علاج التهاب المفاصل الروماتويدي باستخدام الأدوية المضادة للروماتيزم المعدلة للمرض الأساسية (DMARD)

في علاج التهاب المفاصل الروماتويدي ، تستخدم الأدوية لإبطاء تقدم تآكل المفاصل. هذه هي الأدوية الأساسية المضادة للروماتيزم المعدلة للمرض (DMP) ، والتي تعد مكونًا مهمًا في برنامج العلاج الشامل. ما هي هذه الأدوية وكيف تعمل؟

تعمل الأدوية المعدلة للمرض على الجهاز المناعي لإبطاء تطور التهاب المفاصل الروماتويدي ، حيث يأتي اسمها. هناك العديد من الأدوية المختلفة التي تندرج تحت فئة DMARDs ، ولكن بعض الأدوية الأكثر شيوعًا هي:

روماتكس (ميثوتريكسات)- الدواء الرئيسي في فئة BPRP. إنه يعمل بنفس طريقة الأدوية الأخرى وهو أكثر فاعلية في كثير من الحالات. كما أنها غير مكلفة نسبيًا وآمنة في الغالب. مثل غيرها من PDO ، فإن الميثوتريكسات له عدد من الآثار الجانبية: يمكن أن يسبب اضطراب في المعدة ، ويمكن أن يكون سامًا للكبد أو نخاع العظام ، ويمكن أن يؤثر على الحمل. في حالات نادرة ، يسبب صعوبات في التنفس. الدورة الدموية الجيدة ضرورية عند تناول الميثوتريكسات. يمكن أن يقلل الاستخدام المتزامن لحمض الفوليك من بعض الآثار الجانبية. أهم ميزة للميثوتريكسات هي أنه يمكن استخدامه لفترة طويلة. يمكن أيضًا إعطاء الدواء للأطفال.

العوامل البيولوجية: Enbrel (etanercet) و Humira (adalimumab) و Kineret (anakinra) و Orentia (abatacet) و Remikad (infliximab) و Rituxan (rituximab). هذه هي أحدث الأدوية لعلاج التهاب المفاصل الروماتويدي ، تحت الجلد أو عن طريق الوريد. أنها تحيد نشاط الجهاز المناعي الذي يضر المفاصل. عند الجمع بين هذه الأدوية والميثوتريكسات ، تساعد هذه الأدوية معظم الأشخاص في التغلب على أعراض التهاب المفاصل الروماتويدي. أظهرت الدراسات أن هذه الأدوية لها آثار جانبية أقل من غيرها من PDO. أحد المضاعفات هو زيادة التعرض للأمراض المعدية الحادة. يمكن أن تؤثر هذه الأدوية سلبًا على الكبد وأمراض الدم ويجب استخدامها بحذر في حالة وجود أمراض القلب المزمنة. قد تظهر الآثار الجانبية المحتملة الأخرى فقط بعد الاستخدام المطول للعقاقير.

بلاكينيل (هيدروكسي كلوروكوين)و أزولفدين(سلفاسالين ) يستخدم لالتهاب المفاصل الروماتويدي المعتدل. فهي ليست قوية مثل غيرها من PDO ، ولكن لها آثار جانبية أقل. في حالات نادرة ، يكون للبلاكوينيل تأثير سلبي على العينين. يجب فحص المرضى الذين يتناولون هذا الدواء من قبل طبيب عيون سنويًا.

مينوسين (مينوسكلين)- مضاد حيوي يمكن أن يوقف العملية الالتهابية في التهاب المفاصل الروماتويدي. يظهر تأثيره بعد بضعة أشهر. في حالات أخرى ، يستغرق ظهور مجموعة كاملة من الآثار الجانبية عامًا. مع الاستخدام المطول ، يمكن أن يسبب المينوسكلين تصبغ الجلد.

وادي عربة (ليفلونوميد)يعمل مثل الميثوتريكسات ويكون أكثر فعالية عند دمجه معه. الأدوية لها ردود فعل سلبية مماثلة. يمكن أن يسبب Arava الإسهال ، وفي هذه الحالة يجب إيقافه. بما أن Arava له تأثير سلبي على الجنين ، فهو بطلان في النساء أثناء الحمل.

نيورال (أزاثيوبرين)يتم استخدامه لأمراض مختلفة مصحوبة بالالتهابات ، بما في ذلك التهاب المفاصل الروماتويدي. ومع ذلك ، نظرًا لتأثيره السلبي على وظائف الكلى والآثار الجانبية الأخرى ، فإنه يستخدم عادة لعلاج تفاقم التهاب المفاصل الروماتويدي إذا كانت الأدوية الأخرى غير فعالة.

إيمونار (أزاثيوبرين)يستخدم لحالات التهابية مختلفة ، بما في ذلك التهاب المفاصل الروماتويدي. الآثار الجانبية الأكثر شيوعًا هي الغثيان والقيء ، وأحيانًا آلام المعدة والإسهال. يزيد الاستخدام طويل الأمد للأزاثيوبرين من احتمالية الإصابة بالسرطان.

تعمل الأدوية المضادة للروماتيزم المُعدلة لسير المرض على إبطاء معدل تقدم التهاب المفاصل الروماتويدي وتساعد العديد من الأشخاص على تحسين نوعية حياتهم. في بعض الحالات ، قد تحدث مغفرة. في الأساس ، توفر الأدوية تباطؤًا في معدل تطور المرض.

يمكن أن يؤدي استخدام PDRP واحد أو مزيج منها إلى إطالة المسار غير المصحوب بأعراض لالتهاب المفاصل الروماتويدي وتخفيف المظاهر الحادة للمرض. ستحتاج مفاصلك إلى وقت أقل للتأرجح في الصباح. في الفحص التالي ، قد ينصحك طبيب الروماتيزم بعدم وجود آفات جديدة في آخر صور الأشعة السينية. كما أن الاستخدام المنتظم لـ BPRP يقلل من احتمالية حدوث عملية مدمرة طويلة المدى في المفاصل.

هل BPRPs آمنة؟ تمت الموافقة على جميع PDO من قبل إدارة الغذاء والدواء (الولايات المتحدة الأمريكية). كثير من الناس يأخذون هذه الأدوية دون أي آثار جانبية على الإطلاق.

ومع ذلك ، من خلال علاج أعراض التهاب المفاصل الروماتويدي ، تؤثر PDBMs على الجسم بأكمله ، وكقاعدة عامة ، تسبب تأثيرها القوي بعض الآثار الجانبية. هناك الآثار الجانبية النموذجية التالية لـ PDBM:

اضطراب المعدة. غالبًا ما تسبب الأدوية المعدلة لطبيعة المرض الغثيان والقيء والإسهال في بعض الأحيان. يمكن علاج هذه الأعراض بأدوية أخرى. تختفي المضاعفات أيضًا عندما يعتاد جسمك على الدواء. إذا كانت الأعراض غير مريحة ، فسيصف لك طبيب الروماتيزم علاجًا آخر.

ضعف الكبد. هذه المضاعفات أقل شيوعًا من عسر الهضم. ستحتاج إلى إجراء فحوصات دم منتظمة للتحقق من تلف الكبد.

حالة الدم. يمكن أن تسبب DMARDs حدوث خلل في الجهاز المناعي وتزيد من خطر الإصابة بالأمراض المعدية. قد يقلل أيضًا من مستوى خلايا الدم البيضاء التي تحمي الجسم من العدوى. يؤدي انخفاض عدد خلايا الدم الحمراء (فقر الدم) إلى زيادة التعب. سيساعد إجراء اختبار بسيط بانتظام في الحفاظ على خلايا الدم الحمراء تحت السيطرة.

تاريخ نشر المقال: 08.08.2016

تاريخ تحديث المقال: 28.01.2020

التهاب المفاصل هو الاسم العام لمجموعة من أمراض المفاصل ذات الطبيعة الالتهابية من أصول مختلفة. يمكن أن يكون التهاب مفصل واحد أو عدة مفاصل في نفس الوقت مرضًا مستقلاً ومظهرًا من مظاهر الأمراض الجهازية في الجسم.

ما هو التهاب المفاصل بأبسط معانيه؟ بعبارات بسيطة ، هذا هو التهاب الغضروف ، الغشاء الزليلي ، الكبسولة ، سائل المفصل وعناصر أخرى من المفصل.

هناك أكثر من 10 أنواع من التهاب المفاصل (المزيد عنها - لاحقًا في المقالة). تكاد تكون آلية تطور أنواع مختلفة من المرض متشابهة ، باستثناء بعض الفروق الدقيقة.

يؤثر علم الأمراض سلبًا على جودة حياة المريض ، وأعراضه الرئيسية: متلازمة الألم ، وتورم واحمرار المنطقة المصابة ، وارتفاع درجة الحرارة المحلية ، وتقييد الحركة ، وتشوه المفاصل. يصبح من الصعب على الشخص القيام بالأنشطة اليومية ، وفي حالة المسار الشديد للمرض ، حتى الحركات الأولية. غالبًا ما يؤدي التهاب المفاصل المزمن طويل الأمد إلى الشلل الجزئي أو الكامل عند تسجيل مجموعة الإعاقة.

يمكن علاج أي نوع من أنواع التهاب المفاصل(يتم التعامل مع بعض الأنواع بشكل أفضل وأسهل ، والبعض الآخر أسوأ) ، خاصة في الوقت الحالي (تمت كتابة المقالة في عام 2016) ، عندما تم تطوير العديد من طرق العلاج وتطبيقها بنجاح والتي تسمح لك بمحاربة بشكل فعال ليس فقط أعراض المرض ، ولكن أيضًا سببها وتأثيرها.

يمكن علاج التهاب المفاصل من قبل أطباء من التخصصات الثلاثة التالية: أخصائي أمراض الروماتيزم وأخصائي أمراض المفاصل وأخصائي روماتيزم العظام. إذا تطور التهاب المفاصل على خلفية مرض السل أو الزهري أو داء البروسيلات أو أي عدوى أخرى ، يتم التركيز على علاج المرض الأساسي ، والذي يتم التعامل معه ، على التوالي ، من قبل طبيب الأمراض المعدية أو أخصائي الأمراض المعدية أو طبيب الأمراض الجلدية. -طبيب تخسيس.

أدناه سوف أصف بالتفصيل أنواع وأسباب وأعراض التهاب المفاصل ، وأتحدث عن الطرق الحديثة لتشخيص وعلاج المرض.

أنواع التهاب المفاصل

تصنيف التهاب المفاصل حسب الفئة	الآراء
التهاب المفاصل	الصدفية
	الروماتيزم
	روماتيزمي
	رد الفعل
	معد
	سلي
التهاب المفاصل التنكسية	صدمة
	في العمود الفقري
مراعاة سبب وآلية التنمية	الابتدائي - التهاب الفقار اللاصق ، مرض ستيل ، النقرس الكاذب ، الروماتيزم ، الصدفية ، التفسخ ، التهاب المفاصل الأحداث ، أنواع مختلفة من التهاب المفاصل المعدي (الفيروسي ، الزحار أو السيلان).
	ثانوي - تنشأ على خلفية علم الأمراض الأساسي ، على سبيل المثال ، ورم خبيث ، التهاب العظم والنقي ، أمراض المناعة الذاتية ، الساركويد ، التهاب الكبد ، داء البورليات ، بعض أمراض الدم أو الرئتين أو الجهاز الهضمي.
حسب عدد المفاصل المصابة	التهاب المفصل الأحادي - التهاب معزول لمفصل واحد فقط ، وعادة ما يكون كبيرًا
	التهاب المفاصل القليل - عاطفة لا تزيد عن 3 مفاصل
	التهاب المفاصل - التهاب في 3-6 من المفاصل الكبيرة والصغيرة في نفس الوقت

حسب طبيعة التغيرات الحاصلة ، ينقسم التهاب المفاصل إلى:

• التهابات وتتميز بوجود التهاب ،
• تنكسية ، عندما يكون هناك في البداية سوء تغذية في الغضروف ، وضمور ، وتغير في مظهر المفصل المصاب ، يليه تشوه.

يحدث التهاب المفاصل في أشكال حادة وتحت حادة ومزمنة. المسار الحاد أو تحت الحاد هو أكثر ما يميز الآفة الالتهابية ، والآفة المزمنة للآفة التنكسية الضمور.

العملية الالتهابية الحادة هي: مصلي ، ليفي ، قيحي بطبيعته.

يحدث الالتهاب الأكثر "غير ضار" مع تكوين وتراكم سائل مصلي (شفاف) في الكيس الزليلي مع التهاب الغشاء المفصلي - التهاب غشاء المفصل.

التهاب المفاصل الحاد بشكل خاص صديدي. مع ذلك ، يؤثر الالتهاب ، بالإضافة إلى الكيس المفصلي ، على الأنسجة المجاورة له ، ويظهر القيح في السائل المفصلي بسبب التكاثر النشط للكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض. تطوير عملية قيحية محفوف بتكوين فلغمون المحفظة (عندما تلتقط عملية قيحية المفصل بأكمله).

أسباب المرض

الأسباب الشائعة (الرئيسية)

• الوراثة
• صدمة؛
• بدانة؛
• اضطرابات التمثيل الغذائي في الجسم.
• انخفاض حرارة الجسم المتكرر
• الالتهابات؛
• التوزيع غير العقلاني للنشاط البدني: إما الجلوس لفترة طويلة ، أو النشاط البدني المفرط ؛
• الالتهابات البكتيرية أو الفيروسية أو الفطرية الحادة ؛
• امراض الجهاز العصبي؛
• أمراض المناعة الذاتية.

أسباب إضافية

• جراحة المفاصل ،
• سن متقدم،
• الولادة،
• ضعف المناعة
• تلقيح،
• حساسية،
• عمليات إجهاض متعددة
• التغذية غير السليمة ،
• الوضع البيئي غير المواتي ،
• نقص المعادن والفيتامينات.

النظام الغذائي غير السليم هو السبب الرئيسي لالتهاب المفاصل النقرسي

أسباب أنواع معينة من التهاب المفاصل

(إذا لم يكن الجدول مرئيًا بالكامل ، فانتقل إلى اليمين)

أنواع التهاب المفاصل	الأسباب
صدمة	إصابات في عناصر المفصل: كدمات ، كسور في العظام المراد نطقها ، تمزقات في منطقة المفصل ، إلخ.
تهتز	إجهاد مفرط منتظم على المفاصل ، مما يجبرهم على أداء حركات تحت حمولة ثقيلة
رد الفعل	الالتهابات المختلفة التي تسببها اليوريا ، الكلاميديا ​​، الميكوبلازما ، عصية الزحار ، المطثيات ، السالمونيلا ، فيروسات الأنفلونزا ، إلخ.
روماتيزمي	غير مثبت تمامًا ، لكن احتمال تأثير الوراثة مرتفع ؛ أمراض المناعة الذاتية؛ فيروسات الهربس (فيروس ابشتاين بار ، الهربس البسيط ، الفيروس المضخم للخلايا) ؛ الفيروسات الكبدية والفيروسات القهقرية
الصدفية	الالتهابات
	الآليات الجينية والمناعة الذاتية
في العمود الفقري	عدم كفاية تغذية الغضروف نتيجة اضطرابات التمثيل الغذائي في الجسم
	خلل التنسج - التشوهات الخلقية في تطور عناصر المفاصل
	الأمراض الجهازية - تصلب الجلد والذئبة وغيرها.
	الاضطرابات الهرمونية
	التهاب محدد وغير محدد في الهياكل المفصلية. الأول - على خلفية مرض السل والسيلان والدوسنتاريا. الثانية - كهزيمة مستقلة دون مشاركة مسببات الأمراض
	هزيمة ، تدمير المفاصل مع مرض بيرثيس ، التهاب العظم و الغضروف
	الهيموفيليا هو اضطراب نزيف وراثي
ملطخ بالدم	الوراثة
	انتهاك التمثيل الغذائي للبروتين على خلفية سوء التغذية مع الاستهلاك المفرط للأغذية الغنية بالمواد الخاصة - البيورينات (الماكريل والرنجة والسردين واللحوم)
	وزن الجسم الزائد

يتأثر تطور التهاب المفاصل الروماتويدي بفشل جهاز المناعة. لسبب غير معروف ، تبدأ خلايا خاصة في الجهاز المناعي في "مهاجمة" أنسجة المفاصل. نتيجة لذلك ، يبدأ التهاب المناعة الذاتية ، مستمراً في نمو الأنسجة العدوانية مع تطور يشبه الورم ، مما يؤدي إلى تلف الأربطة والأسطح المفصلية وتدمير الغضاريف والعظام التي تحتها. هذا يؤدي إلى تطور التليف ، والتصلب ، والتآكل ، ونتيجة لذلك - إلى تقلصات ، خلع جزئي ، عدم الحركة المستمرة للمفصل - خلل.

الأعراض النموذجية

العرض الرئيسي لالتهاب المفاصل هو الألم في واحد أو أكثر من المفاصل.في البداية ، تكون ضعيفة ولا تؤثر عمليًا على الحياة العادية لأي شخص. مع مرور الوقت ، تزداد متلازمة الألم: يصبح الألم متموجًا بطبيعته ، ويزداد حدته مع الحركة ، في الليل وأقرب إلى الصباح. تختلف شدة الألم من خفيف إلى قوي جدًا ، مما يعيق أي حركة بشكل كبير.

الأعراض الثانوية:

• التيبس الصباحي
• تورم،
• احمرار الجلد
• زيادة في درجة الحرارة المحلية في منطقة الالتهاب ،
• تدهور النشاط الحركي للمريض ،
• تقييد حركته ،
• تشكيل تشوهات مستمرة في المفاصل.

اعتمادًا على مسار العملية ، يمكن أن يكون الحد من وظائف المفاصل المصابة خفيفًا وشديدًا ، مع إمكانية الشلل الكامل للطرف.

دعنا نفكر في أعراض بعض أنواع التهاب المفاصل بمزيد من التفصيل.

التهاب المفاصل الرضحي

يصاحب التلف الرضحي للعناصر المفصلية تفاعل التهابي ، وإذا دخلت الميكروبات المسببة للأمراض إلى التجويف ، فإن الالتهاب القيحي للسائل المفصلي والجراب ، ينتقل تدريجياً إلى أنسجة المفصل المجاورة.

أعراض التهاب المفاصل الروماتويدي

يتميز هذا النوع من التهاب المفاصل بآفات متناظرة في مفاصل الركبة والرسغ والكوع والكاحل وكذلك المفاصل الصغيرة في أصابع اليدين والقدمين. التهاب مفاصل الورك والكتف والعمود الفقري أقل شيوعًا ، ولكنه ممكن أيضًا.

في مسار المرض الحاد أو تحت الحاد ، ينزعج الشخص من آلام حادة في العضلات والمفاصل ، وضعف شديد ، حمى ، تصلب في المفاصل الصغيرة في الصباح.

تحدث عملية خمول مزمن مع ألم خفيف ، زيادة تدريجية في التغيرات المفصلية ، والتي عادة لا تكون مصحوبة بحد كبير في وظائف الأطراف.

تدريجيا ، ينتشر الالتهاب إلى العضلات المجاورة للمفصل. نتيجة لذلك ، يتطور الالتهاب البؤري ، وتقل قوة العضلات ونغمتهم ، ويشعر المريض بضعف العضلات ، والتعب الشديد بعد المجهود البدني العادي.

من الأعراض النموذجية ظهور عقيدات دائرية الشكل تحت الجلد لا يزيد قطرها عن 2 سم ، ويمكن أن تتشكل أيضًا على صمامات القلب والرئتين.

يتميز هذا النوع من المرض بعدم تناسق هزيمة 2 أو 3 مفاصل في نفس الوقت. علاوة على ذلك ، أولاً ، تلتهب المفاصل الصغيرة في أصابع القدم واليدين ، ثم المفاصل الكبيرة - الركبتين والمرفقين والكتفين ، إلخ.

يصاحب تطور التهاب المفاصل القليل (التهاب لا يزيد عن 3 مفاصل) التهاب الأغشية حول الأوتار ، وزيادة درجة حرارة المنطقة الملتهبة واحمرار الجلد ، وتورم وألم المفاصل.

يتم التعبير عن متلازمة الألم أثناء الراحة أو في الليل ، ويختفي التيبس والوجع في الصباح أثناء النهار.

التشخيص

يعتمد إنشاء التشخيص الدقيق على مجموعة من المظاهر السريرية وبيانات من فحص الطبيب ونتائج التشخيصات المخبرية التي تؤكد وجود التهاب المفاصل (تساعد البيانات التشخيصية أيضًا في تحديد نوع العملية ومرحلتها ودرجة نشاطها ).

أثناء الفحص مع الفحص البصري وملامسة المفاصل المزعجة ، يلاحظ الطبيب تورمًا واحمرارًا في الجلد وسخونة عند اللمس ؛ مع مرض مهمل ، هناك تشوه واضح في المفصل.

يوضح الجدول أدناه الأنواع المحددة من الاختبارات التي يجب إجراؤها في حالة الاشتباه في التهاب المفاصل:

(إذا لم يكن الجدول مرئيًا بالكامل ، فانتقل إلى اليمين)

طرق التشخيص المختبري	طرق التشخيص الآلي
فحص الدم السريري	الأشعة السينية للمفصل في نتوءين
"الكيمياء الحيوية" للدم (المؤشرات - حمض البوليك ، أحماض السياليك ، جزء البروتين ، CRP ، الفيبرين ، هابتوغلوبين ، إلخ.)	التصوير الشعاعي الرقمي الدقيق هو صورة أشعة سينية مكبرة مباشرة ، بينما يوفر نظام التصوير الرقمي صورًا عالية الدقة. تسمح لك الطريقة باكتشاف الحد الأدنى من التغييرات في الهياكل العظمية
عامل الروماتويد	تصوير مفصل - أخذ أشعة سينية بعد حقن عامل تباين في تجويف المفصل
أنتيستربتوليسين- O	الموجات فوق الصوتية للمفاصل المصابة
الفحص الخلوي والميكروبيولوجي للسائل الزليلي	التصوير الومضاني - الحصول على صورة ثنائية الأبعاد للمنطقة المرضية بعد إدخال نظير مشع في الجسم
إذا لزم الأمر ، يتم إجراء خزعة من الغشاء المفصلي ثم فحصها	تنظير المفصل التشخيصي هو طريقة غنية بالمعلومات لفحص هياكل المفاصل من خلال منظار المفصل بكاميرا فيديو مصغرة

طرق العلاج

أي نوع من أنواع التهاب المفاصل له عدة مراحل من التطور. لكل منها ، يتم اختيار طرق علاجية معينة: بالنسبة للأول والثاني ، يكون العلاج المحافظ كافياً ، أما بالنسبة للثالث وفي حالة وجود مضاعفات ، فقد يتطلب الأمر التدخل الجراحي.

يوضح الجدول نظام العلاج العام لالتهاب المفاصل.

(إذا لم يكن الجدول مرئيًا بالكامل ، فانتقل إلى اليمين)

طرق العلاج	تفاصيل
علاج بالعقاقير	العقاقير غير الستيرويدية المضادة للالتهابات عن طريق الفم أو العضل و / أو داخل المفصل.
	الكورتيكوستيرويدات عن طريق الفم وداخل المفصل.
العلاج الفعال	فصادة التجميد Cryoapheresis هي تقنية طبية تعتمد على العلاج بالبرودة أو الكيماويات الخاصة بالبلازما المأخوذة من المريض. ثم يتم حقنها مرة أخرى للمريض.
	الترشيح المتتالي للبلازما (فصادة البلازما) هو تنقية البلازما من السموم والأجسام المضادة والهرمونات والمواد الأخرى التي يزداد مستواها في الجسم بشكل حاد.
العلاج الطبيعي والتدليك (بعد انحسار عملية الالتهاب الحاد)	العلاج بالمضخم ، الرحلان الصوتي ، الرحلان الكهربائي ، العلاج المغناطيسي والليزر ، التطبيقات مع الأوزوكريت والبارافين ، الجسم الغريب ، UHF.
العلاج الطبيعي	تهدف تمارين العلاج بالتمارين الرياضية إلى الوقاية من الاضطرابات الوظيفية وتطور التقلصات.
جراحة	الأنواع: استئصال المفاصل ، استئصال الغشاء الزليلي (استئصال الغشاء الزليلي) ، تثبيت المفاصل ، استئصال المفاصل ، تنظير المفاصل الطبي ، استئصال الشفتين. عندما يتم تدمير المفصل ، يشار إلى تقويم المفصل الترميمي أو تقويم المفاصل (استبدال المفصل).

علاجات التهاب المفاصل

طرق العلاج لأنواع مختلفة من التهاب المفاصل متشابهة جدًا ، والاختلافات موجودة فقط في بعض الفروق الدقيقة المحددة ، على سبيل المثال:

• مع التهاب المفاصل المحدد ، يتم علاج المرض الأساسي (مع السل ، يتم التركيز على الأدوية المضادة للسل).
• لتقليل نشاط التهاب المفاصل الصدفي ، يتم استكمال الطرق المذكورة أعلاه بالأشعة فوق البنفسجية أو أشعة الليزر للدم ، وامتصاص الدم. ومن العلاج الطبيعي ، يعتبر علاج PUVA فعالاً ، حيث يجمع بين تناول عقار خاص حساس للضوء والتعرض الخارجي للأشعة فوق البنفسجية طويلة الموجة.

ملخص

فقط من خلال اتباع توصيات الطبيب بدقة يمكنك هزيمة التهاب المفاصل. عادة ما يكون التشخيص مواتياً ، لكنه يعتمد كليًا على توقيت الاتصال بأخصائي وإنهاء العلاج. تجعل التقنيات الحديثة من الممكن تصحيح أكثر المواقف إهمالًا من خلال إجراء عملية على المفصل.

المالك والمسؤول عن الموقع والمحتوى: أفينوجينوف أليكسي.

اقرأ المزيد ، سوف يعجبك:

انت لست عبدا!
دورة تربوية مغلقة لأبناء النخبة: "الترتيب الحقيقي للعالم".
http://noslave.org

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة

العديد من الأدوية الأساسية (وليس كلها) المستخدمة في علاج التهاب المفاصل الروماتويدي لها نشاط في بعض الأمراض الأخرى ، من المفترض أو التي ثبت أنها ذات طبيعة مناعية ذاتية. وتشمل هذه الأمراض: التهاب القولون التقرحي ، ومرض كرون ، والصدفية ، والتهاب كبيبات الكلى المناعي الذاتي ، والتهاب الكبد المزمن النشط. من المثير للاهتمام أن نلاحظ أنه في أمراض المناعة الذاتية المختلفة ، تساعد الأدوية المختلفة من بين الأدوية "الأساسية" ، مما قد يعكس الاختلاف في مسبباتها وتسببها. ترتبط فعالية الأدوية الأساسية في التهاب المفاصل الروماتويدي وأمراض المناعة الذاتية الأخرى بنشاطها المضاد للالتهابات والمثبط للمناعة. في الوقت نفسه ، فإن الأدوية الأساسية المضادة للروماتيزم ، على عكس الجلوكوكورتيكويد والأدوية غير الستيرويدية المضادة للالتهابات ، غير مناسبة كعقاقير "تقليدية" مضادة للالتهابات ، في التسبب في المرض الذي لا تشارك فيه بعض آليات المناعة الذاتية المحددة. لا يمكن أيضًا استخدام الأدوية الأساسية التي لا تعتبر مثبطات مناعة "حقيقية" (مثل الأدوية الأساسية ميثوتريكسات أو أزاثيوبرين أو سيكلوسبورين) لتثبيط المناعة في الظروف غير المرتبطة بالمناعة الذاتية ، على سبيل المثال ، في عمليات زرع الأعضاء والأنسجة. إن النشاط المثبط للمناعة لسالازوبيريدازين أو الكلوروكين ضعيف للغاية لذلك ، علاوة على ذلك ، فهو خاص بالمناعة الذاتية. من الخصائص المشتركة لجميع الأدوية الأساسية التطور البطيء والتدريجي للتأثير ، والذي قد يتطلب عدة أشهر من العلاج. لتحقيق تحسن سريع في أعراض التهاب المفاصل الروماتويدي وأمراض المناعة الذاتية الأخرى ، توصف الجلوكوكورتيكويد ، العقاقير غير الستيرويدية المضادة للالتهابات ، أثناء انتظار تأثير العلاج الأساسي. مع مسار شديد من التهاب المفاصل الروماتويدي أو ، على سبيل المثال ، مرض كرون ، قد يكون من الضروري الجمع بين استخدام اثنين أو أكثر من الأدوية الأساسية من مجموعات مختلفة ، مع آليات عمل مختلفة. في هذه الحالة ، من المهم جدًا مراعاة إمكانية زيادة سمية العلاج بتركيبات معينة. على سبيل المثال ، يؤدي الجمع بين الميثوتريكسات مع سلفاسالازين أو سالازوبيريدازين إلى زيادة السمية الدموية للميثوتريكسات ، لأن السلفوناميدات ، مثل الميثوتريكسات ، هي مثبطات اختزال ثنائي الهيدروفولات في الخلايا البشرية ، وليس فقط في البكتيريا. يؤدي الجمع بين الميثوتريكسات والسيكلوسبورين إلى زيادة درجة كبت المناعة ، وبالتالي زيادة خطر الإصابة بمضاعفات العلاج المعدية والأورام. تصنيف تنقسم الأدوية الأساسية المضادة للروماتيزم إلى عدة مجموعات: الأدوية المثبطة للمناعة: إنفليكسيماب ("ريميكاد") ليفاميزول ("ديكاريس") Leflunomide ("وادي عربة") ميركابتوبورين ("بوري-نيتول") السيكلوسبورين (سانديميون نيئورال) سيكلوفوسفاميد - نادرًا ما يستخدم بسبب السمية العالية مستحضرات الذهب: Auranofin # ("Auropan" ، "Ridaura") أوروثيوسلفات الصوديوم # ("سانوكريزين") Aurotioprol # ("كريسانول") D-Penicillamine ("Cuprenil") مشتقات حمض 5 امينوساليسيليك: 4- مشتقات أمينوكينولين: الكلوروكين (ديلاجيل) هيدروكسي كلوروكين ("بلاكوينيل") مثبطات المصفوفة metalloproteinase: # - لعام 2015 الدواء غير مسجل في روسيا : صورة غير صحيحة أو مفقودة هذه المقالة تفتقر إلى المعلومات. يجب أن تكون المعلومات قابلة للتحقق ، وإلا يمكن استجوابها وحذفها. .php؟ title =٪ D0٪ 91٪ D0٪ BE٪ D0٪ BB٪ D0٪ B5٪ D0٪ B7٪ D0٪ BD٪ D1٪ 8C-٪ D0٪ BC٪ D0٪ BE٪ D0٪ B4٪ D0٪ B8 ٪ D1٪ 84٪ D0٪ B8٪ D1٪ 86٪ D0٪ B8٪ D1٪ 80٪ D1٪ 83٪ D1٪ 8E٪ D1٪ 89٪ D0٪ B8٪ D0٪ B5_٪ D0٪ B0٪ D0٪ BD٪ D1 ٪ 82٪ D0٪ B8٪ D1٪ 80٪ D0٪ B5٪ D0٪ B2٪ D0٪ BC٪ D0٪ B0٪ D1٪ 82٪ D0٪ B8٪ D1٪ 87٪ D0٪ B5٪ D1٪ 81٪ D0٪ BA ٪ D0٪ B8٪ D0٪ B5_٪ D0٪ BF٪ D1٪ 80٪ D0٪ B5٪ D0٪ BF٪ D0٪ B0٪ D1٪ 80٪ D0٪ B0٪ D1٪ 82٪ D1٪ 8B والعمل = تحرير] هذه المقالة عن طريق إضافة روابط إلى. تم تعيين هذه العلامة 29 سبتمبر 2009. [[K: Wikipedia: مقالات بدون مصادر (الدولة: خطأ Lua: وظيفة callParser: لم يتم العثور على الوظيفة "#property". )]] [[K: Wikipedia: مقالات بدون مصادر (الدولة: خطأ Lua: وظيفة callParser: لم يتم العثور على الوظيفة "#property". )]]

اكتب تعليقًا على مقال "الأدوية المضادة للروماتيزم المعدلة للمرض"

ملاحظاتتصحيح

مقتطفات توصيف الأدوية المضادة للروماتيزم المعدلة للمرض

عرفت المجدلية أنه من أجل تلبية طلب رادومير ، كان عليها أن تشعر بالثقة ، والتجمع والقوة. لكن بينما كانت تعيش فقط ، محبوسة في حزنها العميق ، وكانت وحيدة بجنون ...
بدون رادومير ، أصبحت حياتها فارغة وعديمة القيمة ومريرة ... عاش الآن في مكان ما بعيدًا ، في عالم غير مألوف وعجيب ، حيث لا تستطيع روحها أن تصل إليه ... وكانت تفتقده بجنون كإنسان ، كامرأة .. ولا أحد يستطيع مع الأسف أن يساعدها بأي شكل من الأشكال.
ثم رأيناها مرة أخرى ...
على جرف مرتفع ، مليء بالأزهار البرية ، وركبتيها مضغوطة على صدرها ، جلست ماغدالينا وحيدة ... كما أصبحت معتادة بالفعل ، شاهدت غروب الشمس - يوم عادي آخر تعيش بدون رادومير ... كانت تعلم أن هناك ستكون أيام كثيرة كهذه ... كثيرة جدًا. وعرفت أنها يجب أن تعتاد على ذلك. على الرغم من كل المرارة والفراغ ، فهمت ماغدالينا جيدًا - حياة طويلة وصعبة كانت تنتظرها قبلها ، وكان عليها أن تعيشها بمفردها ... بدون رادومير. ما لم تستطع تخيله حتى الآن ، لأنه عاش في كل مكان - في كل زنزانة فيها ، في أحلامها ويقظتها ، في كل شيء لمسه ذات مرة. يبدو أن المساحة المحيطة بأكملها كانت مشبعة بحضور رادومير ... وحتى لو رغبت ، لم يكن هناك خلاص من هذا.
كان المساء هادئا وهادئا ودافئا. انتعشت الطبيعة بعد حرارة النهار برائحة المروج والإبر الدافئة ... استمعت ماغدالينا إلى الأصوات الرتيبة لعالم الغابات العادي - كان الأمر بسيطًا للغاية وهادئًا بشكل مدهش! .. منتفخة من قبل حرارة الصيف ، كان النحل يطن بصوت عالٍ في الأدغال القريبة. حتى هم ، المجتهدون ، فضلوا الابتعاد عن أشعة النهار المحترقة ، والآن هم يستوعبون برودة المساء المنعشة بسعادة. شعر الطائر الصغير الملون بالطيبة الإنسانية ، جلس بلا خوف على كتف ماجدالينا الدافئ وانفجر بامتنان في زخارف فضية رنانة ... لكن المجدلية لم تلاحظ ذلك. طارت مرة أخرى إلى عالم أحلامها المألوف ، حيث ما زالت رادومير تعيش ...
وتذكرته مرة أخرى ...
لطفه المذهل ... عطشه الشديد للحياة ... ابتسامته الحنون المشرقة ونظرته الثاقبة لعينيه الزرقاوين ... وثقته الراسخة بصحة طريقه الذي اختاره. تذكرت رجلًا رائعًا وقويًا ، لكونه لا يزال طفلاً ، أخضع بالفعل حشودًا كاملة لنفسه! ..
تذكرت عاطفته ... دفء وولاء قلبه الكبير ... كل هذا يعيش الآن فقط في ذاكرتها ، لا يستسلم للوقت ، ولا يذهب إلى النسيان. عاش كل شيء و ... مؤلم. في بعض الأحيان بدا لها ذلك - أكثر من ذلك بقليل ، وكانت ستتوقف عن التنفس ... لكن الأيام مرت. وما زالت الحياة مستمرة. كانت مجبرة من قبل الواجب الذي تركه رادومير. لذلك ، بقدر ما تستطيع ، لم تأخذ في الاعتبار مشاعرها ورغباتها.
ابنها ، سفيتودار ، الذي افتقدته بجنون ، كان في إسبانيا البعيدة مع رادان. علم المجدلية - كان الأمر أكثر صعوبة عليه ... كان لا يزال صغيرًا جدًا على التعامل مع مثل هذه الخسارة. لكنها كانت تعلم أيضًا أنه حتى في أعمق حزنه ، لن يُظهر ضعفه أبدًا للغرباء.
كان ابن رادومير ...
وهذا أرغمه على أن يكون قويا.
مرت عدة أشهر مرة أخرى.
والآن ، شيئًا فشيئًا ، كما يحدث حتى مع أفظع خسارة ، بدأت المجدلية في الانتعاش. على ما يبدو ، حان الوقت المناسب للعودة إلى الأحياء ...

بعد أن اختارت مونتسيجور الصغيرة ، التي كانت القلعة الأكثر سحراً في الوادي (حيث كانت تقف عند "نقطة الانتقال" إلى عوالم أخرى) ، سرعان ما بدأت المجدلية وابنتها التحرك هناك ببطء. بدأوا في الاستقرار في منزلهم الجديد ، الذي لا يزال غير مألوف ...
وأخيرًا ، تذكرت ماغدالينا رغبة رادومير المستمرة ، وبدأت تدريجيًا في تجنيد طلابها الأوائل ... ربما كانت هذه إحدى أسهل المهام ، لأن كل شخص على هذه القطعة الرائعة من الأرض كان موهوبًا إلى حد ما. وكان الجميع تقريبًا متعطشًا للمعرفة. لذلك ، سرعان ما كان لدى المجدلية بالفعل عدة مئات من التلاميذ المجتهدين. ثم نما هذا الرقم إلى ألف ... وسرعان ما تمت تغطية وادي السحرة بأكمله بتعاليمها. وأخذت أكبر عدد ممكن من الناس من أجل الهروب من أفكارها المريرة ، وكانت سعيدة بشكل لا يوصف لأن الأوكيتانيين كانوا يتطلعون بشغف إلى المعرفة! كانت تعلم أن رادومير كان سيكون سعيدًا بهذا من أعماق قلبه ... وجند المزيد من المتقدمين.
- آسف سيفر ولكن كيف وافق المجوس على هذا ؟! بعد كل شيء ، إنهم يحرسون معرفتهم بعناية من الجميع؟ كيف سمح فلاديكا بذلك؟ المجدلية علمت الجميع ، ألم تختر البادئين فقط؟
- فلاديكا لم توافق قط على هذا ، إيسيدورا ... مجدلين ورادومير ذهبوا ضد إرادته ، وكشفوا هذه المعرفة للناس. وما زلت لا أعرف أي منهم كان على حق حقًا ...

5315 0

الأمراض الالتهابية الروماتيزمية ، وأشكالها الرئيسية هي التهاب المفاصل الروماتويدي (RA) ، وأمراض النسيج الضام المنتشر (DBTD) ، والتهاب الأوعية الدموية الجهازي ، واعتلال المفاصل المصلي والجريزوفولفين ، من بين أشد أشكال أمراض الإنسان المزمنة. لا يزال العلاج الدوائي لهذه الأمراض من أصعب مشاكل الطب السريري الحديث.

أسباب العديد من الأمراض غير معروفة ، مما يجعل من المستحيل إجراء علاج فعال موجه للسبب. ومع ذلك ، في فك شفرة التسبب في المرض في السنوات الأخيرة ، كان هناك تقدم واضح ، والذي يرجع في المقام الأول إلى التوسع في المعرفة حول السمات الهيكلية والوظيفية لجهاز المناعة ، وآليات تطوير الاستجابة المناعية والالتهابات.

حاليًا ، لعلاج الأمراض الروماتيزمية ، يتم استخدام عدد كبير من الأدوية ذات الهياكل الكيميائية المختلفة وآليات العمل الدوائية ، والتي تتمثل الخاصية المشتركة لها في القدرة على قمع تطور الالتهاب. وتشمل هذه الأدوية المضادة للالتهابات غير الستيرويدية ، والقشرانيات السكرية ذات النشاط المضاد للالتهابات وما يسمى بالعقاقير المضادة للروماتيزم الأساسية (أملاح الذهب ، والأدوية المضادة للملاريا ، والأدوية السامة للخلايا ، وما إلى ذلك) ، والتي يعتقد أن لها تأثير أعمق على جهاز المناعة. والعمليات الالتهابية الكامنة وراء الأمراض الروماتيزمية. يجري تطوير مناهج جديدة للعلاج على أساس استخدام طرق العلاج المناعي بشكل مكثف.

في بلدنا ، تم نشر العديد من الدراسات حول العلاج الدوائي للأمراض الروماتيزمية (V.A.Nasonova ، Ya. A. Sigidin. علاج إمراضي للأمراض الروماتيزمية ، 1985 ؛ V. ). ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، ظهرت كمية كبيرة جدًا من البيانات السريرية والتجريبية الجديدة فيما يتعلق بآليات العمل ، وتكتيكات استخدام وفعالية كل من الأدوية المضادة للروماتيزم المعروفة سابقًا والأدوية وطرق العلاج الجديدة.

يقدم الكتاب بشكل منهجي معلومات حديثة حول أهم الأدوية المضادة للالتهابات ، ولكن المهمة الرئيسية كانت التعرف على الاتجاهات الجديدة في تطوير العلاج الدوائي للأمراض الروماتيزمية الالتهابية.

نأمل أن يكون الكتاب مفيدًا للممارسين في علاج المرضى الذين يعانون من أمراض الروماتيزم ويحفز الاهتمام بالجوانب الدوائية لأمراض الروماتيزم بين المتخصصين المشاركين في تطوير المشكلات النظرية للطب وعلماء المناعة والكيمياء الحيوية وعلماء العقاقير.

يعد التهاب المفاصل الروماتويدي أحد أكثر الأمراض الروماتيزمية شيوعًا وشدة ، حيث يتم استخدام ترسانة كاملة من الأدوية المضادة للروماتيزم وطرق العلاج (V.A.Nasonova and M.G. Astapenko ، 1989). هذا هو سبب تطوير تصنيفات الأدوية المضادة للروماتيزم من حيث مكانها في علاج التهاب المفاصل الروماتويدي.

بناءً على الاختلافات في الخصائص الدوائية ، يتم تصنيف الأدوية المضادة للروماتيزم إلى مسكنات مضادة للالتهابات (مضادات الالتهاب غير الستيروئيدية) ؛ مضادات القشرانيات السكرية المضادة للالتهابات (GC) ، عوامل مناعية / مثبطة للمناعة (أملاح الذهب ، الأدوية المضادة للملاريا ، الأدوية السامة للخلايا ، إلخ). وفقًا لتصنيف آخر ، تعتبر مضادات الالتهاب غير الستيروئيدية من الأعراض ، ولا تؤثر على آليات تطور المرض ، على عكس الأدوية المعدلة للمرض أو الأدوية المضادة للروماتيزم بطيئة المفعول ، والتي يُعتقد أنها تؤثر على مسببات المرض.

لتصنيف الأدوية المضادة للروماتيزم ، تم أيضًا استخدام نهج يأخذ في الاعتبار ، أولاً وقبل كل شيء ، سميتها ، والتي بموجبها تنقسم إلى عقاقير من الصف الأول والثاني والثالث. تم اقتراح تصنيف الأدوية المضادة للروماتيزم بناءً على سرعة ظهور التأثير العلاجي ومدته بعد توقف العلاج. مضادات الالتهاب غير الستيروئيدية و GCs ، على عكس الأدوية المضادة للروماتيزم المعدلة للمرض / بطيئة المفعول ، تظهر تأثيرها بسرعة كبيرة (في غضون ساعات أو أيام قليلة). بالإضافة إلى ذلك ، كان من المفترض أنه بعد انسحاب مضادات الالتهاب غير الستيروئيدية و GCs ، يتطور التفاقم بسرعة إلى حد ما ، فإن تأثير الأدوية المضادة للروماتيزم بطيئة المفعول يستمر لفترة أطول.

ومع ذلك ، فقد أصبح من الواضح الآن أن التصنيفات التقليدية لا تفي بالمتطلبات الحديثة من حيث المصطلحات والتقسيم إلى فئات دوائية. في الواقع ، تعتبر مضادات الالتهاب غير الستيروئيدية و GCs متجانسة نسبيًا من حيث النشاط الدوائي والعلاجي لمجموعة الأدوية.

منذ عام 1991 ، تحت رعاية منظمة الصحة العالمية والرابطة الدولية لمكافحة الأمراض الروماتيزمية ، تم إنشاء تصنيف جديد للأدوية المضادة للروماتيزم (HE Paulus et al. ، 1992 ؛ JP Edmonds et al. ، 1993) ، والتي بموجبها تكون هذه الأدوية هي مقسمة إلى فئتين رئيسيتين:

1. الأدوية المضادة للروماتيزم المعدلة للأعراض والتي لها تأثير إيجابي على الأعراض والمظاهر السريرية لالتهاب الغشاء المفصلي الالتهابي:
1) العقاقير غير الستيرويدية المضادة للالتهابات
2) القشرانيات السكرية
3) الأدوية بطيئة المفعول: مضادات الملاريا ، أملاح الذهب ، مضادات الأيض ، العوامل السامة للخلايا
ثانيًا. الأدوية المضادة للروماتيزم للسيطرة على الأمراض التي تؤثر على مسار التهاب المفاصل الروماتويدي ، والتي يجب أن تفي بالمتطلبات التالية:
أ. تحسين القدرة الوظيفية للمفاصل والحفاظ عليها مع انخفاض شدة التهاب الغشاء المفصلي ؛
ب. منع أو تقليل معدل تطور التغيرات الهيكلية في المفاصل بشكل كبير.

في هذه الحالة ، يجب أن تظهر التأثيرات المذكورة نفسها لمدة سنة على الأقل من بداية العلاج ؛ في عملية تصنيف الدواء ، يجب تحديد الفترة (سنتان على الأقل) التي يفي خلالها تأثيرها العلاجي بالمعايير المذكورة.

يختلف هذا التصنيف عن التصنيفات السابقة في نهج أكثر واقعية لتقييم الفعالية العلاجية للأدوية في التهاب المفاصل الروماتويدي. أصبح من الواضح الآن أن الخاصية المشتركة المثبتة لجميع الأدوية المضادة للروماتيزم الموجودة هي القدرة على إحداث تحسن سريري ، في حين أن قدرتها على التأثير على تقدم ونتائج العملية الروماتيزمية لا يمكن اعتبارها مثبتة بشكل صارم. لذلك ، لا يمكن حاليًا تصنيف أي دواء مضاد للروماتيزم على أنه "مكافحة المرض".

ومع ذلك ، فإن هذا لا يستبعد إمكانية نقل بعض الأدوية من المجموعة الأولى إلى المجموعة الثانية في عملية مزيد من البحث. يبدو أن هذا الحكم أساسي ، لأنه ينبغي أن يسهم في توسيع نطاق البحث الدوائي والسريري في أمراض الروماتيزم من حيث تطوير معايير لفعالية العلاج ، وكذلك إنشاء أدوية جديدة أكثر فاعلية مضادة للروماتيزم أو تركيبات عقلانية.

إل. ناسونوف

الهندسة الوراثية والأدوية

إنتاج الأدوية الميكروبيولوجية

قبل ظهور تقنية الحمض النووي المؤتلف ، كان من الممكن الحصول على العديد من الأدوية القائمة على البروتينات البشرية بكميات صغيرة فقط ، وكان إنتاجها مكلفًا للغاية ، وكانت آلية العمل البيولوجي في بعض الأحيان غير مفهومة جيدًا. بمساعدة التكنولوجيا الجديدة ، يتم الحصول على مجموعة كاملة من هذه الأدوية بكميات كافية لاختبارها الفعال وللاستخدام في العيادة. حتى الآن ، تم استنساخ أكثر من 400 جين (معظمها في شكل cDNA) من بروتينات بشرية مختلفة يمكن أن تصبح أدوية. يتم التعبير عن معظم هذه الجينات بالفعل في الخلايا المضيفة ، ويتم الآن استخدام منتجاتها لعلاج الأمراض البشرية المختلفة. كالعادة ، يتم اختبارها أولاً على الحيوانات ثم تتبعها تجارب إكلينيكية صارمة. يبلغ الحجم السنوي للسوق العالمية للأدوية القائمة على البروتينات البشرية حوالي 150 مليار دولار ويتزايد باستمرار. يتزايد حجم السوق العالمية للأدوية التي تعتمد على البروتينات المؤتلفة بنسبة 12-14٪ سنويًا وبلغت في عام 2000 حوالي 20 مليار دولار.

من ناحية أخرى ، فإن استخدام أجسام مضادة معينة كعوامل علاجية يعد أمرًا واعدًا. يتم استخدامها لتحييد السموم ومحاربة البكتيريا والفيروسات وعلاج السرطان. الجسم المضاد إما أن يحيد "الدخيل" - عامل غريب ، أو يدمر خلية هدف معينة. على الرغم من الفرص الواعدة ، إلا أنه نادرًا ما تستخدم الأجسام المضادة للوقاية من المرض وعلاجه. وفقط مع تطوير تقنية الحمض النووي المؤتلف وتطوير طرق لإنتاج الأجسام المضادة وحيدة النسيلة وفك تشفير التركيب الجزيئي ووظيفة الغلوبولين المناعي ، نشأ الاهتمام التجاري باستخدام أجسام مضادة محددة لعلاج الأمراض المختلفة مرة أخرى.

ساهم تطوير طرق جديدة للوقاية والعلاج من العديد من الأمراض البشرية مساهمة كبيرة في نمو رفاهية الإنسان في القرن العشرين. ومع ذلك ، لا يمكن اعتبار هذه العملية كاملة. إن ما يسمى بالأمراض "القديمة" ، مثل الملاريا ، والسل ، وما إلى ذلك ، يمكن أن تظهر نفسها مرة أخرى ، بمجرد إضعاف الإجراءات الوقائية ، أو ظهور سلالات مقاومة. الوضع النموذجي في هذا الصدد هو في أوكرانيا وروسيا.

أول منتجات الكائنات المعدلة وراثيًا هي المضادات الحيوية

تشمل المضادات الحيوية مواد ذات وزن جزيئي منخفض تختلف في التركيب الكيميائي. ما تشترك فيه هذه المركبات هو أنها ، كونها منتجات للنشاط الحيوي للكائنات الحية الدقيقة ، بتركيزات لا تذكر ، فإنها تعطل على وجه التحديد نمو الكائنات الحية الدقيقة الأخرى.

معظم المضادات الحيوية هي مستقلبات ثانوية. لا يمكن تصنيفها ، مثل السموم والقلويدات ، على أنها مواد ضرورية تمامًا لنمو الكائنات الحية الدقيقة وتطورها. على هذا الأساس ، تختلف المستقلبات الثانوية عن المستقلبات الأولية ، التي يحدث فيها موت الكائنات الحية الدقيقة.

عادةً ما يحدث التخليق الحيوي للمضادات الحيوية ، مثل المستقلبات الثانوية الأخرى ، في الخلايا التي توقفت عن النمو (الطور المعرفي). لا يزال دورها البيولوجي في ضمان النشاط الحيوي للخلايا المنتجة لم يتم التحقيق فيه بشكل كامل. يعتقد الخبراء الذين يدرسون آفاق التكنولوجيا الحيوية في مجال الإنتاج الميكروبيولوجي للمضادات الحيوية أنهم في الظروف غير المواتية يثبطون نمو الكائنات الحية الدقيقة المنافسة ، وبالتالي يوفرون ظروفًا أكثر ملاءمة لبقاء منتج الميكروب لمضاد حيوي أو آخر. يتم تأكيد أهمية عملية إنتاج المضادات الحيوية في حياة الخلية الميكروبية من خلال حقيقة أنه في العقدية ، يتم تفسير حوالي 1 ٪ من الحمض النووي الجيني عن طريق الجينات التي تشفر إنزيمات التخليق الحيوي للمضادات الحيوية ، والتي قد لا يتم التعبير عنها لفترة طويلة. يتكون منتجو المضادات الحيوية المعروفة أساسًا من ستة أجناس من الفطريات الخيطية ، وثلاثة أجناس من الفطريات الشعاعية (تقريبًا 4000 مضاد حيوي مختلف) وجنسان من البكتيريا الحقيقية (حوالي 500 مضاد حيوي). من بين الفطريات الخيطية ، ينبغي إيلاء اهتمام خاص لقوالب الأجناس Cephalosporium و Penicillium ، والتي تنتج ما يسمى بالمضادات الحيوية بيتا لاكتام - البنسلين والسيفالوسبورين. تنتمي معظم الفطريات الشعاعية التي تصنع مواد المضادات الحيوية ، بما في ذلك التتراسيكلين ، إلى جنس Streptomyces.

من بين 5000-6000 مادة من المضادات الحيوية الطبيعية المعروفة ، يتم إنتاج حوالي 1000 فقط للبيع للمستهلكين.) ، من الواضح أن إنتاجية سلالة المختبر من العفن - 2 ملغ من المستحضر لكل 1 لتر من سائل المزرعة - كانت غير كافية للإنتاج الصناعي من المضاد الحيوي. التعرض المنهجي المتكرر للسلالة الأصلية من Penicillium chrisogenum لمطفرات مثل الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية وغاز الخردل النيتروجين بالاقتران مع الطفرات التلقائية واختيار أفضل المنتجين ، كان من الممكن زيادة إنتاجية الفطر بمقدار 10000 مرة و رفع تركيز البنسلين في سائل المزرعة إلى 2٪.

لا تزال طريقة زيادة كفاءة السلالات المنتجة للمضادات الحيوية ، القائمة على الطفرات العشوائية والتي أصبحت كلاسيكية ، على الرغم من تكاليف العمالة الهائلة ، مستخدمة. هذا الموقف يرجع إلى حقيقة أن المضاد الحيوي ، على عكس البروتين ، ليس منتجًا لجين معين ؛ يحدث التخليق الحيوي للمضادات الحيوية نتيجة للعمل المشترك لـ 10-30 إنزيمًا مختلفًا مشفرًا بالعدد المقابل من الجينات المختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة للعديد من المضادات الحيوية ، التي تم تحديد الإنتاج الميكروبيولوجي لها ، لم يتم بعد دراسة الآليات الجزيئية لتركيبها الحيوي. إن الآلية متعددة الجينات التي يقوم عليها التخليق الحيوي للمضادات الحيوية هي السبب في أن التغييرات في الجينات الفردية لا تؤدي إلى النجاح. تجعل أتمتة التقنيات الروتينية لتحليل إنتاجية الطفرات من الممكن دراسة عشرات الآلاف من السلالات العاملة وبالتالي تسريع إجراءات الاختيار باستخدام التقنية الجينية الكلاسيكية.

تفترض التكنولوجيا الحيوية الجديدة ، القائمة على استخدام سلالات فائقة الإنتاج للمضادات الحيوية ، تحسين آليات حماية المنتج من المضاد الحيوي الذي يصنعه.

تظهر السلالات المقاومة لتركيزات عالية من المضادات الحيوية في وسط المزرعة إنتاجية عالية. تؤخذ هذه الخاصية أيضًا في الاعتبار عند تصميم خلايا المنتج الفائق. منذ اكتشاف البنسلين في أواخر العشرينيات من القرن الماضي ، تم عزل أكثر من 6000 مضاد حيوي من كائنات دقيقة مختلفة ذات خصائص مختلفة وآليات عمل مختلفة. ساعد استخدامها على نطاق واسع في علاج الأمراض المعدية في إنقاذ ملايين الأرواح. تم عزل الغالبية العظمى من المضادات الحيوية الرئيسية من بكتيريا التربة Streptomyces إيجابية الجرام ، على الرغم من أن الفطريات والبكتيريا الأخرى إيجابية الجرام وسالبة الجرام تنتجها أيضًا. في جميع أنحاء العالم ، يتم إنتاج 100000 طن من المضادات الحيوية سنويًا ، تقدر قيمتها بنحو مليار دولار سنغافوري ، بما في ذلك أكثر من 100 مليون دولار من المضادات الحيوية المضافة إلى علف الماشية كإضافات أو مسرعات للنمو.

يقدر العلماء اكتشاف ما بين 100 و 200 مضاد حيوي جديد كل عام ، بشكل أساسي من خلال برامج بحثية مكثفة للعثور على الآلاف من الكائنات الحية الدقيقة المختلفة التي يمكن أن تصنع مضادات حيوية فريدة من نوعها. إن إنتاج الأدوية الجديدة وإجراء التجارب السريرية عليها مكلف للغاية ، ولا يتم تسويق سوى الأدوية ذات القيمة العلاجية الكبيرة والمصالح الاقتصادية. تمثل 1-2٪ من جميع المضادات الحيوية المكتشفة. تكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف لها تأثير كبير هنا. أولاً ، يمكن استخدامه لإنشاء مضادات حيوية جديدة ذات بنية فريدة لها تأثير أقوى على بعض الكائنات الحية الدقيقة ولها آثار جانبية قليلة. ثانيًا ، يمكن استخدام مناهج الهندسة الوراثية لزيادة إنتاجية المضادات الحيوية ، وبالتالي تقليل تكلفة إنتاجها.

يمكننا أن نفترض أن التكنولوجيا الحيوية السريرية نشأت مع بداية الإنتاج الصناعي للبنسلين في الأربعينيات. واستخدامه في العلاج. من الواضح أن استخدام هذا البنسلين الطبيعي الأول قد أثر في تقليل معدلات الإصابة بالأمراض والوفيات أكثر من أي دواء آخر ، ولكنه ، من ناحية أخرى ، طرح عددًا من المشكلات الجديدة التي يمكن حلها مرة أخرى بمساعدة التكنولوجيا الحيوية.

أولاً ، تسبب الاستخدام الناجح للبنسلين في حاجة كبيرة لهذا الدواء ، ولتلبية ذلك ، كان من الضروري زيادة إنتاج البنسلين بشكل كبير أثناء إنتاجه. ثانيًا ، البنسلين الأول - C (بنزيل بنسلين) - كان يعمل بشكل أساسي على البكتيريا موجبة الجرام (على سبيل المثال ، المكورات العقدية والمكورات العنقودية) ، وكان من الضروري الحصول على المضادات الحيوية مع طيف أوسع من العمل و / أو النشاط ، مما أدى إلى إصابة كل من سالبة الجرام. البكتيريا مثل E. coli و Pseudomonas. ثالثًا ، نظرًا لأن المضادات الحيوية تسببت في تفاعلات حساسية (غالبًا ما تكون طفيفة ، مثل الطفح الجلدي ، ولكن في بعض الأحيان تكون مظاهر الحساسية المفرطة التي تهدد الحياة أكثر حدة) ، كان من الضروري الحصول على مجموعة كاملة من العوامل المضادة للبكتيريا بحيث يمكن للمرء أن يختار من الأدوية ذات الفعالية المتساوية لا يسبب حساسية للمريض. رابعًا ، البنسلين غير مستقر في البيئة الحمضية للمعدة ولا يمكن تناوله عن طريق الفم. أخيرًا ، تكتسب العديد من البكتيريا مقاومة المضادات الحيوية. والمثال الكلاسيكي على ذلك هو تكوين إنزيم البنسليناز بواسطة المكورات العنقودية (بشكل صحيح ، بيتا لاكتاماز) ، الذي يحلل رابطة الأميد في حلقة بيتا لاكتام من البنسلين لتشكيل حمض البنسلين غير النشط دوائياً. كان من الممكن زيادة محصول البنسلين أثناء إنتاجه ويرجع ذلك أساسًا إلى الاستخدام المتواصل لسلسلة من طفرات السلالة الأصلية للبنسليوم كريسوجينوم ، وكذلك عن طريق تغيير ظروف النمو.

يمكن أن تتكون عملية التخليق الحيوي لمضاد حيوي واحد من عشرات التفاعلات الأنزيمية ، لذا فإن استنساخ جميع جينات تركيبه الحيوي ليس بالمهمة السهلة. يعتمد أحد الأساليب لعزل مجموعة كاملة من هذه الجينات على تحويل واحدة أو عدة سلالات متحولة غير قادرة على تصنيع هذا المضاد الحيوي مع مجموعة من الحيوانات المستنسخة التي تم إنشاؤها من الحمض النووي الصبغي لسلالة من النوع البري. بعد إدخال بنك الاستنساخ في الخلايا الطافرة ، يتم اختيار المحولات القادرة على تخليق المضاد الحيوي. بعد ذلك ، يتم عزل DNA البلازميد للنسخة التي تحتوي على جين مضاد حيوي وظيفي سابق الخلط (أي الجين الذي يستعيد الوظيفة المفقودة بواسطة السلالة الطافرة) ويستخدم كمسبار لفحص بنك آخر من استنساخ الحمض النووي الصبغي من النوع البري سلالة ، والتي منها الحيوانات المستنسخة التي تحتوي على تسلسل النيوكليوتيدات التي تتداخل مع تسلسل المسبار. وبالتالي ، يتم تحديد عناصر الحمض النووي المجاورة للتسلسل التكميلي ثم استنساخها ، ويتم إعادة تكوين المجموعة الكاملة من جينات التخليق الحيوي للمضادات الحيوية. يشير الإجراء الموصوف إلى الحالة التي يتم فيها تجميع هذه الجينات في موقع واحد من الحمض النووي الصبغي. إذا كانت جينات التخليق الحيوي مبعثرة في شكل مجموعات صغيرة في مواقع مختلفة ، فأنت بحاجة إلى وجود متحولة واحدة على الأقل لكل مجموعة للحصول على استنساخ الحمض النووي ، والتي يمكن استخدامها لتحديد الجينات المتبقية من المجموعات.

باستخدام التجارب الجينية أو البيوكيميائية ، يمكن للمرء تحديد وعزل واحد أو أكثر من إنزيمات التخليق الحيوي الرئيسية ، وتحديد تسلسل الأحماض الأمينية N-terminal الخاصة بهم ، وبناءً على هذه البيانات ، توليف تحقيقات oligonucleotide. تم استخدام هذا الأسلوب لعزل جين إيزوبنسلين N synthetase من Penicillium chrysogenum. يحفز هذا الإنزيم التكثيف التأكسدي لـ 5- (1_-a-aminoadipylN-cysteinyl-P-valine إلى isopenicillin N ، وسيط رئيسي في التخليق الحيوي للبنسيلين. والسيفالوسبورينات.

يمكن الحصول على مضادات حيوية جديدة ذات خصائص وخصوصية فريدة من خلال إجراء عمليات التلاعب المهندسة وراثياً مع الجينات المشاركة في التخليق الحيوي للمضادات الحيوية المعروفة بالفعل. تتألف إحدى التجارب الأولى ، التي تم خلالها الحصول على مضاد حيوي جديد ، من الجمع بين مسارين مختلفين قليلاً للتخليق الحيوي للمضادات الحيوية في كائن حي دقيق واحد.

أحد بلازميدات الستربتوميسيس ، plJ2303 ، يحمل جزء 32.5 كيلو بايت من الحمض النووي الصبغي S.coelicoior يحتوي على جميع جينات الإنزيمات المسؤولة عن التخليق الحيوي للمضاد الحيوي أكتينورودين من الأسيتات ، وهو عضو في عائلة المضادات الحيوية إيزوكرومانكوينون. تم إدخال البلازميد الكامل والنسخ الفرعية المختلفة التي تحمل أجزاء من جزء 32.5 كيلو بايت (على سبيل المثال ، plJ2315) إما في سلالة AM-7161 من Streptomyces sp.T التي تقوم بتوليف ميديرميسين المضاد الحيوي ذي الصلة ، أو في السلالة B1140 أو Tu22 S. جراناتيسين و dihydrogranaticin ذات الصلة.

كل هذه المضادات الحيوية عبارة عن مؤشرات حمضية قاعدية تعطي الثقافة النامية لونًا مميزًا ، اعتمادًا على درجة الحموضة في الوسط. في المقابل ، يعتمد الرقم الهيدروجيني (واللون) للوسط على المركب الذي يتم تصنيعه. إن طفرات السلالة الأبوية S.coelicoior ، غير القادرة على تخليق الأكتينو القضيبي ، تكون عديمة اللون. ظهور اللون بعد تحول السلالة AM-7161 Streptomyces sp. سلالات B1J40 أو Tu22 S. والسلالة -6 1140 S.

ومع ذلك ، عند تحول سلالة S. يصنع Plj2315 البلازميد مضادًا حيويًا جديدًا آخر - Mederrodin A.

من الناحية الهيكلية ، تختلف هذه المضادات الحيوية الجديدة قليلاً عن الأكتينورودين ، والمديرميسين ، والجراناتيسين ، والهيدروجراناتسين ، وربما تتشكل عندما يعمل منتج وسيط لمسار تخليق حيوي واحد كركيزة لإنزيم في مسار آخر. عندما تتم دراسة الخصائص الكيميائية الحيوية لمسارات التخليق الحيوي المختلفة للمضادات الحيوية بالتفصيل ، سيكون من الممكن إنشاء مضادات حيوية جديدة فريدة للغاية من خلال معالجة الجينات التي تشفر الإنزيمات المقابلة.

تطوير طرق جديدة للحصول على المضادات الحيوية الحديثة من البوليكيتيد.

يشير مصطلح "بوليكيتيد" إلى فئة من المضادات الحيوية التي تنتج عن التكثيف الإنزيمي المتسلسل للأحماض الكربوكسيلية مثل الأسيتات والبروبيونات والزبدات. يتم تصنيع بعض المضادات الحيوية من البوليكيتيد بواسطة النباتات والفطريات ، ولكن معظمها يتكون من الفطريات الشعاعية في شكل نواتج الأيض الثانوية. قبل التلاعب بالجينات التي ترميز الإنزيمات من أجل التخليق الحيوي للمضادات الحيوية من البوليكيتيد ، كان من الضروري معرفة آلية عمل هذه الإنزيمات.

بعد دراسة تفصيلية للمكونات الجينية والكيميائية الحيوية للتخليق الحيوي للإريثروميسين في خلايا الدم الحمراء السكرية ، كان من الممكن إدخال تغييرات محددة في الجينات المرتبطة بالتخليق الحيوي لهذا المضاد الحيوي ، وتوليف مشتقات الاريثروميسين بخصائص أخرى. أولاً ، تم تحديد التركيب الأساسي لجزء الحمض النووي للعصبية الحمراء. 56 كيلو بايت ، تحتوي على مجموعة الجينات إيري ، ثم تم تعديل سينثيز الإريثروميسين بولي كيتيد بطريقتين مختلفتين. للقيام بذلك ، 1) تمت إزالة منطقة الحمض النووي التي ترميز بيتا كيتوروكتاز ، أو 2) تم إجراء تغيير في منطقة الحمض النووي التي ترميز اختزال إنويل. أتاحت هذه التجارب إثبات أنه من الممكن تجريبياً أنه إذا تم تحديد وتمييز مجموعة من الجينات التي ترمز إنزيمات التخليق الحيوي لمضاد حيوي معين بوليكيتيد ، فعند إجراء تغييرات محددة فيها ، سيكون من الممكن تغيير بنية المضاد الحيوي بشكل مباشر.

بالإضافة إلى ذلك ، من خلال قطع وضم أقسام معينة من الحمض النووي ، من الممكن نقل مجالات سينسيز البوليكيتيد والحصول على مضادات حيوية جديدة من البوليكيتيد.

تكنولوجيا الحمض النووي لتحسين إنتاج المضادات الحيوية

بمساعدة الهندسة الوراثية ، من الممكن ليس فقط إنشاء مضادات حيوية جديدة ، ولكن أيضًا لزيادة كفاءة تخليق المضادات الحيوية المعروفة بالفعل. العامل المحدد في الإنتاج الصناعي للمضادات الحيوية باستخدام Streptomyces spp. غالبًا ما تكون كمية الأكسجين المتاحة للخلايا. بسبب ضعف ذوبان الأكسجين في الماء والكثافة العالية لاستنبات Streptomyces ، غالبًا ما يكون غير كافٍ ، ويتباطأ نمو الخلايا ، وينخفض ​​إنتاج المضاد الحيوي. لحل هذه المشكلة ، من الممكن ، أولاً ، تغيير تصميم المفاعلات الحيوية التي تزرع فيها ثقافة Streptomyces ، وثانيًا ، باستخدام طرق الهندسة الوراثية ، لإنشاء سلالات من Streptomyces تستخدم الأكسجين المتاح بشكل أكثر كفاءة. هذان النهجان لا يستبعد أحدهما الآخر.

إحدى الاستراتيجيات التي تستخدمها بعض الكائنات الحية الدقيقة الهوائية للبقاء على قيد الحياة في حالة نقص الأكسجين هي تخليق منتج يشبه الهيموجلوبين يمكنه تجميع الأكسجين ونقله إلى الخلايا. على سبيل المثال ، البكتيريا الهوائية Vitreoscilla sp. يصنع بروتينًا متماثلًا يحتوي على الهيم يشبه وظيفيًا الهيموغلوبين حقيقي النواة. تم عزل جين Vitreoscilla “hemoglobin” ، وإدخاله في ناقل Streptomyces البلازميد وإدخاله في خلايا هذا الكائن الدقيق. بعد التعبير عنه ، شكل الهيموجلوبين Vitreoscilla ما يقرب من 0.1 ٪ من جميع البروتينات الخلوية لـ S.coelicoior حتى عندما تم إجراء التعبير تحت سيطرة مروج الهيموجلوبين الخاص بـ Vitreoscilla ، وليس محفز Streptomyces. تم تصنيع خلايا S.coelicoior المحولة التي تنمو بمحتوى منخفض من الأكسجين المذاب (حوالي 5٪ من تركيز المشبع) 10 مرات أكثر من الأكتينورودين لكل 1 جم من كتلة الخلايا الجافة وكان معدل نموها أعلى من تلك غير المحولة. يمكن استخدام هذا النهج أيضًا لتوفير الأكسجين للكائنات الحية الدقيقة الأخرى التي تنمو في ظل ظروف نقص الأكسجين.

مادة البداية للتخليق الكيميائي لبعض السيفالوسبورينات - المضادات الحيوية التي لها تأثير جانبي طفيف وتنشط ضد العديد من البكتيريا - هي 7-aminocephalosporic acid (7ASA) ، والذي يتم تصنيعه بدوره من المضاد الحيوي السيفالوسبورين C. من توليف 7ASA ، لم يتم تحديدها بعد.

تم إنشاء مسار اصطناعي حيوي جديد لـ 7ACA عن طريق إدخال جينات محددة في بلازميد فطر Acremonium chrysogenum ، والذي يصنع عادةً السيفالوسبورين-سي فقط. تم تمثيل أحد هذه الجينات بواسطة cDNA للفطر Fusarium solani ، الذي يشفر D-amino acid oxidase ، والآخر نشأ من الحمض النووي الجيني لـ Pseudomonas diminuta ويرمز إلى cephalosporin acylase. في البلازميد ، كانت الجينات تحت سيطرة محفز A. chrysogenum. في المرحلة الأولى من مسار التخليق الحيوي الجديد ، يتم تحويل السيفالوسبورين- C إلى حمض السيفالوسبوريك (كيتو- AO-7ACA) بحمض أميني أوكسيديز 7-p- (5-carboxy-5-oxopentanamide). يتم تحويل جزء من هذا المنتج ، من خلال التفاعل مع بيروكسيد الهيدروجين ، أحد المنتجات الثانوية ، إلى حمض 7-بيتا (4-carboxybutanamide) -cephalosporic (GL-7ACA). يمكن تحلل كل من السيفالوسبورين- C ، والكيتو- A0-7ACA ، و GL-7ACA بواسطة السيفالوسبوريناسيلاز لتكوين 7ACA ، ولكن فقط 5٪ من السيفالوسبورين- C يتحلل مباشرة إلى 7ACA. لذلك ، كلا الإنزيمين مطلوبان لتكوين 7ACA في إنتاجية عالية.

الإنترفيرون

في أواخر السبعينيات - أوائل الثمانينيات. بدأت تقنية الحمض النووي للقرن العشرين لأول مرة في جذب انتباه الجمهور وكبار المستثمرين. كان أحد منتجات التكنولوجيا الحيوية الواعدة هو مضاد للفيروسات ، والذي كان من المأمول في ذلك الوقت أن يكون علاجًا معجزة ضد مجموعة من الأمراض الفيروسية والسرطان. تم الإبلاغ عن عزل الانترفيرون البشري (كدنا) وتعبيرها اللاحق في Escherichia coll من قبل جميع المنشورات المهتمة في العالم.

تُستخدم طرق مختلفة لعزل الجينات أو البروتينات البشرية. عادة ، يتم عزل البروتين المطلوب وتحديد تسلسل الأحماض الأمينية للجزء المقابل من الجزيء. بناءً على ذلك ، تم العثور على ترميز تسلسل النوكليوتيدات ، ويتم تصنيع قليل النوكليوتيد المقابل واستخدامه كمسبار تهجين لعزل الجين المطلوب أو cDNA من مكتبات الجينوم أو cDNA. هناك طريقة أخرى تتمثل في تكوين أجسام مضادة لبروتين منقى واستخدامها لفحص المكتبات التي يتم فيها التعبير عن جينات معينة. بالنسبة للبروتينات البشرية التي يتم توليفها في الغالب في نسيج واحد ، سيتم إثراء مكتبة (كدنا) القائمة على الحمض النووي الريبي المعزول من هذا النسيج في تسلسل الحمض النووي المستهدف. على سبيل المثال ، البروتين الرئيسي الذي تصنعه خلايا جزر لانجرهانز في البنكرياس هو الأنسولين ، و 70٪ من الرنا المرسال المعزول من هذه الخلايا يشفره.

ومع ذلك ، فإن مبدأ تخصيب cDNA غير قابل للتطبيق على تلك البروتينات البشرية ، وكميتها صغيرة جدًا أو مكان تركيبها غير معروف. في هذه الحالة ، قد تكون هناك حاجة إلى أساليب تجريبية أخرى. على سبيل المثال ، الإنترفيرون البشري (IFs) ، بما في ذلك إنترفيرون ألفا وبيتا وغاما ، هي بروتينات طبيعية ، يمكن لكل منها أن يجد استخدامه العلاجي الخاص. تم عزل أول جين مضاد للفيروسات في أوائل الثمانينيات. القرن العشرين. منذ ذلك الحين ، تم اكتشاف العديد من الإنترفيرونات المختلفة. يتم تصنيع بولي ببتيد بفعل مضاد للفيروسات الكريات البيض البشرية في الإشريكية القولونية.

جعلت العديد من ميزات الانترفيرون عزل cDNA الخاص به أمرًا صعبًا بشكل خاص. أولاً ، على الرغم من حقيقة أن الإنترفيرون تمت تنقيته أكثر من 80000 مرة ، إلا أنه لا يمكن الحصول عليه إلا بكميات صغيرة جدًا. لم يكن وزنه الجزيئي الدقيق معروفًا في ذلك الوقت. ثانيًا ، على عكس العديد من البروتينات الأخرى ، لا يمتلك الإنترفيرون نشاطًا كيميائيًا أو بيولوجيًا يمكن التعرف عليه بسهولة: تم تقييمه فقط من خلال انخفاض تأثير الاعتلال الخلوي للفيروس الحيواني على مزرعة الخلية ، وهذه عملية معقدة وطويلة. ثالثًا ، على عكس الأنسولين ، لم يكن معروفًا ما إذا كانت هناك خلايا بشرية قادرة على إنتاج الإنترفيرون بكميات كبيرة بما فيه الكفاية ، أي ما إذا كان هناك مصدر للإنترفيرون مرنا. على الرغم من كل هذه الصعوبات ، تم عزل وتمييز ترميز الإنترفيرون (cDNA) في النهاية. عند عزل (كدنا) الخاصة بهم ، كان لابد من تطوير نهج خاص للتغلب على الصعوبات المرتبطة بالمحتوى غير الكافي من الرنا المرسال والبروتينات المقابلة. الآن إجراء استخراج الحمض النووي هذا شائع ومعياري وبالنسبة للإنترفيرون كما يلي.

1. من الكريات البيض البشرية ، تم عزل الرنا المرسال وتجزئة حسب الحجم. إجراء النسخ العكسي وإدخاله في موقع Psti للبلازميد pBR322.

2. تم تحويل المنتج الناتج إلى الإشريكية القولونية. تم تقسيم الحيوانات المستنسخة الناتجة إلى مجموعات. تم إجراء الاختبار على الحيوانات المستنسخة ، مما جعل من الممكن تسريع عملية التعرف عليها.

3. تم تهجين كل استنساخ باستخدام إعداد IF-mRNA الخام.

4. من الهجينة الناتجة المحتوية على DNA و mRNA المستنسخين ، تم عزل mRNA وترجمته إلى نظام تخليق بروتين خالٍ من الخلايا.

5. تحديد النشاط المضاد للفيروسات interferoic لكل خليط تم الحصول عليه نتيجة للترجمة. احتوت المجموعات التي أظهرت نشاط الإنترفيرون على استنساخ مع (كدنا) مهجن مع IF-mRNA.

6. قسمت المجموعات الموجبة إلى مجموعات فرعية تحتوي على عدة مستنسخات وتم اختبارها مرة أخرى. تم تكرار التجميع الفرعي حتى تم تحديد استنساخ يحتوي على IF-cDNA بشري كامل الطول.

منذ ذلك الحين ، تم اكتشاف عدة أنواع مختلفة من الإنترفيرون. تم عزل جينات العديد من الإنترفيرون وظهرت فعاليتها في علاج الأمراض الفيروسية المختلفة ، ولكن لسوء الحظ ، لم يصبح الإنترفيرون دواءً سحريًا.

بناءً على الخصائص الكيميائية والبيولوجية للإنترفيرون ، يمكن تمييز ثلاث مجموعات: IF-alpha و IF-beta و IF-gamma. يتم تصنيع IF-alpha و IF-beta بواسطة الخلايا المعالجة بأدوية الفيروسات أو الحمض النووي الريبي الفيروسي ، ويتم إنتاج IF-gamma استجابةً لعمل المواد التي تحفز نمو الخلايا. يتم ترميز IF-alpha بواسطة عائلة جينية مكونة من 15 جينًا غير أليلي على الأقل ، بينما يتم ترميز IF-beta و IF-gamma بواسطة جين واحد لكل منهما. الأنواع الفرعية IF-alpha لها خصائص مختلفة. على سبيل المثال ، عند اختبار فعالية IF-elf-1 و IF-alpha-2 على خط خلية بقري مُعالج بالفيروس ، تُظهر هذه الإنترفيرونات نشاطًا مضادًا للفيروسات مماثلًا ، بينما في حالة الخلايا البشرية المعالجة بالفيروس ، IF-alpha- 2 هو سبع مرات أكثر نشاطًا من IF- alpha 1. إذا تم اختبار النشاط المضاد للفيروسات على خلايا الفئران ، فإن IF-alpha-2 تكون أقل فعالية بمقدار 30 مرة من IF-alpha-1.

نظرًا لوجود عائلة من الإنترفيرونات ، فقد تم إجراء العديد من المحاولات لإنشاء IF بخصائص مشتركة ، وذلك باستخدام حقيقة أن أعضاء مختلفين من عائلة IF-alpha يختلفون في درجة ونوعية نشاطهم المضاد للفيروسات. من الناحية النظرية ، يمكن تحقيق ذلك عن طريق ربط أجزاء من التسلسل الجيني لمختلف IF-alpha. سيؤدي ذلك إلى تكوين بروتين اندماجي بخصائص مختلفة عن كل من البروتينات الأصلية. أظهرت مقارنة تسلسلات (كدنا) لكل من IF-alpha-1 و IF-alpha-2 أنها تحتوي على نفس مواقع التقييد في المواضع 60 و 92 و 150. تم الحصول على الجينات. تم التعبير عن هذه الجينات في الإشريكية القولونية ، وتمت تنقية البروتينات المحضرة وفحص وظائفها البيولوجية. أظهر اختبار الخصائص الوقائية لـ IFs الهجينة في زراعة خلايا الثدييات أن بعضها أكثر نشاطًا من الجزيئات الأبوية. بالإضافة إلى ذلك ، تسببت العديد من IFs الهجينة في تكوين 2 "-5" -oligoisoadenylate synthetase في خلايا التحكم. يشارك هذا الإنزيم في تركيب عدد 2 من النكليوتيدات المرتبطة بـ "-5" ، والتي بدورها تنشط نوكلياز داخلي خلوي كامن ، والذي يشق mRNA الفيروسي. أظهرت IFs الهجينة الأخرى نشاطًا مضادًا للتكاثر أكبر من الجزيئات الأصلية في ثقافات الخلايا السرطانية البشرية المختلفة.

هرمون النمو

يمكن استخدام استراتيجية بناء بروتينات جديدة عن طريق تغيير المجالات الوظيفية أو عن طريق الطفرات الموجهة لتعزيز أو إضعاف الخاصية البيولوجية للبروتين. على سبيل المثال ، يرتبط هرمون النمو البشري الأصلي (HGH) في أنواع مختلفة من الخلايا بكل من مستقبل هرمون النمو ومستقبل البرولاكتين. لتجنب الآثار الجانبية غير المرغوب فيها أثناء العلاج ، من الضروري استبعاد ارتباط هرمون النمو بمستقبلات البرولاكتين. نظرًا لأن منطقة جزيء هرمون النمو التي ترتبط بهذا المستقبل تتطابق جزئيًا فقط في تسلسل الأحماض الأمينية مع منطقة الجزيء التي تتفاعل مع مستقبلات البرولاكتين ، فقد كان من الممكن تقليل ارتباط الهرمون بشكل انتقائي بهذا الأخير. لهذا الغرض ، تم استخدام الطفرات الخاصة بالموقع ، ونتيجة لذلك حدثت بعض التغييرات في المجموعات الجانبية لبعض الأحماض الأمينية (His-18 ، His-21 ، و Glu-174) - الروابط لـ Zn 2+ الأيونات المطلوبة للأيونات المرتفعة - ارتباط الانجذاب لـ hGH بمستقبلات البرولاكتين. يرتبط هرمون النمو المعدل بمستقبلاته "الخاصة" فقط. النتائج التي تم الحصول عليها ذات فائدة لا شك فيها ، ولكن لم يتضح بعد ما إذا كان يمكن استخدام هرمون النمو المعدل في العيادة.

التليف الكيسي

أكثر الأمراض الوراثية القاتلة شيوعًا بين القوقازيين هو التليف الكيسي. في الولايات المتحدة ، تم تحديد 30000 حالة من هذا المرض ، في كندا وأوروبا - 23000. المرضى الذين يعانون من التليف الكيسي غالبا ما يعانون من الأمراض المعدية التي تصيب الرئتين. يؤدي علاج العدوى المتكررة بالمضادات الحيوية في النهاية إلى ظهور سلالات مقاومة من البكتيريا المسببة للأمراض. تسبب البكتيريا ونواتج تحللها تراكم المخاط اللزج في الرئتين ، مما يجعل التنفس صعبًا. أحد مكونات المخاط هو الحمض النووي عالي الوزن الجزيئي ، والذي يتم إطلاقه من الخلايا البكتيرية أثناء التحلل. قام علماء من شركة التكنولوجيا الحيوية Genentech (الولايات المتحدة الأمريكية) بعزل والتعبير عن الجين الخاص بـ DNase ، وهو إنزيم يقوم بتقسيم الحمض النووي عالي الوزن الجزيئي إلى أجزاء أقصر. يُحقن الإنزيم المنقى كجزء من الهباء الجوي في رئتي مرضى التليف الكيسي ، ويفكك الحمض النووي ، وتقل لزوجة المخاط ، مما يجعل التنفس أسهل. في حين أن هذه التدابير لا تعالج التليف الكيسي ، إلا أنها توفر الراحة. تمت الموافقة على الإنزيم مؤخرًا من قبل وزارة الغذاء والدواء ومستحضرات التجميل الأمريكية وحقق ما يقرب من 100 مليون دولار في مبيعات 2000.

منتج آخر للتكنولوجيا الحيوية يساعد المرضى هو الجينات لياز. الجينات عبارة عن عديد السكاريد يتم تصنيعه بواسطة مجموعة متنوعة من الطحالب بالإضافة إلى التربة والبكتيريا البحرية. وحداتها الأحادية هي نوعان من السكريات - بيتا- D- مانورونات و alpha-1-guluronate ، ويحدد المحتوى النسبي وتوزيعها خصائص ألجينات معينة. وبالتالي ، فإن بقايا a-L-guluronate تشكل روابط متشابكة بين سلسلة وداخل السلسلة عن طريق ربط أيونات الكالسيوم ؛ بقايا بيتا- D- مانورونات تربط أيونات معادن أخرى. تشكل الألجينات التي تحتوي على مثل هذه الروابط المتقاطعة هلامًا مرنًا ، تتناسب لزوجته بشكل مباشر مع حجم جزيئات السكاريد.

إن إطلاق الألجينات بواسطة السلالات المخاطية من الزائفة الزنجارية يزيد بشكل كبير من لزوجة المخاط لدى مرضى التليف الكيسي. من أجل تنظيف المسالك الهوائية والتخفيف من حالة المرضى ، بالإضافة إلى العلاج بـ DNase ، يجب إجراء إزالة بلمرة الألجينات باستخدام ألجينات لياز.

تم عزل جين لياز الجينات من Flavobacterium sp. ، وهي بكتيريا تربة سالبة الجرام تنتج هذا الإنزيم بنشاط. على أساس الإشريكية القولونية ، تم إنشاء بنك من استنساخ Flavobacterium وتم فحص تلك التي تصنع لياز الجينات عن طريق طلاء جميع الحيوانات المستنسخة على وسط صلب يحتوي على الجينات مع إضافة أيونات الكالسيوم. في ظل هذه الظروف ، تشكل كل الجينات في الوسط ، باستثناء المستعمرات التي تحيط بمستعمرات إنتاج الألجينات والليز ، روابط متقاطعة وتصبح غائمة. تفقد الألجينات المتحللة قدرتها على تكوين روابط متقاطعة ، لذلك يبقى الوسط المحيط بالمستعمرات الذي يصنع الجينات لياز شفافًا. أظهر تحليل جزء الحمض النووي المستنسخ الموجود في إحدى المستعمرات الإيجابية وجود إطار قراءة مفتوح يشفر متعدد الببتيد بوزن جزيئي يبلغ حوالي 69000. وقد أظهرت الدراسات الكيميائية الحيوية والوراثية الأكثر تفصيلاً أن هذا البولي ببتيد يبدو أنه مقدمة لثلاثة ليات الجينات التي تنتجها Flavobacterium sp. أولاً ، بعض الإنزيمات المحللة للبروتين تقطع الببتيد الطرفي N الذي يزن حوالي 6000 منه ، والبروتين المتبقي ، الذي يبلغ وزنه الجزيئي 63000 ، قادر على إزالة بلمرة الألجينات التي تنتجها كل من البكتيريا والطحالب. عندما يتم قطعه لاحقًا ، يتم تكوين منتج بوزن جزيئي قدره 23000 ، وإزالة بلمرة ألجينات الطحالب ، وإنزيم بوزن جزيئي قدره 40000 ، والذي يدمر الجينات البكتيرية. للحصول على كميات كبيرة من الإنزيم بوزن جزيئي 40000 ، تم تضخيم ترميز الحمض النووي عن طريق تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR) ثم إدخاله في ناقل بلازميد معزول عن B. subrjlis يحمل الجين الذي يشفر ببتيد إشارة B. subrjlis الأميليز. تم التحكم في النسخ باستخدام نظام التعبير الجيني للبنسليناز. عندما تم تحويل خلايا B. subrjlis بالبلازميد الذي تم الحصول عليه وطليها على وسط صلب يحتوي على الجينات مع إضافة أيونات الكالسيوم ، تكونت مستعمرات بهالة كبيرة. عندما نمت هذه المستعمرات في وسط سائل ، تم إطلاق الجينات لياز المؤتلف في وسط الاستزراع. أظهرت الاختبارات اللاحقة أن هذا الإنزيم قادر بشكل فعال على تسييل الألجينات التي تم تصنيعها بواسطة السلالات المخاطية من P. aeruginosa ، والتي تم عزلها من رئتي مرضى التليف الكيسي. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد ما إذا كان الاختبار السريري لياز الجينات المؤتلف مناسبًا.

الوقاية من رفض زرع الأعضاء

في 1970s. تم تنقيح الآراء حول التمنيع السلبي: بدأ اعتباره وسيلة وقائية لمكافحة رفض الأعضاء المزروعة. تم اقتراح إعطاء أجسام مضادة معينة للمرضى ترتبط بأنواع معينة من الخلايا الليمفاوية ، مما يقلل من الاستجابة المناعية ضد العضو المزروع.

كانت الأجسام المضادة وحيدة النسيلة للفأر OCTZ أول المواد التي أوصت بها وزارة الغذاء والدواء ومستحضرات التجميل الأمريكية لاستخدامها كمثبطات للمناعة في زراعة الأعضاء البشرية. ما يسمى بالخلايا التائية ، الخلايا الليمفاوية المتمايزة في الغدة الصعترية ، هي المسؤولة عن رفض العضو. يرتبط OCTZ بمستقبل على سطح أي خلية T تسمى CD3. هذا يمنع تطور استجابة مناعية كاملة ورفض العضو المزروع. هذا التثبيط المناعي فعال للغاية ، على الرغم من أن له بعض الآثار الجانبية ، مثل الحمى والطفح الجلدي.

تم تطوير تقنيات لإنتاج الأجسام المضادة باستخدام الإشريكية القولونية. تنمو الأورام الهجينة ، مثل معظم مزارع الخلايا الحيوانية الأخرى ، ببطء نسبيًا ، ولا تصل إلى كثافة عالية ، وتتطلب وسائط معقدة ومكلفة. تعتبر الأجسام المضادة أحادية النسيلة التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة باهظة الثمن ، مما لا يسمح باستخدامها على نطاق واسع في العيادة.

لحل هذه المشكلة ، بذلت محاولات لإنشاء نوع من "المفاعل الحيوي" يعتمد على البكتيريا والنباتات والحيوانات المعدلة وراثيًا. لهذا الغرض ، تم إدخال تركيبات جينية قادرة على ترميز مناطق فردية من الأجسام المضادة في جينوم المضيف. من أجل التوصيل والتشغيل الفعال لبعض عوامل العلاج المناعي ، غالبًا ما تكون منطقة ربط مستضد واحدة لجسم مضاد (جزء Fab أو Fv) كافية ، أي وجود جزء Fc من الجسم المضاد اختياري.

النباتات المعدلة وراثيًا - منتجي الأدوية

اليوم ، تبدو آفاق التكنولوجيا الحيوية الزراعية لتوفير مثل هذه النباتات التي سيتم استخدامها كأدوية أو لقاحات أكثر واقعية. من الصعب تخيل مدى أهمية ذلك بالنسبة للبلدان الفقيرة ، حيث لا تزال المستحضرات الصيدلانية التقليدية جديدة ، وبرامج التطعيم التقليدية لمنظمة الصحة العالمية باهظة الثمن ويصعب تنفيذها. يجب دعم هذا المجال البحثي بكل طريقة ممكنة ، بما في ذلك من خلال التعاون بين القطاعين العام والخاص في الاقتصاد.

من بين الجينات ، التي يعتبر التعبير عنها في النباتات غريبًا ، أهمها الجينات التي تشفر تخليق polypeptides ذات الأهمية الطبية. من الواضح أن براءة اختراع كالجيني بشأن التعبير عن إنترفيرون الفأر في الخلايا النباتية يجب اعتبارها أول دراسة يتم إجراؤها في هذا المجال. في وقت لاحق ، تم عرض تركيب الغلوبولين المناعي في أوراق النبات.

بالإضافة إلى ذلك ، من الممكن إدخال جينوم في النبات يشفر بروتين (بروتينات) غلاف الفيروس. من خلال استهلاك النبات للطعام ، يكتسب الناس تدريجيًا مناعة ضد هذا الفيروس. في الأساس ، هذا هو خلق النباتات الطبية.

تمتلك النباتات المعدلة وراثيًا عددًا من المزايا مقارنة بزراعة خلايا الكائنات الحية الدقيقة والحيوانات والبشر لإنتاج البروتينات المؤتلفة. من بين مزايا النباتات المعدلة وراثيا ، نلاحظ أهمها: إمكانية الإنتاج على نطاق واسع ، والرخص ، وسهولة التنظيف ، وعدم وجود الشوائب التي لها تأثيرات مسببة للحساسية ، وكابت للمناعة ، ومسرطنة ، وماسخة ، وغيرها من الآثار على البشر. يمكن للنباتات تصنيع بروتينات الثدييات من الوحدات الفرعية ، والجليكوزيلات ، وتجميعها. عند تناول الخضار والفواكه النيئة التي تحمل الجينات التي ترمز لتخليق بروتينات اللقاح ، يحدث التحصين عن طريق الفم.

تتمثل إحدى طرق تقليل مخاطر تسرب الجينات في البيئة ، المستخدمة ، على وجه الخصوص ، في إنشاء لقاحات صالحة للأكل ، في إدخال جينات غريبة في البلاستيدات الخضراء ، وليس في الكروموسومات النووية ، كالمعتاد. يُعتقد أن هذه الطريقة ستوسع مجال تطبيق النباتات المعدلة وراثيًا. على الرغم من حقيقة أنه من الأصعب بكثير إدخال الجينات المرغوبة في البلاستيدات الخضراء ، فإن هذه الطريقة لها العديد من المزايا. أحدها هو أن الحمض النووي الغريب من البلاستيدات الخضراء لا يمكنه الوصول إلى حبوب اللقاح. هذا يلغي تمامًا إمكانية النقل غير المنضبط للمواد المعدلة وراثيًا.

استخدام تقنية الحمض النووي لتطوير اللقاحات

يتمثل الاتجاه الواعد في إنشاء نباتات معدلة وراثيا تحمل جينات للبروتينات المميزة للبكتيريا والفيروسات التي تسبب الأمراض المعدية. عند تناول الفاكهة والخضروات النيئة التي تحمل مثل هذه الجينات ، أو عصائرها المجففة بالتجميد ، يتم تطعيم الجسم. على سبيل المثال ، عندما تم إدخال الجين الخاص بالوحدة الفرعية غير السامة من السم المعوي للكوليرا في نباتات البطاطس وعندما تم تغذية الدرنات الخام لفئران التجارب ، تم تكوين أجسام مضادة لمسببات أمراض الكوليرا في أجسامهم. من الواضح أن مثل هذه اللقاحات الصالحة للأكل يمكن أن تكون وسيلة فعالة وبسيطة وغير مكلفة لحماية الناس وضمان سلامة الأغذية بشكل عام.

أحدث تطور تقنية الحمض النووي في العقود الأخيرة ثورة في تطوير وإنتاج لقاحات جديدة. باستخدام طرق البيولوجيا الجزيئية والهندسة الوراثية ، تم تحديد محددات المستضدات للعديد من العوامل المعدية ، وتم استنساخ الجينات التي تشفر البروتينات المقابلة ، وفي بعض الحالات ، تم إطلاق إنتاج لقاحات تعتمد على الوحدات البروتينية الفرعية لهذه المستضدات. يعتبر الإسهال الناجم عن الإصابة بضمة الكوليرا أو الإشريكية القولونية (Escherichia coli) من أخطر الأمراض مع ارتفاع نسبة الوفيات ، خاصة عند الأطفال. يتجاوز العدد الإجمالي لأمراض الكوليرا في العالم 5 ملايين حالة سنويا ، نتج عنها وفاة حوالي 200 ألف شخص. لذلك ، فإن منظمة الصحة العالمية (WHO) تولي اهتماما للوقاية من التهابات الإسهال ، وتحفيز بكل طريقة ممكنة على خلق مجموعة متنوعة من اللقاحات ضد هذه الأمراض. تم العثور على تفشي وباء الكوليرا أيضا في بلادنا ، وخاصة في المناطق الجنوبية.

تنتشر أمراض الإسهال البكتيرية أيضًا في حيوانات المزرعة والدواجن ، وخاصة في صغار الحيوانات ، مما يتسبب في خسائر كبيرة في المزارع نتيجة فقدان الوزن والنفوق.

المثال الكلاسيكي للقاح المؤتلف الذي تم الحصول عليه باستخدام الكائنات الحية الدقيقة هو إنتاج مستضد سطح التهاب الكبد B. تم إدخال جين HBsAg الفيروسي في بلازميد الخميرة ، ونتيجة لذلك تم تصنيع بروتين فيروسي في الخميرة بكميات كبيرة ، والتي ، بعد التنقية ، للحقن كلقاح فعال ضد التهاب الكبد (Pelre et al. ، 1992).

تقوم العديد من بلدان الجنوب التي ترتفع فيها معدلات الإصابة بالتهاب الكبد بتلقيح السكان ، بما في ذلك الأطفال ، ضد هذا المرض. لسوء الحظ ، فإن تكلفة مثل هذا اللقاح مرتفعة نسبيًا ، مما يمنع التبني الواسع لبرامج التطعيم الشاملة للسكان في البلدان ذات المستويات المعيشية المنخفضة. استجابة لهذا الوضع ، أطلقت منظمة الصحة العالمية في أوائل التسعينيات مبادرة لإنشاء تقنيات جديدة لإنتاج لقاحات رخيصة الثمن ضد الأمراض المعدية المتاحة لجميع بلدان العالم.

قبل عشر سنوات ، تم طرح مفهوم استخدام النباتات المحورة جينيا لإنتاج ما يسمى باللقاحات "الصالحة للأكل". في الواقع ، إذا قام أي عضو صالح للأكل في النبات بتوليف مستضد بروتيني بخصائص مناعية قوية عن طريق الفم ، فعندما يتم تناول هذه النباتات في الطعام ، سيتم هضم مستضد البروتين بالتوازي مع إنتاج الأجسام المضادة المقابلة.

تحمل نباتات التبغ التي تم الحصول عليها الجين المشفر لمستضد غلاف فيروس التهاب الكبد B تحت محفز النبات. تم تأكيد وجود المستضد في أوراق النباتات المعدلة وراثيا عن طريق المقايسة المناعية الإنزيمية. تم توضيح تشابه التركيب الكيميائي الفيزيائي والخصائص المناعية للمستضد المؤتلف الناتج ومستضد مصل الدم البشري.

أظهر تحديد الأجسام المضادة المنتجة في النباتات إمكانية تجميع منتجين من الجينات المؤتلفة في جزيء بروتين واحد ، وهو أمر مستحيل في الخلايا بدائية النواة. تم تجميع الجسم المضاد عندما تم تصنيع كلتا السلاسل بتسلسل إشارة. علاوة على ذلك ، إلى جانب إمكانية إدخال جينين في نبات واحد ، من الممكن أيضًا دمج سلاسل البولي ببتيد الفردية التي تم تصنيعها في نباتات معدلة وراثيًا مختلفة في بروتين كامل أثناء تهجين هذين النباتين. من الممكن إدخال عدة جينات على بلازميد واحد.

يمكن أيضًا استخدام النباتات المنتجة للمضادات الذاتية المعدلة وراثيًا لأمراض المناعة الذاتية الأخرى مثل التصلب المتعدد والتهاب المفاصل الروماتويدي ومرض السكري المعتمد على الأنسولين وحتى رفض زرع الأعضاء. مرض السكري المعتمد على الأنسولين هو أحد أمراض المناعة الذاتية حيث يتم تدمير الخلايا المنتجة للأنسولين في البنكرياس بواسطة الخلايا اللمفاوية التائية السامة للخلايا. يمكن أن يؤدي الاستهلاك الوقائي عن طريق الفم لكميات كبيرة من البروتينات المناعية إلى الوقاية والتأخير الكبير في ظهور أعراض أمراض المناعة الذاتية. ومع ذلك ، فمن الممكن فقط في وجود كمية كبيرة من المستضدات الذاتية. تعتبر بروتينات الأنسولين و decarboxylase حمض الجلوتاميك البنكرياس (GAD65) لقاحات عن طريق الفم للوقاية من مرض السكري المعتمد على الأنسولين. في الآونة الأخيرة ، حصل علماء التكنولوجيا الحيوية الكنديون على نباتات بطاطس معدلة وراثيًا تصنع ديكاربوكسيلاز البنكرياس لحمض الجلوتاميك. عند إطعام الفئران المعرضة للإصابة بمرض السكري ، لوحظ انخفاض في حدوث مرض السكري وحجم استجابة المناعة الذاتية.

تشير النتائج المذكورة أعلاه لتطوير الهندسة الوراثية بشكل مقنع إلى إمكانية إنشاء لقاحات "صالحة للأكل" تعتمد على النباتات المعدلة وراثيًا. بالنظر إلى حقيقة أن تطوير اللقاحات للبشر سيستغرق وقتًا أطول بكثير وفحص صحي أكثر صرامة ، فمن المتوقع أن يتم تطوير أول لقاحات صالحة للأكل للحيوانات. ستساعد الدراسات التي أجريت على الحيوانات في الكشف عن آليات عمل اللقاحات "الصالحة للأكل" ، وعندها فقط ، وبعد دراسة طويلة وتقييم شامل ، يمكن استخدام هذه اللقاحات في الممارسة السريرية. ومع ذلك ، يستمر العمل في هذا الاتجاه بنشاط ، وقد تم بالفعل تسجيل براءة اختراع لفكرة استخدام النباتات لإنتاج اللقاحات في الولايات المتحدة ، مما يشير إلى الاهتمام التجاري بهذه التطورات.

على الرغم من هذه النتائج المشجعة ، فإن تطوير لقاحات الإسهال التجارية "الصالحة للأكل" يتطلب مزيدًا من البحث. في التسبب في الشكل المعوي من الإسهال البكتيري والكوليرا ، فإن الأساسي هو تمكين البكتيريا من التكاثر في الأمعاء الدقيقة. تعتمد هذه العملية على قدرة Escherichia coli على الالتصاق ، ويرجع ذلك إلى وجود تكوينات خيطية خاصة ذات طبيعة بروتينية على سطح الخلايا البكتيرية - fimbria. على جدران الأمعاء الدقيقة للمرضى الذين يعانون من الإسهال ، تم العثور على بكتيريا أكثر بكثير من تلك الموجودة في تجويف نفس الجزء من الأمعاء ، والذي يرتبط بوجود مواد لاصقة خماسية في Escherichia coli - وهي بروتينات توفر ارتباطًا بالمستقبلات الموجودة في الأمعاء. سطح الظهارة المعوية.

حتى السلالات غير المسببة للأمراض من Escherichia coll ، والتي تحتوي على ترميز البلازميد تخليق الالتصاق ، كانت قادرة على استعمار الأمعاء وتسبب الإسهال دون إنتاج السموم المعوية. في هذا الصدد ، من المحتمل أن المناعة ضد السموم وحدها لن تكون كافية لمنع الآثار المسببة للأمراض التي تسببها ضمة الكوليرا أو الإشريكية القولونية. من الممكن للتغلب على هذه الآثار ، بالإضافة إلى مستضدات السموم المعوية ، أن يكون من الضروري التعبير عن حواتم معادلة لمولدات الضد الهيكلية ، مثل عديدات السكاريد الدهنية ، أو بروتينات الغشاء الخارجي للبكتيريا ، أو المواد اللاصقة المرتبطة بالخمل. هذه البكتيريا المسؤولة عن الارتباط بالغشاء المخاطي المعوي. في الآونة الأخيرة ، تم استخدام أحد هذه المواد اللاصقة ، FimH ، بنجاح لتحصين الفئران ضد الإسهال الجرثومي.

مشكلة أخرى مهمة مرتبطة بتطوير لقاحات "صالحة للأكل" هي مستوى التعبير عن مستضد غير متجانس في النباتات. نظرًا لأن إعطاء اللقاح عن طريق الفم يتطلب كميات أكبر من المستضد مقارنة بالإعطاء بالحقن ، يجب زيادة كمية المستضد المركب في النباتات ، والتي لا تزيد الآن عن 0.3٪ من إجمالي البروتين القابل للذوبان. في الوقت نفسه ، يجب أن يكون مستوى التعبير مرتفعًا بما يكفي لتحفيز استجابة مناعية ، ولكن أقل من المستوى الذي يحرض على تحمل المستضد ، كما هو الحال مع المواد المستهلكة مع الطعام العادي. وبما أن الاستجابة المناعية (الاستمناع ضد التحمل) يمكن أن تكون خاصة بمستضد معين ، فيجب اختيار مستويات التعبير لكل مستضد محتمل على حدة.

أظهرت التجارب أن مستوى التعبير عن مستضد غير متجانس في النباتات يمكن زيادته باستخدام محفزات ومُحسِنات خاصة بالأنسجة ، ومحسنات النسخ والترجمة ، وإضافة ببتيدات النقل ، وأيضًا عن طريق تغيير تسلسل النوكليوتيدات للجينات المقابلة باستخدام الكودونات المفضلة لـ النباتات. ومع ذلك ، فإن السؤال عن النباتات التي يتم استخدامها بشكل أفضل وفي أي عضو صالح للأكل من الأفضل التعبير عن المستضد يتطلب مزيدًا من البحث ، حيث قد تحتوي النباتات المختلفة على مواد تمنع أو تبطئ الاستجابة المناعية أو تكون سامة للإنسان والحيوان ، مثل قلويدات في خلايا التبغ.

صحة ABC - الأطعمة الصحية

أثرت إنجازات التقدم العلمي والتكنولوجي على جميع مجالات النشاط البشري ، من الإنتاج إلى الحياة اليومية. لقرون ، سعى الناس إلى تحرير أنفسهم من المجهود البدني ، وأتمتة الإنتاج ، وإنشاء الأجهزة المنزلية ، وما إلى ذلك. وبشكل عام ، تم إطلاق سراحهم. نتيجة لذلك ، انخفض استهلاك الطاقة اليومي للإنسان بحلول نهاية القرن العشرين مقارنة ببدايته بمقدار 1.5-2 مرة.

يتم تحديد صحة الإنسان بشكل أساسي من خلال الاستعداد الوراثي (علم الوراثة) والتغذية. في جميع الأوقات ، كان إنشاء قاعدة غذائية هو الضمان والأساس لازدهار أي دولة. لذلك ، فإن أي دولة مهتمة بمشاريع الوقاية والبرامج الصحية ، وتحسين هيكل التغذية ، وتحسين نوعية الحياة ، وتقليل معدلات الإصابة بالأمراض والوفيات. إن التغذية هي التي تربطنا بالبيئة بشكل وثيق ، والغذاء هو المادة التي يتكون منها جسم الإنسان. لذلك ، تتيح لك معرفة قوانين التغذية المثلى ضمان صحة الإنسان. هذه المعرفة بسيطة وهي كالتالي: استهلك قدر ما تنفقه من الطاقة. يجب أن تتوافق قيمة الطاقة (محتوى السعرات الحرارية) في النظام الغذائي اليومي مع استهلاك الطاقة اليومي. آخر هو أقصى تنوع من الطعام ، والذي سيوفر مجموعة متنوعة من التركيب الكيميائي للتغذية للاحتياجات الفسيولوجية للإنسان من العناصر الغذائية (حوالي 600 عنصر). يجب أن تحتوي الأطعمة المستهلكة على البروتينات والدهون والكربوهيدرات والفيتامينات والأملاح المعدنية والماء والألياف والإنزيمات والمواد المنكهة والمواد المستخرجة والمكونات الثانوية - البيوفلافونويد والإندولات والأنثوسيانيدات والأيزوفلافون وغيرها الكثير. في حالة عدم كفاية أحد هذه المكونات على الأقل ، من الممكن حدوث مشاكل صحية خطيرة. ولمنع حدوث ذلك ، يجب أن يتضمن النظام الغذائي اليومي للشخص حوالي 32 اسمًا من الأطعمة المختلفة.

تساهم النسبة المثلى من العناصر الغذائية التي تدخل الجسم في الحفاظ على الصحة وطول العمر. ولكن ، لسوء الحظ ، تتميز غالبية سكان العالم بنقص العناصر الغذائية التالية: البروتينات الكاملة (الحيوانية) ؛ الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة. الفيتامينات C ، B ، B2 ، E ، حمض الفوليك ، الريتينول ، بيتا كاروتين وغيرها ؛ الكلي والعناصر الدقيقة: Ca ، Fe ، Zn ، F ، Se ، I وغيرها ؛ الألياف الغذائية. والإفراط في تناول هذه الدهون الحيوانية والكربوهيدرات سهلة الهضم.

يبلغ العجز في تناول البروتين لغالبية السكان في المتوسط ​​20٪ ، ومحتوى معظم الفيتامينات والعناصر الدقيقة أقل بنسبة 15-55٪ من القيم المحسوبة للحاجة إليها ، والألياف الغذائية أقل بنسبة 30٪. إن انتهاك الحالة التغذوية يؤدي حتما إلى تدهور الصحة ، ونتيجة لذلك ، إلى تطور الأمراض. إذا أخذنا جميع سكان الاتحاد الروسي على أنهم 100٪ ، فإن 20٪ فقط سيكونون أصحاء ، والأشخاص في حالة سوء التكيف (مع مقاومة تكيفية منخفضة) - 40٪ ، وفي حالة ما قبل المرض والمرض - 20٪ ، على التوالى.

من بين الأمراض المعتمدة على الجهاز الهضمي الأكثر شيوعًا ما يلي: مرض فرط التوتر ارتفاع شحوم الدم؛ بدانة؛ داء السكري؛ هشاشة العظام؛ النقرس. بعض الأورام الخبيثة.

تتميز ديناميات المؤشرات الديموغرافية في الاتحاد الروسي وأوكرانيا على مدى السنوات العشر الماضية باتجاهات سلبية للغاية. معدل الوفيات تقريبا ضعف معدل المواليد ، ومتوسط ​​العمر المتوقع أقل بكثير ليس فقط في البلدان المتقدمة ...

في هيكل أسباب الوفاة ، يتم أخذ الصدارة من خلال أمراض الجهاز القلبي الوعائي وأمراض الأورام - الأمراض التي يعتمد خطرها ، من بين أسباب أخرى ، على الاضطرابات الغذائية.

يجب أيضًا مراعاة نقص المنتجات الغذائية في العالم. على مدى القرن العشرين ، زاد عدد سكان العالم من 1.5 إلى 6 مليار شخص. من المفترض أنه بحلول عام 2020 سينمو إلى 8 مليارات أو أكثر ، اعتمادًا على من يحسب وكيف. من الواضح أن القضية الرئيسية هي تغذية مثل هذا العدد من الناس. على الرغم من حقيقة أن الإنتاج الزراعي على مدى السنوات الأربعين الماضية ، بفضل اختيار الأساليب الزراعية وتحسينها ، قد نما في المتوسط ​​2.5 مرة ، يبدو أن المزيد من النمو غير مرجح. وهذا يعني أن معدل إنتاج المنتجات الغذائية الزراعية في المستقبل سوف يتخلف بشكل متزايد عن معدل النمو السكاني.

يستهلك الإنسان الحديث حوالي 800 جرام من الطعام و 2 لتر من الماء يوميًا. وهكذا ، في يوم واحد فقط ، يأكل الناس أكثر من 4 ملايين طن من الطعام. بالفعل تجاوز النقص في المنتجات الغذائية في العالم 60 مليون طن والتوقعات مخيبة للآمال ...

لم يعد حل مشكلة زيادة إنتاج الغذاء بالطرق القديمة ممكنًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التقنيات الزراعية التقليدية ليست قابلة للتجديد: على مدار العشرين عامًا الماضية ، فقد الجنس البشري أكثر من 15٪ من طبقة التربة الخصبة ، ومعظم الأراضي الصالحة للزراعة تشارك بالفعل في الإنتاج الزراعي.

يشير تحليل الوضع الذي تطور في السنوات الأخيرة في المجمع الصناعي الزراعي في روسيا إلى انخفاض في عدد السكان الأحياء وانخفاض في إنتاج جميع أنواع المنتجات الزراعية بأكثر من 1.5 مرة. مع الحجم الإجمالي المتبقي للموارد الطبيعية واليد العاملة ، تسببت الأزمة في تدهور حاد في استخدام الأراضي الصالحة للزراعة ، وانخفاض في إنتاجية النظم الإيكولوجية الزراعية ، وسحب أكثر من 30 مليون هكتار من المحاصيل الزراعية عالية الإنتاجية من التداول.

وقد ثبت أن الإجراءات المتخذة حتى الآن لتحقيق الاستقرار في السوق الزراعية غير فعالة وغير كافية. وتجاوزت الواردات الغذائية كل الحدود المعقولة وجعلت الأمن الغذائي موضع تساؤل.

بناءً على أهمية تحسين هيكل التغذية من أجل صحة الأمة والتنمية والأمن في البلاد ، تم تطوير اتجاه ذي أولوية لتحسين تغذية سكان روسيا: القضاء على نقص البروتين الكامل ؛ القضاء على نقص المغذيات الدقيقة ؛ تهيئة الظروف لتحقيق النمو البدني والعقلي الأمثل للأطفال ؛ ضمان سلامة المنتجات الغذائية المحلية والمستوردة ؛ زيادة مستوى معرفة السكان بشؤون التغذية الصحية. الأساس العلمي للاستراتيجية الحديثة لإنتاج الغذاء هو البحث عن موارد جديدة توفر النسبة المثلى للمكونات الكيميائية للغذاء لجسم الإنسان. يكمن حل هذه المشكلة في المقام الأول في إيجاد مصادر جديدة للبروتينات والفيتامينات.

على سبيل المثال ، نبات يحتوي على بروتين كامل ، وهو ليس أدنى من البروتينات الحيوانية من حيث مجموعة الأحماض الأمينية ، هو فول الصويا. يتيح لك إدخال المنتجات منه في النظام الغذائي تعويض نقص البروتين ، بالإضافة إلى العديد من المكونات الثانوية ، على وجه الخصوص ، الايسوفلافون.

أحد الحلول لمشكلة الغذاء هو التخليق الكيميائي للمنتجات الغذائية ومكوناتها ، وقد تم بالفعل تحقيق بعض النجاح في إنتاج مستحضرات الفيتامينات. من الطرق الواعدة والمستخدمة بالفعل للحصول على منتجات غذائية عالية الجودة إثراءها بالبروتين والفيتامينات في عملية المعالجة التكنولوجية ، أي إنتاج الغذاء بتركيبة كيميائية معينة.

طريقة أخرى هي استخدام الكائنات الحية الدقيقة كمكونات فردية للمنتجات الغذائية ، لأن معدل نمو الكائنات الحية الدقيقة أعلى ألف مرة من معدل نمو حيوانات المزرعة و 500 ضعف معدل نمو النباتات.

من المهم أن تكون هناك إمكانية للتحديد المسبق الجيني في الكائنات الحية الدقيقة لتركيبها الكيميائي ، وتحسينه ، والذي يحدد بشكل مباشر قيمتها الغذائية وآفاق الاستخدام.

وهكذا ، في القرن الجديد ، لا يمكن لإنتاج الغذاء الاستغناء عن استخدام التقنيات الحديثة العالية ، وعلى وجه الخصوص ، دون استخدام التكنولوجيا الحيوية ، واستخدام الكائنات الحية الدقيقة للحصول على الغذاء.

مع تزايد الوعي بأهمية اتباع أسلوب حياة صحي ، ازداد الطلب على المنتجات الغذائية التي لا تحتوي على مواد ضارة. وهنا لم يستطع تقنيو الحمض النووي إلا أن يشاركوا.

أعلاه ، سبق أن ذكرنا بنجر السكر ، الذي ينتج الفركتان ، وهو بديل منخفض السعرات الحرارية للسكروز. تم الحصول على هذه النتيجة عن طريق إدخال جين من خرشوف القدس في جينوم البنجر ، والذي يشفر إنزيمًا يحول السكروز إلى فركتان. وهكذا ، يتم تحويل 90٪ من السكروز المتراكم في نباتات البنجر المعدلة وراثيا إلى فركتان.

مثال آخر على العمل على ابتكار منتجات "تغذية وظيفية" هو محاولة صنع قهوة خالية من الكافيين. قام فريق من العلماء في هاواي بعزل جين لإنزيم xanthosine-N7-methyltransferase ، الذي يحفز الخطوة الأولى الحاسمة في تخليق الكافيين في أوراق البن والفاصوليا. بمساعدة Agrobacterium ، تم إدخال نسخة مضادة للحساسية من هذا الجين في خلايا زراعة الأنسجة في قهوة أرابيكا. أظهرت الدراسات التي أجريت على الخلايا المتحولة أن مستوى الكافيين فيها لا يتجاوز 2٪ من المعدل الطبيعي. إذا نجح العمل على تجديد وإعادة إنتاج النباتات المحولة ، فإن استخدامها سوف يتجنب عملية إزالة الكافيين الكيميائية من القهوة ، والتي لن توفر فقط 2.00 دولار لكل كيلوغرام من القهوة (تكلفة العملية) ، ولكن أيضًا ستحافظ على طعم المشروب يفسد بهذه الطريقة الذي يضيع جزئياً أثناء نزع الكافيين ...

البلدان النامية ، حيث مئات الملايين من الناس يتضورون جوعا ، تحتاج بشكل خاص إلى تحسين جودة الغذاء. على سبيل المثال ، تفتقر البقوليات المزروعة في جميع أنحاء العالم إلى بعض الأحماض الأمينية المحتوية على الكبريت ، بما في ذلك الميثيونين. تُبذل الآن محاولات نشطة لزيادة تركيز الميثيونين في البقوليات. في النباتات المعدلة وراثيًا ، من الممكن زيادة محتوى البروتين المخزن بنسبة 25٪ (وقد تم ذلك حتى الآن لبعض أنواع الفاصوليا). مثال آخر سبق ذكره هو "الأرز الذهبي" المخصب بالبيتا كاروتين الذي حصل عليه البروفيسور بوتريكوس من الجامعة التقنية في زيورخ. إن الحصول على درجة صناعية سيكون إنجازًا غير عادي. كما تجري محاولات لإثراء الأرز بفيتامين ب الذي يؤدي نقصه إلى فقر الدم وأمراض أخرى.

يوضح العمل على تحسين خصائص الجودة لمنتجات المحاصيل بشكل جيد قدرات تقنيات الحمض النووي الحديثة في حل مجموعة متنوعة من المشكلات.

الغذاء كدواء

يشير مصطلح "التكنولوجيا الحيوية" إلى مجموعة من الأساليب الصناعية التي تستخدم الكائنات الحية والعمليات البيولوجية للإنتاج. تقنيات التكنولوجيا الحيوية قديمة قدم العالم - تعتمد صناعة النبيذ والخبز والتخمير وصنع الجبن على استخدام الكائنات الحية الدقيقة وتنتمي أيضًا إلى التكنولوجيا الحيوية.

تعتمد التكنولوجيا الحيوية الحديثة على الهندسة الخلوية والوراثية ، مما يجعل من الممكن الحصول على مواد نشطة بيولوجيًا قيّمة - المضادات الحيوية ، والهرمونات ، والإنزيمات ، ومعدلات المناعة ، واللقاحات الاصطناعية ، والأحماض الأمينية ، وكذلك البروتينات الغذائية ، لإنشاء أنواع جديدة من النباتات والسلالات الحيوانية . تتمثل الميزة الرئيسية لاستخدام الأساليب الجديدة في انخفاض اعتماد الإنتاج على الموارد الطبيعية ، واستخدام الأساليب الزراعية الأكثر ربحية من الناحية البيئية والاقتصادية.

إن إنشاء نباتات معدلة وراثيًا يجعل من الممكن تسريع عملية تربية الأصناف عدة مرات ، وكذلك الحصول على محاصيل ذات خصائص لا يمكن تربيتها بالطرق التقليدية. التعديل الجيني للمحاصيل يجعلها مقاومة لمبيدات الآفات والآفات والأمراض ، مما يقلل الخسائر أثناء الزراعة والتخزين وتحسين جودة المنتج.

ما هو الشيء النموذجي للجيل الثاني من المحاصيل المعدلة وراثيا التي يتم إنتاجها بالفعل على نطاق صناعي؟ تتميز بخصائص زراعية أعلى ، أي مقاومة أكبر للآفات والأعشاب الضارة ، وبالتالي غلات أعلى.

من وجهة نظر الطب ، تتمثل المزايا المهمة للمنتجات المعدلة وراثيًا في أنه ، أولاً ، كان من الممكن تقليل الكمية المتبقية من المبيدات بشكل كبير ، مما جعل من الممكن تقليل الحمل الكيميائي على جسم الإنسان في حالة بيئية غير مواتية. ثانياً: إعطاء خصائص مبيدات حشرية للنباتات مما يؤدي إلى تقليل انتشارها بالحشرات وهذا يقلل بشكل كبير من إصابة محاصيل الحبوب بالفطريات. من المعروف أنها تنتج السموم الفطرية (على وجه الخصوص ، الفومونيزينات - الملوثات الطبيعية للحبوب) التي تكون سامة للإنسان.

وبالتالي ، فإن كلا من الجيل الأول والجيل الثاني من المنتجات المعدلة وراثيًا لهما تأثير إيجابي على صحة الإنسان ليس فقط بشكل غير مباشر - من خلال تحسين البيئة ، ولكن أيضًا بشكل مباشر - من خلال تقليل الكمية المتبقية من مبيدات الآفات ومحتوى السموم الفطرية. ليس من المستغرب أن تزداد المساحة التي تشغلها المحاصيل المعدلة وراثيا من سنة إلى أخرى.

ولكن الآن سيتم إيلاء أكبر قدر من الاهتمام لابتكار منتجات الجيل الثالث ، ذات القيمة الغذائية المحسنة أو المعدلة ، ومقاومة العوامل المناخية ، وملوحة التربة ، فضلاً عن امتلاكها لفترة صلاحية طويلة وخصائص مذاق محسنة ، والتي تتميز بغيابها مسببات الحساسية.

بالنسبة لمحاصيل الجيل الرابع ، بالإضافة إلى الصفات المذكورة أعلاه ، سيكون التغيير في بنية النباتات (على سبيل المثال ، قصر القامة) ، والتغيير في وقت الإزهار والثمار ، سمة مميزة ، مما سيجعل من الممكن النمو فواكه استوائية في الممر الأوسط ، تغيير في الحجم والشكل وعدد الثمار ، زيادة في كفاءة التمثيل الضوئي ، إنتاج العناصر الغذائية مع زيادة مستوى الاستيعاب ، أي أن الجسم يمتصها بشكل أفضل.

إن تحسين طرق التعديل الوراثي ، بالإضافة إلى تعميق المعرفة حول وظائف الغذاء والتمثيل الغذائي في جسم الإنسان ، سيجعل من الممكن إنتاج منتجات لا تهدف فقط إلى ضمان التغذية الكافية ، ولكن أيضًا لتحسين الصحة والوقاية من الأمراض .

المفاعلات الحيوية للنباتات

أحد المجالات الواعدة لتقنية الحمض النووي للنبات هو إنشاء نباتات مفاعلات حيوية قادرة على إنتاج البروتينات المطلوبة في الطب ، وعلم الأدوية ، وما إلى ذلك. وتشمل مزايا نباتات المفاعلات الحيوية عدم الحاجة إلى التغذية والصيانة ، والسهولة النسبية للإنشاء والتكاثر ، وإنتاجية عالية. بالإضافة إلى ذلك ، لا تحفز البروتينات الأجنبية الاستجابات المناعية في النباتات ، وهو أمر يصعب تحقيقه في الحيوانات.

هناك حاجة للحصول على مجموعة كاملة من البروتينات النشطة بيولوجيًا ، والتي ، بسبب المستوى المنخفض جدًا من التوليف في أنسجة أو منتجات معينة ، غير متاحة للدراسة من خلال آلية العمل أو الاستخدام الواسع النطاق أو تحديد مجالات الاستخدام الإضافي . تشمل هذه البروتينات ، على سبيل المثال ، اللاكتوفيرين ، الموجود بكميات صغيرة في حليب الثدييات ، كريات الدم البيضاء.

يعد اللاكتوفيرين البشري (hLF) واعدًا لاستخدامه كمكمل غذائي وتحضير طبي للوقاية من الأمراض المعدية في الجهاز الهضمي للأطفال وعلاجها ، مما يزيد من استجابة الجسم المناعية في الأمراض الخبيثة وعدد من الأمراض الفيروسية (الإيدز). يؤدي إنتاج اللاكتوفيرين من حليب الماشية ، بسبب قلة محتواه ، إلى ارتفاع تكلفة الدواء. مع إدخال cDNA لجين اللاكتوفيرين في خلايا التبغ ، تم الحصول على عدد من أنسجة الكالس ، وتصنيع اللاكتوفيرين المقطوع ، والتي كانت خصائصها المضادة للبكتيريا أقوى بكثير من الخصائص المضادة للبكتيريا في اللاكتوفيرين الأصلي. كان تركيز اللاكتوفيرين المقطوع في خلايا التبغ 0.6-2.5٪.

يتم إدخال الجينات في جينوم النبات ، والتي تحفز منتجاتها استجابة مناعية لدى البشر والحيوانات ، على سبيل المثال ، ضد البروتينات المغلفة للعوامل المسببة لأمراض مختلفة ، على وجه الخصوص ، الكوليرا والتهاب الكبد والإسهال وكذلك ضد المستضدات من أغشية البلازما لبعض الأورام.

يتم إنشاء النباتات المعدلة وراثيًا والتي تحمل الجينات التي تنتج بعض الهرمونات اللازمة للعلاج الهرموني عند الإنسان ، وما إلى ذلك.

مثال على استخدام النباتات لإنتاج اللقاحات هو العمل الذي تم في جامعة ستانفورد. في العمل ، تم الحصول على الأجسام المضادة لأحد أشكال السرطان باستخدام فيروس فسيفساء التبغ الحديث ، حيث تم إدخال منطقة مفرطة التغير من الغلوبولين المناعي الليمفوما. أنتجت النباتات المصابة بالفيروس الحديث أجسامًا مضادة للتشكيل الصحيح بكمية كافية للاستخدام السريري. 80٪ من الفئران التي تلقت الأجسام المضادة نجت من سرطان الغدد الليمفاوية ، بينما ماتت جميع الفئران التي لم تحصل على اللقاح. تتيح الطريقة المقترحة الحصول بسرعة على الأجسام المضادة الخاصة بالمريض بكمية كافية للاستخدام السريري.

إن احتمالات استخدام النباتات لإنتاج الأجسام المضادة كبيرة. أظهر كيفن أوزيل وزملاؤه أن الأجسام المضادة التي ينتجها فول الصويا كانت فعالة في حماية الفئران من الإصابة بفيروس الهربس. مقارنة بالأجسام المضادة المنتجة في مزارع خلايا الثدييات ، فإن الأجسام المضادة التي تنتجها النباتات لها خصائص فيزيائية متشابهة ، وظلت مستقرة في الخلايا البشرية ، ولم تختلف في قدرتها على ربط الفيروس وتحييده. أظهرت التجارب السريرية أن استخدام الأجسام المضادة التي ينتجها التبغ بشكل فعال يمنع تكاثر المكورات العقدية الطافرة التي تسبب تسوس الأسنان.

تم إنشاء لقاح تنتجه البطاطس ضد مرض السكري المعتمد على الأنسولين. بروتين كيميري يتكون من الوحدة الفرعية B من سم الكوليرا والبرونسولين المتراكم في درنات البطاطس. إن وجود الوحدة الفرعية B يجعل من السهل على الخلايا استهلاك هذا المنتج ، مما يجعل اللقاح أكثر فعالية 100 مرة. أدى تغذية الدرنات بكميات ميكروغرام من الأنسولين إلى الفئران المصابة بداء السكري إلى إبطاء تقدم المرض.

التقنيات الجينية في مكافحة التلوث البيئي. العلاج بالنباتات

من خلال أفعاله ، تدخل الإنسان في مسار التطور التطوري للحياة على الأرض ودمر وجود المحيط الحيوي المستقل عن الإنسان. لكنه فشل في إلغاء القوانين الأساسية التي تحكم المحيط الحيوي وتحرير نفسه من نفوذها.

ولدت من جديد بعد الكارثة التالية من البؤر المتبقية ، والتكيف والتطور ، ومع ذلك ، كانت الحياة في جميع الأوقات الاتجاه الرئيسي للتنمية. تم تحديده بموجب قانون التطور التاريخي للحاكم ، والذي بموجبه ، في إطار تقدم الحياة وعدم رجوع التطور ، كل شيء يسعى للاستقلال عن الظروف البيئية. في العملية التاريخية ، يتم تحقيق هذا السعي من خلال زيادة تعقيد المنظمة ، والذي يتم التعبير عنه في التمايز المتزايد للهيكل والوظائف. وهكذا ، في كل منعطف متتالي من دوامة التطور ، تظهر الكائنات بجهاز عصبي معقد بشكل متزايد ومركزه - الدماغ. علماء التطور في القرن التاسع عشر. لقد أطلقوا على هذا الاتجاه للتطور اسم "cephalization" (من الكلمة اليونانية "cephalon" - الدماغ) ومع ذلك ، فإن رأسية الرئيسيات وتعقيد أجسامهم وضع البشرية في النهاية كنوع بيولوجي على شفا الانقراض وفقًا للقاعدة البيولوجية لـ التطور المتسارع ، والذي بموجبه يعني تعقيد النظام البيولوجي تقليل متوسط ​​مدة وجود الأنواع وزيادة معدل تطورها. على سبيل المثال ، يبلغ متوسط ​​العمر الافتراضي لأنواع الطيور مليوني سنة ، والثدييات - 800 ألف سنة ، وأشكال الأجداد للإنسان - 200-500 ألف سنة. توجد الأنواع الفرعية الحديثة من البشر ، وفقًا لبعض الأفكار ، فقط من 50 إلى 100 ألف سنة ، لكن العديد من العلماء يعتقدون أن إمكاناتها الجينية واحتياطياتها قد استنفدت (Dlekseenko ، Keisevich ، 1997).

وضع أسلاف الإنسان الحديث أقدامهم على الطريق الذي يزيد من حدة المواجهة مع المحيط الحيوي ويؤدي إلى كارثة منذ حوالي 1.5 إلى 3 مليون سنة ، عندما بدأوا في استخدام النار لأول مرة. منذ تلك اللحظة ، تباعدت مسارات الإنسان والمحيط الحيوي ، وبدأت المعارضة بينهما ، والتي قد تكون نتيجة لانهيار المحيط الحيوي أو اختفاء الإنسان كنوع.

لا يمكن للبشرية أن تتخلى عن أي من إنجازات الحضارة ، حتى لو كانت كارثية: على عكس الحيوانات التي تستخدم مصادر الطاقة المتجددة فقط ، وبكميات كافية لقدرة المحيط الحيوي على إعادة إنتاج الكتلة الحيوية ذاتيًا ، يمكن للبشرية أن توجد باستخدام مصادر الطاقة غير المتجددة بقدر ما هي غير- ناقلات الطاقة المتجددة ومصادر الطاقة. الاختراعات الجديدة في هذا المجال فقط تعزز هذه المعارضة.

أحد أحدث الاتجاهات في استخدام النباتات المحورة جينيا هو استخدامها للمعالجة النباتية - تنظيف التربة ، وزن الماء ، إلخ. - من الملوثات: المعادن الثقيلة والنويدات المشعة والمركبات الضارة الأخرى.

يزداد التلوث البيئي بالمواد الطبيعية (الزيت والمعادن الثقيلة وما إلى ذلك) والمركبات الاصطناعية (xenobiotics) ، التي غالبًا ما تكون سامة لجميع الكائنات الحية ، من سنة إلى أخرى. كيف نمنع المزيد من التلوث للمحيط الحيوي والقضاء على بؤره الموجودة؟ أحد الحلول هو استخدام التكنولوجيا الجينية. على سبيل المثال ، الكائنات الحية ، الكائنات الحية الدقيقة في المقام الأول. هذا النهج يسمى "المعالجة الحيوية" - التكنولوجيا الحيوية التي تهدف إلى حماية البيئة. على عكس التقانات الحيوية الصناعية ، التي يتمثل الهدف الرئيسي منها في الحصول على نواتج الأيض المفيدة للكائنات الدقيقة ، فإن مكافحة التلوث ترتبط حتماً بـ "إطلاق" الكائنات الدقيقة في البيئة ، الأمر الذي يتطلب فهمًا متعمقًا لتفاعلها معها. تنتج الكائنات الدقيقة التحلل البيولوجي - تدمير المركبات الخطرة التي لا تعتبر ركيزة شائعة لمعظمها. يمكن أن تكون المسارات البيوكيميائية لتحلل المركبات العضوية المعقدة واسعة النطاق (على سبيل المثال ، يتم تدمير النفثالين ومشتقاته بواسطة عشرات الإنزيمات المختلفة).

غالبًا ما يتم التحكم في تحلل المركبات العضوية في البكتيريا بواسطة البلازميدات. وهي تسمى تحلل البلازميدات ، أو D- بلازميدات. تتحلل مركبات مثل الساليسيلات ، النفثالين ، الكافور ، الأوكتان ، التولوين ، الزيلين ، ثنائي الفينيل ، إلخ. تم عزل معظم البلازميدات D في سلالات التربة من البكتيريا من جنس Pseudomonas. لكن توجد بكتيريا أخرى أيضًا: Alcalkjenes ، Flavobacterium ، Artrobacter ، إلخ. تم العثور على البلازميدات التي تتحكم في مقاومة المعادن الثقيلة في العديد من pseudomonads. يقال أن جميع البلازميدات D تقريبًا متزاوجة ، أي قادرون على الانتقال بشكل مستقل إلى خلايا المستلم المحتمل.

يمكن للبلازميدات D التحكم في كل من المراحل الأولية لتحلل المركب العضوي وتدهوره الكامل. النوع الأول هو بلازميد OST ، الذي يتحكم في أكسدة الهيدروكربونات الأليفاتية إلى الألدهيدات. تتحكم الجينات الموجودة فيه في التعبير عن إنزيمين: هيدروكسيلاز ، الذي يحول الهيدروكربونات إلى كحول ، وكحول ديهيدروجينيز ، الذي يؤكسد الكحول إلى ألدهيد. يتم إجراء المزيد من الأكسدة عن طريق الإنزيمات ، التي تكون جينات الكروموسومات مسؤولة عنها. ومع ذلك ، فإن معظم البلازميدات D تنتمي إلى النوع الثاني.

تُعبِّر البكتيريا المقاومة للزئبق عن جين Mer A ، الذي يشفر بروتينًا لنقل الزئبق وإزالته من السموم. تم استخدام البنية الجينية المعدلة Mer A لتحويل التبغ وبذور اللفت والحور والأرابيدوبسيس. في الزراعة المائية ، تم استخراج النباتات التي تحمل هذا الجين من البيئة المائية بنسبة تصل إلى 80٪ من أيونات الزئبق. في الوقت نفسه ، لم يتم قمع نمو واستقلاب النباتات المعدلة وراثيا. تم نقل مقاومة الزئبق عبر أجيال البذور.

عند إدخال ثلاث تركيبات معدلة من جين Mer A في شجرة الخزامى (Liriodendron tulipifera) ، تميزت نباتات أحد الخطوط التي تم الحصول عليها بمعدل نمو سريع في وجود تركيزات كلوريد الزئبق (HgCl 2) الخطرة على النباتات المكافحة . تمتص النباتات من هذا الخط وتحولت إلى شكل عنصري أقل سمية من الزئبق وتبخرت حتى 10 أضعاف الزئبق الأيوني مقارنة بالنباتات الضابطة. يعتقد العلماء أن عنصر الزئبق المتبخر بواسطة الأشجار المعدلة وراثيًا من هذا النوع سوف يتبدد على الفور في الهواء.

المعادن الثقيلة جزء لا يتجزأ من ملوثات الأرض المستخدمة في الإنتاج الزراعي. في حالة الكادميوم ، من المعروف أن معظم النباتات تتراكمه في الجذور ، بينما تتراكمه بعض النباتات ، مثل الخس والتبغ ، بشكل أساسي في الأوراق. يدخل الكادميوم إلى التربة بشكل رئيسي من الانبعاثات الصناعية وكشوائب في الأسمدة الفوسفورية.

يمكن أن تكون إحدى طرق تقليل تناول الكادميوم في جسم الإنسان والحيوان هي إنتاج نباتات معدلة وراثيًا تتراكم كمية أقل من هذا المعدن في الأوراق. هذا النهج مفيد لتلك الأنواع النباتية التي تستخدم أوراقها كغذاء أو لتغذية الحيوانات.

يمكنك أيضًا استخدام metallothioneins ، وهي بروتينات صغيرة غنية بالسيستين يمكنها ربط المعادن الثقيلة. لقد ثبت أن الميتالوثيونين الثديي فعال في النباتات. تم الحصول على النباتات المعدلة وراثيا التي تعبر عن جينات الميتالوثايونين ، وتبين أن هذه النباتات كانت أكثر مقاومة للكادميوم من النباتات الضابطة.

النباتات المعدلة وراثيا مع الجين hMTII للثدييات لديها تركيز أقل من الكادميوم بنسبة 60-70 ٪ في السيقان مقارنة بالسيطرة ، كما تم تقليل نقل الكادميوم من الجذور إلى السيقان - تم نقل 20 ٪ فقط من الكادميوم الممتص إلى السيقان.

من المعروف أن النباتات تتراكم المعادن الثقيلة عن طريق استخلاصها من التربة أو الماء. تعتمد المعالجة النباتية على هذه الخاصية ، وتنقسم إلى استخلاص نباتي وترشيح جذري. يشير استخراج النبات إلى استخدام النباتات سريعة النمو لاستخراج المعادن الثقيلة من التربة. الترشيح الجذري هو امتصاص وتركيز المعادن السامة من الماء عن طريق جذور النباتات. النباتات التي تمتص المعادن يتم تحويلها إلى سماد أو حرقها. تختلف النباتات بشكل ملحوظ في سعتها التخزينية. وبالتالي ، يمكن أن تجمع براعم بروكسل ما يصل إلى 3.5 ٪ من الرصاص (على أساس الوزن الجاف للنباتات) ، وجذورها - ما يصل إلى 20 ٪. يقوم هذا المصنع أيضًا بتجميع النحاس والنيكل والكروم والزنك ، إلخ. كما تعد المعالجة بالنباتات واعدة لتنقية التربة والمياه من النويدات المشعة. لكن المركبات العضوية السامة لا تتحلل بالنباتات ؛ فمن الواعد أكثر استخدام الكائنات الحية الدقيقة هنا. على الرغم من إصرار بعض المؤلفين على تقليل تركيز الملوثات العضوية أثناء المعالجة النباتية ، إلا أنها لا يتم تدميرها بشكل أساسي بواسطة النباتات ، ولكن بواسطة الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش في منطقة الجذور الخاصة بها.

تم دمج مثبت النيتروجين التكافلي في البرسيم ، Rhlzobium melitotj ، مع عدد من الجينات التي تحلل البنزين والتولوين والزيلين الموجود في الوقود. يسمح نظام الجذور العميقة للبرسيم بتنظيف التربة الملوثة بالمنتجات النفطية على عمق 2-2.5 متر.

يجب أن نتذكر أن معظم الكائنات الحية الدقيقة ظهرت في البيئة في الخمسين عامًا الماضية. ولكن في الطبيعة توجد بالفعل كائنات دقيقة قادرة على الاستفادة منها. هذا يشير إلى أنه في مجموعات الكائنات الحية الدقيقة ، تحدث الأحداث الجينية بسرعة إلى حد ما ، والتي تحدد تطورها ، وبصورة أدق ، التطور الجزئي. نظرًا لأن عدد الكائنات الحية الدقيقة المرتبطة بحضارتنا التكنولوجية أصبح أكثر فأكثر ، فمن المهم أن يكون لديك فهم عام لعملية التمثيل الغذائي للكائنات الحية الدقيقة وقدراتها الأيضية. كل هذا يتطلب تطوير علم جديد - الأيض. يعتمد على حقيقة أن البكتيريا يمكن أن تكتسب القدرة على معالجة المركبات الجديدة نتيجة للطفرات. كقاعدة عامة ، يتطلب هذا عدة طفرات متتالية أو إدخال أنظمة جينية جديدة من تلك الموجودة بالفعل في أنواع أخرى من الكائنات الحية الدقيقة. على سبيل المثال ، من أجل تحلل مركب الهالوجين العضوي المستقر ، هناك حاجة إلى معلومات وراثية موجودة في خلايا الكائنات الحية الدقيقة المختلفة. في الطبيعة ، يحدث هذا التبادل للمعلومات بسبب النقل الأفقي للجينات ، وفي المختبرات ، تُستخدم طرق تقنية الحمض النووي المأخوذة من الطبيعة.

مزيد من التطوير للمعالجة النباتية والبيولوجية هي مشكلة معقدة مرتبطة ، على وجه الخصوص ، باستخدام النباتات والكائنات الدقيقة في مجال الجذور. ستقوم النباتات باستخراج المعادن الثقيلة بنجاح من التربة ، وستقوم بكتيريا ريزوسفير بتحليل المركبات العضوية ، مما يزيد من كفاءة المعالجة النباتية ، وتعزيز نمو النبات ، والنباتات - تطوير الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش على جذورها.

يمكن اعتبار التلوث البيئي أحد أمراض النظم البيئية ، ويمكن اعتبار المعالجة الحيوية علاجًا. كما يجب اعتباره الوقاية من العديد من الأمراض التي تصيب الإنسان بسبب التلوث البيئي. بالمقارنة مع طرق التنظيف الأخرى ، هذا أرخص بكثير. مع التلوث المنتشر (مبيدات الآفات ، الزيوت والمنتجات النفطية ، ثلاثي نيتروتولوين ، الذي لوث العديد من الأراضي) ، لا يوجد بديل له. عند تنظيف البيئة من التلوث ، من المهم تحديد الأولويات بشكل صحيح ، وتقليل المخاطر المرتبطة بهذا التلوث أو ذاك ، ومراعاة خصائص مركب معين وتأثيره ، أولاً وقبل كل شيء ، على صحة الإنسان. هناك حاجة لقوانين وقواعد تشريعية تحكم إدخال الكائنات الدقيقة المعدلة وراثيًا في البيئة ، والتي توجد معها آمال خاصة للتنظيف من أي ملوثات. على عكس التكنولوجيا الحيوية الصناعية ، حيث يكون من الممكن التحكم الصارم في جميع معايير العملية التكنولوجية ، يتم إجراء المعالجة الحيوية في نظام مفتوح ، حيث يكون هذا التحكم صعبًا. إلى حد ما ، هذا دائمًا هو "المعرفة" ، نوع من الفن.

تم توضيح ميزة الكائنات الحية الدقيقة في تنظيف المنتجات النفطية تمامًا عندما انسكب 5000 متر مكعب من النفط في البحر قبالة سواحل ألاسكا بعد كارثة الناقلة. حوالي 1.5 ألف كيلومتر من الساحل كانت ملوثة بالنفط. شمل التنظيف الميكانيكي 11000 عامل ومجموعة متنوعة من المعدات (تكلف 1 مليون دولار في اليوم). ولكن كانت هناك طريقة أخرى: في الوقت نفسه ، تم إدخال التسميد بالنيتروجين في التربة لتنظيف الساحل ، مما أدى إلى تسريع تطور المجتمعات الميكروبية الطبيعية. هذا الزيت المعجل التحلل 3-5 مرات. نتيجة لذلك ، تم التخلص تمامًا من التلوث ، الذي يمكن أن تؤثر عواقبه ، وفقًا للحسابات ، حتى بعد 10 سنوات ، في غضون عامين ، حيث أنفق أقل من مليون دولار على المعالجة البيولوجية.

يتطلب تطوير المعالجة البيولوجية والتقنيات وأساليب تطبيقها نهجًا متعدد التخصصات وتعاونًا من المتخصصين في مجال علم الوراثة والبيولوجيا الجزيئية والبيئة والتخصصات الأخرى. وبالتالي ، فإن مجالات استخدام الهندسة الوراثية متنوعة وواسعة للغاية ، وبعضها رائع وفي نفس الوقت واعد للغاية من حيث النتائج القابلة للتحقيق.

تعتبر دراسة استجابة الكائنات الحية للتغيرات البيئية مهمة للغاية لتقييم تأثير هذه التغييرات ، وخاصة تلك ذات الأصل البشري ، على التنوع البيولوجي ، والذي يعد الحفاظ عليه من أهم مهام الحضارة البشرية.

وفقا لمنظمة التعاون والتنمية في الميدان الاقتصادي (OECD) ، يبلغ السوق المحتمل للمعالجة البيولوجية أكثر من 75 بليون دولار. ويعزى الإسراع في إدخال التكنولوجيات الحيوية لحماية البيئة ، على وجه الخصوص ، إلى حقيقة أنها أرخص بكثير من عمليات التنظيف الأخرى التقنيات. وفقًا لمنظمة التعاون الاقتصادي والتنمية (OECD) ، فإن المعالجة البيولوجية لها أهمية محلية وإقليمية وعالمية ، وسوف يتم استخدام الكائنات الحية الطبيعية والكائنات المعدلة وراثيًا بشكل متزايد للتنظيف.

الوقود الحيوي

نظرًا للاحتياطيات المحدودة من الطاقة الأحفورية ، ينبغي الآن إيلاء اهتمام خاص لإمكانية استخدام أنواع جديدة من الوقود - الميثان ، والهيدروجين ، وما إلى ذلك ، بالإضافة إلى مصادر الطاقة المتجددة. ومع ذلك ، في ميزان الطاقة العام ، لا يمكن لمصادر الطاقة الصديقة للبيئة مثل طاقة الشمس والتيارات البحرية والمياه والرياح وما إلى ذلك ، أن تشكل أكثر من 20 ٪ من إجمالي إنتاجها. في هذه الحالة ، أصبحت الكتلة الحيوية واحدة من أكثر مصادر الطاقة المتجددة الواعدة ، ويتم تحسين طرق استخدامها باستمرار. في الوقت نفسه ، جنبًا إلى جنب مع الاحتراق المباشر ، تُستخدم عمليات التحويل الحيوي على نطاق واسع ، على سبيل المثال ، الكحول والتخمير اللاهوائي ، والتحويلات الحرارية ، والتغويز ، والانحلال الحراري ، وما إلى ذلك المستخدمة كمضاف للوقود بدلاً من الزيت المستورد. للغرض نفسه ، بدأ استغلال غابات الكرمة السوداء الطبيعية ، التي تحتل حوالي 6 ملايين هكتار في المناطق الشمالية الشرقية من البلاد.

إذا تم استخدام النفايات الزراعية في الهند والصين وبعض البلدان الأخرى لغرض الحصول على الغاز الحيوي ، ففي السويد وألمانيا والبرازيل والولايات المتحدة الأمريكية وكندا ، تتم زراعة المحاصيل الزراعية خصيصًا لإنتاج وقود الإيثانول. بديل فعال للوقود الأحفوري هو زيت بذور اللفت وبذور اللفت ، والتي يمكن زراعة أشكال الربيع منها في روسيا حتى الدائرة القطبية الشمالية. يمكن أن يكون فول الصويا وعباد الشمس والمحاصيل الأخرى أيضًا مصدرًا للزيوت النباتية لإنتاج الوقود الحيوي. يستخدم قصب السكر بشكل متزايد لإنتاج وقود الإيثانول في البرازيل ، وتستخدم الذرة في الولايات المتحدة.

معامل إنتاج الطاقة (نسبة إجمالي مكافئ الطاقة للمنتجات المفيدة إلى جميع تكاليف الطاقة لإنتاجها) هو 1.3 لبنجر السكر ؛ أعشاب العلف - 2.1 ؛ بذور اللفت - 2.6 ؛ قش القمح - 2.9. في الوقت نفسه ، نظرًا لاستخدام 60 سنتًا من قش القمح كمواد وسيطة من كل هكتار ، فمن الممكن الحصول على 10 آلاف متر مكعب من غاز المولد ، أو 57.1 جيجا جول.

بسبب النضوب السريع للموارد الطبيعية من النفط والغاز والفحم في العديد من البلدان ، يتم إيلاء اهتمام خاص لما يسمى بالنباتات الحاملة للنفط - Euphorbia lathyris (euphorbia) و E.tirucallii من عائلة الفربيون (Kupharbiacea) ، التي تحتوي على مادة اللاتكس ، التي يكون تكوين التربينات منها قريبًا في خصائصها من الزيت عالي الجودة. في الوقت نفسه ، يبلغ محصول المادة الجافة لهذه النباتات حوالي 20 طنًا / هكتار ، وعائد منتج شبيه بالزيت في ظل ظروف شمال كاليفورنيا (أي في منطقة 200-400 مم من الأمطار سنويًا ) يمكن أن تصل إلى 65 برميلًا من المواد الخام لكل هكتار. لذلك ، من الأكثر ربحية زراعة بدائل نباتية للوقود الأحفوري ، حيث يمكن الحصول على أكثر من 3600 دولار من النفط من كل هكتار ، والتي تعادل ما يعادل 460 سنت / هكتار ، أي في مكافئ الحبوب. 20 ضعف متوسط ​​محصول القمح في الولايات المتحدة وكندا. إذا تذكرنا الشعار الأمريكي المشهور "لكل برميل نفط بوشل من الحبوب" ، فعند أسعار النفط والغاز والحبوب اليوم ، فهذا يعني التبادل - دولار واحد للحبوب مقابل 25 دولارًا من دولارات البترودولار. بالطبع ، لن يحل برميل الزيت محل مكيال الحبوب بالمعنى الحرفي للكلمة ، وستكون قادرًا على زراعة هذه الأنواع من النباتات بعيدًا عن كل منطقة. لكن الحصول على أنواع وقود بديلة من خلال الاستيلاد النباتي المستهدف يحول أيضًا المكون التكنولوجي والطاقة في agrophytocenoses عالي الإنتاجية إلى عامل قابل للتكاثر وصديق للبيئة لتكثيف إنتاج المحاصيل ، وبالطبع ، هذا هو أحد الحلول غير المؤلمة لدول مثل أوكرانيا - لاستخدام النباتات على نطاق واسع كمصادر متجددة ، بما في ذلك الطاقة (وقود الديزل الحيوي ، ومواد التشحيم ، وما إلى ذلك). على سبيل المثال ، يوفر إنتاج بذور اللفت الشتوية بالفعل نسبة 1: 5 من استهلاك الطاقة إلى إنتاج الطاقة.

الكائنات المعدلة وراثيًا والتنوع البيولوجي

إن اللحظة الأساسية لمرحلة التربية الحديثة هي الفهم الواضح أن أساس تطورها ، بما في ذلك استخدام تقنيات الهندسة الوراثية ، هو التنوع البيولوجي.

اتبعت تطور المملكة النباتية مسار مضاعفة عدد الأنواع و "تخصصها البيئي". تشير هذه الحقيقة إلى خطر انخفاض التنوع البيولوجي (الجيني) في المحيط الحيوي بشكل عام وفي النظم الإيكولوجية الزراعية بشكل خاص. أدى الانخفاض الحاد في الأنواع والتنوع الجيني ليس فقط إلى تقليل مقاومة إنتاج المحاصيل لتقلبات الطقس وتغير المناخ ، ولكن أيضًا القدرة على استخدام الطاقة الشمسية وغيرها من موارد البيئة الطبيعية التي لا تنضب (الكربون والأكسجين ، الهيدروجين والنيتروجين والعناصر المحبة للأحياء الأخرى) ، والتي من المعروف أنها تمثل 90-95 ٪ من المادة الجافة من الكتلة النباتية. بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي هذا إلى اختفاء الجينات والتركيبات الجينية التي يمكن استخدامها في أعمال التكاثر في المستقبل.

أكد تشارلز داروين (1859) أن المنطقة الواحدة يمكن أن توفر المزيد من الحياة ، وكلما كانت الأشكال التي تسكنها أكثر تنوعًا. يتميز كل نوع من أنواع النباتات المستزرعة ، فيما يتعلق بتاريخه التطوري والعمل المحدد لمربيه ، بـ "جواز السفر الإيكولوجي الزراعي" الخاص به ، أي حصر حجم وجودة المحصول في تركيبة معينة من درجة الحرارة والرطوبة والإضاءة ومحتوى عناصر التغذية المعدنية ، فضلاً عن توزيعها غير المتكافئ في الزمان والمكان. لذلك ، فإن الانخفاض في التنوع البيولوجي في المناظر الطبيعية الزراعية يقلل ، من بين أمور أخرى ، إمكانية الاستخدام المتباين للموارد الطبيعية ، وبالتالي ، تنفيذ الإيجار التفاضلي للأراضي من النوع الأول والثاني. في الوقت نفسه ، يضعف الاستقرار البيئي للنظم الإيكولوجية الزراعية ، لا سيما في التربة غير المواتية والظروف المناخية والطقس.

من المعروف حجم الكارثة الناجمة عن هزيمة البطاطس بسبب اللفحة المتأخرة والديدان الخيطية ، والخسارة الكارثية للقمح بسبب هزيمة الصدأ والذرة بسبب انتشار داء الديدان الطفيلية وتدمير مزارع القصب بسبب الفيروسات وما إلى ذلك. .

يتجلى الانخفاض الحاد في التنوع الجيني للأنواع النباتية المزروعة في بداية القرن الحادي والعشرين بوضوح من خلال حقيقة أنه من بين 250 ألف نوع من النباتات المزهرة على مدى العشرة آلاف سنة الماضية ، أدخل الإنسان في الثقافة ما بين 5 إلى 7 آلاف نوع ، منها 20 محصولًا فقط (14 منها تنتمي إلى الحبوب والبقوليات) تشكل أساس النظام الغذائي الحديث لسكان العالم. بشكل عام ، حتى الآن ، يتم إنتاج حوالي 60 ٪ من المنتجات الغذائية بسبب زراعة العديد من محاصيل الحبوب ، ويتم توفير أكثر من 90 ٪ من احتياجات الإنسان من الغذاء من خلال 15 نوعًا من النباتات الزراعية و 8 أنواع من الحيوانات الأليفة. لذلك ، من 1940 مليون طن من إنتاج الحبوب ، ما يقرب من 98 ٪ ينخفض ​​على القمح (589 مليون طن) والأرز (563 مليون طن) والذرة (604 مليون طن) والشعير (138 مليون طن). من بين 22 نوعًا معروفًا من الأرز (جنس Oryza) ، هناك نوعان فقط مزروعان على نطاق واسع (Oryza glaberrima و O.sativa). وقد تطورت حالة مماثلة مع البقوليات ، حيث يبلغ إجمالي إنتاج أهم 25 نوعًا منها حوالي 200 مليون طن فقط ، ومعظمها من فول الصويا والفول السوداني المزروع بشكل أساسي كبذور زيتية. لهذا السبب ، انخفض تنوع المركبات العضوية في النظام الغذائي للإنسان بشكل كبير. يمكن الافتراض أنه بالنسبة للإنسان العاقل ، باعتباره أحد الأنواع البيولوجية ، يتم تسجيل الحاجة إلى التباين الكيميائي الحيوي العالي للغذاء في "الذاكرة" التطورية. لذلك ، يمكن أن يكون للاتجاه التصاعدي في توحيده أكثر العواقب السلبية على الصحة. نظرًا لانتشار أمراض الأورام وتصلب الشرايين والاكتئاب وأمراض أخرى على نطاق واسع ، يتم لفت الانتباه إلى نقص الفيتامينات والمواد المقوية والدهون المتعددة غير المشبعة وغيرها من المواد ذات القيمة البيولوجية.

من الواضح أن حجم استخدامها عامل مهم في انتشار ثقافة قيمة معينة. وبالتالي ، فإن الزيادة السريعة في مساحة فول الصويا والذرة في الولايات المتحدة ودول أخرى ترجع إلى إنتاج مئات الأسماء من المنتجات المقابلة. مهمة التنويع مهمة للغاية بالنسبة للمحاصيل الأخرى (من الذرة الرفيعة ، على سبيل المثال ، بدأوا في الحصول على بيرة عالية الجودة ، من الجاودار - الويسكي ، إلخ).

زيادة المساحة المزروعة بالمحاصيل ذات القيمة العالية مثل الحنطة السوداء (Fagopyrum) ، التي تتمتع بقدرات عالية على التكيف في مختلف ، بما في ذلك الظروف البيئية غير المواتية ، القطيفة (Amaranthus) ، تستحق المزيد من الاهتمام من حيث حل المشكلات المترابطة للغذاء الصحي وزيادة تنوع الأنواع النظم البيئية الزراعية ، الكينوا (تشينوبوديوم كينوا) ، بذور اللفت ، الخردل وحتى البطاطس.

مع تطور الاكتشافات الجغرافية والتجارة العالمية ، أصبح إدخال أنواع نباتية جديدة على نطاق واسع. تشهد الآثار المكتوبة ، على سبيل المثال ، ذلك في وقت مبكر يعود إلى 1500 قبل الميلاد. أرسل الفرعون المصري حتشبسوت سفنًا إلى شرق إفريقيا لجمع النباتات المستخدمة في الطقوس الدينية. يوجد في اليابان نصب تذكاري لـ Taji Mamori ، الذي سافر ، بناءً على أوامر من الإمبراطور ، إلى الصين لجمع نباتات الحمضيات. لعب تطوير الزراعة دورًا خاصًا في تعبئة الموارد الوراثية النباتية. من المعروف من تاريخ الولايات المتحدة أنه في عام 1897 وصل نيلز هانسن إلى سيبيريا بحثًا عن البرسيم ونباتات الأعلاف الأخرى القادرة على النمو بنجاح في الظروف القاحلة والباردة في مروج أمريكا الشمالية. يُعتقد أنه من روسيا خلال تلك الفترة تم إدخال محاصيل علفية مهمة مثل النار ، والخنازير ، والفسخ ، والقنفذ ، والبرسيم ، والبرسيم ، والعديد من المحاصيل الأخرى إلى الولايات المتحدة. في نفس الوقت تقريبًا ، كان مارك كارلتون يجمع أصناف القمح في روسيا ، والتي احتلت مجموعة خاركوف منها لفترة طويلة أكثر من 21 مليون فدان سنويًا في الولايات المتحدة وأصبحت أساسًا لإنتاج القمح الصلب في منطقة السهول الشمالية (Zhuchenko ، 2004).

يستمر إدخال أنواع نباتية جديدة في الثقافة في الوقت الحاضر. في جبال الأنديز في بيرو ، تم العثور على مجموعة متنوعة من الترمس (tarvi) ، والتي أكلها أسلاف الهنود المعاصرين ، والتي تفوق حتى فول الصويا في محتوى البروتين. بالإضافة إلى ذلك ، فإن Tarvi مقاومة لدرجات الحرارة المنخفضة ، مما يقلل من خصوبة التربة. تمكن المربون من الحصول على أشكال tarvi تحتوي على أقل من 0.025٪ قلويدات مقابل 3.3٪ في مادة البداية. تشمل الأنواع الاقتصادية أيضًا الأعشاب الأسترالية (Echinochloa lurnerana) ، والتي يمكن أن تكون محصولًا ممتازًا يشبه الدخن في المناطق الجافة جدًا. من بين المحاصيل الواعدة ، تستحق الأنواع Bauhinia esculenta الاهتمام ، والتي تشكل درنات مثل Psophocarpus tetragonolobus ، وتحتوي بذورها على أكثر من 30٪ بروتين ودهون. في الظروف القاحلة للغاية ، يمكن استخدام نوع Voandzeia subterranea ، وهو ليس فقط غنيًا بالبروتين ، ولكنه أيضًا أكثر تحملاً للجفاف من الفول السوداني ، كما أنه يقاوم الأمراض والآفات بشكل أفضل. بالنسبة للأراضي القاحلة والبذور الزيتية القاحلة ، يعتبر Cucurbita foetidissima من عائلة Cucurbitaceae واعدًا ، وبالنسبة لأراضي المراعي المالحة ، فإن بعض الأنواع من جنس Atriplex من عائلة Chenopodiaceae ، والتي تفرز الملح الزائد من خلال الأوراق.

حاليًا ، في العديد من بلدان العالم ، يجري العمل على تربية نشطة مع قطيفة (أمارانثوس) ، وهي ثقافة منسية من الإنكا ، تحتوي بذورها ، مقارنةً بأنواع نباتات سبايك الحبوب المستخدمة ، على ضعف كمية البروتين ، بما في ذلك 2-3 مرات أكثر من اللايسين والميثيونين ، 2-4 مرات أكثر من الدهون ، إلخ. تم العثور على سلالات من الذرة ، بسبب وجود بكتيريا Spirillum lipoferum على جذورها ، تثبت النيتروجين في الغلاف الجوي بنفس كمية نباتات فول الصويا. وجد أن البكتيريا المثبتة للنيتروجين تعمل أيضًا على جذور عدد من أنواع الأعشاب الاستوائية ، حيث تمتص النيتروجين بشكل لا يقل نشاطًا عن بكتيريا جنس Rhizobium في البقوليات. وبالتالي ، كان من الممكن العثور على أنواع من الأعشاب الاستوائية قادرة على تثبيت ما يصل إلى 1.7 كجم من النيتروجين يوميًا لكل هكتار ، أي 620 كجم / سنة.

في العديد من البلدان ، بما في ذلك البلدان الأوروبية ، تعد البطاطس المصدر الرئيسي لفيتامين سي ، حيث يتم استهلاكها بكميات كبيرة. من المعروف أن إنتاج البطاطس في العالم يبلغ حوالي 300 مليون طن.

في الوقت نفسه ، من بين 154 نوعًا معروفًا من البطاطس ، كان نوع واحد فقط ، Solanum tuberosum ، موجودًا في كل مكان. من الواضح أنه فيما يتعلق بالإمكانيات المتزايدة للتكاثر لزيادة الإنتاجية المحتملة للنباتات ، فضلاً عن الحاجة إلى زيادة الاستقرار البيئي للحيوانات الزراعية وتطوير مناطق قليلة الاستخدام لزراعة النبات ، فإن نطاق النشاط البشري إلى إدخال أنواع نباتية جديدة في الاستزراع سيزداد بشكل ملحوظ. في النهاية ، أدى "اللاوعي" (مصطلح داروين) والاختيار الواعي إلى حقيقة أن القدرة التكيفية للنباتات المزروعة تختلف اختلافًا كبيرًا عن قدرة أسلافها البرية ، ليس فقط بسبب الاختلافات في معايير القدرة على التكيف نفسها ، ولكن أيضًا في مكوناتها الرئيسية : الإنتاجية المحتملة ، ومقاومة الضغوط اللاأحيائية والحيوية ، ومحتوى المواد ذات القيمة الاقتصادية.

جنبًا إلى جنب مع الحفاظ على تجمع الجينات النباتية في المحميات الطبيعية والمحميات والحدائق البيئية الوطنية ، أي في الموقع ، فإن إنشاء "بنوك الجينات" أو "بنوك الأصول الوراثية" لضمان الحفظ الآمن للمجموعات خارج الموقع سوف يلعب دورًا متزايد الأهمية في الفترة القادمة. كان البادئ في تنظيم هذا الأخير هو N.I. فافيلوف ، الذي جمع في VIR أكبر بنك للموارد النباتية في العالم في ذلك الوقت ، والذي كان بمثابة مثال وأساس لجميع البنوك اللاحقة ، والأهم من ذلك ، أنقذ أكثر من مرة عددًا من البلدان من الدمار والجوع (من أجل على سبيل المثال ، بفضل وجود جينات المقاومة في بنك الجينات VIR).

بفضل استمرار إيديولوجية ن. فافيلوف ، بنهاية التسعينيات ، بلغ عدد مجموعات النباتات الوطنية والدولية أكثر من 6 ملايين عينة ، بما في ذلك أكثر من 1.2 مليون حبة ، و 400 ألف بقوليات غذائية ، و 215 ألف علف ، و 140 ألف خضار ، وأكثر من 70 ألف محصول جذري. في الوقت نفسه ، يتم الاحتفاظ بـ 32٪ من العينات في أوروبا ، و 25٪ - في آسيا ، و 12٪ - في أمريكا الشمالية ، و 10٪ لكل منها - في أمريكا اللاتينية والمراكز الدولية ، و 6٪ - في إفريقيا ، و 5٪ - في الشرق الأوسط.

الحائزون الأكبر من حيث الكمية والنوعية لعينات المجموعات الجينية هم الولايات المتحدة (550 ألفًا) والصين (440 ألفًا) والهند (345 ألفًا) وروسيا (320 ألفًا). إلى جانب الحفاظ على الموارد النباتية في بنوك الجينات ، أصبح إنشاء محميات طبيعية من النباتات والحيوانات أكثر انتشارًا. نظرًا للاندماج المتزايد بشكل كبير في سوق الغذاء العالمي ، فقد زاد أيضًا تبادل الموارد الوراثية النباتية بين البلدان بشكل كبير. يكمن في صميم هذه العمليات فهم أنه لا يوجد بلد أو منطقة تتمتع بالاكتفاء الذاتي من حيث توفير الموارد الجينية. ساهم إنشاء حدائق نباتية وطنية في عدد من البلدان بشكل كبير في تعبئة الموارد الوراثية. من بينها ، على سبيل المثال ، الحديقة النباتية ، التي تم إنشاؤها في لندن عام 1760 واستوردت باستمرار الأنواع النباتية الغريبة من البلدان المستعمرة.

يقوم المجلس الدولي للموارد الوراثية النباتية (IBPGR) حاليًا بتنسيق العمل بشأن الحفاظ على مجموعة الجينات النباتية في العالم. منذ عام 1980 ، تم تنفيذ البرنامج الأوروبي للتعاون في مجال الموارد الوراثية. تلعب لجنة الموارد الوراثية النباتية التابعة لمنظمة الأغذية والزراعة دورًا مهمًا في هذا الصدد ، وقرارات المؤتمرات الدولية ، المعتمدة في عام 1992 ، اتفاقية التنوع البيولوجي. في الوقت نفسه ، تعمل بنوك الجينات من أنواع مختلفة. بعضها يدعم ثقافة واحدة فقط وأقاربها البرية ، والبعض الآخر - عدة محاصيل من تربة معينة ومنطقة مناخية ؛ بينما يحتوي بعضها على مجموعات أساسية للتخزين طويل الأجل ، بينما يركز البعض الآخر على تلبية احتياجات مراكز الاختيار والمؤسسات البحثية. لذلك ، في بنك الجينات في حدائق كيو (إنجلترا) يتم تخزين النباتات البرية فقط (حوالي 5000 نوع).

تضع الإستراتيجية التكيفية للتكثيف الزراعي متطلبات جديدة نوعياً لتعبئة الموارد النباتية في العالم من حيث جمع وتخزين واستخدام مستودع الجينات ، بما في ذلك إدخال أنواع نباتية جديدة في الاستزراع. يوجد حاليًا أكثر من 25 ألف نوع من النباتات العليا مهددة بالتدمير الكامل في العالم ، بما في ذلك في أوروبا - كل ثلث 11.5 ألف نوع. فُقدت إلى الأبد العديد من الأشكال البدائية للقمح والشعير والجاودار والعدس ومحاصيل أخرى. تختفي الأصناف المحلية والأنواع العشبية بسرعة خاصة. لذلك ، إذا كان في الصين والهند في أوائل الخمسينيات. القرن العشرين. تم استخدام الآلاف من أصناف القمح ، ثم في السبعينيات - عشرات فقط. في الوقت نفسه ، كل نوع ، نمط بيئي ، صنف محلي هو مجمع فريد من كتل الجينات المكيّفة التي تم إنشاؤها أثناء الانتقاء الطبيعي أو الاصطناعي طويل الأجل ، والذي يضمن في نهاية المطاف الاستخدام الأكثر كفاءة للموارد الطبيعية والبشرية المنشأ في مكانة بيئية معينة.

إن فهم الطبيعة بأثر رجعي "للذاكرة" التطورية للنباتات العليا يشير بوضوح إلى الحاجة إلى الحفاظ على تنوع أنواع النباتات ليس فقط في بنوك الجينات ومراكز الموارد الجينية ، ولكن أيضًا في الظروف الطبيعية ، أي في حالة نظام ديناميكي متطور باستمرار. في الوقت نفسه ، فإن إنشاء مجموعات وراثية للأنظمة الجينية لتحويل المعلومات الجينية ، بما في ذلك أنظمة res ، و mei-mutants ، والجينات المبيدات المشيمية ، والتركيبات متعددة الصبغيات ، وأنواع مختلفة من أنظمة إعادة التركيب ، وأنظمة العزل الإنجابية ، وما إلى ذلك ، تستحق الكثير مزيد من الاهتمام: من الواضح أنها يمكن أن تكون ضرورية لتطوير تربية المستقبل باستخدام تقنيات الهندسة الوراثية. من المهم أيضًا تحديد والمحافظة على المحددات الجينية لتشكيل أنظمة التماثل الساكن المستقرة ، والتفاعلات التآزرية والتراكمية والتعويضية وغيرها من التفاعلات التوافقية التي توفر "التخزين المؤقت" البيئي والتوازن الديناميكي للبيئة التكاثرية الحيوية. تستحق أيضًا سمات نباتية محددة وراثيًا مثل القدرة التنافسية والتفاعلات الأليلوباثية والتعايشية وغيرها من التأثيرات المكونة للبيئة المحققة على مستوى التكاثر الحيوي مزيدًا من الاهتمام. يجب إيلاء اهتمام خاص لأنواع النباتات ذات المقاومة المكونة للضغوط البيئية. من المعروف أنه في النصف الثاني من القرن العشرين. في عدد من البلدان ، زادت المساحة الواقعة تحت هذا النوع من المحاصيل بشكل كبير (في بعض الأحيان بنسبة 60-80 مرة).

يوجد حاليًا أكثر من 1460 بنكًا جينيًا وطنيًا يعمل في العالم ، بما في ذلك حوالي 300 بنك كبير ، يتم فيه ضمان تخزين عينات النباتات المزروعة وأقاربها البرية في ظروف خارج الموقع الطبيعي. يتم الاحتفاظ بالمجموعات الموجودة خارج الموقع أيضًا في حدائق نباتية ، يوجد منها حوالي ألفي نوع في العالم (حوالي 80 ألف نوع نباتي ، و 4 ملايين عينة و 600 بنك بذور). وجودهم دليل على السيادة الوطنية ، ومستوى الثقافة ، والاهتمام بمستقبل البلاد والعالم. بحلول عام 2002 ، تم حفظ أكثر من 532 ألف عينة نباتية في مراكز دولية تحت سيطرة المجموعة الاستشارية FDO ، منها 73 ٪ تنتمي إلى النباتات التقليدية والسلالات البرية ، وكذلك الأقارب البرية للنباتات المزروعة. كما أشار Dleksanyan (2003) ، ينبغي التمييز بين مفهومي "بنك الجينات" و "مجموعات ex silu". إذا كان الأول هو التخزين المضمون لمجمع الجينات في أماكن مجهزة بشكل خاص ، فإن "المجموعات خارج الموقع" تتضمن عينات تهم أصحابها.

في أوائل الخمسينيات. في القرن العشرين ، تم الحصول على أول صنف أرز شبه قزم باستخدام الجين القزم للصنف الصيني Fee-geo-woo ، وأعطى صنف قمح جاينز في الأراضي المروية في شمال غرب المحيط الهادئ للولايات المتحدة حصادًا قياسيًا بلغ 141 كجم / هكتار. في عام 1966 ، تم إنشاء صنف IR 8 ، والذي أطلق عليه اسم "الأرز المعجزة". مع التكنولوجيا الزراعية العالية ، أعطت هذه الأصناف 80 وحتى 130 ج / هكتار. تم الحصول على نتائج مماثلة مع الدخن. بينما كان للأصناف القديمة مؤشر إنتاجية يتراوح بين 30-40٪ ، فإن الأصناف الجديدة تراوحت بين 50-60٪ وأكثر.

المزيد من الفرص لزيادة العائدات من خلال زيادة مؤشر العائد محدودة. لذلك ، ينبغي إيلاء المزيد من الاهتمام لزيادة كمية صافي التمثيل الضوئي. من الضروري التركيز على مجموعة واسعة من الأنواع والتغاير المتنوع للأنظمة البيئية الزراعية والمناظر الطبيعية الزراعية في مجال إنتاج المحاصيل ، إلى جانب اختيار المحاصيل التأمينية ، وكذلك المحاصيل والأصناف المؤمنة بشكل متبادل ، كما يتضمن نهجًا متمايزًا لتحقيق التكيف التكيفي. إمكانات كل منهم. لا يمكن النظر في الإنتاجية العالية المحتملة للصنف والنظام البيئي الزراعي ، والتي يتم تحقيقها من خلال (وأحيانًا عن طريق) تقليل مقاومتها البيئية للعوامل البيئية التي تحد من حجم وجودة المحصول ، فضلاً عن أداء الاستدامة البيئية المستهلكة للطاقة الحيوية بشكل مفرط. كمؤشر للتكيف ، لأنه بالنسبة للنباتات المزروعة ، فإن المؤشر الرئيسي للتكيف هو في نهاية المطاف ضمان قيمة وجودة عالية للمحصول. يمكن أن تكون تجمعات الجينات المتراكمة في بنوك الجينات مصدرًا للتربية القائمة على أسس علمية لإنشاء الأصناف الضرورية.

يجب التأكيد على أنه تم جمع الملايين من المُدخَلات في بنوك الجينات العالمية للنباتات المزروعة ؛ ومع ذلك ، تمت دراسة 1٪ فقط منها حتى الآن فيما يتعلق بخصائصها المحتملة (Zhuchenko ، 2004). في الوقت نفسه ، فإن التحكم في مكوناتها الوراثية وتحسينها - تجمعات الجينات للأنواع الزراعية ، التي تحدد سمات النظم الزراعية المحلية - لها أهمية رئيسية لإنشاء أنظمة زراعية مستدامة.