Генна інженерія та проблеми біоетики

2. Проблема клонування 10

3. Біоетика як наука. Біоетичні проблеми сучасних

досліджень і експериментів 15

Список літератури 20

Центральним поняттям генетики є «ген». Це елементарна одиниця спадковості, що характеризується рядом ознак. За своїм рівнем ген - внутрішньоклітинна молекулярна структура. За хімічним складом - це нуклеїнові кислоти, в складі яких основну роль відіграють азот і фосфор. Гени розташовуються, як правило, в ядрах клітин. Вони є в кожній клітині, і тому їх загальна кількість в великих організмах може досягати багатьох мільярдів. За свою роль в організмі гени являють собою свого роду «мозковий центр» клітин.

Генетика вивчає два фундаментальних властивості живих систем спадковість і мінливість, тобто здатність живих організмів передавати свої ознаки і властивості з покоління в покоління, а також здобувати нові якості. Спадковість створить безперервну спадкоємність ознак, властивостей і особливостей розвитку в ряду поколінь. Мінливість забезпечує матеріал для природного відбору, створюючи як нові варіанти ознак, так і незліченна безліч комбінацій раніше існуючих і нових ознак живих організмів.

1. Розвиток генної інженерії

Генна інженерія виникла в 1970-і рр. як розділ молекулярної біології, пов'язаний з цілеспрямованим створенням нових комбінацій генетичного матеріалу, здатного розмножуватися (в клітці) і синтезувати кінцеві продукти. Вирішальну роль у створенні нових комбінацій генетичного матеріалу відіграють особливі ферменти (рестріктази, ДНК-лігази), що дозволяють розсікати молекулу ДНК на фрагменти в суворо визначених місцях, а потім «зшивати» фрагменти ДНК в єдине ціле. Тільки після виділення таких ферментів стало практично можливим створення штучних гібридних генетичних структур - рекомбінантних ДНК. Рекомбінантна молекула ДНК містить штучний гібридний ген (або набір генів) і «вектор-фрагмент» ДНК, що забезпечує розмноження рекомбинированного ДНК і синтез її кінцевих продуктів - білків. Все це вже відбувається в клітці-хазяїні (бактеріальної клітці), куди вводиться рекомбинированного ДНК [10, c. 155].

Методами генної інженерії спочатку були отримані трансгенні мікроорганізми, що несуть гени бактерії і гени онкогенного вірусу мавпи, а потім - мікроорганізми, що несуть в собі гени мушки дрозофіли, кролика, людини і т.д. Згодом вдалося здійснити мікробний (і недорогий) синтез багатьох біологічно активних речовин, присутніх в тканинах тварин і рослин в дуже низьких концентраціях: інсуліну, інтерферону людини, гормону росту людини, вакцини проти гепатиту, а також ферментів, гормональних препаратів, клітинних гібридів, що синтезують антитіла бажаної специфічності, і т.п. [1, c. 76]

Генна інженерія відкрила перспективи конструювання нових біологічних організмів - трансгенних рослин і тварин із заздалегідь запланованими властивостями. По суті, непереборних природних обмежень для синтезу генів немає (так, існують програми по створенню трансгенної вівці, покритої замість вовни шовком; трансгенної кози, молоко якої містить цінний для людини інтерферон; трансгенного шпинату, який виробляє білок, що пригнічує ВІЛ-інфекції, і ін .). Виникла нова галузь промисловості - трансгенна біотехнологія, що займається конструюванням і застосуванням трансгенних організмів. (Зараз в США функціонує вже близько 2500 генно-інженерних фірм.)

У нерозривному зв'язку з розробкою технологій генної інженерії розвиваються фундаментальні дослідження в молекулярній біології. Одним з найважливіших напрямків молекулярної біології та генної інженерії є вивчення геномів рослинних і тваринних видів і розробка способів їх реконструкції. Геном - це сукупність генів, характерних для гаплоидного, тобто одинарного набору хромосом даного виду організмів. На відміну від генотипу геном являє собою характеристику виду, а не окремої особини. Загальна логіка дослідження веде молекулярну біологію від з'ясування способів відтворення генома виду до розробки способів відтворення генотипу особини [1, c. 77].

Величезне значення має вивчення генома людини. В рамках одного з найбільш трудомістких і дорогих в історії науки міжнародного проекту «Геном людини» (розпочато в 1988 р задіяно кілька тисяч вчених з більш ніж 20 країн; вартість - до 9 млрд. Дол.) Була поставлена ​​задача - з'ясувати послідовність нуклеотидних підстав у всіх молекулах ДНК людини і локалізувати їх, тобто повністю картировать все гени людини. Очікується, що потім дослідники визначать всі функції генів і розроблять технологічні способи використання цих даних.

В ході виконання проекту «Геном людини» розроблено багато нових методів дослідження, більшість з яких останнім часом автоматизовано. Це значно прискорює і здешевлює розшифровку ДНК, що є найважливішою умовою для їх широкого використання в медичній практиці, фармакології, криміналістиці і т.д. Серед цих методів є й такі, які дозволяють розшифровувати генотип окремої людини і створювати генні портрети людей. Це дає можливість ефективніше лікувати хвороби, оцінювати здібності і можливості кожної людини, виявляти відмінність між популяціями, оцінювати ступінь пристосованості конкретної людини до тієї чи іншої екологічної обстановці. За послідовностей ДНК можна встановлювати ступінь спорідненості людей. Розроблено метод «генетичної дактилоскопії», який з успіхом застосовується в криміналістиці. Подібні підходи можна використовувати в антропології, палеонтології, етнографії, археології.

Разом з тим, як кажуть фахівці, вивчення генома людини прояснило набагато менше загадок, ніж очікувалося. Вдалося тільки «поставити покажчики» для подальших досліджень. Прочитання генома - це перший етап в розумінні його функціонування. Завдання наступного - розібратися в тому, які функції генів, як і які білки вони синтезують, як функціонують гени окремо і як вони взаємодіють між собою; інакше кажучи, як працюють разом 3 млрд. нуклеотидів. Це, мабуть, головна проблема біології XXI ст. [8, c. 168]

Уже зараз молекулярна генетика відкриває широкі перспективи для генної інженерії. Одне з таких перспективних напрямків - створення трансгенних рослин, тварин, мікроорганізмів, тобто таких організмів, в власний генетичний матеріал яких «вмонтовані» чужорідні гени.

Надалі трансгенні технології передбачається використовувати для вирішення широкого кола проблем. Так, для вирішення ряду екологічних проблем розробляється програма конструювання трансгенних мікробів, які можуть: активно поглинати СО2 з атмосфери, а отже, знижувати парниковий ефект; активно поглинати воду з атмосфери, значить перетворювати пустелі на родючі землі; конструювати трансгенні мікроорганізми, що підвищують родючість грунтів, які утилізують забруднювачі, що конвертують відходи, що ослабляють проблему дефіциту сировини (трансгенні мікроби, що синтезують каучук) і т.п.

Для підвищення ефективності сільського господарства передбачається створювати трансгенні рослини з підвищеною харчовою і кормовою цінністю, трансгенні дерева для виробництва паперу, для нарощування деревини, трансгенних тварин з підвищеною продуктивністю біомаси і молока, трансгенні види цінних порід риб, зокрема лососевих; та ін.

Підвищення ефективності охорони здоров'я за допомогою трансгенних технологій передбачає, зокрема, рішення проблем контролю над спадковими захворюваннями (трансгенні віруси для генної терапії, трансгенні мікроби як живі вакцини і ін.). Обговорюються проблеми клонування тварин (і людей) і навіть створення нових форм живого (для нового генетичного коду синтезуються нові нуклеотиди і нові амінокислоти), здатних освоювати інші планети (обговорюється проект створення мікробів для Марса, здатних виділяти вуглекислий газ, що призведе до потепління марсіанського клімату ) [11, c. 92].

У лабораторних умовах проведена значна робота по конструюванню трансгенних мікробів з найрізноманітнішими властивостями. Разом з тим застосування у відкритому середовищі трансгенних мікробів поки заборонено правовими документами через неясність наслідків, до яких може привести такий в принципі неконтрольований процес. До того ж сам світ мікроорганізмів вивчений вкрай слабо: наука знає в кращому випадку близько 10% мікроорганізмів, а про решту практично нічого не відомо; недостатньо досліджені закономірності взаємодії мікробів між собою, а також мікробів і інших біологічних організмів. Ці та інші обставини обумовлюють критичне ставлення не тільки до трансгенних мікроорганізмів, але і взагалі до трансгенних біоорганізми, хвилю протестів проти трансгенних біотехнологій - люди не хочуть жити в генетично модифікованому світі.

Найгостріша дискусія триває близько 25 років. Висловлюються - і цілком обгрунтовано - побоювання, що, якщо трансгенні мікроби і трансгенні рослини і тварини, які не брали участі в еволюції поряд з «природними» організмами, будуть вільно випущені в біосферу, це призведе до таких негативних наслідків, про які вчені і не підозрюють. Вже зараз можна говорити про неминуче перенесення генів і трансгенних організмів в «звичайні», що може поміняти генетичну програму тварин і людини; про активізацію дрімаючих патогенних мікробів і виникненні епідемій раніше невідомих захворювань рослин, тварин і людини; про витіснення природних організмів з їх екологічних ніш і новому витку екологічної катастрофи; про появу все знищують на своєму шляху монстрів; і т.д. На основі цього робиться висновок про необхідність заборони не тільки генних біотехнологій, а й наукових досліджень в даній області [4, c. 77].

Однак побоювання результатів трансгенних технологій є невизначеними, а вигода, яка вимірюється багатьма мільярдами доларів, конкретна і очевидна, і в ряді країн посилюються настрої, націлені на вирішення (при наявності науково-технічної експертизи) польових досліджень трансгенних мікроорганізмів. Це говорить про необхідність правового регулювання відносин в області нових генно-інженерних біотехнологій.

Останнім часом в засобах масової інформації поширюється багато передбачень, побажань, здогадок і фантазій про клонування живих організмів. Особливої ​​гостроти цих дискусій надає обговорення можливості клонування людини. Викликають інтерес технологічні, етичні, філософські, юридичні, релігійні, психологічні аспекти цієї проблеми; наслідки, які можуть виникнути при реалізації такого способу відтворення людини. Як нерідко буває в подібних випадках, прагнення до сенсації нерідко затемнює сутність проблеми, особливо коли висловлюються неспеціалісти. І в той же час її серйозність не викликає сумнівів, тому розглянемо її детальніше.

2. Проблема клонування

Клон - сукупність клітин або організмів, генетично ідентичних однієї родоначальної клітці. Клонування - метод створення клонів шляхом перенесення генетичного матеріалу з однієї (донорської) клітини в іншу клітку (енуклеірованную яйцеклітину). При цьому слід розрізняти перенесення ядра ембріональної клітини і перенесення ядра соматичної клітини дорослого організму.

Перш за все слід зазначити, що клони існують в природі. Вони утворюються при безстатевого розмноження (партеногенез) мікроорганізмів (мітоз, простий розподіл), вегетативне розмноження рослин. У генетиці рослин клонування давно освоєно і з'ясовано, що члени одного клона значно відрізняються за багатьма ознаками; більш того, іноді ці відмінності навіть більше, ніж в генетично різних популяціях [7, c. 152].

Загальновідомий приклад природного клонування - однояйцеві близнюки, що розвинулися з однієї яйцеклітини. У людини це завжди немовлята однієї статі і завжди дивно схожі один на одного. Народження однояйцевих близнюків можливо тому, що ембріон ссавця (в тому числі людини) на самих ранніх стадіях (фазі дроблення яйця, іменованої бластуляціей) може бути без видимих ​​негативних наслідків розділений на окремі бластомери (у людини принаймні до стадії 8 бластомерів), з яких за певних умов можуть розвинутися ідентичні за своїм генотипом особини. Інакше кажучи, з одного 8-клітинного ембріона у людини можна отримати до 8 абсолютно ідентичних немовлят. (Або дівчаток, або хлопчиків). Але і однояйцеві близнюки хоча і дуже схожі один на одного, але далеко не в усьому ідентичні.

Нинішній клональний бум пов'язаний з відповіддю на питання, чи можна не з половою, а з соматичної клітини (на відміну від статевої клітини вона має подвійний набір хромосом) за допомогою вилучення з неї ядра і трансплантації його в «обез'ядерную» яйцеклітину відтворити організм? Інакше кажучи, питання в наступному: зростання, розвиток і диференціація ембріона, онтогенез викликають незворотні модифікації генома в соматичних клітинах або не викликають їх? Відповідь на це питання міг бути отриманий тільки на основі експериментальних досліджень.

Отримані дані змусили по-новому подивитися на процес клітинної диференціації. Виявилося, що цей процес звернемо і цитоплазматичні фактори здатні ініціювати розвиток нового організму на основі генетичного матеріалу ядра дорослої, повністю диференційованої клітини. Можна сказати, «біологічний годинник» пішли назад: розвиток організму знову може починатися з генетичного матеріалу дорослої соматичної клітини.

У засобах масової інформації заговорили про приголомшливих перспективи клонування, в першу чергу для тваринництва. Від застосування технології клонування в наукових дослідженнях очікується поглиблення розуміння і вирішення проблем онкології, вчення про онтогенезі, молекулярної генетики, ембріології і ін. Поява овечки Доллі змусило по-новому поглянути і на проблеми геронтології (старіння).

Особливо гострі дискусії розвиваються навколо проблеми клонування людини. Поки відсутні технічні можливості клонувати людину. Однак принципово клонування людини виглядає цілком здійсненним проектом. І тут виникає безліч вже не тільки наукових і технологічних проблем, а й етичних, юридичних, філософських, релігійних.

Разом з тим вчені дуже обережно ставляться до перспектив клонування, вказують на обмеженість цього методу. Зокрема, відзначають, що, виходячи з закономірностей молекулярної генетики, можна сформулювати ряд припущень [3, c. 105].

По-друге, клонований організм буде нести на собі тягар генетичних мутацій донорської клітини, а значить, її хвороби, ознаки старіння і т.п. Отже, онтогенез клонів не ідентичний онтогенезу їх батьків: клони проходять інший, скорочений і насичений хворобами життєвий шлях. Можна стверджувати, що клонування не несе омолодження, повернення молодості, безсмертя. Таким чином, метод клонування не можна вважати абсолютно безпечним для людини.

Взагалі, що ж таке людський клон? З одного боку, він може бути названий дитиною свого батька. З іншого боку, він же одночасно є і чимось на зразок однояйцевого генетичного близнюка свого батька. Це породжує цілий ряд моральних і юридичних проблем.

Найгостріші серед них такі: чи повинен володіти людський клон усіма правами людини і громадянина; хто повинен вважатися його батьками, раз в його появі на світ беруть участь три особи: донор клітини, донор яйцеклітини і сурогатна мати; чи потрібно в зв'язку з цим, а якщо потрібно, то в якому напрямку, переглядати відповідні розділи конституційного, цивільного, сімейного та спадкового права, зокрема, які (батьківські) права (і обов'язки) мають «вкладник генетичного матеріалу», донор яйцеклітини, сурогатна мати? Цілком можливо, що юристам доведеться розглянути і питання про право власності на свою ДНК - адже клітини можуть бути взяті без згоди людини.

Юридична сторона проблеми заплутується ще більше, якщо до цього додати, що, мабуть, немає принципових перешкод клонування людини від клітин померлої людини. (Хто має право розпоряджатися генетичним матеріалом померлого для подальшого його клонування? Чи може індивід, чиї клітини були клоновані після смерті, вважатися батьком (матір'ю)? І т.д.)

Існують також етичні, філософські та релігійні аспекти проблеми клонування: і ускладнення змісту особистої індивідуальності й неповторності, і проблема сім'ї, її ролі в суспільстві, і питання про межах науки, практичного могутності людини, про утиск почуттів віруючих, і побоювання, що людські клони « нормальними »людьми не будуть сприйматися як люди, і ін. Не випадково багато громадських організацій заявляють про моральну неприйнятність будь-яких спроб клонування людини. ООН готує міжнародну угоду про заборону клонування людини [3, c. 108].

Але, звичайно, процес пізнання світу не зупинити. Очевидно, що дослідження в області ембріології і клонування людини дуже важливі для медицини, розуміння шляхів досягнення здоров'я людини. Тому вони повинні проводитися. Безпосереднє ж клонування людини (аж до ґрунтовного уточнення правових, етичних та інших аспектів цієї проблеми) поки, мабуть, є неприйнятним. Однак супутні наукові знання можуть бути вже зараз корисними у вирішенні багатьох медичних проблем (лікування безпліддя, клонування тканин і органів людини для створення банку «запасних частин» для конкретних людей, що дозволить забезпечити продовження їх життя, і ін.). Рано чи пізно настане час, коли генно-інженерні технології в області принципів клонування людей увійдуть в повсякденне життя.