Ponomaryova A. A., Morozkin E. S., Rykova E. Y. ve ark. Akciğer kanserinin antitümör tedavisine yanıt olarak dolaşımdaki miRNA seviyelerindeki dinamik değişiklikler // Deneysel Akciğer Araştırması. 2016. V. 42 N. 2. S. 95-102.

Vorobyeva M., Vorobjev P. ve Venyaminova A. Multivalent Aptamerler: Teşhis ve Terapötik Uygulamalar için Çok Yönlü Araçlar // Moleküller. 2016. V. 21 N. 12. S. 1612-1633.