Лечение на ревматоиден артрит с основни модифициращи болестта антиревматични лекарства (PDMD)

При лечението на ревматоиден артрит се използват лекарства за забавяне на прогресията на ставната ерозия. Това са основни антиревматични лекарства, модифициращи заболяването (DMP), които са важен компонент от цялостната програма за лечение. Какви са тези лекарства и как действат?

Лекарствата, модифициращи болестта, действат върху имунната система, за да забавят прогресията на ревматоиден артрит, откъдето идва и името им. Има много различни лекарства, които попадат в категорията на DMARDs, но някои са най -често използваните:

Rheumatex (метотрексат)- основното лекарство в категорията BPRP. Той действа по същия начин като другите лекарства и е много по -ефективен в много случаи. Освен това е сравнително евтин и предимно безопасен. Подобно на други ЗНП, метотрексатът има редица странични ефекти: може да причини стомашно разстройство, може да бъде токсичен за черния дроб или костния мозък и може да повлияе на бременността. В редки случаи причинява затруднено дишане. Добрата циркулация е от съществено значение, когато приемате метотрексат. Едновременната употреба на фолиева киселина може да намали някои от страничните ефекти. Най -важното предимство на метотрексат е, че той може да се използва за дълъг период от време. Лекарството може да се прилага и при деца.

Биологични агенти: Enbrel (етанерцет), Humira (адалимумаб), Kineret (анакинра), Orentia (абатацет), Remikad (инфликсимаб) и Rituxan (ритуксимаб). Това са най -новите лекарства за лечение на ревматоиден артрит, прилагани подкожно или интравенозно. Те неутрализират дейността на имунната система, която уврежда ставите. Когато се комбинират с метотрексат, тези лекарства помагат на повечето хора да преодолеят симптомите на ревматоиден артрит. Проучванията показват, че тези лекарства имат по -малко странични ефекти от другите ЗНП. Едно от усложненията е повишената податливост към остри инфекциозни заболявания. Тези лекарства могат да повлияят неблагоприятно на състоянието на черния дроб и кръвта и трябва да се използват с повишено внимание, ако има хронични сърдечни заболявания. Други възможни странични ефекти могат да се появят само след продължителна употреба на лекарствата.

Плакенил (хидроксихлорохин)и Азулфидин(сулфасалин ) използва се при умерен ревматоиден артрит. Те не са толкова мощни, колкото другите ЗНП, но имат по -малко странични ефекти. В редки случаи Plaquenil има отрицателен ефект върху очите. Пациентите, приемащи това лекарство, трябва да бъдат преглеждани от офталмолог ежегодно.

Миноцин (миноциклин)Е антибиотик, който може да спре възпалителния процес при РА. Ефектът му се проявява след няколко месеца. В други случаи е необходима година, за да се прояви пълният набор от странични ефекти. При продължителна употреба миноциклин може да причини пигментация на кожата.

Arava (лефлуномид)действа като метотрексат и е по -ефективен в комбинация с него. Лекарствата имат подобни нежелани реакции. Arava може да причини диария, като в този случай трябва да се преустанови. Тъй като Arava има отрицателен ефект върху плода, той е противопоказан при жени по време на бременност.

Neoral (азатиоприн)използва се при различни заболявания, придружени от възпаление, включително ревматоиден артрит. Въпреки това, поради отрицателния си ефект върху бъбречната функция и други странични ефекти, той обикновено се използва за лечение на обостряния на ревматоиден артрит, ако други лекарства са неефективни.

Имунар (азатиоприн)използва се при различни възпалителни състояния, включително ревматоиден артрит. Най -честите нежелани реакции са гадене и повръщане, понякога болки в стомаха и диария. Продължителната употреба на азатиоприн увеличава вероятността от развитие на рак.

DMARD забавят скоростта на развитие на ревматоидния артрит и помагат на много хора да подобрят качеството си на живот. В някои случаи може да настъпи ремисия. По принцип лекарствата осигуряват забавяне на скоростта на прогресиране на заболяването.

Използването на единичен PDRP или тяхната комбинация може да удължи асимптоматичния ход на ревматоиден артрит и да облекчи острите прояви на заболяването. Вашите стави ще се нуждаят от по -малко време, за да се люлеят сутрин. При следващия ви преглед ревматологът може да ви посъветва, че на последните ви рентгенови лъчи няма нови лезии. Също така, редовната употреба на BPRP намалява вероятността от дългосрочен разрушителен процес в ставите.

Безопасни ли са BPRP? Всички ЗНП са одобрени от Администрацията по храните и лекарствата (САЩ). Много хора приемат тези лекарства без абсолютно никакви странични ефекти.

Въпреки това, въздействайки върху симптомите на ревматоиден артрит, PDBM засягат цялото тяло и тяхното мощно действие има тенденция да причинява някои странични ефекти. Има следните типични странични ефекти на PDBM:

Разтройство. DMARD често причиняват гадене, понякога повръщане и диария. Тези симптоми могат да бъдат лекувани с други лекарства. Усложненията също изчезват, когато тялото ви свикне с лекарството. Ако симптомите Ви са неудобни, Вашият ревматолог ще Ви предпише друго лекарство.

Чернодробна дисфункция. Това усложнение е по -рядко срещано от лошото храносмилане. Ще трябва да правите редовни кръвни изследвания, за да проверите за увреждане на черния дроб.

Състояние на кръвта. DMARDs могат да причинят нарушена имунна функция и да увеличат риска от инфекциозни заболявания. Той може също така да намали нивото на белите кръвни клетки, които предпазват организма от инфекции. Ниският брой на червените кръвни клетки (анемия) увеличава умората. Един обикновен тест, който се прави редовно, ще ви помогне да поддържате червените кръвни клетки под контрол.

Дата на публикуване на статията: 08.08.2016

Дата на актуализиране на статията: 28.01.

Артритът е общото наименование на група ставни заболявания с възпалителна природа с различен произход. Възпалението на една или няколко стави едновременно може да бъде както независимо заболяване, така и проява на системна патология на тялото.

Какво е артрит в най -простия смисъл? С прости думи това е възпаление на хрущяла, синовиалната мембрана, капсулата, ставната течност и други елементи на ставата.

Има повече от 10 вида артрит (повече за тях - по -късно в статията). Механизмът на развитие на различните видове заболяване е почти еднакъв, с изключение на някои нюанси.

Патологията влияе отрицателно върху качеството на живот на пациента, основните му симптоми: синдром на болка, подуване и зачервяване на засегнатата област, локално повишаване на температурата, ограничаване на движението, деформация на ставата. На човек става трудно да извършва ежедневни дейности, а при тежко протичане на заболяването дори елементарни движения. Хроничният дългосрочен артрит често води до частично или пълно обездвижване с регистрация на група с увреждания.

Всеки вид артрит е лечим(някои видове се лекуват по -добре и по -лесно, други са по -лоши), особено в момента (статията е написана през 2016 г.), когато са разработени и успешно приложени много методи на лечение, които ви позволяват ефективно да се борите не само със симптомите на болест, но и нейната причина и следствие.

Артритът може да се лекува от лекари от следните три специалности: ревматолог, артролог, ортопедичен травматолог. Ако възпалението на ставите се е развило на фона на туберкулоза, сифилис, бруцелоза или друга инфекция, тогава акцентът се поставя върху лечението на основното заболяване, с което се занимава съответно фтизиатър, инфекциозен специалист или дерматолог -венеролог.

По -долу ще опиша подробно видовете, причините и симптомите на артрита, ще говоря за съвременните диагностични методи и методи за лечение на болестта.

Видове артрит

Класиране на артрит по категории	Изгледи
Възпалителен артрит	Псориатичен
	Ревматични
	Ревматоиден
	Реактивен
	Инфекциозни
	Туберкулозни
Дегенеративен артрит	Травматично
	Остеоартрит
Като се вземат предвид причината и механизмът на развитие	Първичен - анкилозиращ спондилит, болест на Стил, псевдоподагра, ревматичен, псориатичен, септичен, ювенилен артрит, различни видове специфичен инфекциозен артрит (вирусен, дизентериен или гонореен).
	Вторични - възникват на фона на основна патология, например злокачествен тумор, остеомиелит, автоимунни заболявания, саркоидоза, хепатит, борелиоза, някои заболявания на кръвта, белите дробове или стомашно -чревния тракт.
По броя на засегнатите стави	Моноартрит - изолирано възпаление само на една става, обикновено голямо
	Олигоартрит - засягане на не повече от 3 стави
	Полиартрит - възпаление на 3-6 големи и малки стави едновременно

По естеството на настъпилите промени артритът се разделя на:

• възпалително, което се характеризира с наличие на възпаление,
• дегенеративна, когато в началото има недохранване на хрущяла, дистрофия, промяна във външния вид на засегнатата става, последвана от нейната деформация.

Артритът протича в остра, подостра и хронична форма. Остър или подостър ход е най-характерен за възпалителна лезия, хроничен за дегенеративно-дистрофична.

Остър възпалителен процес има: серозен, серозно-влакнест, гноен характер.

Най -„безобидното“ възпаление с образуването и натрупването на серозна (прозрачна) течност в синовиалната торбичка възниква при синовит - възпаление на ставната мембрана.

Особено тежък артрит е гноен. При него възпалението засяга, в допълнение към ставната торба, тъканите в съседство с нея, а в ставната течност се появява гной поради активното размножаване на патогенни микроорганизми. Развитието на гноен процес е изпълнено с образуване на капсулна флегмона (когато гноен процес улавя цялата става).

Причини за заболяването

Чести (основни) причини

• Наследственост;
• травма;
• затлъстяване;
• метаболитни нарушения в организма;
• честа хипотермия;
• инфекции;
• нерационално разпределение на физическата активност: или дълга седнала позиция, или прекомерна физическа активност;
• остри бактериални, вирусни или гъбични инфекции;
• заболявания на нервната система;
• автоимунни заболявания.

Допълнителни причини

• Хирургия на ставите,
• напреднала възраст,
• раждане,
• отслабен имунитет
• ваксинация,
• алергия,
• множество аборти,
• неправилно хранене,
• неблагоприятна екологична ситуация,
• липса на минерали и витамини.

Неправилната диета е основната причина за подагрозен артрит

Причини за специфични видове артрит

(ако таблицата не се вижда напълно, превъртете надясно)

Видове артрит	Причини
Травматично	Травми на елементите на ставата: натъртвания, фрактури на костите, които трябва да се артикулират, разкъсвания в областта на ставата и др.
Вибриращ	Редовен прекомерен стрес върху ставите, принуждавайки ги да извършват движения при голямо натоварване
Реактивен	Различни инфекции, причинени от уреаплазма, хламидия, микоплазма, дизентериален бацил, клостридии, салмонела, грипни вируси и др.
Ревматоиден	Не е точно установено, но вероятността от влияние на наследствеността е голяма; автоимунни заболявания; херпесни вируси (вирус на Епщайн-Бар, херпес симплекс, цитомегаловирус); хепатовируси, ретровируси
Псориатичен	Инфекции
	Генетични и автоимунни механизми
Остеоартрит	Недостатъчно хранене на хрущяла в резултат на метаболитни нарушения в организма
	Дисплазии - вродени аномалии в развитието на ставни елементи
	Системни заболявания - склеродермия, лупус и др.
	Хормонални нарушения
	Специфично и неспецифично възпаление на ставните структури. Първият - на фона на туберкулоза, гонорея, дизентерия. Вторият - като независимо поражение без участието на патогени
	Поражение, разрушаване на ставите с болест на Пертес, остеохондрит
	Хемофилия - наследствено кръвотечение
Подагра	Наследственост
	Нарушаване на протеиновия метаболизъм на фона на недохранване с прекомерна консумация на храна, богата на специални вещества - пурини (скумрия, херинга, сардини, месо)
	Излишно телесно тегло

Развитието на ревматоиден артрит се влияе от провала на имунната система. По неизвестна причина специални клетки на имунната система започват да "атакуват" собствените тъкани на ставите. В резултат на това започва автоимунно възпаление, протичащо с растежа на агресивна тъкан с туморно подобно развитие, поради което връзките, ставните повърхности се увреждат, хрущялът и подлежащите кости се разрушават. Това води до развитие на фиброза, склероза, ерозия, в резултат на това - до контрактури, сублуксация, упорита неподвижност на ставата - анкилоза.

Типични симптоми

Водещият симптом на артрита е болка в една или повече стави.Отначало те са слаби и практически не засягат обикновения живот на човек. С течение на времето синдромът на болката нараства: болката става вълнообразна, засилва се с движение, през нощта и по -близо до сутринта. Интензивността на болката варира от лека до много силна, драматично възпрепятстваща всяко движение.

Вторични симптоми:

• сутрешна скованост
• подуване,
• зачервяване на кожата,
• повишаване на локалната температура в областта на възпалението,
• влошаване на двигателната активност на пациента,
• ограничаване на неговата подвижност,
• образуването на устойчиви деформации на ставите.

В зависимост от протичането на процеса, ограничаването на функционалността на засегнатите стави може да бъде както леко, така и тежко, с възможно пълно обездвижване на крайника.

Нека разгледаме по -подробно симптомите на някои видове артрит.

Травматичен артрит

Травматично увреждане на ставните елементи е придружено от възпалителна реакция и ако патогенни микроби са навлезли в кухината, тогава гнойно възпаление на ставната течност и бурса, постепенно преминаващо към близките ставни тъкани.

Симптоми на ревматоиден артрит

Този вид артрит се характеризира със симетрични лезии на коляното, китката, лакътя, глезенните стави, както и малки стави на пръстите на ръцете и краката. Възпалението на тазобедрената, раменната и гръбначната става е по -рядко, но също така е възможно.

При острото или подострото протичане на заболяването човек е обезпокоен от остри болки в мускулите и ставите, силна слабост, треска, скованост в малките стави сутрин.

Хроничен бавен процес протича с лека болка, постепенно увеличаване на ставните промени, които обикновено не са придружени от значително ограничаване на функциите на крайниците.

Постепенно възпалението се разпространява към мускулите, съседни на ставата. В резултат на това се развива фокусното им възпаление, мускулната сила и техният тонус намаляват, пациентът чувства мускулна слабост, тежка умора след нормални физически натоварвания.

Типичен симптом е появата на подкожни възли с кръгла форма с диаметър не повече от 2 см. Те могат да се образуват и по клапите на сърцето и в белите дробове.

Този вид заболяване се характеризира с асиметрия на поражението на 2 или 3 стави едновременно. И първо се възпаляват малките стави на пръстите на ръцете и ръцете, след това големите - коленете, лактите, раменете и т.н.

Развитието на олигоартрит (възпаление на не повече от 3 стави) е придружено от възпаление на мембраните около сухожилията, повишаване на температурата на възпалената област и зачервяване на кожата, подуване и болезненост на ставите.

Болковият синдром се изразява в покой или през нощта, сутрешната скованост и болезненост изчезват през деня.

Диагностика

Установяването на точна диагноза се основава на набор от клинични прояви, данни от лекарски преглед и резултати от лабораторна диагностика, потвърждаваща наличието на артрит (диагностичните данни също помагат да се определи вида, етапа и степента на активност на процеса).

При преглед с визуален преглед и палпация на смущаващи стави лекарят отбелязва подуване, зачервяване на кожата, която е гореща на допир; с пренебрегвано заболяване, има видима деформация на ставата.

Таблицата по -долу показва специфичните видове тестове, които трябва да се направят при съмнение за артрит:

(ако таблицата не се вижда напълно, превъртете надясно)

Лабораторни диагностични методи	Инструментални диагностични методи
Клиничен кръвен тест	Рентгенография на ставата в 2 проекции
"Биохимия" на кръвта (показатели - пикочна киселина, сиалова киселина, протеинова фракция, CRP, фибрин, хаптоглобин и др.)	Цифровата рентгенография с микрофокус е рентгеново изображение с директно увеличение, докато системата за цифрово изобразяване осигурява изображения с висока разделителна способност. Методът ви позволява да откривате минимални промени в костните структури
Ревматоиден фактор	Артрография - вземане на рентгенова снимка след инжектиране на контрастно вещество в кухината на ставата
Антистрептолизин-О	Ултразвук на засегнатите стави
Цитологично и микробиологично изследване на синовиалната течност	Сцинтиграфия - получаване на двуизмерно изображение на патологичната област след въвеждането на радиоактивен изотоп в тялото
Ако е необходимо, се извършва биопсия на ставната мембрана и след това се изследва	Диагностичната артроскопия е много информативен метод за изследване на ставни структури чрез артроскоп с миниатюрна видеокамера

Методи за лечение

Всеки вид артрит има няколко етапа на развитие. За всеки се избират определени методи на лечение: за първия и втория е достатъчна консервативна терапия, за третия и при наличие на усложнения може да се наложи хирургическа интервенция.

Таблицата показва общ режим на лечение на артрит.

(ако таблицата не се вижда напълно, превъртете надясно)

Методи за лечение	Подробности
Лекарствена терапия	Нестероидни противовъзпалителни средства през устата, интрамускулно и / или вътреставно.
	Орални и вътреставни кортикостероиди.
Ефективна терапия	Криоаферезата е медицинска техника, базирана на лечение със студ или специални химикали на плазмата, взета от пациента. След това се инжектира обратно на пациента.
	Плазмената каскадна филтрация (плазмафереза) е пречистване на плазмата от токсини, антитела, хормони и други вещества, чието ниво в организма рязко се повишава.
Физиотерапия и масаж (след отшумяване на острия възпалителен процес)	Амплипулсна терапия, фонофореза, електрофореза, магнитна и лазерна терапия, приложения с озокерит и парафин, НЛО, UHF.
Физиотерапия	Упражненията на ЛФК са насочени към предотвратяване на функционални нарушения и развитие на контрактури.
Хирургия	Видове: артротомия, изрязване на синовиалната мембрана (синовектомия), артродеза, резекция на ставите, медицинска артроскопия, хейлектомия. При разрушаване на ставата е показана реконструктивна артропластика или артропластика (смяна на ставата).

Лечение на артрит

Методите за лечение на различни видове артрит са много сходни, разликите са само в някои специфични нюанси, например:

• При специфичен артрит се лекува основното заболяване (при туберкулоза акцентът е върху противотуберкулозните лекарства).
• За да се намали активността на псориатичен артрит, горните методи се допълват с ултравиолетово или лазерно облъчване на кръв, хемосорбция. А от физиотерапията е ефективна PUVA терапията, съчетаваща поглъщането на специално фотосенсибилизиращо лекарство с външно излагане на дълго вълнови ултравиолетови лъчи.

Резюме

Само като внимателно следвате препоръките на лекаря, можете да победите артрита. Прогнозата обикновено е благоприятна, но изцяло зависи от навременността да се свържете със специалист и да прекратите лечението. Съвременните техники дават възможност да се коригира и най -пренебрегнатата ситуация чрез извършване на операция на ставата.

Собственик и отговорен за сайта и съдържанието: Афиногенов Алексей.

Прочетете повече, ще ви хареса:

Ти не си роб!
Затворен образователен курс за деца от елита: „Истинското устройство на света“.
http://noslave.org

От Уикипедия, свободната енциклопедия

Много (но не всички) от основните лекарства, използвани при лечението на ревматоиден артрит, също имат активност при някои други заболявания, вероятно или доказано, че имат автоимунен характер. Такива заболявания включват: улцерозен колит, болест на Crohn, псориазис, автоимунен гломерулонефрит, хроничен активен хепатит. Доста интересно е да се отбележи, че при различни автоимунни заболявания помагат различни лекарства измежду "основните", което може да отразява разликата в тяхната етиология и патогенеза. Ефективността на основните лекарства при ревматоиден артрит и други автоимунни заболявания е свързана със специфичната им противовъзпалителна и имуносупресивна активност. В същото време основните противоревматични лекарства, за разлика от глюкокортикоидите и нестероидните противовъзпалителни средства, са неподходящи като „конвенционални“ противовъзпалителни лекарства за възпаление, в чиято патогенеза не участват определени специфични автоимунни механизми. Тези от основните лекарства, които не са „истински“ имуносупресори (като основните лекарства метотрексат, азатиоприн или циклоспорин) също не могат да се използват за имуносупресия при състояния, които не са свързани с автоимунитет, например при алотрансплантация на органи и тъкани. Имуносупресивната активност на салазопиридазин или хлорохин е твърде слаба за това и освен това е специфична за автоимунитета. Обща черта на всички основни лекарства е бавното, постепенно развитие на ефекта, което може да изисква няколко месеца терапия. За бързо постигане на симптоматично подобрение при ревматоиден артрит и други автоимунни заболявания се предписват глюкокортикоиди, нестероидни противовъзпалителни средства, докато се чака ефектът от основната терапия. При тежък ход на ревматоиден артрит или например болест на Crohn може да се наложи комбинираната употреба на две или повече основни лекарства от различни групи, с различни механизми на действие. В този случай е много важно да се вземе предвид възможността за повишаване на токсичността на терапията с определени комбинации. Например, комбинацията от метотрексат със сулфасалазин или салазопиридазин води до увеличаване на хематологичната токсичност на метотрексат, тъй като сулфонамидите, подобно на метотрексата, са инхибитори на дихидрофолат редуктазата в човешките клетки, не само в бактериите. Комбинацията от метотрексат с циклоспорин води до увеличаване на степента на имуносупресия и съответно до увеличаване на риска от инфекциозни и неопластични усложнения от терапията. Класификация Основните антиревматични лекарства са разделени на няколко групи: Имуносупресивни лекарства: Infliximab ("Remicade") Левамизол ("Декарис") Лефлуномид ("Arava") Меркаптопурин ("Пури-Нетол") Циклоспорин (Sandimmun Neoral) Циклофосфамид - рядко се използва поради висока токсичност Златни препарати: Auranofin # ("Auropan", "Ridaura") Натриев ауротиосулфат # ("Санокризин") Aurotioprol # ("Хризанол") D-пенициламин ("купренил") Производни на 5-аминосалицилова киселина: 4-аминохинолинови производни: Хлорохин (Delagil) Хидроксихлорохин ("Плакенил") Матрични металопротеиназни инхибитори: # - за 2015 г. лекарството не е регистрирано в Русия : неправилно или липсващо изображение Тази статия липсва информация. Информацията трябва да бъде проверима, в противен случай може да бъде поставена под въпрос и изтрита. .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 & действие = редактиране редактиране] тази статия, като добавите връзки към. Тази маркировка е зададена 29 септември 2009 г.. [[K: Wikipedia: Статии без източници (държава: Грешка в Lua: callParserFunction: не е намерена функция "#property". )]] [[К: Уикипедия: Статии без източници (държава: Грешка в Lua: callParserFunction: не е намерена функция "#property". )]]

Напишете рецензия на статията "Противоревматични лекарства, модифициращи болестта"

Бележки (редактиране)

Откъс, характеризиращ антиревматични лекарства, модифициращи болестта

Магдалена знаеше, че за да изпълни заповедта на Радомир, трябва да се чувства уверена, събрана и силна. Но докато тя само живееше, заключена в най -дълбоката си скръб и беше безумно самотна ...
Без Радомир животът й стана празен, безполезен и горчив ... Той живееше сега някъде далеч, в непознат и чуден свят, където душата й не можеше да достигне ... И той така безумно й липсваше като човек, като жена ! .. И никой, за съжаление, не би могъл да й помогне по никакъв начин.
После я видяхме отново ...
Магдалена седеше сама на висока скала, изцяло обрасла с диви цветя, притискайки коленете си към гърдите си ... Тя, както вече стана обичайно, отсече залеза - друг редовен ден, преживян без Радомир ... Знаеше, че ще има още много такива дни ... толкова много. И тя знаеше, че ще трябва да свикне. Въпреки цялата горчивина и празнота, Магдалена добре разбра, че пред нея я очаква дълъг и труден живот и тя ще трябва да го изживее сама ... Без Радомир. Какво досега тя не можеше да си представи, защото той живееше навсякъде - във всяка нейна клетка, в сънищата и будността й, във всеки обект, който някога е докосвал. Изглеждаше, че цялото околно пространство е наситено с присъствието на Радомир ... И дори да пожелае, от това нямаше спасение.
Вечерта беше спокойна, спокойна и топла. Съживяващата се природа след горещината на деня бушуваше с миризмите на затоплени цъфтящи ливади и игли ... Магдалена слушаше монотонните звуци на обикновения горски свят - беше изненадващо толкова просто и толкова спокойно! лятна жега, пчелите шумяха силно в близките храсти. Дори те, трудолюбиви, предпочитаха да се измъкнат от горящите лъчи на деня и сега с радост попиваха ободряващата вечерна прохлада. Усещайки човешката доброта, мъничката цветна птичка безстрашно седна на топлото рамо на Магдалена и в знак на благодарност избухна в звучни сребристи трели ... Но Магдалена не забеляза това. Тя отново излетя в познатия свят на мечтите си, в който Радомир все още живееше ...
И тя отново си го спомни ...
Неговата невероятна доброта ... Неговата буйна жажда за живот ... Ярката му привързана усмивка и пронизващ поглед на сините му очи ... И твърдата му увереност в правотата на избрания от него път. Спомних си един прекрасен, силен мъж, който, още като дете, вече подчини на себе си цели тълпи! ..
Спомних си неговата привързаност ... Топлината и лоялността на голямото му сърце ... Всичко това сега живееше само в нейната памет, без да се поддава на времето, не отивайки в забрава. Всичко живееше и ... боли. Понякога дори й се струваше - само още малко, и тя спираше да диша ... Но дните минаваха. И животът продължаваше. Тя е била задължена от ЗАДЪЛЖЕНИЕТО, оставено от Радомир. Следователно, доколкото можеше, тя не отчиташе чувствата и желанията си.
Синът й, Сведодар, който й липсваше лудо, беше в далечна Испания с Радан. Магдалина знаеше - беше му по -трудно ... Той беше още твърде малък, за да се примири с такава загуба. Но тя също така знаеше, че дори в най -дълбоката скръб той никога няма да покаже слабостта си пред непознати.
Той беше син на Радомир ...
И това го задължаваше да бъде силен.
Пак минаха няколко месеца.
И сега, малко по малко, както се случва дори с най -страшната загуба, Магдалина започна да се съживява. Явно е дошъл подходящият момент да се върнем към живите ...

След като избраха мъничък Монтсегюр, който беше най -магическият замък в Долината (тъй като стоеше на „преходната точка“ към други светове), Магдалина и дъщеря й скоро започнаха бавно да се преместват там. Те започнаха да се установяват в новата си, все още непозната, Къща ...
И накрая, като си спомни за постоянното желание на Радомир, Магдалена постепенно започна да набира първите си ученици ... Това вероятно беше една от най -лесните задачи, тъй като всеки човек на това чудно парче земя беше повече или по -малко надарен. И почти всички бяха жадни за знания. Следователно много скоро Магдалена вече имаше няколкостотин много усърдни ученици. Тогава тази цифра прерасна в хиляда ... И много скоро цялата Долина на магьосниците беше покрита от нейното учение. И тя взе възможно най -много хора, за да избяга от горчивите си мисли, и беше неизразимо доволна, че окситанците с нетърпение посягаха към Знанието! Тя знаеше - Радомир щеше да се зарадва на това от сърце ... и нае още повече кандидати.
- Извинявай, Север, но как магьосниците се съгласиха с това ?! В края на краищата те толкова внимателно пазят знанията си от всички? Как Владика позволи това? Магдалина учи всички, не е ли избрала само посветени?
- Владика никога не се съгласи с това, Исидора ... Магдалена и Радомир отидоха против волята му, разкривайки това знание пред хората. И все още не знам кой от тях наистина беше прав ...

5315 0

Възпалителните ревматични заболявания, чиито основни форми са ревматоиден артрит (RA), дифузни заболявания на съединителната тъкан (DBTD), системен васкулит, серонегативни и микрокристални артропатии, са сред най -тежките форми на хронична човешка патология. Фармакотерапията на тези заболявания продължава да бъде един от най -трудните проблеми на съвременната клинична медицина.

Етиологията на много заболявания е неизвестна, което прави невъзможно провеждането на ефективна етиотропна терапия. При дешифрирането на тяхната патогенеза през последните години се наблюдава очевиден напредък, който се дължи преди всичко на разширяването на познанията за структурните и функционалните особености на имунната система, механизмите на развитие на имунния отговор и възпалението.

В момента за лечение на ревматични заболявания се използват голям брой лекарства с различна химична структура и фармакологични механизми на действие, чието общо свойство е способността да потискат развитието на възпалението. Те включват нестероидни противовъзпалителни средства, глюкокортикоиди с противовъзпалителна активност и т. Нар. Основни противоревматични лекарства (златни соли, противомалярийни лекарства, цитотоксични лекарства и др.), За които се смята, че имат по-дълбок ефект върху имунната система и възпалителните процеси в основата на ревматични заболявания. Интензивно се разработват нови подходи за лечение, основани на използването на имунотерапевтични методи.

У нас са публикувани няколко монографии за фармакотерапията на ревматични заболявания (В. А. Насонова, Я. А. Сигидин. Патогенетична терапия на ревматични заболявания, 1985; В. А. А. Сигидин, Н. Г. Гусева, М. М. Иванова. Дифузни заболявания на съединителната тъкан, 1994 г. ). Въпреки това през последните години се появи много голямо количество нови клинични и експериментални данни относно механизмите на действие, тактиката на употреба и ефективността както на известните преди това антиревматични лекарства, така и на нови лекарства и методи на лечение.

Книгата систематично представя съвременна информация за най-важните противовъзпалителни лекарства, но основната задача беше да се запознае с новите тенденции в развитието на фармакотерапията на възпалителни ревматични заболявания.

Надяваме се, че книгата ще бъде полезна за практикуващите при лечението на пациенти с ревматични заболявания и ще стимулира интереса към фармакологичните аспекти на ревматологията сред специалисти, занимаващи се с разработването на теоретични проблеми на медицината, имунолози, биохимици, фармаколози.

Едно от най -честите и тежки ревматични заболявания е РА, за лечението на което се използва целият арсенал от антиревматични лекарства и методи на терапия (В. А. Насонова и М. Г. Астапенко, 1989). Ето защо се разработват класификации на антиревматични лекарства по отношение на тяхното място в лечението на RA.

Въз основа на разликите във фармакологичните свойства, антиревматичните лекарства се класифицират като противовъзпалителни аналгетици (НСПВС); противовъзпалителни глюкокортикоиди (GC), имуномодулиращи / имуносупресивни средства (златни соли, антималарийни лекарства, цитотоксични лекарства и др.). Според друга класификация, НСПВС се считат за симптоматични, които не засягат механизмите на развитие на болестта, за разлика от модифициращите болестта или бавнодействащи антиревматични лекарства, за които се смята, че влияят върху етиопатогенезата на заболяването.

За класифициране на антиревматичните лекарства също беше използван подход, който отчита преди всичко тяхната токсичност, според която те се подразделят на лекарства от първа, втора и трета линия. Предложено е да се класифицират антиревматичните лекарства въз основа на бързината на настъпване на терапевтичния ефект и продължителността му след прекратяване на лечението. НСПВС и GC, за разлика от модифициращите болестта / бавнодействащи антиревматични лекарства, показват ефекта си много бързо (в рамките на няколко часа или дни). Освен това се приема, че ако след оттеглянето на НСПВС и ГК обострянето се развива доста бързо, тогава ефектът от бавнодействащите антиревматични лекарства продължава по-дълго време.

Сега обаче стана очевидно, че традиционните класификации не отговарят на съвременните изисквания както по отношение на терминологията, така и по подразделението на фармакологични категории. Всъщност само НСПВС и GCs са относително хомогенни по отношение на фармакологичната и терапевтичната активност на групата лекарства.

От 1991 г. под егидата на СЗО и Международната лига срещу ревматични заболявания е създадена нова класификация на антиревматичните лекарства (HE Paulus et al., 1992; JP Edmonds et al., 1993), според която тези лекарства са разделени на две основни категории:

I. Симптом-модифициращи антиревматични лекарства, които имат положителен ефект върху симптомите и клиничните прояви на възпалителен синовит:
1) нестероидни противовъзпалителни средства
2) глюкокортикоиди
3) бавнодействащи лекарства: антималарици, златни соли, антиметаболити, цитотоксични средства
II. Контролиращи болестта антиревматични лекарства, които повлияват хода на RA, които трябва да отговарят на следните изисквания:
а. подобряване и поддържане на функционалните способности на ставите в комбинация с намаляване на интензивността на възпалителния синовит;
б. предотвратява или значително намалява скоростта на прогресия на структурните промени в ставите.

В този случай изброените ефекти трябва да се проявят поне 1 година от началото на терапията; в процеса на класификация на лекарството трябва да бъде посочен периодът (най -малко 2 години), през който неговият терапевтичен ефект отговаря на изброените критерии.

Тази класификация се различава от предишните по по -реалистичен подход за оценка на терапевтичната ефикасност на лекарствата при РА. Сега стана очевидно, че общо доказано свойство на всички съществуващи антиревматични лекарства е способността да причиняват клинично подобрение, докато тяхната способност да влияят върху прогресията и резултатите от ревматоидния процес не може да се счита за строго доказана. Следователно, нито едно антиревматично лекарство в момента не може да бъде класифицирано като „контрол на болестта“.

Това обаче не изключва възможността за прехвърляне на определени лекарства от първата група във втората в процеса на по -нататъшни изследвания. Тази разпоредба изглежда е фундаментална, тъй като трябва да допринесе за разширяването на фармакологичните и клиничните изследвания в ревматологията по отношение на разработването на критерии за ефективност на лечението, както и за създаването на нови, по -ефективни антиревматични лекарства или техните рационални комбинации.

E.L. Насонов

Генно инженерство и лекарства

Микробиологично производство на лекарства

Преди появата на технологията на рекомбинантна ДНК много лекарства, базирани на човешки протеини, можеха да бъдат получени само в малки количества, производството им беше много скъпо, а механизмът на биологичното действие понякога беше слабо разбран. С помощта на нова технология се получава пълна гама от такива лекарства в количества, достатъчни както за тяхното ефективно тестване, така и за употреба в клиниката. Към днешна дата са клонирани повече от 400 гена (най -вече под формата на кДНК) на различни човешки протеини, които могат да станат лекарства. Повечето от тези гени вече са експресирани в клетки -гостоприемници и техните продукти сега се използват за лечение на различни човешки заболявания. Както обикновено, те първо се тестват върху животни, а след това следват строги клинични изпитвания. Годишният обем на световния пазар на лекарства на основата на човешки протеини е около 150 милиарда долара и непрекъснато расте. Обемът на световния пазар на лекарства на базата на рекомбинантни протеини се увеличава с 12-14% годишно и през 2000 г. възлиза на приблизително 20 милиарда долара.

От друга страна, използването на специфични антитела като терапевтични средства е обещаващо. Те се използват за неутрализиране на токсини, борба с бактерии, вируси и лечение на рак. Антитялото или неутрализира "натрапника" - чужд агент, или унищожава специфична клетка -мишена. Въпреки обещаващите възможности, антителата все още рядко се използват за предотвратяване и лечение на болести. И едва с развитието на технологията на рекомбинантна ДНК и разработването на методи за производство на моноклонални антитела и с дешифрирането на молекулярната структура и функция на имуноглобулините отново възниква търговски интерес към използването на специфични антитела за лечение на различни заболявания.

Разработването на нови методи за превенция и лечение на много човешки болести има огромен принос за растежа на човешкото благосъстояние през 20-ти век. Този процес обаче не може да се счита за завършен. Така наречените "стари" болести, например малария, туберкулоза и т.н., могат да се почувстват отново веднага щом отслабят превантивните мерки или се появят резистентни щамове. Типична ситуация в това отношение е в Украйна и Русия.

Първите продукти с ГМО са антибиотици

Антибиотиците включват вещества с ниско молекулно тегло, които се различават по химична структура. Общото между тези съединения е, че като продукти от жизнената активност на микроорганизмите, в незначителни концентрации те специфично нарушават растежа на други микроорганизми.

Повечето антибиотици са вторични метаболити. Те, подобно на токсините и алкалоидите, не могат да бъдат класифицирани като вещества, строго необходими за растежа и развитието на микроорганизмите. На тази основа вторичните метаболити се различават от първичните, в присъствието на които настъпва смъртта на микроорганизма.

Биосинтезата на антибиотици, подобно на други вторични метаболити, обикновено се случва в клетки, които са спрели да растат (идиофаза). Тяхната биологична роля за осигуряване на жизнената активност на продуцентските клетки все още не е напълно проучена. Експертите, изучаващи перспективите на биотехнологиите в областта на микробиологичното производство на антибиотици, смятат, че при неблагоприятни условия те инхибират растежа на конкуриращите се микроорганизми, като по този начин осигуряват по-благоприятни условия за оцеляването на микроба-производителя на един или друг антибиотик. Значението на процеса на производство на антибиотици в живота на микробна клетка се потвърждава от факта, че при стрептомицетите около 1% от геномната ДНК се отчита от гени, кодиращи ензими за биосинтеза на антибиотици, които може да не се експресират дълго време. Производителите на известни антибиотици са главно шест рода нишковидни гъби, три рода актиномицети (почти 4000 различни антибиотици) и два рода истински бактерии (около 500 антибиотика). От нишковидните гъби трябва да се обърне специално внимание на плесени от родовете Cephalosporium и Penicillium, които са производители на т. Нар. Бета-лактамни антибиотици-пеницилини и цефалоспорини. Повечето актиномицети, които синтезират антибиотични вещества, включително тетрациклини, принадлежат към рода Streptomyces.

От 5000-6000 известни естествени антибиотични вещества, само около 1000 се произвеждат за продажба на потребителите.), Производителността на лабораторния щам на плесен - 2 mg от препарата на 1 литър културална течност - очевидно е недостатъчна за промишленото производство на антибиотика. Многократно систематично излагане на първоначалния щам на Penicillium chrisogenum на такива мутагени като рентгеново и ултравиолетово облъчване, азотен иприт в комбинация със спонтанни мутации и избор на най-добрите производители, беше възможно да се увеличи производителността на гъбата с 10 000 пъти и довежда концентрацията на пеницилин в течността на културата до 2%.

Начинът за повишаване на ефективността на щамовете, произвеждащи антибиотици, базиран на случайни мутации и който е станал класически, въпреки колосалните разходи за труд, все още се използва. Тази ситуация се дължи на факта, че антибиотикът, за разлика от протеина, не е продукт на специфичен ген; биосинтезата на антибиотици възниква в резултат на комбинираното действие на 10-30 различни ензима, кодирани от съответния брой различни гени. В допълнение, за много антибиотици, чието микробиологично производство е установено, молекулярните механизми на тяхната биосинтеза все още не са проучени. Полигенният механизъм, лежащ в основата на биосинтезата на антибиотици, е причината промените в отделните гени да не доведат до успех. Автоматизирането на рутинни техники за анализ на производителността на мутанти прави възможно изучаването на десетки хиляди функциониращи щамове и по този начин ускорява процедурата за подбор, използвайки класическата генетична техника.

Новата биотехнология, базирана на използването на щамове на суперпроизводители на антибиотици, предполага подобряване на механизмите за защита на производителя от синтезирания от него антибиотик.

Щамовете, устойчиви на високи концентрации на антибиотици в хранителната среда, показват висока продуктивност. Това свойство се взема предвид и при проектирането на суперпроизводителни клетки. От откриването на пеницилин в края на 20 -те години на миналия век са изолирани повече от 6000 антибиотици от различни микроорганизми с различни специфики и различни механизми на действие. Широкото им използване при лечението на инфекциозни заболявания е помогнало за спасяването на милиони животи. По-голямата част от основните антибиотици са изолирани от грам-положителната почвена бактерия Streptomyces, въпреки че гъбите и други грам-положителни и грам-отрицателни бактерии също ги произвеждат. В световен мащаб годишно се произвеждат 100 000 тона антибиотици на стойност приблизително S млрд. Долара, включително над 100 млн. Долара антибиотици, добавени към фуражите за добитък като добавки или ускорители на растежа.

Смята се, че учените откриват между 100 и 200 нови антибиотици всяка година, главно чрез обширни изследователски програми за намиране на хиляди различни микроорганизми, които биха синтезирали уникални антибиотици. Производството и клиничните изпитвания на нови лекарства са много скъпи и се продават само тези с голяма терапевтична стойност и икономически интерес. Те представляват 1-2% от всички открити антибиотици. Технологията на рекомбинантна ДНК има голям ефект тук. Първо, може да се използва за създаване на нови антибиотици с уникална структура, които имат по -мощен ефект върху определени микроорганизми и имат минимални странични ефекти. Второ, подходите на генното инженерство могат да се използват за увеличаване на добива на антибиотици и съответно за намаляване на разходите за тяхното производство.

Можем да приемем, че клиничната биотехнология възниква с началото на индустриалното производство на пеницилин през 40 -те години. и използването му в терапията. Очевидно използването на този първи естествен пеницилин повлия на намаляването на заболеваемостта и смъртността повече от всяко друго лекарство, но, от друга страна, постави редица нови проблеми, които могат да бъдат решени отново с помощта на биотехнологиите.

Първо, успешното използване на пеницилин предизвика голяма нужда от това лекарство и за да го задоволи, беше необходимо драстично да се увеличи добива на пеницилин по време на неговото производство. Второ, първият пеницилин - С (бензилпеницилин) - е действал главно върху грам -положителни бактерии (например стрептококи и стафилококи) и е необходимо да се получат антибиотици с по -широк спектър на действие и / или активност, заразявайки и двата грам -отрицателни бактерии като Е. coli и Pseudomonas. Трето, тъй като антибиотиците причиняват алергични реакции (най-често незначителни, като кожен обрив, но понякога по-тежки, животозастрашаващи прояви на анафилаксия), беше необходимо да има цял набор от антибактериални средства, така че човек да може да избира от еднакво ефективни лекарства такъв, който не би причинил алергия при пациента. Четвърто, пеницилинът е нестабилен в киселата среда на стомаха и не може да се прилага перорално. И накрая, много бактерии придобиват антибиотична резистентност. Класически пример за това е образуването от стафилококи на ензима пеницилиназа (по-правилно бета-лактамаза), който хидролизира амидната връзка в бета-лактамовия пръстен на пеницилина, за да образува фармакологично неактивна пеницилинова киселина. Възможно е да се увеличи добива на пеницилин по време на неговото производство главно поради последователното използване на поредица от мутанти на първоначалния щам на Penicillium chrysogenum, както и чрез промяна на условията на отглеждане.

Процесът на биосинтеза на един антибиотик може да се състои от десетки ензимни реакции, така че клонирането на всички гени от неговата биосинтеза не е лесна задача. Един от подходите за изолиране на пълен набор от такива гени се основава на трансформацията на един или няколко мутантни щама, които не са в състояние да синтезират този антибиотик с група клонове, създадени от хромозомната ДНК на щам от див тип. След въвеждането на клониращата банка в мутантните клетки се извършва подбор на трансформанти, способни да синтезират антибиотика. След това се изолира плазмидна ДНК на клон, съдържащ функционален бивш предварително смесен антибиотичен ген (т.е. ген, който възстановява функцията, загубена от мутантния щам) и се използва като сонда за скрининг на друга банка от клонове на хромозомни ДНК от див тип щам, от който клонинги, съдържащи нуклеотидни последователности, които се припокриват с пробната последователност. По този начин, ДНК елементи, съседни на комплементиращата последователност, се идентифицират и след това се клонират и пълният клъстер от гени за биосинтеза на антибиотици се пресъздава. Описаната процедура се отнася до случая, когато тези гени са групирани в едно място на хромозомна ДНК. Ако гените за биосинтеза са разпръснати под формата на малки клъстери на различни места, тогава трябва да имате поне един мутант на клъстер, за да получите ДНК клонове, които могат да се използват за идентифициране на останалите гени на клъстерите.

Използвайки генетични или биохимични експерименти, човек може да идентифицира и след това да изолира един или повече ключови биосинтетични ензими, да определи техните N-крайни аминокиселинни последователности и въз основа на тези данни да синтезира олигонуклеотидни сонди. Този подход е използван за изолиране на гена на изопеницилин N синтетаза от Penicillium chrysogenum.Този ензим катализира окислителната кондензация на 5- (1-а-аминоадипилN-цистеинил-Р-валин до изопеницилин N, ключов междинен продукт в биосинтеза на пеницилини, цефалоспорини и цефалоспорини.

Нови антибиотици с уникални свойства и специфичност могат да бъдат получени чрез извършване на генетично модифицирани манипулации с гени, участващи в биосинтеза на вече известни антибиотици. Един от първите експерименти, по време на който е получен нов антибиотик, се състои в комбиниране на два малко различни пътя на биосинтеза на антибиотици в един микроорганизъм.

Един от плазмидите Streptomyces, plJ2303, носещ 32,5 kb фрагмент от хромозомната ДНК на S.coelicoior, съдържа всички гени на ензимите, отговорни за биосинтеза на антибиотика актинородин от ацетат, член на семейството на изохроманхиноновите антибиотици. Целият плазмид и различни субклонове, носещи части от фрагмента от 32,5 kb (например plJ2315), бяха въведени или в щам AM-7161 на Streptomyces sp.T, синтезиращ свързания антибиотик медермицин, или в щам B1140 или Tu22 на S. violaceoruber синтезиране на сродни антибиотици гранатицин и дихидрогранатицин.

Всички тези антибиотици са киселинно-алкални индикатори, които придават на отглеждащата култура характерен цвят, в зависимост от рН на средата. От своя страна, рН (и цвят) на средата зависи от това кое съединение се синтезира. Мутантите на родителския щам S.coelicoior, които не могат да синтезират актиноводин, са безцветни. Появата на цвят след трансформация на щама AM-7161 Streptomyces sp. или щамове B1J40 или Tu22 S. violaceoruber плазмид, носещ всички или няколко гени, кодиращи ензими на биосинтеза на актинородин, показва синтеза на нов антибиотичен трансформант щам AM-7161 Streptomyces sp. и щам-6 1140 S. violaceoruber, съдържащ плазмид pM2303, синтезират антибиотици, кодирани както от плазмида, така и от хромозомната ДНК.

Въпреки това, при трансформация на щам S. violaceoruber Tu22 с плазмид plJ2303, заедно с актинородин, се синтезира нов антибиотик, дихидрогранатиродин, а при трансформация на щам AM-7161 Streptomyces sp. Плазмидът PlJ2315 синтезира друг нов антибиотик - медерродин А.

Структурно тези нови антибиотици се различават малко от актинородин, медермицин, гранатицин и хидрогранатицин и вероятно се образуват, когато междинен продукт от един биосинтетичен път служи като субстрат за ензим в друг път. Когато биохимичните свойства на различни биосинтетични пътища на антибиотици бъдат подробно проучени, ще бъде възможно да се създадат нови уникални високоспецифични антибиотици чрез манипулиране на гените, които кодират съответните ензими.

Разработване на нови методи за получаване на съвременни поликетидни антибиотици.

Терминът "поликетид" се отнася до клас антибиотици, които са резултат от последователната ензимна кондензация на карбоксилни киселини като ацетат, пропионат и бутират. Някои поликетидни антибиотици се синтезират от растения и гъби, но повечето от тях се образуват от актиномицети под формата на вторични метаболити. Преди да се извършат манипулации с гени, кодиращи ензими за биосинтеза на поликетидни антибиотици, беше необходимо да се установи механизмът на действие на тези ензими.

След подробно проучване на генетичните и биохимичните компоненти на биосинтеза на еритромицин в клетките на Saccharopolyspora erythraea, беше възможно да се въведат специфични промени в гените, свързани с биосинтезата на този антибиотик, и да се синтезират еритромицинови производни с други свойства. Първо се определя първичната структура на ДНК фрагмента на S. erythraea. 56 kbp, съдържащ ери генния клъстер, след това еритромицин поликетид синтазата е модифицирана по два различни начина. За да направите това, 1) ДНК областта, кодираща бета-кеторедуктаза, беше премахната, или 2) беше направена промяна в ДНК областта, кодираща еноил редуктаза. Тези експерименти дадоха възможност да се покаже експериментално, че ако се идентифицира и характеризира група от гени, кодиращи ензими на биосинтеза на определен поликетиден антибиотик, тогава, като се направят специфични промени в тях, ще бъде възможно целенасочено да се промени структурата на антибиотика.

В допълнение, чрез изрязване и присъединяване на определени участъци от ДНК, е възможно да се преместят поликетид синтазните домейни и да се получат нови поликетидни антибиотици.

ДНК технология за подобряване на производството на антибиотици

С помощта на генното инженерство е възможно не само да се създадат нови антибиотици, но и да се увеличи ефективността на синтеза на вече познати. Ограничаващият фактор в промишленото производство на антибиотици, използващи Streptomyces spp. често количеството кислород, налично за клетките. Поради слабата разтворимост на кислорода във вода и голямата плътност на културата на Streptomyces, тя често е недостатъчна, растежът на клетките се забавя и добивът на антибиотика се намалява. За да се реши този проблем, е възможно, първо, да се промени дизайна на биореакторите, в които се отглежда културата на Streptomyces, и второ, като се използват методи за генно инженерство, да се създадат щамове на Streptomyces, които използват наличния кислород по -ефективно. Тези два подхода не се изключват взаимно.

Една от стратегиите, използвани от някои аеробни микроорганизми, за да оцелеят при недостиг на кислород, е синтеза на продукт, подобен на хемоглобин, който може да натрупва кислород и да го доставя до клетките. Например, аеробната бактерия Vitreoscilla sp. синтезира хомодимерен протеин, съдържащ хем, функционално подобен на еукариотния хемоглобин. Генът на хемоглобина Vitreoscilla се изолира, вкарва в плазмидния вектор на Streptomyces и се въвежда в клетките на този микроорганизъм. След експресията си хемоглобинът на Vitreoscilla представлява приблизително 0,1% от всички клетъчни протеини на S.coelicoior, дори когато експресията се извършва под контрола на собствения промотор на гена на хемоглобина на Vitreoscilla, а не на промотора на Streptomyces. Трансформираните клетки S.coelicoior, растящи при ниско съдържание на разтворен кислород (около 5% от концентрацията на насищане), синтезират 10 пъти повече актинородин на 1 g суха клетъчна маса и имат по -висок темп на растеж от нетрансформираните. Този подход може да се използва и за осигуряване на кислород на други микроорганизми, растящи при условия на недостиг на кислород.

Изходният материал за химичния синтез на някои цефалоспорини - антибиотици, които имат лек страничен ефект и са активни срещу много бактерии - е 7 -аминоцефалоспоровата киселина (7ASA), която от своя страна се синтезира от антибиотика цефалоспорин С. За съжаление естествените микроорганизми, способни на синтеза на 7ASA, все още не е идентифициран.

Нов биосинтетичен път за 7ACA е конструиран чрез вмъкване на специфични гени в плазмида на гъбата Acremonium chrysogenum, която обикновено синтезира само цефалоспорин-С. Един от тези гени е представен от кДНК на гъбата Fusarium solani, кодираща D-аминокиселинна оксидаза, а другият е получен от геномната ДНК на Pseudomonas diminuta и кодира цефалоспоринова ацилаза. В плазмида гените са под контрола на промотора на A. chrysogenum. На първия етап от новия биосинтетичен път цефалоспорин-С се превръща в 7-р- (5-карбокси-5-оксопентанамид) цефалоспорова киселина (кето-АО-7ACA) чрез аминокиселинна оксидаза. Част от този продукт чрез взаимодействие с водороден пероксид, един от страничните продукти, се превръща в 7-бета- (4-карбоксибутанамид) -цефалоспорова киселина (GL-7ACA). Както цефалоспорин-С, кето-A0-7ACA, така и GL-7ACA могат да бъдат хидролизирани от цефалоспоринацилаза до 7ACA, но само 5% от цефалоспорин-С се директно хидролизира до 7ACA. Следователно и двата ензима са необходими за образуването на 7ACA с висок добив.

Интерферони

В края на 70 -те - началото на 80 -те години. ДНК технологията на XX век за първи път започва да привлича вниманието на обществеността и големите инвеститори. Един обещаващ биотехнологичен продукт беше интерферонът, който по онова време се надяваше като чудотворно средство срещу множество вирусни заболявания и рак. Изолирането на сДНК на човешки интерферон и последващата му експресия в Escherichia coll са докладвани от всички заинтересовани публикации по света.

Използват се различни подходи за изолиране на човешки гени или протеини. Обикновено, желаният протеин се изолира и се определя аминокиселинната последователност на съответната част от молекулата. Въз основа на това се открива кодиращата го нуклеотидна последователност, съответният олигонуклеотид се синтезира и използва като сонда за хибридизация за изолиране на желания ген или сДНК от геномни или сДНК библиотеки. Друг подход е да се генерират антитела към пречистен протеин и да се използват за скриниране на библиотеки, в които се експресират определени гени. За човешки протеини, синтезирани предимно в единична тъкан, сДНК библиотека, базирана на иРНК, изолирана от тази тъкан, ще бъде обогатена в прицелната ДНК последователност. Например, основният протеин, синтезиран от клетките на островчетата на Лангерханс в панкреаса, е инсулин и 70% от иРНК, изолирана от тези клетки, го кодира.

Принципът на обогатяване на сДНК обаче е неприложим за онези човешки протеини, чието количество е много малко или мястото на синтеза на които е неизвестно. В този случай може да са необходими други експериментални подходи. Например, човешките интерферони (IFs), включително алфа, бета и гама интерферони, са естествени протеини, всеки от които може да намери своя собствена терапевтична употреба. Първият интерферонов ген е изолиран в началото на 80 -те години. XX век. Оттогава са открити няколко различни интерферона. Полипептид с действието на човешки левкоцитен интерферон се синтезира в Е. coli.

Няколко характеристики на интерферона правят изолацията на неговата сДНК особено трудна. Първо, въпреки факта, че интерферонът е пречистен повече от 80 000 пъти, той може да бъде получен само в много малки количества. точното му молекулно тегло по това време не е било известно. Второ, за разлика от много други протеини, интерферонът няма лесно идентифицируема химическа или биологична активност: той се оценява само чрез намаляване на цитопатичния ефект на животинския вирус върху клетъчната култура и това е сложен и продължителен процес. Трето, за разлика от инсулина, не беше известно дали има човешки клетки, способни да произвеждат интерферон в достатъчно големи количества, т.е. дали има източник на иРНК на интерферон. Въпреки всички тези трудности, кодиращата сДНК интерферон в крайна сметка се изолира и характеризира. При изолирането на тяхната кДНК е трябвало да се разработи специален подход за преодоляване на трудностите, свързани с недостатъчното съдържание на съответната иРНК и протеини. Сега тази процедура за извличане на ДНК е обичайна и стандартна и за интерферони е следната.

1. От човешки левкоцити, изолирани иРНК и фракционирани по размер; извършена обратна транскрипция и поставена в Psti мястото на pBR322 плазмида.

2. Полученият продукт се трансформира в Escherichia coli. Получените клонинги бяха разделени на групи. Тестването беше извършено върху клонинги, което направи възможно ускоряването на процеса на тяхното идентифициране.

3. Всеки клониран клон се хибридизира със суров IF-иРНК препарат.

4. От получените хибриди, съдържащи клонирана ДНК и иРНК, иРНК се изолира и транслира в система за безклетъчен синтез на протеин.

5. Определя се интерфероичната антивирусна активност на всяка смес, получена в резултат на транслация. Групите, които показват интерферонова активност, съдържат клон с кДНК, хибридизирана с IF-иРНК.

6. Положителните групи бяха разделени на подгрупи, съдържащи няколко клона, и тествани отново. Подгрупата се повтаря, докато не бъде идентифициран клон, съдържащ човешка IF-cDNA с пълна дължина.

Оттогава са открити няколко различни типа интерферони. Гените на няколко интерферона бяха изолирани и тяхната ефективност беше показана при лечението на различни вирусни заболявания, но за съжаление интерферонът не се превърна в панацея.

Въз основа на химичните и биологичните свойства на интерферона могат да се разграничат три групи: IF-алфа, IF-бета и IF-гама. IF-алфа и IF-бета се синтезират от клетки, третирани с лекарства от вируси или вирусна РНК, а IF-гама се произвежда в отговор на действието на вещества, които стимулират клетъчния растеж. IF-алфа е кодиран от семейство гени от най-малко 15 неалелни гени, докато IF-бета и IF-гама са кодирани от един ген всеки. Подтиповете IF-алфа имат различни специфики. Например, когато се тества ефективността на IF-елф-1 и IF-алфа-2 върху третираната от вируса говежди клетъчна линия, тези интерферони проявяват подобна антивирусна активност, докато в случай на третирани с вирус човешки клетки, IF-алфа- 2 е седем пъти по-активен от IF-алфа 1. Ако антивирусната активност се тества върху миши клетки, тогава IF-алфа-2 е 30 пъти по-малко ефективен от IF-алфа-1.

Поради факта, че има семейство интерферони, са направени няколко опита за създаване на IF с комбинирани свойства, като се използва фактът, че различните членове на семейството IF-алфа се различават по степента и специфичността на тяхната антивирусна активност. На теория това може да се постигне чрез свързване на части от генните последователности на различни IF-алфа. Това ще доведе до образуването на слет протеин с различни свойства от всеки от оригиналните протеини. Сравнението на сДНК последователностите на IF-алфа-1 и IF-алфа-2 показа, че те съдържат едни и същи рестрикционни места на позиции 60, 92 и 150. След разцепване на двете сДНК на тези места и последващо лигиране на фрагментите, няколко хибридни са получени гени. Тези гени бяха експресирани в Е. coli, синтезираните протеини бяха пречистени и техните биологични функции бяха изследвани. Тестването на защитните свойства на хибридни IFs в клетъчна култура на бозайници показа, че някои от тях са по -активни от родителските молекули. В допълнение, много хибридни ИФ индуцират образуването на 2 "-5" -олигоизоаденилат синтетаза в контролните клетки. Този ензим участва в синтеза на 2 "-5" -свързани олигонуклеотиди, които от своя страна активират латентна клетъчна ендорибонуклеаза, която разцепва вирусна иРНК. Други хибридни IFs проявяват по -голяма антипролиферативна активност в култури от различни човешки ракови клетки, отколкото родителските молекули.

Хормон на растежа

Стратегията за конструиране на нови протеини чрез промяна на функционалните домейни или чрез насочена мутагенеза може да се използва за подобряване или отслабване на биологичните свойства на протеин. Например, естественият човешки растежен хормон (HGH) се свързва в различни типове клетки както с рецептора на растежния хормон, така и с рецептора на пролактин. За да се избегнат нежелани странични ефекти по време на лечението, е необходимо да се изключи прикрепването на hGH към пролактиновия рецептор. Тъй като областта на молекулата на растежния хормон, която се свързва с този рецептор, само частично съвпада в своята аминокиселинна последователност с областта на молекулата, която взаимодейства с пролактиновия рецептор, беше възможно селективно да се намали свързването на хормона с последния. За тази цел беше използвана специфична за сайта мутагенеза, която доведе до определени промени в страничните групи на някои аминокиселини (His-18, His-21 и Glu-174)-лиганди за Zn 2+ йони, необходими за свързване с висок афинитет hGH към пролактиновия рецептор. Модифицираният хормон на растежа се свързва само със своя "собствен" рецептор. Получените резултати представляват безспорен интерес, но все още не е ясно дали модифицираният hGH може да се използва в клиниката.

Муковисцидоза

Най -честото смъртоносно наследствено заболяване сред кавказците е муковисцидоза. В САЩ са установени 30 000 случая на това заболяване, в Канада и Европа - 23 000. Пациентите с муковисцидоза често страдат от инфекциозни заболявания, засягащи белите дробове. Лечението на повтарящи се инфекции с антибиотици в крайна сметка води до появата на резистентни щамове на патогенни бактерии. Бактериите и продуктите от техния лизис причиняват натрупването на вискозна слуз в белите дробове, което затруднява дишането. Един от компонентите на слузта е ДНК с високо молекулно тегло, която се освобождава от бактериалните клетки по време на лизис. Учени от биотехнологичната компания Genentech (САЩ) са изолирали и експресирали гена за DNase, ензим, който разгражда ДНК с високо молекулно тегло на по-къси фрагменти. Пречистеният ензим се инжектира като част от аерозол в белите дробове на пациенти с муковисцидоза, той разгражда ДНК, вискозитетът на слуз намалява, което улеснява дишането. Въпреки че тези мерки не лекуват муковисцидоза, те осигуряват облекчение. Ензимът беше наскоро одобрен от Министерството на храните, лекарствата и козметиката на САЩ и генерира приблизително 100 милиона долара при 2000 продажби.

Друг биотехнологичен продукт, който помага на пациентите, е алгинатната лиаза. Алгинатът е полизахарид, синтезиран от различни водорасли, почвени и морски бактерии. Неговите мономерни единици са два захарида-бета-D-мануронат и алфа-1-гулуронат, чието относително съдържание и разпределение определят свойствата на определен алгинат. По този начин остатъците от a-L-гулуронат образуват междуверижни и вътрешноверижни омрежи чрез свързване на калциеви йони; остатъци от бета-D-мануронат-свързващи йони на други метали. Алгинатът, съдържащ такива омрежи, образува еластичен гел, чийто вискозитет е правопропорционален на размера на полизахаридните молекули.

Освобождаването на алгинат от лигавични щамове на Pseudomonas aeruginosa значително увеличава вискозитета на слуз при пациенти с муковисцидоза. За да се изчистят дихателните пътища и да се облекчи състоянието на пациентите, в допълнение към лечението с ДНКаза, трябва да се извърши деполимеризация на алгинат с помощта на алгинатна лиаза.

Алгинатният лиазен ген е изолиран от Flavobacterium sp., Грам-отрицателна почвена бактерия, която активно произвежда този ензим. Въз основа на Е. coli е създадена банка от клонове на Flavobacterium и тези, които синтезират алгинатна лиаза, се скринират чрез нанасяне на всички клонове върху твърда среда, съдържаща алгинат с добавяне на калциеви йони. При тези условия целият алгинат в средата, с изключение на този, който обгражда колониите, произвеждащи алгинат-лиаза, образува омрежни връзки и се замъглява. Хидролизираният алгинат губи способността си да образува омрежни връзки, така че средата около колониите, синтезиращи алгинатна лиаза, остава прозрачна. Анализът на клонирания ДНК фрагмент, присъстващ в една от положителните колонии, показва наличието на отворена рамка за четене, кодираща полипептид с молекулно тегло около 69 000. По -подробни биохимични и генетични изследвания показват, че този полипептид изглежда е предшественик на три алгинатни лиази, произведени от Flavobacterium sp. Първо, някои протеолитични ензими отрязват от него N-терминален пептид с тегло около 6 000. Останалият протеин, с молекулно тегло 63 000, е способен да деполимеризира алгината, произведен както от бактерии, така и от водорасли. Когато впоследствие се нарязва, се образува продукт с молекулно тегло 23 000, деполимеризиращ алгинат от водорасли и ензим с молекулно тегло 40 000, който разрушава бактериалния алгинат. За да се получат големи количества ензим с молекулно тегло 40 000, кодиращата го ДНК се амплифицира чрез полимеразна верижна реакция (PCR) и след това се вмъква в плазмиден вектор, изолиран от B. subrjlis, носещ гена, кодиращ сигналния пептид на B. subrjlis а-амилаза. Транскрипцията се контролира с помощта на системата за експресия на гени на пеницилиназа. Когато клетките на B. subrjlis се трансформират с получения плазмид и се поставят върху твърда среда, съдържаща алгинат с добавяне на калциеви йони, се образуват колонии с голям ореол. Когато такива колонии се отглеждат в течна среда, рекомбинантната алгинатна лиаза се освобождава в културалната среда. Последващите тестове показват, че този ензим е в състояние ефективно да втечнява алгинатите, синтезирани от лигавични щамове на P. aeruginosa, които са изолирани от белите дробове на пациенти с муковисцидоза. Необходими са по -нататъшни изследвания, за да се определи дали клиничните тестове на рекомбинантна алгинатна лиаза са подходящи.

Превенция на отхвърляне на трансплантация на органи

През 70 -те години на миналия век. възгледите за пасивната имунизация бяха преразгледани: тя започна да се счита за профилактично средство за борба с отхвърлянето на трансплантирани органи. Предложено е да се прилагат на пациенти специфични антитела, които ще се свързват с определени видове лимфоцити, намалявайки имунния отговор срещу трансплантирания орган.

Миши моноклонални антитела OCTZ бяха първите вещества, препоръчани от Министерството на храните, лекарствата и козметиката на САЩ за използване като имуносупресори при трансплантация на човешки органи. Така наречените Т клетки, лимфоцити, диференцирани в тимуса, са отговорни за отхвърлянето на органи. OCTZ се свързва с рецептор на повърхността на всяка Т -клетка, наречена CD3. Това предотвратява развитието на пълен имунен отговор и отхвърляне на трансплантирания орган. Тази имуносупресия е много ефективна, въпреки че има някои странични ефекти, като треска и обрив.

Разработени са техники за производство на антитела с помощта на Е. coli. Хибридоми, както повечето други животински клетъчни култури, растат сравнително бавно, не достигат висока плътност и изискват сложни и скъпи среди. Получените по този начин моноклонални антитела са много скъпи, което не позволява широкото им използване в клиниката.

За решаването на този проблем са направени опити за създаване на своеобразен „биореактор“ на базата на генетично модифицирани бактерии, растения и животни. За тази цел в генома на гостоприемника бяха въведени генни конструкции, способни да кодират отделни области на антитела. За ефективното доставяне и функциониране на някои имунотерапевтични средства често е достатъчна единична антиген-свързваща област на антитяло (Fab или Fv фрагмент), т.е. присъствието на Fc частта на антитялото е по избор.

ГМ растения - производители на фармацевтични продукти

Днес перспективите за селскостопанската биотехнология да осигури такива растения, които ще се използват като лекарства или ваксини, изглеждат все по -реални. Трудно е да си представим колко важно би могло да бъде това за бедните страни, където конвенционалните фармацевтични продукти все още са новост, а традиционните програми за ваксинация на СЗО са твърде скъпи и трудни за изпълнение. Тази област на изследване трябва да бъде подкрепяна по всякакъв възможен начин, включително чрез сътрудничество между публичния и частния сектор на икономиката.

Сред гените, чиято експресия в растенията се счита за екзотична, гените, кодиращи синтеза на полипептиди от медицинско значение, са най -важните. Очевидно патентът на Calgene за експресията на миши интерферон в растителните клетки трябва да се счита за първото проучване, проведено в тази област. По -късно е показан синтезът на имуноглобулини в листата на растенията.

Освен това е възможно да се въведе в генома на растението ген, кодиращ обвивката (протеените) на вируса. Консумирайки растението за храна, хората постепенно ще придобият имунитет към този вирус. По същество това е създаването на лечебни растения.

Трансгенните растения имат редица предимства пред културата от клетки на микроорганизми, животни и хора за производството на рекомбинантни протеини. Сред предимствата на трансгенните растения отбелязваме основните: възможността за мащабно производство, евтиността, лекотата на почистване, липсата на примеси, които имат алергенен, имуносупресивен, канцерогенен, тератогенен и други ефекти върху хората. Растенията могат да синтезират, гликозилират и събират протеини на бозайници от субединици. Когато ядете сурови зеленчуци и плодове, които носят гени, които кодират за синтеза на протеини от ваксината, настъпва орална имунизация.

Един от начините за намаляване на риска от изтичане на гени в околната среда, използван по -специално при създаването на годни за консумация ваксини, е въвеждането на чужди гени в хлоропластите, а не в ядрените хромозоми, както обикновено. Смята се, че този метод ще разшири областта на приложение на ГМ растения. Въпреки факта, че е много по -трудно да се въведат желаните гени в хлоропластите, този метод има няколко предимства. Едно от тях е, че чуждата ДНК от хлоропластите не може да проникне в прашеца. Това напълно елиминира възможността за неконтролирано прехвърляне на ГМ материал.

Използване на ДНК технология за разработване на ваксини

Обещаващо направление е създаването на трансгенни растения, носещи гени за протеини, характерни за бактериите и вирусите, причиняващи инфекциозни заболявания. Когато консумирате сурови плодове и зеленчуци, носещи такива гени, или техните лиофилизирани сокове, тялото се ваксинира. Например, когато генът за нетоксичната субединица на холерен ентеротоксин беше въведен в картофените растения и когато суровите грудки бяха хранени на експериментални мишки, в телата им се образуваха антитела към патогени на холера. Ясно е, че такива годни за консумация ваксини могат да бъдат ефективен, прост и евтин начин за защита на хората и осигуряване на безопасността на храните като цяло.

Развитието на ДНК технологията през последните десетилетия направи революция в разработването и производството на нови ваксини. Използвайки методите на молекулярната биология и генното инженерство, бяха идентифицирани антигенни детерминанти на много инфекциозни агенти, гени, кодиращи съответните протеини, бяха клонирани и в някои случаи беше започнато производството на ваксини на базата на протеиновите субединици на тези антигени. Диарията, причинена от инфекция с Vibrio cholerae или ентеротоксигенна Е. coli (Escherichia coli), е едно от най -опасните заболявания с висок процент смъртни случаи, особено при деца. Общият брой на болестите на холерата в света надхвърля 5 милиона случая годишно, в резултат на което умират около 200 хиляди души. Затова Световната здравна организация (СЗО) обръща внимание на превенцията на диарейни инфекции, като по всякакъв възможен начин стимулира създаването на разнообразни ваксини срещу тези заболявания. Огнища на холера се срещат и у нас, особено в южните райони.

Диарейните бактериални заболявания са широко разпространени и при селскостопанските животни и домашните птици, предимно при младите животни, което е причина за големи загуби във фермите в резултат на загуба на тегло и смъртност.

Класически пример за рекомбинантна ваксина, получена с помощта на микроорганизми, е производството на повърхностен антиген на хепатит В. Вирусният ген на HBsAg е вмъкнат в дрожден плазмид, в резултат на което в дрожди се синтезира вирусен протеин в големи количества, който след пречистване , се използва за инжектиране като ефективна ваксина срещу хепатит (Pelre et al., 1992).

Много южни страни с висока честота на хепатит ваксинират населението, включително деца, срещу болестта. За съжаление, цената на такава ваксина е относително висока, което предотвратява широкото приемане на универсални програми за ваксинация за населението в страни с нисък жизнен стандарт. В отговор на тази ситуация в началото на 90 -те години СЗО стартира инициатива за създаване на нови технологии за производство на евтини ваксини срещу инфекциозни заболявания, достъпни за всички страни по света.

Преди десет години беше представена концепцията за използване на трансгенни растения за производството на т. Нар. "Годни за консумация" ваксини. Всъщност, ако някой годен за консумация орган на растението синтезира протеин-антиген със силни орални имуногенни свойства, тогава когато тези растения се консумират с храна, протеинът-антиген ще бъде усвоен паралелно с производството на съответните антитела.

Получените тютюневи растения носят ген, кодиращ антиген на обвивката на вируса на хепатит В под растителния промотор. Наличието на антигена в листата на трансгенни растения се потвърждава чрез ензимен имуноанализ. Показано е сходството на физико -химичната структура и имунологичните свойства на получения рекомбинантен антиген и антигена на човешки серум.

Идентифицирането на антитела, произведени в растения, показа възможността за сглобяване на два рекомбинантни генни продукта в една протеинова молекула, което е невъзможно в прокариотни клетки. Сглобяването на антитела се осъществи, когато и двете вериги бяха синтезирани със сигнална последователност. Освен това, наред с възможността за въвеждане на два гена в едно растение, е възможно също да се комбинират отделни полипептидни вериги, синтезирани в различни трансгенни растения, в пълен протеин по време на хибридизацията на тези две растения. Възможно е да се въведат няколко гена в един плазмид.

Растенията, произвеждащи трансгенни автоантигени, могат да се използват и за други автоимунни заболявания като множествена склероза, ревматоиден артрит, инсулинозависим диабет и дори отхвърляне на трансплантация на органи. Инсулинозависимият диабет е автоимунно заболяване, при което клетките на панкреаса, произвеждащи инсулин, се унищожават от собствените си цитотоксични Т лимфоцити. Пероралната профилактична консумация на значителни количества имуногенни протеини може да доведе до превенция и значително забавяне на появата на симптоми на автоимунни заболявания. Това обаче е възможно само при наличието на значително количество автоантигени. Протеините инсулин и панкреатичната глутаминова киселина декарбоксилаза (GAD65) се считат за орални ваксини за профилактика на инсулинозависим диабет. Наскоро канадските биотехнолози са получили трансгенни картофени растения, които синтезират панкреатична декарбоксилаза от глутаминова киселина. При хранене на мишки, предразположени към диабет, се отбелязва както намаляване на честотата на диабет, така и степента на автоимунен отговор.

Горните резултати от развитието на генното инженерство убедително показват възможността за създаване на "годни за консумация" ваксини на базата на трансгенни растения. Като се има предвид фактът, че разработването на ваксини за хора ще отнеме много повече време и по -строг здравен скрининг, може да се очаква, че първите годни за консумация ваксини ще бъдат разработени за животни. Изследванията върху животни ще помогнат за разкриване на механизмите на действие на "годни за консумация" ваксини и едва след това, след дълго проучване и цялостна оценка, такива ваксини могат да бъдат използвани в клиничната практика. Въпреки това работата в тази посока продължава активно и идеята за използване на растения за производството на ваксини вече е патентована в САЩ, което показва търговския интерес към тези разработки.

Въпреки тези обнадеждаващи резултати, разработването на търговски „годни за консумация“ ваксини срещу диария изисква допълнителни изследвания. В патогенезата на ентеротоксичната форма на бактериална и холерна диария основното е да се даде възможност на бактериите да се размножават в тънките черва. Този процес зависи от способността на Escherichia coli да се залепва, което се дължи на наличието на повърхността на бактериални клетки на специални нишковидни образувания с протеинова природа - фимбрия. По стените на тънките черва при пациенти с диария се откриват значително повече бактерии, отколкото в лумена на същата част на червата, което се свързва с наличието на фибриални адхезини в Escherichia coli - протеини, които осигуряват свързване с рецепторите на повърхността на чревния епител.

Дори непатогенни щамове на Escherichia coll, които съдържат плазмид, кодиращ синтеза на адхезин, са в състояние да колонизират червата и да причинят диария, без да произвеждат ентеротоксини. В тази връзка е вероятно имунитетът само срещу токсините да не е достатъчен за предотвратяване на патогенните ефекти, причинени от Vibrio cholerae или Escherichia coli. Възможно е, за да се преодолеят тези ефекти, в допълнение към антигените на ентеротоксините, ще е необходимо да се експресират неутрализиращи епитопи на структурни антигени, като липополизахариди, протеини от външната мембрана на бактерии или адхезини, свързани с фимбриите на тези бактерии, които са отговорни за свързването с чревната лигавица. Напоследък един такъв адхезин, FimH, успешно се използва за имунизация на мишки срещу бактериална диария.

Друг важен проблем, свързан с разработването на "годни за консумация" ваксини, е нивото на експресия на хетерологичен антиген в растенията. Тъй като оралното приложение на ваксината изисква по -големи количества антиген, отколкото при парентерално приложение, количеството на антигена, синтезиран в растенията, което сега е не повече от 0,3% от общия разтворим протеин, трябва да се увеличи. В същото време нивото на експресия трябва да бъде достатъчно високо, за да предизвика имунен отговор, но по -ниско от нивото, което предизвиква толерантност към антигена, какъвто е случаят с вещества, консумирани с нормална храна. И тъй като имунният отговор (имуногенност срещу толерантност) може да бъде антиген-специфичен, нивата на експресия за всеки потенциален антиген ще трябва да бъдат избрани индивидуално.

Експериментите показват, че нивото на експресия на хетерологичен антиген в растенията може да бъде повишено чрез използване на специфични за тъканта промотори и подобрители, подобрители на транскрипцията и транслацията, добавяне на транспортни пептиди, а също и чрез промяна на нуклеотидната последователност на съответните гени, използвайки кодони, предпочитани за растения. Въпросът обаче кои растения се използват най -добре и в кой годен за консумация орган е по -добре да се експресира антигенът изисква допълнителни изследвания, тъй като различните растения могат да съдържат вещества, които блокират или забавят имунния отговор или са просто токсични за хора и животни, като като алкалоиди.в тютюневите клетки.

Здраве ABC - здравословни храни

Постиженията на научно -техническия прогрес са засегнали всички сфери на човешката дейност, от производството до ежедневието. Векове наред хората се стремят да се освободят от физически натоварвания, автоматизиране на производството, създаване на домакински уреди и т.н. И като цяло те бяха освободени. В резултат на това дневната консумация на енергия на човек до края на ХХ век в сравнение с неговото начало намалява с 1,5-2 пъти.

Човешкото здраве се определя главно от наследствената предразположеност (генетика) и храненето. По всяко време създаването на хранителна база е била гаранция и основа за просперитета на всяка държава. Следователно всяка държава се интересува от проекти за превантивни и здравни програми, подобряване на структурата на храненето, подобряване качеството на живот, намаляване на заболеваемостта и смъртността. Именно храненето ни свързва тясно с околната среда, а храната е материалът, от който е изградено човешкото тяло. Следователно, познаването на законите на оптималното хранене ви позволява да осигурите здравето на човека. Това знание е просто и е следното: консумирайте толкова енергия, колкото изразходвате. Енергийната стойност (калорично съдържание) на дневната диета трябва да съответства на дневната консумация на енергия. Друг е максималното разнообразие от храни, което ще осигури разнообразие от химическия състав на храненето спрямо физиологичните нужди на хората от хранителни вещества (около 600 артикула). Консумираната храна трябва да съдържа протеини, мазнини, въглехидрати, витамини, минерални соли, вода, фибри, ензими, ароматизиращи и екстрактивни вещества, второстепенни компоненти - биофлавоноиди, индоли, антоцианиди, изофлавони и много други. В случай на недостатъчност на поне един от тези компоненти са възможни сериозни здравословни проблеми. И за да не се случи това, ежедневната диета на човек трябва да включва около 32 наименования на различни храни.

Оптималното съотношение на хранителни вещества, постъпващи в тялото, допринася за запазването на здравето и дълголетието. Но, за съжаление, по -голямата част от световното население се характеризира с дефицит на следните хранителни вещества: пълноценни (животински) протеини; полиненаситени мастни киселини; витамини С, В, В2, Е, фолиева киселина, ретинол, бета-каротин и други; макро- и микроелементи: Ca, Fe, Zn, F, Se, I и други; диетични фибри. И прекомерната консумация на такива животински мазнини и лесно смилаеми въглехидрати.

Дефицитът в приема на протеини за по-голямата част от населението е средно 20%, съдържанието на повечето витамини и микроелементи е с 15-55% по-малко от изчислените стойности на нуждата от тях, а диетичните фибри са с 30% по-ниски. Нарушаването на хранителния статус неизбежно води до влошаване на здравето и в резултат на това до развитие на болести. Ако вземем цялото население на Руската федерация като 100%, само 20%ще бъдат здрави, хората в състояние на дезадаптация (с намалена адаптивна резистентност) - 40%, а в състояние на болест и заболяване - 20% , съответно.

Сред най-често срещаните хранително-зависими заболявания са следните: атеросклероза; хипертонична болест; хиперлипидемия; затлъстяване; диабет; остеопороза; подагра; някои злокачествени новообразувания.

Динамиката на демографските показатели в Руската федерация и Украйна през последните 10 години също се характеризира с изключително негативни тенденции. Смъртността е почти два пъти раждаемостта, продължителността на живота е значително по -ниска не само от развитите страни ...

В структурата на причините за смъртта водещо място заемат патологиите на сърдечно -съдовата система и онкологичните заболявания - заболявания, рискът от които, наред с други причини, зависи от хранителните разстройства.

Недостигът на хранителни продукти в света също трябва да се вземе предвид. През 20 -ти век населението на света се е увеличило от 1,5 на 6 милиарда души. Предполага се, че до 2020 г. той ще нарасне до 8 милиарда или повече, в зависимост от това кой брои и как. Ясно е, че основният въпрос е храненето на такъв брой хора. Въпреки факта, че селскостопанското производство през последните 40 години, благодарение на подбора и усъвършенстването на агрономическите методи, е нараснало средно с 2,5 пъти, по -нататъшният растеж изглежда малко вероятен. Това означава, че темповете на производство на селскостопански хранителни продукти в бъдеще ще изостават все повече от темповете на нарастване на населението.

Съвременният човек консумира около 800 г храна и 2 литра вода на ден. Така само за ден хората изяждат повече от 4 милиона тона храна. Вече недостигът на хранителни продукти в света надхвърля 60 милиона тона, а прогнозите са разочароващи ...

Решението на проблема с увеличаването на производството на храни по старите методи вече не е възможно. Освен това традиционните селскостопански технологии не са възобновяеми: през последните 20 години човечеството е загубило над 15% от плодородния почвен слой и повечето от подходящите за отглеждане вече са включени в селскостопанското производство.

Анализ на ситуацията, която се разви през последните години в агропромишления комплекс на Русия, показва намаляване на живото население и спад в производството на всички видове селскостопански продукти с повече от 1,5 пъти. С останалите общи обеми природни и трудови ресурси кризата предизвика рязко влошаване на използването на обработваемата земя, намаление на производителността на агроекосистемите, повече от 30 милиона хектара високопродуктивни агроценози бяха изтеглени от обращение.

Предприетите до момента мерки за стабилизиране на положението на земеделския пазар се оказаха неефективни и недостатъчни. А вносът на храни надхвърли всички разумни граници и постави под въпрос сигурността на храните.

Въз основа на значението на оптимизирането на структурата на храненето за здравето на нацията, развитието и сигурността на страната, е разработена приоритетна посока за подобряване на храненето на населението на Русия: премахване на дефицита на пълноценен протеин; премахване на недостига на микроелементи; създаване на условия за оптимално физическо и психическо развитие на децата; осигуряване на безопасността на местни и вносни хранителни продукти; повишаване нивото на познания на населението по въпросите на здравословното хранене. Научната основа на съвременната стратегия за производство на храни е търсенето на нови ресурси, които осигуряват оптималното съотношение на химичните компоненти на храната за човешкото тяло. Решението на този проблем е преди всичко намирането на нови източници на протеини и витамини.

Например растение, съдържащо пълноценен протеин, което не отстъпва на животинските протеини по отношение на набор от аминокиселини, е соята. Въвеждането на продукти от него в диетата ви позволява да компенсирате дефицита на протеин, както и различни незначителни компоненти, по -специално изофлавони.

Едно от решенията на хранителния проблем е химическият синтез на хранителни продукти и техните компоненти, като вече е постигнат известен успех в производството на витаминни препарати. Много обещаващ и вече използван метод за получаване на висококачествени хранителни продукти е обогатяването им с протеини и витамини в процеса на технологична обработка, тоест производство на храни с даден химичен състав.

Друг начин е да се използват микроорганизми като отделни компоненти на хранителните продукти, тъй като скоростта на растеж на микроорганизмите е хиляда пъти по -висока от скоростта на растеж на селскостопанските животни и 500 пъти тази на растенията.

Важно е, че съществува възможност за насочено генетично предопределяне в микроорганизмите на техния химичен състав, подобряването му, което пряко определя тяхната хранителна стойност и перспективите за употреба.

По този начин през новия век производството на храни не може без използването на високи съвременни технологии и по -специално без използването на биотехнологии, използването на микроорганизми за получаване на храна.

С нарастващото съзнание за важността на здравословния начин на живот, търсенето на хранителни продукти, които не съдържат вредни вещества, се увеличи. И тук ДНК технолозите нямаше как да не участват.

По-горе вече споменахме захарно цвекло, което произвежда фруктан, нискокалоричен заместител на захарозата. Този резултат е получен чрез вмъкване на ген от йерусалимския артишок в генома на цвеклото, който кодира ензим, който превръща захарозата във фруктан. По този начин 90% от натрупаната захароза в трансгенните растения от цвекло се превръща във фруктан.

Друг пример за работа по създаването на продукти за „функционално хранене“ е опит за създаване на кафе без кофеин. Екип от учени в Хавай е изолирал ген за ензима ксантозин-N7-метилтрансфераза, който катализира критичната първа стъпка в синтеза на кофеин в листата на кафето и зърната. С помощта на Agrobacterium, антисенс версия на този ген е вмъкната в клетките на тъканната култура на кафе Arabica. Изследванията на трансформирани клетки показват, че нивото на кофеин в тях е само 2% от нормалното. Ако работата по регенерацията и размножаването на трансформираните растения е успешна, тогава тяхното използване ще избегне процеса на химическа безкофеинация на кафе, което не само ще спести 2,00 долара за килограм кафе (цената на процеса), но и ще запази вкус на напитката, развалена по този начин, която частично се губи по време на безкофеиноза ...

Развиващите се страни, където стотици милиони хора гладуват, се нуждаят особено от подобряване на качеството на храната. Например, бобовите растения, отглеждани по целия свят, нямат някои съдържащи сяра аминокиселини, включително метионин. Сега се правят активни опити за увеличаване на концентрацията на метионин в бобовите растения. В ГМ растенията е възможно да се увеличи съдържанието на съхраняващ протеин с 25% (това е направено досега за някои сортове боб). Друг вече споменат пример е обогатеният с бета-каротин „златен ориз“, получен от професор Потрикус от Техническия университет в Цюрих. Получаването на индустриална оценка би било изключително постижение. Правят се и опити за обогатяване на ориза с витамин В, липсата на който води до анемия и други заболявания.

Работата по подобряване на качествените характеристики на растениевъдството добре илюстрира възможностите на съвременните ДНК технологии при решаването на голямо разнообразие от проблеми.

Храната като лекарство

Терминът "биотехнология" се отнася до набор от индустриални методи, които използват живи организми и биологични процеси за производство. Биотехнологичните методи са стари като света - винопроизводството, печенето, варенето, сиренето се основават на използването на микроорганизми и също принадлежат към биотехнологиите.

Съвременните биотехнологии се основават на клетъчното и генното инженерство, което дава възможност за получаване на ценни биологично активни вещества - антибиотици, хормони, ензими, имуномодулатори, синтетични ваксини, аминокиселини, както и хранителни протеини, за създаване на нови сортове растения и породи животни . Основното предимство на използването на нови подходи е намаляването на зависимостта на производството от природните ресурси, използването на екологично и икономически най -печеливши методи на земеделие.

Създаването на генетично модифицирани растения дава възможност да се ускори многократно процеса на размножаване на сортове, както и да се получат култури със свойства, които не могат да бъдат отглеждани по традиционни методи. Генетичната модификация на културите ги прави устойчиви на пестициди, вредители, болести, намалявайки загубите по време на отглеждане, съхранение и подобрявайки качеството на продуктите.

Какво е характерно за второто поколение трансгенни култури, които вече се произвеждат в промишлен мащаб? Те имат по -високи агротехнически характеристики, тоест по -голяма устойчивост на вредители и плевели и съответно по -високи добиви.

От гледна точка на медицината, важните предимства на трансгенните продукти са, че, първо, беше възможно значително да се намали остатъчното количество пестициди, което направи възможно намаляването на химическото натоварване на човешкото тяло при неблагоприятна екологична ситуация. На второ място, да се придадат инсектицидни свойства на растенията, което води до намаляване на заразяването им с насекоми, а това значително намалява заразяването на зърнените култури с плесени. Известно е, че те произвеждат микотоксини (по -специално фумонизини - естествени замърсители на зърнените култури), които са токсични за хората.

По този начин, както първото поколение, така и второто поколение ГМ продукти имат положителен ефект върху човешкото здраве не само косвено - чрез подобряване на околната среда, но и директно - чрез намаляване на остатъчното количество пестициди и съдържанието на микотоксини. Не е изненадващо, че площта, заета от трансгенни култури, се увеличава от година на година.

Но сега най-голямо внимание ще бъде отделено на създаването на продукти от трето поколение, с подобрена или модифицирана хранителна стойност, устойчиви на климатични фактори, соленост на почвата, както и с удължен срок на годност и подобрени вкусови свойства, характеризиращи се с липсата на алергени.

За културите от четвърто поколение, в допълнение към горните качества, ще бъде характерна промяна в архитектурата на растенията (например нисък ръст), промяна във времето на цъфтеж и плододаване, което ще направи възможно отглеждането на тропически плодове в средната лента, промяна в размера, формата и броя на плодовете, увеличаване на ефективността на фотосинтезата, производството на хранителни вещества с повишено ниво на асимилация, тоест по -добре усвояване от организма.

Подобряването на методите за генетична модификация, както и задълбочаването на познанията за функциите на храната и за метаболизма в човешкото тяло, ще направи възможно производството на продукти, предназначени не само за осигуряване на адекватно хранене, но и за допълнително подобряване на здравето и предотвратяване на заболявания .

Биореактори на растенията

Една от обещаващите области на ДНК технологията на растенията е създаването на биореакторни растения, способни да произвеждат протеини, необходими в медицината, фармакологията и др. Предимствата на биореакторните растения включват липсата на необходимост от хранене и поддръжка, относителната лекота на създаване и размножаване и висока производителност. В допълнение, чуждите протеини не предизвикват имунен отговор в растенията, което е трудно постижимо при животните.

Необходимо е да се получи цял набор от биологично активни протеини, които поради много ниското ниво на синтез в специфични тъкани или продукти, не са достъпни за изследване по механизма на действие, широко използване или определяне на области на допълнителна употреба . Тези протеини включват например лактоферин, който се намира в малки количества в млякото на бозайници, кръвни левкоцити.

Човешкият лактоферин (hLF) обещава да се използва като хранителна добавка и лекарствен препарат за профилактика и лечение на инфекциозни заболявания на стомашно -чревния тракт на малки деца, повишавайки имунния отговор на организма при злокачествени и редица вирусни (СПИН) заболявания. Производството на лактоферин от говеждо мляко, поради ниското му съдържание, води до висока цена на лекарството. С въвеждането на кДНК на гена лактоферин в тютюневите клетки се получават редица тъкани от калус, които синтезират пресечен лактоферин, чиито антибактериални свойства са много по -силни от антибактериалните свойства на нативния лактоферин. Концентрацията на този пресечен лактоферин в тютюневите клетки е 0.6-2.5%.

Гените се вмъкват в генома на растенията, чиито продукти предизвикват имунен отговор при хора и животни, например срещу протеините на обвивката на причинители на различни заболявания, по -специално холера, хепатит, диария, както и срещу антигени на плазмените мембрани на някои тумори.

Създават се трансгенни растения, които носят гени, които произвеждат някои хормони, необходими за хормонална терапия при хора и т.н.

Пример за използването на растения за създаване на ваксини е работата, извършена в Станфордския университет. В тази работа са получени антитела към една от формите на рак с помощта на модернизиран вирус от тютюнева мозайка, в който е вмъкната хипервариабилна област на лимфом имуноглобулин. Растенията, заразени с модернизирания вирус, произвеждат антитела с правилна конформация в количество, достатъчно за клинична употреба. 80% от мишките, които са получили антителата, са преживели лимфома, докато всички мишки, които не са получили ваксината, са умрели. Предложеният метод дава възможност за бързо получаване на специфични за пациента антитела в количество, достатъчно за клинична употреба.

Перспективите за използване на растения за производство на антитела са големи. Кевин Узил и колегите му показаха, че антителата, произведени от соята, са ефективни за защита на мишките от инфекция с херпес вирус. В сравнение с антителата, произведени в клетъчните култури на бозайници, антителата, произведени от растения, имат сходни физични свойства, остават стабилни в човешките клетки и не се различават по способността си да се свързват и неутрализират вируса. Клиничните проучвания показват, че използването на антитела, произведени от тютюна, ефективно инхибира размножаването на мутантни стрептококи, които причиняват кариес.

Беше извършено създаването на ваксина, произведена от картофи срещу инсулинозависим диабет. Химерен протеин, състоящ се от В субединицата на холерен токсин и проинсулин, натрупан в картофени клубени. Наличието на В субединица улеснява клетките да консумират този продукт, което прави ваксината 100 пъти по -ефективна. Храненето на клубени с микрограмни количества инсулин на мишки с диабет забави прогресията на заболяването.

Генни технологии в борбата срещу замърсяването на околната среда. Фиторемедиация

С действията си човекът се намеси в хода на еволюционното развитие на живота на Земята и унищожи съществуването на биосферата, независима от човека. Но той не успя да премахне основните закони, управляващи биосферата, и да се освободи от тяхното влияние.

Прероден след следващия катаклизъм от останалите огнища, адаптирайки се и развивайки се, животът, въпреки това, през цялото време е имал основната посока на развитие. То беше определено от закона за историческото развитие на Rulier, според който в рамките на напредъка на живота и необратимостта на еволюцията всичко се стреми към независимост от условията на околната среда. В историческия процес такъв стремеж се реализира чрез увеличаване на сложността на организацията, която се изразява в нарастващата диференциация на структурата и функциите. Така при всеки следващ завой на спиралата на еволюцията се появяват организми с все по -сложна нервна система и нейният център - мозъкът. Учени от еволюцията от 19 век те нарекоха тази посока на еволюция „цефализация“ (от гръцки „cephalon“ - мозъкът) Въпреки това цефализацията на приматите и усложняването на тялото им в крайна сметка поставят човечеството като биологичен вид на ръба на изчезване според биологичното правило на ускоряваща се еволюция, според която усложняването на биологичната система означава намаляване на средната продължителност на съществуване на вида и увеличаване на скоростта на нейната еволюция. Например, средната продължителност на живота на вида птици е 2 милиона години, бозайниците - 800 хиляди години, родовите форми на човека - 200-500 хиляди години. Съвременният подвид на хората съществува, според някои идеи, само от 50 до 100 хиляди години, но много учени смятат, че генетичният му потенциал и резерви са изчерпани (Длексеенко, Кейсевич, 1997).

Предците на съвременния човек стъпиха на пътя, който засилва конфронтацията с биосферата и води до катастрофа преди около 1,5-3 милиона години, когато за пръв път започнаха да използват огън. От този момент пътищата на човека и биосферата се разминават, започва тяхното противопоставяне, резултатът от което може да бъде сривът на биосферата или изчезването на човека като вид.

Човечеството не може да изостави нито едно от постиженията на цивилизацията, дори и да са катастрофални: за разлика от животните, които използват само възобновяеми източници на енергия, и в количества, адекватни на способността на биосферата да се самовъзпроизвежда биомаса, човечеството може да съществува, използвайки не толкова възобновяеми, колкото не носители на възобновяема енергия и енергийни източници. Новите изобретения в тази област само изострят това противопоставяне.

Една от най -новите тенденции в използването на трансгенни растения е тяхното приложение за фиторемедиация - почистване на почви, водни килограми и др. - от замърсители: тежки метали, радионуклиди и други вредни съединения.

Замърсяването на околната среда от естествени вещества (петрол, тежки метали и др.) И синтетични съединения (ксенобиотици), често токсични за всички живи същества, се увеличава от година на година. Как да предотвратим по -нататъшно замърсяване на биосферата и да премахнем съществуващите й огнища? Едно от решенията е използването на генетични технологии. Например живи организми, предимно микроорганизми. Този подход се нарича „биоремедиация“ - биотехнология, насочена към опазване на околната среда. За разлика от индустриалните биотехнологии, чиято основна цел е да получат полезни метаболити на микроорганизми, борбата срещу замърсяването е неизбежно свързана с „освобождаването“ на микроорганизми в околната среда, което изисква задълбочено разбиране на взаимодействието им с нея. Микроорганизмите произвеждат биоразграждане - унищожаването на опасни съединения, които не са често срещан субстрат за повечето от тях. Биохимичните пътища за разграждане на сложни органични съединения могат да бъдат доста обширни (например нафталинът и неговите производни се унищожават от десетина различни ензими).

Разграждането на органичните съединения в бактериите най -често се контролира от плазмиди. Те се наричат ​​деградационни плазмиди или D-плазмиди. Те разграждат съединения като салицилат, нафталин, камфор, октан, толуен, ксилен, бифенил и др. Повечето D-плазмиди са изолирани в почвени щамове на бактерии от рода Pseudomonas. Но други бактерии също ги имат: Alcalkjenes, Flavobacterium, Artrobacter и т.н. Плазмиди, които контролират устойчивостта на тежки метали, са открити в много псевдомонади. Почти всички D-плазмиди се казват конюгативни, т.е. са в състояние независимо да се прехвърлят в клетките на потенциален реципиент.

D-плазмидите могат да контролират както началните етапи на разграждане на органично съединение, така и пълното му разграждане. Първият тип е OST плазмид, който контролира окисляването на алифатни въглеводороди до алдехиди. Съдържащите се в него гени контролират експресията на два ензима: хидроксилаза, която превръща въглеводородите в алкохол, и алкохолна дехидрогеназа, която окислява алкохола до алдехид. По -нататъшното окисляване се извършва от ензими, за синтеза на които хромозомните гени са "отговорни". Повечето D-плазмиди обаче принадлежат към втория тип.

Устойчивите на живак бактерии експресират гена mer A, който кодира протеин за прехвърляне и детоксикация на живак. Модифицираната генна конструкция на mer A е използвана за трансформиране на тютюн, рапица, топола и арабидопсис. В хидропонната култура растения с този ген са извлечени от водната среда до 80% живачни йони. В същото време растежът и метаболизмът на трансгенните растения не бяха потиснати. Устойчивостта на живак се предава от поколения семена.

След въвеждането на три модифицирани конструкции на гена mer A в лалето (Liriodendron tulipifera), растенията от една от получените линии се характеризират с бърз темп на растеж в присъствието на концентрации на живачен хлорид (HgCl 2), опасни за контрола на растенията . Растенията от тази линия абсорбират и се превръщат в по -малко токсична елементарна форма на живак и изпаряват до 10 пъти повече йонни живачни вещества от контролните растения. Учените смятат, че елементарният живак, изпарен от трансгенни дървета от този вид, веднага ще се разсее във въздуха.

Тежките метали са неразделна част от замърсителите на земята, използвани в селскостопанското производство. В случая на кадмий е известно, че повечето растения го натрупват в корените, докато някои растения, като маруля и тютюн, го натрупват главно в листата. Кадмият навлиза в почвата главно от промишлени емисии и като примес във фосфорните торове.

Един от подходите за намаляване на приема на кадмий при хора и животни може да бъде производството на трансгенни растения, които натрупват по -малко количество от този метал в листата. Този подход е ценен за онези растителни видове, чиито листа се използват за храна или за храна на животни.

Можете също да използвате металотионеини, малки протеини, богати на цистеин, които могат да свързват тежки метали. Доказано е, че металотионеинът от бозайници функционира в растенията. Получени са трансгенни растения, експресиращи гени на металотионеини, и е показано, че тези растения са по -устойчиви на кадмий от контролните растения.

Трансгенните растения с гена hMTII на бозайниците са имали 60-70% по -ниска концентрация на кадмий в стъблата в сравнение с контролата, а прехвърлянето на кадмий от корените към стъблата също е намалено - само 20% от абсорбирания кадмий е транспортиран до стъблата.

Известно е, че растенията натрупват тежки метали, като ги извличат от почвата или водата. Фиторемедиацията се основава на това свойство, разделено на фитоекстракция и ризофилтрация. Фитоекстракцията се отнася до използването на бързорастящи растения за извличане на тежки метали от почвата. Ризофилтрацията е абсорбция и концентрация на токсични метали от водата от корените на растенията. Растенията, които са абсорбирали метали, се компостират или изгарят. Растенията се различават значително по капацитета си за съхранение. Така брюкселското зеле може да натрупа до 3,5% олово (на база сухо тегло на растенията), а корените му - до 20%. Това растение също акумулира успешно мед, никел, хром, цинк и др. Фиторемедиацията е обещаваща и за пречистването на почвата и водата от радионуклиди. Но токсичните органични съединения не се разлагат от растенията; тук е по -обещаващо да се използват микроорганизми. Въпреки че някои автори настояват за намаляване на концентрацията на органични замърсители по време на фиторемедиацията, те се унищожават главно не от растения, а от микроорганизми, живеещи в тяхната ризосфера.

Симбиотичният азотен фиксатор на люцерна, Rhlzobium melitotj, е интегриран с редица гени, които разграждат бензин, толуин и ксилен, съдържащи се в горивото. Дълбоката коренова система на люцерна позволява почистване на почвата, замърсена с нефтопродукти, на дълбочина 2-2,5 метра.

Трябва да се помни, че повечето от ксенобиотиците са се появили в околната среда през последните 50 години. Но в природата вече има микроорганизми, способни да ги оползотворят. Това предполага, че в популациите на микроорганизми генетичните събития настъпват доста бързо, което определя тяхната еволюция, по -точно микроеволюцията. Тъй като броят на ксенобиотиците във връзка с нашата техногенна цивилизация става все по -голям, важно е да имаме общо разбиране за метаболизма на микроорганизмите и техните метаболитни способности. Всичко това изискваше развитието на нова наука - метаболомика. Тя се основава на факта, че бактериите могат да придобият способността да обработват нови съединения в резултат на мутации. По правило това изисква няколко последователни мутации или вмъкване на нови генни системи от вече съществуващите в други видове микроорганизми. Например, за разлагането на стабилно органохалогенно съединение е необходима генетична информация, която се намира в клетките на различни микроорганизми. В природата този обмен на информация се дължи на хоризонталния трансфер на гени, а в лабораториите се използват методи на ДНК технология, взети от природата.

По-нататъшното развитие на фито- и биоремедиацията е сложен проблем, свързан по-специално с използването на растения и ризосферни микроорганизми. Растенията успешно ще извличат тежки метали от почвата, а ризосферните бактерии ще разграждат органичните съединения, повишавайки ефективността на фиторемедиацията, насърчавайки растежа на растенията, а растенията - развитието на микроорганизми, живеещи върху корените им.

Замърсяването на околната среда може да се счита за болест на екосистемите, а биоремедиацията - за лечение. Също така трябва да се разглежда като превенция на множество човешки болести, причинени от замърсяване на околната среда. В сравнение с други методи за почистване, този е много по -евтин. При дифузно замърсяване (пестициди, нефт и нефтопродукти, тринитротолуол, замърсило множество земи), няма алтернатива за него. При почистването на околната среда от замърсяване е важно правилно да се даде приоритет, да се сведат до минимум рисковете, свързани с това или онова замърсяване, и да се вземат предвид свойствата на определено съединение и неговият ефект, преди всичко, върху човешкото здраве. Има нужда от законодателни актове и правила, регулиращи въвеждането на ГМ микроорганизми в околната среда, с които има специални надежди за почистване от всякакви замърсители. За разлика от индустриалните биотехнологии, където е възможно стриктно да се контролират всички параметри на технологичния процес, биоремедиацията се извършва в отворена система, където такъв контрол е труден. До известна степен това винаги е „ноу-хау“, вид изкуство.

Предимството на микроорганизмите при пречистването на нефтопродукти беше напълно демонстрирано, когато след катастрофата с танкера 5000 м 3 петрол се изля в морето край бреговете на Аляска. Около 1,5 хиляди километра от бреговата линия са замърсени с петрол. Механичното почистване включваше 11 000 работници и разнообразно оборудване (струваше 1 милион долара на ден). Но имаше и друг начин: по същото време в почвата беше въведено азотно торене за почистване на крайбрежието, което ускори развитието на естествени микробни общности. Това ускорява разграждането на маслото 3-5 пъти. В резултат на това замърсяването, последствията от което, според изчисленията, биха могли да засегнат дори след 10 години, е напълно елиминирано за 2 години, като са похарчени по -малко от 1 милион долара за биоремедиация.

Развитието на биоремедиацията, технологиите и методите на нейното прилагане изискват интердисциплинарен подход и сътрудничество на специалисти в областта на генетиката и молекулярната биология, екологията и други дисциплини. По този начин областите на използване на генното инженерство са много разнообразни и обширни, а някои от тях са фантастични и в същото време много обещаващи по отношение на постижими резултати.

Изследването на реакцията на живите организми на промените в околната среда е изключително важно за оценка на въздействието на тези промени, особено тези от антропогенен произход, върху биоразнообразието, чието опазване е най -важната задача на човешката цивилизация.

Според Организацията за икономическо сътрудничество и развитие (ОИСР) потенциалният пазар за биоремедиация е повече от 75 млрд. Долара. Ускореното въвеждане на биотехнологии за опазване на околната среда се дължи, по -специално, на факта, че те са много по -евтини от другите лечения технологии. Според ОИСР биоремедиацията е от местно, регионално и глобално значение и както естествените организми, така и ГМО ще се използват все повече за почистване.

Биогорива

Предвид ограничените запаси от изкопаема енергия, сега следва да се обърне специално внимание на възможността за използване на нови видове горива - метан, водород и др., Както и възобновяеми енергийни източници. В общия енергиен баланс обаче такива екологично чисти енергийни източници като енергията на Слънцето, морските течения, водата, вятъра и т.н., могат да съставляват не повече от 20% от общото им производство. В тази ситуация един от най -обещаващите възобновяеми енергийни източници е биомасата, чието използване непрекъснато се подобрява. В същото време, наред с директното изгаряне, биоконверсионните процеси са широко използвани, например алкохолна и анаеробна ферментация, термични преобразувания, газификация, пиролиза и др., Използвани като добавка към гориво вместо вносен нефт. За същата цел започна експлоатацията на естествени гъсталаци на черна лоза, която заема около 6 милиона хектара в североизточните райони на страната.

Ако в Индия, Китай и някои други страни селскостопанските отпадъци се използват за получаване на биогаз, то в Швеция, Германия, Бразилия, САЩ, Канада селскостопанските култури се отглеждат специално за производството на гориво от етанол. Ефективен заместител на изкопаемите горива са рапицата и рапичното масло, чиито пролетни форми могат да се отглеждат в Русия до Северния полярен кръг. Соята, слънчогледът и други култури също могат да бъдат източник на растителни масла за производство на биогорива. Захарната тръстика се използва все повече за производство на етанол в Бразилия, а царевицата се използва в САЩ.

Коефициентът на производство на енергия (съотношението на общия енергиен еквивалент на полезни продукти към всички енергийни разходи за производството му) е 1,3 за захарно цвекло; фуражни треви - 2,1; рапица - 2,6; пшенична слама - 2,9. В същото време, поради използването на 60 центнера пшенична слама като суровина от всеки хектар, е възможно да се получат 10 хил. М3 генериращ газ или 57,1 GJ.

Поради бързото изчерпване на природните ресурси на нефт, газ и въглища в много страни, специално внимание се отделя на т. Нар. Маслодайни растения-Euphorbia lathyris (еуфорбия) и E.tirucallii от семейство еуфорбия (Kupharbiacea), съдържащи латекс, чийто състав на терпени е близък по своите характеристики до висококачествено масло. В същото време добивът на сухо вещество от тези растения е около 20 т / ха, а добивът на маслоподобен продукт в условията на Северна Калифорния (т.е. в зона от 200-400 мм валежи годишно) може достигат 65 барела суровини на хектар. Следователно е по -изгодно да се отглеждат растителни заместители на изкопаеми горива, тъй като от всеки хектар могат да се получат повече от 3600 петродолара, което в еквивалент на зърното ще възлиза на 460 c / ha, т.е. 20 пъти средният добив на пшеница в САЩ и Канада. Ако си припомним добре познатия лозунг на САЩ „за всеки барел петрол бушел зърно“, то при днешните цени на нефт, газ и зърно това означава размяна - 1 зърнен долар за около 25 петродолара. Разбира се, барел масло няма да замени бушел зърно в буквалния смисъл и далеч от всяка зона ще може да отглежда тези видове растения. Но получаването на алтернативни горива чрез целенасочено развъждане на растения също превръща техногенния и енергиен компонент на високопродуктивните агрофитоценози във възпроизводим и екологично чист фактор за интензифициране на растениевъдството и това, разбира се, е едно от най -безболезнените решения за държави като Украйна - да използват широко растенията като възобновяеми ресурси, включително енергия (биодизел, смазочни материали и др.). Например, производството на зимна рапица вече осигурява съотношение 1: 5 консумация на енергия към енергията.

ГМО и биоразнообразие

Основният момент на съвременния етап на развъждане е ясното разбиране, че основата за неговото развитие, включително използването на техники за генно инженерство, е биологичното разнообразие.

Еволюцията на растителното царство следва пътя на умножаване на броя на видовете и тяхната „екологична специализация“. Този факт показва опасността от намаляване на биологичното (генетично) разнообразие в биосферата като цяло и в частност в агроекосистемите. Рязкото намаляване на видовото и генетичното разнообразие намали не само устойчивостта на растениевъдството към капризите на времето и климатичните промени, но и способността за по -ефективно използване на слънчевата енергия и други неизчерпаеми ресурси на естествената среда (въглерод, кислород, водород, азот и други биофилни елементи), които, както е известно, представляват 90-95% от сухото вещество на фитомасата. В допълнение, това води до изчезване на гени и генни комбинации, които биха могли да бъдат използвани в развъдната работа на бъдещето.

Една и съща област, подчерта Чарлз Дарвин (1859), може да осигури повече живот, колкото по -разнообразни са формите, които я обитават. Всеки култивиран растителен вид, във връзка с еволюционната си история и специфичната работа на животновъда, се характеризира със собствен „агроекологичен паспорт“, т.е. ограничаването на размера и качеството на реколтата до определена комбинация от температура, влажност, осветление, съдържанието на минерални хранителни елементи, както и неравномерното им разпределение във времето и пространството. Следователно, намаляването на биологичното разнообразие в селскостопанските ландшафти намалява, наред с други неща, възможността за диференцирано използване на природните ресурси и следователно прилагането на диференциален наем на земя от I и II тип. Едновременно с това се отслабва екологичната стабилност на агроекосистемите, особено при неблагоприятни почвени, климатични и метеорологични условия.

Известни са мащабите на бедствието, причинено от увреждане на картофите от нематоди и късни болести, катастрофални загуби на пшеница поради увреждане на ръждата, царевица поради епифитотика на хелминтоспориоза, унищожаване на тръстикови насаждения поради вируси и др.

Рязко намаляване на генетичното разнообразие на растителните видове, култивирани в началото на 21-ви век, ясно се доказва от факта, че от 250 хиляди вида цъфтящи растения през последните 10 хиляди години, човекът е въвел в културата 5-7 хиляди вида, от които само 20 култури (14 от тях принадлежат на зърнени и бобови култури) формират основата на съвременния хранителен режим на световното население. Като цяло към днешна дата около 60% от хранителните продукти се произвеждат поради отглеждането на няколко зърнени култури, а над 90% от човешките нужди от храна се осигуряват от 15 вида селскостопански растения и 8 опитомени животински вида. Така от 1940 милиона тона зърнопроизводство почти 98% се падат на пшеница (589 милиона тона), ориз (563 милиона тона), царевица (604 милиона тона) и ечемик (138 милиона тона). От 22 -те известни вида ориз (род Oryza), само два са широко култивирани (Oryza glaberrima и O.sativa). Подобна ситуация се е развила и с бобовите растения, брутното производство на 25 -те най -важни вида от които е само около 200 млн. Т. И повечето от тях са соя и фъстъци, култивирани главно като маслодайни семена. Поради тази причина разнообразието от органични съединения в човешката диета е намаляло значително. Може да се предположи, че за Homo sapiens, като един от биологичните видове, необходимостта от висока биохимична променливост на храната е записана в еволюционната „памет“. Следователно възходящата тенденция в неговата еднородност може да има най -негативни последици за здравето. Поради широкото разпространение на онкологични заболявания, атеросклероза, депресия и други заболявания, се обръща внимание на липсата на витамини, тонизиращи вещества, полиненаситени мазнини и други биологично ценни вещества.

Очевидно е, че важен фактор за разпространението на определена ценна култура е мащабът на нейното използване. По този начин бързото увеличаване на площта на соята и царевицата в САЩ и други страни се дължи на производството на стотици наименования на съответните продукти. Задачата за диверсификация е много важна и за други култури (например, висококачествена бира започна да се добива от сорго, уиски от ръж и др.).

Увеличаването на площта под култури на такива ценни култури като елда (Fagopyrum), която има високи адаптационни способности при различни, включително неблагоприятни условия на околната среда, амарант (Amaranthus), заслужава повече внимание по отношение на решаване на взаимосвързани проблеми на здравословната храна и увеличаване на видовото разнообразие от агроекосистеми, киноа (Chenopodium quinoa), рапица, горчица и дори картофи.

С развитието на географските открития и световната търговия въвеждането на нови растителни видове стана широко разпространено. Писмените паметници свидетелстват например, че още през 1500 г. пр.н.е. Египетският фараон Хатшепсут изпраща кораби в Източна Африка, за да събира растения, използвани в религиозни обреди. В Япония има паметник на Таджи Мамори, който по заповед на императора пътува до Китай, за да събира цитрусови растения. Развитието на селското стопанство изигра особена роля в мобилизирането на растителните генетични ресурси. От историята на Съединените щати е известно, че още през 1897 г. Нилс Хансен пристига в Сибир в търсене на люцерна и други фуражни растения, способни да растат успешно в сухите и студени условия на северноамериканските прерии. Смята се, че през този период от Русия са били внесени в САЩ такива важни фуражни култури като огън, прасета, власатка, таралеж, бяла огъната, люцерна, детелина и много други. Приблизително по същото време Марк Карлтън събираше сортове пшеница в Русия, от които сортът Харков за дълъг период заемаше повече от 21 милиона акра годишно в Съединените щати и става основа за производството на твърда пшеница в зоната на Северните равнини (Жученко , 2004).

Въвеждането на нови растителни видове в културата продължава и в момента. В перуанските Анди е открит сорт лупина (тарви), който е бил консумиран от предците на съвременните индианци, който надминава дори соята по съдържание на протеини. В допълнение, тарви е устойчив на ниски температури, неизискващ към плодородието на почвата. Животновъдите успяха да получат форми на тарви, съдържащи по -малко от 0,025% алкалоиди спрямо 3,3% в изходния материал. Икономическите видове включват също австралийската билка (Echinochloa lurnerana), която може да бъде отлична просоподобна култура за много сухи райони. Сред обещаващите култури заслужава внимание вида Bauhinia esculenta, който подобно на Psophocarpus tetragonolobus образува грудки, а семената му съдържат повече от 30% протеини и мазнини. При много сухи условия може да се използва видът Voandzeia subterranea, който е не само богат на протеини, но и по -устойчив на суша от фъстъците, а също така е по -устойчив на болести и вредители. За сухи и безплодни маслодайни земи Cucurbita foetidissima от семейство Cucurbitaceae се счита за обещаващ, а за солени пасища - някои видове от рода Atriplex от семейство Chenopodiaceae, които отделят излишната сол през листата.

В момента в много страни по света тече активна селекционна работа с амаранта (Amaranthus), забравена култура на инките, чиито семена, в сравнение с използваните растителни видове зърнени култури, съдържат два пъти повече протеини, включително 2-3 пъти повече лизин и метионин, 2-4 пъти повече мазнини и т.н. Открити са линии на царевица, които поради наличието на бактерии Spirillum lipoferum в корените им фиксират атмосферния азот в същото количество като соевите растения. Установено е, че азотфиксиращите бактерии функционират и върху корените на редица видове тропически треви, усвоявайки азота не по-малко активно от бактериите от рода Rhizobium в бобовите растения. По този начин беше възможно да се намерят видове тропически треви, способни да фиксират до 1,7 кг азот на ден на хектар, т.е. 620 кг / година.

В много страни, включително европейски, картофите са основният източник на витамин С, тъй като се консумират в големи количества. Известно е, че производството на картофи в света е около 300 милиона тона.

В същото време от 154 известни вида картофи, само един, Solanum tuberosum, е вездесъщ. Очевидно е, че във връзка с увеличените възможности за размножаване за увеличаване на потенциалната производителност на растенията, както и необходимостта от повишаване на екологичната стабилност на агроценозите и развитието на области с малка полза за отглеждането на растения, мащабите на човешката дейност до въвеждането на нови растителни видове в културата значително ще се увеличи. В крайна сметка „несъзнателно“ (терминът на Дарвин) и съзнателен подбор доведоха до факта, че адаптивният потенциал на култивираните растения значително се различава от този на техните диви предци, не само поради различията в самите критерии за адаптивност, но и в основните му компоненти : потенциална производителност, устойчивост на абиотичен и биотичен стрес, съдържание на икономически ценни вещества.

Наред със запазването на растителния генофонд в природните резервати, светилищата и националните екопаркове, т.е. in situ, създаването на „генни банки“ или „банки на зародишна плазма“, за да се гарантира безопасното съхраняване на ex situ колекции, ще играе все по -важна роля през следващия период. Инициатор на организацията на последния беше Н.И. Вавилов, който събра във VIR най -голямата банка от растителни ресурси в света по онова време, която послужи като пример и основа за всички последващи банки и най -важното, неведнъж спасява редица държави от опустошения и глад ( например, благодарение на наличието на резистентни гени в генетичната банка VIR).

Благодарение на продължаването на идеологията на Н.И. Вавилов, до края на 90 -те години националните и международни колекции от растения наброяват над 6 милиона екземпляра, включително повече от 1,2 милиона зърнени култури, 400 хиляди хранителни бобови растения, 215 хиляди фуражи, 140 хиляди зеленчуци, над 70 хиляди кореноплодни култури. В същото време 32% от пробите се съхраняват в Европа, 25% - в Азия, 12% - в Северна Америка, по 10% всяка - в Латинска Америка и международни центрове, 6% - в Африка, 5% - в Близкия Изток.

Притежатели на най -големите по количество и качество проби от генетични колекции са САЩ (550 хиляди), Китай (440 хиляди), Индия (345 хиляди) и Русия (320 хиляди). Наред с опазването на растителните ресурси в генбанките, създаването на природни резервати от флора и фауна става все по -широко разпространено. Поради драстично засилената интеграция на световния пазар на храни, обменът на растителни генетични ресурси между страните също се е увеличил значително. В основата на тези процеси е разбирането, че никоя страна или регион не е самодостатъчна по отношение на предоставянето на генетични ресурси. Създаването на национални ботанически градини в редица страни допринесе значително за мобилизирането на генетични ресурси. Сред тях например ботаническата градина, създадена в Лондон през 1760 г. и постоянно внасяща екзотични растителни видове от колониални страни.

В момента Международният съвет за растителни генетични ресурси (IBPGR) координира работата по опазването на генетичния фонд на растенията в света. От 1980 г. се прилага Европейската програма за сътрудничество в областта на генетичните ресурси. Важна роля в това играе и Комисията на ФАО по растителните генетични ресурси, решения на международни конференции, приети през 1992 г., Конвенцията за биологичното разнообразие. В същото време функционират различни видове генни банки. Някои от тях поддържат само една култура и нейните диви роднини, други - няколко култури от определена почвено -климатична зона; докато някои съдържат основни колекции за дългосрочно съхранение, докато други са съсредоточени върху задоволяването на нуждите на центровете за подбор и изследователските институции. Така че в генната банка в Kew Gardens (Англия) се съхраняват само диви растения (около 5000 вида).

Адаптивната стратегия за интензификация на селското стопанство поставя качествено нови изисквания за мобилизиране на световните растителни ресурси по отношение на събирането, съхранението и използването на генофонда, включително въвеждането на нови растителни видове в културата. В момента над 25 хиляди вида висши растения са застрашени от пълно унищожение в света, включително в Европа - всеки трети от 11,5 хиляди вида. Много примитивни форми на пшеница, ечемик, ръж, леща и други култури са загубени завинаги. Местните сортове и плевелните видове изчезват особено бързо. Така че, ако в Китай и Индия в началото на 50 -те години. XX век са използвани хиляди сортове пшеница, тогава вече през 70 -те години - само десетки. В същото време всеки вид, екотип, местен сорт е уникален комплекс от коадаптирани генни блокове, създадени при продължителна естествена или изкуствена селекция, които в крайна сметка осигуряват най-ефективното използване на природните и антропогенните ресурси в определена екологична ниша.

Разбирането на ретроспективния характер на еволюционната „памет“ на висшите растения ясно показва необходимостта от запазване на видовото разнообразие на флората не само в генни банки и центрове на генетични ресурси, но и в природни условия, т.е. в състояние на постоянно развиваща се динамична система. Същевременно създаването на генетични колекции от генетични системи за трансформация на генетична информация, включително res-системи, mei-мутанти, гаметоцидни гени, полиплоидни структури, различни типове рекомбинационни системи, репродуктивни изолационни системи и т.н., заслужава много Ясно е, че те могат да бъдат от съществено значение за развитието на развъждането на бъдещето, използвайки технологии за генно инженерство. Също така е важно да се идентифицират и запазят генетичните детерминанти на образуването на стабилни хомеостатични системи, синергични, кумулативни, компенсаторни и други ценотични реакции, които осигуряват екологично "буфериране" и динамично равновесие на биоценотичната среда. Такива генетично детерминирани растителни черти като конкурентоспособност, алелопатични и симбиотични взаимодействия и други формиращи околната среда ефекти, реализирани на биоценотично ниво, също заслужават по-голямо внимание. Особено внимание трябва да се обърне на растителните видове с конститутивна устойчивост на стресови фактори на околната среда. Известно е, че през втората половина на ХХ век. в редица страни площите с този вид култури са се увеличили значително (понякога с 60-80 пъти).

Понастоящем в света работят над 1460 национални генни банки, включително около 300 големи, в които в условия ex situ е гарантирано съхранение на проби от култивирани растения и техните диви роднини. Колекциите ex situ се съхраняват и от ботанически градини, от които в света има около 2 хиляди (около 80 хиляди растителни вида, 4 милиона проби и 600 семена). Тяхното присъствие е знак за национален суверенитет, ниво на култура, загриженост за бъдещето на страната и света. До 2002 г. повече от 532 хиляди растителни екземпляра са запазени в международни центрове под контрола на консултативната група на FDO, от които 73% принадлежат към традиционните и местни раси, както и към диви роднини на културните растения. Както е отбелязано от Dleksanyan (2003), трябва да се прави разлика между понятията „генетична банка“ и „колекции от ex silu“. Ако първото е гарантираното съхранение на генофонда в специално оборудвани помещения, тогава „ex situ колекции“ включват проби, които представляват интерес за притежателите им.

В началото на 50 -те години. През XX век първият сорт ориз полу-джудже е получен с помощта на гена джудже от китайския сорт Fee-geo-woo, а сортът пшеница Gaines на поливните земи в северозападната част на Тихия океан на САЩ даде рекордна реколта от 141 кг / ха. През 1966 г. е създаден сорт IR 8, който получава прозвището „чудо ориз“. С висока селскостопанска технология тези сортове дадоха 80 и дори 130 ц / ха. Подобни резултати са получени с просо. Докато старите сортове са с индекс на добив 30-40%, новите са с 50-60% и повече.

Допълнителните възможности за увеличаване на добивите чрез увеличаване на индекса на доходност са ограничени. Следователно трябва да се обърне много повече внимание на увеличаването на количеството на нетната фотосинтеза. Необходимо е да се акцентира върху широка видова и сортова хетерогенност на агроекосистемите и агроландшафтите в областта на растениевъдството, заедно с подбора на застрахователни култури, както и на култури и взаимно застраховани сортове, той включва и диференциран подход за реализиране на адаптивните потенциала на всеки от тях. Високата потенциална производителност на сорта и агроекосистемата, постигната чрез (а понякога и чрез) намаляване на тяхната екологична устойчивост на фактори на околната среда, ограничаващи размера и качеството на реколтата, както и функционирането на прекомерно консумираща биоенергия екологична устойчивост, не може да се счита като адаптивни, тъй като за културните растения основният индикатор за адаптивност в крайна сметка е да се осигури висока стойност и качество на реколтата. Генните басейни, натрупани в генни банки, могат да бъдат източник за научно обосновано размножаване за създаване на необходимите сортове.

Трябва да се подчертае, че милиони присъединявания са събрани в световните генетични банки на култивирани растения; обаче досега само 1% от тях са изследвани във връзка с техните потенциални свойства (Жученко, 2004). В същото време контролът и подобряването на техния генетичен компонент - генофондовете на селскостопанските видове, който определя характеристиките на местните агросистеми - е от водещо значение за създаването на устойчиви земеделски системи.