Reumatoidartriidi ravi põhiliste haigust modifitseerivate reumavastaste ravimitega (PDMD)

Reumatoidartriidi ravis kasutatakse liigese erosiooni progresseerumist aeglustavaid ravimeid. Need on põhilised haigust modifitseerivad reumavastased ravimid (DMP), mis on üldise raviprogrammi oluline komponent. Mis need ravimid on ja kuidas need toimivad?

Haigust modifitseerivad ravimid mõjutavad immuunsüsteemi, aeglustades reumatoidartriidi progresseerumist, kust nende nimi pärineb. DMARDide kategooriasse kuulub palju erinevaid ravimeid, kuid mõned on kõige sagedamini kasutatavad:

Rheumatex (metotreksaat)- peamine ravim BPRP kategoorias. See toimib samamoodi nagu teised ravimid ja on paljudel juhtudel tõhusam. See on ka suhteliselt odav ja enamasti ohutu. Sarnaselt teistele kaitstud päritolunimetustele on metotreksaadil mitmeid kõrvaltoimeid: see võib põhjustada maoärritust, see võib olla mürgine maksale või luuüdile ning võib mõjutada rasedust. Harvadel juhtudel põhjustab see hingamisraskusi. Hea ringlus on metotreksaadi võtmisel hädavajalik. Foolhappe samaaegne kasutamine võib vähendada mõningaid kõrvaltoimeid. Metotreksaadi kõige olulisem eelis on see, et seda saab kasutada pikka aega. Ravimit võib manustada ka lastele.

Bioloogilised ained: Enbrel (etanercet), Humira (adalimumab), Kineret (anakinra), Orentia (abatatset), Remikad (infliksimab) ja Rituxan (rituksimab). Need on uusimad ravimid reumatoidartriidi raviks, mida manustatakse subkutaanselt või intravenoosselt. Need neutraliseerivad immuunsüsteemi aktiivsust, mis kahjustab liigeseid. Need ravimid koos metotreksaadiga aitavad enamikul inimestel ületada reumatoidartriidi sümptomeid. Uuringud on näidanud, et neil ravimitel on vähem kõrvaltoimeid kui teistel KPN -idel. Üks komplikatsioone on suurenenud vastuvõtlikkus ägedatele nakkushaigustele. Need ravimid võivad kahjustada maksa- ja verehaigusi ning krooniliste südamehaiguste korral tuleb neid kasutada ettevaatusega. Muud võimalikud kõrvaltoimed võivad ilmneda alles pärast ravimite pikaajalist kasutamist.

Plaquenil (hüdroksüklorokviin) ja Asulfidiin(sulfasaliin ) kasutatakse mõõduka reumatoidartriidi korral. Need ei ole nii tugevad kui teised KPN, kuid neil on vähem kõrvaltoimeid. Harvadel juhtudel avaldab Plaquenil negatiivset mõju silmadele. Seda ravimit kasutavaid patsiente peab igal aastal silmaarst kontrollima.

Minotsiin (minotsükliin) Kas antibiootikum, mis võib peatada RA põletikulise protsessi. Selle toime ilmneb mõne kuu pärast. Muudel juhtudel kulub terve aasta kõrvaltoimete ilmnemiseks aasta. Pikaajalisel kasutamisel võib minotsükliin põhjustada naha pigmentatsiooni.

Arava (leflunomiid) toimib nagu metotreksaat ja on koos sellega tõhusam. Ravimitel on sarnased kõrvaltoimed. Arava võib põhjustada kõhulahtisust, sellisel juhul tuleb see katkestada. Kuna Arava avaldab negatiivset mõju lootele, on see raseduse ajal naistel vastunäidustatud.

Neoral (asatiopriin) seda kasutatakse mitmesuguste põletikuga kaasnevate haiguste, sealhulgas reumatoidartriidi korral. Kuid selle negatiivse mõju tõttu neerufunktsioonile ja muudele kõrvaltoimetele kasutatakse seda tavaliselt reumatoidartriidi ägenemiste raviks, kui teised ravimid on ebaefektiivsed.

Imunar (asatiopriin) kasutatakse erinevate põletikuliste seisundite, sealhulgas reumatoidartriidi korral. Kõige sagedasemad kõrvaltoimed on iiveldus ja oksendamine, mõnikord kõhuvalu ja kõhulahtisus. Asatiopriini pikaajaline kasutamine suurendab vähktõve tekkimise tõenäosust.

DMARD -id aeglustavad reumatoidartriidi progresseerumist ja aitavad paljudel inimestel oma elukvaliteeti parandada. Mõnel juhul võib tekkida remissioon. Põhimõtteliselt aeglustavad ravimid haiguse progresseerumist.

Ühe PDRP või nende kombinatsiooni kasutamine võib pikendada reumatoidartriidi asümptomaatilist kulgu ja leevendada haiguse ägedaid ilminguid. Teie liigesed vajavad hommikul kiikumiseks vähem aega. Järgmisel kontrollimisel võib reumatoloog teile soovitada, et teie viimastel röntgenipiltidel poleks uusi kahjustusi. Samuti vähendab BPRP regulaarne kasutamine liigeste pikaajalise hävitava protsessi tõenäosust.

Kas BPRP -d on ohutud? Kõik kaitstud päritolunimetused on heaks kiitnud Toidu- ja Ravimiamet (USA). Paljud inimesed võtavad neid ravimeid ilma kõrvaltoimeta.

Kuid reumatoidartriidi sümptomitele mõjudes mõjutavad PDBM -id kogu keha, nende võimas toime põhjustab reeglina mõningaid kõrvaltoimeid. PDBM -il on järgmised tüüpilised kõrvaltoimed:

Kõhuhäired. DMARDid põhjustavad sageli iiveldust, mõnikord oksendamist ja kõhulahtisust. Neid sümptomeid saab ravida teiste ravimitega. Ka komplikatsioonid kaovad, kui keha harjub ravimiga. Kui sümptomid on ebamugavad, määrab teie reumatoloog teise ravimi.

Maksa düsfunktsioon. See tüsistus on vähem levinud kui seedehäired. Maksakahjustuse kontrollimiseks peate regulaarselt tegema vereanalüüse.

Vere seisund. DMARDid võivad kahjustada immuunsüsteemi ja suurendada nakkushaiguste riski. Samuti võib see vähendada organismi nakkuste eest kaitsvate valgete vereliblede taset. Madal punaste vereliblede arv (aneemia) suurendab väsimust. Regulaarne lihtne test aitab hoida teie punaseid vereliblesid kontrolli all.

Artikli avaldamise kuupäev: 08.08.2016

Artikli värskendamise kuupäev: 28.01.

Artriit on erineva päritoluga põletikulise iseloomuga liigesehaiguste rühma üldnimetus. Ühe või mitme liigese põletik korraga võib olla nii iseseisev haigus kui ka keha süsteemsete patoloogiate ilming.

Mis on artriit selle kõige lihtsamas tähenduses? Lihtsamalt öeldes on see kõhrepõletik, sünoviaalmembraan, kapsel, liigesevedelik ja muud liigese elemendid.

Artriiti on rohkem kui 10 tüüpi (rohkem nende kohta - hiljem artiklis). Erinevat tüüpi haiguste arengu mehhanism on peaaegu sama, välja arvatud mõned nüansid.

Patoloogia mõjutab negatiivselt patsiendi elukvaliteeti, selle peamised sümptomid: valusündroom, kahjustatud piirkonna turse ja punetus, lokaalne temperatuuri tõus, liikumispiirang, liigese deformatsioon. Inimesel muutub raskeks igapäevaste toimingute tegemine ja raske haiguse kulgu korral isegi elementaarsed liigutused. Pikaajaline krooniline artriit viib sageli puude rühma registreerimisel osalise või täieliku liikumatuseni.

Igat tüüpi artriit on ravitav(mõnda tüüpi ravitakse paremini ja kergemini, mõnda halvemini), eriti praegusel ajal (artikkel on kirjutatud 2016. aastal), kui on välja töötatud ja edukalt rakendatud palju ravimeetodeid, mis võimaldavad tõhusalt võidelda mitte ainult haiguse sümptomitega. haigus, aga ka selle põhjus ja tagajärg.

Artriiti saavad ravida järgmise kolme eriala arstid: reumatoloog, artroloog, ortopeediline traumatoloog. Kui liigeste põletik on arenenud tuberkuloosi, süüfilise, brutselloosi või mõne muu infektsiooni taustal, siis on rõhk pandud põhihaiguse ravile, millega tegeleb vastavalt fütiaatria, nakkushaiguste spetsialist või dermatoloog. -venereoloog.

Allpool kirjeldan üksikasjalikult artriidi tüüpe, põhjuseid ja sümptomeid, räägin kaasaegsetest diagnostikameetoditest ja haiguse ravimeetoditest.

Artriidi tüübid

Artriidi hindamine kategooriate kaupa	Vaated
Põletikuline artriit	Psoriaatiline
	Reumaatiline
	Reumatoidartriit
	Reaktiivne
	Nakkuslik
	Tuberkuloosne
Degeneratiivne artriit	Traumaatiline
	Osteoartriit
Võttes arvesse arengu põhjust ja mehhanismi	Esmane - anküloseeriv spondüliit, Stilli tõbi, pseudopodagra, reumaatiline, psoriaatiline, septiline, juveniilne artriit, eri tüüpi spetsiifiline nakkuslik artriit (viirus-, düsenteeria- või gonorröa).
	Sekundaarne - tekib mõne patoloogia taustal, näiteks pahaloomuline kasvaja, osteomüeliit, autoimmuunhaigused, sarkoidoos, hepatiit, borrelioos, mõned vere-, kopsu- või seedetraktihaigused.
Mõjutatud liigeste arvu järgi	Monoartriit - ainult ühe liigese isoleeritud põletik, tavaliselt suur
	Oligoartriit - kiindumus mitte rohkem kui 3 liigesesse
	Polüartriit - nii suurte kui ka väikeste liigeste 3–6 põletik korraga

Muutuste olemuse järgi jaguneb artriit järgmisteks osadeks:

• põletikuline, mida iseloomustab põletiku esinemine,
• degeneratiivne, kui alguses on kõhre alatoitumine, düstroofia, kahjustatud liigese välimuse muutus, millele järgneb selle deformatsioon.

Artriit esineb ägedas, alaägedas ja kroonilises vormis. Äge või alaäge kulg on kõige iseloomulikum põletikulisele kahjustusele, krooniline degeneratiivsele-düstroofsele.

Äge põletikuline protsess on: seroosne, seroos-kiuline, mädane.

Kõige "kahjutum" põletik koos seroosse (läbipaistva) vedeliku moodustumise ja kogunemisega sünoviaalkotti toimub koos sünoviidiga - liigese membraani põletik.

Eriti raske artriit on mädane. Sellega põletik mõjutab lisaks liigesekotile ka sellega külgnevaid kudesid ja patogeensete mikroorganismide aktiivse paljunemise tõttu ilmub liigesevedelikku mäda. Mädase protsessi areng on täis kapsli flegmoni moodustumist (kui mädane protsess haarab kogu liigese).

Haiguse põhjused

Tavalised (peamised) põhjused

• Pärilikkus;
• trauma;
• ülekaalulisus;
• ainevahetushäired kehas;
• sagedane hüpotermia;
• infektsioonid;
• füüsilise tegevuse ebaratsionaalne jaotus: kas pikk istuv asend või liigne füüsiline aktiivsus;
• ägedad bakteriaalsed, viirus- või seeninfektsioonid;
• närvisüsteemi haigused;
• autoimmuunhaigused.

Täiendavad põhjused

• Liigeste kirurgia,
• kõrge vanus,
• sünnitus,
• nõrgenenud immuunsus
• vaktsineerimine,
• allergia,
• mitu aborti,
• ebaõige toitumine,
• ebasoodne ökoloogiline olukord,
• mineraalide ja vitamiinide puudus.

Ebaõige toitumine on podagra artriidi peamine põhjus

Teatud tüüpi artriidi põhjused

(kui tabel pole täielikult nähtav, kerige paremale)

Artriidi tüübid	Põhjused
Traumaatiline	Liigeselementide vigastused: verevalumid, liigendatavate luude luumurrud, liigesepiirkonna vigastused jne.
Vibreeriv	Regulaarne liigne stress liigestele, sundides neid liigutusi tegema suure koormuse korral
Reaktiivne	Erinevad infektsioonid, mida põhjustavad ureaplasma, klamüüdia, mükoplasma, düsenteeriabatsillid, klostriidid, salmonella, gripiviirused jne.
Reumatoidartriit	Pole täpselt kindlaks tehtud, kuid pärilikkuse mõju tõenäosus on suur; autoimmuunhaigused; herpesviirused (Epstein-Barri viirus, herpes simplex, tsütomegaloviirus); hepatoviirused, retroviirused
Psoriaatiline	Infektsioonid
	Geneetilised ja autoimmuunsed mehhanismid
Osteoartriit	Kõhre ebapiisav toitumine organismi ainevahetushäirete tagajärjel
	Düsplaasia - kaasasündinud kõrvalekalded liigeste elementide arengus
	Süsteemsed haigused - sklerodermia, luupus jne.
	Hormonaalsed häired
	Liigeste struktuuride spetsiifiline ja mittespetsiifiline põletik. Esimene - tuberkuloosi, gonorröa, düsenteeria taustal. Teine - iseseisva lüüasaamisena ilma haigustekitajate osaluseta
	Lüüasaamine, liigeste hävitamine Perthes'i haigusega, osteokondriit
	Hemofiilia - pärilik verejooks
Podagra	Pärilikkus
	Valgu ainevahetuse rikkumine alatoitluse taustal, kui tarbitakse liigselt toitu, mis on rikas spetsiaalsete ainete - puriinide (makrell, heeringas, sardiinid, liha) poolest.
	Liigne kehakaal

Reumatoidartriidi arengut mõjutab immuunsüsteemi rike. Teadmata põhjusel hakkavad immuunsüsteemi spetsiaalsed rakud "ründama" liigeste enda kudesid. Selle tulemusena algab autoimmuunne põletik, mis areneb kasvajataolise arenguga agressiivse koe kasvu tõttu, mille tõttu kahjustatakse sidemeid, liigespindu, kõhre ja nende aluseks olevaid luid. See põhjustab fibroosi, skleroosi, erosiooni arengut, mille tagajärjel - kontraktuurid, subluksatsioon, liigese püsiv liikumatus - anküloos.

Tüüpilised sümptomid

Artriidi peamine sümptom on valu ühes või mitmes liigeses. Alguses on nad nõrgad ja praktiliselt ei mõjuta inimese tavalist elu. Aja jooksul valusündroom suureneb: valu muutub oma olemuselt laineliseks, intensiivistub liikumisel, öösel ja hommikul lähemale. Valu intensiivsus varieerub kergest kuni väga tugevani, mis takistab dramaatiliselt kõiki liigutusi.

Sekundaarsed sümptomid:

• hommikune jäikus
• turse,
• naha punetus,
• kohaliku temperatuuri tõus põletiku piirkonnas,
• patsiendi motoorse aktiivsuse halvenemine,
• tema liikuvuse piiramine,
• liigeste püsivate deformatsioonide moodustumine.

Sõltuvalt protsessi käigust võivad kahjustatud liigeste funktsionaalsuse piirangud olla nii kerged kui ka rasked, võimaliku jäseme täieliku immobiliseerimisega.

Mõelgem mõne artriidi tüübi sümptomitele üksikasjalikumalt.

Traumaatiline artriit

Liigeselementide traumaatilise kahjustusega kaasneb põletikuline reaktsioon ja kui õõnsusse on tunginud patogeensed mikroobid, siis liigeste vedeliku ja bursa mädane põletik, mis järk -järgult läheb lähedalasuvatesse liigesekudedesse.

Reumatoidartriidi sümptomid

Seda tüüpi artriiti iseloomustavad põlve-, randme-, küünarnuki-, hüppeliigese sümmeetrilised kahjustused, samuti sõrmede ja varvaste väikesed liigesed. Puusa-, õla- ja selgroo liigeste põletik on vähem levinud, kuid ka võimalik.

Haiguse ägeda või alaägeda kulgemise ajal häirivad inimest teravad lihaste ja liigeste valud, tugev nõrkus, palavik, väikeste liigeste jäikus hommikul.

Krooniline loid protsess tekib kerge valu, liigeste muutuste järkjärgulise suurenemisega, millega tavaliselt ei kaasne jäsemete funktsioonide märkimisväärne piiramine.

Järk -järgult levib põletik liigesega külgnevatesse lihastesse. Selle tulemusena areneb nende fokaalne põletik, väheneb lihasjõud ja toon, patsient tunneb lihasnõrkus, tugev väsimus pärast normaalset füüsilist pingutust.

Tüüpiline sümptom on ümara kujuga subkutaansete sõlmede ilmumine läbimõõduga mitte üle 2 cm.Nad võivad moodustada ka südame ventiilidel ja kopsudes.

Seda tüüpi haigusi iseloomustab 2 või 3 liigese samaaegse lüüasaamise asümmeetria. Ja kõigepealt muutuvad varvaste ja käte väikesed liigesed põletikuliseks, seejärel suured - põlved, küünarnukid, õlad jne.

Oligoartriidi (mitte rohkem kui 3 liigesepõletiku) arenguga kaasneb kõõluste ümbruse membraanide põletik, põletikulise piirkonna temperatuuri tõus ja naha punetus, liigeste turse ja valulikkus.

Valusündroom väljendub rahuolekus või öösel, hommikune jäikus ja valulikkus kaovad päeva jooksul.

Diagnostika

Täpse diagnoosi seadmine põhineb kliiniliste ilmingute kogumil, arstlikul läbivaatusel saadud andmetel ja artriidi esinemist kinnitavatel laboratoorsetel diagnostikatulemustel (diagnostilised andmed aitavad kindlaks teha ka protsessi tüübi, staadiumi ja aktiivsuse astme) ).

Uurimise ajal visuaalse uurimise ja häirivate liigeste palpatsiooniga märgib arst turset, naha punetust, mis on katsudes kuum; tähelepanuta jäetud haigusega on liigese nähtav deformatsioon.

Allolev tabel näitab konkreetseid teste, mida tuleb artriidi kahtluse korral teha:

(kui tabel pole täielikult nähtav, kerige paremale)

Laboratoorsed diagnostilised meetodid	Instrumentaalsed diagnostikameetodid
Kliiniline vereanalüüs	Liigese röntgenipilt kahes projektsioonis
Vere "biokeemia" (näitajad - kusihape, siaalhapped, valgufraktsioon, CRP, fibriin, haptoglobiin jne)	Digitaalse mikrofookusega radiograafia on otsese suurendusega röntgenipilt, samas kui digitaalne pildisüsteem pakub kõrglahutusega pilte. Meetod võimaldab tuvastada minimaalseid muutusi luustruktuurides
Reumatoidfaktor	Artrograafia - röntgenuuring pärast kontrastaine süstimist liigeseõõnde
Antistreptolüsiin-O	Mõjutatud liigeste ultraheli
Sünoviaalvedeliku tsütoloogiline ja mikrobioloogiline uurimine	Stsintigraafia - patoloogilise piirkonna kahemõõtmelise pildi saamine pärast radioaktiivse isotoobi sisestamist kehasse
Vajadusel tehakse liigesmembraani biopsia ja seejärel uuritakse	Diagnostiline artroskoopia on väga informatiivne meetod liigesstruktuuride uurimiseks artroskoobi abil miniatuurse videokaameraga

Ravi meetodid

Mis tahes tüüpi artriidil on mitu arenguetappi. Igaühe jaoks valitakse teatud ravimeetodid: esimeseks ja teiseks piisab konservatiivsest ravist, kolmandaks ja komplikatsioonide esinemisel võib osutuda vajalikuks kirurgiline sekkumine.

Tabelis on näidatud artriidi üldine raviskeem.

(kui tabel pole täielikult nähtav, kerige paremale)

Ravi meetodid	Üksikasjad
Narkootikumide ravi	Mittesteroidsed põletikuvastased ravimid suu kaudu, intramuskulaarselt ja / või liigesesiseselt.
	Suukaudsed ja intraartikulaarsed kortikosteroidid.
Erakordne teraapia	Krüoferees on terapeutiline tehnika, mis põhineb patsiendilt võetud plasma külma või spetsiaalsete kemikaalidega töötlemisel. Seejärel süstitakse see patsiendile tagasi.
	Plasma kaskaadi filtreerimine (plasmaferees) on plasma puhastamine toksiinidest, antikehadest, hormoonidest ja muudest ainetest, mille tase organismis on järsult tõusnud.
Füsioteraapia ja massaaž (pärast ägeda põletikulise protsessi taandumist)	Amplipulse teraapia, fonoforees, elektroforees, magnet- ja laserteraapia, rakendused osokeriidi ja parafiiniga, UFO, UHF.
Füsioteraapia	Harjutusteraapia harjutuste eesmärk on ennetada funktsionaalseid häireid ja kontraktuuride teket.
Kirurgia	Tüübid: artrotoomia, sünoviaalmembraani ekstsisioon (sünovektoomia), artrodoos, liigese resektsioon, meditsiiniline artroskoopia, keilektoomia. Liigese hävitamise korral on näidustatud rekonstruktiivne artroplastika või artroplastika (liigese asendamine).

Artriidi ravi

Eri tüüpi artriidi ravimeetodid on väga sarnased, erinevused on ainult teatud spetsiifilistes nüanssides, näiteks:

• Spetsiifilise artriidi korral ravitakse põhihaigust (tuberkuloosiga on rõhk tuberkuloosivastastel ravimitel).
• Psoriaatilise artriidi aktiivsuse vähendamiseks täiendatakse ülaltoodud meetodeid vere ultraviolett- või laserkiirgusega, hemosorptsiooniga. Füsioteraapiast alates on PUVA-ravi efektiivne, kombineerides spetsiaalse fotosensibiliseeriva ravimi allaneelamise välise kokkupuutega pikalaineliste ultraviolettkiirtega.

Kokkuvõte

Ainult arsti soovitusi rangelt järgides saate artriidi võita. Prognoos on tavaliselt soodne, kuid see sõltub täielikult spetsialisti poole pöördumise õigeaegsusest ja ravi lõpetamisest. Kaasaegsed tehnikad võimaldavad parandada isegi kõige tähelepanuta jäetud olukorda, tehes liigesele operatsiooni.

Saidi ja sisu eest vastutav omanik: Afinogenov Aleksei.

Loe edasi, sulle meeldib:

Sa ei ole ori!
Suletud hariduskursus eliidi lastele: "Maailma tõeline paigutus."
http://noslave.org

Wikipediast, tasuta entsüklopeediast

Paljudel (kuid mitte kõigil) reumatoidartriidi ravis kasutatavatel põhilistel ravimitel on aktiivsus ka mõne muu haiguse puhul, mis on eeldatavalt või on tõestatud autoimmuunse iseloomuga. Selliste haiguste hulka kuuluvad: haavandiline koliit, Crohni tõbi, psoriaas, autoimmuunne glomerulonefriit, krooniline aktiivne hepatiit. On üsna huvitav märkida, et erinevad ravimid "põhiliste" ravimite hulgast aitavad erinevate autoimmuunhaiguste korral, mis võivad peegeldada nende etioloogia ja patogeneesi erinevust. Põhiliste ravimite efektiivsus reumatoidartriidi ja teiste autoimmuunhaiguste korral on seotud nende spetsiifilise põletikuvastase ja immunosupressiivse toimega. Samal ajal ei ole põhilised reumavastased ravimid, erinevalt glükokortikoididest ja mittesteroidsetest põletikuvastastest ravimitest, sobimatud kui "tavalised" põletikuvastased ravimid, mille patogeneesis teatud spetsiifilised autoimmuunmehhanismid ei osale. Neid põhilisi ravimeid, mis ei ole "tõelised" immunosupressandid (näiteks põhilised ravimid metotreksaat, asatiopriin või tsüklosporiin), ei saa kasutada ka immunosupressiooniks tingimustes, mis ei ole seotud autoimmuunsusega, näiteks elundite ja kudede allotransplantatsiooni korral. Salazopüridasiini või klorokviini immunosupressiivne toime on selleks liiga nõrk ja pealegi on see spetsiifiline autoimmuunsuse suhtes. Kõigi põhiliste ravimite ühine omadus on toime aeglane ja järkjärguline areng, mis võib nõuda mitu kuud kestvat ravi. Reumatoidartriidi ja teiste autoimmuunhaiguste sümptomaatilise paranemise kiireks saavutamiseks määratakse baasravi mõju oodates glükokortikoidid, mittesteroidsed põletikuvastased ravimid. Raske reumatoidartriidi või näiteks Crohni tõve korral võib osutuda vajalikuks kahe või enama erineva toimemehhanismiga erinevate rühmade põhiravimite kombineeritud kasutamine. Sellisel juhul on väga oluline arvestada võimalusega suurendada teatud kombinatsioonidega teraapia toksilisust. Näiteks suurendab metotreksaadi ja sulfasalasiini või salazopüridasiini kombinatsioon metotreksaadi hematoloogilist toksilisust, kuna sulfoonamiidid, nagu metotreksaat, on inimese rakkudes, mitte ainult bakterites, dihüdrofolaatreduktaasi inhibiitorid. Metotreksaadi ja tsüklosporiini kombinatsioon suurendab immunosupressiooni ja suurendab seega nakkuslike ja neoplastiliste komplikatsioonide riski. Klassifikatsioon Põhilised reumavastased ravimid on jagatud mitmeks rühmaks: Immunosupressiivsed ravimid: Infliksimab ("Remicade") Levamisool ("Decaris") Leflunomiid ("Arava") Merkaptopuriin ("Puri-Netol") Tsüklosporiin (Sandimmun Neoral) Tsüklofosfamiid - kasutatakse kõrge toksilisuse tõttu harva Kuldpreparaadid: Auranofin # ("Auropan", "Ridaura") Naatrium aurotiosulfaat # ("Sanocrizin") Aurotioprol # ("krüsanool") D-penitsillamiin ("Cuprenil") 5-aminosalitsüülhappe derivaadid: 4-aminokinoliini derivaadid: Klorokviin (Delagil) Hüdroksüklorokviin ("Plaquenil") Maatriksi metalloproteinaasi inhibiitorid: # - 2015. aastaks ei ole ravim Venemaal registreeritud : vale pilt või see puudub Selles artiklis puudub teave. Teave peab olema kontrollitav, vastasel juhul saab seda kahtluse alla seada ja kustutada. .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 & action = redigeeri] lisades sellele artiklile linke. See märk on määratud 29. september 2009. [[K: Wikipedia: artiklid ilma allikateta (riik: Lua viga: callParserFunction: funktsiooni "#property" ei leitud. )]] [[K: Wikipedia: artiklid ilma allikateta (riik: Lua viga: callParserFunction: funktsiooni "#property" ei leitud. )]]

Kirjutage ülevaade artiklist "Haigust modifitseerivad reumavastased ravimid"

Märkmed (redigeeri)

Väljavõte, mis iseloomustab haigust modifitseerivaid reumavastaseid ravimeid

Magdaleena teadis, et Radomiri korralduse täitmiseks peab ta end tundma enesekindla, kogutud ja tugevana. Aga kui ta ainult elas, oli oma sügavaimas kurbuses ja oli hullult üksildane ...
Ilma Radomirita muutus ta elu tühjaks, väärtusetuks ja kibedaks ... Ta elas nüüd kusagil kaugel, võõras ja imelises maailmas, kuhu tema hing ei jõudnud ... Ja ta igatses teda nii hullult kui inimene, kui naine ! .. Ja keegi ei saanud teda kahjuks kuidagi aidata.
Siis nägime teda uuesti ...
Kõrgel kaljul, täielikult metsalilledest üle kasvanud, põlved rinnale, istus Magdalena üksi ... Ta, nagu juba tavaks saanud, nägi päikeseloojangut - teine ​​tavaline päev elas ilma Radomirita ... Ta teadis, et selliseid päevi on ikka palju ja palju. Ja ta teadis, et peab sellega harjuma. Vaatamata kogu kibestumisele ja tühjusele mõistis Magdalena hästi - teda ootas ees pikk ja raske elu ning ta pidi selle üksi elama ... Ilma Radomirita. Mida siiani pole ta suutnud ette kujutada, sest ta elas igal pool - tema igas kambris, tema unistustes ja ärkvelolekus, igas objektis, mida ta kunagi puudutas. Tundus, et kogu ümbritsev ruum oli Radomiri kohalolekust küllastunud ... Ja isegi kui ta seda sooviks, ei päästetud sellest.
Õhtu oli rahulik, rahulik ja soe. Pärast kuumust taaselustav loodus möllas soojendavate õisvate niitude ja nõelte lõhnadega ... Magdalena kuulas tavalise metsamaailma üksluisi helisid - see oli üllatavalt nii lihtne ja nii rahulik! .. suvine kuumus, mesilased sumisesid valjult lähedal asuvates põõsastes. Isegi nemad, töökad, eelistasid põlevatest päikesekiirtest eemale pääseda ja nüüd haarasid nad rõõmsalt kosutavat õhtujahedust. Tundes inimlikku headust, istus pisike värviline lind kartmatult Magdaleena soojale õlale ja puhkes tänutundega kõlavatesse hõbedastesse trillidesse ... Kuid Magdaleena ei pannud seda tähele. Ta lendas jälle oma unistuste tuttavasse maailma, kus Radomir veel elas ...
Ja ta mäletas teda jälle ...
Tema uskumatu lahkus ... Tema ülevoolav elujanu ... Tema särav südamlik naeratus ja siniste silmade läbistav pilk ... Ja tema kindel usaldus valitud tee õigsuses. Mulle meenus imeline, tugev mees, kes veel lapsena alistas endale terve rahvahulga! ..
Mulle meenus tema kiindumus ... Tema suure südame soojus ja lojaalsus ... Kõik see elas nüüd ainult tema mälestuses, mitte alistudes ajale ega lasknud unustusse. See kõik elas ja ... tegi haiget. Mõnikord tundus talle isegi - natuke veel ja ta lõpetas hingamise ... Kuid päevad möödusid. Ja elu läks ikka edasi. Teda kohustas Radomiri jäetud kohustus. Seetõttu ei võtnud ta oma võimaluste piires arvesse oma tundeid ja soove.
Tema poeg Svetodar, keda ta hullult igatses, viibis kaugel Hispaanias koos Radaniga. Magdaleena teadis - tal oli raskem ... Ta oli veel liiga noor, et sellise kaotusega leppida. Kuid ta teadis ka, et isegi kõige sügavamas leinas ei näita ta oma võõrastele kunagi oma nõrkust.
Ta oli Radomiri poeg ...
Ja see kohustas teda olema tugev.
Möödus jälle mitu kuud.
Ja nüüd, vähehaaval, nagu juhtub isegi kõige kohutavama kaotusega, hakkas Magdaleena taaselustuma. Ilmselt on kätte jõudnud õige aeg elavate juurde naasta ...

Olles valinud tillukese Montseguri, mis oli oru kõige maagilisem loss (nagu see seisis "üleminekupunktis" teistesse maailmadesse), hakkasid Magdaleena ja tema tütar peagi aeglaselt sinna liikuma. Nad hakkasid elama oma uude, veel tundmatusse majja ...
Ja lõpuks, meenutades Radomiri püsivat soovi, hakkas Magdalena tasapisi oma esimesi õpilasi värvama ... See oli ilmselt üks lihtsamaid ülesandeid, kuna iga inimene sellel imelisel maatükil oli enam -vähem andekas. Ja teadmistejanu oli peaaegu kõigil. Seetõttu oli Magdaleenal üsna pea juba mitusada väga usinat jüngrit. Siis kasvas see näitaja tuhandeks ... Ja üsna pea oli tema õpetussõnade all kaetud kogu Mustkunstnike org. Ja ta võttis nii palju inimesi kui võimalik, et oma kibedatest mõtetest pääseda, ja oli ütlemata rõõmus, et oksitaanid innukalt teadmiste poole püüdlevad! Ta teadis - Radomir oleks selle üle südamest rõõmus olnud ... ja värvanud veelgi rohkem soovijaid.
- Vabandust, Sever, aga kuidas nõiad sellega nõustusid?! Lõppude lõpuks kaitsevad nad oma teadmisi nii hoolikalt kõigi eest? Kuidas Vladyka seda lubas? Magdaleena õpetas kõiki, kas ta ei valinud ainult initsiaate?
- Vladyka polnud sellega kunagi nõus, Isidora ... Magdaleena ja Radomir läksid vastu tema tahet, paljastades inimestele need teadmised. Ja ma ei tea siiani, kumb neist tegelikult õige oli ...

5315 0

Põletikulised reumaatilised haigused, mille peamised vormid on reumatoidartriit (RA), hajusad sidekoehaigused (DBTD), süsteemne vaskuliit, seronegatiivsed ja mikrokristallilised artropaatiad, kuuluvad inimese kroonilise patoloogia kõige raskemate vormide hulka. Nende haiguste farmakoteraapia on jätkuvalt kaasaegse kliinilise meditsiini üks raskemaid probleeme.

Paljude haiguste etioloogia on teadmata, mistõttu on võimatu läbi viia tõhusat etiotroopset ravi. Siiski on nende patogeneesi dešifreerimisel viimastel aastatel toimunud ilmselgeid edusamme, mis on eelkõige tingitud teadmiste laienemisest immuunsüsteemi struktuursete ja funktsionaalsete omaduste, immuunvastuse ja põletiku tekkemehhanismide kohta.

Praegu kasutatakse reumaatiliste haiguste raviks suurt hulka erineva keemilise struktuuri ja farmakoloogilise toimemehhanismiga ravimeid, mille ühine omadus on võime põletiku arengut pärssida. Nende hulka kuuluvad mittesteroidsed põletikuvastased ravimid, põletikuvastase toimega glükokortikoidid ja niinimetatud põhilised reumavastased ravimid (kullasoolad, malaariavastased ravimid, tsütotoksilised ravimid jne), millel arvatakse olevat sügavam mõju immuunsüsteemile. ja reumaatiliste haiguste aluseks olevad põletikulised protsessid. Intensiivselt arendatakse uusi lähenemisviise ravile, mis põhineb immunoterapeutiliste meetodite kasutamisel.

Meie riigis on avaldatud mitmeid monograafiaid reumaatiliste haiguste farmakoteraapia kohta (V.A. Nasonova, Ya. A. Sigidin. Reumahaiguste patogeneetiline ravi, 1985; V.A. A. Sigidin, NG Guseva, MM Ivanova. Hajusad sidekoehaigused, 1994 ). Viimastel aastatel on aga ilmunud väga palju uusi kliinilisi ja eksperimentaalseid andmeid nii varem tuntud reumavastaste ravimite kui ka uute ravimite ja ravimeetodite toimemehhanismide, kasutamise taktika ja efektiivsuse kohta.

Raamatus esitatakse süstemaatiliselt kaasaegset teavet kõige olulisemate põletikuvastaste ravimite kohta, kuid peamine ülesanne oli tutvuda uute suundumustega põletikuliste reumaatiliste haiguste farmakoteraapia arendamisel.

Loodame, et raamatust on kasu praktikutele reumaatiliste haigustega patsientide ravis ning see tekitab huvi meditsiini teoreetiliste probleemide väljatöötamisega tegelevate spetsialistide, immunoloogide, biokeemikute, farmakoloogide seas reumatoloogia farmakoloogiliste aspektide vastu.

Üks levinumaid ja raskemaid reumaatilisi haigusi on RA, mille raviks kasutatakse kogu reumavastaste ravimite arsenali ja ravimeetodeid (V.A. Nasonova ja M.G. Astapenko, 1989). Seetõttu töötatakse välja reumavastaste ravimite klassifikatsioonid nende koha järgi RA ravis.

Farmakoloogiliste omaduste erinevuste põhjal klassifitseeritakse reumavastased ravimid põletikuvastasteks valuvaigistiteks (MSPVA-d); põletikuvastased glükokortikoidid (GC), immunomoduleerivad / immunosupressandid (kullasoolad, malaariavastased ravimid, tsütotoksilised ravimid jne). Teise klassifikatsiooni kohaselt peetakse mittesteroidseid põletikuvastaseid ravimeid sümptomaatilisteks, mis ei mõjuta haiguse arengumehhanisme, erinevalt haigust modifitseerivatest või aeglase toimega reumavastastest ravimitest, mis arvatavasti mõjutavad haiguse etiopatogeneesi.

Reumavastaste ravimite klassifitseerimiseks kasutati ka lähenemisviisi, mis arvestab ennekõike nende toksilisust, mille kohaselt jagatakse need esimese, teise ja kolmanda rea ​​ravimiteks. Tehti ettepanek klassifitseerida reumavastased ravimid, lähtudes terapeutilise toime avaldumise kiirusest ja selle kestusest pärast ravi lõpetamist. Mittesteroidsed põletikuvastased ravimid ja GC-d, erinevalt haigust modifitseerivatest / aeglase toimega reumavastastest ravimitest, näitavad oma toimet väga kiiresti (mõne tunni või päeva jooksul). Lisaks eeldati, et kui pärast mittesteroidsete põletikuvastaste ravimite ja GC-de ärajätmist areneb ägenemine üsna kiiresti, siis aeglase toimega reumavastaste ravimite toime püsib kauem.

Nüüd on aga ilmnenud, et traditsioonilised klassifikatsioonid ei vasta kaasaegsetele nõuetele nii terminoloogia kui ka farmakoloogilisteks kategooriateks jaotamise osas. Tegelikult on ainult mittesteroidsed põletikuvastased ravimid ja GC -d ravimite rühma farmakoloogilise ja terapeutilise aktiivsuse osas suhteliselt homogeensed.

Alates 1991. aastast on WHO ja Rahvusvahelise Reumaatiliste Haiguste Liiga egiidi all loodud uus reumavastaste ravimite klassifikatsioon (HE Paulus jt, 1992; JP Edmonds jt, 1993), mille kohaselt on need ravimid jagatud kahte põhikategooriasse:

I. Sümptomeid muutvad reumavastased ravimid, millel on positiivne mõju põletikulise sünoviidi sümptomitele ja kliinilistele ilmingutele:
1) mittesteroidsed põletikuvastased ravimid
2) glükokortikoidid
3) aeglase toimega ravimid: malaariavastased ravimid, kullasoolad, antimetaboliidid, tsütotoksilised ained
II. Haigust kontrollivad reumavastased ravimid, mis mõjutavad RA kulgu ja mis peavad vastama järgmistele nõuetele:
a. parandada ja säilitada liigeste funktsionaalset võimekust koos põletikulise sünoviidi intensiivsuse vähenemisega;
b. vältida või oluliselt vähendada liigeste struktuurimuutuste progresseerumise kiirust.

Sellisel juhul peaksid loetletud toimed ilmnema vähemalt 1 aasta jooksul pärast ravi algust; ravimite klassifitseerimise protsessis tuleks märkida periood (vähemalt 2 aastat), mille jooksul selle terapeutiline toime vastab loetletud kriteeriumidele.

See klassifikatsioon erineb varasematest realistlikuma lähenemisviisi korral ravimite terapeutilise efektiivsuse hindamisel RA -s. Nüüd on ilmnenud, et kõigi olemasolevate reumavastaste ravimite ühine tõestatud omadus on võime põhjustada kliinilist paranemist, samas kui nende võimet mõjutada reumatoidprotsessi kulgu ja tulemusi ei saa pidada rangelt tõestatud. Seetõttu ei saa praegu ühtegi reumavastast ravimit liigitada haiguste tõrjeks.

See aga ei välista võimalust edasiste uuringute käigus teatud ravimeid üle kanda esimesest rühmast teise. See seisukoht tundub olevat põhiline, kuna see peaks aitama kaasa reumatoloogia farmakoloogiliste ja kliiniliste uuringute laiendamisele ravi tõhususe kriteeriumide väljatöötamise osas, samuti uute tõhusamate reumavastaste ravimite või nende ratsionaalsete kombinatsioonide loomisele. .

E.L. Nasonov

Geenitehnoloogia ja ravimid

Ravimite mikrobioloogiline tootmine

Enne rekombinantse DNA tehnoloogia tulekut oli palju inimvalkudel põhinevaid ravimeid võimalik saada vaid väikestes kogustes, nende tootmine oli väga kallis ja bioloogilise toime mehhanism oli mõnikord halvasti mõistetav. Uue tehnoloogia abil saadakse täielik valik selliseid ravimeid piisavas koguses nii nende tõhusaks testimiseks kui ka kliinikus kasutamiseks. Praeguseks on üle 400 geeni kloonitud (enamasti cDNA kujul) erinevatest inimvalkudest, millest võib saada ravimeid. Enamik neist geenidest ekspresseerub juba peremeesrakkudes ja nende tooteid kasutatakse nüüd erinevate inimeste haiguste raviks. Nagu tavaliselt, testitakse neid esmalt loomadel ja seejärel järgnevad ranged kliinilised uuringud. Inimvalkudel põhinevate ravimite maailmaturu aastane aastane maht on umbes 150 miljardit dollarit ja see kasvab pidevalt. Rekombinantsetel valkudel põhinevate ravimite maailmaturu maht kasvab 12–14% aastas ja ulatus 2000. aastal ligikaudu 20 miljardi dollarini.

Teisest küljest on spetsiifiliste antikehade kasutamine raviainena paljutõotav. Neid kasutatakse toksiinide neutraliseerimiseks, bakterite, viiruste vastu võitlemiseks ja vähi raviks. Antikeha kas neutraliseerib "sissetungija" - võõra aine või hävitab spetsiifilise sihtraku. Vaatamata paljutõotavatele võimalustele kasutatakse haiguste ennetamiseks ja raviks antikehi endiselt harva. Ja ainult koos rekombinantse DNA tehnoloogia arendamisega ja monoklonaalsete antikehade tootmise meetodite väljatöötamisega ning immunoglobuliinide molekulaarse struktuuri ja funktsiooni dešifreerimisega tekkis taas kaubanduslik huvi spetsiifiliste antikehade kasutamise vastu erinevate haiguste raviks.

Uute meetodite väljatöötamine paljude inimeste haiguste ennetamiseks ja raviks aitas tohutult kaasa inimeste heaolu kasvule 20. sajandil. Seda protsessi ei saa siiski lugeda täielikuks. Niinimetatud "vanad" haigused, näiteks malaaria, tuberkuloos jne, võivad end uuesti tunda anda kohe, kui ennetusmeetmed on nõrgenenud või ilmnevad resistentsed tüved. Tüüpiline olukord selles osas on Ukrainas ja Venemaal.

Esimesed GMO -tooted on antibiootikumid

Antibiootikumide hulka kuuluvad madala molekulmassiga ained, mis erinevad keemilise struktuuri poolest. Nende ühendite ühisosa on see, et kuna need on mikroorganismide elulise aktiivsuse saadused, häirivad nad ebaolulises kontsentratsioonis konkreetselt teiste mikroorganismide kasvu.

Enamik antibiootikume on sekundaarsed metaboliidid. Neid, nagu toksiine ja alkaloide, ei saa klassifitseerida aineteks, mis on tingimata vajalikud mikroorganismide kasvuks ja arenguks. Selle põhjal erinevad sekundaarsed metaboliidid primaarsetest, mille juuresolekul toimub mikroorganismi surm.

Antibiootikumide, nagu ka teiste sekundaarsete metaboliitide, biosüntees toimub tavaliselt rakkudes, mis on lakanud kasvamast (idiofaas). Nende bioloogilist rolli tootjarakkude elulise aktiivsuse tagamisel ei ole täielikult uuritud. Eksperdid, kes uurivad biotehnoloogia väljavaateid antibiootikumide mikrobioloogilise tootmise valdkonnas, usuvad, et ebasoodsates tingimustes pärsivad need konkureerivate mikroorganismide kasvu, luues seeläbi soodsamad tingimused ühe või teise antibiootikumi mikroobitootja ellujäämiseks. Antibiootikumide tootmise protsessi tähtsust mikroobiraku elus kinnitab asjaolu, et streptomütseetide puhul moodustavad umbes 1% genoomsest DNA -st geenid, mis kodeerivad antibiootikumide biosünteesi ensüüme, mida ei pruugi pikka aega ekspresseerida. Tuntud antibiootikumide tootjad on peamiselt kuus kiuliste seente perekonda, kolm aktinomütseedi perekonda (peaaegu 4000 erinevat antibiootikumi) ja kaks tõeliste bakterite perekonda (umbes 500 antibiootikumi). Hõõgniitidest tuleks erilist tähelepanu pöörata perekondade Cephalosporium ja Penicillium hallitusseentele, mis on nn beetalaktaamantibiootikumide-penitsilliinide ja tsefalosporiinide-tootjad. Enamik aktinomütseete, mis sünteesivad antibiootikume, sealhulgas tetratsükliine, kuuluvad perekonda Streptomyces.

5000–6000 teadaolevast looduslikust antibiootikumist toodetakse tarbijatele müügiks vaid umbes 1000 tükki.) Hallituse laboritüve tootlikkus - 2 mg preparaati 1 liitri kultuurivedeliku kohta - oli tööstuslikuks tootmiseks selgelt ebapiisav. antibiootikumist. Penicillium chrisogenum'i algse tüve korduval süstemaatilisel kokkupuutel selliste mutageenidega nagu röntgen- ja ultraviolettkiirgus, sinepi lämmastikgaas koos spontaansete mutatsioonidega ja parimate tootjate valimine, oli võimalik seene tootlikkust tõsta 10 000 korda ja viia penitsilliini kontsentratsioon kultuurivedelikus 2%-ni.

Jätkuvalt kasutatakse meetodit antibiootikume tootvate tüvede tõhususe suurendamiseks, mis põhinevad juhuslikel mutatsioonidel ja mis on muutunud kolossaalsetest tööjõukuludest hoolimata klassikaliseks. Selline olukord on tingitud asjaolust, et antibiootikum, erinevalt proteiinist, ei ole konkreetse geeni produkt; antibiootikumide biosüntees toimub 10-30 erineva geeni poolt kodeeritud ensüümi koostoimimise tulemusena. Lisaks on paljude antibiootikumide puhul, mille mikrobioloogiline tootmine on kindlaks tehtud, nende biosünteesi molekulaarseid mehhanisme veel uurimata. Antibiootikumide biosünteesi aluseks olev polügeenne mehhanism on põhjus, miks üksikute geenide muutused ei vii eduni. Rutiinsete meetodite automatiseerimine mutantide produktiivsuse analüüsimiseks võimaldab uurida kümneid tuhandeid toimivaid tüvesid ja kiirendab seeläbi valikuprotseduuri klassikalise geneetilise tehnika abil.

Uus biotehnoloogia, mis põhineb antibiootikumide supertoodete tüvede kasutamisel, tähendab tootja kaitsemehhanismide täiustamist tema sünteesitud antibiootikumi eest.

Tüved, mis on resistentsed kõrgele antibiootikumide kontsentratsioonile söötmes, näitavad suurt tootlikkust. Seda omadust võetakse arvesse ka supertootja rakkude projekteerimisel. Alates penitsilliini avastamisest 1920. aastate lõpus on erinevatest eripäradest ja toimemehhanismidest erinevatest mikroorganismidest eraldatud üle 6000 antibiootikumi. Nende laialdane kasutamine nakkushaiguste ravis on aidanud päästa miljoneid elusid. Valdav enamus peamisi antibiootikume on isoleeritud grampositiivsest mullabakterist Streptomyces, ehkki neid toodavad ka seened ja muud grampositiivsed ja gramnegatiivsed bakterid. Kogu maailmas toodetakse aastas 100 000 tonni antibiootikume, mille väärtus on hinnanguliselt S miljardit dollarit, sealhulgas rohkem kui 100 miljonit dollarit antibiootikume, mis lisatakse kariloomade söödale lisandite või kasvu kiirendajatena.

Hinnanguliselt avastavad teadlased igal aastal 100–200 uut antibiootikumi, peamiselt ulatuslike uurimisprogrammide kaudu, et leida tuhandeid erinevaid mikroorganisme, mis sünteesiksid ainulaadseid antibiootikume. Uute ravimite tootmine ja kliinilised uuringud on väga kallid ning turustatakse ainult neid, millel on suur terapeutiline väärtus ja majanduslik huvi. Need moodustavad 1–2% kõigist avastatud antibiootikumidest. Rekombinantse DNA tehnoloogial on siin suur mõju. Esiteks saab seda kasutada uute ainulaadse struktuuriga antibiootikumide loomiseks, millel on teatud mikroorganismidele võimsam mõju ja minimaalsed kõrvaltoimed. Teiseks saab geenitehnoloogilisi lähenemisviise kasutada antibiootikumide saagikuse suurendamiseks ja vastavalt nende tootmiskulude vähendamiseks.

Võime eeldada, et kliiniline biotehnoloogia sai alguse penitsilliini tööstusliku tootmise algusest 40ndatel. ja selle kasutamine teraapias. Ilmselt mõjutas selle esimese loodusliku penitsilliini kasutamine haigestumuse ja suremuse vähenemist rohkem kui ükski teine ​​ravim, kuid seevastu tõi see kaasa mitmeid uusi probleeme, mida saaks biotehnoloogia abil uuesti lahendada.

Esiteks põhjustas penitsilliini edukas kasutamine selle ravimi järele suure vajaduse ja selle rahuldamiseks oli vaja selle tootmise ajal oluliselt suurendada penitsilliini saagist. Teiseks, esimene penitsilliin - C (bensüülpenitsilliin) - toimis peamiselt grampositiivsetele bakteritele (näiteks streptokokid ja stafülokokid) ning oli vaja hankida laiema toime ja / või aktiivsusega antibiootikume, nakatades nii gramnegatiivseid baktereid bakterid nagu E. coli ja Pseudomonas. Kolmandaks, kuna antibiootikumid põhjustasid allergilisi reaktsioone (enamasti kerged, nagu nahalööve, kuid mõnikord raskemad, eluohtlikud anafülaksia ilmingud), oli vaja omada tervet antibakteriaalsete ainete komplekti, et valida sama tõhusate ravimite hulgast mis ei põhjusta patsiendil allergiat. Neljandaks on penitsilliin mao happelises keskkonnas ebastabiilne ja seda ei saa suu kaudu manustada. Lõpuks omandavad paljud bakterid resistentsuse antibiootikumide suhtes. Klassikaline näide sellest on ensüümi penitsillinaas (õigemini beeta-laktamaas) moodustumine stafülokokkide poolt, mis hüdrolüüsib penitsilliini beeta-laktaamtsükli amiidsideme, moodustades farmakoloogiliselt mitteaktiivse penitsilliinhappe. Penitsilliini saagikust oli võimalik selle tootmise ajal suurendada peamiselt tänu Penicillium chrysogenum algse tüve mutantide järjepidevale kasutamisele ning kasvutingimuste muutmisele.

Ühe antibiootikumi biosünteesi protsess võib koosneda kümnetest ensümaatilistest reaktsioonidest, seega ei ole selle biosünteesi kõigi geenide kloonimine kerge ülesanne. Üks lähenemisviis selliste geenide täieliku komplekti eraldamiseks põhineb ühe või mitme mutantse tüve transformatsioonil, mis ei suuda seda antibiootikumi sünteesida, kloonipangaga, mis on loodud metsikut tüüpi tüve kromosomaalsest DNA-st. Pärast kloonipanga sisestamist mutantsetesse rakkudesse valitakse transformandid, mis on võimelised antibiootikumi sünteesima. Seejärel isoleeritakse funktsionaalset eelsegatud antibiootikumi geeni sisaldava klooni plasmiidne DNA (st geen, mis taastab mutantse tüve kaotatud funktsiooni) ja seda kasutatakse sondina metsikut tüüpi kromosomaalsete DNA kloonide teise panga sõelumiseks. tüvi, millest kloonid sisaldavad nukleotiidjärjestusi, mis kattuvad sondi järjestusega. Seega tuvastatakse komplementeeriva järjestusega külgnevad DNA elemendid ja seejärel kloonitakse ning taastatakse antibiootikumide biosünteesi geenide täielik klaster. Kirjeldatud protseduur viitab juhtumile, kui need geenid on rühmitatud kromosomaalse DNA ühte kohta. Kui biosünteesi geenid on erinevates kohtades väikeste klastrite kujul hajutatud, siis DNA -kloonide saamiseks peab teil olema klastri kohta vähemalt üks mutant, mille abil saab tuvastada ülejäänud klastrite geenid.

Kasutades geneetilisi või biokeemilisi katseid, saab tuvastada ja seejärel isoleerida ühe või mitu peamist biosünteesi ensüümi, määrata nende N-terminaalsed aminohappejärjestused ja nende andmete põhjal sünteesida oligonukleotiidsonde. Seda meetodit kasutati isopenitsilliin N süntetaasi geeni eraldamiseks Penicillium chrysogenum'ist. See ensüüm katalüüsib 5- (1_-a-aminoadipüülN-tsüsteinüül-P-valiini oksüdatiivset kondenseerumist isopenitsilliin N-ks, mis on penitsilliinide, tsefalosporiinide biosünteesi peamine vaheühend ja tsefalosporiinid.

Uusi ainulaadsete omaduste ja spetsiifilisusega antibiootikume saab saada, tehes geneetiliselt muundatud manipuleerimisi geenidega, mis on seotud juba tuntud antibiootikumide biosünteesiga. Üks esimesi katseid, mille käigus saadi uus antibiootikum, seisnes kahe veidi erineva antibiootikumi biosünteesi raja ühendamises ühes mikroorganismis.

Üks Streptomyces'i plasmiide, plJ2303, mis kannab 32,5 kb S.coelicoiori kromosomaalse DNA fragmenti, sisaldab kõiki ensüümide geene, mis vastutavad antibiootikumi aktinorodiini biosünteesi eest atsetaadist, mis on isokromankinoonide rühma kuuluv antibiootikum. Kogu plasmiid ja mitmesugused alamkloonid, mis sisaldavad 32,5 kb fragmendi osi (näiteks plJ2315), sisestati kas Streptomyces sp. seotud antibiootikumid granatatsiin ja dihüdrogranatsiin.

Kõik need antibiootikumid on happe-aluse indikaatorid, mis annavad kasvavale kultuurile iseloomuliku värvi, sõltuvalt söötme pH-st. Söötme pH (ja värvus) sõltub omakorda sellest, millist ühendit sünteesitakse. Vanematüve S.coelicoior mutandid, mis ei suuda sünteesida actino rodinum, on värvusetud. Värvi ilmumine pärast tüve AM-7161 Streptomyces sp. või tüved B1J40 või Tu22 S. violaceoruber plasmiid, mis kannab kõiki või mitmeid aktinorodiini biosünteesi ensüüme kodeerivaid geene, näitab uue antibiootikumi Transformants tüve AM-7161 Streptomyces sp. ja tüvi-6 1140 S. violaceoruber, mis sisaldab plasmiidi pM2303, sünteesib antibiootikume, mida kodeerivad nii plasmiid kui ka kromosomaalne DNA.

S. violaceoruberi tüve Tu22 transformeerimisel plasmiidiga plJ2303 koos aktinorodiiniga sünteesitakse aga uus antibiootikum dihüdrogranatirodiin ja tüve AM-7161 Streptomyces sp. Plasmiid PlJ2315 sünteesib veel ühe uue antibiootikumi - mederrodiin A.

Struktuurselt erinevad need uued antibiootikumid aktinorodiinist, medermitsiinist, granatatsiinist ja hüdrogranatatsiinist ning tekivad tõenäoliselt siis, kui ühe biosünteesi raja vaheprodukt toimib ensüümi substraadina teisel rajal. Kui üksikasjalikult uurida erinevate antibiootikumide biosünteesiradade biokeemilisi omadusi, on vastavaid ensüüme kodeerivate geenidega manipuleerides võimalik luua uusi unikaalseid väga spetsiifilisi antibiootikume.

Uute meetodite väljatöötamine kaasaegsete polüketiidantibiootikumide saamiseks.

Termin "polüketiid" viitab antibiootikumide klassile, mis tuleneb karboksüülhapete, nagu atsetaat, propionaat ja butüraat, järjestikusest ensümaatilisest kondenseerumisest. Osa polüketiidantibiootikume sünteesivad taimed ja seened, kuid enamiku neist moodustavad aktinomütseedid sekundaarsete metaboliitide kujul. Enne ensüüme kodeerivate geenidega manipuleerimist polüketiidantibiootikumide biosünteesiks oli vaja välja selgitada nende ensüümide toimemehhanism.

Olles üksikasjalikult uurinud Saccharopolyspora erythraea rakkudes erütromütsiini biosünteesi geneetilisi ja biokeemilisi komponente, oli võimalik selle antibiootikumi biosünteesiga seotud geenides sisse viia spetsiifilisi muutusi ja sünteesida teiste omadustega erütromütsiini derivaate. Esiteks määrati kindlaks S. erythraea DNA fragmendi esmane struktuur. 56 kbp, mis sisaldas ery geeniklastrit, siis erütromütsiini polüketiidi süntaasi modifitseeriti kahel erineval viisil. Selleks 1) eemaldati beeta-ketoreduktaasi kodeeriv DNA piirkond või 2) muudeti enoüülreduktaasi kodeerivas DNA piirkonnas. Need katsed võimaldasid katseliselt näidata, et kui tuvastatakse ja iseloomustatakse konkreetse polüketiidi antibiootikumi biosünteesi ensüüme kodeerivate geenide klastrit, siis on neis spetsiifilisi muudatusi tehes võimalik antibiootikumi struktuuri sihipäraselt muuta.

Lisaks on teatud DNA osade väljalõikamisel ja ühendamisel võimalik liigutada polüketiidi süntaasi domeene ja hankida uusi polüketiidantibiootikume.

DNA -tehnoloogia antibiootikumide tootmise parandamiseks

Geenitehnoloogia abil on võimalik mitte ainult uusi antibiootikume luua, vaid ka suurendada juba teadaolevate sünteesi efektiivsust. Piirav tegur antibiootikumide tööstuslikul tootmisel Streptomyces spp. sageli on rakkudele kättesaadav hapniku kogus. Hapniku halva vees lahustuvuse ja Streptomyces'i kultuuri suure tiheduse tõttu on see sageli ebapiisav, rakkude kasv aeglustub ja antibiootikumi saagis väheneb. Selle probleemi lahendamiseks on esiteks võimalik muuta nende bioreaktorite konstruktsiooni, milles Streptomyces'i kultuuri kasvatatakse, ja teiseks, kasutades geenitehnoloogia meetodeid, luua Streptomyces'i tüvesid, mis kasutavad olemasolevat hapnikku tõhusamalt. Need kaks lähenemisviisi ei välista teineteist.

Üks strateegiaid, mida mõned aeroobsed mikroorganismid hapnikupuuduses ellujäämiseks kasutavad, on hemoglobiinitaolise toote süntees, mis suudab hapnikku koguneda ja rakkudesse toimetada. Näiteks aeroobne bakter Vitreoscilla sp. sünteesib homodimeerset heemi sisaldavat valku, mis on funktsionaalselt sarnane eukarüootsele hemoglobiinile. Vitreoscilla "hemoglobiini" geen eraldati, sisestati Streptomyces plasmiidvektorisse ja sisestati selle mikroorganismi rakkudesse. Pärast ekspressiooni moodustas Vitreoscilla hemoglobiin ligikaudu 0,1% kõigist S.coelicoiori rakulistest valkudest, isegi kui ekspressioon viidi läbi Vitreoscilla enda hemoglobiini geeni promootori, mitte Streptomyces promootori kontrolli all. Transformeeritud S.coelicoior rakud, mis kasvasid madala lahustunud hapnikusisaldusega (umbes 5% küllastuskontsentratsioonist), sünteesisid 10 korda rohkem aktinorodiini 1 g kuiva rakumassi kohta ja nende kasvukiirus oli suurem kui mittetransformeerunud rakkudel. Seda lähenemisviisi saab kasutada ka hapnikuga varustamiseks teistele hapnikupuudusega tingimustes kasvavatele mikroorganismidele.

Mõne tsefalosporiini - antibiootikumide, millel on kerge kõrvalmõju ja mis on aktiivsed paljude bakterite vastu - keemilise sünteesi lähteaineks on 7 -aminotsefalosporiinhape (7ASA), mis omakorda sünteesitakse antibiootikumist tsefalosporiin C. Kahjuks suudavad looduslikud mikroorganismid 7ASA sünteesi, pole veel tuvastatud.

7ACA jaoks ehitati uus biosünteetiline rada, sisestades spetsiifilised geenid seene Acremonium chrysogenum plasmiidi, mis tavaliselt sünteesib ainult tsefalosporiin-C. Ühte neist geenidest esindas seene Fusarium solani cDNA, mis kodeeris D-aminohappe oksüdaasi, ja teine ​​pärines Pseudomonas diminuta genoomsest DNA-st ning kodeeris tsefalosporiini atsülaasi. Plasmiidis olid geenid A. chrysogenum promootori kontrolli all. Uue biosünteesi raja esimeses etapis muundatakse tsefalosporiin-C aminohappe oksüdaasi toimel 7-p- (5-karboksü-5-oksopentaanamiid) tsefalosporiinhappeks (keto-AO-7ACA). Osa sellest tootest, reageerides vesinikperoksiidiga, on üks kõrvalsaadustest, muundatakse 7-beeta- (4-karboksübutaanamiid) -kefalosporiinhappeks (GL-7ACA). Nii tsefalosporiin-C, keto-A0-7ACA kui ka GL-7ACA saab tsefalosporiinatsülaasi abil hüdrolüüsida, moodustades 7ACA, kuid ainult 5% tsefalosporiin-C-st hüdrolüüsitakse otse 7ACA-ks. Seetõttu on 7ACA moodustamiseks suure saagisega vajalikud mõlemad ensüümid.

Interferoonid

70ndate lõpus - 80ndate alguses. XX sajandi DNA -tehnoloogia hakkas esmakordselt köitma avalikkuse ja suurte investorite tähelepanu. Üks paljulubav biotehnoloogiline toode oli interferoon, mida toona loodeti imerohuna mitmesuguste viirushaiguste ja vähi vastu. Inimese interferooni cDNA eraldamisest ja sellele järgnevast ekspressioonist Escherichia collis teatasid kõik huvitatud väljaanded maailmas.

Inimese geenide või valkude isoleerimiseks kasutatakse erinevaid lähenemisviise. Tavaliselt eraldatakse soovitud valk ja määratakse molekuli vastava osa aminohappejärjestus. Selle põhjal leitakse seda kodeeriv nukleotiidjärjestus, sünteesitakse vastav oligonukleotiid ja kasutatakse seda hübridisatsioonisondina soovitud geeni või cDNA eraldamiseks genoomsetest või cDNA raamatukogudest. Teine lähenemisviis on puhastatud valgule antikehade genereerimine ja nende kasutamine teekide skriinimiseks, milles teatud geene ekspresseeritakse. Valdavalt ühes koes sünteesitud inimese valkude puhul rikastatakse sellest koest eraldatud mRNA -l põhinevat cDNA raamatukogu siht -DNA järjestuses. Näiteks peamine pankrease Langerhansi saarekeste rakkude sünteesitud valk on insuliin ja seda kodeerib 70% nendest rakkudest eraldatud mRNA -st.

CDNA rikastamise põhimõte ei kehti aga nende inimvalkude puhul, mille kogus on väga väike või mille sünteesikoht pole teada. Sel juhul võib vaja minna muid eksperimentaalseid lähenemisviise. Näiteks inimese interferoonid (IF), sealhulgas alfa-, beeta- ja gamma -interferoonid, on looduslikud valgud, millest igaüks võib leida oma terapeutilise kasutamise. Esimene interferooni geen eraldati 1980ndate alguses. XX sajand. Sellest ajast alates on avastatud mitmeid erinevaid interferoone. Inimese leukotsüütide interferooni toimega polüpeptiid sünteesitakse E. colis.

Mitmed interferooni omadused on muutnud selle cDNA eraldamise eriti keeruliseks. Esiteks, hoolimata asjaolust, et interferooni puhastati rohkem kui 80 000 korda, oli seda võimalik saada ainult väga väikestes kogustes. selle täpne molekulmass ei olnud sel ajal teada. Teiseks, erinevalt paljudest teistest valkudest ei ole interferoonil kergesti tuvastatavat keemilist ega bioloogilist aktiivsust: seda hinnati ainult looma viiruse tsütopaatilise toime vähenemise kaudu rakukultuurile ning see on keeruline ja pikk protsess. Kolmandaks, erinevalt insuliinist ei olnud teada, kas leidub inimese rakke, mis on võimelised tootma piisavalt suures koguses interferooni, s.t. kas on olemas interferooni mRNA allikas. Kõigile nendele raskustele vaatamata eraldati ja iseloomustati interferooni kodeeriv cDNA. Nende cDNA eraldamisel tuli välja töötada spetsiaalne lähenemisviis, et ületada raskused, mis on seotud vastava mRNA ja valkude ebapiisava sisaldusega. Nüüd on see DNA ekstraheerimise protseduur tavaline ja standardne ning interferoonide puhul järgmine.

1. inimese leukotsüütidest eraldati mRNA ja fraktsioneeriti suuruse järgi; teostas pöördtranskriptsiooni ja sisestati pBR322 plasmiidi Psti saiti.

2. Saadud produkt muundati Escherichia coli'ks. Saadud kloonid jagati rühmadesse. Katsed viidi läbi kloonidega, mis võimaldas kiirendada nende identifitseerimist.

3. Iga kloonikloon hübridiseeriti toore IF-mRNA preparaadiga.

4. Saadud hübriididest, mis sisaldasid kloonitud DNA-d ja mRNA-d, eraldati mRNA ja transleeriti rakuvabaks valgu sünteesi süsteemiks.

5. Määrasid translatsiooni tulemusena saadud iga segu interferoidsed viirusevastased toimed. Interferooni aktiivsust näidanud rühmad sisaldasid klooni, mille cDNA oli hübridiseeritud IF-mRNA-ga.

6. Positiivsed rühmad jagati alamrühmadesse, mis sisaldasid mitut klooni, ja testiti uuesti. Alamrühma korratakse, kuni tuvastatakse kloon, mis sisaldab täispikka inimese IF-cDNA-d.

Sellest ajast alates on avastatud mitut erinevat tüüpi interferoone. Eraldati mitme interferooni geenid ja näidati nende tõhusust erinevate viirushaiguste ravis, kuid kahjuks ei saanud interferoonist imerohtu.

Interferooni keemiliste ja bioloogiliste omaduste põhjal saab eristada kolme rühma: IF-alfa, IF-beeta ja IF-gamma. IF-alfa ja IF-beeta sünteesitakse viiruste või viiruse RNA ravimitega töödeldud rakkude poolt ja IF-gamma toodetakse vastusena rakkude kasvu stimuleerivate ainete toimele. IF-alfat kodeerib vähemalt 15 mittealleelse geeni perekond, samas kui IF-beeta ja IF-gamma on kodeeritud ühe geeniga. IF-alfa alatüüpidel on erinevad eripärad. Näiteks IF-elf-1 ja IF-alfa-2 efektiivsuse testimisel viirusega töödeldud veise rakuliinil on neil interferoonidel sarnane viirusevastane toime, samas kui viirusega töödeldud inimese rakkude puhul on IF-alfa- 2 on seitse korda aktiivsem kui IF-alfa 1. Kui viirusevastast toimet testitakse hiirerakkudega, on IF-alfa-2 30 korda vähem efektiivne kui IF-alfa-1.

Tulenevalt asjaolust, et on olemas interferoonide perekond, on mitmeid katseid luua kombineeritud omadustega IF, kasutades asjaolu, et IF-alfa perekonna erinevad liikmed erinevad viirusevastase aktiivsuse astme ja spetsiifilisuse poolest. Teoreetiliselt on seda võimalik saavutada erinevate IF-alfa geenijärjestuste osade ühendamisega. See toob kaasa liitvalgu moodustumise, millel on erinevad omadused kui kõigil algsetel valkudel. IF-alfa-1 ja IF-alfa-2 cDNA järjestuste võrdlus näitas, et need sisaldavad samu restriktsioonisaite positsioonidel 60, 92 ja 150. Pärast mõlema cDNA lõhustamist nendes kohtades ja järgnevat fragmentide ligeerimist, on mitu hübriidi geenid saadi. Neid geene ekspresseeriti E. colis, sünteesitud valgud puhastati ja uuriti nende bioloogilisi funktsioone. Hübriid -IF -de kaitseomaduste testimine imetajate rakukultuuris näitas, et mõned neist on aktiivsemad kui vanemmolekulid. Lisaks indutseerisid paljud hübriid -IF -d kontrollrakkudes 2 "-5" -oligoisoadenülaadi süntetaasi moodustumist. See ensüüm osaleb 2 "-5" -ga seotud oligonukleotiidide sünteesis, mis omakorda aktiveerivad varjatud rakulise endoribonukleaasi, mis lõhustab viiruse mRNA -d. Teistel hübriid -IF -del oli suurem proliferatsioonivastane toime erinevate inimese vähirakkude kultuurides kui lähtemolekulidel.

Kasvuhormoon

Valgu bioloogiliste omaduste parandamiseks või nõrgendamiseks võib kasutada strateegiat uute valkude konstrueerimiseks funktsionaalseid domeene muutes või suunatud mutageneesi abil. Näiteks inimese looduslik kasvuhormoon (HGH) seondub erinevates rakutüüpides nii kasvuhormooni retseptori kui ka prolaktiiniretseptoriga. Soovimatute kõrvaltoimete vältimiseks ravi ajal on vaja välistada hGH kinnitumine prolaktiini retseptorile. Kuna selle retseptoriga seonduv kasvuhormooni molekuli piirkond langeb oma aminohappejärjestuses ainult osaliselt kokku selle piirkonnaga, mis interakteerub prolaktiiniretseptoriga, oli võimalik selektiivselt vähendada hormooni seondumist viimasega. Selleks kasutati kohaspetsiifilist mutageneesi, mille tulemuseks olid teatud muutused mõnede aminohapete (His-18, His-21 ja Glu-174) kõrvalrühmades-kõrge afiinsusega sidumiseks vajalikud Zn 2+ ioonide ligandid hGH -st prolaktiini retseptoritele. Modifitseeritud kasvuhormoon seondub ainult oma "oma" retseptoriga. Saadud tulemused pakuvad kahtlemata huvi, kuid pole veel selge, kas modifitseeritud hGH -d saab kliinikus kasutada.

Tsüstiline fibroos

Kaukaasia elanike seas on kõige levinum surmav pärilik haigus tsüstiline fibroos. Ameerika Ühendriikides on tuvastatud 30 000 selle haiguse juhtu, Kanadas ja Euroopas - 23 000. Tsüstilise fibroosiga patsiendid kannatavad sageli kopse mõjutavate nakkushaiguste all. Korduvate infektsioonide ravi antibiootikumidega viib lõpuks patogeensete bakterite resistentsete tüvede tekkimiseni. Bakterid ja nende lüüsi saadused põhjustavad viskoosse lima kogunemist kopsudesse, mis raskendab hingamist. Lima üheks komponendiks on suure molekulmassiga DNA, mis vabaneb bakterirakkudest lüüsi käigus. Biotehnoloogiaettevõtte Genentech (USA) teadlased on eraldanud ja ekspresseerinud ensüümi DNase geeni, mis lagundab suure molekulmassiga DNA lühemateks fragmentideks. Puhastatud ensüümi süstitakse aerosooli osana tsüstilise fibroosiga patsientide kopsudesse, see lagundab DNA, väheneb lima viskoossus, mis muudab hingamise lihtsamaks. Kuigi need meetmed ei ravi tsüstilist fibroosi, pakuvad nad leevendust. Ensüümi kiitis hiljuti heaks USA toidu-, ravimi- ja kosmeetikaministeerium ning see tootis 2000. aastal ligikaudu 100 miljonit dollarit.

Teine biotehnoloogiline toode, mis aitab patsiente, on alginaatlüaas. Alginaat on polüsahhariid, mida sünteesivad mitmesugused vetikad, pinnas ja merebakterid. Selle monomeersed üksused on kaks sahhariidi-beeta-D-mannuronaat ja alfa-1-guluronaat, mille suhteline sisaldus ja jaotus määravad konkreetse alginaadi omadused. Seega moodustavad a-L-guluronaadi jäägid kaltsiumioonide sidumisel ahelatevahelisi ja ahelasiseseid ristsidemeid; beeta-D-mannuronaadi jäägid seovad teiste metallide ioone. Selliseid ristsidemeid sisaldav alginaat moodustab elastse geeli, mille viskoossus on otseselt võrdeline polüsahhariidmolekulide suurusega.

Alginaadi vabanemine Pseudomonas aeruginosa limaskestade poolt suurendab oluliselt tsüsti fibroosiga patsientide lima viskoossust. Hingamisteede puhastamiseks ja patsientide seisundi leevendamiseks tuleks lisaks DNaasiga ravimisele viia alginaadi depolümerisatsioon alginaatlüaasi abil.

Alginaatlüaasi geen eraldati Flavobacterium sp., Gramnegatiivsest mullabakterist, mis seda ensüümi aktiivselt toodab. E. coli põhjal loodi Flavobacterium kloonide pank ja neid, kes sünteesivad alginaadi lüaasi, skriiniti, plaatides kõik kloonid tahkel söötmel, mis sisaldas alginaati, lisades kaltsiumioone. Nendes tingimustes moodustab kogu söötmes olev alginaat, välja arvatud alginaat-lüaasi tootvad kolooniad ümbritsev alginaat, ristsidemeid ja muutub häguseks. Hüdrolüüsitud alginaat kaotab oma võime moodustada ristsidemeid, mistõttu alginaatlüsaasi sünteesiv kolooniate ümbrus jääb läbipaistvaks. Ühes positiivses koloonias oleva kloonitud DNA fragmendi analüüs näitas avatud lugemisraami olemasolu, mis kodeeris polüpeptiidi molekulmassiga umbes 69 000. Üksikasjalikumad biokeemilised ja geneetilised uuringud on näidanud, et see polüpeptiid näib olevat kolme eelkäija alginaadi lüaasid, mida toodab Flavobacterium sp. Esiteks lõikab mõni proteolüütiline ensüüm sellelt ära umbes 6000 N-terminaalse peptiidi. Ülejäänud valk, mille molekulmass on 63 000, on võimeline deponeerima alginaati, mida toodavad nii bakterid kui ka vetikad. Pärast selle lõikamist moodustub 23 000 molekulmassiga produkt, vetikate depolümeriseeriv alginaat ja ensüüm molekulmassiga 40 000, mis hävitab bakteriaalse alginaadi. Et saada suures koguses ensüümi molekulmassiga 40 000, amplifitseeriti seda kodeeriv DNA polümeraasi ahelreaktsiooni (PCR) abil ja sisestati seejärel B. subrjlis eraldatud plasmiidivektorisse, mis kandis B. subrjlis signaalpeptiidi kodeerivat geeni a-amülaas. Transkriptsiooni kontrolliti penitsillinaasi geeniekspressioonisüsteemi abil. Kui B. subrjlis rakud transformeeriti saadud plasmiidiga ja plaaditi alginaati sisaldavale tahkele söötmele, lisades kaltsiumioone, moodustati suure haloga kolooniad. Kui selliseid kolooniaid kasvatati vedelas söötmes, vabastati rekombinantne alginaadi lüaas söötmesse. Hilisemad testid näitasid, et see ensüüm suudab tõhusalt vedeldada alginaate, mida sünteesivad tsüstilise fibroosiga patsientide kopsudest eraldatud P. aeruginosa limaskestad. Vaja on täiendavaid uuringuid, et teha kindlaks, kas rekombinantse alginaadi lüaasi kliiniline testimine on asjakohane.

Elundisiirdamise äratõukereaktsiooni ennetamine

1970. aastatel. vaadati läbi passiivse immuniseerimise seisukohad: seda hakati pidama profülaktiliseks vahendiks siirdatud elundite äratõukereaktsiooni vastu võitlemiseks. Tehti ettepanek manustada patsientidele spetsiifilisi antikehi, mis seonduvad teatud tüüpi lümfotsüütidega, vähendades siirdatud elundi vastast immuunvastust.

Hiire monoklonaalsed antikehad OCTZ olid esimesed ained, mida USA toidu-, ravimi- ja kosmeetikaministeerium soovitas kasutada inimese elundisiirdamisel immunosupressantidena. Elundi äratõukereaktsiooni eest vastutavad nn T-rakud, tüümuses diferentseeruvad lümfotsüüdid. OCTZ seondub retseptoriga mis tahes T -raku pinnal nimega CD3. See hoiab ära täieliku immuunvastuse tekkimise ja siirdatud elundi tagasilükkamise. See immunosupressioon on väga tõhus, kuigi sellel on mõningaid kõrvaltoimeid, nagu palavik ja lööve.

E. coli abil antikehade tootmiseks on välja töötatud tehnikad. Hübridoomid, nagu enamik teisi loomarakukultuure, kasvavad suhteliselt aeglaselt, ei saavuta suurt tihedust ja vajavad keerulisi ja kalleid söötmeid. Sel viisil saadud monoklonaalsed antikehad on väga kallid, mis ei võimalda nende laialdast kasutamist kliinikus.

Selle probleemi lahendamiseks on püütud luua omamoodi "bioreaktor", mis põhineb geneetiliselt muundatud bakteritel, taimedel ja loomadel. Sel eesmärgil sisestati peremeesgenoomi geenikonstruktid, mis on võimelised kodeerima antikehade üksikuid piirkondi. Mõne immunoterapeutilise aine efektiivseks kohaletoimetamiseks ja toimimiseks piisab sageli ühest antikeha antigeeni siduvast piirkonnast (Fab või Fv fragment), s.t. antikeha Fc -osa olemasolu on vabatahtlik.

GM -taimed - ravimite tootjad

Praegu näevad põllumajandusliku biotehnoloogia väljavaated pakkuda selliseid taimi, mida hakatakse kasutama ravimitena või vaktsiinidena. Raske on ette kujutada, kui tähtis see võib olla vaestele riikidele, kus tavapärased ravimid on endiselt uudsus ja traditsioonilised WHO vaktsineerimisprogrammid on liiga kallid ja raskesti rakendatavad. Seda uurimisvaldkonda tuleb toetada igal võimalikul viisil, sealhulgas avaliku ja erasektori majandussektori koostöö kaudu.

Geenidest, mille ekspressiooni taimedes peetakse eksootiliseks, on kõige olulisemad meditsiinilise tähtsusega polüpeptiidide sünteesi kodeerivad geenid. Ilmselgelt tuleks Calgene patenti hiire interferooni ekspressiooni kohta taimerakkudes pidada esimeseks selles valdkonnas tehtud uuringuks. Hiljem näidati immunoglobuliinide sünteesi taimelehtedes.

Lisaks on võimalik taime genoomi sisestada geen, mis kodeerib viiruse ümbrikvalku (valke). Taime toiduks tarbides omandavad inimesed järk -järgult selle viiruse suhtes immuunsuse. Sisuliselt on see ravimtaimede loomine.

Transgeensetel taimedel on rekombinantsete valkude tootmiseks mikroorganismide, loomade ja inimeste rakukultuuri ees mitmeid eeliseid. Transgeensete taimede eeliste hulgas märgime peamised: suuremahulise tootmise võimalus, odavus, puhastamise lihtsus, lisandite puudumine, millel on allergiline, immunosupressiivne, kantserogeenne, teratogeenne ja muu mõju inimesele. Taimed võivad sünteesida, glükosüülida ja kokku panna imetajavalke allüksustest. Suukaudne immuniseerimine toimub toorete köögiviljade ja puuviljade söömisel, mis sisaldavad vaktsiinivalkude sünteesi kodeerivaid geene.

Üks võimalus vähendada geenide keskkonda lekkimise ohtu, mida kasutatakse eelkõige söödavate vaktsiinide loomisel, on võõraste geenide viimine kloroplastidesse, mitte tuumakromosoomidesse, nagu tavaliselt. Arvatakse, et see meetod laiendab geneetiliselt muundatud taimede rakendusvaldkonda. Hoolimata asjaolust, et soovitud geenide sisestamine kloroplastidesse on palju keerulisem, on sellel meetodil mitmeid eeliseid. Üks neist on see, et kloroplastidest pärit võõras DNA ei pääse õietolmu. See välistab täielikult GM -materjali kontrollimatu ülekandmise võimaluse.

DNA -tehnoloogia kasutamine vaktsiinide väljatöötamiseks

Paljutõotav suund on transgeensete taimede loomine, mis kannavad nakkushaigusi põhjustavatele bakteritele ja viirustele iseloomulike valkude geene. Selliseid geene kandvaid tooreid puu- ja köögivilju või nende külmkuivatatud mahlu tarbides vaktsineeritakse keha. Näiteks kui kartulitaimedesse viidi sisse koolera enterotoksiini mittetoksilise alaühiku geen ja kui katsehiirtele söödeti tooreid mugulaid, tekkisid nende kehas koolera patogeenide antikehad. On selge, et sellised söödavad vaktsiinid võivad olla tõhus, lihtne ja odav viis inimeste kaitsmiseks ja toiduohutuse tagamiseks üldiselt.

DNA -tehnoloogia areng viimastel aastakümnetel on mullistanud uute vaktsiinide väljatöötamise ja tootmise. Molekulaarbioloogia ja geenitehnoloogia meetodeid kasutades tuvastati paljude nakkusetekitajate antigeensed määrajad, klooniti vastavaid valke kodeerivad geenid ja mõnel juhul alustati nende antigeenide valguühikutel põhinevate vaktsiinide tootmist. Vibrio cholerae või enterotoksogeense E. coli (Escherichia coli) nakkusest põhjustatud kõhulahtisus on üks ohtlikumaid haigusi, mille suremusprotsent on kõrge, eriti lastel. Koolerahaiguste koguarv maailmas ületab 5 miljonit juhtu aastas, mille tagajärjel sureb umbes 200 tuhat inimest. Seetõttu pöörab Maailma Terviseorganisatsioon (WHO) tähelepanu kõhulahtiste infektsioonide ennetamisele, stimuleerides igal võimalikul viisil nende haiguste vastu mitmesuguste vaktsiinide loomist. Kolera puhanguid leidub ka meie riigis, eriti lõunapoolsetes piirkondades.

Kõhulahtisuse bakteriaalsed haigused on laialt levinud ka põllumajandusloomadel ja kodulindudel, eelkõige noorloomadel, mis on kaalukaotuse ja suremuse tagajärjel põllumajandusettevõtetes suurte kaotuste põhjus.

Mikroorganismide abil saadud rekombinantse vaktsiini klassikaline näide on hepatiit B pinnaantigeeni tootmine. Viiruse HBsAg geen sisestati pärmi plasmiidi, mille tulemusel sünteesiti pärmis suures koguses viirusevalku, mis pärast puhastamist , kasutatakse süstimiseks kui tõhusat vaktsiini hepatiidi vastu (Pelre et al., 1992).

Paljud lõunapoolsed riigid, kus esineb kõrge hepatiidi esinemissagedus, vaktsineerivad elanikke, sealhulgas lapsi, selle haiguse vastu. Kahjuks on sellise vaktsiini maksumus suhteliselt kõrge, mis takistab madala elatustasemega riikide elanike jaoks universaalsete vaktsineerimisprogrammide laialdast kasutuselevõttu. Sellele olukorrale reageerides käivitas WHO 1990. aastate alguses algatuse uute tehnoloogiate loomiseks odavate nakkushaiguste vastaste vaktsiinide tootmiseks, mis on kättesaadavad kõikidele maailma riikidele.

Kümme aastat tagasi esitati idee kasutada transgeenseid taimi niinimetatud "söödavate" vaktsiinide tootmiseks. Tõepoolest, kui taime mis tahes söödav organ sünteesib tugevate suukaudsete immunogeensete omadustega valgu-antigeeni, siis nende taimede toidus söömisel lagundatakse valgu-antigeen paralleelselt vastavate antikehade tootmisega.

Saadud tubakataimed kannavad B -hepatiidi viiruse ümbriku antigeeni kodeerivat geeni taime promootori all. Antigeeni olemasolu transgeensete taimede lehtedes kinnitati ensüümi immuunanalüüsiga. On näidatud saadud rekombinantse antigeeni ja inimese seerumi antigeeni füüsikalis -keemilise struktuuri ja immunoloogiliste omaduste sarnasus.

Taimedes toodetud antikehade tuvastamine on näidanud võimalust ühendada kaks rekombinantset geeniprodukti üheks valgumolekuliks, mis on prokarüootsetes rakkudes võimatu. Antikehade kokkupanek toimus siis, kui mõlemad ahelad sünteesiti signaaljärjestusega. Lisaks sellele, koos võimalusega sisestada ühte geeni kaks geeni, on nende kahe taime hübridisatsiooni käigus võimalik ühendada ka erinevates transgeensetes taimedes sünteesitud üksikud polüpeptiidahelad täielikuks valguks. Ühele plasmiidile on võimalik sisestada mitu geeni.

Transgeenseid autoantigeene tootvaid taimi saab kasutada ka teiste autoimmuunhaiguste, näiteks hulgiskleroosi, reumatoidartriidi, insuliinsõltuva diabeedi ja isegi elundisiirdamise äratõukereaktsiooni korral. Insuliinist sõltuv diabeet on autoimmuunhaigus, mille puhul kõhunäärme insuliini tootvad rakud hävivad nende endi tsütotoksiliste T-lümfotsüütide poolt. Märkimisväärsete koguste immunogeensete valkude suukaudne profülaktiline tarbimine võib põhjustada autoimmuunhaiguste sümptomite tekkimise ennetamist ja märkimisväärset viivitust. Kuid see on võimalik ainult märkimisväärse hulga autoantigeenide juuresolekul. Valke insuliini ja kõhunäärme glutamiinhappe dekarboksülaasi (GAD65) peetakse suukaudseks vaktsiiniks insuliinsõltuva diabeedi ennetamiseks. Hiljuti on Kanada biotehnoloogid saanud transgeenseid kartulitaimi, mis sünteesivad glutamiinhappe pankrease dekarboksülaasi. Diabeedile eelsoodumusega hiirte toitmisel täheldati nii diabeedi esinemissageduse vähenemist kui ka autoimmuunvastuse ulatust.

Ülaltoodud geenitehnoloogia arengu tulemused näitavad veenvalt võimalust luua transgeensetel taimedel põhinevaid "söödavaid" vaktsiine. Arvestades, et inimestele mõeldud vaktsiinide väljatöötamine võtab palju kauem aega ja rangemat tervisekontrolli, võib eeldada, et esimesed söödavad vaktsiinid töötatakse välja loomade jaoks. Loomkatsed aitavad paljastada "söödavate" vaktsiinide toimemehhanisme ja alles siis, pärast pikka uurimist ja põhjalikku hindamist, saab selliseid vaktsiine kliinilises praktikas kasutada. Sellele vaatamata jätkub töö selles suunas aktiivselt ning idee kasutada taimi vaktsiinide tootmiseks on USA -s juba patenteeritud, mis näitab kaubanduslikku huvi nende arengute vastu.

Nendest julgustavatest tulemustest hoolimata nõuab kaubanduslike "söödavate" kõhulahtisuse vaktsiinide väljatöötamine täiendavaid uuringuid. Bakteriaalse ja koolera kõhulahtisuse enterotoksilise vormi patogeneesis on esmane võimalus võimaldada bakteritel peensooles paljuneda. See protsess sõltub Escherichia coli kleepumisvõimest, mis on tingitud valkude spetsiifiliste niitjate moodustiste - fimbria - olemasolust bakterirakkude pinnal. Kõhulahtisusega patsientide peensoole seintel leitakse tunduvalt rohkem baktereid kui sama sooleosa valendikus, mis on seotud fimbriaalsete adhesiinide esinemisega Escherichia coli - valkudes, mis tagavad sidumise retseptoritega. sooleepiteeli pind.

Isegi mittepatogeensed Escherichia coll tüved, mis sisaldasid adhesiini sünteesi kodeerivat plasmiidi, suutsid soolestikku koloniseerida ja põhjustada kõhulahtisust ilma enterotoksiine tootmata. Sellega seoses on tõenäoline, et immuunsus toksiinide vastu ei ole piisav, et vältida Vibrio cholerae või Escherichia coli põhjustatud patogeenset toimet. Võimalik, et nende mõjude ületamiseks on lisaks enterotoksiinide antigeenidele vaja ekspresseerida struktuursete antigeenide, näiteks lipopolüsahhariidide, bakterite välismembraani valkude või fimbriatega seotud adhesiinide neutraliseerivaid epitoope. need bakterid, mis vastutavad soole limaskestaga seondumise eest. Hiljuti on ühte sellist adhesiini, FimH, edukalt kasutatud hiirte immuniseerimiseks bakteriaalse kõhulahtisuse vastu.

Teine oluline probleem, mis on seotud "söödavate" vaktsiinide väljatöötamisega, on heteroloogse antigeeni ekspressioonitase taimedes. Kuna vaktsiini suukaudseks manustamiseks on vaja suuremas koguses antigeeni kui parenteraalseks manustamiseks, tuleks taimedes sünteesitud antigeeni kogust suurendada, mis ei moodusta praegu enam kui 0,3% kogu lahustuvast proteiinist. Samal ajal peaks ekspressioonitase olema immuunvastuse esilekutsumiseks piisavalt kõrge, kuid väiksem kui antigeeni suhtes tolerantsust indutseeriv tase, nagu see on normaalse toiduga tarbitavate ainete puhul. Ja kuna immuunvastus (immunogeensus tolerantsuse vastu) võib olla antigeenispetsiifiline, tuleb iga potentsiaalse antigeeni ekspressioonitasemed valida individuaalselt.

Katsed näitavad, et heteroloogse antigeeni ekspressioonitaset taimedes saab suurendada, kasutades koespetsiifilisi promootoreid ja võimendajaid, transkriptsiooni ja translatsiooni võimendajaid, lisades transpordipeptiide ja muutes ka vastavate geenide nukleotiidjärjestust, kasutades eelistatud koodoneid. taimed. Küsimus, milliseid taimi on kõige parem kasutada ja millises söödavas elundis on parem antigeeni ekspresseerida, nõuab siiski täiendavaid uuringuid, kuna mitmesugused taimed võivad sisaldada aineid, mis blokeerivad või aeglustavad immuunvastust või on lihtsalt inimestele ja loomadele mürgised. alkaloididena. tubakarakkudes.

Tervise ABC - tervislik toit

Teaduse ja tehnoloogia arengu saavutused on mõjutanud kõiki inimtegevuse valdkondi, alates tootmisest kuni igapäevaeluni. Inimesed on sajandeid püüdnud vabaneda füüsilisest pingutusest, tootmise automatiseerimisest, kodumasinate loomisest jne. Ja üldiselt nad vabastati. Selle tulemusena vähenes inimese päevane energiatarbimine XX sajandi lõpuks võrreldes selle algusega 1,5–2 korda.

Inimeste tervise määravad peamiselt pärilik eelsoodumus (geneetika) ja toitumine. Toidubaasi loomine on igal ajal olnud iga riigi õitsengu tagatis ja alus. Seetõttu on iga riik huvitatud ennetus- ja terviseprogrammide projektidest, mis parandavad toitumise struktuuri, parandavad elukvaliteeti, vähendavad haigestumust ja suremust. Toitumine seob meid tihedalt keskkonnaga ja toit on materjal, millest inimkeha on üles ehitatud. Seetõttu võimaldab optimaalse toitumise seaduste tundmine tagada inimeste tervist. See teadmine on lihtne ja järgmine: tarbige nii palju energiat kui kulutate. Igapäevase dieedi energiasisaldus (kalorisisaldus) peaks vastama päevasele energiatarbimisele. Teine on maksimaalne toiduvalik, mis tagab inimese toitumise füsioloogilistele vajadustele vastava toitumise keemilise koostise mitmekesisuse (umbes 600 eset). Tarbitav toit peaks sisaldama valke, rasvu, süsivesikuid, vitamiine, mineraalsooli, vett, kiudaineid, ensüüme, maitse- ja ekstraheerivaid aineid, väiksemaid komponente - bioflavonoide, indoole, antotsüaniide, isoflavoone ja paljusid teisi. Vähemalt ühe nimetatud komponendi puudulikkuse korral on võimalikud tõsised terviseprobleemid. Ja selle vältimiseks peaks inimese igapäevane toitumine sisaldama umbes 32 nimetust erinevaid toite.

Kehasse sisenevate toitainete optimaalne suhe aitab kaasa tervise ja pikaealisuse säilimisele. Kuid kahjuks iseloomustab enamikku maailma elanikkonnast järgmiste toitainete puudus: täisväärtuslikud (loomsed) valgud; polüküllastumata rasvhapped; vitamiinid C, B, B2, E, foolhape, retinool, beetakaroteen jt; makro- ja mikroelemendid: Ca, Fe, Zn, F, Se, I ja teised; kiudaine. Ja selliste loomsete rasvade ja kergesti seeditavate süsivesikute liigne tarbimine.

Enamiku elanikkonna valgu tarbimise puudujääk on keskmiselt 20%, enamiku vitamiinide ja mikroelementide sisaldus on 15–55% väiksem kui nende vajaduse arvutatud väärtus ja toidukiudaineid on 30% vähem. Toitumisseisundi rikkumine toob paratamatult kaasa tervise halvenemise ja selle tagajärjel haiguste arengu. Kui võtta kogu Vene Föderatsiooni elanikkond 100%-ni, on ainult 20%terved, halvasti kohanenud (vähenenud adaptiivse resistentsusega) inimesed - 40%ning haigestumiseelsed ja -haigused - 20% vastavalt.

Kõige sagedasemad seedetraktist sõltuvad haigused on järgmised: ateroskleroos; hüpertooniline haigus; hüperlipideemia; ülekaalulisus; diabeet; osteoporoos; podagra; mõned pahaloomulised kasvajad.

Venemaa Föderatsiooni ja Ukraina demograafiliste näitajate dünaamikat viimase 10 aasta jooksul iseloomustavad ka äärmiselt negatiivsed suundumused. Suremus on peaaegu kaks korda suurem sündimusest, eeldatav eluiga on oluliselt madalam mitte ainult arenenud riikidest ...

Surmapõhjuste struktuuris on juhtival kohal kardiovaskulaarsüsteemi patoloogiad ja onkoloogilised haigused - haigused, mille risk muu hulgas sõltub toitumishäiretest.

Arvesse tuleks võtta ka toiduainete nappust maailmas. 20. sajandi jooksul on maailma rahvaarv kasvanud 1,5 -lt 6 miljardile inimesele. Eeldatakse, et aastaks 2020 kasvab see 8 miljardini või rohkem, sõltuvalt sellest, kes ja kuidas loeb. On selge, et põhiküsimus on sellise hulga inimeste toitumine. Hoolimata asjaolust, et põllumajandustootmine on viimase 40 aasta jooksul tänu agronoomiliste meetodite valikule ja täiustamisele kasvanud keskmiselt 2,5 korda, tundub edasine kasv ebatõenäoline. See tähendab, et põllumajandustoiduainete tootmistempo jääb tulevikus üha enam maha rahvastiku kasvust.

Kaasaegne mees tarbib päevas umbes 800 g toitu ja 2 liitrit vett. Seega söövad inimesed vaid ühe päevaga üle 4 miljoni tonni toitu. Juba praegu on toiduainete puudus maailmas üle 60 miljoni tonni ja prognoosid on pettumust valmistavad ...

Lahendus toiduainete tootmise suurendamise probleemile vanade meetoditega ei ole enam võimalik. Lisaks ei ole traditsioonilised põllumajandustehnoloogiad taastuvad: viimase 20 aasta jooksul on inimkond kaotanud üle 15% viljakast mullakihist ja enamik kasvatamiseks sobivatest on juba seotud põllumajandustootmisega.

Venemaa agrotööstuskompleksi viimastel aastatel kujunenud olukorra analüüs näitab elava elanikkonna vähenemist ja igat tüüpi põllumajandussaaduste tootmise vähenemist rohkem kui 1,5 korda. Loodus- ja tööressursside ülejäänud kogumahu tõttu põhjustas kriis põllumaa kasutamise järsu halvenemise, agroökosüsteemide tootlikkuse vähenemise, ringlusest kõrvaldati enam kui 30 miljonit hektarit kõrge tootlikkusega agrocenoose.

Põllumajandusturu olukorra stabiliseerimiseks seni võetud meetmed on osutunud ebaefektiivseks ja ebapiisavaks. Ja toidu import on ületanud kõik mõistlikud piirid ja seadnud toiduainetega kindlustatuse kahtluse alla.

Lähtudes toitumise struktuuri optimeerimise tähtsusest rahva tervisele, riigi arengule ja julgeolekule, on välja töötatud prioriteetne suund Venemaa elanikkonna toitumise parandamiseks: täieliku valgu puuduse kõrvaldamine; mikroelementide puuduse kõrvaldamine; tingimuste loomine laste optimaalseks füüsiliseks ja vaimseks arenguks; kodumaiste ja imporditud toiduainete ohutuse tagamine; elanike teadmiste taseme tõstmine tervisliku toitumise küsimustes. Toiduainete tootmise kaasaegse strateegia teaduslik alus on uute ressursside otsimine, mis tagavad inimkehale optimaalse toidu keemiliste komponentide suhte. Selle probleemi lahendus on eelkõige uute valkude ja vitamiinide allikate leidmine.

Näiteks täisvalku sisaldav taim, mis aminohapete komplekti poolest ei jää loomse valgu alla, on soja. Toodete lisamine dieeti võimaldab kompenseerida valgu puudust, aga ka mitmesuguseid väiksemaid komponente, eriti isoflavoone.

Toiduprobleemi üheks lahenduseks on toiduainete ja nende komponentide keemiline süntees ning teatud edu on vitamiinipreparaatide tootmisel juba saavutatud. Väga paljutõotav ja juba kasutatud meetod kõrgekvaliteediliste toiduainete saamiseks on nende rikastamine valgu ja vitamiinidega tehnoloogilise töötlemise käigus, see tähendab antud keemilise koostisega toidu tootmine.

Teine võimalus on kasutada mikroorganisme toiduainete üksikute koostisosadena, sest mikroorganismide kasvumäär on tuhat korda suurem kui põllumajandusloomade ja 500 korda taimede kasvumäär.

On oluline, et mikroorganismides oleks võimalik nende keemilise koostise, selle täiustamise suunatud geneetiline ettemääratus, mis määrab otseselt nende toiteväärtuse ja kasutamisvõimalused.

Seega ei saa uuel sajandil toiduainete tootmine hakkama ilma kõrgtehnoloogiliste ja eriti biotehnoloogia kasutamiseta mikroorganismide kasutamiseta toidu hankimisel.

Suureneva teadlikkusega tervisliku eluviisi tähtsusest on suurenenud nõudlus kahjulikke aineid mitte sisaldavate toiduainete järele. Ja siin ei saanud DNA tehnoloogid osaleda.

Eespool oleme juba maininud suhkrupeeti, mis toodab fruktaani, sahharoosi madala kalorsusega asendajat. See tulemus saadi suhkrupeedi genoomi sisestades maapirni geeni, mis kodeerib ensüümi, mis muudab sahharoosi fruktaaniks. Seega muundatakse 90% transgeensetes peeditaimedes kogunenud sahharoosist fruktaaniks.

Teine näide "funktsionaalse toitumise" toodete loomisel on katse luua kofeiinivaba kohv. Hawaii teadlaste meeskond eraldas ensüümi ksantoosiin-N7-metüültransferaasi geeni, mis katalüüsib kriitilist esimest sammu kofeiini sünteesis kohvilehtedes ja -ubades. Agrobacterium abiga sisestati selle geeni antisenss -versioon Arabica kohvi koekultuuri rakkudesse. Transformeeritud rakkude uuringud on näidanud, et kofeiini tase neis on vaid 2% normaalsest. Kui muundatud taimede regenereerimise ja paljundamise töö on edukas, väldib nende kasutamine kohvi keemilise kofeiinivabastamise protsessi, mis mitte ainult ei säästa 2,00 dollarit kohvi kilogrammi kohta (protsessi maksumus), vaid säilitab ka sel viisil riknenud joogi maitse, mis kofeiinivabastuse käigus osaliselt kaob ...

Arengumaad, kus sajad miljonid inimesed nälgivad, vajavad eelkõige toidukvaliteedi parandamist. Näiteks kogu maailmas kasvatatud kaunviljadest puuduvad mõned väävlit sisaldavad aminohapped, sealhulgas metioniin. Nüüd püütakse aktiivselt suurendada metioniini kontsentratsiooni kaunviljades. Geneetiliselt muundatud taimedes on võimalik säilitada säilitusvalgu sisaldust 25% (seda on seni tehtud mõne oasordi puhul). Teine juba mainitud näide on beetakaroteeniga rikastatud “kuldne riis”, mille hankis Zürichi tehnikaülikooli professor Potrikus. Tööstusliku hinde saamine oleks erakordne saavutus. Samuti püütakse riisi rikastada B -vitamiiniga, mille puudumine põhjustab aneemiat ja muid haigusi.

Töö põllukultuuride kvaliteediomaduste parandamisel illustreerib hästi kaasaegsete DNA -tehnoloogiate võimeid mitmesuguste probleemide lahendamisel.

Toit kui ravim

Mõiste "biotehnoloogia" viitab tööstuslike meetodite kogumile, mille tootmiseks kasutatakse elusorganisme ja bioloogilisi protsesse. Biotehnoloogilised võtted on sama vanad kui maailm - veinivalmistamine, küpsetamine, pruulimine, juustu valmistamine põhinevad mikroorganismide kasutamisel ja kuuluvad samuti biotehnoloogia alla.

Kaasaegne biotehnoloogia põhineb raku- ja geenitehnoloogial, mis võimaldab saada uusi taimesorte ja loomatõuge, et saada väärtuslikke bioloogiliselt aktiivseid aineid - antibiootikume, hormoone, ensüüme, immunomodulaatoreid, sünteetilisi vaktsiine, aminohappeid ja toiduvalke. . Uute lähenemisviiside kasutamise peamine eelis on tootmise sõltuvuse vähenemine loodusvaradest, ökoloogiliselt ja majanduslikult kõige kasumlikumate põllumajandusviiside kasutamine.

Geneetiliselt muundatud taimede loomine võimaldab mitmekordselt kiirendada kultuursortide aretamise protsessi, samuti saada põllukultuure selliste omadustega, mida ei saa traditsiooniliste meetoditega aretada. Põllukultuuride geneetiline muundamine muudab need resistentseks pestitsiidide, kahjurite, haiguste suhtes, vähendades kadusid kasvatamise, ladustamise ajal ja parandades toodete kvaliteeti.

Mis on tüüpiline teise põlvkonna transgeensete põllukultuuride jaoks, mida juba tööstuslikus mahus toodetakse? Neil on kõrgemad agrotehnilised omadused, see tähendab suurem vastupidavus kahjuritele ja umbrohtudele ning sellest tulenevalt suurem saagikus.

Meditsiini seisukohalt on transgeensete toodete olulisteks eelisteks see, et esiteks oli võimalik oluliselt vähendada pestitsiidide jääkide kogust, mis võimaldas vähendada inimkeha keemilist koormust ebasoodsas keskkonnaolukorras. Teiseks anda taimedele insektitsiidseid omadusi, mis viib nende putukatega nakatumise vähenemiseni ja see vähendab oluliselt teraviljakultuuride nakatumist hallitusseentega. On teada, et nad toodavad inimestele mürgiseid mükotoksiine (eriti fumonisiine - teravilja looduslikke saasteaineid).

Seega on nii esimese kui ka teise põlvkonna geneetiliselt muundatud toodetel positiivne mõju inimeste tervisele mitte ainult kaudselt - keskkonna parandamise kaudu, vaid ka otseselt - pestitsiidide jääkide ja mükotoksiinide sisalduse vähendamise kaudu. Pole üllatav, et transgeensete põllukultuuride pindala suureneb aasta -aastalt.

Kuid nüüd pööratakse suurimat tähelepanu kolmanda põlvkonna toodete loomisele, millel on parem või muudetud toiteväärtus, mis on vastupidavad kliimatingimustele, mulla soolsusele, samuti pikaajalise säilivusaja ja paremate maitseomadustega, mida iseloomustab allergeenid.

Neljanda põlvkonna põllukultuuride puhul on lisaks ülaltoodud omadustele iseloomulik taimede arhitektuuri muutus (näiteks lühike kasv), õitsemise ja vilja aja muutumine, mis võimaldab kasvatada troopilised puuviljad keskmisel rajal, viljade suuruse, kuju ja arvu muutus, fotosünteesi efektiivsuse suurenemine, toitainete tootmine suurenenud assimilatsioonitasemega, see tähendab, et organism imendub paremini.

Geneetilise muundamise meetodite täiustamine ning teadmiste süvendamine toidu funktsioonide ja inimkeha ainevahetuse kohta võimaldab toota tooteid, mis on ette nähtud mitte ainult piisava toitumise tagamiseks, vaid ka tervise parandamiseks ja haiguste ennetamiseks. .

Taimede bioreaktorid

Taimede DNA -tehnoloogia üks paljutõotavaid valdkondi on bioreaktoritehaste loomine, mis on võimelised tootma meditsiinis, farmakoloogias jne vajalikke valke. Bioreaktorite eelised hõlmavad söötmis- ja hooldusvajaduse puudumist, loomise ja paljundamise suhtelist lihtsust ja kõrge tootlikkus. Lisaks ei indutseeri võõrvalgud taimedes immuunvastust, mida on loomadel raske saavutada.

On vaja hankida terve hulk bioloogiliselt aktiivseid valke, mida teatud kudedes või toodetes esineva väga madala sünteesitaseme tõttu ei ole võimalik uurida toimemehhanismi, laialdase kasutamise või lisakasutuse piirkondade määramise alusel. . Nende valkude hulka kuulub näiteks laktoferriin, mida leidub väikestes kogustes imetajate piimas, vere leukotsüütides.

Inimese laktoferriini (hLF) lubatakse kasutada toidulisandina ja ravimpreparaadina väikelaste seedetrakti nakkushaiguste ennetamiseks ja raviks, suurendades organismi immuunvastust pahaloomuliste ja mitmete viiruslike (AIDS) haiguste korral. Laktoferriini tootmine veisepiimast põhjustab selle madala sisalduse tõttu ravimi kõrgeid kulusid. Laktoferriini geeni cDNA sisestamisega tubakarakkudesse saadi hulk kalluseid kudesid, sünteesides kärbitud laktoferriini, mille antibakteriaalsed omadused olid palju tugevamad kui natiivse laktoferriini antibakteriaalsed omadused. Selle kärbitud laktoferriini kontsentratsioon tubakarakkudes oli 0,6–2,5%.

Geenid sisestatakse taimegenoomi, mille tooted indutseerivad inimestel ja loomadel immuunvastuse, näiteks erinevate haiguste, eriti koolera, hepatiidi, kõhulahtisuse ja antigeenide tekitajate ümbrikvalkude vastu mõnede kasvajate plasmamembraanid.

Luuakse transgeensed taimed, mis kannavad geene, mis toodavad mõningaid hormoonravi, mis on vajalikud inimese hormoonraviks jne.

Näide taimede kasutamisest vaktsiinide loomisel on Stanfordi ülikoolis tehtud töö. Selles töös saadi ühe vähivormi vastased antikehad, kasutades moderniseeritud tubaka mosaiikviirust, millesse sisestati lümfoomi immunoglobuliini hüpervariaabel piirkond. Moderniseeritud viirusega nakatunud taimed toodavad kliiniliseks kasutamiseks piisavas koguses antikehi. 80% antikehi saanud hiirtest elasid lümfoomi üle, samas kui kõik hiired, kes vaktsiini ei saanud, surid. Kavandatud meetod võimaldab kiiresti saada patsiendispetsiifilisi antikehi kliinilises kasutuses piisavas koguses.

Väljavaated taimede kasutamiseks antikehade tootmiseks on suured. Kevin Uzil ja tema töökaaslased näitasid, et soja poolt toodetud antikehad on tõhusad hiirte kaitsmisel herpesviiruse nakkuse eest. Võrreldes imetajate rakukultuurides toodetud antikehadega olid taimede toodetud antikehad sarnaste füüsikaliste omadustega, püsisid inimese rakkudes stabiilsena ega erinenud viiruse sidumis- ja neutraliseerimisvõime poolest. Kliinilised uuringud on näidanud, et tubaka poolt toodetud antikehade kasutamine pärssis tõhusalt hammaste lagunemist põhjustavate mutantsete streptokokkide paljunemist.

Viidi läbi kartulite toodetud vaktsiin insuliinsõltuva diabeedi vastu. Kartulimugulatesse kogunes kimäärne valk, mis koosnes kooleratoksiini B -alaühikust ja proinsuliinist. B -subühiku olemasolu hõlbustab rakkudel selle toote tarbimist, mis muudab vaktsiini 100 korda tõhusamaks. Mugulate toitmine mikrogrammides insuliini kogustes diabeetikutele hiirtele aeglustas haiguse progresseerumist.

Geenitehnoloogiad võitluses keskkonna saastamise vastu. Phytoremediation

Inimene sekkus oma tegudega Maa elu evolutsioonilisse arengusse ja hävitas inimesest sõltumatu biosfääri olemasolu. Kuid ta ei suutnud tühistada biosfääri reguleerivaid põhiseadusi ega vabastada end nende mõjust.

Pärast järgmist kataklüsmi taaselustades allesjäänud fookustest, kohanedes ja arenedes, oli elul sellegipoolest igal ajal peamine arengusuund. Selle määras Rulieri ajaloolise arengu seadus, mille kohaselt püüab kõik elu edenemise ja evolutsiooni pöördumatuse raames kõik sõltumatust keskkonnatingimustest. Ajaloolises protsessis realiseerub selline püüdlus organisatsiooni keerukuse suurendamise kaudu, mis väljendub struktuuri ja funktsioonide kasvavas diferentseerumises. Seega ilmuvad igal järjestikusel evolutsioonispiraali pöördel järjest keerulisemaks muutuva närvisüsteemi ja selle keskusega - ajuga organismid. 19. sajandi evolutsiooniteadlased nad nimetasid seda evolutsioonisuunda "tsefaliseerumiseks" (kreeka keelest "tsefalon" - aju) Kuid primaatide tsefaliseerimine ja nende keha tüsistused seadsid lõpuks inimkonna kui bioloogilise liigi väljasuremise äärele vastavalt bioloogilisele reeglile. kiirenev evolutsioon, mille kohaselt bioloogilise süsteemi tüsistus tähendab eksisteerivate liikide keskmise kestuse vähenemist ja selle evolutsiooni kiiruse suurenemist. Näiteks linnuliigi keskmine eluiga on 2 miljonit aastat, imetajatel - 800 tuhat aastat, esivanemate vormidel - 200–500 tuhat aastat. Inimeste kaasaegsed alamliigid eksisteerivad mõne idee kohaselt vaid 50–100 tuhande aasta jooksul, kuid paljud teadlased usuvad, et selle geneetiline potentsiaal ja varud on ammendatud (Dlekseenko, Keisevich, 1997).

Kaasaegse inimese esivanemad seadsid sammud teele, mis võimendab vastasseisu biosfääriga ja viib katastroofini umbes 1,5–3 miljonit aastat tagasi, kui nad esimest korda tuld kasutama hakkasid. Sellest hetkest läksid inimese ja biosfääri teed lahku, nende vastandumine algas, mille tagajärjeks võib olla biosfääri kokkuvarisemine või inimese kui liigi kadumine.

Inimkond ei saa hüljata ühtegi tsivilisatsiooni saavutust, isegi kui see on katastroofiline: erinevalt loomadest, kes kasutavad ainult taastuvaid energiaallikaid ja kogustes, mis on piisavad biosfääri võimele biomassi ise taastoota, saab inimkond eksisteerida, kasutades mitte niivõrd taastuvat kui mittekasutatavat taastuvenergia kandjad ja energiaallikad. Uued leiutised selles valdkonnas ainult süvendavad seda vastuseisu.

Üks viimaseid suundumusi transgeensete taimede kasutamisel on nende kasutamine fütoremediatsiooniks - muldade, veekihtide jms puhastamiseks. - saasteainetest: raskmetallid, radionukliidid ja muud kahjulikud ühendid.

Keskkonnareostus looduslike ainete (õli, raskmetallid jne) ja sünteetiliste ühenditega (ksenobiootikumid), mis on sageli mürgised kõikidele elusolenditele, suureneb aasta -aastalt. Kuidas vältida biosfääri edasist saastumist ja kõrvaldada selle olemasolevad fookused? Üks lahendus on geneetilise tehnoloogia kasutamine. Näiteks elusorganismid, peamiselt mikroorganismid. Seda lähenemist nimetatakse "bioremediation" - biotehnoloogia, mille eesmärk on kaitsta keskkonda. Erinevalt tööstuslikest biotehnoloogiatest, mille põhieesmärk on mikroorganismide kasulike metaboliitide saamine, on võitlus reostuse vastu paratamatult seotud mikroorganismide keskkonda sattumisega, mis nõuab nende koostoime põhjalikku mõistmist. Mikroorganismid tekitavad biolagunemist - ohtlike ühendite hävitamist, mis pole enamiku jaoks tavaline substraat. Biokeemilised rajad keeruliste orgaaniliste ühendite lagunemiseks võivad olla väga ulatuslikud (näiteks naftaleeni ja selle derivaate hävitab tosin erinevat ensüümi).

Orgaaniliste ühendite lagunemist bakterites kontrollivad kõige sagedamini plasmiidid. Neid nimetatakse lagundamisplasmiidideks või D-plasmiidideks. Nad lagundavad selliseid ühendeid nagu salitsülaat, naftaleen, kamper, oktaan, tolueen, ksüleen, bifenüül jne. Enamik D-plasmiide ​​eraldati perekonna Pseudomonas bakterite mullatüvedes. Kuid neid on ka teistel bakteritel: Alcalkjenes, Flavobacterium, Artrobacter jne. Plasmiide, mis kontrollivad raskmetallide vastupidavust, on leitud paljudest pseudomonaadidest. Peaaegu kõik D-plasmiidid on konjugatiivsed, s.t. on võimelised iseseisvalt üle kanduma potentsiaalse retsipiendi rakkudesse.

D-plasmiidid võivad kontrollida nii orgaanilise ühendi lagunemise algfaasi kui ka selle täielikku lagunemist. Esimene tüüp on OST plasmiid, mis kontrollib alifaatsete süsivesinike oksüdeerumist aldehüüdideks. Selles sisalduvad geenid kontrollivad kahe ensüümi ekspressiooni: hüdroksülaasi, mis muudab süsivesinikud alkoholiks, ja alkoholi dehüdrogenaasi, mis oksüdeerib alkoholi aldehüüdiks. Edasise oksüdatsiooni viivad läbi ensüümid, mille sünteesi eest "vastutavad" kromosoomigeenid. Enamik D-plasmiide ​​kuulub aga teist tüüpi.

Elavhõbedakindlad bakterid ekspresseerivad mer A geeni, mis kodeerib valku elavhõbeda ülekandmiseks ja detoksikatsiooniks. Modifitseeritud mer A geenikonstrukti kasutati tubaka, rapsi, papli ja Arabidopsise muundamiseks. Hüdropoonilises kultuuris ekstraheeriti selle geeniga taimi veekeskkonnast kuni 80% elavhõbedaioonidest. Samal ajal ei pärsitud transgeensete taimede kasvu ja ainevahetust. Elavhõbeda vastupanu on edasi antud seemnete põlvkondade kaudu.

Pärast kolme A -geeni modifitseeritud konstrukti sisestamist tulbipuusse (Liriodendron tulipifera) iseloomustas ühe saadud liini taimi kiire kasvutempo kontroll -taimedele ohtlike elavhõbekloriidi (HgCl 2) kontsentratsioonide juuresolekul. . Selle liini taimed imendusid ja muutusid vähem toksiliseks elavhõbeda elementaarseks vormiks ning aurustusid kuni 10 korda rohkem ioonset elavhõbedat kui kontrolltaimed. Teadlased usuvad, et selle liigi transgeensete puude aurustunud elementaarne elavhõbe hajub kohe õhku.

Raskmetallid on põllumajandustootmises kasutatavate maa saasteainete lahutamatu osa. Kaadmiumi puhul on teada, et enamik taimi kogub seda juurtesse, mõned taimed, näiteks salat ja tubakas, aga peamiselt lehtedesse. Kaadmium satub pinnasesse peamiselt tööstusheidetest ja lisandina fosforväetistes.

Üks lähenemisviis kaadmiumi tarbimise vähendamisele inimestel ja loomadel võib olla transgeensete taimede tootmine, mis koguvad lehtedesse seda metalli väiksema koguse. See lähenemisviis on väärtuslik nende taimeliikide puhul, kelle lehti kasutatakse toiduks või loomasöödaks.

Võite kasutada ka metallotioneiine, väikeseid tsüsteiinirikkaid valke, mis võivad raskemetalle siduda. Imetajate metallotioneiin on osutunud taimedes funktsionaalseks. Saadi metallotioneiinide geene ekspresseerivad transgeensed taimed ja näidati, et need taimed olid kaadmiumi suhtes vastupidavamad kui kontrolltaimed.

Imetajate hMTII geeniga transgeensetel taimedel oli 60–70% madalam kaadmiumi kontsentratsioon võrreldes kontrollidega, samuti vähenes kaadmiumi ülekandumine juurtelt vartele - vaid 20% imendunud kaadmiumist transporditi vartele.

Taimed koguvad teadaolevalt raskemetalle, ekstraheerides need pinnasest või veest. Phytoremediation põhineb sellel omadusel, mis on jagatud fütoekstraktsiooniks ja risofiltratsiooniks. Fütoekstraktsioon viitab kiiresti kasvavate taimede kasutamisele raskmetallide pinnasest ekstraheerimiseks. Risofiltratsioon on mürgiste metallide imendumine ja kontsentreerimine veest taimejuurte kaudu. Metalle imenud taimed kompostitakse või põletatakse. Taimed erinevad märkimisväärselt oma mälumahu poolest. Seega võib rooskapsas koguda pliid kuni 3,5% (taimede kuivmassi alusel) ja selle juured - kuni 20%. See taim kogub edukalt ka vaske, niklit, kroomi, tsinki jne. Phytoremediation on paljulubav ka pinnase ja vee puhastamisel radionukliididest. Kuid mürgiseid orgaanilisi ühendeid taimed ei lagunda, siin on paljulubavam kasutada mikroorganisme. Kuigi mõned autorid nõuavad fütoremediatsiooni käigus orgaaniliste saasteainete kontsentratsiooni vähendamist, hävitavad need peamiselt mitte taimed, vaid nende risosfääris elavad mikroorganismid.

Lutserni sümbiootiline lämmastiku fikseerija Rhlzobium melitotj on integreeritud paljude geenidega, mis lagundavad kütuses sisalduvat bensiini, tolueeni ja ksüleeni. Lutserni sügav juurestik võimaldab õlitoodetega saastunud pinnast puhastada 2–2,5 meetri sügavusele.

Tuleb meeles pidada, et enamik ksenobiootikume on keskkonda ilmunud viimase 50 aasta jooksul. Kuid looduses on juba olemas mikroorganisme, mis on võimelised neid kasutama. See viitab sellele, et mikroorganismide populatsioonides tekivad geneetilised sündmused üsna kiiresti, mis määravad nende evolutsiooni, täpsemalt mikroevolutsiooni. Kuna ksenobiootikumide arv seoses meie tehnogeense tsivilisatsiooniga muutub üha suuremaks, on oluline omada üldist arusaama mikroorganismide ainevahetusest ja nende metaboolsetest võimetest. Kõik see nõudis uue teaduse - metaboloomika - väljatöötamist. See põhineb asjaolul, et bakterid võivad mutatsioonide tulemusena omandada võime töödelda uusi ühendeid. Reeglina nõuab see mitut järjestikust mutatsiooni või uute geenisüsteemide sisestamist teistest mikroorganismidest juba olemasolevatest. Näiteks stabiilse halogeenorgaanilise ühendi lagundamiseks on vaja geneetilist teavet, mis on erinevate mikroorganismide rakkudes. Looduses toimub selline teabevahetus horisontaalse geenisiirde tõttu ja laborites kasutatakse loodusest võetud DNA -tehnoloogia meetodeid.

Füto- ja biopuhastuse edasiarendamine on keeruline probleem, mis on seotud eelkõige taimede ja risosfääri mikroorganismide kasutamisega. Taimed eraldavad pinnasest edukalt raskemetalle ja risosfääri bakterid lagundavad orgaanilisi ühendeid, suurendades fütoremediaatori efektiivsust, soodustades taimede kasvu ja taimed - nende juurtel elavate mikroorganismide arengut.

Keskkonnareostust võib pidada ökosüsteemide haiguseks ja biopuhastust raviks. Seda tuleks käsitleda ka paljude keskkonnareostusest põhjustatud inimeste haiguste ennetamisena. Võrreldes teiste puhastusmeetoditega on see palju odavam. Hajusaastega (pestitsiidid, nafta ja naftasaadused, trinitrotolueen, mis saastas arvukalt maid) ei ole sellele alternatiivi. Keskkonna puhastamisel reostusest on oluline õigesti prioriteedid seada, minimeerides selle või teise reostusega seotud riske ning võttes arvesse konkreetse ühendi omadusi ja selle mõju ennekõike inimeste tervisele. Vaja on seadusandlikke akte ja eeskirju, mis reguleerivad geneetiliselt muundatud mikroorganismide keskkonda viimist, millega on erilised lootused puhastamiseks mis tahes saasteainetest. Erinevalt tööstuslikust biotehnoloogiast, kus on võimalik rangelt kontrollida kõiki tehnoloogilise protsessi parameetreid, viiakse biopuhastus läbi avatud süsteemis, kus selline kontroll on keeruline. Teatud piirini on see alati "oskusteave", omamoodi kunst.

Mikroorganismide eelis naftatoodete puhastamisel ilmnes täielikult, kui pärast tankeri katastroofi sattus Alaska ranniku lähedal merre 5000 m 3 naftat. Umbes 1,5 tuhat km rannajoont oli naftaga saastunud. Mehaaniline puhastus hõlmas 11 000 töötajat ja erinevaid seadmeid (see maksis 1 miljon dollarit päevas). Kuid oli veel üks viis: samal ajal viidi ranniku puhastamiseks pinnasesse lämmastikväetist, mis kiirendas looduslike mikroobikoosluste arengut. See kiirendas õli lagunemist 3-5 korda. Selle tulemusena reostus, mille tagajärjed võivad arvutuste kohaselt mõjutada isegi 10 aasta pärast, likvideeriti täielikult 2 aastaga, kulutades biopuhastusele vähem kui 1 miljon dollarit.

Biopuhastuse, selle rakendamise tehnoloogiate ja meetodite väljatöötamine nõuab interdistsiplinaarset lähenemist ja geneetika ning molekulaarbioloogia, ökoloogia ja teiste erialade spetsialistide koostööd. Seega on geenitehnoloogia kasutusvaldkonnad väga mitmekesised ja ulatuslikud ning mõned neist fantastilised ja samas saavutatavate tulemuste osas väga paljulubavad.

Elusorganismide keskkonnamuutustele reageerimise uurimine on äärmiselt oluline, et hinnata nende muutuste, eriti inimtekkelise päritoluga muutuste mõju bioloogilisele mitmekesisusele, mille säilitamine on inimtsivilisatsiooni tähtsaim ülesanne.

Majanduskoostöö ja Arengu Organisatsiooni (OECD) andmetel on potentsiaalne biopuhastuse turg üle 75 miljardi dollari. Keskkonnakaitseks mõeldud biotehnoloogiate kiirendatud kasutuselevõtt on eelkõige tingitud asjaolust, et need on palju odavamad kui muu ravi tehnoloogiaid. OECD andmetel on biopuhastusel kohalik, piirkondlik ja ülemaailmne tähtsus ning puhastamiseks kasutatakse üha enam nii looduslikke organisme kui ka GMOsid.

Biokütused

Arvestades fossiilse energia piiratud varusid, tuleks nüüd pöörata erilist tähelepanu võimalusele kasutada uut tüüpi kütuseid - metaani, vesinikku jne, aga ka taastuvaid energiaallikaid. Kuid üldises energiabilansis võivad sellised keskkonnasõbralikud energiaallikad nagu Päikese energia, merevoolud, vesi, tuul jne moodustada mitte rohkem kui 20% nende kogutoodangust. Sellises olukorras on üks paljulubavamaid taastuvaid energiaallikaid biomass, mille kasutamist täiustatakse pidevalt. Samal ajal kasutatakse koos otsese põletamisega laialdaselt biokonversiooni protsesse, näiteks imporditud õli asemel kütuse lisaainena kasutatakse alkoholi ja anaeroobset kääritamist, termilisi muundamisi, gaasistamist, pürolüüsi jne. Samal eesmärgil on alustatud musta viinapuu looduslike tihnikute kasutamist, mille pindala on riigi kirdepiirkondades umbes 6 miljonit hektarit.

Kui Indias, Hiinas ja mõnes teises riigis kasutatakse põllumajandusjäätmeid biogaasi saamiseks, siis Rootsis, Saksamaal, Brasiilias, USA -s, Kanadas kasvatatakse põllumajanduskultuure spetsiaalselt etanoolkütuse tootmiseks. Fossiilkütuste tõhusaks asendajaks on rapsi- ja rapsiõli, mille kevadvorme saab Venemaal kuni polaarjooneni viljeleda. Sojauba, päevalill ja muud põllukultuurid võivad olla ka biokütuste tootmiseks mõeldud taimeõlide allikaks. Brasiilias kasutatakse üha enam suhkruroogu kütuse etanooli tootmiseks ja USA -s maisi.

Energia väljundkoefitsient (kasulike toodete koguenergia ekvivalendi suhe kõigi selle tootmise energiakuludega) on suhkrupeedi puhul 1,3; söödakõrrelised - 2,1; raps - 2,6; nisupõhk - 2,9. Samal ajal, kuna igalt hektarilt on toorainena kasutatud 60 sentimeetrit nisuõled, on võimalik saada 10 tuhat m 3 generaatorgaasi ehk 57,1 GJ.

Seoses nafta, gaasi ja kivisöe loodusvarade kiire ammendumisega paljudes riikides pööratakse erilist tähelepanu niinimetatud õlitaimedele-Euphorbia lathyris (euphorbia) ja E.tirucallii euphorbia perekonnast (Kupharbiacea), mis sisaldavad lateks, mille terpeenide koostis on oma omaduste poolest lähedane kvaliteetsele õlile. Samal ajal on nende taimede kuivaine saagikus umbes 20 t / ha ja õlitaolise toote saagikus Põhja-California tingimustes (st piirkonnas, kus sademete hulk on 200–400 mm aastas) ) võib ulatuda 65 barrelini toorainet 1 ha kohta. Seetõttu on tasuvam kasvatada fossiilkütuste taimseid asendajaid, kuna igalt hektarilt on võimalik saada üle 3600 petrodollari, mis on teraekvivalendina 460 c / ha, s.t. 20 korda suurem kui keskmine nisu saak USA -s ja Kanadas. Kui meenutada USA tuntud loosungit „iga naftabarreli kohta põõsas vilja“, siis tänaste nafta-, gaasi- ja teraviljahindade puhul tähendab see vahetust - 1 tera dollar umbes 25 petrodollari eest. Loomulikult ei asenda tünn nafta sõna otseses mõttes põõsast teravilja ja kaugeltki mitte iga tsoon ei suuda seda tüüpi taimi kasvatada. Kuid alternatiivkütuste hankimine sihipärase taimekasvatuse kaudu muudab kõrge tootlikkusega agrofütocenooside tehnilise ja energeetilise komponendi ka reprodutseeritavaks ja keskkonnasõbralikuks teguriks taimekasvatuse intensiivistamiseks ning loomulikult on see üks valutumaid lahendusi sellistele riikidele nagu Ukraina - kasutada taimi laialdaselt taastuvate ressursidena, sealhulgas energiana (biodiislikütus, määrdeained jne). Näiteks annab talirapsi tootmine juba energiatarbimise ja toodangu suhte 1: 5.

GMOd ja bioloogiline mitmekesisus

Kaasaegse aretusetapi põhiline hetk on selge arusaam, et selle arengu alus, sealhulgas geenitehnoloogia kasutamine, on bioloogiline mitmekesisus.

Taimeriigi areng järgis liikide arvu ja nende "ökoloogilise spetsialiseerumise" korrutamise teed. See asjaolu viitab bioloogilise (geneetilise) mitmekesisuse vähenemise ohule biosfääris üldiselt ja eriti agroökosüsteemides. Liikide ja geneetilise mitmekesisuse järsk vähenemine on vähendanud mitte ainult taimekasvatuse vastupanuvõimet ilmastiku- ja kliimamuutustele, vaid ka võimet tõhusamalt kasutada päikeseenergiat ja muid looduskeskkonna ammendamatuid ressursse (süsinik, hapnik, vesinik, lämmastik ja muud biofiilsed elemendid), mis moodustab teadaolevalt 90–95% fütomassi kuivainest. Lisaks toob see kaasa geenide ja geenikombinatsioonide kadumise, mida saaks kasutada tuleviku aretustöös.

Üks ja sama piirkond, rõhutas Charles Darwin (1859), võib pakkuda rohkem elu, seda mitmekesisemad on selle elupaigad. Iga kultuurtaimeliiki iseloomustab seoses selle evolutsiooniloo ja aretaja konkreetse tööga oma "agroökoloogiline pass", s.t. saagi suuruse ja kvaliteedi piiramine teatud temperatuuri, niiskuse, valgustuse, mineraaltoitainete sisalduse ning nende ebaühtlase jaotumise ajas ja ruumis kombinatsiooniga. Seetõttu vähendab põllumajandusmaastike bioloogilise mitmekesisuse vähenemine muu hulgas loodusvarade diferentseeritud kasutamise võimalust ja sellest tulenevalt I ja II tüüpi maade renditasu rakendamist. Samal ajal nõrgeneb agroökosüsteemide ökoloogiline stabiilsus, eriti ebasoodsates mulla-, kliima- ja ilmastikutingimustes.

Tuntud on katastroofi ulatus, mille on põhjustanud kartuli hävitamine hilismädaniku ja nematoodi tõttu, nisu katastroofiline kadu rooste kaotamise tõttu, mais helmintospospioosi epifütotüübi tõttu, pillirooistanduste hävitamine viiruste tõttu jne. .

21. sajandi alguses kultiveeritud taimeliikide geneetilise mitmekesisuse järsku vähenemist tõendab selgelt asjaolu, et viimase 10 tuhande aasta jooksul 250 tuhande õistaimeliigi hulgast tõi inimene kultuuri 5–7 tuhat liiki, millest vaid 20 põllukultuuri (neist 14 kuuluvad teravilja- ja kaunviljade hulka) moodustavad maailma elanikkonna kaasaegse toitumise aluse. Üldiselt on praeguseks umbes 60% toiduainetest toodetud mitme teraviljakultuuri kasvatamise kaudu ning üle 90% inimeste toiduvajadusest on kaetud 15 põllumajandusliigi ja 8 koduloomaliigiga. Nii langeb 1940 miljonist tonnist teraviljatoodangust peaaegu 98% nisu (589 miljonit tonni), riis (563 miljonit tonni), mais (604 miljonit tonni) ja oder (138 miljonit tonni). 22 teadaolevast riisiliigist (perekond Oryza) kasvatatakse laialdaselt ainult kahte (Oryza glaberrima ja O.sativa). Sarnane olukord on kujunenud ka kaunviljadega, mille 25 tähtsaima liigi kogutoodang on vaid umbes 200 miljonit tonni.Ja enamik neist on sojaoad ja maapähklid, mida kasvatatakse peamiselt õlikultuuridena. Sel põhjusel on orgaaniliste ühendite mitmekesisus inimese toidus oluliselt vähenenud. Võib eeldada, et Homo sapiens’i kui ühe bioloogilise liigi puhul on evolutsioonilises „mälus” kirjas vajadus toidu suure biokeemilise varieeruvuse järele. Seetõttu võib selle ühtluse tõusutrendil olla tervisele kõige negatiivsemad tagajärjed. Onkoloogiliste haiguste, ateroskleroosi, depressiooni ja muude haiguste laialdase leviku tõttu juhitakse tähelepanu vitamiinide, toonikute, polüküllastumata rasvade ja muude bioloogiliselt väärtuslike ainete puudumisele.

On ilmne, et konkreetse väärtusliku kultuuri leviku oluline tegur on selle kasutamise ulatus. Seega on sojaubade ja maisi pindala kiire kasv Ameerika Ühendriikides ja teistes riikides tingitud sadade vastavate toodete nimede tootmisest. Mitmekesistamise ülesanne on väga oluline ka teiste põllukultuuride puhul (näiteks hakati kvaliteetset õlut saama sorgost, viskit rukist jne).

Selliste väärtuslike põllukultuuride nagu tatar (Fagopyrum) põllukultuuride kasvatamine, millel on suur kohanemisvõime erinevates, sealhulgas ebasoodsates keskkonnatingimustes, amarant (Amaranthus), väärib suuremat tähelepanu tervisliku toidu omavahel seotud probleemide lahendamisel ja liigilise mitmekesisuse suurendamisel. agroökosüsteemidest, kinoast (Chenopodium quinoa), rapsist, sinepist ja isegi kartulist.

Geograafiliste avastuste ja maailmakaubanduse arenguga on laialt levinud uute taimeliikide sissetoomine. Kirjalikud monumendid tunnistavad näiteks, et juba 1500 eKr. Egiptuse vaarao Hatšepsut saatis laevad Ida -Aafrikasse, et koguda usulistes riitustes kasutatavaid taimi. Jaapanis asub monument Taji Mamorile, kes reisis keisri korraldusel Hiinasse tsitrusvilju koguma. Taimede geneetiliste ressursside mobiliseerimisel on erilist rolli mänginud põllumajanduse areng. Ameerika Ühendriikide ajaloost on teada, et juba 1897. aastal saabus Niels Hansen Siberisse, otsides lutserni ja muid söödataimi, mis on võimelised edukalt kasvama Põhja -Ameerika preeriate kuivades ja külmades tingimustes. Arvatakse, et sel perioodil toodi Ameerika Ühendriikidesse selliseid olulisi söödakultuure nagu tuli, siga, aruhein, siil, valge painutatud, lutsern, ristik ja paljud teised. Umbes samal ajal kogus Mark Carleton Venemaal nisusorte, millest Harkovi sort hõivas USA -s pikka aega üle 21 miljoni aakri aastas ja sellest sai kõva nisu tootmise alus Põhja -Plainsi tsoonis (Žutšenko). , 2004).

Uute taimeliikide sissetoomine kultuuri jätkub praegusel ajal. Peruu Andides leiti mitmesugust lupiini (tarvi), mida tarbisid tänapäeva indiaanlaste esivanemad, mis ületab valgusisalduse poolest isegi soja. Lisaks on tarvi madalate temperatuuride suhtes vastupidav, mullaviljakuse suhtes vähenõudlik. Kasvatajatel õnnestus saada tarvivorme, mis sisaldasid vähem kui 0,025% alkaloide võrreldes 3,3% lähteainega. Majanduslike liikide hulka kuulub ka Austraalia ürt (Echinochloa lurnerana), mis võib olla väga hirsilaadne põllukultuur väga kuivadele aladele. Paljulubavatest põllukultuuridest väärib tähelepanu liik Bauhinia esculenta, mis moodustab sarnaselt Psophocarpus tetragonolobus'ile mugulaid ning selle seemned sisaldavad üle 30% valku ja rasva. Väga kuivades tingimustes võib kasutada liiki Voandzeia subterranea, mis ei ole mitte ainult valgurikas, vaid on ka põuakindlam kui maapähklid ning talub paremini ka haigusi ja kahjureid. Kuivade ja viljatute õlimaade puhul peetakse paljulubavaks Cucurbita foetidissima sugukonnast Cucurbitaceae ja soolase karjamaade puhul mõningaid perekonda Chenopodiaceae kuuluvaid Atriplexi liike, mis eritavad lehtede kaudu liigset soola.

Praegu on paljudes maailma riikides käimas aktiivne selektsioonitöö inkade unustatud kultuuri amaranti (Amaranthus) puhul, mille seemned võrreldes kasutatud teraviljataimede taimeliikidega sisaldavad kaks korda rohkem valku, sealhulgas 2-3 korda rohkem lüsiini ja metioniini, 2-4 korda rohkem rasva jne. On leitud, et maisiliinid kinnitavad bakterite Spirillum lipoferum juurte tõttu atmosfääri lämmastikku samas koguses kui sojaoataimed. Leiti, et lämmastikku siduvad bakterid toimivad ka mitmete troopiliste muruliikide juurtel, omastades lämmastikku mitte vähem aktiivselt kui liblikõieliste perekonna bakterid. Nii oli võimalik leida troopiliste rohttaimede liike, mis suudavad siduda kuni 1,7 kg lämmastikku päevas hektari kohta, s.t. 620 kg aastas.

Paljudes riikides, sealhulgas Euroopa riikides, on kartul peamine C -vitamiini allikas, kuna seda tarbitakse suures koguses. On teada, et kartulitootmine maailmas on umbes 300 miljonit tonni.

Samal ajal on 154 teadaolevast kartuliigist kõikjal levinud vaid üks, Solanum tuberosum. On ilmne, et seoses suurenenud aretusvõimalustega taimede potentsiaalse tootlikkuse suurendamiseks, samuti vajadusega suurendada agrokenooside ökoloogilist stabiilsust ja taimekasvatuseks vähekasutatavate alade väljaarendamisega, on inimtegevuse ulatus uute taimeliikide kultuurile sissetoomine suureneb oluliselt. Lõppkokkuvõttes viisid "teadvuseta" (Darwini termin) ja teadlik valik selleni, et kultuurtaimede kohanemisvõime erineb oluliselt nende looduslike esivanemate omast, mitte ainult kohanemisvõime kriteeriumide erinevuste, vaid ka selle põhikomponentide tõttu : potentsiaalne tootlikkus, vastupidavus abiootilistele ja biootilistele pingetele, majanduslikult väärtuslike ainete sisaldus.

Koos taimede geenivaramu säilitamisega looduskaitsealadel, pühapaikades ja riiklikes ökoparkides, s.t. in situ mängib eeloleval perioodil üha olulisemat rolli geenipankade või iduplasmapankade loomine, et tagada ex situ kogude ohutu säilitamine. Viimase korraldamise algataja oli N.I. Vavilov, kes kogus VIR -isse tolle aja maailma suurima taimsete ressursside panga, mis oli eeskujuks ja aluseks kõikidele järgnevatele pankadele ning mis kõige tähtsam, päästis rohkem kui üks kord mitmeid riike laastamisest ja näljast ( näiteks tänu resistentsusgeenide olemasolule VIR geenipangas).

Tänu N.I. ideoloogia jätkamisele. Vavilov, 90ndate lõpuks oli riiklikes ja rahvusvahelistes taimekogudes üle 6 miljoni proovi, sealhulgas üle 1,2 miljoni teravilja, 400 tuhat toidul kaunvilja, 215 tuhat sööta, 140 tuhat köögivilja, üle 70 tuhande. Samal ajal hoitakse 32% proovidest Euroopas, 25% - Aasias, 12% - Põhja -Ameerikas, 10% - Ladina -Ameerikas ja rahvusvahelistes keskustes, 6% - Aafrikas, 5% - riikides. Lähis-Ida.

Geneetiliste kogude proovide koguse ja kvaliteedi poolest suurimaid omanikke on Ameerika Ühendriigid (550 tuhat), Hiina (440 tuhat), India (345 tuhat) ja Venemaa (320 tuhat). Koos taimeressursside säilitamisega geenipankades levib üha enam taimestiku ja loomastiku looduskaitsealade loomine. Maailma toiduturu dramaatiliselt suurenenud integratsiooni tõttu on oluliselt suurenenud ka taimede geneetiliste ressursside vahetus riikide vahel. Nende protsesside keskmes on arusaam, et ükski riik ega piirkond ei ole geneetiliste ressursside pakkumise osas isemajandav. Riiklike botaanikaaedade loomine paljudes riikides on aidanud oluliselt kaasa geneetiliste ressursside mobiliseerimisele. Nende hulgas näiteks botaanikaaed, mis loodi Londonis 1760. aastal ja impordib pidevalt eksootilisi taimeliike kolooniamaadest.

Praegu koordineerib taimede geneetiliste ressursside rahvusvaheline nõukogu (IBPGR) tööd taimede geenivaramu säilitamiseks maailmas. Alates 1980. aastast rakendatakse Euroopa geneetiliste ressursside koostööprogrammi. Olulist rolli mängib selles ka FAO taimede geneetiliste ressursside komisjon, 1992. aastal vastu võetud rahvusvaheliste konverentside otsused, bioloogilise mitmekesisuse konventsioon. Samal ajal toimivad erinevat tüüpi geenipangad. Mõned neist toetavad ainult ühte kultuuri ja selle metsikuid sugulasi, teised - mitut teatud pinnase ja kliimavööndi põllukultuuri; mõned sisaldavad põhikogusid pikaajaliseks säilitamiseks, teised aga keskenduvad valikukeskuste ja teadusasutuste vajaduste rahuldamisele. Niisiis, Kew Gardensis (Inglismaa) asuvas geenivaramus säilitatakse ainult metsikuid taimi (umbes 5000 liiki).

Põllumajanduse intensiivistamise kohanemisstrateegia esitab kvalitatiivselt uued nõuded maailma taimeressursside mobiliseerimiseks seoses geenivaramu kogumise, säilitamise ja kasutamisega, sealhulgas uute taimeliikide sissetoomisega kultuuri. Praegu ähvardab maailmas, sealhulgas Euroopas, täielik hävitamine üle 25 tuhande kõrgema taime liigi - iga kolmas 11,5 tuhandest liigist. Paljud primitiivsed nisu, odra, rukki, läätsede ja muude põllukultuuride vormid on igaveseks kadunud. Eriti kiiresti kaovad kohalikud sordid ja umbrohud. Niisiis, kui Hiinas ja Indias 50ndate alguses. XX sajand kasutati tuhandeid nisu sorte, siis juba 70ndatel - vaid kümneid. Samal ajal on iga liik, ökotüüp, kohalik kultivar ainulaadne pikaajalise loodusliku või kunstliku valiku käigus loodud kohanenud geeniplokkide kompleks, mis lõppkokkuvõttes tagab looduslike ja inimtekkeliste ressursside kõige tõhusama kasutamise konkreetses ökoloogilises nišis.

Kõrgemate taimede evolutsioonilise „mälu“ retrospektiivse olemuse mõistmine näitab selgelt vajadust säilitada taimestiku liigiline mitmekesisus mitte ainult geenipankades ja geneetiliste ressursside keskustes, vaid ka looduslikes tingimustes, s.t. pidevalt areneva dünaamilise süsteemi seisundis. Samal ajal väärib palju geneetiliste süsteemide geneetiliste kogude loomine geneetilise teabe muundamiseks, sealhulgas res-süsteemid, mei-mutandid, gametotsiidsed geenid, polüploidsed struktuurid, erinevat tüüpi rekombinatsioonisüsteemid, reproduktiivsed isolatsioonisüsteemid jne. On selge, et need võivad olla geenitehnoloogia abil tuleviku aretuses hädavajalikud. Samuti on oluline kindlaks teha ja säilitada stabiilsete homöostaatiliste süsteemide, sünergistlike, kumulatiivsete, kompenseerivate ja muude koenootiliste reaktsioonide tekke geneetilised tegurid, mis tagavad biotsenootilise keskkonna ökoloogilise "puhverdamise" ja dünaamilise tasakaalu. Samuti väärivad suuremat tähelepanu sellised geneetiliselt määratud taimeomadused nagu konkurentsivõime, alelopaatilised ja sümbiootilised koostoimed ning muud biotsenootilisel tasandil realiseeruvad keskkonda kujundavad mõjud. Erilist tähelepanu tuleks pöörata taimeliikidele, millel on konstitutiivne vastupidavus keskkonnastressoritele. On teada, et XX sajandi teisel poolel. mitmetes riikides on seda tüüpi põllukultuuride kasvupind oluliselt suurenenud (mõnikord 60–80 korda).

Praegu tegutseb maailmas üle 1460 riikliku geenipanga, sealhulgas umbes 300 suurt, kus ex situ tingimustes on tagatud kultuurtaimede ja nende looduslike sugulaste proovide garanteeritud ladustamine. Ex situ kollektsioone hoiavad ka botaanikaaiad, mida on maailmas umbes 2 tuhat (umbes 80 tuhat taimeliiki, 4 miljonit proovi ja 600 seemnepanka). Nende kohalolek on märk rahvuslikust suveräänsusest, kultuuritasemest, murest riigi ja maailma tuleviku pärast. 2002. aastaks säilitati FDO nõuanderühma kontrolli all rahvusvahelistes keskustes üle 532 tuhande isendiproovi, millest 73% kuulub traditsioonilistele ja harilikele tõugudele, samuti kultuurtaimede metsikutele sugulastele. Nagu märkis Dleksanyan (2003), tuleks eristada mõisteid "geenipank" ja "ex silu kogud". Kui esimene on geenivaramu garanteeritud ladustamine spetsiaalselt varustatud ruumides, siis "ex situ kogud" hõlmavad proove, mis nende omanikele huvi pakuvad.

50ndate alguses. XX sajandil saadi esimene pool-kääbusriisisort, kasutades hiina sordi Fee-geo-woo kääbusgeeni ja Gainesi nisusort Vaikse ookeani loodeosa USA niisutatud maadel andis rekordilise saagi 141 kg / ha. 1966. aastal loodi sort IR 8, mis sai hüüdnime "ime riis". Kõrge põllumajandustehnoloogiaga andsid need sordid 80 ja isegi 130 c / ha. Sarnased tulemused saadi hirsiga. Kui vanade sortide saagikusindeks oli 30–40%, siis uutel 50–60% ja rohkem.

Edasised võimalused saagikuse suurendamiseks tootluse indeksi suurendamise kaudu on piiratud. Seetõttu tuleks palju rohkem tähelepanu pöörata võrgu fotosünteesi mahu suurendamisele. Põllukultuuride tootmistingimustes on vaja keskenduda agroökosüsteemide ja põllumajandusmaastike laiale liigile ja sordi heterogeensusele koos kindlustuskultuuride, aga ka põllukultuuride ja vastastikku kindlustatud sortide valikuga. See hõlmab ka diferentseeritud lähenemisviisi igaühe kohanemisvõime. Sordi ja agroökosüsteemi suurt potentsiaalset tootlikkust, mis saavutatakse (ja mõnikord ka vähendades) nende ökoloogilist vastupidavust põllukultuuri suurust ja kvaliteeti piiravatele keskkonnateguritele, samuti liigselt bioenergiat tarbiva ökoloogilise jätkusuutlikkuse toimimist. kohanemisvõimeline, sest kultuurtaimede puhul on kohanemisvõime peamine näitaja lõppkokkuvõttes põllukultuuri kõrge väärtuse ja kvaliteedi tagamine. Geenivaramudesse kogunenud geenivaramud võivad olla teaduslikult põhjendatud aretuse allikaks vajalike sortide loomiseks.

Tuleb rõhutada, et kultuurtaimede maailma geenipankadesse on kogutud miljoneid liitumisi, kuid siiani on nende potentsiaalsete omaduste osas uuritud vaid 1% neist (Zhuchenko, 2004). Samal ajal on nende geneetilise komponendi - põllumajandusliikide geenivaramute, mis määravad kohalike agrosüsteemide omadused - kontroll ja täiustamine juhtiva tähtsusega säästvate põllumajandussüsteemide loomisel.