Генная инженерия

    Взаимодействие  между компонентами химер, и переход  различных веществ из одного компонента в другой, могут приводить к  различным аномалиям развития и  иногда к бесплодию химеры.

    В практике садоводов химеры, возникшие  случайно в результате прививок (пестролистность), воспроизводят вегетативным размножением заново из поколения в поколение (например, химеры между пурпурным ракитником и золотым дождём — ракитник Адама, химеры между померанцем и лимоном). Исследователи применяют различные химеры между мушмулой и боярышником.

    В зоологии химера — животное, которое  состоит из двух или более типов  генетически различных клеток, которые  происходят от разных зигот.

    Химеры  могут формироваться из четырёх  гамет (результат объединения в  один эмбрион двух оплодотворённых  яйцеклеток или эмбрионов на ранних стадиях развития).

    Химеризм  у животных может быть как результатом  индивидуального развития организма (онтогенеза), так и результатом  трансплантации органа, ткани (например, костного мозга или переливания крови. У гетерозиготных (не однояйцевых) близнецов химеризм может возникать в результате объединения кровеносных сосудов (анастомозов). Химеры часто могут давать потомство, и тип потомства зависит от того, из какой линии клеток развились гаметы.

    Микрохимеризм возникает при проникновении  клеток матери и плода через плацентарный барьер млекопитающих и характеризуется  в норме небольшой долей «чужих»  клеток в организме.

    Различают два вида микрохимеризма: фетальный  микрохимеризм - присутствие клеток плода в организме матери и  материнский микрохимеризм - присутствие  клеток матери в организме сначала  плода, а затем и ребёнка. Предполагается, что микрохимеризм вследствие различия иммунных свойств приобретённых  клеток и клеток организма-хозяина  является причиной ряда заболеваний  аутоиммунного характера: ювенильного  дерматомиозита и неонатальной волчанки при фетальном микрохимеризме, преэклампсии, системной красной волчанки и  некоторых форм рака при материнском микрохимеризме, а также ряда других патологических состояний [14]. 

    2.3 Медико-генетическое консультирование 

    Наиболее  распространенным и эффективным  подходом к профилактике наследственных болезней  является  медико-генетическая консультация. С точки зрения организации  здравоохранения медико-генетическое консультирование - один из видов специализированной медицинской помощи. 

    При большой  вероятности  рождения  больного ребенка правильными с  профилактической точки зрения могут быть две  рекомендации: либо воздержание от деторождения,  либо пренатальная  диагностика, если она возможна при данной нозологической  форме [8].

    Первый  кабинет по  медико-генетическому  консультированию был организован  в 1941 году Дж. Нилом в Мичиганском  университете (США).  Больше того,  еще в конце 50-х годов крупнейший советский генетик  и невропатолог С. К Давиденков организовал медико-генетическую консультацию при Институте нервно-психиатрической  профилактики  в  Москве. В настоящее  время во всем мире насчитывается  около тысячи генетических консультаций, в России их 80.

    Основная  причина,  которая заставляет людей  обращаться  к врачу-генетику, - это желание узнать прогноз здоровья будущего потомства относительно наследственной патологии.  Как правило, в консультацию  обращаются   семьи,  где  имеется  ребенок  с наследственным или  врожденным заболеванием  (ретроспективное консультирование) или  его  появление предполагается (проспективное консультирование) в связи с наличием наследственных заболеваний у родственников, кровнородственным браком, возрастом родителей (старше 35-40 лет), облучением и по другим причинам.

    Первый  этап консультирования всегда начинается с  уточнения диагноза наследственного  заболевания. Точный диагноз является необходимой предпосылкой любой  консультации.  Он  зависит от тщательности  клинического и генеалогического исследования, от знания новейших данных по наследственной патологии, от проведения специальных   исследований  (цитогенических,  биохимических, электрофизиологических, сцепления генов и т.д.).

    Генеалогическое исследование  является  одним  из основных методов в практике медико-генетического  консультирования.  Все исследования обязательно подтверждаются документацией.  Информацию получают не меньше чем  от трех  поколений  родственников  по восходящей и боковой линии, причем данные должны быть получены обо всех членах семьи, включая и рано умерших.

    В ходе генеалогического исследования может  возникнуть необходимость направления  объекта или его родственников  на  дополнительное клиническое  обследование с целью уточнения  диагноза.

    Цитогенетическое  исследование  применяется не менее  чем в половине консультируемых  случаях.  Это связано с оценкой  прогноза потомства при установленном  диагнозе хромосомного заболевания  и с уточнением диагноза в неясных  случаях при врожденных пороках  развития.

    Биохимические, иммунологические и другие  клинические  методы не  являются специфическими для генетической консультации, но применяются так же широко,  как и при диагностике  ненаследственных заболеваний.

    Второй  этап консультирования - определение  прогноза  потомства. Генетический риск определяется двумя способами: путем теоретических расчетов, основанных  на  генетических закономерностях с  использованием  методов генетического анализа и вариационной статистики; с помощью эмпирических данных для мультифакториальных и хромосомных болезней,  а также для заболеваний с неясным механизмом генетической детерминации.  Сущность генетического прогноза  состоит в оценке  вероятности появления наследственной патологии у будущих или уже родившихся  детей.

    Третий  этап консультирования является   заключительным. После постановки диагноза у объекта, обследования родственников, решения генетической задачи по определению генетического риска врач-генетик объясняет семье в доступной форме смысл генетического риска или сущность пренатальной диагностики и помогает ей в принятии решения [15].

    Принято считать специфический генетический риск до 5% низким, до 10% - повышенным в  легкой степени, до 20% - средним и  выше 20% - высоким. Можно пренебречь риском, не выходящим за пределы  повышенного в легкой степени, и  не считать его противопоказанием  к дальнейшему деторождению.  Лишь генетический риск средней степени  расценивается как противопоказание к зачатию или как показание  к прерыванию уже имеющейся беременности, если семья не хочет подвергаться риску.

    С социальной точки зрения целью генетического  консультирования в целом является уменьшение частоты патологических генов в популяциях человека, а целью конкретной консультации - помощь семье в решении вопроса о возможности деторождения. При широком внедрении генетического консультирования может быть достигнуто некоторое уменьшение частоты наследственных болезней, а также смертности, особенно детской. Однако уменьшение частоты тяжелых доминантных заболеваний в популяциях в результате медико-генетического консультирования не будет существенным, потому что 80-90% из них составляют новые мутации.

    Эффективность медико-генетического  консультирования  зависит от степени  понимания  консультирующихся  той информации, которую они получили.  Она  зависит также от  характера  юридических законов  в  стране,  относящихся  к прерыванию беременности, социальному обеспечению больных и т. д. [7]. 

    2.4 Клонирование 

    Клонирование — метод получения нескольких генетически идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения.

    Первоначально слово клон (англ. cloning от др.-греч. κλών — «веточка, побег, отпрыск») стали  употреблять для группы растений (например, фруктовых деревьев), полученных от одного растения-производителя вегетативным (не семенным) способом. Эти растения-потомки  в точности повторяли качества своего прародителя и служили основанием для выведения нового сорта (в  случае полезности их свойств для  садоводства). Позже клоном стали  называть не только всю такую группу, но и каждое отдельное растение в ней (кроме первого), а получение таких потомков — клонированием.

    Со  временем значение термина расширилось  и его стали употреблять при  выращивании культур бактерий. Успехи биологии показали, что и у растений, и у бактерий сходство потомков с организмом-производителем обусловливается генетической идентичностью всех членов клона. Тогда уже термин клонирование стали употреблять для обозначения производства любых линий организмов, идентичных данному и являющихся его потомками.

    Позже название клонирование было перенесено и на саму технологию получения идентичных организмов, известную как замещение  ядра, а потом также и на все  организмы, полученные по такой технологии, от первых головастиков до овцы Долли.

    И уже в конце 1990-х годов XX века, подразумевая возможность применения той же технологии для получения  генетически идентичных человеческих индивидов, заговорили и о клонировании человека. Термин перестал быть достоянием научной общественности, его подхватили СМИ, киноискусство, литература, производители  компьютерных игр, и он вошёл в  язык как общеупотребительное слово, уже не имеющее того специального значения, которым он обладал около ста лет назад.

    Для бактерий клонирование является единственным способом размножения. Однако обычно, когда говорят о клонировании бактерий, имеют в виду намеренное размножение какой-то бактерии, выращивание  её клона, культуры.

    Клонирование  широко распространено в природе  у различных организмов. У растений естественное клонирование происходит при различных способах вегетативного  размножения. У животных клонирование происходит при амейотическом партеногенезе  и различных формах полиэмбрионии. Так, среди позвоночных известны клонально размножающиеся виды ящериц, состоящие из одних партеногенетических  самок. У человека естественные клоны  — монозиготные близнецы. У некоторых  видов броненосцев в норме  рождается от четырёх до девяти монозиготных близнецов. Широко распространено клональное размножение среди ракообразных и насекомых. Уникальный вариант  естественного клонирования открыт недавно у муравьёв — малого огненного  муравья (Wasmannia auropunctata), самцы и самки которого клонируются независимо, так что генофонды двух полов не смешиваются. У этого вида рабочие особи развиваются из оплодотворенных яиц, матки — из неоплодотворенных диплоидных яиц. В некоторых яйцах, оплодотворенных самцами, все хромосомы матери разрушаются, и из таких гаплоидных яиц развиваются самцы [10].

    Благодаря фундаментальным биологическим  открытиям XIX-го — XX-го веков, а именно: открытие клеточного строения тканей, изобретение электронного микроскопа, открытие структуры клеточного ядра, хромосом, ДНК, генов, — стало возможным  то, что ныне носит название молекулярного  клонирования. Это технология клонирования наименьших биологических объектов — молекул ДНК, их частей и даже отдельных генов. Для молекулярного  клонирования ДНК (обычно тем или  иным способом измененную) вводят в  вектор (например, бактериальную плазмиду или геном бактериофага. Размножаясь, бактерии и фаги многократно увеличивают  и количество введенной ДНК, в  точности сохраняя её структуру. Чтобы  затем выделить большое количество такой ДНК, необходимо отделить бактерии или фаги, которые её содержат, от всех остальных, для чего и применяют  клонирование, то есть выделение и  размножение бактериального или  фагового клона, содержащего необходимые  молекулы ДНК. Для облегчения селекции бактериальных клонов в плазмиды обычно вводят ген резистентности к  антибиотику, чаще всего ампициллину, в присутствии которого погибают все бактерии, не имеющие клонируемой  плазмиды. Такое клонирование необходимо для изучения биологических молекул, их идентификации, решения вопросов клонирования тканей и др.[3].

    Наибольшее  внимание учёных и общественности привлекает клонирование многоклеточных организмов, которое стало возможным благодаря  успехам генной инженерии. Создавая особые условия и вмешиваясь в  структуру ядра клетки, специалисты  заставляют её развиваться в нужную ткань или даже в целый организм. Допускается принципиальная возможность  воспроизведения даже умершего организма, при условии сохранения его генетического  материала.

    Различают полное (репродуктивное) и частичное  клонирование организмов. При полном воссоздаётся весь организм целиком, при  частичном — организм воссоздаётся не полностью (например, лишь те или  иные его ткани).

    Репродукти́вное клони́рование предполагает, что  в результате получается целый организм. Кроме научных целей оно может  применяться для восстановления исчезнувших видов или сохранения редких видов.

    Одно  из перспективных применений клонирования тканей — клеточная терапия в  медицине. Такие ткани, полученные из стволовых клеток пациента, могли  бы компенсировать недостаток и дефекты  собственных тканей организма и  не отторгаться при трансплантации. Это так называемое терапевтическое  клонирование.