Pengobatan rheumatoid arthritis dengan obat antirematik pemodifikasi penyakit dasar (PDMD)

Dalam pengobatan rheumatoid arthritis, obat-obatan digunakan untuk memperlambat perkembangan erosi sendi. Ini adalah obat antirematik pemodifikasi penyakit dasar (DMP), yang merupakan komponen penting dari program pengobatan secara keseluruhan. Apa obat-obatan ini dan bagaimana cara kerjanya?

Obat pengubah penyakit bekerja pada sistem kekebalan untuk memperlambat perkembangan rheumatoid arthritis, dari situlah namanya berasal. Ada banyak obat berbeda yang termasuk dalam kategori DMARD, tetapi beberapa yang paling umum digunakan:

Rematik (Metotreksat)- obat utama dalam kategori BPRP. Ia bekerja dengan cara yang sama seperti obat lain dan lebih efektif dalam banyak kasus. Itu juga relatif murah dan sebagian besar aman. Seperti DMARDs lainnya, metotreksat memiliki sejumlah efek samping: dapat menyebabkan sakit perut, dapat menjadi racun bagi hati atau sumsum tulang, dan dapat mempengaruhi kehamilan. Pada kesempatan langka, itu menyebabkan kesulitan bernapas. Sirkulasi yang baik sangat penting saat menggunakan metotreksat. Penggunaan asam folat secara bersamaan dapat mengurangi beberapa efek samping. Keuntungan paling penting dari metotreksat adalah dapat digunakan dalam jangka waktu yang lama. Obat ini juga dapat diberikan kepada anak-anak.

Agen biologis: Enbrel (etanercet), Humira (adalimumab), Kineret (anakinra), Orentia (abatacet), Remikad (infliximab), dan Rituxan (rituximab). Ini adalah obat terbaru untuk pengobatan rheumatoid arthritis, diberikan secara subkutan atau intravena. Mereka menetralkan aktivitas sistem kekebalan yang merusak sendi. Bila dikombinasikan dengan metotreksat, obat ini membantu kebanyakan orang mengatasi gejala rheumatoid arthritis. Penelitian telah menunjukkan bahwa obat ini memiliki efek samping yang lebih sedikit daripada PDO lainnya. Salah satu komplikasinya adalah meningkatnya kerentanan terhadap penyakit infeksi akut. Obat ini dapat mempengaruhi hati dan kondisi darah dan harus digunakan dengan hati-hati jika ada penyakit jantung kronis. Efek samping lain yang mungkin hanya muncul setelah penggunaan obat yang berkepanjangan.

Plaquenil (hidroksiklorokuin) dan Azulfidine(sulfasalin ) digunakan untuk rheumatoid arthritis sedang. Mereka tidak sekuat PDO lain, tetapi mereka memiliki lebih sedikit efek samping. Dalam kasus yang jarang terjadi, Plaquenil memiliki efek negatif pada mata. Pasien yang memakai obat ini harus diperiksa oleh dokter mata setiap tahun.

Minosin (Minosiklin)- antibiotik yang dapat menghentikan proses inflamasi pada RA. Efeknya muncul setelah beberapa bulan. Dalam kasus lain, dibutuhkan waktu satu tahun untuk munculnya berbagai efek samping. Dengan penggunaan jangka panjang, minocycline dapat menyebabkan pigmentasi kulit.

Arava (leflunomida) bertindak seperti metotreksat dan lebih efektif dalam kombinasi dengannya. Obat-obatan memiliki efek samping yang serupa. Arava dapat menyebabkan diare, dalam hal ini harus dihentikan. Karena Arava memiliki efek negatif pada janin, itu dikontraindikasikan pada wanita selama kehamilan.

Neoral (azatioprin) itu digunakan untuk berbagai penyakit yang disertai dengan peradangan, termasuk rheumatoid arthritis. Namun, karena efek negatifnya pada fungsi ginjal dan efek samping lainnya, biasanya digunakan untuk mengobati eksaserbasi rheumatoid arthritis jika obat lain tidak efektif.

Imunar (azatioprin) digunakan untuk berbagai kondisi peradangan, termasuk rheumatoid arthritis. Efek samping yang paling umum adalah mual dan muntah, terkadang sakit perut dan diare. Penggunaan jangka panjang azathioprine meningkatkan kemungkinan mengembangkan kanker.

DMARDs memperlambat tingkat di mana rheumatoid arthritis berkembang dan membantu banyak orang meningkatkan kualitas hidup mereka. Dalam beberapa kasus, remisi dapat terjadi. Pada dasarnya, obat-obatan memberikan perlambatan laju perkembangan penyakit.

Penggunaan PDRP tunggal atau kombinasinya dapat memperpanjang perjalanan artritis reumatoid tanpa gejala dan meringankan manifestasi akut penyakit. Sendi Anda akan membutuhkan lebih sedikit waktu untuk berayun di pagi hari. Pada pemeriksaan Anda berikutnya, ahli reumatologi Anda mungkin memberi tahu Anda bahwa tidak ada lesi baru pada rontgen terakhir Anda. Juga, penggunaan BPRP secara teratur mengurangi kemungkinan proses destruktif jangka panjang pada sendi.

Apakah BPRP aman? Semua PDO disetujui oleh Food and Drug Administration (USA). Banyak orang menggunakan obat ini tanpa efek samping sama sekali.

Namun, dengan bertindak berdasarkan gejala rheumatoid arthritis, PDBM mempengaruhi seluruh tubuh, dan aksinya yang kuat cenderung menyebabkan beberapa efek samping. Ada efek samping khas PDBM berikut:

Sakit perut. DMARDs sering menyebabkan mual, terkadang muntah, dan diare. Gejala-gejala ini dapat diobati dengan obat lain. Komplikasi juga hilang saat tubuh Anda terbiasa dengan obat tersebut. Jika gejalanya tidak nyaman, rheumatologist Anda akan meresepkan obat lain.

Disfungsi hati. Komplikasi ini lebih jarang terjadi daripada gangguan pencernaan. Anda perlu melakukan tes darah secara teratur untuk memeriksa kerusakan hati.

Kondisi darah. DMARDs dapat menyebabkan malfungsi sistem kekebalan tubuh dan meningkatkan risiko penyakit menular. Ini juga dapat menurunkan tingkat sel darah putih yang melindungi tubuh dari infeksi. Jumlah sel darah merah yang rendah (anemia) meningkatkan kelelahan. Tes sederhana yang dilakukan secara teratur akan membantu menjaga sel darah merah Anda tetap terkendali.

Tanggal publikasi artikel: 08.08.2016

Tanggal pembaruan artikel: 28.01.

Arthritis adalah nama umum untuk sekelompok penyakit sendi yang bersifat inflamasi dari berbagai asal. Peradangan pada satu atau beberapa sendi secara bersamaan dapat menjadi penyakit independen dan manifestasi patologi sistemik tubuh.

Apa itu artritis dalam arti yang paling sederhana? Secara sederhana, ini adalah peradangan pada tulang rawan, membran sinovial, kapsul, cairan sendi dan elemen sendi lainnya.

Ada lebih dari 10 jenis radang sendi (lebih banyak tentang mereka - nanti di artikel). Mekanisme perkembangan berbagai jenis penyakit hampir sama, dengan pengecualian beberapa nuansa.

Patologi secara negatif mempengaruhi kualitas hidup pasien, gejala utamanya: sindrom nyeri, pembengkakan dan kemerahan pada daerah yang terkena, kenaikan suhu lokal, pembatasan gerakan, deformasi sendi. Menjadi sulit bagi seseorang untuk melakukan aktivitas sehari-hari, dan dalam kasus penyakit yang parah, bahkan gerakan dasar. Artritis kronis jangka panjang sering menyebabkan imobilisasi parsial atau lengkap dengan pendaftaran kelompok disabilitas.

Semua jenis radang sendi dapat diobati(beberapa jenis dirawat lebih baik dan lebih mudah, beberapa lebih buruk), terutama saat ini (artikel ditulis pada tahun 2016), ketika banyak metode pengobatan telah dikembangkan dan berhasil diterapkan yang memungkinkan Anda untuk secara efektif menangani tidak hanya gejala penyakit, tetapi juga dengan sebab dan akibat.

Arthritis dapat diobati oleh dokter dari tiga spesialisasi berikut: rheumatologist, arthrologist, orthopedic traumatologist. Jika peradangan sendi telah berkembang dengan latar belakang tuberkulosis, sifilis, brucellosis atau infeksi lainnya, maka penekanannya adalah pada pengobatan penyakit yang mendasarinya, yang ditangani masing-masing oleh dokter spesialis mata, spesialis penyakit menular atau dokter kulit- ahli penyakit kelamin.

Di bawah ini saya akan menjelaskan secara rinci jenis, penyebab dan gejala radang sendi, berbicara tentang metode diagnosis dan pengobatan penyakit modern.

Jenis-jenis radang sendi

Menilai radang sendi berdasarkan kategori	Tampilan
Artritis inflamasi	Psoriatik
	Reumatik
	Rematik
	Reaktif
	Menular
	TBC
Artritis degeneratif	traumatis
	Osteoartritis
Mempertimbangkan penyebab dan mekanisme perkembangan	Primer - ankylosing spondylitis, Still's disease, pseudogout, rheumatic, psoriatic, septic, juvenile arthritis, berbagai jenis arthritis infeksi spesifik (virus, disentri atau gonore).
	Sekunder - timbul dengan latar belakang patologi yang mendasarinya, misalnya tumor ganas, osteomielitis, penyakit autoimun, sarkoidosis, hepatitis, borreliosis, beberapa penyakit darah, paru-paru atau saluran pencernaan.
Dengan jumlah sendi yang terkena	Monoarthritis - peradangan terisolasi hanya pada satu sendi, biasanya besar
	Oligoarthritis - kasih sayang tidak lebih dari 3 sendi
	Polyarthritis - radang 3-6 persendian besar dan kecil secara bersamaan

Berdasarkan sifat perubahan yang terjadi, arthritis dibagi menjadi:

• inflamasi, yang ditandai dengan adanya inflamasi,
• degeneratif, ketika pada awalnya ada malnutrisi tulang rawan, distrofi, perubahan penampilan sendi yang terkena, diikuti oleh deformasi.

Arthritis terjadi dalam bentuk akut, subakut dan kronis. Perjalanan akut atau subakut paling khas dari lesi inflamasi, yang kronis untuk lesi degeneratif-distrofi.

Proses inflamasi akut adalah: serosa, serosa-berserat, bernanah di alam.

Peradangan yang paling "tidak berbahaya" dengan pembentukan dan akumulasi cairan serosa (transparan) dalam kantong sinovial terjadi dengan sinovitis - radang selaput sendi.

Artritis yang sangat parah adalah bernanah. Dengan itu, peradangan mempengaruhi, selain kantong artikular, jaringan yang berdekatan dengannya, dan nanah muncul dalam cairan artikular karena reproduksi aktif mikroorganisme patogen. Perkembangan proses purulen penuh dengan pembentukan phlegmon kapsuler (ketika proses purulen menangkap seluruh sendi).

Penyebab penyakit

Alasan umum (utama)

• Keturunan;
• trauma;
• kegemukan;
• gangguan metabolisme dalam tubuh;
• sering hipotermia;
• infeksi;
• distribusi aktivitas fisik yang tidak rasional: posisi duduk yang lama, atau aktivitas fisik yang berlebihan;
• infeksi bakteri, virus atau jamur akut;
• penyakit pada sistem saraf;
• penyakit autoimun.

Alasan tambahan

• Operasi sendi,
• usia lanjut,
• persalinan,
• kekebalan melemah
• vaksinasi,
• alergi,
• beberapa aborsi,
• nutrisi yang tidak tepat,
• situasi ekologis yang tidak menguntungkan,
• kekurangan mineral dan vitamin.

Pola makan yang tidak tepat adalah penyebab utama artritis gout

Penyebab jenis tertentu dari arthritis

(jika tabel tidak sepenuhnya terlihat, gulir ke kanan)

Jenis-jenis radang sendi	Penyebab
traumatis	Cedera pada elemen sendi: memar, patah tulang yang akan diartikulasikan, laserasi di area sendi, dll.
bergetar	Tekanan berlebihan yang teratur pada sendi, memaksa mereka untuk melakukan gerakan di bawah beban berat
Reaktif	Berbagai infeksi yang disebabkan oleh ureaplasma, klamidia, mikoplasma, basil disentri, clostridia, salmonella, virus influenza, dll.
Rematik	Tidak pasti, tetapi kemungkinan pengaruh hereditas tinggi; penyakit autoimun; virus herpes (virus Epstein-Barr, herpes simpleks, cytomegalovirus); hepatovirus, retrovirus
Psoriatik	Infeksi
	Mekanisme genetik dan autoimun
Osteoartritis	Nutrisi tulang rawan yang tidak mencukupi sebagai akibat dari gangguan metabolisme dalam tubuh
	Displasia - anomali kongenital dalam pengembangan elemen sendi
	Penyakit sistemik - skleroderma, lupus, dll.
	Gangguan Hormonal
	Peradangan spesifik dan nonspesifik pada struktur artikular. Yang pertama - dengan latar belakang tuberkulosis, gonore, disentri. Yang kedua - sebagai kekalahan independen tanpa partisipasi patogen
	Kekalahan, kerusakan sendi dengan penyakit Perthes, osteochondritis
	Hemofilia adalah kelainan perdarahan herediter
Yg menyebabkan encok	Keturunan
	Pelanggaran metabolisme protein dengan latar belakang malnutrisi dengan konsumsi berlebihan makanan kaya zat khusus - purin (makarel, herring, sarden, daging)
	Berat badan berlebih

Perkembangan rheumatoid arthritis dipengaruhi oleh kegagalan sistem kekebalan tubuh. Untuk beberapa alasan yang tidak diketahui, sel-sel khusus dari sistem kekebalan mulai "menyerang" jaringan sendi itu sendiri. Akibatnya, peradangan autoimun dimulai, dilanjutkan dengan pertumbuhan jaringan agresif dengan perkembangan seperti tumor, di mana ligamen, permukaan artikular rusak, tulang rawan dan tulang di bawahnya dihancurkan. Ini mengarah pada perkembangan fibrosis, sklerosis, erosi, sebagai akibatnya - kontraktur, subluksasi, imobilitas sendi yang persisten - ankilosis.

Gejala khas

Gejala utama radang sendi adalah nyeri pada satu atau lebih sendi. Pada awalnya, mereka lemah dan praktis tidak mempengaruhi kehidupan biasa seseorang. Seiring waktu, sindrom nyeri tumbuh: rasa sakit menjadi bergelombang di alam, mengintensifkan dengan gerakan, di malam hari dan lebih dekat ke pagi hari. Intensitas nyeri bervariasi dari ringan hingga sangat kuat, secara dramatis menghambat gerakan apa pun.

Gejala sekunder:

• kekakuan pagi
• pembengkakan,
• kemerahan pada kulit,
• peningkatan suhu lokal di area peradangan,
• penurunan aktivitas motorik pasien,
• keterbatasan mobilitasnya,
• pembentukan deformitas sendi yang persisten.

Bergantung pada jalannya proses, keterbatasan fungsi sendi yang terkena bisa ringan dan berat, dengan kemungkinan imobilisasi total anggota badan.

Mari kita lihat lebih dekat gejala beberapa jenis radang sendi.

Artritis traumatis

Kerusakan traumatis pada elemen artikular disertai dengan reaksi inflamasi, dan jika mikroba patogen telah memasuki rongga, maka peradangan purulen pada cairan artikular dan bursa, secara bertahap berpindah ke jaringan sendi di dekatnya.

Gejala Rheumatoid Arthritis

Jenis radang sendi ini ditandai dengan lesi simetris pada lutut, pergelangan tangan, siku, sendi pergelangan kaki, serta sendi kecil jari tangan dan kaki. Peradangan sendi pinggul, bahu dan tulang belakang kurang umum, tetapi juga mungkin terjadi.

Dalam perjalanan penyakit akut atau subakut, seseorang terganggu oleh nyeri tajam pada otot dan persendian, kelemahan parah, demam, kekakuan pada persendian kecil di pagi hari.

Proses lamban kronis terjadi dengan nyeri ringan, peningkatan bertahap dalam perubahan artikular, yang biasanya tidak disertai dengan pembatasan fungsi anggota badan yang signifikan.

Secara bertahap, peradangan menyebar ke otot-otot yang berdekatan dengan sendi. Akibatnya, peradangan fokal mereka berkembang, kekuatan otot dan nadanya menurun, pasien merasakan kelemahan otot, kelelahan parah setelah aktivitas fisik normal.

Gejala khasnya adalah munculnya nodul subkutan berbentuk bulat dengan diameter tidak lebih dari 2 cm, juga dapat terbentuk pada katup jantung dan paru-paru.

Jenis penyakit ini ditandai dengan asimetri kekalahan 2 atau 3 sendi secara bersamaan. Dan pertama, sendi kecil jari kaki dan tangan meradang, lalu sendi besar - lutut, siku, bahu, dll.

Perkembangan oligoarthritis (radang tidak lebih dari 3 persendian) disertai dengan radang selaput di sekitar tendon, peningkatan suhu area yang meradang dan kemerahan pada kulit, pembengkakan dan nyeri pada persendian.

Sindrom nyeri diekspresikan saat istirahat atau di malam hari, kekakuan dan nyeri pagi hari menghilang di siang hari.

Diagnostik

Menetapkan diagnosis yang akurat didasarkan pada serangkaian manifestasi klinis, data dari pemeriksaan dokter dan hasil diagnosa laboratorium yang mengkonfirmasi adanya radang sendi (data diagnostik juga membantu menentukan jenis, stadium, dan tingkat aktivitas proses).

Selama pemeriksaan dengan pemeriksaan visual dan palpasi sendi yang mengganggu, dokter mencatat pembengkakan, kemerahan pada kulit, yang panas saat disentuh; dengan penyakit yang terabaikan, ada deformasi sendi yang terlihat.

Tabel di bawah ini menunjukkan jenis tes khusus yang perlu dilakukan jika dicurigai radang sendi:

(jika tabel tidak sepenuhnya terlihat, gulir ke kanan)

Metode diagnostik laboratorium	Metode diagnostik instrumental
Tes darah klinis	X-ray sendi dalam 2 proyeksi
"Biokimia" darah (indikator - asam urat, asam sialat, fraksi protein, CRP, fibrin, haptoglobin, dll.)	Digital Microfocus Radiography adalah gambar sinar-X pembesaran langsung, sedangkan sistem pencitraan digital menyediakan gambar definisi tinggi. Metode ini memungkinkan Anda untuk mendeteksi perubahan minimal pada struktur tulang
Faktor rematik	Arthrography - mengambil sinar-X setelah agen kontras disuntikkan ke dalam rongga sendi
Antistreptolisin-O	Ultrasonografi pada sendi yang terkena
Pemeriksaan sitologi dan mikrobiologi cairan sinovial	Skintigrafi - memperoleh gambar dua dimensi dari area patologis setelah pengenalan isotop radioaktif ke dalam tubuh
Jika perlu, biopsi membran artikular dilakukan dan kemudian diperiksa	Artroskopi diagnostik adalah metode yang sangat informatif untuk memeriksa struktur sendi melalui artroskop dengan kamera video mini

Metode pengobatan

Setiap jenis radang sendi memiliki beberapa tahap perkembangan. Untuk masing-masing, metode pengobatan tertentu dipilih: untuk yang pertama dan kedua, terapi konservatif sudah cukup, untuk yang ketiga dan dengan adanya komplikasi, intervensi bedah mungkin diperlukan.

Tabel menunjukkan rejimen pengobatan umum untuk arthritis.

(jika tabel tidak sepenuhnya terlihat, gulir ke kanan)

Metode pengobatan	rincian
Terapi obat	Obat antiinflamasi nonsteroid melalui mulut, intramuskular dan / atau intra-artikular.
	Kortikosteroid oral dan intraartikular.
Terapi eferen	Cryoapheresis adalah teknik medis yang didasarkan pada pengobatan dengan bahan kimia dingin atau khusus dari plasma yang diambil dari pasien. Kemudian disuntikkan kembali ke pasien.
	Filtrasi kaskade plasma (plasmapheresis) adalah pemurnian plasma dari racun, antibodi, hormon, dan zat lain, yang tingkatnya dalam tubuh meningkat tajam.
Fisioterapi dan pijat (setelah proses inflamasi akut mereda)	Terapi Amplipulse, fonoforesis, elektroforesis, terapi magnet dan laser, aplikasi dengan ozokerit dan parafin, UFO, UHF.
Fisioterapi	Latihan terapi latihan ditujukan untuk mencegah gangguan fungsional dan perkembangan kontraktur.
Operasi	Jenis: arthrotomy, eksisi membran sinovial (synovectomy), arthrodesis, reseksi sendi, artroskopi medis, cheilectomy. Ketika sendi hancur, artroplasti rekonstruktif atau artroplasti (penggantian sendi) diindikasikan.

Perawatan radang sendi

Metode pengobatan untuk berbagai jenis radang sendi sangat mirip, perbedaannya hanya pada beberapa nuansa tertentu, misalnya:

• Dengan artritis spesifik, penyakit yang mendasarinya diobati (dengan tuberkulosis, penekanannya adalah pada obat anti-tuberkulosis).
• Untuk mengurangi aktivitas radang sendi psoriatik, metode di atas dilengkapi dengan radiasi ultraviolet atau laser darah, hemosorpsi. Dan dari fisioterapi, terapi PUVA efektif, menggabungkan konsumsi obat fotosensitisasi khusus dengan paparan eksternal sinar ultraviolet gelombang panjang.

Ringkasan

Hanya dengan mengikuti rekomendasi dokter dengan cermat Anda dapat mengalahkan radang sendi. Prognosis biasanya menguntungkan, tetapi itu sepenuhnya tergantung pada ketepatan waktu menghubungi spesialis dan mengakhiri perawatan. Teknik modern memungkinkan untuk memperbaiki bahkan situasi yang paling diabaikan dengan melakukan operasi pada sambungan.

Pemilik dan bertanggung jawab atas situs dan konten: Afinogenov Alexey.

Baca lebih lanjut, Anda akan menyukai:

Anda bukan budak!
Kursus pendidikan tertutup untuk anak-anak elit: "Pengaturan dunia yang sebenarnya."
http://noslave.org

dari Wikipedia, ensiklopedia gratis

Banyak (tetapi tidak semua) obat dasar yang digunakan dalam pengobatan rheumatoid arthritis juga memiliki aktivitas pada beberapa penyakit lain, mungkin atau terbukti memiliki sifat autoimun. Penyakit tersebut meliputi: kolitis ulserativa, penyakit Crohn, psoriasis, glomerulonefritis autoimun, hepatitis aktif kronis. Sangat menarik untuk dicatat bahwa pada penyakit autoimun yang berbeda, obat yang berbeda dari yang "dasar" membantu, yang mungkin mencerminkan perbedaan dalam etiologi dan patogenesisnya. Efektivitas obat dasar dalam rheumatoid arthritis dan penyakit autoimun lainnya dikaitkan dengan aktivitas anti-inflamasi dan imunosupresif spesifik mereka. Pada saat yang sama, obat antirematik dasar, berbeda dengan glukokortikoid dan obat antiinflamasi nonsteroid, tidak cocok sebagai obat antiinflamasi "konvensional" untuk peradangan, yang patogenesisnya tidak melibatkan mekanisme autoimun spesifik tertentu. Obat-obatan dasar yang bukan imunosupresan "nyata" (seperti obat dasar metotreksat, azathioprin atau siklosporin) juga tidak dapat digunakan untuk imunosupresi dalam kondisi yang tidak terkait dengan autoimunitas, misalnya, dalam allotransplantasi organ dan jaringan. Aktivitas imunosupresif salazopyridazine atau chloroquine terlalu lemah untuk ini dan, terlebih lagi, spesifik untuk autoimunitas. Sifat umum dari semua obat dasar adalah perkembangan efek yang lambat dan bertahap, yang mungkin memerlukan beberapa bulan terapi. Untuk dengan cepat mencapai perbaikan gejala pada rheumatoid arthritis dan penyakit autoimun lainnya, glukokortikoid, obat antiinflamasi nonsteroid, diresepkan sambil menunggu efek terapi dasar. Dengan perjalanan penyakit rheumatoid arthritis yang parah atau, misalnya, penyakit Crohn, mungkin diperlukan kombinasi penggunaan dua atau lebih obat dasar dari kelompok yang berbeda, dengan mekanisme kerja yang berbeda. Dalam hal ini, sangat penting untuk memperhitungkan kemungkinan peningkatan toksisitas terapi dengan kombinasi tertentu. Misalnya, kombinasi metotreksat dengan sulfasalazin atau salazopiridazin menyebabkan peningkatan toksisitas hematologi metotreksat, karena sulfonamid, seperti metotreksat, adalah penghambat reduktase dihidrofolat dalam sel manusia, tidak hanya pada bakteri. Kombinasi metotreksat dengan siklosporin menyebabkan peningkatan tingkat imunosupresi dan, karenanya, peningkatan risiko komplikasi infeksi dan neoplastik terapi. Klasifikasi Obat antirematik dasar dibagi menjadi beberapa kelompok: Obat imunosupresif: Infliximab ("Remicade") Levamisol ("Decaris") Leflunomida ("Arava") Mercaptopurine ("Puri-Netol") Siklosporin (Sandimmun Neoral) Siklofosfamid - jarang digunakan karena toksisitas tinggi Persiapan emas: Auranofin # ("Auropan", "Ridaura") Sodium aurothiosulfate # ("Sanocrizin") Aurotioprol # ("Krisanol") D-Penicillamine ("Cuprenil") Turunan dari asam 5-aminosalisilat: Turunan 4-aminokuinolin: Klorokuin (Delagil) Hidroksiklorokuin ("Plaquenil") Inhibitor metaloproteinase matriks: # - untuk 2015 obat tersebut tidak terdaftar di Rusia : gambar salah atau hilang Artikel ini kehilangan informasi. Informasi tersebut harus dapat diverifikasi, jika tidak maka dapat dipertanyakan dan dihapus. .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 & tindakan = edit edit] artikel ini dengan menambahkan link ke. Tanda ini ditetapkan 29 September 2009. [[K: Wikipedia: Artikel tanpa sumber (negara: Lua error: callParserFunction: function "#property" tidak ditemukan. )]] [[K: Wikipedia: Artikel tanpa sumber (negara: Lua error: callParserFunction: function "#property" tidak ditemukan. )]]

Tulis ulasan pada artikel "Obat antirematik pemodifikasi penyakit"

Catatan (edit)

Kutipan yang mencirikan obat antirematik pemodifikasi penyakit

Magdalena tahu bahwa untuk memenuhi perintah Radomir, dia harus merasa percaya diri, tenang, dan kuat. Tapi sementara dia hanya hidup, terkunci dalam kesedihannya yang terdalam, dan sangat kesepian ...
Tanpa Radomir, hidupnya menjadi kosong, tidak berharga dan pahit ... Dia tinggal sekarang di suatu tempat yang jauh, di Dunia yang asing dan menakjubkan, di mana jiwanya tidak dapat menjangkau ... Dan dia sangat merindukannya sebagai manusia, sebagai seorang wanita ! .. Dan sayangnya, tidak ada seorang pun yang dapat membantunya dengan cara apa pun.
Lalu kami melihatnya lagi...
Di tebing tinggi, benar-benar ditumbuhi bunga liar, dengan lutut ditekan ke dadanya, Magdalena duduk sendirian ... Dia, seperti yang sudah menjadi kebiasaan, melihat matahari terbenam - hari biasa lainnya hidup tanpa Radomir ... Dia tahu bahwa di sana akan lebih banyak hari seperti ini ... begitu banyak. Dan dia tahu dia harus terbiasa dengan itu. Terlepas dari semua kepahitan dan kekosongan, Magdalena mengerti dengan baik - kehidupan yang panjang dan sulit menantinya di depannya, dan dia harus menjalaninya sendirian ... Tanpa Radomir. Apa yang sejauh ini tidak bisa dia bayangkan, karena dia tinggal di mana-mana - di setiap selnya, dalam mimpi dan kesadarannya, di setiap objek yang pernah dia sentuh. Tampaknya seluruh ruang di sekitarnya dipenuhi dengan kehadiran Radomir ... Dan bahkan jika dia menginginkannya, tidak ada keselamatan dari ini.
Malam itu tenang, tenang dan hangat. Alam yang hidup kembali setelah panasnya hari mengamuk dengan aroma padang rumput berbunga yang menghangat dan jarum pinus ... Magdalena mendengarkan suara monoton dari dunia hutan biasa - ternyata sangat sederhana, dan sangat tenang! .. Bengkak oleh musim panas, lebah berdengung keras di semak-semak di dekatnya. Bahkan mereka, pekerja keras, lebih memilih untuk menjauh dari sinar matahari yang membakar, dan sekarang mereka dengan senang hati menyerap kesejukan malam yang menyegarkan. Merasakan kebaikan manusia, burung kecil berwarna tanpa rasa takut duduk di bahu hangat Magdalena dan dengan rasa syukur meledak menjadi getaran keperakan yang nyaring ... Tetapi Magdalena tidak memperhatikan hal ini. Dia kembali pergi ke dunia mimpinya yang akrab, di mana Radomir masih hidup ...
Dan dia mengingatnya lagi ...
Kebaikannya yang luar biasa ... Kehausannya yang luar biasa akan Kehidupan ... Senyum penuh kasihnya yang cerah dan tatapan mata birunya yang tajam ... Dan keyakinannya yang teguh pada kebenaran jalan yang dipilihnya. Saya ingat orang yang luar biasa dan kuat yang, karena masih anak-anak, sudah menaklukkan seluruh orang banyak untuk dirinya sendiri! ..
Aku ingat kasih sayangnya... Kehangatan dan kesetiaan hatinya yang besar... Semua ini sekarang hanya tinggal dalam ingatannya, tidak menyerah pada waktu, tidak terlupakan. Semuanya hidup dan ... menyakitkan. Kadang-kadang bahkan tampak baginya - hanya sedikit lagi, dan dia akan berhenti bernapas ... Tetapi hari-hari berlalu. Dan hidup masih terus berjalan. Dia diwajibkan oleh TUGAS yang ditinggalkan oleh Radomir. Karena itu, sejauh yang dia bisa, dia tidak memperhitungkan perasaan dan keinginannya.
Putranya, Svetodar, yang sangat dia rindukan, berada di Spanyol yang jauh bersama Radan. Magdalena tahu - itu lebih sulit baginya ... Dia masih terlalu muda untuk menerima kehilangan seperti itu. Tetapi dia juga tahu bahwa bahkan dalam kesedihan yang paling dalam, dia tidak akan pernah menunjukkan kelemahannya kepada orang asing.
Dia adalah putra Radomir ...
Dan ini mengharuskannya untuk menjadi kuat.
Beberapa bulan berlalu lagi.
Dan sekarang, sedikit demi sedikit, seperti yang terjadi bahkan dengan kehilangan yang paling mengerikan, Magdalena mulai bangkit kembali. Rupanya, waktu yang tepat telah tiba untuk kembali ke kehidupan ...

Setelah memilih Montsegur kecil, yang merupakan kastil paling ajaib di Lembah (karena berdiri di "titik transisi" ke dunia lain), Magdalena dan putrinya segera mulai bergerak perlahan ke sana. Mereka mulai menetap di Rumah baru mereka yang masih asing ...
Dan, akhirnya, mengingat keinginan kuat Radomir, Magdalena secara bertahap mulai merekrut murid-murid pertamanya ... Ini mungkin salah satu tugas termudah, karena setiap orang di sebidang tanah yang menakjubkan ini kurang lebih berbakat. Dan hampir semua orang haus akan pengetahuan. Oleh karena itu, segera Magdalena sudah memiliki beberapa ratus murid yang sangat rajin. Kemudian angka ini tumbuh menjadi seribu ... Dan segera seluruh Lembah Penyihir ditutupi oleh ajarannya. Dan dia mengambil orang sebanyak mungkin untuk melepaskan diri dari pikirannya yang pahit, dan sangat senang bahwa orang-orang Occitan dengan penuh semangat meraih Pengetahuan! Dia tahu bahwa Radomir akan senang dengan ini dari lubuk hatinya ... dan merekrut lebih banyak pelamar.
- Maaf, Sever, tapi bagaimana orang Majus setuju dengan ini?! Lagi pula, mereka begitu hati-hati menjaga Pengetahuan mereka dari semua orang? Bagaimana Vladyka mengizinkan ini? Magdalena mengajar semua orang, tidak hanya memilih inisiat, bukan?
- Vladyka tidak pernah setuju dengan ini, Isidora ... Magdalena dan Radomir bertentangan dengan keinginannya, mengungkapkan pengetahuan ini kepada orang-orang. Dan saya masih tidak tahu mana di antara mereka yang benar-benar benar ...

5315 0

Penyakit rematik inflamasi, bentuk utamanya adalah rheumatoid arthritis (RA), penyakit jaringan ikat difus (DBTD), vaskulitis sistemik, artropati seronegatif dan mikrokristalin, adalah salah satu bentuk patologi manusia kronis yang paling parah. Farmakoterapi penyakit ini terus menjadi salah satu masalah yang paling sulit dari kedokteran klinis modern.

Etiologi banyak penyakit tidak diketahui, yang membuat tidak mungkin untuk melakukan terapi etiotropik yang efektif. Namun, dalam menguraikan patogenesis mereka dalam beberapa tahun terakhir, telah ada kemajuan yang jelas, yang terutama disebabkan oleh perluasan pengetahuan tentang fitur struktural dan fungsional dari sistem kekebalan, mekanisme pengembangan respon imun dan peradangan.

Saat ini, untuk pengobatan penyakit rematik, sejumlah besar obat dengan struktur kimia dan mekanisme aksi farmakologis yang berbeda digunakan, yang sifat umumnya adalah kemampuan untuk menekan perkembangan peradangan. Ini termasuk obat antiinflamasi nonsteroid, glukokortikoid dengan aktivitas antiinflamasi dan yang disebut obat antirematik dasar (garam emas, obat antimalaria, obat sitotoksik, dll.), yang diyakini memiliki efek lebih dalam pada sistem kekebalan tubuh. dan proses inflamasi yang mendasari penyakit rematik. Pendekatan baru untuk pengobatan berdasarkan penggunaan metode imunoterapi sedang dikembangkan secara intensif.

Di negara kita, beberapa monografi telah diterbitkan tentang farmakoterapi penyakit rematik (V.A.Nasonova, Ya. A. Sigidin. Terapi patogenetik penyakit rematik, 1985; V.A. A. Sigidin, NG Guseva, MM Ivanova. Penyakit jaringan ikat difus, 1994 ). Namun, dalam beberapa tahun terakhir, sejumlah besar data klinis dan eksperimental baru telah muncul mengenai mekanisme aksi, taktik penggunaan dan efektivitas obat antirematik yang sebelumnya dikenal dan obat baru serta metode pengobatan.

Buku ini secara sistematis menyajikan informasi modern tentang obat antiinflamasi yang paling penting, tetapi tugas utamanya adalah berkenalan dengan tren baru dalam pengembangan farmakoterapi penyakit rematik inflamasi.

Kami berharap buku ini akan bermanfaat bagi praktisi dalam pengobatan pasien dengan penyakit rematik dan merangsang minat dalam aspek farmakologi reumatologi di antara spesialis yang terlibat dalam pengembangan masalah teoritis kedokteran, ahli imunologi, ahli biokimia, ahli farmakologi.

Salah satu penyakit rematik yang paling umum dan parah adalah RA, untuk pengobatan yang menggunakan seluruh gudang obat antirematik dan metode terapi (V.A.Nasonova dan M.G. Astapenko, 1989). Itulah sebabnya klasifikasi obat antirematik sedang dikembangkan dalam hal tempatnya dalam pengobatan RA.

Berdasarkan perbedaan sifat farmakologis, obat antirematik diklasifikasikan menjadi analgesik antiinflamasi (NSAID); glukokortikoid anti-inflamasi (GC), agen imunomodulator / imunosupresif (garam emas, obat antimalaria, obat sitotoksik, dll.). Menurut klasifikasi lain, NSAID dianggap simtomatik, tidak mempengaruhi mekanisme perkembangan penyakit, sebagai lawan dari obat antirematik yang memodifikasi penyakit atau bekerja lambat, yang diyakini mempengaruhi etiopatogenesis penyakit.

Untuk mengklasifikasikan obat antirematik, pendekatan juga digunakan yang memperhitungkan, pertama-tama, toksisitasnya, yang dengannya mereka dibagi lagi menjadi obat-obatan dari lini pertama, kedua dan ketiga. Diusulkan untuk mengklasifikasikan obat antirematik berdasarkan kecepatan timbulnya efek terapeutik dan durasinya setelah penghentian pengobatan. NSAID dan GC, tidak seperti obat antirematik yang memodifikasi penyakit / kerja lambat, menunjukkan efeknya dengan sangat cepat (dalam beberapa jam atau hari). Selain itu, diasumsikan bahwa jika, setelah penghentian NSAID dan GC, eksaserbasi berkembang agak cepat, maka efek obat antirematik kerja lambat bertahan untuk waktu yang lebih lama.

Namun, sekarang menjadi jelas bahwa klasifikasi tradisional tidak memenuhi persyaratan modern baik dari segi terminologi dan pembagian ke dalam kategori farmakologis. Faktanya, hanya NSAID dan GC yang relatif homogen dalam hal aktivitas farmakologis dan terapeutik kelompok obat.

Sejak tahun 1991, di bawah naungan WHO dan Liga Internasional Melawan Penyakit Rematik, klasifikasi baru obat antirematik telah dibuat (HE Paulus et al., 1992; JP Edmonds et al., 1993), yang menurutnya obat ini dibagi menjadi dua kategori utama:

I. Obat antirematik yang memodifikasi gejala yang memiliki efek positif pada gejala dan manifestasi klinis sinovitis inflamasi:
1) obat antiinflamasi nonsteroid
2) glukokortikoid
3) obat kerja lambat: antimalaria, garam emas, antimetabolit, agen sitotoksik
II. Obat antirematik pengontrol penyakit yang mempengaruhi perjalanan penyakit RA, yang harus memenuhi persyaratan berikut:
A. meningkatkan dan mempertahankan kemampuan fungsional sendi dalam kombinasi dengan penurunan intensitas sinovitis inflamasi;
B. mencegah atau secara signifikan mengurangi laju perkembangan perubahan struktural pada sendi.

Dalam hal ini, efek yang terdaftar harus muncul setidaknya selama 1 tahun sejak dimulainya terapi; dalam proses klasifikasi obat, periode harus ditunjukkan (setidaknya 2 tahun) di mana efek terapeutiknya memenuhi kriteria yang tercantum.

Klasifikasi ini berbeda dari yang sebelumnya dalam pendekatan yang lebih realistis untuk menilai kemanjuran terapi obat pada RA. Sekarang menjadi jelas bahwa sifat umum yang terbukti dari semua obat antirematik yang ada adalah kemampuan untuk menyebabkan perbaikan klinis, sementara kemampuannya untuk mempengaruhi perkembangan dan hasil dari proses rheumatoid tidak dapat dianggap terbukti secara ketat. Oleh karena itu, tidak ada obat antirematik yang saat ini dapat diklasifikasikan sebagai "pengendalian penyakit".

Ini, bagaimanapun, tidak mengecualikan kemungkinan mentransfer obat tertentu dari kelompok pertama ke yang kedua dalam proses penelitian lebih lanjut. Posisi ini tampaknya mendasar, karena harus berkontribusi pada perluasan penelitian farmakologis dan klinis dalam reumatologi dalam hal pengembangan kriteria untuk efektivitas pengobatan, serta penciptaan obat antirematik baru yang lebih efektif atau kombinasi rasionalnya. .

E.L. Nasonov

Rekayasa genetika dan obat-obatan

Produksi obat secara mikrobiologis

Sebelum munculnya teknologi DNA rekombinan, banyak obat berdasarkan protein manusia hanya dapat diperoleh dalam jumlah kecil, produksinya sangat mahal, dan mekanisme aksi biologis terkadang kurang dipahami. Dengan bantuan teknologi baru, rangkaian lengkap obat-obatan semacam itu diperoleh dalam jumlah yang cukup baik untuk pengujian yang efektif maupun untuk digunakan di klinik. Sampai saat ini, lebih dari 400 gen telah diklon (kebanyakan dalam bentuk cDNA) dari berbagai protein manusia yang dapat menjadi obat. Sebagian besar gen ini sudah diekspresikan dalam sel inang, dan produknya sekarang digunakan untuk mengobati berbagai penyakit manusia. Seperti biasa, mereka pertama kali diuji pada hewan dan kemudian diikuti dengan uji klinis yang ketat. Volume tahunan pasar dunia untuk obat-obatan berdasarkan protein manusia adalah sekitar $ 150 miliar dan terus berkembang. Volume pasar dunia untuk obat-obatan berdasarkan protein rekombinan meningkat 12-14% per tahun dan pada tahun 2000 berjumlah sekitar $ 20 miliar.

Di sisi lain, penggunaan antibodi spesifik sebagai agen terapeutik cukup menjanjikan. Mereka digunakan untuk menetralkan racun, melawan bakteri, virus, dan mengobati kanker. Antibodi menetralkan "penyusup" - agen asing, atau menghancurkan sel target tertentu. Meskipun peluangnya menjanjikan, antibodi masih jarang digunakan untuk mencegah dan mengobati penyakit. Dan hanya dengan perkembangan teknologi DNA rekombinan dan pengembangan metode untuk memproduksi antibodi monoklonal dan dengan penguraian struktur molekul dan fungsi imunoglobulin, minat komersial dalam penggunaan antibodi spesifik untuk pengobatan berbagai penyakit muncul kembali.

Pengembangan metode baru untuk pencegahan dan pengobatan banyak penyakit manusia memberikan kontribusi besar bagi pertumbuhan kesejahteraan manusia di abad ke-20. Namun, proses ini tidak dapat dianggap selesai. Apa yang disebut penyakit "lama", misalnya malaria, TBC, dll., dapat muncul kembali, segera setelah tindakan pencegahan melemah, atau muncul galur yang resisten. Situasi khas dalam hal ini adalah di Ukraina dan Rusia.

Produk GMO pertama adalah antibiotik

Antibiotik termasuk zat dengan berat molekul rendah yang berbeda dalam struktur kimianya. Kesamaan senyawa-senyawa ini adalah bahwa, sebagai produk dari aktivitas vital mikroorganisme, dalam konsentrasi yang dapat diabaikan mereka secara khusus mengganggu pertumbuhan mikroorganisme lain.

Kebanyakan antibiotik adalah metabolit sekunder. Mereka, seperti racun dan alkaloid, tidak dapat diklasifikasikan sebagai zat yang sangat diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan mikroorganisme. Atas dasar ini, metabolit sekunder berbeda dari metabolit primer, di mana kematian mikroorganisme terjadi.

Biosintesis antibiotik, seperti metabolit sekunder lainnya, biasanya terjadi pada sel yang telah berhenti tumbuh (idiofase). Peran biologis mereka dalam memastikan aktivitas vital sel produsen masih belum sepenuhnya diselidiki. Para ahli yang mempelajari prospek bioteknologi di bidang produksi mikrobiologi antibiotik percaya bahwa dalam kondisi yang tidak menguntungkan mereka menghambat pertumbuhan mikroorganisme yang bersaing, sehingga memberikan kondisi yang lebih menguntungkan bagi kelangsungan hidup produsen mikroba dari satu atau lain antibiotik. Pentingnya proses produksi antibiotik dalam kehidupan sel mikroba dikonfirmasi oleh fakta bahwa dalam streptomycetes, sekitar 1% DNA genom dicatat oleh gen yang mengkode enzim biosintesis antibiotik, yang mungkin tidak diekspresikan untuk waktu yang lama. Produsen antibiotik yang dikenal terutama enam genera jamur berfilamen, tiga genera actinomycetes (hampir 4000 antibiotik yang berbeda) dan dua genera bakteri sejati (sekitar 500 antibiotik). Dari jamur berfilamen, perhatian khusus harus diberikan pada cetakan genera Cephalosporium dan Penicillium, yang merupakan produsen yang disebut antibiotik beta-laktam - penisilin dan sefalosporin. Sebagian besar actinomycetes yang mensintesis zat antibiotik, termasuk tetrasiklin, termasuk dalam genus Streptomyces.

Dari 5000-6000 zat antibiotik alami yang diketahui, hanya sekitar 1000 yang diproduksi untuk dijual kepada konsumen Pada saat efek antibakteri penisilin dan kemungkinan penggunaannya sebagai obat ditetapkan (HW Flory, EB Chain et al., 1941 ), produktivitas galur laboratorium jamur - 2 mg sediaan per 1 liter cairan kultur - jelas tidak cukup untuk produksi industri antibiotik. Paparan sistematis berulang dari galur asli Penicillium chrisogenum ke mutagen seperti sinar-X dan iradiasi ultraviolet, gas mustard nitrogen dalam kombinasi dengan mutasi spontan dan pemilihan produsen terbaik, dimungkinkan untuk meningkatkan produktivitas jamur hingga 10.000 kali dan membawa konsentrasi penisilin dalam cairan kultur menjadi 2%.

Cara untuk meningkatkan efisiensi strain penghasil antibiotik, berdasarkan mutasi acak dan yang telah menjadi klasik, terlepas dari biaya tenaga kerja yang sangat besar, masih digunakan. Situasi ini disebabkan oleh fakta bahwa antibiotik, tidak seperti protein, bukanlah produk dari gen tertentu; biosintesis antibiotik terjadi sebagai hasil dari aksi gabungan dari 10-30 enzim berbeda yang dikodekan oleh jumlah gen yang berbeda yang sesuai. Selain itu, untuk banyak antibiotik, yang produksi mikrobiologisnya telah ditetapkan, mekanisme molekuler biosintesisnya belum dipelajari. Mekanisme poligenik yang mendasari biosintesis antibiotik adalah alasan mengapa perubahan gen individu tidak mengarah pada keberhasilan. Otomatisasi teknik rutin untuk menganalisis produktivitas mutan memungkinkan untuk mempelajari puluhan ribu galur yang berfungsi dan dengan demikian mempercepat prosedur seleksi menggunakan teknik genetik klasik.

Bioteknologi baru, berdasarkan penggunaan strain antibiotik super-produsen, menyiratkan peningkatan mekanisme perlindungan produsen dari antibiotik yang disintesis olehnya.

Strain yang resisten terhadap antibiotik konsentrasi tinggi dalam media kultur menunjukkan produktivitas yang tinggi. Properti ini juga diperhitungkan saat merancang sel superproducer. Sejak penemuan penisilin pada akhir 1920-an, lebih dari 6.000 antibiotik telah diisolasi dari berbagai mikroorganisme dengan spesifisitas yang berbeda dan mekanisme aksi yang berbeda. Penggunaannya secara luas dalam pengobatan penyakit menular telah membantu menyelamatkan jutaan nyawa. Sebagian besar antibiotik utama telah diisolasi dari bakteri tanah gram positif Streptomyces, meskipun jamur dan bakteri gram positif dan gram negatif lainnya juga memproduksinya. Di seluruh dunia, 100.000 ton antibiotik diproduksi setiap tahun, bernilai sekitar $ S miliar, termasuk lebih dari $ 100 juta antibiotik yang ditambahkan ke pakan ternak sebagai aditif atau akselerator pertumbuhan.

Para ilmuwan diperkirakan menemukan antara 100 dan 200 antibiotik baru setiap tahun, terutama melalui program penelitian ekstensif untuk menemukan ribuan mikroorganisme berbeda yang akan mensintesis antibiotik unik. Produksi dan uji klinis obat baru sangat mahal, dan hanya obat-obatan yang memiliki nilai terapeutik dan kepentingan ekonomi yang besar yang dipasarkan. Mereka menyumbang 1-2% dari semua antibiotik yang terdeteksi. Teknologi DNA rekombinan memiliki pengaruh yang besar di sini. Pertama, dapat digunakan untuk membuat antibiotik baru dengan struktur unik yang memiliki efek lebih kuat pada mikroorganisme tertentu dan memiliki efek samping yang minimal. Kedua, pendekatan rekayasa genetika dapat digunakan untuk meningkatkan hasil antibiotik dan, dengan demikian, mengurangi biaya produksinya.

Kita dapat berasumsi bahwa bioteknologi klinis berasal dari awal produksi industri penisilin pada tahun 40-an. dan penggunaannya dalam terapi. Rupanya, penggunaan penisilin alami pertama ini mempengaruhi pengurangan morbiditas dan mortalitas lebih dari obat lain, tetapi, di sisi lain, menimbulkan sejumlah masalah baru yang dapat dipecahkan lagi dengan bantuan bioteknologi.

Pertama, keberhasilan penggunaan penisilin menyebabkan kebutuhan besar akan obat ini, dan untuk memuaskannya, perlu untuk secara dramatis meningkatkan hasil penisilin selama produksinya. Kedua, penisilin pertama - C (benzylpenicillin) - bertindak terutama pada bakteri gram positif (misalnya, Streptococci dan Staphylococci), dan perlu untuk mendapatkan antibiotik dengan spektrum aksi dan / atau aktivitas yang lebih luas, menginfeksi kedua gram negatif bakteri seperti E.coli dan Pseudomonas. Ketiga, karena antibiotik menyebabkan reaksi alergi (paling sering ringan, seperti ruam kulit, tetapi kadang-kadang lebih parah, manifestasi anafilaksis yang mengancam jiwa), maka perlu untuk memiliki seluruh rangkaian agen antibakteri sehingga seseorang dapat memilih dari obat yang sama efektifnya. yang tidak menyebabkan alergi pada pasien. Keempat, penisilin tidak stabil dalam lingkungan asam lambung dan tidak dapat diberikan secara oral. Akhirnya, banyak bakteri memperoleh resistensi antibiotik. Contoh klasik dari hal ini adalah pembentukan oleh stafilokokus dari enzim penisilinase (lebih tepatnya, beta-laktamase), yang menghidrolisis ikatan amida pada cincin beta-laktam penisilin untuk membentuk asam penisilin yang tidak aktif secara farmakologis. Dimungkinkan untuk meningkatkan hasil penisilin selama produksinya terutama karena penggunaan yang konsisten dari serangkaian mutan dari galur asli Penicillium chrysogenum, serta dengan mengubah kondisi pertumbuhan.

Proses biosintesis satu antibiotik dapat terdiri dari puluhan reaksi enzimatik, sehingga mengkloning semua gen biosintesisnya bukanlah tugas yang mudah. Salah satu pendekatan untuk mengisolasi satu set lengkap gen tersebut didasarkan pada transformasi satu atau beberapa galur mutan yang tidak mampu mensintesis antibiotik ini dengan bank klon yang dibuat dari DNA kromosom galur tipe liar. Setelah introduksi bank klon ke dalam sel mutan, dilakukan pemilihan transforman yang mampu mensintesis antibiotik. Kemudian, DNA plasmid dari klon yang mengandung gen antibiotik ex-premixing fungsional (yaitu, gen yang mengembalikan fungsi yang hilang oleh strain mutan) diisolasi dan digunakan sebagai probe untuk menyaring bank lain dari klon DNA kromosom dari tipe liar. strain, dari mana klon yang mengandung urutan nukleotida yang tumpang tindih dengan urutan probe. Dengan demikian, elemen DNA yang berdekatan dengan urutan pelengkap diidentifikasi dan kemudian dikloning, dan kelompok lengkap gen biosintesis antibiotik dibuat kembali. Prosedur yang dijelaskan mengacu pada kasus ketika gen-gen ini dikelompokkan dalam satu situs DNA kromosom. Jika gen untuk biosintesis tersebar dalam bentuk cluster kecil di lokasi yang berbeda, maka Anda harus memiliki setidaknya satu mutan per cluster untuk mendapatkan klon DNA, yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi gen yang tersisa dari cluster.

Menggunakan eksperimen genetik atau biokimia, seseorang dapat mengidentifikasi dan kemudian mengisolasi satu atau beberapa enzim biosintetik kunci, menentukan urutan asam amino terminal-N, dan, berdasarkan data ini, mensintesis probe oligonukleotida. Pendekatan ini digunakan untuk mengisolasi gen sintetase isopenicillin N dari Penicillium chrysogenum.Enzim ini mengkatalisis kondensasi oksidatif dari 5- (1_-a-aminoadipylN-cysteinyl-P-valin menjadi isopenicillin N, perantara kunci dalam biosintesis penisilin, sefalosporin , dan sefalosporin.

Antibiotik baru dengan sifat dan spesifisitas yang unik dapat diperoleh dengan melakukan manipulasi rekayasa genetika dengan gen yang terlibat dalam biosintesis antibiotik yang sudah dikenal. Salah satu percobaan pertama, di mana antibiotik baru diperoleh, terdiri dari menggabungkan dua jalur biosintesis antibiotik yang sedikit berbeda dalam satu mikroorganisme.

Salah satu plasmid Streptomyces, plJ2303, membawa fragmen 32,5 kb DNA kromosom S.coelicoior mengandung semua gen enzim yang bertanggung jawab untuk biosintesis antibiotik actinorodin dari asetat, anggota keluarga antibiotik isochromanquinone. Seluruh plasmid dan berbagai subklon yang membawa bagian dari fragmen 32,5 kb (misalnya, plJ2315) dimasukkan ke dalam galur AM-7161 dari Streptomyces sp.T yang mensintesis medermisin antibiotik terkait, atau ke galur B1140 atau Tu22 S. violaceoruber yang mensintesis terkait antibiotik granaticin dan dihydrogranaticin.

Semua antibiotik ini merupakan indikator asam-basa yang memberikan warna khas pada kultur yang tumbuh, tergantung pada pH medium. Pada gilirannya, pH (dan warna) medium tergantung pada senyawa mana yang disintesis. Mutan dari strain induk S.coelicoior, yang tidak dapat mensintesis actinovodin, tidak berwarna. Munculnya warna setelah transformasi strain AM-7161 Streptomyces sp. atau strain B1J40 atau Tu22 S. violaceoruber plasmid yang membawa semua atau beberapa gen yang mengkode enzim biosintesis actinorodin, mengindikasikan sintesis antibiotik baru Transforman strain AM-7161 Streptomyces sp. dan strain-6 1140 S. violaceoruber yang mengandung plasmid pM2303 mensintesis antibiotik yang dikodekan oleh DNA plasmid dan kromosom.

Namun, pada transformasi S. violaceoruber strain Tu22 dengan plasmid plJ2303, bersama dengan actinorodin, antibiotik baru, dihydrogranatirodine, disintesis, dan pada transformasi strain AM-7161 Streptomyces sp. PlJ2315 plasmid mensintesis antibiotik baru lainnya - mederrodin A.

Secara struktural, antibiotik baru ini sedikit berbeda dari actinorodin, medermicin, granaticin, dan hydrogranaticin dan mungkin terbentuk ketika produk antara dari satu jalur biosintetik berfungsi sebagai substrat untuk enzim di jalur lain. Ketika sifat biokimia dari berbagai jalur biosintetik antibiotik dipelajari secara rinci, akan memungkinkan untuk membuat antibiotik baru yang sangat spesifik dengan memanipulasi gen yang mengkodekan enzim yang sesuai.

Pengembangan metode baru untuk mendapatkan antibiotik poliketida modern.

Istilah "poliketida" mengacu pada kelas antibiotik yang dihasilkan dari kondensasi enzimatik berurutan asam karboksilat seperti asetat, propionat, dan butirat. Beberapa antibiotik poliketida disintesis oleh tanaman dan jamur, tetapi sebagian besar dibentuk oleh actinomycetes dalam bentuk metabolit sekunder. Sebelum memanipulasi gen penyandi enzim untuk biosintesis antibiotik poliketida, perlu diketahui mekanisme kerja enzim tersebut.

Setelah mempelajari secara rinci komponen genetik dan biokimia dari biosintesis eritromisin dalam sel Saccharopolyspora erythraea, dimungkinkan untuk memperkenalkan perubahan spesifik pada gen yang terkait dengan biosintesis antibiotik ini, dan untuk mensintesis turunan eritromisin dengan sifat lain. Pertama, struktur primer fragmen DNA S. erythraea ditentukan. 56 kbp, mengandung kluster gen eri, kemudian eritromisin poliketida sintase dimodifikasi dengan dua cara berbeda. Untuk melakukan ini, 1) wilayah DNA yang mengkode beta-ketoreduktase dihilangkan, atau 2) dilakukan perubahan pada wilayah DNA yang mengkode enoil reduktase. Eksperimen ini memungkinkan untuk menunjukkan secara eksperimental bahwa jika sekelompok gen yang mengkode enzim biosintesis antibiotik poliketida tertentu diidentifikasi dan dikarakterisasi, kemudian, dengan membuat perubahan spesifik di dalamnya, akan memungkinkan untuk mengubah struktur antibiotik secara sengaja.

Selain itu, dengan memotong dan menggabungkan bagian-bagian tertentu dari DNA, dimungkinkan untuk memindahkan domain sintase poliketida dan mendapatkan antibiotik poliketida baru.

Teknologi DNA untuk meningkatkan produksi antibiotik

Dengan bantuan rekayasa genetika, dimungkinkan tidak hanya untuk membuat antibiotik baru, tetapi juga untuk meningkatkan efisiensi sintesis yang sudah dikenal. Faktor pembatas dalam produksi industri antibiotik menggunakan Streptomyces spp. seringkali adalah jumlah oksigen yang tersedia untuk sel. Karena kelarutan oksigen yang buruk dalam air dan kepadatan tinggi kultur Streptomyces, seringkali tidak mencukupi, pertumbuhan sel melambat, dan hasil antibiotik berkurang. Untuk mengatasi masalah ini, adalah mungkin, pertama, untuk mengubah desain bioreaktor di mana kultur Streptomyces tumbuh, dan kedua, menggunakan metode rekayasa genetika, untuk membuat strain Streptomyces yang menggunakan oksigen yang tersedia lebih efisien. Kedua pendekatan ini tidak saling eksklusif.

Salah satu strategi yang digunakan oleh beberapa mikroorganisme aerobik untuk bertahan hidup dalam kekurangan oksigen adalah dengan mensintesis produk seperti hemoglobin yang dapat mengakumulasi oksigen dan mengirimkannya ke sel. Misalnya bakteri aerob Vitreoscilla sp. mensintesis protein yang mengandung heme homodimer yang secara fungsional mirip dengan hemoglobin eukariotik. Gen “hemoglobin” Vitreoscilla diisolasi, dimasukkan ke dalam vektor plasmid Streptomyces dan dimasukkan ke dalam sel mikroorganisme ini. Setelah ekspresinya, hemoglobin Vitreoscilla menyumbang sekitar 0,1% dari semua protein seluler S.coelicoior, bahkan ketika ekspresi dilakukan di bawah kendali promotor gen hemoglobin Vitreoscilla sendiri, dan bukan promotor Streptomyces. Sel S.coelicoior yang ditransformasi yang tumbuh pada kandungan oksigen terlarut yang rendah (sekitar 5% dari konsentrasi jenuh) mensintesis 10 kali lebih banyak actinorodin per 1 g massa sel kering dan memiliki tingkat pertumbuhan yang lebih tinggi daripada yang tidak berubah. Pendekatan ini juga dapat digunakan untuk menyediakan oksigen bagi mikroorganisme lain yang tumbuh dalam kondisi kekurangan oksigen.

Bahan awal untuk sintesis kimia beberapa sefalosporin - antibiotik yang memiliki sedikit efek samping dan aktif melawan banyak bakteri - adalah asam 7-aminocephalosporic (7ASA), yang pada gilirannya disintesis dari antibiotik sefalosporin C. Sayangnya, mikroorganisme alami mampu mensintesis 7ASA , belum diidentifikasi.

Jalur biosintetik baru untuk 7ACA dibangun dengan memasukkan gen spesifik ke dalam plasmid jamur Acremonium chrysogenum, yang biasanya hanya mensintesis sefalosporin-C. Salah satu gen ini diwakili oleh cDNA jamur Fusarium solani, yang mengkode D-asam amino oksidase, dan yang lainnya berasal dari DNA genom Pseudomonas diminuta dan mengkodekan sefalosporin asilase. Dalam plasmid, gen berada di bawah kendali promotor A. chrysogenum. Pada tahap pertama dari jalur biosintetik baru, sefalosporin-C diubah menjadi asam sefalosporat (keto-AO-7ACA) 7-p- (5-karboksi-5-oksopentanamida) (keto-AO-7ACA) menggunakan asam amino oksidase. Bagian dari produk ini, dengan bereaksi dengan hidrogen peroksida, salah satu produk sampingannya, diubah menjadi asam 7-beta- (4-carboxybutanamide) -cephalosporic (GL-7ACA). Baik sefalosporin-C, keto-A0-7ACA, dan GL-7ACA dapat dihidrolisis oleh sefalosporinasilase untuk membentuk 7ACA, tetapi hanya 5% sefalosporin-C yang langsung dihidrolisis menjadi 7ACA. Oleh karena itu, kedua enzim tersebut diperlukan untuk pembentukan 7ACA dengan hasil yang tinggi.

Interferon

Pada akhir 70-an - awal 80-an. Teknologi DNA abad XX untuk pertama kalinya mulai menarik perhatian publik dan investor besar. Salah satu produk biotek yang menjanjikan adalah interferon, yang pada saat itu diharapkan sebagai obat ajaib untuk berbagai penyakit virus dan kanker. Isolasi cDNA interferon manusia dan ekspresi selanjutnya dalam Escherichia col telah dilaporkan oleh semua publikasi yang tertarik di dunia.

Pendekatan yang berbeda digunakan untuk mengisolasi gen atau protein manusia. Biasanya, protein yang diinginkan diisolasi dan urutan asam amino dari bagian yang sesuai dari molekul ditentukan. Berdasarkan ini, pengkodean urutan nukleotida ditemukan, oligonukleotida yang sesuai disintesis dan digunakan sebagai probe hibridisasi untuk mengisolasi gen atau cDNA yang diinginkan dari perpustakaan genom atau cDNA. Pendekatan lain adalah untuk menghasilkan antibodi terhadap protein murni dan menggunakannya untuk menyaring perpustakaan di mana gen tertentu diekspresikan. Untuk protein manusia yang disintesis secara dominan dalam satu jaringan, pustaka cDNA berdasarkan mRNA yang diisolasi dari jaringan ini akan diperkaya dalam urutan DNA target. Misalnya, protein utama yang disintesis oleh sel-sel pulau Langerhans di pankreas adalah insulin, dan 70% mRNA yang diisolasi dari sel-sel ini mengkodekannya.

Namun, prinsip pengayaan cDNA tidak berlaku untuk protein manusia yang jumlahnya sangat kecil atau tempat sintesisnya tidak diketahui. Dalam hal ini, pendekatan eksperimental lain mungkin diperlukan. Misalnya, interferon manusia (IF), termasuk interferon alfa, beta, dan gamma, adalah protein alami, yang masing-masing dapat menemukan kegunaan terapeutiknya sendiri. Gen interferon pertama diisolasi pada awal 1980-an. abad XX. Sejak itu, beberapa interferon yang berbeda telah ditemukan. Sebuah polipeptida dengan aksi interferon leukosit manusia disintesis dalam E. coli.

Beberapa fitur interferon membuat isolasi cDNA sangat sulit. Pertama, terlepas dari kenyataan bahwa interferon dimurnikan lebih dari 80.000 kali, itu hanya dapat diperoleh dalam jumlah yang sangat kecil. berat molekul yang tepat tidak diketahui pada saat itu. Kedua, tidak seperti banyak protein lain, interferon tidak memiliki aktivitas kimia atau biologis yang mudah diidentifikasi: hanya dinilai dengan penurunan efek sitopatik virus hewan pada kultur sel, dan ini adalah proses yang kompleks dan panjang. Ketiga, tidak seperti insulin, tidak diketahui apakah ada sel manusia yang mampu memproduksi interferon dalam jumlah yang cukup besar, yaitu. apakah ada sumber interferon mRNA. Terlepas dari semua kesulitan ini, interferon pengkodean cDNA akhirnya diisolasi dan dikarakterisasi. Ketika mengisolasi cDNA mereka, pendekatan khusus harus dikembangkan untuk mengatasi kesulitan yang terkait dengan konten yang tidak mencukupi dari mRNA dan protein yang sesuai. Sekarang prosedur ekstraksi DNA ini umum dan standar dan untuk interferon adalah sebagai berikut.

1. Dari leukosit manusia, mRNA diisolasi dan difraksinasi berdasarkan ukuran; melakukan transkripsi terbalik dan dimasukkan ke dalam situs Psti dari plasmid pBR322.

2. Produk yang dihasilkan diubah menjadi Escherichia coli. Klon yang dihasilkan dibagi menjadi beberapa kelompok. Pengujian dilakukan pada klon, yang memungkinkan untuk mempercepat proses identifikasi mereka.

3. Setiap klon klon dihibridisasi dengan preparasi IF-mRNA mentah.

4. Dari hasil hibrid yang mengandung DNA dan mRNA kloning, mRNA diisolasi dan diterjemahkan ke dalam sistem sintesis protein bebas sel.

5. Menentukan aktivitas antivirus interferoik dari setiap campuran yang diperoleh sebagai hasil translasi. Kelompok yang menunjukkan aktivitas interferon mengandung klon dengan cDNA yang dihibridisasi dengan IF-mRNA.

6. Kelompok positif dibagi menjadi subkelompok yang berisi beberapa klon dan diuji kembali. Subkelompok diulang sampai klon yang mengandung IF-cDNA manusia full-length diidentifikasi.

Sejak itu, beberapa jenis interferon telah ditemukan. Gen beberapa interferon diisolasi dan efektivitasnya ditunjukkan dalam pengobatan berbagai penyakit virus, tetapi, sayangnya, interferon tidak menjadi obat mujarab.

Berdasarkan sifat kimia dan biologi interferon, tiga kelompok dapat dibedakan: IF-alfa, IF-beta dan IF-gamma. IF-alpha dan IF-beta disintesis oleh sel yang diobati dengan obat virus atau RNA virus, dan IF-gamma diproduksi sebagai respons terhadap aksi zat yang merangsang pertumbuhan sel. IF-alpha dikodekan oleh keluarga gen setidaknya 15 gen non-alel, sedangkan IF-beta dan IF-gamma dikodekan oleh satu gen masing-masing. Subtipe IF-alpha memiliki kekhususan yang berbeda. Misalnya, ketika menguji efektivitas IF-elf-1 dan IF-alpha-2 pada garis sel sapi yang diobati virus, interferon ini menunjukkan aktivitas antivirus yang serupa, sedangkan dalam kasus sel manusia yang diobati virus, IF-alpha- 2 adalah tujuh kali lebih aktif daripada IF-alpha 1. Jika aktivitas antivirus diuji pada sel tikus, maka IF-alpha-2 30 kali lebih efektif daripada IF-alpha-1.

Karena fakta bahwa ada keluarga interferon, beberapa upaya telah dilakukan untuk membuat IF dengan sifat gabungan, menggunakan fakta bahwa anggota keluarga IF-alpha yang berbeda berbeda dalam tingkat dan spesifisitas aktivitas antivirus mereka. Secara teori, ini dapat dicapai dengan menghubungkan bagian-bagian dari sekuens gen dari IF-alpha yang berbeda. Ini akan mengarah pada pembentukan protein fusi dengan sifat yang berbeda dari masing-masing protein asli. Perbandingan urutan cDNA IF-alpha-1 dan IF-alpha-2 menunjukkan bahwa mereka mengandung situs restriksi yang sama pada posisi 60, 92 dan 150. Setelah pembelahan kedua cDNA di situs ini dan ligasi fragmen selanjutnya, beberapa hibrida gen diperoleh. Gen-gen ini diekspresikan dalam E. coli, protein yang disintesis dimurnikan dan fungsi biologisnya diselidiki. Pengujian sifat pelindung IF hibrida dalam kultur sel mamalia menunjukkan bahwa beberapa di antaranya lebih aktif daripada molekul induk. Selain itu, banyak IF hibrida menginduksi pembentukan 2 "-5" -oligoisoadenilat sintetase dalam sel kontrol. Enzim ini terlibat dalam sintesis 2 "-5" oligonukleotida-linked, yang pada gilirannya mengaktifkan endoribonuklease seluler laten, yang memotong mRNA virus. IF hibrida lainnya menunjukkan aktivitas antiproliferatif yang lebih besar daripada molekul induk dalam kultur berbagai sel kanker manusia.

Hormon pertumbuhan

Strategi membangun protein baru dengan mengubah domain fungsional atau dengan mutagenesis terarah dapat digunakan untuk meningkatkan atau melemahkan sifat biologis protein. Misalnya, hormon pertumbuhan manusia asli (HGH) mengikat berbagai jenis sel baik pada reseptor hormon pertumbuhan maupun reseptor prolaktin. Untuk menghindari efek samping yang tidak diinginkan selama pengobatan, perlu untuk mengecualikan perlekatan hGH ke reseptor prolaktin. Karena wilayah molekul hormon pertumbuhan yang mengikat reseptor ini hanya sebagian bertepatan dalam urutan asam amino dengan wilayah molekul yang berinteraksi dengan reseptor prolaktin, dimungkinkan untuk secara selektif mengurangi pengikatan hormon ke reseptor prolaktin. Untuk ini, mutagenesis spesifik lokasi digunakan, yang menghasilkan perubahan tertentu pada gugus samping beberapa asam amino (His-18, His-21, dan Glu-174) - ligan untuk ion Zn 2+ yang diperlukan untuk pengikatan afinitas tinggi hGH ke reseptor prolaktin. Hormon pertumbuhan yang dimodifikasi hanya mengikat reseptor "sendiri". Hasil yang diperoleh tidak diragukan lagi menarik, tetapi belum jelas apakah hGH yang dimodifikasi dapat digunakan di klinik.

Cystic fibrosis

Penyakit herediter mematikan yang paling umum di antara bule adalah cystic fibrosis. Di Amerika Serikat, 30.000 kasus penyakit ini telah diidentifikasi, di Kanada dan Eropa - 23.000. Pasien dengan cystic fibrosis sering menderita penyakit menular yang mempengaruhi paru-paru. Pengobatan infeksi berulang dengan antibiotik akhirnya mengarah pada munculnya strain bakteri patogen yang resisten. Bakteri dan produk lisisnya menyebabkan akumulasi lendir kental di paru-paru, yang membuatnya sulit bernapas. Salah satu komponen lendir adalah DNA dengan berat molekul tinggi, yang dilepaskan dari sel bakteri selama lisis. Para ilmuwan dari perusahaan bioteknologi Genentech (USA) telah mengisolasi dan mengekspresikan gen untuk DNase, suatu enzim yang memecah DNA berbobot molekul tinggi menjadi fragmen-fragmen yang lebih pendek. Enzim yang dimurnikan disuntikkan sebagai bagian dari aerosol ke paru-paru pasien dengan cystic fibrosis, memecah DNA, viskositas lendir berkurang, yang membuat pernapasan lebih mudah. Meskipun langkah-langkah ini tidak menyembuhkan cystic fibrosis, mereka memberikan kelegaan. Enzim baru-baru ini disetujui oleh Departemen Makanan, Obat, dan Kosmetik AS dan menghasilkan sekitar $ 100 juta pada penjualan tahun 2000.

Produk bioteknologi lain yang membantu pasien adalah alginat liase. Alginat adalah polisakarida yang disintesis oleh berbagai alga serta bakteri tanah dan laut. Unit monomernya adalah dua sakarida - beta-D-mannuronate dan alpha-1-guluronate, konten dan distribusi relatif yang menentukan sifat alginat tertentu. Jadi, residu dari a-L-guluronate membentuk ikatan silang antar rantai dan intrarantai dengan mengikat ion kalsium; residu beta-D-mannuronate mengikat ion logam lain. Alginat yang mengandung ikatan silang semacam itu membentuk gel elastis, yang viskositasnya berbanding lurus dengan ukuran molekul polisakarida.

Pelepasan alginat oleh strain mukosa Pseudomonas aeruginosa secara signifikan meningkatkan viskositas lendir pada pasien dengan cystic fibrosis. Untuk membersihkan saluran udara dan meringankan kondisi pasien, selain pengobatan dengan DNase, depolimerisasi alginat harus dilakukan dengan menggunakan alginat liase.

Gen alginat liase diisolasi dari Flavobacterium sp., bakteri tanah gram negatif yang aktif memproduksi enzim ini. Berdasarkan E. coli, bank klon Flavobacterium dibuat dan klon yang mensintesis alginat liase disaring dengan melapisi semua klon pada media padat yang mengandung alginat dengan penambahan ion kalsium. Dalam kondisi ini, semua alginat dalam medium, kecuali yang mengelilingi koloni penghasil alginat-liase, membentuk ikatan silang dan menjadi keruh. Alginat terhidrolisis kehilangan kemampuannya untuk membentuk ikatan silang, sehingga media di sekitar koloni yang mensintesis alginat liase tetap transparan. Analisis fragmen DNA kloning yang ada di salah satu koloni positif menunjukkan adanya kerangka baca terbuka yang mengkode polipeptida dengan berat molekul sekitar 69.000. Studi biokimia dan genetik yang lebih rinci menunjukkan bahwa polipeptida ini tampaknya merupakan prekursor dari tiga alginat liase yang dihasilkan oleh Flavobacterium sp. Pertama, beberapa enzim proteolitik memotong peptida terminal-N dengan berat sekitar 6.000. Protein yang tersisa, dengan berat molekul 63.000, mampu mendepolimerisasi alginat yang dihasilkan oleh bakteri dan alga. Ketika kemudian dipotong, produk dengan berat molekul 23.000 terbentuk, depolimerisasi alginat alga, dan enzim dengan berat molekul 40.000, yang menghancurkan alginat bakteri. Untuk mendapatkan enzim dalam jumlah besar dengan berat molekul 40.000, DNA penyandinya diamplifikasi dengan polymerase chain reaction (PCR) kemudian dimasukkan ke dalam vektor plasmid yang diisolasi dari B. subrjlis yang membawa gen penyandi sinyal peptida B. subrjlis a-amilase. Transkripsi dikontrol menggunakan sistem ekspresi gen penisilinase. Ketika sel B. subrjlis ditransformasikan dengan plasmid yang diperoleh dan disepuh pada media padat yang mengandung alginat dengan penambahan ion kalsium, koloni dengan halo besar terbentuk. Ketika koloni tersebut ditumbuhkan dalam media cair, liase alginat rekombinan dilepaskan ke dalam media kultur. Tes selanjutnya menunjukkan bahwa enzim ini mampu secara efektif mencairkan alginat yang disintesis oleh strain mukus P. aeruginosa, yang diisolasi dari paru-paru pasien dengan cystic fibrosis. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menentukan apakah uji klinis liase alginat rekombinan sesuai.

Pencegahan penolakan transplantasi organ

Pada tahun 1970-an. pandangan tentang imunisasi pasif direvisi: itu mulai dianggap sebagai sarana profilaksis untuk memerangi penolakan organ yang ditransplantasikan. Diusulkan untuk memberikan antibodi spesifik pada pasien yang akan mengikat jenis limfosit tertentu, mengurangi respons imun terhadap organ yang ditransplantasikan.

Antibodi monoklonal tikus OCTZ adalah zat pertama yang direkomendasikan oleh Departemen Makanan, Obat, dan Kosmetik AS untuk digunakan sebagai imunosupresan dalam transplantasi organ manusia. Bertanggung jawab atas penolakan organ adalah apa yang disebut sel T - limfosit yang berdiferensiasi di timus. OCTZ mengikat reseptor pada permukaan sel T yang disebut CD3. Ini mencegah perkembangan respon imun lengkap dan penolakan organ yang ditransplantasikan. Imunosupresi ini sangat efektif, meskipun memiliki beberapa efek samping, seperti demam dan ruam.

Teknik telah dikembangkan untuk produksi antibodi menggunakan E. coli. Hibridoma, seperti kebanyakan kultur sel hewan lainnya, tumbuh relatif lambat, tidak mencapai kepadatan tinggi, dan membutuhkan media yang rumit dan mahal. Antibodi monoklonal yang diperoleh dengan cara ini sangat mahal, yang tidak memungkinkan penggunaannya secara luas di klinik.

Untuk mengatasi masalah ini, upaya telah dilakukan untuk membuat semacam "bioreaktor" berdasarkan bakteri, tumbuhan, dan hewan yang dimodifikasi secara genetik. Untuk tujuan ini, konstruksi gen yang mampu mengkodekan masing-masing daerah antibodi dimasukkan ke dalam genom inang. Untuk pengiriman dan fungsi beberapa agen imunoterapi yang efektif, daerah pengikatan antigen tunggal dari antibodi (fragmen Fab atau Fv) seringkali cukup, yaitu. kehadiran bagian Fc dari antibodi adalah opsional.

Pabrik GM - produsen obat-obatan

Saat ini, prospek bioteknologi pertanian untuk menyediakan tanaman yang akan digunakan sebagai obat atau vaksin terlihat lebih nyata. Sulit membayangkan betapa pentingnya hal ini bagi negara-negara miskin, di mana obat-obatan konvensional masih merupakan hal baru dan program vaksinasi tradisional WHO terlalu mahal dan sulit untuk diterapkan. Bidang penelitian ini harus didukung dengan segala cara, termasuk melalui kerja sama ekonomi antara sektor publik dan swasta.

Di antara gen yang ekspresinya pada tanaman dianggap eksotik, gen yang mengkode sintesis polipeptida yang penting secara medis adalah yang paling penting. Jelas, paten Calgene pada ekspresi interferon tikus dalam sel tumbuhan harus dianggap sebagai penelitian pertama yang dilakukan di bidang ini. Kemudian, sintesis imunoglobulin dalam daun tanaman ditunjukkan.

Selain itu, dimungkinkan untuk memasukkan ke dalam genom tanaman suatu gen yang mengkode protein selubung virus. Dengan mengkonsumsi tanaman untuk makanan, orang secara bertahap akan memperoleh kekebalan terhadap virus ini. Intinya, ini adalah penciptaan tanaman obat.

Tanaman transgenik memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan kultur sel mikroorganisme, hewan dan manusia untuk produksi protein rekombinan. Di antara kelebihan tanaman transgenik, kami mencatat yang utama: kemungkinan produksi skala besar, murah, mudah dibersihkan, tidak adanya pengotor yang memiliki efek alergi, imunosupresif, karsinogenik, teratogenik, dan lainnya pada manusia. Tanaman dapat mensintesis, glikosilat, dan merakit protein mamalia dari subunit. Saat makan sayuran mentah dan buah-buahan yang membawa gen yang mengkode sintesis protein vaksin, imunisasi oral terjadi.

Salah satu cara untuk mengurangi risiko kebocoran gen ke lingkungan, yang digunakan, khususnya, dalam pembuatan vaksin yang dapat dimakan, adalah dengan memasukkan gen asing ke dalam kloroplas, dan bukan ke dalam kromosom inti, seperti biasa. Diyakini bahwa metode ini akan memperluas bidang penerapan tanaman GM. Terlepas dari kenyataan bahwa jauh lebih sulit untuk memasukkan gen yang diinginkan ke dalam kloroplas, metode ini memiliki beberapa keuntungan. Salah satunya adalah DNA asing dari kloroplas tidak dapat masuk ke dalam polen. Ini sepenuhnya menghilangkan kemungkinan transfer material GM yang tidak terkendali.

Menggunakan teknologi DNA untuk mengembangkan vaksin

Arah yang menjanjikan adalah penciptaan tanaman transgenik yang membawa gen protein karakteristik bakteri dan virus yang menyebabkan penyakit menular. Saat mengonsumsi buah dan sayuran mentah yang membawa gen tersebut, atau jus beku-keringnya, tubuh divaksinasi. Misalnya, ketika gen untuk subunit enterotoksin kolera yang tidak beracun dimasukkan ke dalam tanaman kentang dan ketika umbi mentah diberikan kepada tikus percobaan, antibodi terhadap patogen kolera terbentuk di dalam tubuh mereka. Jelas bahwa vaksin yang dapat dimakan tersebut dapat menjadi cara yang efektif, sederhana dan murah untuk melindungi orang dan memastikan keamanan pangan secara umum.

Perkembangan teknologi DNA dalam beberapa dekade terakhir telah merevolusi pengembangan dan produksi vaksin baru. Menggunakan metode biologi molekuler dan rekayasa genetika, determinan antigenik dari banyak agen infeksi diidentifikasi, gen yang mengkode protein yang sesuai dikloning, dan, dalam beberapa kasus, produksi vaksin berdasarkan subunit protein antigen ini diluncurkan. Diare yang disebabkan oleh infeksi Vibrio cholerae atau E. coli enterotoksigenik (Escherichia coli) merupakan salah satu penyakit berbahaya dengan persentase kematian yang tinggi, terutama pada anak-anak. Jumlah total penyakit kolera di dunia melebihi 5 juta kasus setiap tahun, akibatnya sekitar 200 ribu orang meninggal. Oleh karena itu, World Health Organization (WHO) memberikan perhatian terhadap pencegahan infeksi diare, dengan segala cara mendorong pembuatan berbagai vaksin untuk melawan penyakit tersebut. Wabah kolera juga ditemukan di negara kita, terutama di wilayah selatan.

Penyakit bakteri diare juga tersebar luas pada hewan ternak dan unggas, terutama pada hewan muda, yang merupakan penyebab kerugian besar di peternakan sebagai akibat dari penurunan berat badan dan kematian.

Contoh klasik dari vaksin rekombinan yang diperoleh dengan menggunakan mikroorganisme adalah produksi antigen permukaan hepatitis B. Gen HBsAg virus dimasukkan ke dalam plasmid ragi, sebagai akibatnya protein virus disintesis dalam ragi dalam jumlah besar, yang, setelah pemurnian , digunakan untuk injeksi sebagai vaksin yang efektif melawan hepatitis (Pelre et al., 1992).

Banyak negara selatan dengan insiden hepatitis yang tinggi memvaksinasi penduduknya, termasuk anak-anak, terhadap penyakit ini. Sayangnya, biaya vaksin semacam itu relatif tinggi, yang mencegah adopsi luas program vaksinasi universal untuk populasi di negara-negara dengan standar hidup rendah. Menanggapi situasi ini, pada awal 1990-an, WHO meluncurkan inisiatif untuk menciptakan teknologi baru untuk produksi vaksin murah melawan penyakit menular yang tersedia untuk semua negara di dunia.

Sepuluh tahun yang lalu, konsep penggunaan tanaman transgenik untuk produksi yang disebut vaksin "dapat dimakan" diajukan. Memang, jika ada organ tanaman yang dapat dimakan mensintesis antigen protein dengan sifat imunogenik oral yang kuat, maka ketika tanaman ini dimakan dalam makanan, antigen protein akan dicerna secara paralel dengan produksi antibodi yang sesuai.

Tanaman tembakau yang diperoleh membawa gen yang mengkode antigen amplop virus hepatitis B di bawah promotor tanaman. Kehadiran antigen dalam daun tanaman transgenik dikonfirmasi oleh enzim immunoassay. Kesamaan struktur fisikokimia dan sifat imunologi dari antigen rekombinan yang dihasilkan dan antigen serum manusia telah ditunjukkan.

Identifikasi antibodi yang diproduksi pada tanaman telah menunjukkan kemungkinan perakitan dua produk gen rekombinan menjadi satu molekul protein, yang tidak mungkin dalam sel prokariotik. Perakitan antibodi terjadi ketika kedua rantai disintesis dengan urutan sinyal. Pada saat yang sama, bersama dengan kemungkinan memasukkan dua gen ke dalam satu tanaman, juga memungkinkan untuk menggabungkan rantai polipeptida individu yang disintesis dalam tanaman transgenik yang berbeda menjadi protein lengkap selama hibridisasi kedua tanaman ini. Dimungkinkan untuk memperkenalkan beberapa gen pada satu plasmid.

Tanaman penghasil autoantigen transgenik juga dapat digunakan untuk penyakit autoimun lainnya seperti multiple sclerosis, rheumatoid arthritis, diabetes tergantung insulin, dan bahkan penolakan transplantasi organ. Diabetes tergantung insulin adalah penyakit autoimun di mana sel-sel pankreas yang memproduksi insulin dihancurkan oleh limfosit T sitotoksik mereka sendiri. Konsumsi profilaksis oral sejumlah besar protein imunogenik dapat menyebabkan pencegahan dan penundaan yang signifikan dalam timbulnya gejala penyakit autoimun. Namun, itu hanya mungkin dengan adanya sejumlah besar autoantigen. Protein insulin dan dekarboksilase asam glutamat pankreas (GAD65) dianggap sebagai vaksin oral untuk pencegahan diabetes yang bergantung pada insulin. Baru-baru ini, ahli bioteknologi Kanada telah memperoleh tanaman kentang transgenik yang mensintesis asam glutamat dekarboksilase pankreas. Ketika memberi makan tikus yang rentan terhadap diabetes, baik penurunan kejadian diabetes dan besarnya respon autoimun dicatat.

Hasil pengembangan rekayasa genetika di atas secara meyakinkan menunjukkan kemungkinan pembuatan vaksin yang “dapat dimakan” berdasarkan tanaman transgenik. Mengingat bahwa pengembangan vaksin untuk manusia akan memakan waktu lebih lama dan pemeriksaan kesehatan yang lebih ketat, diharapkan vaksin pertama yang dapat dimakan akan dikembangkan untuk hewan. Penelitian pada hewan akan membantu mengungkap mekanisme kerja vaksin "yang dapat dimakan", dan baru setelah itu, setelah studi panjang dan evaluasi komprehensif, vaksin tersebut dapat digunakan dalam praktik klinis. Namun demikian, pekerjaan ke arah ini secara aktif berlanjut, dan gagasan untuk menggunakan tanaman untuk produksi vaksin telah dipatenkan di Amerika Serikat, yang menunjukkan minat komersial dalam perkembangan ini.

Terlepas dari hasil yang menggembirakan ini, pengembangan vaksin diare komersial yang “dapat dimakan” memerlukan penelitian lebih lanjut. Dalam patogenesis bentuk enterotoksik diare bakteri dan kolera, yang utama adalah memungkinkan bakteri berkembang biak di usus kecil. Proses ini tergantung pada kemampuan Escherichia coli untuk melekat, yang disebabkan oleh adanya pada permukaan sel bakteri formasi filamen khusus yang bersifat protein - fimbria. Di dinding usus kecil pasien diare, secara signifikan lebih banyak bakteri ditemukan daripada di lumen bagian usus yang sama, yang dikaitkan dengan adanya adhesin fimbrial pada Escherichia coli - protein yang mengikat reseptor pada permukaan epitel usus.

Bahkan strain Escherichia col non-patogen, yang mengandung sintesis adhesin penyandi plasmid, mampu menjajah usus dan menyebabkan diare tanpa menghasilkan enterotoksin. Dalam hal ini, kemungkinan kekebalan terhadap racun saja tidak akan cukup untuk mencegah efek patogen yang disebabkan oleh Vibrio cholerae atau Escherichia coli. Ada kemungkinan bahwa untuk mengatasi efek ini, selain antigen enterotoksin, perlu untuk mengekspresikan epitop penetral dari antigen struktural, seperti lipopolisakarida, protein membran luar bakteri, atau adhesin yang terkait dengan fimbriae bakteri. bakteri ini, yang bertanggung jawab untuk mengikat mukosa usus. Baru-baru ini, satu adhesin tersebut, FimH, telah berhasil digunakan untuk mengimunisasi tikus terhadap diare bakteri.

Masalah penting lainnya yang terkait dengan pengembangan vaksin "yang dapat dimakan" adalah tingkat ekspresi antigen heterolog pada tanaman. Karena pemberian vaksin secara oral memerlukan jumlah antigen yang lebih besar daripada pemberian parenteral, jumlah antigen yang disintesis dalam tanaman, yang sekarang tidak lebih dari 0,3% dari total protein terlarut, harus ditingkatkan. Pada saat yang sama, tingkat ekspresi harus cukup tinggi untuk menginduksi respon imun, tetapi kurang dari tingkat yang menginduksi toleransi terhadap antigen, seperti halnya zat yang dikonsumsi dengan makanan normal. Dan karena respon imun (imunogenisitas terhadap toleransi) dapat menjadi spesifik antigen, tingkat ekspresi untuk setiap antigen potensial harus dipilih secara individual.

Eksperimen menunjukkan bahwa tingkat ekspresi antigen heterolog pada tanaman dapat ditingkatkan dengan menggunakan promotor dan penambah spesifik jaringan, penambah transkripsi dan translasi, menambahkan peptida transpor, dan juga dengan mengubah urutan nukleotida dari gen yang sesuai menggunakan kodon yang disukai untuk tanaman. Namun, pertanyaan tentang tanaman mana yang paling baik digunakan dan organ mana yang lebih baik untuk mengekspresikan antigen memerlukan penelitian lebih lanjut, karena berbagai tanaman mungkin mengandung zat yang menghalangi atau memperlambat respon imun atau hanya beracun bagi manusia dan hewan, seperti sebagai alkaloid dalam sel tembakau.

Kesehatan ABC - makanan sehat

Pencapaian kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi telah mempengaruhi semua bidang aktivitas manusia, mulai dari produksi hingga kehidupan sehari-hari. Selama berabad-abad, orang telah berusaha membebaskan diri dari aktivitas fisik, mengotomatisasi produksi, membuat peralatan rumah tangga, dll. Dan, secara umum, mereka dibebaskan. Akibatnya, konsumsi energi harian seseorang pada akhir abad XX dibandingkan dengan awalnya berkurang 1,5-2 kali lipat.

Kesehatan manusia terutama ditentukan oleh predisposisi herediter (genetik) dan nutrisi. Selama ini, penciptaan basis pangan telah menjadi jaminan dan dasar bagi kemakmuran suatu negara. Oleh karena itu, setiap negara tertarik pada proyek program pencegahan dan kesehatan, memperbaiki struktur gizi, meningkatkan kualitas hidup, mengurangi morbiditas dan mortalitas. Nutrisilah yang menghubungkan kita secara erat dengan lingkungan, dan makanan adalah bahan dari mana tubuh manusia dibangun. Karena itu, pengetahuan tentang hukum nutrisi optimal memungkinkan Anda memastikan kesehatan manusia. Pengetahuan ini sederhana dan adalah sebagai berikut: konsumsi energi sebanyak yang Anda habiskan. Nilai energi (kandungan kalori) dari makanan sehari-hari harus sesuai dengan konsumsi energi harian. Lain adalah variasi makanan yang maksimal, yang akan memberikan variasi komposisi kimia nutrisi untuk kebutuhan fisiologis manusia akan nutrisi (sekitar 600 item). Makanan yang dikonsumsi harus mengandung protein, lemak, karbohidrat, vitamin, garam mineral, air, serat, enzim, zat penyedap dan ekstraktif, komponen minor - bioflavonoid, indoles, antosianida, isoflavon dan banyak lainnya. Dalam kasus kekurangan setidaknya satu dari komponen ini, masalah kesehatan yang serius mungkin terjadi. Dan untuk mencegah hal ini terjadi, diet harian seseorang harus mencakup sekitar 32 nama dari berbagai makanan.

Rasio optimal nutrisi yang masuk ke dalam tubuh berkontribusi pada pelestarian kesehatan dan umur panjang. Namun, sayangnya, sebagian besar populasi dunia dicirikan oleh kekurangan nutrisi berikut: protein (hewani) lengkap; asam lemak tak jenuh ganda; vitamin C, B, B2, E, asam folat, retinol, beta-karoten dan lainnya; unsur makro dan mikro: Ca, Fe, Zn, F, Se, I dan lainnya; serat makanan. Dan konsumsi berlebihan seperti lemak hewani dan karbohidrat yang mudah dicerna.

Defisit asupan protein untuk sebagian besar populasi rata-rata 20%, kandungan sebagian besar vitamin dan elemen mikro adalah 15-55% kurang dari nilai yang dihitung dari kebutuhan mereka, dan serat makanan 30% lebih rendah. Pelanggaran status gizi pasti mengarah pada penurunan kesehatan dan, sebagai akibatnya, perkembangan penyakit. Jika kita mengambil seluruh populasi Federasi Rusia sebagai 100%, hanya 20% yang akan sehat, orang dalam keadaan maladaptasi (dengan penurunan resistensi adaptif) - 40%, dan dalam keadaan pra-sakit dan penyakit - 20% , masing-masing.

Di antara penyakit tergantung pencernaan yang paling umum adalah sebagai berikut: aterosklerosis; penyakit hipertonik; hiperlipidemia; kegemukan; diabetes; osteoporosis; encok; beberapa neoplasma ganas.

Dinamika indikator demografis di Federasi Rusia dan Ukraina selama 10 tahun terakhir juga ditandai dengan tren yang sangat negatif. Kematian hampir dua kali lipat angka kelahiran, harapan hidup secara signifikan lebih rendah tidak hanya untuk negara maju ...

Dalam struktur penyebab kematian, tempat utama diambil oleh patologi sistem kardiovaskular dan penyakit onkologis - penyakit, yang risikonya, antara lain, tergantung pada gangguan nutrisi.

Kekurangan produk pangan di dunia juga harus diperhitungkan. Selama abad ke-20, populasi dunia telah meningkat dari 1,5 menjadi 6 miliar orang. Diasumsikan bahwa pada tahun 2020 akan tumbuh menjadi 8 miliar atau lebih, tergantung pada siapa yang menghitung dan bagaimana caranya. Jelas bahwa masalah utama adalah nutrisi dari sejumlah orang. Terlepas dari kenyataan bahwa produksi pertanian selama 40 tahun terakhir, berkat pemilihan dan peningkatan metode agronomi, telah tumbuh rata-rata 2,5 kali, pertumbuhan lebih lanjut tampaknya tidak mungkin. Artinya laju produksi produk pangan pertanian di masa yang akan datang akan semakin tertinggal dari laju pertumbuhan penduduk.

Seorang pria modern mengkonsumsi sekitar 800 g makanan dan 2 liter air per hari. Jadi, hanya dalam sehari, orang makan lebih dari 4 juta ton makanan. Sudah, kekurangan produk makanan di dunia melebihi 60 juta ton, dan perkiraannya mengecewakan ...

Pemecahan masalah peningkatan produksi pangan dengan cara lama sudah tidak memungkinkan lagi. Selain itu, teknologi pertanian tradisional tidak dapat diperbarui: selama 20 tahun terakhir, umat manusia telah kehilangan lebih dari 15% lapisan tanah yang subur, dan sebagian besar yang cocok untuk budidaya sudah terlibat dalam produksi pertanian.

Analisis situasi yang berkembang dalam beberapa tahun terakhir di kompleks agroindustri Rusia menunjukkan penurunan populasi yang hidup dan penurunan produksi semua jenis produk pertanian lebih dari 1,5 kali. Dengan sisa volume total sumber daya alam dan tenaga kerja, krisis menyebabkan penurunan tajam dalam penggunaan tanah yang subur, penurunan produktivitas agroekosistem, lebih dari 30 juta hektar agrocenosis yang sangat produktif ditarik dari peredaran.

Langkah-langkah yang diambil sejauh ini untuk menstabilkan situasi di pasar pertanian terbukti tidak efektif dan tidak memadai. Dan impor pangan telah melampaui semua batas wajar dan mempertanyakan ketahanan pangan.

Berdasarkan pentingnya mengoptimalkan struktur nutrisi untuk kesehatan bangsa, pembangunan dan keamanan negara, arah prioritas telah dikembangkan untuk meningkatkan nutrisi penduduk Rusia: penghapusan kekurangan protein lengkap; penghapusan kekurangan zat gizi mikro; menciptakan kondisi untuk perkembangan fisik dan mental anak yang optimal; menjamin keamanan produk pangan dalam negeri dan impor; meningkatkan tingkat pengetahuan penduduk dalam hal gizi sehat. Dasar ilmiah untuk strategi modern produksi pangan adalah pencarian sumber daya baru yang memberikan rasio optimal komponen kimia makanan untuk tubuh manusia. Solusi untuk masalah ini terutama adalah menemukan sumber protein dan vitamin baru.

Misalnya, tanaman yang mengandung protein lengkap, yang tidak kalah dengan protein hewani dalam hal kumpulan asam amino, adalah kedelai. Pengenalan produk darinya ke dalam makanan memungkinkan Anda untuk mengkompensasi kekurangan protein, serta berbagai komponen kecil, khususnya isoflavon.

Salah satu solusi untuk masalah makanan adalah sintesis kimia produk makanan dan komponennya, dan beberapa keberhasilan telah dicapai dalam produksi sediaan vitamin. Metode yang sangat menjanjikan dan sudah digunakan untuk mendapatkan produk makanan bermutu tinggi adalah pengayaannya dengan protein dan vitamin dalam proses pemrosesan teknologi, yaitu produksi makanan dengan komposisi kimia tertentu.

Cara lain adalah dengan menggunakan mikroorganisme sebagai komponen individu dari produk makanan, karena tingkat pertumbuhan mikroorganisme seribu kali lebih tinggi daripada tingkat pertumbuhan hewan ternak dan 500 kali pertumbuhan tanaman.

Adalah penting bahwa ada kemungkinan penentuan awal genetik yang diarahkan pada mikroorganisme dari komposisi kimianya, peningkatannya, yang secara langsung menentukan nilai gizi dan prospek penggunaannya.

Jadi, di abad baru, produksi pangan tidak dapat dilakukan tanpa penggunaan teknologi modern yang tinggi dan, khususnya, tanpa penggunaan bioteknologi, penggunaan mikroorganisme untuk memperoleh makanan.

Dengan meningkatnya kesadaran akan pentingnya gaya hidup sehat, permintaan akan produk makanan yang tidak mengandung zat berbahaya pun meningkat. Dan di sini para teknolog DNA mau tidak mau ikut berpartisipasi.

Di atas, kami telah menyebutkan bit gula, yang menghasilkan fruktan, pengganti sukrosa yang rendah kalori. Hasil ini diperoleh dengan memasukkan gen dari artichoke Yerusalem ke dalam genom bit, yang mengkodekan enzim yang mengubah sukrosa menjadi fruktan. Dengan demikian, 90% sukrosa yang terakumulasi dalam tanaman bit transgenik diubah menjadi fruktan.

Contoh lain dari karya penciptaan produk "nutrisi fungsional" adalah upaya untuk membuat kopi bebas kafein. Sebuah tim ilmuwan di Hawaii telah mengisolasi gen untuk enzim xanthosine-N7-methyltransferase, yang mengkatalisis langkah pertama yang penting dalam sintesis kafein dalam daun dan biji kopi. Dengan bantuan Agrobacterium, versi antisense dari gen ini dimasukkan ke dalam sel kultur jaringan kopi Arabika. Studi sel yang berubah telah menunjukkan bahwa tingkat kafein di dalamnya hanya 2% dari normal. Jika pekerjaan regenerasi dan reproduksi tanaman yang diubah berhasil, maka penggunaannya akan memungkinkan untuk menghindari proses dekafeinasi kimia kopi, yang tidak hanya akan menghemat $ 2,00 per kilogram kopi (biaya proses), tetapi juga melestarikan rasa minuman rusak dengan cara ini, yang sebagian hilang selama dekafeinasi. ...

Negara-negara berkembang, di mana ratusan juta orang kelaparan, sangat membutuhkan peningkatan kualitas makanan. Misalnya, kacang-kacangan yang ditanam di seluruh dunia kekurangan asam amino yang mengandung sulfur, termasuk metionin. Upaya aktif sekarang sedang dilakukan untuk meningkatkan konsentrasi metionin dalam kacang-kacangan. Pada tanaman GM, dimungkinkan untuk meningkatkan kandungan protein penyimpanan sebesar 25% (sejauh ini telah dilakukan untuk beberapa varietas kacang-kacangan). Contoh lain yang telah disebutkan adalah “beras emas” yang diperkaya beta-karoten yang diperoleh oleh Profesor Potrikus dari Universitas Teknik Zurich. Memperoleh nilai industri akan menjadi pencapaian yang luar biasa. Upaya juga dilakukan untuk memperkaya beras dengan vitamin B, yang kekurangan vitamin B menyebabkan anemia dan penyakit lainnya.

Pekerjaan untuk meningkatkan karakteristik kualitas produksi tanaman dengan baik menggambarkan kemampuan teknologi DNA modern dalam memecahkan berbagai macam masalah.

Makanan sebagai obat

Istilah "bioteknologi" mengacu pada seperangkat metode industri yang menggunakan organisme hidup dan proses biologis untuk produksi. Metode bioteknologi setua dunia - pembuatan anggur, pemanggangan, pembuatan bir, pembuatan keju didasarkan pada penggunaan mikroorganisme dan juga milik bioteknologi.

Bioteknologi modern didasarkan pada rekayasa seluler dan genetika, yang memungkinkan untuk memperoleh zat aktif biologis yang berharga - antibiotik, hormon, enzim, imunomodulator, vaksin sintetis, asam amino, serta protein makanan, untuk menciptakan varietas tanaman dan hewan baru. . Keuntungan utama menggunakan pendekatan baru adalah pengurangan ketergantungan produksi pada sumber daya alam, penggunaan metode pertanian yang paling menguntungkan secara ekologis dan ekonomis.

Penciptaan tanaman rekayasa genetika memungkinkan untuk mempercepat proses pemuliaan kultivar berkali-kali, serta untuk mendapatkan tanaman dengan sifat yang tidak dapat dibiakkan dengan cara tradisional. Modifikasi genetik tanaman membuatnya tahan terhadap pestisida, hama, penyakit, mengurangi kerugian selama budidaya, penyimpanan dan meningkatkan kualitas produk.

Apa ciri khas tanaman transgenik generasi kedua yang sudah diproduksi dalam skala industri? Mereka memiliki karakteristik agroteknik yang lebih tinggi, yaitu, ketahanan yang lebih besar terhadap hama dan gulma, dan, akibatnya, hasil yang lebih tinggi.

Dari sudut pandang kedokteran, keuntungan penting dari produk transgenik adalah, pertama, dimungkinkan untuk secara signifikan mengurangi jumlah residu pestisida, yang memungkinkan untuk mengurangi beban kimia pada tubuh manusia dalam situasi lingkungan yang tidak menguntungkan. Kedua, untuk memberikan sifat insektisida pada tanaman, yang mengarah pada penurunan serangan serangga, dan ini sangat mengurangi serangan jamur pada tanaman biji-bijian. Diketahui bahwa mereka menghasilkan mikotoksin (khususnya fumonisin - kontaminan alami sereal) yang beracun bagi manusia.

Dengan demikian, baik produk GM generasi pertama maupun generasi kedua memiliki efek positif pada kesehatan manusia tidak hanya secara tidak langsung - melalui perbaikan lingkungan, tetapi juga secara langsung - melalui pengurangan jumlah residu pestisida dan kandungan mikotoksin. Tidak heran jika areal yang ditempati tanaman transgenik semakin meningkat dari tahun ke tahun.

Tetapi sekarang perhatian terbesar akan diberikan pada penciptaan produk generasi ketiga, dengan nilai gizi yang ditingkatkan atau dimodifikasi, tahan terhadap faktor iklim, salinitas tanah, serta memiliki umur simpan yang lama dan sifat rasa yang ditingkatkan, ditandai dengan tidak adanya alergen.

Untuk tanaman generasi keempat, selain kualitas di atas, perubahan arsitektur tanaman (misalnya, perawakan pendek), perubahan waktu berbunga dan berbuah, akan menjadi karakteristik, yang memungkinkan untuk menanam buah-buahan tropis. di jalur tengah, perubahan ukuran, bentuk dan jumlah buah, peningkatan efisiensi fotosintesis, produksi nutrisi dengan peningkatan tingkat asimilasi, yaitu diserap lebih baik oleh tubuh.

Peningkatan metode modifikasi genetik, serta pendalaman pengetahuan tentang fungsi makanan dan tentang metabolisme dalam tubuh manusia, akan memungkinkan untuk menghasilkan produk yang dimaksudkan tidak hanya untuk memastikan nutrisi yang cukup, tetapi juga untuk lebih meningkatkan kesehatan dan mencegah penyakit. .

Bioreaktor tanaman

Salah satu bidang teknologi DNA tanaman yang menjanjikan adalah penciptaan tanaman bioreaktor yang mampu menghasilkan protein yang dibutuhkan dalam kedokteran, farmakologi, dll. Keunggulan tanaman bioreaktor antara lain tidak perlunya pakan dan pemeliharaan, relatif mudah dalam pembuatan dan reproduksi. , dan produktivitas tinggi. Selain itu, protein asing tidak menginduksi respon imun pada tanaman, yang sulit dicapai pada hewan.

Ada kebutuhan untuk memperoleh seluruh rangkaian protein yang aktif secara biologis, yang, karena tingkat sintesis yang sangat rendah dalam jaringan atau produk tertentu, tidak tersedia untuk dipelajari melalui mekanisme kerjanya, penggunaan secara luas atau penentuan area penggunaan tambahan. . Protein ini termasuk, misalnya, laktoferin, yang ditemukan dalam jumlah kecil dalam susu mamalia, leukosit darah.

Laktoferin manusia (hLF) menjanjikan untuk digunakan sebagai suplemen makanan dan persiapan obat untuk pencegahan dan pengobatan penyakit menular pada saluran pencernaan anak kecil, meningkatkan respons kekebalan tubuh pada penyakit ganas dan sejumlah penyakit virus (AIDS). Produksi laktoferin dari susu sapi, karena kandungannya yang rendah, menyebabkan tingginya biaya obat. Dengan pengenalan cDNA gen laktoferin ke dalam sel tembakau, sejumlah jaringan kalus diperoleh yang mensintesis laktoferin terpotong, sifat antibakteri yang jauh lebih kuat daripada sifat antibakteri laktoferin asli. Konsentrasi laktoferin terpotong ini dalam sel tembakau adalah 0,6-2,5%.

Gen dimasukkan ke dalam genom tanaman, produk yang menginduksi respons imun pada manusia dan hewan, misalnya, terhadap protein selubung agen penyebab berbagai penyakit, khususnya kolera, hepatitis, diare, serta terhadap antigen. membran plasma beberapa tumor.

Tanaman transgenik diciptakan yang membawa gen yang menghasilkan beberapa hormon yang diperlukan untuk terapi hormon pada manusia, dan seterusnya.

Contoh penggunaan tanaman untuk membuat vaksin adalah pekerjaan yang dilakukan di Universitas Stanford. Dalam karya ini, antibodi terhadap salah satu bentuk kanker diperoleh dengan menggunakan virus mosaik tembakau modern, di mana daerah hipervariabel imunoglobulin limfoma dimasukkan. Tanaman yang terinfeksi virus modern menghasilkan antibodi dengan konformasi yang benar dalam jumlah yang cukup untuk penggunaan klinis. 80% tikus yang menerima antibodi selamat dari limfoma, sementara semua tikus yang tidak menerima vaksin mati. Metode yang diusulkan memungkinkan untuk dengan cepat mendapatkan antibodi spesifik pasien dalam jumlah yang cukup untuk penggunaan klinis.

Prospek penggunaan tanaman untuk produksi antibodi sangat bagus. Kevin Uzil dan rekan kerjanya menunjukkan bahwa antibodi yang dihasilkan oleh kedelai efektif dalam melindungi tikus dari infeksi virus herpes. Dibandingkan dengan antibodi yang diproduksi dalam kultur sel mamalia, antibodi yang diproduksi oleh tanaman memiliki sifat fisik yang serupa, tetap stabil dalam sel manusia, dan tidak berbeda dalam kemampuannya untuk mengikat dan menetralisir virus. Uji klinis telah menunjukkan bahwa penggunaan antibodi yang dihasilkan oleh tembakau secara efektif menghambat perbanyakan streptokokus mutan yang menyebabkan kerusakan gigi.

Pembuatan vaksin yang diproduksi oleh kentang untuk melawan diabetes yang bergantung pada insulin telah dilakukan. Dalam umbi kentang, protein chimeric terakumulasi, terdiri dari subunit B toksin kolera dan proinsulin. Kehadiran subunit B memudahkan sel untuk mengkonsumsi produk ini, yang membuat vaksin 100 kali lebih efektif. Memberi makan umbi-umbian dengan jumlah mikrogram insulin untuk tikus diabetes memperlambat perkembangan penyakit.

Teknologi gen dalam perang melawan pencemaran lingkungan. Fitoremediasi

Dengan tindakannya, manusia ikut campur dalam perkembangan evolusi kehidupan di Bumi dan menghancurkan keberadaan biosfer yang tidak bergantung pada manusia. Namun ia gagal menghapuskan hukum dasar yang mengatur biosfer dan membebaskan dirinya dari pengaruhnya.

Menghidupkan kembali setelah bencana alam berikutnya dari fokus yang tersisa, beradaptasi dan berkembang, kehidupan, bagaimanapun, setiap saat memiliki arah utama perkembangan. Itu ditentukan oleh hukum perkembangan historis Rulier, yang menurutnya, dalam kerangka kemajuan kehidupan dan ireversibilitas evolusi, semuanya berjuang untuk kemerdekaan dari kondisi lingkungan. Dalam proses sejarah, upaya tersebut diwujudkan dengan meningkatnya kompleksitas organisasi, yang diekspresikan dalam diferensiasi struktur dan fungsi yang semakin berkembang. Jadi, pada setiap putaran spiral evolusi yang berurutan, organisme muncul dengan sistem saraf yang semakin kompleks dan pusatnya - otak. Ilmuwan-evolusionis abad XIX. mereka menyebut arah evolusi ini "cephalization" (dari bahasa Yunani "cephalon" - otak) Namun, cephalization primata dan komplikasi tubuh mereka pada akhirnya menempatkan manusia sebagai spesies biologis di ambang kepunahan menurut aturan biologis percepatan evolusi, yang menurutnya komplikasi sistem biologis berarti pengurangan durasi rata-rata spesies keberadaan dan peningkatan laju evolusinya. Misalnya, rentang hidup rata-rata spesies burung adalah 2 juta tahun, mamalia - 800 ribu tahun, bentuk leluhur manusia - 200-500 ribu tahun. Subspesies manusia modern ada, menurut beberapa ide, hanya dari 50 hingga 100 ribu tahun, tetapi banyak ilmuwan percaya bahwa potensi dan cadangan genetiknya habis (Dlekseenko, Keisevich, 1997).

Nenek moyang manusia modern menginjakkan kaki di jalan yang mengintensifkan konfrontasi dengan biosfer dan menyebabkan bencana sekitar 1,5-3 juta tahun yang lalu, ketika mereka pertama kali mulai menggunakan api. Sejak saat itu, jalan manusia dan biosfer menyimpang, pertentangan mereka dimulai, yang akibatnya mungkin runtuhnya biosfer atau hilangnya manusia sebagai suatu spesies.

Umat ​​manusia tidak dapat meninggalkan salah satu pencapaian peradaban, bahkan jika itu adalah bencana: tidak seperti hewan yang hanya menggunakan sumber energi terbarukan, dan dalam jumlah yang memadai untuk kemampuan biosfer untuk mereproduksi biomassa sendiri, umat manusia dapat hidup dengan tidak banyak menggunakan energi terbarukan seperti non- pembawa energi terbarukan dan sumber energi. Penemuan-penemuan baru di lapangan hanya memperburuk pertentangan ini.

Salah satu tren terbaru dalam penggunaan tanaman transgenik adalah aplikasinya untuk fitoremediasi - pembersihan tanah, pon air, dll. - dari polutan: logam berat, radionuklida dan senyawa berbahaya lainnya.

Pencemaran lingkungan oleh bahan alam (minyak, logam berat, dll) dan senyawa sintetik (xenobiotik), seringkali bersifat racun bagi semua makhluk hidup, meningkat dari tahun ke tahun. Bagaimana mencegah kontaminasi lebih lanjut dari biosfer dan menghilangkan fokus yang ada? Salah satu solusinya adalah penggunaan teknologi genetika. Misalnya, organisme hidup, terutama mikroorganisme. Pendekatan ini disebut "bioremediasi" - bioteknologi yang ditujukan untuk melindungi lingkungan. Tidak seperti bioteknologi industri, yang tujuan utamanya adalah untuk mendapatkan metabolit mikroorganisme yang bermanfaat, perang melawan polusi pasti terkait dengan "pelepasan" mikroorganisme ke lingkungan, yang membutuhkan pemahaman mendalam tentang interaksi mereka dengannya. Mikroorganisme menghasilkan biodegradasi - penghancuran senyawa berbahaya yang bukan merupakan substrat umum untuk sebagian besar dari mereka. Jalur biokimia untuk degradasi senyawa organik kompleks bisa sangat luas (misalnya, naftalena dan turunannya dihancurkan oleh selusin enzim yang berbeda).

Degradasi senyawa organik pada bakteri paling sering dikendalikan oleh plasmid. Mereka disebut plasmid degradasi, atau D-plasmid. Mereka menguraikan senyawa seperti salisilat, naftalena, kamper, oktan, toluena, xilena, bifenil, dll. Kebanyakan D-plasmid diisolasi dalam strain tanah bakteri dari genus Pseudomonas. Tetapi bakteri lain juga memilikinya: Alcalkjenes, Flavobacterium, Artrobacter, dll. Plasmid yang mengontrol resistensi terhadap logam berat telah ditemukan di banyak pseudomonad. Hampir semua D-plasmid dikatakan konjugatif, yaitu mampu secara mandiri mentransfer ke dalam sel-sel penerima potensial.

D-plasmid dapat mengontrol tahap awal degradasi senyawa organik dan degradasi lengkapnya. Jenis pertama adalah plasmid OST, yang mengontrol oksidasi hidrokarbon alifatik menjadi aldehida. Gen yang terkandung di dalamnya mengontrol ekspresi dua enzim: hidroksilase, yang mengubah hidrokarbon menjadi alkohol, dan alkohol dehidrogenase, yang mengoksidasi alkohol menjadi aldehida. Oksidasi lebih lanjut dilakukan oleh enzim, untuk sintesis yang gen kromosomnya "bertanggung jawab". Namun, sebagian besar D-plasmid termasuk dalam tipe kedua.

Bakteri resisten merkuri mengekspresikan gen mer A, yang mengkode protein untuk transfer dan detoksifikasi merkuri. Konstruksi gen mer A yang dimodifikasi digunakan untuk mengubah tembakau, rapeseed, poplar, dan Arabidopsis. Dalam budidaya hidroponik, tanaman dengan gen ini diekstraksi dari lingkungan perairan hingga 80% ion merkuri. Pada saat yang sama, pertumbuhan dan metabolisme tanaman transgenik tidak ditekan. Resistensi merkuri telah diturunkan dari generasi ke generasi benih.

Setelah pengenalan tiga konstruksi modifikasi gen mer A ke dalam pohon tulip (Liriodendron tulipifera), tanaman dari salah satu galur yang diperoleh dicirikan oleh laju pertumbuhan yang cepat dengan adanya konsentrasi merkuri klorida (HgCl 2) yang berbahaya bagi tanaman kontrol. . Tanaman baris ini diserap dan diubah menjadi bentuk unsur merkuri yang kurang beracun dan menguap hingga 10 kali lebih banyak merkuri ionik daripada tanaman kontrol. Para ilmuwan percaya bahwa unsur merkuri yang diuapkan oleh pohon transgenik dari spesies ini akan segera menghilang ke udara.

Logam berat merupakan bagian integral dari polutan tanah yang digunakan dalam produksi pertanian. Dalam kasus kadmium, diketahui bahwa sebagian besar tanaman menumpuknya di akar, sementara beberapa tanaman, seperti selada dan tembakau, menumpuknya terutama di daun. Kadmium memasuki tanah terutama dari emisi industri dan sebagai pengotor dalam pupuk fosfor.

Salah satu pendekatan untuk mengurangi asupan kadmium ke dalam tubuh manusia dan hewan adalah dengan produksi tanaman transgenik yang mengakumulasi lebih sedikit logam ini di daun. Pendekatan ini bermanfaat bagi spesies tanaman yang daunnya digunakan untuk makanan atau pakan ternak.

Anda juga dapat menggunakan metallothionein, protein kecil kaya sistein yang dapat mengikat logam berat. Metallothionein mamalia telah terbukti berfungsi pada tanaman. Tanaman transgenik yang mengekspresikan gen metallothionein diperoleh, dan terbukti bahwa tanaman ini lebih tahan terhadap kadmium daripada tanaman kontrol.

Tanaman transgenik dengan gen hMTII mamalia memiliki konsentrasi kadmium 60-70% lebih rendah di batang dibandingkan dengan kontrol, dan transfer kadmium dari akar ke batang juga berkurang - hanya 20% kadmium yang diserap diangkut ke batang.

Tanaman diketahui mengakumulasi logam berat dengan mengekstraknya dari tanah atau air. Fitoremediasi didasarkan pada sifat ini, dibagi lagi menjadi fitoekstraksi dan rhizofiltrasi. Fitoekstraksi mengacu pada penggunaan tanaman cepat tumbuh untuk mengekstrak logam berat dari tanah. Rhizofiltrasi adalah penyerapan dan konsentrasi logam beracun dari air oleh akar tanaman. Tanaman yang telah menyerap logam dikomposkan atau dibakar. Tanaman sangat berbeda dalam kapasitas penyimpanannya. Dengan demikian, kubis Brussel dapat mengakumulasi timah hingga 3,5% (berdasarkan berat kering tanaman), dan akarnya - hingga 20%. Tanaman ini juga berhasil mengakumulasi tembaga, nikel, kromium, seng, dll. Fitoremediasi juga menjanjikan untuk pemurnian tanah dan air dari radionuklida. Tetapi senyawa organik beracun tidak terurai oleh tanaman; lebih menjanjikan untuk menggunakan mikroorganisme di sini. Meskipun beberapa penulis bersikeras untuk mengurangi konsentrasi polutan organik selama fitoremediasi, mereka terutama dihancurkan bukan oleh tanaman, tetapi oleh mikroorganisme yang hidup di rizosfer mereka.

Fixer nitrogen simbiosis alfalfa, Rhlzobium melitotj, telah terintegrasi dengan sejumlah gen yang menguraikan bensin, toluin, dan xilena yang terkandung dalam bahan bakar. Sistem akar alfalfa yang dalam memungkinkan pembersihan tanah yang terkontaminasi produk minyak hingga kedalaman 2-2,5 meter.

Harus diingat bahwa sebagian besar xenobiotik telah muncul di lingkungan dalam 50 tahun terakhir. Namun di alam sudah ada mikroorganisme yang mampu memanfaatkannya. Ini menunjukkan bahwa dalam populasi mikroorganisme, peristiwa genetik terjadi agak cepat, yang menentukan evolusi mereka, lebih tepatnya, mikroevolusi. Karena jumlah xenobiotik sehubungan dengan peradaban teknogenik kita menjadi semakin banyak, penting untuk memiliki pemahaman umum tentang metabolisme mikroorganisme dan kemampuan metabolismenya. Semua ini membutuhkan pengembangan ilmu baru - metabolomik. Hal ini didasarkan pada fakta bahwa bakteri dapat memperoleh kemampuan untuk memproses senyawa baru sebagai hasil dari mutasi. Sebagai aturan, ini memerlukan beberapa mutasi berturut-turut atau penyisipan sistem gen baru dari yang sudah ada pada jenis mikroorganisme lain. Misalnya, untuk penguraian suatu senyawa organohalogen yang stabil, diperlukan informasi genetik, yaitu di dalam sel berbagai mikroorganisme. Di alam, pertukaran informasi seperti itu terjadi karena transfer gen horizontal, dan di laboratorium, metode teknologi DNA yang diambil dari alam digunakan.

Pengembangan lebih lanjut dari fito- dan bioremediasi adalah masalah kompleks yang terkait, khususnya, dengan penggunaan tanaman dan mikroorganisme rizosfer. Tanaman akan berhasil mengekstrak logam berat dari tanah, dan bakteri rizosfer akan menguraikan senyawa organik, meningkatkan efisiensi fitoremediasi, mendorong pertumbuhan tanaman, dan tanaman - pengembangan mikroorganisme yang hidup di akarnya.

Pencemaran lingkungan dapat dianggap sebagai penyakit ekosistem, dan bioremediasi dapat dianggap sebagai pengobatan. Ini juga harus dipertimbangkan sebagai pencegahan berbagai penyakit manusia yang disebabkan oleh pencemaran lingkungan. Dibandingkan dengan metode pembersihan lainnya, yang satu ini jauh lebih murah. Dengan polusi yang menyebar (pestisida, minyak dan produk minyak, trinitrotoluene, yang mencemari banyak tanah), tidak ada alternatif untuk itu. Dalam membersihkan lingkungan dari polusi, penting untuk memprioritaskan dengan benar, meminimalkan risiko yang terkait dengan polusi ini atau itu, dan dengan mempertimbangkan sifat-sifat senyawa tertentu dan efeknya, pertama-tama, pada kesehatan manusia. Ada kebutuhan untuk tindakan legislatif dan aturan yang mengatur masuknya mikroorganisme GM ke lingkungan, yang dengannya ada harapan khusus untuk dibersihkan dari polutan apa pun. Tidak seperti bioteknologi industri, di mana dimungkinkan untuk mengontrol semua parameter proses teknologi secara ketat, bioremediasi dilakukan dalam sistem terbuka, di mana kontrol seperti itu sulit dilakukan. Sampai batas tertentu, ini selalu "know-how", semacam seni.

Keuntungan mikroorganisme dalam pembersihan dari produk minyak sepenuhnya ditunjukkan ketika, setelah bencana kapal tanker, 5.000 m 3 minyak tumpah ke laut lepas pantai Alaska. Sekitar 1,5 ribu km garis pantai tercemar minyak. Pembersihan mekanis melibatkan 11.000 pekerja dan berbagai peralatan (biayanya $ 1 juta per hari). Tetapi ada cara lain: pada saat yang sama, pemupukan nitrogen dimasukkan ke dalam tanah untuk membersihkan pantai, yang mempercepat pengembangan komunitas mikroba alami. Penguraian minyak ini dipercepat 3-5 kali. Akibatnya, polusi, yang konsekuensinya, menurut perhitungan, dapat mempengaruhi bahkan setelah 10 tahun, sepenuhnya dihilangkan dalam 2 tahun, setelah menghabiskan kurang dari 1 juta dolar untuk bioremediasi.

Pengembangan bioremediasi, teknologi dan metode penerapannya memerlukan pendekatan interdisipliner dan kerjasama para ahli di bidang genetika dan biologi molekuler, ekologi, dan disiplin ilmu lainnya. Dengan demikian, bidang penggunaan rekayasa genetika sangat beragam dan luas, dan beberapa di antaranya fantastis dan pada saat yang sama sangat menjanjikan dalam hal hasil yang dapat dicapai.

Studi tentang respons organisme hidup terhadap perubahan lingkungan sangat penting untuk menilai dampak perubahan ini, terutama yang berasal dari antropogenik, terhadap keanekaragaman hayati, yang pelestariannya merupakan tugas terpenting peradaban manusia.

Menurut Organisasi untuk Kerjasama Ekonomi dan Pembangunan (OECD), pasar potensial untuk bioremediasi lebih dari $ 75 miliar Pengenalan bioteknologi yang dipercepat untuk perlindungan lingkungan terutama disebabkan oleh fakta bahwa mereka jauh lebih murah daripada perawatan lain teknologi. Menurut OECD, bioremediasi adalah kepentingan lokal, regional dan global, dan organisme alami dan transgenik akan semakin banyak digunakan untuk pembersihan.

Bahan Bakar Nabati

Mengingat terbatasnya cadangan energi fosil, perhatian khusus sekarang harus diberikan pada kemungkinan penggunaan bahan bakar jenis baru - metana, hidrogen, dll., serta sumber energi terbarukan. Namun, dalam neraca energi secara umum, sumber energi ramah lingkungan seperti energi Matahari, arus laut, air, angin, dll., dapat menghasilkan tidak lebih dari 20% dari total produksinya. Dalam situasi ini, biomassa menjadi salah satu sumber energi terbarukan yang paling menjanjikan, metode penggunaannya terus ditingkatkan. Pada saat yang sama, bersama dengan pembakaran langsung, proses biokonversi banyak digunakan, misalnya, alkohol dan fermentasi anaerobik, konversi termal, gasifikasi, pirolisis, dll. Digunakan sebagai aditif bahan bakar alih-alih minyak impor. Untuk tujuan yang sama, eksploitasi semak-semak alami pohon anggur hitam, yang menempati sekitar 6 juta hektar di wilayah timur laut negara itu, telah dimulai.

Jika di India, Cina dan beberapa negara lain limbah pertanian dimanfaatkan untuk tujuan memperoleh biogas, maka di Swedia, Jerman, Brasil, Amerika Serikat, Kanada, tanaman pertanian khusus ditanam untuk produksi bahan bakar etanol. Pengganti yang efektif untuk bahan bakar fosil adalah minyak lobak dan minyak lobak, yang bentuk musim seminya dapat dibudidayakan di Rusia hingga Lingkaran Arktik. Kedelai, bunga matahari dan tanaman lainnya juga dapat menjadi sumber minyak nabati untuk produksi biofuel. Tebu semakin banyak digunakan untuk memproduksi bahan bakar etanol di Brasil, dan jagung digunakan di Amerika Serikat.

Koefisien keluaran energi (rasio energi total yang setara dengan produk yang berguna dengan semua biaya energi untuk produksinya) adalah 1,3 untuk bit gula; rumput hijauan - 2.1; biji lobak - 2,6; jerami gandum - 2.9. Pada saat yang sama, karena penggunaan 60 sen jerami gandum sebagai bahan baku dari setiap hektar, dimungkinkan untuk memperoleh 10 ribu m3 gas generator, atau 57,1 GJ.

Karena penipisan cepat sumber daya alam minyak, gas dan batu bara di banyak negara, perhatian khusus diberikan pada apa yang disebut tanaman penghasil minyak - Euphorbia lathyris (euphorbia) dan E.tirucallii dari keluarga euphorbia (Kufarbiacea), yang mengandung lateks, komposisi terpen yang mendekati karakteristiknya dengan minyak berkualitas tinggi. Pada saat yang sama, hasil bahan kering tanaman ini adalah sekitar 20 t / ha, dan hasil produk seperti minyak di bawah kondisi California Utara (yaitu, di zona curah hujan 200-400 mm per tahun ) dapat mencapai 65 barel bahan baku per 1 ha. Oleh karena itu, lebih menguntungkan menanam tanaman pengganti bahan bakar fosil, karena lebih dari 3.600 petrodollar dapat diperoleh dari setiap hektar, yang dalam setara biji-bijian akan berjumlah 460 sen / ha, yaitu. 20 kali lipat rata-rata hasil gandum di Amerika Serikat dan Kanada. Jika kita mengingat slogan AS yang terkenal "untuk setiap barel minyak, satu gantang gandum", maka pada harga minyak, gas, dan biji-bijian saat ini, ini berarti pertukaran - 1 butir dolar untuk sekitar 25 petrodollar. Tentu saja, satu tong minyak tidak akan menggantikan gantang biji-bijian dalam arti harfiah, dan jauh dari setiap zona akan dapat menanam jenis tanaman ini. Tetapi memperoleh bahan bakar alternatif melalui pemuliaan tanaman yang ditargetkan juga mengubah komponen teknogenik dan energi dari agrophytocenosis yang sangat produktif menjadi faktor yang dapat direproduksi dan ramah lingkungan untuk mengintensifkan produksi tanaman, dan, tentu saja, ini adalah salah satu solusi yang paling tidak menyakitkan untuk negara bagian seperti Ukraina - memanfaatkan tanaman dalam skala besar sebagai sumber daya terbarukan, termasuk energi (biodiesel, pelumas, dll). Misalnya, produksi lobak musim dingin sudah memberikan rasio konsumsi energi 1: 5 terhadap keluaran energi.

GMO dan keanekaragaman hayati

Momen mendasar dari tahap modern pemuliaan adalah pemahaman yang jelas bahwa dasar pengembangannya, termasuk penggunaan teknik rekayasa genetika, adalah keanekaragaman hayati.

Evolusi kerajaan tumbuhan mengikuti jalur penggandaan jumlah spesies dan "spesialisasi ekologi" mereka. Fakta ini menunjukkan bahaya penurunan keanekaragaman hayati (genetik) di biosfer pada umumnya dan agroekosistem pada khususnya. Pengurangan tajam dalam spesies dan keragaman genetik telah mengurangi tidak hanya ketahanan produksi tanaman terhadap perubahan cuaca dan iklim, tetapi juga kemampuan untuk lebih efisien memanfaatkan energi matahari dan sumber daya alam lainnya yang tidak habis-habisnya (karbon, oksigen, hidrogen, nitrogen, dan elemen biofilik lainnya), yang, seperti diketahui, menyumbang 90-95% bahan kering fitomassa. Selain itu, hal ini menyebabkan hilangnya gen dan kombinasi gen yang dapat digunakan dalam pekerjaan pemuliaan di masa depan.

Satu wilayah yang sama, tegas Charles Darwin (1859), dapat memberikan lebih banyak kehidupan, semakin beragam bentuk yang menghuninya. Setiap spesies tanaman yang dibudidayakan, sehubungan dengan sejarah evolusi dan pekerjaan khusus pemulia, dicirikan oleh "paspor agroekologis" sendiri, mis. pembatasan ukuran dan kualitas tanaman pada kombinasi tertentu dari suhu, kelembaban, pencahayaan, kandungan elemen nutrisi mineral, serta distribusinya yang tidak merata dalam ruang dan waktu. Oleh karena itu, penurunan keanekaragaman hayati di lanskap pertanian mengurangi, antara lain, kemungkinan penggunaan sumber daya alam yang berbeda, dan, akibatnya, penerapan sewa lahan diferensial tipe I dan II. Pada saat yang sama, stabilitas ekologi agroekosistem melemah, terutama pada kondisi tanah, iklim dan cuaca yang tidak menguntungkan.

Skala bencana yang disebabkan oleh penyakit busuk daun dan kerusakan nematoda pada kentang, kerugian bencana gandum karena kerusakan karat, jagung karena epifitosis helminthosporiosis, kerusakan tanaman alang-alang karena virus, dll telah diketahui.

Penurunan tajam dalam keragaman genetik spesies tanaman yang dibudidayakan pada awal abad ke-21 dengan jelas dibuktikan oleh fakta bahwa dari 250 ribu spesies tanaman berbunga selama 10 ribu tahun terakhir, manusia diperkenalkan ke dalam budaya 5-7 ribu spesies, di mana hanya 20 tanaman (14 di antaranya milik biji-bijian dan kacang-kacangan) yang menjadi dasar diet modern populasi dunia. Secara umum, hingga saat ini, sekitar 60% produk makanan dihasilkan dari budidaya beberapa tanaman biji-bijian, dan lebih dari 90% kebutuhan manusia akan makanan disediakan oleh 15 spesies tanaman pertanian dan 8 spesies hewan peliharaan. Jadi, dari 1940 juta ton produksi biji-bijian, hampir 98% jatuh pada gandum (589 juta ton), beras (563 juta ton), jagung (604 juta ton) dan jelai (138 juta ton). Dari 22 jenis padi (genus Oryza) yang diketahui, hanya dua yang dibudidayakan secara luas (Oryza glaberrima dan O.sativa). Situasi serupa telah berkembang dengan kacang-kacangan, produksi kotor dari 25 spesies yang paling penting hanya sekitar 200 juta ton, dan kebanyakan dari mereka adalah kedelai dan kacang tanah, dibudidayakan terutama sebagai minyak sayur. Untuk alasan ini, variasi senyawa organik dalam makanan manusia telah menurun secara signifikan. Dapat diasumsikan bahwa bagi Homo sapiens, sebagai salah satu spesies biologis, kebutuhan akan variabilitas biokimiawi makanan yang tinggi tercatat dalam "memori" evolusioner. Oleh karena itu, tren peningkatan keseragaman dapat memiliki konsekuensi paling negatif bagi kesehatan. Karena penyebaran luas penyakit onkologis, aterosklerosis, depresi, dan penyakit lainnya, perhatian tertuju pada kekurangan vitamin, zat tonik, lemak tak jenuh ganda, dan zat berharga biologis lainnya.

Jelas, skala penggunaannya merupakan faktor penting dalam penyebaran budaya berharga tertentu. Dengan demikian, peningkatan pesat luas kedelai dan jagung di Amerika Serikat dan negara-negara lain disebabkan oleh produksi ratusan nama produk yang sesuai. Tugas diversifikasi juga sangat relevan untuk tanaman lain (misalnya, bir berkualitas tinggi mulai diperoleh dari sorgum, wiski dari gandum hitam, dll.).

Peningkatan areal tanaman pangan yang bernilai tinggi seperti soba (Fagopyrum), yang memiliki kemampuan adaptif yang tinggi di berbagai, termasuk kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan, bayam (Amaranthus), perlu mendapat perhatian lebih dalam hal pemecahan masalah pangan sehat yang saling terkait dan peningkatan keanekaragaman spesies. agroekosistem, quinoa (Chenopodium quinoa), rapeseed, mustard dan bahkan kentang.

Dengan perkembangan penemuan geografis dan perdagangan dunia, pengenalan spesies tanaman baru telah meluas. Monumen tertulis bersaksi, misalnya, bahwa sedini 1500 SM. Firaun Mesir Hatshepsut mengirim kapal ke Afrika Timur untuk mengumpulkan tanaman yang digunakan dalam ritual keagamaan. Di Jepang, ada sebuah monumen untuk Taji Mamori, yang, atas perintah kaisar, pergi ke Cina untuk mengumpulkan tanaman jeruk. Pembangunan pertanian telah memainkan peran khusus dalam mobilisasi sumber daya genetik tanaman. Dari sejarah Amerika Serikat diketahui bahwa sudah pada tahun 1897 Niels Hansen tiba di Siberia untuk mencari alfalfa dan tanaman hijauan lainnya yang mampu tumbuh dengan sukses di padang rumput Amerika Utara yang gersang dan dingin. Diyakini bahwa dari Rusia pada waktu itu tanaman pakan ternak penting seperti api, babi, fescue, landak, bengkok putih, alfalfa, semanggi dan banyak lainnya diperkenalkan ke Amerika Serikat. Pada waktu yang hampir bersamaan, Mark Carleton mengumpulkan varietas gandum di Rusia, di mana varietas Kharkov untuk waktu yang lama menempati lebih dari 21 juta hektar per tahun di Amerika Serikat dan menjadi dasar untuk produksi gandum durum di zona Dataran Utara (Zhuchenko , 2004).

Pengenalan spesies tanaman baru ke dalam budaya terus berlanjut hingga saat ini. Di Andes Peru, berbagai lupin (tarvi) ditemukan, yang dimakan oleh nenek moyang orang India modern, yang bahkan melebihi kandungan protein kedelai. Selain itu, tarvi tahan terhadap suhu rendah, tidak menuntut kesuburan tanah. Peternak berhasil mendapatkan bentuk tarvi yang mengandung kurang dari 0,025% alkaloid versus 3,3% dalam bahan awal. Spesies ekonomi juga termasuk herba Australia (Echinochloa lurnerana), yang dapat menjadi tanaman seperti millet yang sangat baik untuk daerah yang sangat gersang. Di antara tanaman yang menjanjikan, spesies Bauhinia esculenta patut mendapat perhatian, yang, seperti Psophocarpus tetragonolobus, membentuk umbi, dan bijinya mengandung lebih dari 30% protein dan lemak. Dalam kondisi yang sangat kering, spesies Voandzeia subterranea dapat digunakan, yang tidak hanya kaya protein, tetapi juga lebih toleran terhadap kekeringan daripada kacang tanah, dan juga lebih tahan terhadap penyakit dan hama. Untuk lahan biji minyak yang gersang dan tandus, Cucurbita foetidissima dari famili Cucurbitaceae dianggap menjanjikan, dan untuk lahan padang rumput yang asin, beberapa spesies dari genus Atriplex dari famili Chenopodiaceae, yang mengeluarkan kelebihan garam melalui daun.

Saat ini, di banyak negara di dunia, pekerjaan seleksi aktif sedang dilakukan dengan bayam (Amaranthus), budaya suku Inca yang terlupakan, yang bijinya, dibandingkan dengan spesies tanaman paku sereal yang digunakan, mengandung protein dua kali lebih banyak, termasuk 2-3 kali lebih banyak lisin dan metionin, 2-4 kali lebih banyak lemak, dll. Garis jagung ditemukan bahwa, karena adanya bakteri Spirillum lipoferum pada akarnya, memperbaiki nitrogen atmosfer dalam jumlah yang sama seperti tanaman kedelai. Ditemukan bahwa bakteri pengikat nitrogen juga berfungsi pada akar sejumlah spesies rumput tropis, mengasimilasi nitrogen tidak kalah aktifnya dengan bakteri genus Rhizobium pada kacang-kacangan. Dengan demikian, dimungkinkan untuk menemukan spesies rumput tropis yang mampu mengikat hingga 1,7 kg nitrogen per hari per hektar, yaitu. 620kg/tahun.

Di banyak negara, termasuk di Eropa, kentang merupakan sumber utama vitamin C, karena dikonsumsi dalam jumlah besar. Diketahui bahwa produksi kentang di dunia sekitar 300 juta ton.

Pada saat yang sama, dari 154 spesies kentang yang diketahui, hanya satu, Solanum tuberosum, yang ada di mana-mana. Jelas bahwa sehubungan dengan peningkatan kemungkinan pemuliaan untuk meningkatkan potensi produktivitas tanaman, serta kebutuhan untuk meningkatkan stabilitas ekologi agrocenosis dan pengembangan area yang jarang digunakan untuk pertumbuhan tanaman, skala aktivitas manusia menjadi lebih besar. memperkenalkan spesies tanaman baru ke dalam budaya akan meningkat secara signifikan. Pada akhirnya, "tidak sadar" (istilah Darwin) dan seleksi sadar mengarah pada fakta bahwa potensi adaptif tanaman budidaya berbeda secara signifikan dari leluhur liar mereka, tidak hanya karena perbedaan dalam kriteria kemampuan beradaptasi itu sendiri, tetapi juga dalam komponen utamanya. : potensi produktivitas, ketahanan terhadap cekaman abiotik dan biotik, kandungan zat yang bernilai ekonomis.

Seiring dengan pelestarian kumpulan gen tanaman di cagar alam, cagar alam dan taman lingkungan nasional, yaitu. in situ, penciptaan “bank gen” atau “bank plasma nutfah” untuk memastikan pelestarian yang aman dari koleksi ex situ akan memainkan peran yang semakin penting di periode mendatang. Penggagas organisasi yang terakhir adalah N.I. Vavilov, yang mengumpulkan dalam VIR bank sumber daya tanaman terbesar di dunia pada waktu itu, yang menjadi contoh dan dasar bagi semua bank berikutnya, dan yang paling penting, lebih dari sekali menyelamatkan sejumlah negara dari kehancuran dan kelaparan (untuk misalnya, berkat adanya gen resistensi di bank gen VIR).

Berkat kelanjutan ideologi N.I. Vavilov, pada akhir tahun 90-an, koleksi tanaman nasional dan internasional berjumlah lebih dari 6 juta spesimen, termasuk lebih dari 1,2 juta sereal, 400 ribu kacang-kacangan, 215 ribu pakan ternak, 140 ribu sayuran, lebih dari 70 ribu tanaman umbi-umbian. Pada saat yang sama, 32% sampel disimpan di Eropa, 25% - di Asia, 12% - di Amerika Utara, masing-masing 10% - di Amerika Latin dan Pusat Internasional, 6% - di Afrika, 5% - di Timur Tengah.

Pemegang terbesar dari segi kuantitas dan kualitas sampel koleksi genetik adalah Amerika Serikat (550 ribu), China (440 ribu), India (345 ribu) dan Rusia (320 ribu). Seiring dengan konservasi sumber daya tumbuhan di bank gen, penciptaan cagar alam flora dan fauna menjadi lebih luas. Karena integrasi pasar pangan dunia yang meningkat secara dramatis, pertukaran sumber daya genetik tanaman antar negara juga meningkat secara signifikan. Inti dari proses ini adalah pemahaman bahwa tidak ada negara atau wilayah yang mandiri dalam hal penyediaan sumber daya genetik. Penciptaan kebun raya nasional di sejumlah negara telah memberikan kontribusi besar dalam mobilisasi sumber daya genetik. Di antara mereka, misalnya, kebun raya yang dibuat di London pada 1760 dan terus-menerus mengimpor spesies tanaman eksotis dari negara-negara kolonial.

Saat ini, Dewan Internasional untuk Sumber Daya Genetik Tanaman (IBPGR) sedang mengoordinasikan pekerjaan untuk konservasi kumpulan gen tanaman di dunia. Sejak tahun 1980, Program Kerjasama Sumber Daya Genetik Eropa telah dilaksanakan. Peran penting dalam hal ini juga dimainkan oleh Komisi FAO tentang Sumber Daya Genetik Tanaman, keputusan konferensi internasional, yang diadopsi pada tahun 1992, Konvensi Keanekaragaman Hayati. Pada saat yang sama, bank gen dari berbagai jenis berfungsi. Beberapa dari mereka hanya mendukung satu budaya dan kerabat liarnya, yang lain - beberapa tanaman dari tanah dan zona iklim tertentu; sementara beberapa berisi koleksi dasar untuk penyimpanan jangka panjang, sementara yang lain berfokus pada pemenuhan kebutuhan pusat seleksi dan lembaga penelitian. Jadi, di bank gen di Kew Gardens (Inggris) hanya tanaman liar (sekitar 5.000 spesies) yang disimpan.

Strategi adaptif intensifikasi pertanian mengajukan persyaratan kualitatif baru untuk mobilisasi sumber daya tanaman dunia dalam hal pengumpulan, penyimpanan dan penggunaan kolam gen, termasuk pengenalan spesies tanaman baru ke dalam budaya. Saat ini, lebih dari 25 ribu spesies tanaman tingkat tinggi berada di bawah ancaman kehancuran total di dunia, termasuk di Eropa - setiap sepertiga dari 11,5 ribu spesies. Banyak bentuk primitif gandum, barley, rye, lentil dan tanaman lainnya telah hilang selamanya. Varietas lokal dan spesies kurus menghilang dengan sangat cepat. Jadi, jika di Cina dan India di awal 50-an. abad XX. ribuan varietas gandum digunakan, saat itu sudah di tahun 70-an - hanya puluhan. Pada saat yang sama, setiap spesies, ekotipe, kultivar lokal adalah kompleks unik dari blok gen koadaptasi yang dibuat selama seleksi alam atau buatan jangka panjang, yang pada akhirnya memastikan pemanfaatan sumber daya alam dan antropogenik yang paling efisien dalam ceruk ekologis tertentu.

Pemahaman tentang sifat retrospektif dari "ingatan" evolusioner tanaman tingkat tinggi dengan jelas menunjukkan kebutuhan untuk melestarikan keanekaragaman spesies flora tidak hanya di bank gen dan pusat sumber daya genetik, tetapi juga dalam kondisi alam, yaitu. dalam keadaan sistem dinamis yang terus berkembang. Pada saat yang sama, penciptaan koleksi genetik sistem genetik untuk transformasi informasi genetik, termasuk res-sistem, mei-mutan, gen gametosida, struktur poliploid, berbagai jenis sistem rekombinasi, sistem isolasi reproduksi, dll. perhatian lebih Jelas bahwa mereka dapat menjadi penting untuk pengembangan pemuliaan masa depan menggunakan teknologi rekayasa genetika. Penting juga untuk mengidentifikasi dan melestarikan determinan genetik dari pembentukan sistem homeostatik yang stabil, sinergis, kumulatif, kompensasi, dan reaksi koenotik lainnya yang menyediakan "penyangga" ekologis dan keseimbangan dinamis lingkungan biosenotik. Sifat-sifat tanaman yang ditentukan secara genetik seperti daya saing, interaksi alelopati dan simbiosis, dan efek pembentuk lingkungan lainnya yang diwujudkan pada tingkat biocenotic juga patut mendapat perhatian lebih. Perhatian khusus harus diberikan pada spesies tanaman dengan ketahanan konstitutif terhadap stresor lingkungan. Diketahui bahwa pada paruh kedua abad XX. di sejumlah negara, area di bawah jenis tanaman ini telah meningkat secara signifikan (kadang-kadang 60-80 kali lipat).

Saat ini, ada lebih dari 1.460 bank gen nasional yang beroperasi di dunia, termasuk sekitar 300 bank gen besar, di mana, dalam kondisi ex situ, jaminan penyimpanan sampel tanaman budidaya dan kerabat liarnya dipastikan. Koleksi ex situ juga disimpan oleh kebun raya, yang ada sekitar 2 ribu di dunia (sekitar 80 ribu spesies tanaman, 4 juta sampel dan 600 bank benih). Kehadiran mereka merupakan tanda kedaulatan bangsa, tingkat budaya, kepedulian terhadap masa depan negara dan dunia. Pada tahun 2002, lebih dari 532 ribu spesimen tanaman diawetkan di pusat-pusat internasional di bawah kendali kelompok penasehat FDO, yang 73% milik tradisional dan landraces, serta kerabat liar tanaman budidaya. Sebagaimana dicatat oleh Dleksanyan (2003), konsep “genebank” dan “koleksi ex silu” harus dibedakan. Jika yang pertama adalah jaminan penyimpanan kumpulan gen di tempat yang dilengkapi secara khusus, maka "koleksi ex situ" termasuk sampel yang menarik bagi pemiliknya.

Pada awal 50-an. Abad XX, varietas padi semi-kerdil pertama diperoleh dengan menggunakan gen kerdil dari varietas Cina Fee-geo-woo, dan varietas gandum Gaines di lahan irigasi di Pacific Northwest Amerika Serikat memberikan rekor panen 141 kg / ha. Pada tahun 1966, varietas IR 8 dibuat, yang mendapat julukan "nasi ajaib". Dengan teknologi pertanian yang tinggi, varietas ini memberi 80 bahkan 130 c / ha. Hasil serupa diperoleh dengan millet. Sementara varietas lama memiliki indeks hasil 30-40%, yang baru memiliki 50-60% dan lebih.

Peluang lebih lanjut untuk meningkatkan hasil dengan meningkatkan indeks hasil terbatas. Oleh karena itu, lebih banyak perhatian harus diberikan untuk meningkatkan jumlah fotosintesis bersih. Perlu fokus pada keanekaragaman spesies dan varietas yang luas dari agroekosistem dan agrolandscapes di bidang produksi tanaman, bersama dengan pemilihan tanaman asuransi, serta tanaman dan varietas yang saling diasuransikan, juga mencakup pendekatan yang berbeda untuk mewujudkan adaptasi adaptif. potensi masing-masing. Potensi produktivitas yang tinggi dari varietas dan agroekosistem, yang dicapai dengan (dan kadang-kadang dengan) mengurangi ketahanan ekologisnya terhadap faktor lingkungan yang membatasi ukuran dan kualitas tanaman, serta berfungsinya keberlanjutan ekologis yang memakan bioenergi secara berlebihan, tidak dapat dipertimbangkan sebagai adaptif, karena untuk tanaman budidaya, indikator utama dari kemampuan beradaptasi pada akhirnya adalah untuk memastikan nilai dan kualitas tanaman yang tinggi. Kumpulan gen yang terakumulasi dalam bank gen dapat menjadi sumber pemuliaan berbasis ilmiah untuk menciptakan varietas yang diperlukan.

Perlu ditekankan bahwa jutaan aksesi telah dikumpulkan di bank gen dunia tanaman budidaya, namun sejauh ini hanya 1% dari mereka telah dipelajari dalam kaitannya dengan sifat potensial mereka (Zhuchenko, 2004). Pada saat yang sama, kontrol dan peningkatan komponen genetik mereka - kumpulan gen spesies pertanian, yang menentukan karakteristik agrosistem lokal - sangat penting untuk penciptaan sistem pertanian berkelanjutan.