Reumatoidinio artrito gydymas pagrindiniais ligą modifikuojančiais vaistais nuo reumato (DMARD)

Gydant reumatoidinį artritą, vaistai naudojami sąnarių erozijos progresavimui sulėtinti. Tai yra pagrindiniai ligas modifikuojantys vaistai nuo reumato (DMP), kurie yra svarbi visos gydymo programos sudedamoji dalis. Kas yra šie vaistai ir kaip jie veikia?

Ligą modifikuojantys vaistai veikia imuninę sistemą, sulėtindami reumatoidinio artrito progresavimą, iš kur kilo jų pavadinimas. Yra daug įvairių vaistų, priklausančių DMARD kategorijai, tačiau kai kurie iš jų dažniausiai naudojami:

Rheumatex (metotreksatas)- pagrindinis vaistas BPRP kategorijoje. Jis veikia taip pat, kaip ir kiti vaistai, ir daugeliu atvejų yra veiksmingesnis. Jis taip pat yra palyginti nebrangus ir dažniausiai saugus. Kaip ir kiti SKVN, metotreksatas turi nemažai šalutinių poveikių: jis gali sukelti skrandžio sutrikimus, gali būti toksiškas kepenims ar kaulų čiulpams ir turėti įtakos nėštumui. Retais atvejais tai apsunkina kvėpavimą. Vartojant metotreksatą, būtina gera kraujotaka. Kartu vartojamas folio rūgštis gali sumažinti kai kuriuos šalutinius poveikius. Svarbiausias metotreksato privalumas yra tas, kad jį galima vartoti ilgą laiką. Vaistas taip pat gali būti skiriamas vaikams.

Biologiniai veiksniai: Enbrel (etanercetas), Humira (adalimumabas), Kineret (anakinra), Orentia (abatacetas), Remikad (infliksimabas) ir Rituxan (rituksimabas). Tai naujausi vaistai reumatoidiniam artritui gydyti, vartojami po oda arba į veną. Jie neutralizuoja sąnarius pažeidžiančios imuninės sistemos veiklą. Kartu su metotreksatu šie vaistai padeda daugumai žmonių įveikti reumatoidinio artrito simptomus. Tyrimai parodė, kad šie vaistai turi mažiau šalutinių poveikių nei kiti SKVN. Viena iš komplikacijų yra padidėjęs jautrumas ūmioms infekcinėms ligoms. Šie vaistai gali neigiamai paveikti kepenų ir kraujo būklę, todėl juos reikia vartoti atsargiai, jei yra lėtinių širdies ligų. Kitas galimas šalutinis poveikis gali pasireikšti tik ilgai vartojant vaistus.

Plaquenilis (hidroksichlorokvinas) ir Azulfidinas(sulfasalinas ) vartojamas vidutinio sunkumo reumatoidiniam artritui gydyti. Jie nėra tokie stiprūs kaip kiti SKVN, tačiau turi mažiau šalutinių poveikių. Retais atvejais Plaquenil neigiamai veikia akis. Pacientus, vartojančius šį vaistą, kasmet turėtų apžiūrėti oftalmologas.

Minocinas (minociklinas)- antibiotikas, galintis sustabdyti RA uždegiminį procesą. Jo poveikis pasireiškia po kelių mėnesių. Kitais atvejais užtrunka metus, kol atsiranda visas šalutinis poveikis. Ilgai vartojant, minociklinas gali sukelti odos pigmentaciją.

Arava (leflunomidas) veikia kaip metotreksatas ir yra veiksmingesnis kartu su juo. Vaistai turi panašias nepageidaujamas reakcijas. Arava gali sukelti viduriavimą, tokiu atveju jo vartojimą reikia nutraukti. Kadangi Arava turi neigiamą poveikį vaisiui, nėštumo metu moterims jo vartoti draudžiama.

Neoral (azatioprinas) jis vartojamas sergant įvairiomis ligomis, kurias lydi uždegimas, įskaitant reumatoidinį artritą. Tačiau dėl neigiamo poveikio inkstų funkcijai ir kitų šalutinių poveikių jis dažniausiai vartojamas reumatoidinio artrito paūmėjimams gydyti, jei kiti vaistai yra neveiksmingi.

Imunaras (azatioprinas) naudojamas sergant įvairiomis uždegiminėmis ligomis, įskaitant reumatoidinį artritą. Dažniausias šalutinis poveikis yra pykinimas ir vėmimas, kartais skrandžio skausmas ir viduriavimas. Ilgai vartojant azatiopriną, padidėja vėžio išsivystymo tikimybė.

DMARD sulėtina reumatoidinio artrito progresavimo greitį ir padeda daugeliui žmonių pagerinti savo gyvenimo kokybę. Kai kuriais atvejais gali atsirasti remisija. Iš esmės vaistai sulėtina ligos progresavimą.

Naudojant vieną PDRP arba jų derinį, gali pailgėti besimptomė reumatoidinio artrito eiga ir palengvėti ūminės ligos apraiškos. Jūsų sąnariams reikės mažiau laiko sūpynėms ryte. Kito patikrinimo metu reumatologas gali patarti, kad paskutinių rentgeno spindulių metu nėra naujų pažeidimų. Be to, reguliariai naudojant BPRP sumažėja ilgalaikio destruktyvaus sąnarių proceso tikimybė.

Ar BPRP yra saugūs? Visi FDP yra patvirtinti JAV maisto ir vaistų administracijos. Daugelis žmonių vartoja šiuos vaistus be jokio šalutinio poveikio.

Tačiau, veikdami reumatoidinio artrito simptomus, PDBM veikia visą kūną, jų galingas veikimas, kaip taisyklė, sukelia tam tikrą šalutinį poveikį. Yra toks tipiškas PDBM šalutinis poveikis:

Skrandžio sutrikimas. DMARD dažnai sukelia pykinimą, kartais vėmimą ir viduriavimą. Šiuos simptomus galima gydyti kitais vaistais. Komplikacijos taip pat išnyksta, kai jūsų kūnas pripranta prie vaisto. Jei simptomai nemalonūs, reumatologas paskirs kitą vaistą.

Kepenų funkcijos sutrikimas. Ši komplikacija yra retesnė nei virškinimo sutrikimas. Jums reikės reguliariai atlikti kraujo tyrimus, kad patikrintumėte kepenų pažeidimą.

Kraujo būklė. DMARD gali sukelti imuninės sistemos sutrikimus ir padidinti infekcinių ligų riziką. Tai taip pat gali sumažinti baltųjų kraujo kūnelių, apsaugančių organizmą nuo infekcijų, kiekį. Mažas raudonųjų kraujo kūnelių skaičius (anemija) padidina nuovargį. Paprastas reguliariai atliekamas tyrimas padės kontroliuoti raudonųjų kraujo kūnelių kiekį.

Straipsnio paskelbimo data: 2016 08 08

Straipsnio atnaujinimo data: 28.01

Artritas yra bendras įvairių kilmės uždegiminio pobūdžio sąnarių ligų grupės pavadinimas. Vieno ar kelių sąnarių uždegimas vienu metu gali būti ir savarankiška liga, ir sisteminės organizmo patologijos pasireiškimas.

Kas yra artritas paprasčiausia prasme? Paprasčiau tariant, tai yra kremzlės, sinovinės membranos, kapsulės, sąnario skysčio ir kitų sąnario elementų uždegimas.

Yra daugiau nei 10 artrito tipų (daugiau apie juos - vėliau straipsnyje). Įvairių ligos tipų vystymosi mechanizmas yra beveik tas pats, išskyrus kai kuriuos niuansus.

Patologija neigiamai veikia paciento gyvenimo kokybę, pagrindinius jos simptomus: skausmo sindromą, pažeistos vietos patinimą ir paraudimą, vietinę temperatūros padidėjimą, judėjimo apribojimą, sąnario deformaciją. Žmogui tampa sunku atlikti kasdienę veiklą, o sunkios ligos eigos atveju - net elementarius judesius. Lėtinis ilgalaikis artritas dažnai sukelia dalinę ar visišką imobilizaciją registruojant negalios grupę.

Bet kokio tipo artritas yra gydomas(kai kurių tipų gydymas yra geresnis ir lengvesnis, kai kurių - blogesnis), ypač šiuo metu (straipsnis parašytas 2016 m.), kai buvo sukurta ir sėkmingai pritaikyta daug gydymo metodų, leidžiančių efektyviai kovoti ne tik su. liga, bet ir jos priežastis bei pasekmės.

Artritą gali gydyti šių trijų specialybių gydytojai: reumatologas, artrologas, ortopedas traumatologas. Jei sąnarių uždegimas išsivystė tuberkuliozės, sifilio, bruceliozės ar kitos infekcijos fone, tuomet pagrindinis dėmesys skiriamas pagrindinės ligos gydymui, kurį atitinkamai sprendžia ftiziatras, infekcinių ligų specialistas ar dermatologas. -venereologas.

Žemiau aš išsamiai aprašysiu artrito rūšis, priežastis ir simptomus, pakalbėsiu apie šiuolaikinius ligos diagnostikos metodus ir metodus.

Artrito tipai

Artrito klasifikavimas pagal kategorijas	Peržiūrėjo
Uždegiminis artritas	Psoriazinis
	Reumatinis
	Reumatoidinis
	Reaktyvus
	Infekcinis
	Tuberkuliozinis
Degeneracinis artritas	Trauminis
	Osteoartritas
Atsižvelgiant į vystymosi priežastį ir mechanizmą	Pirminis - ankilozuojantis spondilitas, Stilo liga, pseudogoutas, reumatinis, psoriazinis, septinis, jaunatvinis artritas, įvairių tipų specifinis infekcinis artritas (virusinis, dizenterinis ar gonorėjinis).
	Antrinis - atsiranda dėl pagrindinės patologijos, pavyzdžiui, piktybinio naviko, osteomielito, autoimuninių ligų, sarkoidozės, hepatito, boreliozės, kai kurių kraujo, plaučių ar virškinimo trakto ligų.
Pagal pažeistų sąnarių skaičių	Monoartritas - izoliuotas tik vieno sąnario uždegimas, dažniausiai didelis
	Oligoartritas - ne daugiau kaip 3 sąnarių liga
	Poliartritas - 3–6 didelių ir mažų sąnarių uždegimas vienu metu

Atsižvelgiant į pasikeitimų pobūdį, artritas yra suskirstytas į:

• uždegiminis, kuriam būdingas uždegimas,
• degeneracinis, kai iš pradžių yra netinkama kremzlės mityba, distrofija, pažeisto sąnario išvaizdos pasikeitimas, po kurio atsiranda jo deformacija.

Artritas pasireiškia ūminėmis, poūmėmis ir lėtinėmis formomis. Ūminis ar poūmis eiga labiausiai būdinga uždegiminiam pažeidimui, lėtinis-degeneraciniam-distrofiniam.

Ūminis uždegiminis procesas yra: serozinis, serozinis-pluoštinis, pūlingo pobūdžio.

Labiausiai "nekenksmingas" uždegimas, kai sinoviniame maišelyje susidaro ir kaupiasi serozinis (skaidrus) skystis, atsiranda su sinovitu - sąnario membranos uždegimu.

Ypač sunkus artritas yra pūlingas. Su juo uždegimas veikia ne tik sąnarinį maišelį, bet ir gretimus audinius, o sąnarių skystyje atsiranda pūlių dėl aktyvaus patogeninių mikroorganizmų dauginimosi. Pūlingo proceso vystymasis yra susijęs su kapsulinės flegmonos susidarymu (kai pūlingas procesas apima visą sąnarį).

Ligos priežastys

Dažnos (pagrindinės) priežastys

• Paveldimumas;
• trauma;
• nutukimas;
• medžiagų apykaitos sutrikimai organizme;
• dažna hipotermija;
• infekcijos;
• neracionalus fizinio krūvio paskirstymas: arba ilga sėdima padėtis, arba per didelis fizinis aktyvumas;
• ūminės bakterinės, virusinės ar grybelinės infekcijos;
• nervų sistemos ligos;
• autoimuninės ligos.

Papildomos priežastys

• Sąnarių chirurgija,
• senatvė,
• gimdymas,
• susilpnėjęs imunitetas
• skiepijimas,
• alergija,
• daug abortų,
• netinkama mityba,
• nepalanki ekologinė padėtis,
• vitaminų ir mineralų trūkumas.

Netinkama mityba yra pagrindinė podagrinio artrito priežastis

Konkrečių tipų artrito priežastys

(jei lentelė nėra visiškai matoma, slinkite į dešinę)

Artrito tipai	Priežastys
Trauminis	Sąnario elementų sužalojimai: sumušimai, šarnyrinių kaulų lūžiai, sąnario srities įtrūkimai ir kt.
Vibruojantis	Reguliarus pernelyg didelis sąnarių stresas, verčiantis juos atlikti judesius esant didelei apkrovai
Reaktyvus	Įvairios infekcijos, kurias sukelia ureaplazma, chlamidijos, mikoplazmos, dizenterijos bacilos, klostridijos, salmonelės, gripo virusai ir kt.
Reumatoidinis	Nėra tiksliai nustatyta, tačiau paveldimumo įtakos tikimybė yra didelė; autoimuninės ligos; herpeso virusai (Epstein-Barr virusas, herpes simplex, citomegalovirusas); hepatovirusai, retrovirusai
Psoriazinis	Infekcijos
	Genetiniai ir autoimuniniai mechanizmai
Osteoartritas	Nepakankama kremzlės mityba dėl medžiagų apykaitos sutrikimų organizme
	Displazijos - įgimtos sąnarių elementų vystymosi anomalijos
	Sisteminės ligos - sklerodermija, vilkligė ir kt.
	Hormoniniai sutrikimai
	Specifinis ir nespecifinis sąnarių struktūrų uždegimas. Pirmasis - tuberkuliozės, gonorėjos, dizenterijos fone. Antrasis - kaip nepriklausomas pralaimėjimas nedalyvaujant patogenams
	Pralaimėjimas, sąnarių sunaikinimas sergant Perthes liga, osteochondritas
	Hemofilija yra paveldimas kraujavimo sutrikimas
Podagra	Paveldimumas
	Baltymų apykaitos pažeidimas dėl nepakankamos mitybos, kai per daug vartojamas maistas, kuriame gausu specialių medžiagų - purinų (skumbrės, silkės, sardinės, mėsa)
	Perteklinis kūno svoris

Reumatoidinio artrito vystymuisi įtakos turi imuninės sistemos nepakankamumas. Dėl nežinomos priežasties specialios imuninės sistemos ląstelės pradeda „pulti“ savo sąnarių audinius. Dėl to prasideda autoimuninis uždegimas, augant agresyviam audiniui, išsivysčiusiam į naviką, dėl kurio pažeidžiami raiščiai, sąnarių paviršiai, sunaikinamos kremzlės ir po jais esantys kaulai. Tai sukelia fibrozės, sklerozės, erozijos vystymąsi, dėl to - kontraktūras, subluksaciją, nuolatinį sąnario nejudrumą - ankilozę.

Tipiški simptomai

Pagrindinis artrito simptomas yra vieno ar kelių sąnarių skausmas. Iš pradžių jie yra silpni ir praktiškai neturi įtakos įprastam žmogaus gyvenimui. Laikui bėgant skausmo sindromas didėja: skausmas tampa banguoto pobūdžio, sustiprėja judant, naktį ir arčiau ryto. Skausmo intensyvumas svyruoja nuo lengvo iki labai stipraus, smarkiai trukdantis bet kokiam judesiui.

Antriniai simptomai:

• ryto sustingimas
• patinimas,
• odos paraudimas,
• vietinės temperatūros padidėjimas uždegimo srityje,
• paciento motorinės veiklos pablogėjimas,
• jo mobilumo apribojimas,
• nuolatinių sąnarių deformacijų susidarymas.

Priklausomai nuo proceso eigos, pažeistų sąnarių funkcionalumo apribojimas gali būti ir lengvas, ir sunkus, galimai visiškai imobilizuojant galūnę.

Pažvelkime atidžiau į kai kurių tipų artrito simptomus.

Trauminis artritas

Trauminius sąnarių elementų pažeidimus lydi uždegiminė reakcija, o jei patogeniniai mikrobai pateko į ertmę, tada pūlingas sąnarių skysčio ir bursos uždegimas, palaipsniui pereinantis į netoliese esančius sąnarių audinius.

Reumatoidinio artrito simptomai

Šiam artrito tipui būdingi simetriški kelio, riešo, alkūnės, kulkšnies sąnarių pažeidimai, taip pat smulkūs pirštų ir pirštų sąnariai. Klubo, pečių ir stuburo sąnarių uždegimas yra retesnis, bet taip pat įmanomas.

Esant ūminei ar poūmiai ligos eigai, žmogų trikdo aštrūs raumenų ir sąnarių skausmai, stiprus silpnumas, karščiavimas, mažų sąnarių sustingimas ryte.

Lėtinis vangus procesas pasireiškia silpnu skausmu, palaipsniui didėja sąnarių pokyčiai, kurie paprastai nėra lydimi reikšmingo galūnių funkcijų apribojimo.

Palaipsniui uždegimas plinta į raumenis, esančius greta sąnario. Dėl to išsivysto jų židininis uždegimas, sumažėja raumenų jėga ir tonusas, pacientas jaučia raumenų silpnumą, stiprų nuovargį po įprasto fizinio krūvio.

Tipiškas simptomas yra apvalios formos poodiniai mazgeliai, kurių skersmuo ne didesnis kaip 2 cm. Jie taip pat gali susidaryti ant širdies vožtuvų ir plaučių.

Šiai ligai būdinga 2 ar 3 sąnarių pralaimėjimo tuo pačiu metu asimetrija. Ir pirmiausia uždegami mažieji pirštų ir rankų sąnariai, vėliau dideli - keliai, alkūnės, pečiai ir kt.

Oligoartrito (ne daugiau kaip 3 sąnarių uždegimo) vystymąsi lydi aplink sausgysles esančių membranų uždegimas, uždegimo vietos temperatūros padidėjimas ir odos paraudimas, sąnarių patinimas ir skausmas.

Skausmo sindromas pasireiškia ramybės ar nakties metu, ryto sustingimas ir skausmas išnyksta dienos metu.

Diagnostika

Tikslios diagnozės nustatymas grindžiamas klinikinių apraiškų rinkiniu, gydytojo apžiūros duomenimis ir laboratorinės diagnostikos rezultatais, patvirtinančiais artrito buvimą (diagnostiniai duomenys taip pat padeda nustatyti proceso tipą, stadiją ir aktyvumo laipsnį).

Tyrimo metu, vizualiai apžiūrint ir apčiuopiant trikdančius sąnarius, gydytojas pastebi patinimą, odos paraudimą, kuris yra karštas liesti; sergant apleista liga, yra matoma sąnario deformacija.

Žemiau esančioje lentelėje parodytos konkrečios tyrimų rūšys, kurias reikia atlikti, jei įtariamas artritas:

(jei lentelė nėra visiškai matoma, slinkite į dešinę)

Laboratorinės diagnostikos metodai	Instrumentinės diagnostikos metodai
Klinikinis kraujo tyrimas	Sąnario rentgeno nuotrauka 2 projekcijose
Kraujo „biochemija“ (rodikliai - šlapimo rūgštis, sialo rūgštys, baltymų frakcija, CRP, fibrinas, haptoglobinas ir kt.)	Skaitmeninio mikrofokuso rentgenografija yra tiesioginio didinimo rentgeno vaizdas, o skaitmeninė vaizdo sistema suteikia didelės raiškos vaizdus. Šis metodas leidžia aptikti minimalius kaulų struktūros pokyčius
Reumatoidinis faktorius	Artrografija - rentgeno tyrimas po kontrastinės medžiagos įvedimo į sąnario ertmę
Antistreptolizinas-O	Pažeistų sąnarių ultragarsas
Citologinis ir mikrobiologinis sinovinio skysčio tyrimas	Scintigrafija - dvimačio patologinės srities vaizdo gavimas įvedus radioaktyvųjį izotopą į kūną
Jei reikia, atliekama sąnario membranos biopsija, o tada tiriama	Diagnostinė artroskopija yra labai informatyvus sąnarių struktūrų tyrimo metodas naudojant artroskopą su miniatiūrine vaizdo kamera

Gydymo metodai

Bet kokio tipo artritas turi keletą vystymosi etapų. Kiekvienam pasirenkami tam tikri gydymo metodai: pirmam ir antram pakanka konservatyvios terapijos, trečiam ir esant komplikacijoms gali prireikti chirurginės intervencijos.

Lentelėje parodytas bendras artrito gydymo režimas.

(jei lentelė nėra visiškai matoma, slinkite į dešinę)

Gydymo metodai	Išsami informacija
Narkotikų terapija	Nesteroidiniai vaistai nuo uždegimo per burną, į raumenis ir (arba) į sąnarius.
	Geriamieji ir sąnariniai kortikosteroidai.
Efektyvi terapija	Krioreferezė yra medicininė technika, pagrįsta šaltu arba specialiu iš paciento paimtos plazmos apdorojimu. Tada jis suleidžiamas atgal pacientui.
	Plazmos kaskadinis filtravimas (plazmaferezė) yra plazmos valymas nuo toksinų, antikūnų, hormonų ir kitų medžiagų, kurių lygis organizme smarkiai padidėja.
Fizioterapija ir masažas (po ūminio uždegiminio proceso sumažėjimo)	Amplipulso terapija, fonoforezė, elektroforezė, magnetinė ir lazerinė terapija, aplikacijos naudojant ozokeritą ir parafiną, NSO, UHF.
Fizioterapija	Pratimų terapijos pratimai yra skirti užkirsti kelią funkciniams sutrikimams ir kontraktūrų vystymuisi.
Chirurgija	Tipai: artrotomija, sinovialinės membranos ekscizija (sinovektomija), artrodezė, sąnarių rezekcija, medicininė artroskopija, cheilektomija. Kai sąnarys sunaikinamas, nurodoma rekonstrukcinė artroplastika arba sąnario endoprotezavimas (sąnario pakeitimas).

Artrito gydymas

Įvairių tipų artrito gydymo metodai yra labai panašūs, skirtumai yra tik kai kuriuose specifiniuose niuansuose, pavyzdžiui:

• Esant specifiniam artritui, gydoma pagrindinė liga (sergant tuberkulioze, pagrindinis dėmesys skiriamas vaistams nuo tuberkuliozės).
• Siekiant sumažinti psoriazinio artrito aktyvumą, aukščiau išvardyti metodai papildomi kraujo ultravioletiniu ar lazeriniu švitinimu, hemosorbcija. Iš fizioterapijos PUVA terapija yra veiksminga, derinant specialaus fotosensibilizuojančio vaisto nurijimą su išoriniu ilgo bangų ultravioletinių spindulių poveikiu.

Santrauka

Tik skrupulingai laikydamiesi gydytojo rekomendacijų, galite nugalėti artritą. Paprastai prognozė yra palanki, tačiau ji visiškai priklauso nuo savalaikio kreipimosi į specialistą ir gydymo pabaigos. Šiuolaikiniai metodai leidžia ištaisyti net labiausiai apleistą situaciją atliekant sąnario operaciją.

Savininkas ir atsakingas už svetainę ir turinį: Afinogenovas Aleksejus.

Skaitykite daugiau, jums patiks:

Tu ne vergas!
Uždaras edukacinis kursas elito vaikams: „Tikras pasaulio sutvarkymas“.
http://noslave.org

Iš Vikipedijos, nemokamos enciklopedijos

Daugelis (bet ne visi) pagrindinių vaistų, naudojamų reumatoidiniam artritui gydyti, taip pat veikia kai kurias kitas ligas, kurios, kaip manoma, yra autoimuninio pobūdžio arba įrodyta. Tokios ligos yra: opinis kolitas, Krono liga, psoriazė, autoimuninis glomerulonefritas, lėtinis aktyvus hepatitas. Gana įdomu pastebėti, kad sergant įvairiomis autoimuninėmis ligomis padeda įvairūs vaistai iš „pagrindinių“, kurie gali atspindėti jų etiologijos ir patogenezės skirtumus. Pagrindinių vaistų veiksmingumas sergant reumatoidiniu artritu ir kitomis autoimuninėmis ligomis yra susijęs su jų specifiniu priešuždegiminiu ir imunosupresiniu aktyvumu. Tuo pačiu metu pagrindiniai vaistai nuo reumato, priešingai nei gliukokortikoidai ir nesteroidiniai vaistai nuo uždegimo, netinka kaip „įprasti“ priešuždegiminiai vaistai nuo uždegimo, kurių patogenezėje nedalyvauja tam tikri specifiniai autoimuniniai mechanizmai. Tie pagrindiniai vaistai, kurie nėra „tikri“ imunosupresantai (pvz., Pagrindiniai vaistai metotreksatas, azatioprinas ar ciklosporinas), taip pat negali būti naudojami imuniteto slopinimui esant sąlygoms, nesusijusioms su autoimunija, pvz., Organų ir audinių transplantacijai. Imunosupresinis salazopiridazino ar chlorokvino aktyvumas tam yra per silpnas ir, be to, būdingas autoimunijai. Bendra visų pagrindinių vaistų savybė yra lėtas, laipsniškas poveikio vystymasis, dėl kurio gali prireikti kelių mėnesių gydymo. Norint greitai pasiekti simptominį reumatoidinio artrito ir kitų autoimuninių ligų pagerėjimą, laukiant pagrindinio gydymo poveikio, skiriami gliukokortikoidai, nesteroidiniai vaistai nuo uždegimo. Esant sunkiai reumatoidinio artrito eigai arba, pavyzdžiui, Krono ligai, gali prireikti kartu vartoti du ar daugiau pagrindinių vaistų iš skirtingų grupių, turinčių skirtingus veikimo mechanizmus. Šiuo atveju labai svarbu atsižvelgti į galimybę padidinti gydymo toksiškumą tam tikrais deriniais. Pavyzdžiui, metotreksato derinys su sulfasalazinu ar salazopiridazinu padidina metotreksato hematologinį toksiškumą, nes sulfonamidai, kaip ir metotreksatas, yra dihidrofolato reduktazės inhibitoriai žmogaus ląstelėse, ne tik bakterijose. Metotreksato ir ciklosporino derinys padidina imunosupresijos laipsnį ir atitinkamai padidina infekcinių ir neoplastinių gydymo komplikacijų riziką. klasifikacija Pagrindiniai vaistai nuo reumato yra suskirstyti į kelias grupes: Imunosupresantai: Infliksimabas („Remicade“) Levamizolis („Decaris“) Leflunomidas ("Arava") Merkaptopurinas („Puri-Netol“) Ciklosporinas (Sandimmun Neoral) Ciklofosfamidas - retai naudojamas dėl didelio toksiškumo Aukso preparatai: Auranofin # („Auropan“, „Ridaura“) Natrio aurotiosulfatas # ("Sanocrizin") Aurotioprol # ("Chrysanol") D-penicilaminas („Cuprenil“) 5-aminosalicilo rūgšties dariniai: 4-aminochinolino dariniai: Chlorokvinas (Delagil) Hidroksichlorokvinas ("Plaquenil") Matricos metaloproteinazės inhibitoriai: # - 2015 m. vaistas nėra registruotas Rusijoje : neteisingas vaizdas arba jo trūksta Šiame straipsnyje trūksta informacijos. Informacija turi būti patikrinta, kitaip ji gali būti suabejota ir ištrinta. .php? title =% D0% 91% D0% BE% D0% BB% D0% B5% D0% B7% D0% BD% D1% 8C-% D0% BC% D0% BE% D0% B4% D0% B8 % D1% 84% D0% B8% D1% 86% D0% B8% D1% 80% D1% 83% D1% 8E% D1% 89% D0% B8% D0% B5_% D0% B0% D0% BD% D1 % 82% D0% B8% D1% 80% D0% B5% D0% B2% D0% BC% D0% B0% D1% 82% D0% B8% D1% 87% D0% B5% D1% 81% D0% BA % D0% B8% D0% B5_% D0% BF% D1% 80% D0% B5% D0% BF% D0% B0% D1% 80% D0% B0% D1% 82% D1% 8B & action = redaguoti] šį straipsnį pridėdami nuorodų į. Šis ženklas nustatytas 2009 m. Rugsėjo 29 d. [[K: Vikipedija: straipsniai be šaltinių (šalis: Lua klaida: callParserFunction: funkcija „#property“ nerasta. )]] [[K: Vikipedija: straipsniai be šaltinių (šalis: Lua klaida: callParserFunction: funkcija „#property“ nerasta. )]]

Parašykite apžvalgą apie straipsnį „Ligą modifikuojantys vaistai nuo reumato“

Pastabos (redaguoti)

Ištrauka, apibūdinanti ligas modifikuojančius vaistus nuo reumato

Magdalietė žinojo, kad norėdama įvykdyti Radomiro įsakymą, ji turi jaustis pasitikinti savimi, susikaupusi ir stipri. Bet kol ji tik gyveno, buvo užrakinta giliausio liūdesio ir buvo beprotiškai vieniša ...
Be Radomiro jos gyvenimas tapo tuščias, bevertis ir kartus ... Jis dabar gyveno kažkur toli, nepažįstamame ir nuostabiame pasaulyje, kur jos siela negalėjo pasiekti ... Ir ji taip pasiilgo jo kaip žmogaus, kaip moters ! .. Ir niekas, deja, niekaip negalėjo jai padėti.
Tada mes vėl ją pamatėme ...
Magdalena viena sėdėjo ant aukštos uolos, visiškai apaugusi laukinėmis gėlėmis, prispaudė kelius prie krūtinės ... Ji, kaip jau tapo įprasta, išvydo saulėlydį - dar viena įprasta diena gyveno be Radomiro ... Ji žinojo, kad bus dar daug tokių dienų ... tiek daug. Ir ji žinojo, kad turės priprasti. Nepaisant viso kartėlio ir tuštumos, Magdalena gerai suprato - jos laukia ilgas, sunkus gyvenimas, ir ji turės tai išgyventi viena ... Be Radomiro. Ko ji iki šiol negalėjo įsivaizduoti, nes jis gyveno visur - kiekvienoje jos ląstelėje, jos svajonėse ir budrume, kiekviename objekte, kurį jis kadaise palietė. Atrodė, kad visa aplinkinė erdvė buvo prisotinta Radomiro buvimo ... Ir net jei ji norėtų, tai neišgelbėjo.
Vakaras buvo ramus, ramus ir šiltas. Po dienos karščių atgimstanti gamta siautė sušilusių žydinčių pievų ir spyglių kvapais ... Magdalena klausėsi monotoniškų paprasto miško pasaulio garsų - tai buvo stebėtinai taip paprasta ir taip ramu! .. vasaros karščio, netoliese esančiuose krūmuose garsiai zvimbė bitės. Netgi jie, darbštūs, mieliau atsitraukė nuo degančių dienos spindulių, o dabar jie laimingai sugerdavo gaivinančią vakaro vėsą. Jausdamas žmogišką gerumą, mažytis spalvotas paukštis be baimės atsisėdo ant šilto Magdalenos peties ir atsidėkodamas pratrūko skambiai sidabriškais triukais ... Tačiau Magdalietė to nepastebėjo. Ji vėl pakilo į pažįstamą savo svajonių pasaulį, kuriame Radomiras vis dar gyveno ...
Ir ji vėl jį prisiminė ...
Jo neįtikėtinas gerumas ... Jo gausus gyvenimo troškulys ... Jo šviesi meilinga šypsena ir skvarbus mėlynų akių žvilgsnis ... Ir tvirtas pasitikėjimas pasirinkto kelio teisingumu. Prisiminiau nuostabų, stiprų vyrą, kuris, būdamas dar vaikas, jau palenkė sau visas minias! ..
Prisiminiau jo meilę ... Didelės jo širdies šilumą ir ištikimybę ... Visa tai dabar gyveno tik jos atmintyje, nepasiduodama laikui, nepasileidusi į užmarštį. Visa tai gyveno ir ... skaudėjo. Kartais jai net atrodė - tik šiek tiek daugiau, ir ji nustos kvėpuoti ... Tačiau dienos bėgo. Ir gyvenimas vis tiek tęsėsi. Ją įpareigojo Radomiro palikta pareiga. Todėl, kiek galėdama, neatsižvelgė į savo jausmus ir norus.
Jos sūnus Svetodaras, kurio ji beprotiškai pasiilgo, buvo tolimoje Ispanijoje su Radanu. Magdalietė žinojo - jam buvo sunkiau ... Jis dar buvo per jaunas, kad susitaikytų su tokia netektimi. Tačiau ji taip pat žinojo, kad net ir giliausiame sielvarte jis niekada neparodys savo silpnybės svetimiems žmonėms.
Jis buvo Radomiro sūnus ...
Ir tai įpareigojo jį būti stipriu.
Vėl praėjo keli mėnesiai.
Ir dabar po truputį, kaip atsitinka net ir su baisiausia netektimi, Magdalietė ėmė atgimti. Matyt, atėjo tinkamas laikas grįžti prie gyvųjų ...

Pasirinkę mažytę Montsegur, kuri buvo magiškiausia slėnio pilis (tokia, kokia ji buvo „perėjimo taške“ į kitus pasaulius), Magdalena ir jos dukra netrukus pradėjo lėtai judėti ten. Jie pradėjo gyventi naujame, dar nepažįstamame name ...
Ir galiausiai, prisiminusi atkaklų Radomiro troškimą, Magdalena pamažu pradėjo verbuoti savo pirmuosius mokinius ... Tai turbūt buvo viena lengviausių užduočių, nes kiekvienas žmogus šiame nuostabiame žemės sklype buvo daugiau ar mažiau gabus. Ir beveik visi buvo ištroškę žinių. Todėl labai greitai Magdalietė jau turėjo kelis šimtus labai stropių mokinių. Tada šis skaičius išaugo iki tūkstančio ... Ir labai greitai jos mokymai apėmė visą Magų slėnį. Ir ji paėmė kuo daugiau žmonių, norėdama pabėgti nuo savo karčių minčių, ir neapsakomai džiaugėsi, kad okitaniečiai nekantriai siekia žinių! Ji žinojo - Radomiras būtų nuoširdžiai tuo džiaugęsis ... ir įdarbinęs dar daugiau pretendentų.
- Atsiprašau, Severi, bet kaip Magai su tuo sutiko?! Juk jie taip kruopščiai saugo savo Žinias nuo visų? Kaip Vladyka tai leido? Magdalietė mokė visus, nesirinko tik iniciatorių, ar ne?
- Vladyka niekada su tuo nesutiko, Izidora ... Magdalietė ir Radomiras ėjo prieš jo valią, atskleisdami šias žinias žmonėms. Ir aš vis dar nežinau, kuris iš jų buvo teisus ...

5315 0

Uždegiminės reumatinės ligos, kurių pagrindinės formos yra reumatoidinis artritas (RA), difuzinės jungiamojo audinio ligos (DBTD), sisteminis vaskulitas, seronegatyvios ir mikrokristalinės artropatijos, yra vienos sunkiausių lėtinės žmogaus patologijos formų. Šių ligų farmakoterapija ir toliau išlieka viena sunkiausių šiuolaikinės klinikinės medicinos problemų.

Daugelio ligų etiologija nežinoma, todėl neįmanoma atlikti veiksmingos etiotropinės terapijos. Tačiau pastaraisiais metais, iššifruojant jų patogenezę, buvo pasiekta akivaizdi pažanga, kurią pirmiausia lėmė žinių apie struktūrines ir funkcines imuninės sistemos ypatybes, imuninio atsako ir uždegimo vystymosi mechanizmus išplėtimas.

Šiuo metu reumatinėms ligoms gydyti naudojama daugybė vaistų, turinčių skirtingą cheminę struktūrą ir farmakologinius veikimo mechanizmus, kurių bendra savybė yra gebėjimas slopinti uždegimo vystymąsi. Tai nesteroidiniai vaistai nuo uždegimo, gliukokortikoidai, turintys priešuždegiminį poveikį, ir vadinamieji pagrindiniai vaistai nuo reumato (aukso druskos, vaistai nuo maliarijos, citotoksiniai vaistai ir kt.), Kurie, kaip manoma, daro gilesnį poveikį imuninei sistemai. ir uždegiminiai procesai, kuriais grindžiamos reumatinės ligos. Intensyviai kuriami nauji gydymo metodai, pagrįsti imunoterapiniais metodais.

Mūsų šalyje išleistos kelios monografijos apie reumatinių ligų farmakoterapiją (V.A. Nasonova, Ya. A. Sigidin. Patogenetinė reumatinių ligų terapija, 1985 m.; V.A. A. Sigidinas, NG Guseva, MM Ivanova. Difuzinės jungiamojo audinio ligos, 1994 m. ). Tačiau pastaraisiais metais atsirado labai daug naujų klinikinių ir eksperimentinių duomenų apie anksčiau žinomų vaistų nuo reumato ir naujų vaistų bei gydymo metodų veikimo mechanizmus, vartojimo taktiką ir veiksmingumą.

Knygoje sistemingai pateikiama šiuolaikinė informacija apie svarbiausius vaistus nuo uždegimo, tačiau pagrindinis uždavinys buvo susipažinti su naujomis uždegiminių reumatinių ligų farmakoterapijos plėtros tendencijomis.

Tikimės, kad knyga bus naudinga praktikuojantiems reumatinėmis ligomis sergančius pacientus ir skatins specialistų, dalyvaujančių teorinių medicinos problemų kūrime, imunologų, biochemikų, farmakologų susidomėjimą farmakologiniais reumatologijos aspektais.

Viena iš labiausiai paplitusių ir sunkių reumatinių ligų yra RA, kurios gydymui naudojamas visas vaistų nuo reumato ir gydymo metodų arsenalas (V. A. Nasonova ir M. G. Astapenko, 1989). Štai kodėl kuriama vaistų nuo reumatizmo klasifikacija pagal jų vietą gydant RA.

Remiantis farmakologinių savybių skirtumais, vaistai nuo reumato yra klasifikuojami kaip priešuždegiminiai analgetikai (NVNU); priešuždegiminiai gliukokortikoidai (GC), imunomoduliuojantys / imunosupresantai (aukso druskos, vaistai nuo maliarijos, citotoksiniai vaistai ir kt.). Pagal kitą klasifikaciją NVNU yra laikomi simptominiais, neturinčiais įtakos ligos vystymosi mechanizmams, priešingai nei ligą modifikuojantys ar lėtai veikiantys vaistai nuo reumato, kurie, kaip manoma, turi įtakos ligos etiopatogenezei.

Siekiant klasifikuoti vaistus nuo reumato, taip pat buvo naudojamas metodas, kuriame visų pirma atsižvelgiama į jų toksiškumą, pagal kurį jie yra suskirstyti į pirmosios, antrosios ir trečiosios eilės vaistus. Buvo pasiūlyta klasifikuoti vaistus nuo reumato, atsižvelgiant į terapinio poveikio pradžios greitį ir jo trukmę nutraukus gydymą. NVNU ir GK, skirtingai nuo ligą modifikuojančių / lėtai veikiančių vaistų nuo reumato, savo poveikį parodo labai greitai (per kelias valandas ar dienas). Be to, buvo daroma prielaida, kad jei nutraukus NVNU ir GC paūmėjimas vystosi gana greitai, tai lėtai veikiančių vaistų nuo reumato poveikis išlieka ilgiau.

Tačiau dabar tapo akivaizdu, kad tradicinės klasifikacijos neatitinka šiuolaikinių reikalavimų tiek terminijos, tiek skirstymo į farmakologines kategorijas požiūriu. Tiesą sakant, tik NVNU ir GC yra santykinai homogeniški, atsižvelgiant į vaistų grupės farmakologinį ir terapinį aktyvumą.

Nuo 1991 m., Globojamas PSO ir Tarptautinės lygos prieš reumatines ligas, buvo sukurta nauja vaistų nuo reumato klasifikacija (HE Paulus ir kt., 1992; JP Edmonds ir kt., 1993), pagal kuriuos šie vaistai yra suskirstytas į dvi pagrindines kategorijas:

I. Simptomus modifikuojantys vaistai nuo reumato, kurie teigiamai veikia uždegiminio sinovito simptomus ir klinikines apraiškas:
1) nesteroidiniai vaistai nuo uždegimo
2) gliukokortikoidai
3) lėtai veikiantys vaistai: antimaliariniai vaistai, aukso druskos, antimetabolitai, citotoksiniai vaistai
II. Ligą kontroliuojantys antireumatiniai vaistai, turintys įtakos RA eigai, kurie turi atitikti šiuos reikalavimus:
a. pagerinti ir išlaikyti sąnarių funkcines galimybes kartu su uždegiminio sinovito intensyvumo sumažėjimu;
b. užkirsti kelią ar žymiai sumažinti sąnarių struktūrinių pokyčių progresavimo greitį.

Tokiu atveju išvardytas poveikis turėtų pasireikšti mažiausiai 1 metus nuo gydymo pradžios; klasifikuojant vaistus, turėtų būti nurodytas laikotarpis (mažiausiai 2 metai), per kurį jo terapinis poveikis atitinka išvardytus kriterijus.

Ši klasifikacija nuo ankstesnių skiriasi tikroviškesniu požiūriu vertinant RA terapinį vaistų veiksmingumą. Dabar tapo akivaizdu, kad bendra visų esamų vaistų nuo reumatizmo savybė yra gebėjimas sukelti klinikinį pagerėjimą, o jų gebėjimas paveikti reumatoidinio proceso progresavimą ir rezultatus negali būti laikomas griežtai įrodytu. Todėl šiuo metu nė vienas antireumatinis vaistas negali būti priskirtas „ligų kontrolei“.

Tačiau tai neatmeta galimybės tolesnių tyrimų metu perkelti tam tikrus vaistus iš pirmosios grupės į antrąją. Atrodo, kad ši nuostata yra esminė, nes ji turėtų prisidėti prie farmakologinių ir klinikinių reumatologijos tyrimų plėtojimo, siekiant nustatyti gydymo veiksmingumo kriterijus, taip pat sukurti naujus, veiksmingesnius vaistus nuo reumato ar racionalius jų derinius.

E.L. Nasonovas

Genų inžinerija ir vaistai

Mikrobiologinė vaistų gamyba

Prieš atsirandant rekombinantinei DNR technologijai, daug vaistų, kurių pagrindą sudaro žmogaus baltymai, buvo galima gauti tik nedideliais kiekiais, jų gamyba buvo labai brangi, o biologinio veikimo mechanizmas kartais buvo menkai suprantamas. Naudojant naujas technologijas, gaunamas visas tokių vaistų asortimentas, kurio pakanka efektyviam jų tyrimui ir naudojimui klinikoje. Iki šiol buvo klonuota daugiau nei 400 įvairių žmogaus baltymų genų (daugiausia cDNR pavidalu), kurie gali tapti vaistais. Dauguma šių genų jau yra ekspresuojami ląstelėse šeimininkėse, o jų produktai dabar naudojami įvairioms žmonių ligoms gydyti. Kaip įprasta, jie pirmiausia išbandomi su gyvūnais, o po to atliekami griežti klinikiniai tyrimai. Metinė pasaulinė vaistų, pagrįstų žmogaus baltymais, rinka yra apie 150 milijardų JAV dolerių ir nuolat auga. Pasaulinės vaistų, pagamintų iš rekombinantinių baltymų, rinkos apimtis didėja 12–14% per metus ir 2000 m. Sudarė maždaug 20 mlrd.

Kita vertus, specifinių antikūnų kaip terapinių agentų naudojimas yra perspektyvus. Jie naudojami neutralizuoti toksinus, kovoti su bakterijomis, virusais ir gydyti vėžį. Antikūnas arba neutralizuoja „įsibrovėlį“ - svetimą agentą, arba sunaikina konkrečią tikslinę ląstelę. Nepaisant daug žadančių galimybių, antikūnai vis dar retai naudojami ligų prevencijai ir gydymui. Ir tik plėtojant rekombinantinės DNR technologiją ir kuriant monokloninių antikūnų gamybos metodus bei iššifruojant imunoglobulinų molekulinę struktūrą ir funkciją, vėl atsirado komercinis susidomėjimas specifinių antikūnų naudojimu įvairių ligų gydymui.

Naujų daugelio žmonių ligų prevencijos ir gydymo metodų sukūrimas labai prisidėjo prie žmonių gerovės augimo XX a. Tačiau šis procesas negali būti laikomas užbaigtu. Vadinamosios „senosios“ ligos, pavyzdžiui, maliarija, tuberkuliozė ir kt., Gali vėl pasireikšti, kai tik susilpnėja prevencinės priemonės arba atsiranda atsparių padermių. Tipiška situacija šiuo atžvilgiu yra Ukrainoje ir Rusijoje.

Pirmieji GMO produktai yra antibiotikai

Antibiotikai apima mažos molekulinės masės medžiagas, kurios skiriasi chemine struktūra. Bendras šių junginių bruožas yra tas, kad, būdami gyvybinės mikroorganizmų veiklos produktai, nedidelėmis koncentracijomis jie konkrečiai sutrikdo kitų mikroorganizmų augimą.

Dauguma antibiotikų yra antriniai metabolitai. Jie, kaip ir toksinai bei alkaloidai, negali būti klasifikuojami kaip medžiagos, būtinos mikroorganizmų augimui ir vystymuisi. Atsižvelgiant į tai, antriniai metabolitai skiriasi nuo pirminių, dėl kurių mikroorganizmas miršta.

Antibiotikų, kaip ir kitų antrinių metabolitų, biosintezė paprastai vyksta ląstelėse, kurios nustojo augti (idiofazė). Jų biologinis vaidmuo užtikrinant gyvybinę gamintojų ląstelių veiklą vis dar nėra iki galo ištirtas. Ekspertai, tiriantys biotechnologijų perspektyvas antibiotikų mikrobiologinės gamybos srityje, mano, kad nepalankiomis sąlygomis jie stabdo konkuruojančių mikroorganizmų augimą, taip sudarydami palankesnes sąlygas vieno ar kito antibiotiko mikrobų gamintojui išgyventi. Antibiotikų gamybos proceso svarbą mikrobinės ląstelės gyvenime patvirtina faktas, kad streptomicetose apie 1% genomo DNR sudaro genai, koduojantys antibiotikų biosintezės fermentus, kurie gali būti ilgai neišreikšti. Žinomų antibiotikų gamintojai daugiausia yra šešios gijinių grybų gentys, trys aktinomicetų gentys (beveik 4000 skirtingų antibiotikų) ir dvi tikrų bakterijų gentys (apie 500 antibiotikų). Iš gijinių grybų ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas Cephalosporium ir Penicillium genčių pelėsiams, kurie yra vadinamųjų beta laktaminių antibiotikų-penicilinų ir cefalosporinų-gamintojai. Dauguma aktinomicetų, kurie sintetina antibiotines medžiagas, įskaitant tetraciklinus, priklauso Streptomyces genčiai.

Iš 5000–6000 žinomų natūralių antibiotinių medžiagų tik apie 1000 gaminama parduoti vartotojams.) Laboratorinės pelėsių padermės produktyvumas - 2 mg preparato 1 litrui kultūros skysčio - buvo aiškiai nepakankamas pramoninei gamybai. antibiotiko. Pakartotinai sistemingai veikiant pradinę Penicillium chrisogenum padermę tokiems mutagenams kaip rentgeno spinduliai ir ultravioletiniai spinduliai, azoto garstyčių dujos kartu su spontaniškomis mutacijomis ir atrinkus geriausius gamintojus, buvo įmanoma padidinti grybelio produktyvumą 10 000 kartų ir Penicilino koncentracija kultūros skystyje padidėja iki 2%.

Vis dar naudojamas būdas padidinti antibiotikus gaminančių padermių efektyvumą, pagrįstas atsitiktinėmis mutacijomis ir kuris tapo klasikiniu, nepaisant milžiniškų darbo sąnaudų. Tokia situacija atsiranda dėl to, kad antibiotikas, skirtingai nei baltymas, nėra konkretaus geno produktas; antibiotikų biosintezė atsiranda dėl 10–30 skirtingų fermentų, kuriuos koduoja atitinkamas skaičius skirtingų genų, bendro poveikio. Be to, daugelio antibiotikų, kurių mikrobiologinė gamyba nustatyta, molekuliniai jų biosintezės mechanizmai dar nėra ištirti. Poligeninis mechanizmas, kuriuo grindžiamas antibiotikų biosintezė, yra priežastis, kodėl atskirų genų pokyčiai nesuteikia sėkmės. Įprastų mutantų produktyvumo analizės metodų automatizavimas leidžia ištirti dešimtis tūkstančių veikiančių padermių ir taip pagreitina atrankos procedūrą naudojant klasikinę genetinę techniką.

Naujoji biotechnologija, pagrįsta antibiotikų superproduktorių padermių naudojimu, suponuoja gamintojo apsaugos nuo jo sintezuoto antibiotiko mechanizmų tobulinimą.

Padermės, atsparios didelėms antibiotikų koncentracijoms auginimo terpėje, pasižymi dideliu produktyvumu. Į šią savybę taip pat atsižvelgiama projektuojant superprodukcines ląsteles. Nuo penktilino atradimo 1920 -ųjų pabaigoje iš įvairių mikroorganizmų, turinčių skirtingą specifiką ir skirtingus veikimo mechanizmus, buvo išskirti daugiau nei 6000 antibiotikų. Platus jų naudojimas gydant infekcines ligas padėjo išgelbėti milijonus gyvybių. Didžioji dauguma pagrindinių antibiotikų buvo išskirti iš gramteigiamos dirvožemio bakterijos Streptomyces, nors grybai ir kitos gramteigiamos bei gramneigiamos bakterijos taip pat juos gamina. Kasmet pasaulyje pagaminama 100 000 tonų antibiotikų, kurių vertė yra maždaug S milijardo JAV dolerių, įskaitant daugiau nei 100 milijonų dolerių antibiotikų, pridedamų prie gyvulių pašarų kaip priedų ar augimo pagreitintojų.

Apskaičiuota, kad mokslininkai kasmet atranda nuo 100 iki 200 naujų antibiotikų, visų pirma per išsamias tyrimų programas, kad surastų tūkstančius skirtingų mikroorganizmų, kurie sintezuotų unikalius antibiotikus. Naujų vaistų gamyba ir klinikiniai tyrimai yra labai brangūs ir parduodami tik tie vaistai, kurie turi didelę terapinę vertę ir ekonominį interesą. Jie sudaro 1-2% visų nustatytų antibiotikų. Rekombinantinės DNR technologija čia turi didelį poveikį. Pirma, jis gali būti naudojamas kuriant naujus unikalios struktūros antibiotikus, kurie turi galingesnį poveikį tam tikriems mikroorganizmams ir turi minimalų šalutinį poveikį. Antra, genų inžinerijos metodai gali būti naudojami siekiant padidinti antibiotikų derlių ir atitinkamai sumažinti jų gamybos sąnaudas.

Galime daryti prielaidą, kad klinikinė biotechnologija atsirado prasidėjus pramoninei penicilino gamybai 40 -aisiais. ir jo panaudojimas terapijoje. Matyt, šio pirmojo natūralaus penicilino naudojimas labiau nei bet kuris kitas vaistas turėjo įtakos sergamumo ir mirtingumo mažinimui, tačiau, kita vertus, iškėlė nemažai naujų problemų, kurias vėl būtų galima išspręsti naudojant biotechnologijas.

Pirma, sėkmingas penicilino vartojimas sukėlė didelį šio vaisto poreikį, ir norint jį patenkinti, reikėjo dramatiškai padidinti penicilino derlių jo gamybos metu. Antra, pirmasis penicilinas - C (benzilpenicilinas) - daugiausia veikė gramteigiamas bakterijas (pvz., Streptokokus ir stafilokokus), todėl reikėjo gauti platesnio veikimo ir (arba) aktyvumo antibiotikų, užkrečiančių ir gramneigiamus bakterijų, tokių kaip E. coli ir Pseudomonas. Trečia, kadangi antibiotikai sukėlė alergines reakcijas (dažniausiai nedideles, pvz., Odos bėrimą, bet kartais sunkesnes, gyvybei pavojingas anafilaksijos apraiškas), reikėjo turėti visą antibakterinių preparatų rinkinį, kad būtų galima rinktis iš vienodai veiksmingų vaistų toks, kuris nesukeltų alergijos pacientui. Ketvirta, penicilinas yra nestabilus rūgštinėje skrandžio aplinkoje ir jo negalima vartoti per burną. Galiausiai daugelis bakterijų įgyja atsparumą antibiotikams. Klasikinis to pavyzdys yra stafilokokų susidarymas fermento penicilinazės (teisingiau-beta-laktamazės), kuri hidrolizuoja amidinę jungtį penicilino beta laktaminiame žiede, susidarant farmakologiškai neaktyviai penicilino rūgščiai. Gaminant peniciliną buvo galima padidinti derlių, daugiausia dėl nuoseklaus pirminio Penicillium chrysogenum padermės mutantų serijos naudojimo, taip pat pasikeitus auginimo sąlygoms.

Vieno antibiotiko biosintezės procesą gali sudaryti dešimtys fermentinių reakcijų, todėl visų jo biosintezės genų klonavimas nėra lengva užduotis. Vienas iš būdų izoliuoti visą tokių genų rinkinį yra pagrįstas vieno ar kelių mutantinių padermių, negalinčių sintetinti šio antibiotiko, transformacija su klonų banku, sukurtu iš laukinio tipo padermės chromosomų DNR. Įvedus klono banką į mutantines ląsteles, atrenkami transformantai, galintys sintetinti antibiotiką. Tada klono, kuriame yra funkcinis, iš anksto sumaišytas antibiotikų genas (ty genas, atkuriantis mutanto padermės prarastą funkciją), plazmidinė DNR yra izoliuota ir naudojama kaip zondas kitam laukinio tipo chromosomų DNR klonų bankui tikrinti padermė, iš kurios klonai, turintys nukleotidų sekas, sutampa su zondo seka. Taigi, DNR elementai, esantys greta komplementuojančios sekos, yra identifikuojami ir tada klonuojami, o visas antibiotikų biosintezės genų klasteris atkuriamas. Aprašyta procedūra susijusi su tuo atveju, kai šie genai yra sugrupuoti į vieną chromosomų DNR vietą. Jei biosintezės genai yra išsibarstę mažų grupių pavidalu skirtingose ​​vietose, tada, norint gauti DNR klonus, kiekvienoje grupėje turite turėti bent vieną mutantą, kurio pagalba galima nustatyti likusius klasterių genus.

Naudojant genetinius ar biocheminius eksperimentus galima nustatyti ir išskirti vieną ar kelis pagrindinius biosintetinius fermentus, nustatyti jų N-galines aminorūgščių sekas ir, remiantis šiais duomenimis, susintetinti oligonukleotidų zondus. Šis metodas buvo naudojamas izopenicilino N sintetazės genui išskirti iš Penicillium chrysogenum. Šis fermentas katalizuoja oksidacinį 5- (1_-a-aminoadipilN-cisteinil-P-valino kondensaciją į izopeniciliną N, pagrindinę penicilinų, cefalosporinų biosintezės tarpinę medžiagą). ir cefalosporinai.

Naujų unikalių savybių ir specifiškumo turinčių antibiotikų galima gauti atliekant genetiškai modifikuotas manipuliacijas genais, susijusiais su jau žinomų antibiotikų biosinteze. Vienas iš pirmųjų eksperimentų, kurio metu buvo gautas naujas antibiotikas, buvo dviejų šiek tiek skirtingų antibiotikų biosintezės kelių sujungimas viename mikroorganizme.

Vienoje iš Streptomyces plazmidžių, plJ2303, turinčioje 32,5 kb S.coelicoior chromosomos DNR fragmentą, yra visi fermentų, atsakingų už antibiotiko aktinorodino biosintezę, genai iš acetato, priklausančio izochromanchinono grupės antibiotikams. Visa plazmidė ir įvairūs subklonai, turintys 32,5 kb fragmento dalis (pvz., PlJ2315), buvo įterpti į Streptomyces sp. Kamieną AM-7161, sintezuojantį susijusį antibiotiką medermiciną, arba į B1140 arba Tu22 S. padermę. susiję antibiotikai granaticinas ir dihidrogranaticinas.

Visi šie antibiotikai yra rūgščių ir šarmų rodikliai, suteikiantys augančiai kultūrai būdingą spalvą, priklausomai nuo terpės pH. Savo ruožtu terpės pH (ir spalva) priklauso nuo to, kuris junginys yra sintezuojamas. Tėvų S. coelicoior padermės mutantai, negalintys sintetinti aktinovodino, yra bespalviai. Spalvos išvaizda transformavus kamieną AM-7161 Streptomyces sp. arba padermės B1J40 arba Tu22 S. violaceoruber plazmidė, turinti visus ar kelis genus, koduojančius aktinorodino biosintezės fermentus, rodo naujo antibiotiko Transformants kamieno AM-7161 Streptomyces sp. ir štamas-6 1140 S. violaceoruber, turintis plazmidę pM2303, sintezuoja antibiotikus, kuriuos koduoja tiek plazmidė, tiek chromosomų DNR.

Tačiau transformavus S. violaceoruber padermę Tu22 plazmide plJ2303 kartu su aktinorodinu, sintetinamas naujas antibiotikas-dihidrogranatirodinas, o transformuojant padermę AM-7161-Streptomyces sp. PlJ2315 plazmidė sintezuoja kitą naują antibiotiką - mederrodiną A.

Struktūriškai šie nauji antibiotikai mažai skiriasi nuo aktinorodino, medermicino, granaticino ir hidrogranaticino ir tikriausiai susidaro, kai vieno biosintetinio kelio tarpinis produktas yra kito fermento substratas. Kai bus išsamiai ištirtos įvairių biosintetinių antibiotikų kelių biocheminės savybės, bus galima sukurti naujus unikalius labai specifinius antibiotikus, manipuliuojant genais, koduojančiais atitinkamus fermentus.

Naujų šiuolaikinių poliketidinių antibiotikų gavimo metodų kūrimas.

Terminas „poliketidas“ reiškia antibiotikų klasę, atsirandančią nuosekliai fermentiniu būdu kondensuojant karboksirūgštis, tokias kaip acetatas, propionatas ir butiratas. Kai kuriuos poliketidinius antibiotikus sintetina augalai ir grybai, tačiau daugumą jų formuoja aktinomicetai antrinių metabolitų pavidalu. Prieš manipuliuojant genais, koduojančiais fermentus poliketidinių antibiotikų biosintezei, reikėjo išsiaiškinti šių fermentų veikimo mechanizmą.

Išsamiai ištyrus genetinius ir biocheminius eritromicino biosintezės komponentus Saccharopolyspora erythraea ląstelėse, buvo įmanoma įvesti specifinius genų, susijusių su šio antibiotiko biosinteze, pokyčius ir susintetinti kitų savybių turinčius eritromicino darinius. Pirmiausia buvo nustatyta pirminė S. erythraea DNR fragmento struktūra. 56 kbp, kuriame yra ery genų klasteris, tada eritromicino poliketido sintazė buvo modifikuota dviem skirtingais būdais. Norėdami tai padaryti, 1) pašalinta beta ketoreduktazę koduojanti DNR sritis arba 2) buvo pakeistas enoilo reduktazę koduojantis DNR regionas. Šie eksperimentai leido eksperimentiškai parodyti, kad jei bus identifikuota ir apibūdinta genų grupė, koduojanti tam tikro poliketido antibiotiko biosintezės fermentus, tada, atlikus specifinius jų pakeitimus, bus galima tikslingai pakeisti antibiotiko struktūrą.

Be to, pjaustant ir sujungiant tam tikras DNR dalis, galima perkelti poliketido sintazės domenus ir gauti naujų poliketidų antibiotikų.

DNR technologija, skirta pagerinti antibiotikų gamybą

Genų inžinerijos pagalba galima ne tik sukurti naujus antibiotikus, bet ir padidinti jau žinomų sintezės efektyvumą. Ribojantis veiksnys pramoninėje antibiotikų gamyboje naudojant Streptomyces spp. dažnai ląstelėms prieinamas deguonies kiekis. Dėl prasto deguonies tirpumo vandenyje ir didelio Streptomyces kultūros tankio dažnai jo nepakanka, sulėtėja ląstelių augimas ir sumažėja antibiotiko išeiga. Norint išspręsti šią problemą, galima, pirma, pakeisti bioreaktorių, kuriuose auginama Streptomyces kultūra, dizainą, antra, naudojant genų inžinerijos metodus, sukurti Streptomyces padermes, kurios efektyviau naudoja turimą deguonį. Šie du metodai neatmeta vienas kito.

Viena iš strategijų, kurią naudoja kai kurie aerobiniai mikroorganizmai, norėdami išgyventi, kai trūksta deguonies, yra sintetinti į hemoglobiną panašų produktą, kuris gali kaupti deguonį ir tiekti jį į ląsteles. Pavyzdžiui, aerobinė bakterija Vitreoscilla sp. sintezuoja homodimerinį hemą turintį baltymą, funkciškai panašų į eukariotinį hemoglobiną. Vitreoscilla „hemoglobino“ genas buvo išskirtas, įterptas į Streptomyces plazmidės vektorių ir įvestas į šio mikroorganizmo ląsteles. Po ekspresijos Vitreoscilla hemoglobinas sudarė maždaug 0,1% visų S.coelicoior ląstelių baltymų, net kai ekspresija buvo kontroliuojama paties Vitreoscilla hemoglobino geno promotoriaus, o ne Streptomyces promotoriaus. Transformuotos S.coelicoior ląstelės, augančios esant mažam ištirpusio deguonies kiekiui (apie 5% prisotinimo koncentracijos), sintezavo 10 kartų daugiau aktinorodino 1 g sausų ląstelių masės ir turėjo didesnį augimo greitį nei ne transformuotos. Šis metodas taip pat gali būti naudojamas aprūpinti deguonimi kitus mikroorganizmus, augančius deguonies trūkumo sąlygomis.

Pradinė medžiaga kai kurių cefalosporinų - antibiotikų, kurie turi nedidelį šalutinį poveikį ir yra aktyvūs prieš daugelį bakterijų - cheminei sintezei yra 7 -aminocefalosporinė rūgštis (7ASA), kuri savo ruožtu yra sintetinama iš antibiotiko cefalosporino C. Deja, natūralūs mikroorganizmai gali 7ASA sintezės, dar nenustatyta.

Naujas 7ACA biosintezės kelias buvo sukurtas įterpiant specifinius genus į grybelio Acremonium chrysogenum plazmidę, kuri paprastai sintetina tik cefalosporiną-C. Vieną iš šių genų pavaizdavo grybo Fusarium solani cDNR, koduojanti D-aminorūgščių oksidazę, o kitą-iš Pseudomonas diminuta genomo DNR ir užkoduotą cefalosporino acilazę. Plazmidėje genai buvo kontroliuojami A. chrysogenum promotoriaus. Pirmajame naujo biosintezės kelio etape cefalosporinas-C paverčiamas 7-p- (5-karboksi-5-oksopentanamido) cefalosporino rūgštimi (keto-AO-7ACA), naudojant aminorūgščių oksidazę. Dalis šio produkto, reaguojant su vandenilio peroksidu, yra vienas iš šalutinių produktų, paverčiamas 7-beta- (4-karboksibutanamido) -cefalosporūgštimi (GL-7ACA). Ir cefalosporinas-C, ir keto-A0-7ACA, ir GL-7ACA gali būti hidrolizuojami cefalosporinacilazės būdu, kad susidarytų 7ACA, tačiau tik 5% cefalosporino-C yra tiesiogiai hidrolizuojami iki 7ACA. Todėl abu fermentai reikalingi 7ACA susidarymui esant dideliam derliui.

Interferonai

70 -ųjų pabaigoje - 80 -ųjų pradžioje. XX amžiaus DNR technologija pirmą kartą pradėjo pritraukti visuomenės ir didelių investuotojų dėmesį. Vienas perspektyvus biotechnologijų produktas buvo interferonas, kuris tuo metu buvo tikimasi kaip stebuklingas vaistas nuo įvairių virusinių ligų ir vėžio. Visi suinteresuoti pasaulio leidiniai pranešė apie žmogaus interferono cDNR išskyrimą ir vėlesnę ekspresiją Escherichia coll.

Žmogaus genams ar baltymams išskirti naudojami įvairūs metodai. Paprastai norimas baltymas yra išskiriamas ir nustatoma atitinkamos molekulės dalies aminorūgščių seka. Remiantis tuo, randama jį koduojanti nukleotidų seka, susintetinamas atitinkamas oligonukleotidas ir naudojamas kaip hibridizacijos zondas norimam genui ar cDNR išskirti iš genomo ar cDNR bibliotekų. Kitas būdas yra sukurti antikūnus prieš išgrynintą baltymą ir panaudoti juos bibliotekoms, kuriose yra išreikšti tam tikri genai, tikrinti. Žmogaus baltymams, kurie daugiausia sintezuojami viename audinyje, cDNR biblioteka, pagrįsta iš šio audinio izoliuota mRNR, bus praturtinta tikslinės DNR seka. Pavyzdžiui, pagrindinis baltymas, kurį sintezuoja Langerhanso salelių ląstelės kasoje, yra insulinas, o 70% iš šių ląstelių išskirtos mRNR jį koduoja.

Tačiau cDNR sodrinimo principas netaikomas tiems žmogaus baltymams, kurių kiekis yra labai mažas arba kurių sintezės vieta nežinoma. Tokiu atveju gali prireikti kitų eksperimentinių metodų. Pavyzdžiui, žmogaus interferonai (IF), įskaitant alfa, beta ir gama interferonus, yra natūralūs baltymai, kurių kiekvienas gali būti naudojamas gydymui. Pirmasis interferono genas buvo išskirtas devintojo dešimtmečio pradžioje. XX amžius. Nuo to laiko buvo atrasti keli skirtingi interferonai. E. coli sintezuojamas polipeptidas, veikiantis žmogaus leukocitų interferoną.

Keletas interferono savybių labai apsunkino jo cDNR išskyrimą. Pirma, nepaisant to, kad interferonas buvo išgrynintas daugiau nei 80 000 kartų, jį buvo galima gauti tik labai mažais kiekiais. tiksli jo molekulinė masė tuo metu nebuvo žinoma. Antra, skirtingai nuo daugelio kitų baltymų, interferonas neturi lengvai atpažįstamo cheminio ar biologinio aktyvumo: jis buvo įvertintas tik sumažėjus gyvūnų viruso citopatiniam poveikiui ląstelių kultūrai, ir tai yra sudėtingas ir ilgas procesas. Trečia, skirtingai nei insulinas, nebuvo žinoma, ar yra žmogaus ląstelių, galinčių gaminti interferoną pakankamai dideliais kiekiais, t.y. ar yra interferono mRNR šaltinis. Nepaisant visų šių sunkumų, cDNR, koduojanti interferoną, galiausiai buvo izoliuota ir apibūdinta. Izoliuojant jų cDNR, reikėjo sukurti specialų metodą, kad būtų įveikti sunkumai, susiję su nepakankamu atitinkamos mRNR ir baltymų kiekiu. Dabar ši DNR išskyrimo procedūra yra įprasta ir standartinė, o interferonams - tokia.

1. Iš žmogaus leukocitų išskirtos mRNR ir frakcionuojamos pagal dydį; atliko atvirkštinę transkripciją ir įterpė į pBR322 plazmidės Psti vietą.

2. Gautas produktas buvo paverstas Escherichia coli. Gauti klonai buvo suskirstyti į grupes. Buvo atlikti klonų bandymai, kurie leido paspartinti jų identifikavimo procesą.

3. Kiekvienas klono klonas buvo hibridizuotas su neapdorotu IF-mRNR preparatu.

4. Iš gautų hibridų, kuriuose yra klonuotos DNR ir mRNR, mRNR buvo izoliuota ir išversta į baltymų neturinčią baltymų sintezės sistemą.

5. Nustatytas kiekvieno mišinio, gauto dėl vertimo, tarpšakinis antivirusinis aktyvumas. Grupėse, kurios parodė interferono aktyvumą, buvo klonas su cDNR, hibridizuota su IF-mRNR.

6. Teigiamos grupės buvo suskirstytos į pogrupius, kuriuose buvo keli klonai, ir dar kartą išbandyti. Pogrupis buvo kartojamas tol, kol buvo nustatytas klonas, turintis viso ilgio žmogaus IF-cDNR.

Nuo to laiko buvo atrasta keletas skirtingų interferonų tipų. Buvo išskirti kelių interferonų genai ir parodytas jų veiksmingumas gydant įvairias virusines ligas, tačiau, deja, interferonas netapo panacėja.

Remiantis cheminėmis ir biologinėmis interferono savybėmis, galima išskirti tris grupes: IF-alfa, IF-beta ir IF-gama. IF-alfa ir IF-beta sintezuoja ląstelės, apdorotos virusų ar virusinės RNR vaistais, o IF-gama gaminama reaguojant į ląstelių augimą skatinančių medžiagų poveikį. IF-alfa yra koduojama mažiausiai 15 nealelinių genų šeimos, o IF-beta ir IF-gama-po vieną geną. IF alfa potipiai turi skirtingą specifiką. Pavyzdžiui, tiriant IF-elf-1 ir IF-alfa-2 veiksmingumą virusu apdorota galvijų ląstelių linija, šie interferonai pasižymi panašiu antivirusiniu aktyvumu, tuo tarpu virusu apdorotų žmogaus ląstelių atveju IF-alfa- 2 yra septynis kartus aktyvesnis nei IF-alfa 1. Jei antivirusinis aktyvumas tiriamas pelių ląstelėse, IF-alfa-2 yra 30 kartų mažiau veiksmingas nei IF-alfa-1.

Atsižvelgiant į tai, kad yra interferonų šeima, buvo bandyta keletą kartų sukurti IF, turinčius kombinuotas savybes, naudojant tai, kad skirtingi IF-alfa šeimos nariai skiriasi savo antivirusinio aktyvumo laipsniu ir specifiškumu. Teoriškai tai galima pasiekti sujungus skirtingų IF-alfa genų sekų dalis. Dėl to susidarys sulietas baltymas, kurio savybės skiriasi nuo kiekvieno pirminio baltymo. IF-alfa-1 ir IF-alfa-2 cDNR sekų palyginimas parodė, kad jose yra tos pačios restrikcijos vietos 60, 92 ir 150 pozicijose. Po abiejų cDNR skilimo šiose vietose ir vėlesnio fragmentų surišimo keli hibridai buvo gauti genai. Šie genai buvo išreikšti E. coli, sintezuoti baltymai buvo išgryninti ir ištirtos jų biologinės funkcijos. Išbandžius hibridinių IF apsaugines savybes žinduolių ląstelių kultūroje, paaiškėjo, kad kai kurie iš jų yra aktyvesni už tėvų molekules. Be to, daugelis hibridinių IF sukėlė 2 "-5" -oligoizoadenilato sintetazės susidarymą kontrolinėse ląstelėse. Šis fermentas dalyvauja sintezuojant 2 "-5" oligonukleotidus, kurie savo ruožtu aktyvuoja latentinę ląstelių endoribonukleazę, kuri skaido viruso mRNR. Kiti hibridiniai IF pasižymėjo didesniu antiproliferaciniu aktyvumu įvairių žmogaus vėžio ląstelių kultūrose nei pirminės molekulės.

Augimo hormonas

Naujų baltymų konstravimo strategija keičiant funkcines sritis arba nukreipta mutagenezė gali būti naudojama siekiant sustiprinti arba susilpninti baltymo biologinę savybę. Pavyzdžiui, vietinis žmogaus augimo hormonas (HGH) skirtingų tipų ląstelėse jungiasi tiek prie augimo hormono receptoriaus, tiek prie prolaktino receptoriaus. Norint išvengti nepageidaujamo šalutinio poveikio gydymo metu, būtina neįtraukti hGH prisijungimo prie prolaktino receptorių. Kadangi augimo hormono molekulės sritis, kuri jungiasi prie šio receptoriaus, tik iš dalies sutampa jos aminorūgščių seka su molekulės sritimi, kuri sąveikauja su prolaktino receptoriumi, buvo galima selektyviai sumažinti hormono prisijungimą prie pastarojo. Tam buvo naudojama specifinė vietos mutagenezė, dėl kurios įvyko tam tikrų pokyčių kai kurių aminorūgščių (His-18, His-21 ir Glu-174) šoninėse grupėse-Zn 2+ jonų ligandai, reikalingi aukštai -hGH prisijungimas prie prolaktino receptorių. Modifikuotas augimo hormonas jungiasi tik prie savo „receptorių“. Gauti rezultatai neabejotinai domina, tačiau dar nėra aišku, ar modifikuotą hGH galima naudoti klinikoje.

Cistinė fibrozė

Dažniausia mirtina paveldima liga tarp baltųjų - cistinė fibrozė. Jungtinėse Valstijose nustatyta 30 000 šios ligos atvejų, Kanadoje ir Europoje - 23 000. Pacientai, sergantys cistine fibroze, dažnai kenčia nuo plaučių infekcinių ligų. Pasikartojančių infekcijų gydymas antibiotikais ilgainiui sukelia atsparių patogeninių bakterijų padermių atsiradimą. Dėl bakterijų ir jų lizės produktų plaučiuose kaupiasi klampios gleivės, dėl kurių sunku kvėpuoti. Vienas iš gleivių komponentų yra didelės molekulinės masės DNR, kuri išsiskiria iš bakterijų ląstelių lizės metu. Biotechnologijų bendrovės „Genentech“ (JAV) mokslininkai išskyrė ir išreiškė DNazės geną-fermentą, kuris suskaido didelės molekulinės masės DNR į trumpesnius fragmentus. Išgrynintas fermentas švirkščiamas kaip aerozolio dalis į pacientų, sergančių cistine fibroze, plaučius, jis suskaido DNR, sumažėja gleivių klampumas, o tai palengvina kvėpavimą. Nors šios priemonės negydo cistinės fibrozės, jos palengvina. Fermentas neseniai buvo patvirtintas JAV maisto, vaistų ir kosmetikos departamento ir 2000 m. Pardavė apie 100 mln.

Kitas biotechnologinis produktas, padedantis pacientams, yra alginato liazė. Alginatas yra polisacharidas, kurį sintezuoja įvairūs dumbliai, dirvožemio ir jūros bakterijos. Jo monomeriniai vienetai yra du sacharidai-beta-D-mannuronatas ir alfa-1-guluronatas, kurių santykinis kiekis ir pasiskirstymas lemia tam tikro alginato savybes. Taigi, a-L-guluronato liekanos, sujungdamos kalcio jonus, sudaro grandinines ir grandinines kryžmines jungtis; beta-D-mannuronato liekanos suriša kitų metalų jonus. Alginatas, kuriame yra tokių kryžminių nuorodų, sudaro elastingą gelį, kurio klampumas yra tiesiogiai proporcingas polisacharido molekulių dydžiui.

Alginato išsiskyrimas iš gleivinių Pseudomonas aeruginosa padermių žymiai padidina gleivių klampumą pacientams, sergantiems cistine fibroze. Siekiant išvalyti kvėpavimo takus ir palengvinti pacientų būklę, be gydymo DNaze, alginato depolimerizacija turėtų būti atliekama naudojant alginato liazę.

Alginato liazės genas buvo išskirtas iš Flavobacterium sp., Gramneigiamos dirvožemio bakterijos, aktyviai gaminančios šį fermentą. Remiantis E. coli, buvo sukurtas Flavobacterium klonų bankas, o tie, kurie sintezuoja alginato liazę, buvo atrinkti, visus klonus padengus ant kietos terpės, kurioje yra alginato, pridedant kalcio jonų. Esant tokioms sąlygoms, visas terpėje esantis alginatas, išskyrus tą, kuris supa alginato lizazės gamybos kolonijas, sudaro kryžmines jungtis ir tampa drumstas. Hidrolizuotas alginatas praranda gebėjimą formuoti kryžmines nuorodas, todėl terpė aplink kolonijas, sintezuojančias alginato liazę, išlieka skaidri. Vienoje iš teigiamų kolonijų esančio klonuoto DNR fragmento analizė parodė, kad yra atviras skaitymo rėmas, koduojantis polipeptidą, kurio molekulinė masė yra apie 69 000. Išsamesni biocheminiai ir genetiniai tyrimai parodė, kad šis polipeptidas yra trijų pirmtakų alginato liazės, pagamintos Flavobacterium sp. Pirma, kai kurie proteolitiniai fermentai nupjauna iš jo N-galinį peptidą, sveriantį apie 6 000. Likęs baltymas, kurio molekulinė masė yra 63 000, gali depolimerizuoti alginatą, kurį gamina ir bakterijos, ir dumbliai. Vėliau pjaustant susidaro produktas, kurio molekulinė masė yra 23 000, depolimerizuojantis dumblių alginatas ir 40 000 molekulinės masės fermentas, naikinantis bakterinį alginatą. Norint gauti didelius fermento kiekius, kurių molekulinė masė yra 40 000, jį koduojanti DNR buvo amplifikuota polimerazės grandinine reakcija (PGR) ir įterpta į plazmidės vektorių, išskirtą iš B. subrjlis, turintį geną, koduojantį B. subrjlis signalinį peptidą. a-amilazė. Transkripcija buvo kontroliuojama naudojant penicilinazės genų ekspresijos sistemą. Kai B. subrjlis ląstelės buvo transformuotos gauta plazmide ir padengtos ant kietos terpės, kurioje yra alginato, pridedant kalcio jonų, susidarė kolonijos su dideliu halogenu. Kai tokios kolonijos buvo auginamos skystoje terpėje, rekombinantinė alginato lizazė buvo išleista į auginimo terpę. Vėlesni bandymai parodė, kad šis fermentas sugeba efektyviai suskystinti alginatus, kuriuos sintezuoja P. aeruginosa gleivinės padermės, išskirtos iš pacientų, sergančių cistine fibroze, plaučių. Reikia atlikti tolesnius tyrimus, siekiant nustatyti, ar rekombinantinės alginato liazės klinikiniai tyrimai yra tinkami.

Organų persodinimo atmetimo prevencija

Aštuntajame dešimtmetyje. buvo peržiūrėtos nuomonės apie pasyvią imunizaciją: ji pradėta laikyti profilaktine priemone kovojant su persodintų organų atmetimu. Buvo pasiūlyta skirti pacientams specifinius antikūnus, kurie jungsis prie tam tikrų tipų limfocitų, sumažindami imuninį atsaką prieš persodintą organą.

Pelės monokloniniai antikūnai OCTZ buvo pirmosios medžiagos, kurias JAV maisto, vaistų ir kosmetikos departamentas rekomendavo naudoti kaip imunosupresantus žmogaus organų transplantacijai. Vadinamosios T ląstelės, limfocitai, diferencijuojami užkrūčio liaukoje, yra atsakingi už organų atmetimą. OCTZ jungiasi prie receptoriaus, esančio bet kurios T ląstelės, vadinamos CD3, paviršiuje. Tai neleidžia išsivystyti visiškam imuniniam atsakui ir persodinto organo atmetimui. Šis imunosupresas yra labai veiksmingas, nors turi tam tikrą šalutinį poveikį, pavyzdžiui, karščiavimą ir bėrimą.

Buvo sukurtos antikūnų, naudojant E. coli, gamybos metodai. Hibridomos, kaip ir dauguma kitų gyvūnų ląstelių kultūrų, auga palyginti lėtai, nepasiekia didelio tankio ir reikalauja sudėtingų ir brangių terpių. Tokiu būdu gauti monokloniniai antikūnai yra labai brangūs, o tai neleidžia jų plačiai naudoti klinikoje.

Siekiant išspręsti šią problemą, buvo bandoma sukurti savotišką „bioreaktorių“, pagrįstą genetiškai modifikuotomis bakterijomis, augalais ir gyvūnais. Šiuo tikslu į šeimininko genomą buvo įvestos genų konstrukcijos, galinčios koduoti atskirus antikūnų regionus. Kad kai kurie imunoterapiniai agentai būtų efektyviai pristatyti ir veiktų, dažnai pakanka vienos antikūno antigeno surišimo srities (Fab arba Fv fragmento), t.y. antikūno Fc dalies buvimas neprivalomas.

GM augalai - farmacijos produktų gamintojai

Šiandien žemės ūkio biotechnologijų perspektyvos tiekti tokius augalus, kurie bus naudojami kaip vaistai ar vakcinos, atrodo vis tikroviškesni. Sunku įsivaizduoti, kaip tai gali būti svarbu neturtingoms šalims, kuriose tradiciniai vaistai vis dar yra naujovė, o tradicinės PSO skiepijimo programos yra per brangios ir sunkiai įgyvendinamos. Ši mokslinių tyrimų sritis turi būti remiama visais įmanomais būdais, įskaitant viešojo ir privataus ekonomikos sektorių bendradarbiavimą.

Tarp genų, kurių išraiška augaluose laikoma egzotiška, svarbiausi yra genai, koduojantys medicininės svarbos polipeptidų sintezę. Akivaizdu, kad Calgene patentas dėl pelių interferono ekspresijos augalų ląstelėse turėtų būti laikomas pirmuoju tyrimu, atliktu šioje srityje. Vėliau buvo parodyta imunoglobulinų sintezė augalų lapuose.

Be to, į augalo genomą galima įterpti geną, koduojantį viruso apvalkalo baltymą (-us). Vartodami augalą maistui, žmonės palaipsniui įgis imunitetą šiam virusui. Iš esmės tai yra vaistinių augalų kūrimas.

Transgeniniai augalai turi daug privalumų, palyginti su mikroorganizmų, gyvūnų ir žmonių ląstelių kultūra rekombinantiniams baltymams gaminti. Tarp transgeninių augalų privalumų pažymime pagrindinius: didelės apimties gamybos galimybę, pigumą, lengvą valymą, priemaišų, kurios turi alerginį, imunosupresinį, kancerogeninį, teratogeninį ir kitokį poveikį žmonėms, nebuvimą. Augalai gali susintetinti, glikozilinti ir surinkti žinduolių baltymus iš subvienetų. Burnos imunizacija įvyksta valgant žalias daržoves ir vaisius, turinčius genų, koduojančių vakcinos baltymų sintezę.

Vienas iš būdų sumažinti genų nutekėjimo į aplinką riziką, ypač naudojamas kuriant valgomąsias vakcinas, yra svetimų genų įvedimas į chloroplastus, o ne į branduolines chromosomas, kaip įprasta. Manoma, kad šis metodas išplės GM augalų taikymo sritį. Nepaisant to, kad į chloroplastus įvesti norimus genus yra daug sunkiau, šis metodas turi keletą privalumų. Viena iš jų - svetima DNR iš chloroplastų negali patekti į žiedadulkes. Tai visiškai pašalina galimybę nekontroliuojamai perduoti GM medžiagą.

DNR technologijos panaudojimas kuriant vakcinas

Daug žadanti kryptis yra transgeninių augalų, turinčių genų baltymams, būdingiems bakterijoms ir virusams, sukeliantiems infekcines ligas, sukūrimas. Vartojant žalius vaisius ir daržoves, turinčius tokius genus, arba jų liofilizuotas sultis, organizmas skiepijamas. Pavyzdžiui, kai netoksiško choleros enterotoksino subvieneto genas buvo įvestas į bulvių augalus ir kai žaliaviniai gumbai buvo šeriami eksperimentinėms pelėms, jų kūnuose susidarė antikūnai prieš choleros patogenus. Akivaizdu, kad tokios valgomosios vakcinos gali būti veiksmingas, paprastas ir nebrangus būdas apsaugoti žmones ir apskritai užtikrinti maisto saugą.

Pastaraisiais dešimtmečiais sukurta DNR technologija sukėlė revoliuciją kuriant ir gaminant naujas vakcinas. Naudojant molekulinės biologijos ir genų inžinerijos metodus, buvo nustatyti daugelio infekcinių agentų antigeniniai veiksniai, klonuoti atitinkamus baltymus koduojantys genai, o kai kuriais atvejais pradėta gaminti vakcinas, pagrįstas šių antigenų baltymų subvienetais. Viduriavimas, kurį sukelia infekcija Vibrio cholerae arba enterotoksigeninė E. coli (Escherichia coli), yra viena iš pavojingiausių ligų, dėl kurios miršta daug vaikų, ypač vaikų. Bendras choleros ligų skaičius pasaulyje viršija 5 milijonus atvejų per metus, todėl miršta apie 200 tūkst. Todėl Pasaulio sveikatos organizacija (PSO) atkreipia dėmesį į viduriavimo infekcijų prevenciją, visais įmanomais būdais skatindama kurti įvairias vakcinas nuo šių ligų. Choleros protrūkių pasitaiko ir mūsų šalyje, ypač pietiniuose regionuose.

Viduriavimo bakterinės ligos taip pat yra plačiai paplitusios ūkiniams gyvūnams ir naminiams paukščiams, visų pirma jauniems gyvūnams, todėl ūkiuose dėl svorio mažėjimo ir mirtingumo atsiranda didelių nuostolių.

Klasikinis rekombinantinės vakcinos, gautos naudojant mikroorganizmus, pavyzdys yra hepatito B paviršiaus antigeno gamyba. Virusinis HBsAg genas buvo įterptas į mielių plazmidę, dėl to mielėse buvo susintetintas didelis viruso baltymas, kuris po valymo , naudojamas injekcijoms kaip veiksminga vakcina nuo hepatito (Pelre ir kt., 1992).

Daugelis pietinių šalių, kuriose dažnai sergama hepatitu, skiepija gyventojus, įskaitant vaikus, nuo šios ligos. Deja, tokios vakcinos kaina yra gana didelė, o tai neleidžia plačiai įgyvendinti universalių skiepijimo programų, skirtų žemo gyvenimo lygio šalių gyventojams. Reaguodama į šią situaciją, dešimtojo dešimtmečio pradžioje PSO pradėjo iniciatyvą sukurti naujas technologijas nebrangių vakcinų nuo infekcinių ligų gamybai, prieinamas visoms pasaulio šalims.

Prieš dešimt metų buvo pasiūlyta transgeninių augalų naudojimo vadinamosioms „valgomosioms“ vakcinoms gaminti koncepcija. Iš tiesų, jei kuris nors valgomasis augalo organas sintezuoja baltymą-antigeną, pasižymintį stipriomis burnos imunogeninėmis savybėmis, tada, kai šie augalai yra valgomi maiste, baltymas-antigenas bus virškinamas lygiagrečiai su atitinkamų antikūnų gamyba.

Gautuose tabako augaluose po augalų promotoriumi yra hepatito B viruso apvalkalo antigeną koduojantis genas. Antigeno buvimą transgeninių augalų lapuose patvirtino fermentinis imuninis tyrimas. Buvo parodytas gauto rekombinantinio antigeno ir žmogaus serumo antigeno fizikinių ir cheminių struktūrų ir imunologinių savybių panašumas.

Augaluose gaminamų antikūnų identifikavimas parodė galimybę surinkti du rekombinantinius genų produktus į vieną baltymų molekulę, o tai neįmanoma prokariotinėse ląstelėse. Antikūnų surinkimas įvyko, kai abi grandinės buvo sintezuojamos naudojant signalų seką. Tuo pačiu metu, kartu su galimybe į vieną augalą įvesti du genus, šių dviejų augalų hibridizacijos metu taip pat galima sujungti atskiras polipeptidines grandines, susintetintas skirtinguose transgeniniuose augaluose. Į vieną plazmidę galima įvesti kelis genus.

Transgeninius autoantigenus gaminančius augalus taip pat galima naudoti sergant kitomis autoimuninėmis ligomis, tokiomis kaip išsėtinė sklerozė, reumatoidinis artritas, nuo insulino priklausomas diabetas ir net organų persodinimo atmetimas. Nuo insulino priklausomas cukrinis diabetas yra autoimuninė liga, kai insuliną gaminančios kasos ląstelės sunaikinamos jų pačių citotoksinių T limfocitų. Profilaktiškai vartojant didelius imunogeninių baltymų kiekius burnoje, galima išvengti autoimuninių ligų simptomų atsiradimo ir žymiai vėluoti. Tačiau tai įmanoma tik esant dideliam kiekiui autoantigenų. Baltymai insulinas ir kasos glutamo rūgšties dekarboksilazė (GAD65) laikomi geriamosiomis vakcinomis nuo insulino priklausomo diabeto profilaktikai. Neseniai Kanados biotechnologai pagamino transgeninius bulvių augalus, kurie sintezuoja glutamo rūgšties kasos dekarboksilazę. Šeriant peles, turinčias polinkį sirgti cukriniu diabetu, pastebėtas diabeto atvejų sumažėjimas ir autoimuninio atsako dydis.

Pirmiau minėti genų inžinerijos kūrimo rezultatai įtikinamai rodo galimybę sukurti „valgomas“ vakcinas, pagrįstas transgeniniais augalais. Atsižvelgiant į tai, kad žmonėms skirtų vakcinų kūrimas užtruks daug ilgiau ir bus atliekama griežtesnė sveikatos patikra, tikimasi, kad pirmosios valgomosios vakcinos bus sukurtos gyvūnams. Tyrimai su gyvūnais padės atskleisti „valgomųjų“ vakcinų veikimo mechanizmus ir tik tada, ilgai ištyrus ir išsamiai įvertinus, tokios vakcinos gali būti naudojamos klinikinėje praktikoje. Nepaisant to, darbas šia kryptimi aktyviai tęsiamas, o idėja naudoti augalus vakcinoms gaminti jau buvo patentuota JAV, o tai rodo komercinį susidomėjimą šiais pokyčiais.

Nepaisant šių vilčių teikiančių rezultatų, komercinių „valgomųjų“ viduriavimo vakcinų kūrimas reikalauja tolesnių tyrimų. Bakterijų ir choleros viduriavimo enterotoksinės formos patogenezėje svarbiausia yra sudaryti sąlygas bakterijoms daugintis plonojoje žarnoje. Šis procesas priklauso nuo Escherichia coli gebėjimo sukibti, o tai yra dėl to, kad bakterijų ląstelių paviršiuje yra specialių baltyminių gijinių darinių - fimbrijos. Ant viduriavimo sergančių pacientų plonosios žarnos sienelių bakterijų randama žymiai daugiau nei tos pačios žarnyno dalies spindyje, o tai susiję su fimbrinių adhezinų buvimu Escherichia coli - baltymuose, kurie jungiasi prie receptorių. žarnyno epitelio paviršius.

Net nepatogeninės Escherichia coll padermės, kuriose buvo adhezino sintezę koduojanti plazmidė, sugebėjo kolonizuoti žarnyną ir sukelti viduriavimą, nesukurdami enterotoksinų. Šiuo atžvilgiu tikėtina, kad vien imuniteto nuo toksinų nepakaks, kad būtų išvengta patogeninio poveikio, kurį sukelia Vibrio cholerae ar Escherichia coli. Gali būti, kad norint įveikti šį poveikį, be enterotoksinų antigenų, reikės išreikšti neutralizuojančius struktūrinių antigenų epitopus, tokius kaip lipopolisacharidai, išorinės bakterijų membranos baltymai arba adhezinai, susiję su fimbrijomis. šios bakterijos, atsakingos už prisijungimą prie žarnyno gleivinės. Neseniai vienas toks adhezinas, FimH, buvo sėkmingai naudojamas imunizuoti peles nuo bakterinio viduriavimo.

Kita svarbi problema, susijusi su „valgomųjų“ vakcinų kūrimu, yra heterologinio antigeno ekspresijos lygis augaluose. Kadangi geriamajai vakcinai reikia didesnio antigeno kiekio nei vartojant parenteraliai, augaluose susintetinto antigeno kiekis, kuris dabar sudaro ne daugiau kaip 0,3% viso tirpaus baltymo, turėtų būti padidintas. Tuo pačiu metu ekspresijos lygis turėtų būti pakankamai aukštas, kad sukeltų imuninį atsaką, bet mažesnis už lygį, kuris sukelia toleranciją antigenui, kaip tai atsitinka su medžiagomis, vartojamomis su įprastu maistu. Ir kadangi imuninis atsakas (imunogeniškumas prieš toleranciją) gali būti specifinis antigenui, kiekvieno galimo antigeno ekspresijos lygiai turės būti parenkami atskirai.

Eksperimentai rodo, kad heterologinio antigeno ekspresijos lygį augaluose galima padidinti naudojant audiniams būdingus promotorius ir stiprintuvus, transkripcijos ir transliacijos stiprintojus, pridedant transportavimo peptidų, taip pat keičiant atitinkamų genų nukleotidų seką, naudojant kodonus, augalai. Tačiau norint išsiaiškinti, kurie augalai geriausiai naudojami ir kuriame valgomajame organe geriau išreikšti antigeną, reikia atlikti tolesnius tyrimus, nes įvairiuose augaluose gali būti medžiagų, kurios blokuoja arba lėtina imuninį atsaką arba yra tiesiog toksiškos žmonėms ir gyvūnams. kaip alkaloidai.tabako ląstelėse.

Sveikatos ABC - sveikas maistas

Mokslo ir technologijų pažangos pasiekimai paveikė visas žmogaus veiklos sritis - nuo gamybos iki kasdienio gyvenimo. Šimtmečius žmonės siekė išsilaisvinti nuo fizinio krūvio, automatizuoti gamybą, kurti buitinius prietaisus ir kt. Ir apskritai jie buvo paleisti. Dėl to žmogaus dienos energijos suvartojimas XX amžiaus pabaigoje, palyginti su jo pradžia, sumažėjo 1,5–2 kartus.

Žmonių sveikatą daugiausia lemia paveldimas polinkis (genetika) ir mityba. Maisto bazės sukūrimas visais laikais buvo bet kurios valstybės klestėjimo garantas ir pagrindas. Todėl bet kuri valstybė yra suinteresuota prevencijos ir sveikatos programų projektais, mitybos struktūros gerinimu, gyvenimo kokybės gerinimu, sergamumo ir mirtingumo mažinimu. Būtent mityba mus glaudžiai sieja su aplinka, o maistas yra medžiaga, iš kurios pastatytas žmogaus kūnas. Todėl žinios apie optimalios mitybos dėsnius leidžia užtikrinti žmonių sveikatą. Šios žinios yra paprastos ir tokios: suvartokite tiek energijos, kiek išleidžiate. Kasdienės dietos energinė vertė (kalorijų kiekis) turėtų atitikti dienos energijos suvartojimą. Kitas yra didžiausia maisto įvairovė, kuri suteiks įvairią cheminę mitybos sudėtį, atitinkančią žmogaus fiziologinius maistinių medžiagų poreikius (apie 600 elementų). Maiste turėtų būti baltymų, riebalų, angliavandenių, vitaminų, mineralinių druskų, vandens, ląstelienos, fermentų, kvapiųjų ir ekstrahuojančių medžiagų, smulkių komponentų - bioflavonoidų, indolių, antocianidų, izoflavonų ir daugelio kitų. Jei bent vieno iš šių komponentų nepakanka, galimos rimtos sveikatos problemos. O kad taip neatsitiktų, žmogaus dienos racione turėtų būti apie 32 įvairių maisto produktų pavadinimai.

Optimalus į organizmą patenkančių maistinių medžiagų santykis padeda išsaugoti sveikatą ir ilgaamžiškumą. Tačiau, deja, daugumai pasaulio gyventojų būdingas šių maistinių medžiagų trūkumas: pilnaverčiai (gyvuliniai) baltymai; polinesočiosios riebalų rūgštys; vitaminai C, B, B2, E, folio rūgštis, retinolis, beta karotinas ir kiti; makro- ir mikroelementai: Ca, Fe, Zn, F, Se, I ir kiti; maistinė lasteliena. Ir per didelis tokių gyvūninių riebalų ir lengvai virškinamų angliavandenių vartojimas.

Daugumos gyventojų suvartojamų baltymų deficitas yra vidutiniškai 20%, daugumos vitaminų ir mikroelementų kiekis yra 15–55% mažesnis nei apskaičiuotos jų poreikio vertės, o maistinių skaidulų-30% mažiau. Dėl mitybos būklės pažeidimo neišvengiamai pablogėja sveikata ir dėl to atsiranda ligų. Jei visus Rusijos Federacijos gyventojus laikysime 100 proc., Tik 20 proc. Bus sveiki, netinkamai prisitaikę (sumažėjusio adaptacinio atsparumo) žmonės - 40 proc., O iki ligos ir ligos - 20 proc. , atitinkamai.

Tarp labiausiai paplitusių nuo virškinimo priklausomų ligų yra šios: aterosklerozė; hipertoninė liga; hiperlipidemija; nutukimas; diabetas; osteoporozė; podagra; kai kurie piktybiniai navikai.

Rusijos Federacijos ir Ukrainos demografinių rodiklių dinamikai per pastaruosius 10 metų taip pat būdingos itin neigiamos tendencijos. Mirtingumas yra beveik dvigubai didesnis už gimstamumą, gyvenimo trukmė yra žymiai prastesnė ne tik išsivysčiusiose šalyse ...

Mirties priežasčių struktūroje pirmaujanti širdies ir kraujagyslių sistemos patologija bei onkologinės ligos - ligos, kurių rizika, be kitų priežasčių, priklauso nuo mitybos sutrikimų.

Taip pat reikėtų atsižvelgti į maisto produktų trūkumą pasaulyje. Per XX amžių pasaulio gyventojų skaičius padidėjo nuo 1,5 iki 6 milijardų žmonių. Manoma, kad iki 2020 m. Jis išaugs iki 8 milijardų ar daugiau, priklausomai nuo to, kas ir kaip skaičiuoja. Akivaizdu, kad pagrindinė problema yra tokio skaičiaus žmonių mityba. Nepaisant to, kad žemės ūkio produkcija per pastaruosius 40 metų dėl pasirinktų ir patobulintų agronominių metodų išaugo vidutiniškai 2,5 karto, tolesnis augimas atrodo mažai tikėtinas. Tai reiškia, kad žemės ūkio maisto produktų gamybos tempas ateityje vis labiau atsiliks nuo gyventojų skaičiaus augimo.

Šiuolaikinis žmogus per dieną suvartoja apie 800 g maisto ir 2 litrus vandens. Taigi, per dieną žmonės suvalgo daugiau nei 4 milijonus tonų maisto. Jau dabar maisto produktų trūkumas pasaulyje viršija 60 milijonų tonų, o prognozės nuvilia ...

Problemos, susijusios su didėjančia maisto gamyba naudojant senus metodus, sprendimas nebeįmanomas. Be to, tradicinės žemės ūkio technologijos neatsinaujina: per pastaruosius 20 metų žmonija prarado daugiau nei 15% derlingo dirvožemio sluoksnio, o dauguma tinkamų auginti jau dalyvavo žemės ūkio gamyboje.

Analizuojant situaciją, susiklosčiusią pastaraisiais metais Rusijos žemės ūkio ir pramonės komplekse, matyti, kad sumažėjo gyva populiacija ir sumažėjo visų rūšių žemės ūkio produktų gamyba daugiau nei 1,5 karto. Likus bendram gamtos ir darbo išteklių kiekiui, krizė smarkiai pablogino ariamos žemės naudojimą, sumažino agroekosistemų produktyvumą, iš apyvartos buvo išimta daugiau nei 30 milijonų hektarų labai produktyvių agrocenozių.

Priemonės, kurių iki šiol imtasi padėčiai žemės ūkio rinkoje stabilizuoti, pasirodė neveiksmingos ir nepakankamos. O maisto importas viršijo visas pagrįstas ribas ir kėlė abejonių dėl maisto saugumo.

Atsižvelgiant į mitybos struktūros optimizavimo svarbą tautos sveikatai, šalies vystymuisi ir saugumui, buvo sukurta prioritetinė kryptis, skirta pagerinti Rusijos gyventojų mitybą: pašalinti visiško baltymų trūkumą; mikroelementų trūkumų pašalinimas; sudaryti sąlygas optimaliam vaikų fiziniam ir protiniam vystymuisi; užtikrinti vidaus ir importuotų maisto produktų saugumą; didinant gyventojų žinių lygį sveikos mitybos klausimais. Mokslinis šiuolaikinės maisto gamybos strategijos pagrindas yra naujų išteklių, kurie užtikrina optimalų cheminių maisto komponentų santykį žmogaus organizmui, paieška. Šios problemos sprendimas pirmiausia yra rasti naujų baltymų ir vitaminų šaltinių.

Pavyzdžiui, augalas, turintis pilną baltymą, kuris amino rūgščių rinkiniu nenusileidžia gyvūniniams baltymams, yra soja. Produktų įtraukimas į dietą leidžia kompensuoti baltymų, taip pat įvairių smulkių komponentų, ypač izoflavonų, trūkumą.

Vienas iš maisto problemos sprendimų yra cheminė maisto produktų ir jų komponentų sintezė, o tam tikra sėkmė jau pasiekta gaminant vitaminų preparatus. Labai perspektyvus ir jau naudojamas aukščiausios kokybės maisto produktų gavimo būdas yra jų praturtinimas baltymais ir vitaminais technologinio apdorojimo procese, tai yra, tam tikros cheminės sudėties maisto produktų gamyboje.

Kitas būdas - naudoti mikroorganizmus kaip atskirus maisto produktų komponentus, nes mikroorganizmų augimo tempas yra tūkstantį kartų didesnis nei ūkinių gyvūnų ir 500 kartų didesnis nei augalų.

Svarbu, kad mikroorganizmuose būtų galimybė nukreipti jų genetinę iš anksto nustatytą cheminę sudėtį, jos pagerėjimą, o tai tiesiogiai lemia jų maistinę vertę ir naudojimo perspektyvas.

Taigi naujajame amžiuje maisto gamyba negali apsieiti be aukštųjų šiuolaikinių technologijų ir ypač be biotechnologijų, mikroorganizmų naudojimo maistui gauti.

Vis labiau suvokiant sveikos gyvensenos svarbą, padidėjo maisto produktų, kuriuose nėra kenksmingų medžiagų, paklausa. Ir čia DNR technologai negalėjo nedalyvauti.

Aukščiau mes jau minėjome cukrinius runkelius, iš kurių gaminamas fruktanas, mažai kaloringas sacharozės pakaitalas. Šis rezultatas buvo gautas į burokėlių genomą įterpiant geną iš topinambų, kuris koduoja fermentą, kuris sacharozę paverčia fruktanu. Taigi 90% transgeniniuose burokėlių augaluose susikaupusios sacharozės virsta fruktanu.

Kitas „funkcinės mitybos“ produktų kūrimo darbo pavyzdys yra bandymas sukurti kavą be kofeino. Mokslininkų komanda Havajuose išskyrė fermento ksantozino-N7-metiltransferazės geną, kuris katalizuoja pirmąjį svarbų žingsnį kofeino sintezėje kavos lapuose ir pupelėse. „Agrobacterium“ pagalba į „Arabica“ kavos audinių kultūros ląsteles buvo įterpta antisensinė šio geno versija. Transformuotų ląstelių tyrimai parodė, kad kofeino kiekis jose yra tik 2% normalaus. Jei transformuotų augalų regeneravimo ir dauginimo darbai bus sėkmingi, juos naudojant bus išvengta cheminio kavos kofeino pašalinimo proceso, kuris ne tik sutaupys 2,00 USD už kilogramą kavos (proceso kaina), bet ir išsaugos taip sugadinto gėrimo skonis, kuris iš dalies prarandamas kofeino pašalinimo metu ...

Besivystančioms šalims, kuriose šimtai milijonų žmonių badauja, ypač reikia pagerinti maisto kokybę. Pavyzdžiui, visame pasaulyje auginamuose ankštiniuose augaluose trūksta sieros turinčių amino rūgščių, įskaitant metioniną. Dabar aktyviai bandoma padidinti metionino koncentraciją ankštiniuose augaluose. GM augaluose galima 25% padidinti saugomų baltymų kiekį (iki šiol tai buvo daroma kai kurioms pupelių veislėms). Kitas jau minėtas pavyzdys-beta karotinu praturtinti „auksiniai ryžiai“, kuriuos gavo Ciuricho technikos universiteto profesorius Potrikus. Pramoninio lygio įgijimas būtų neeilinis pasiekimas. Taip pat ryžius bandoma praturtinti vitaminu B, kurio trūkumas sukelia mažakraujystę ir kitas ligas.

Augalininkystės produktų kokybės charakteristikų gerinimo darbas puikiai iliustruoja šiuolaikinių DNR technologijų galimybes sprendžiant įvairiausias problemas.

Maistas kaip vaistas

Sąvoka „biotechnologija“ reiškia pramoninių metodų rinkinį, kurio gamyboje naudojami gyvi organizmai ir biologiniai procesai. Biotechnologiniai metodai yra seni kaip pasaulis - vyno gamyba, kepimas, aludarystė, sūrio gamyba yra pagrįsta mikroorganizmų naudojimu ir taip pat priklauso biotechnologijoms.

Šiuolaikinė biotechnologija yra pagrįsta ląstelių ir genų inžinerija, leidžiančia gauti vertingų biologiškai aktyvių medžiagų - antibiotikų, hormonų, fermentų, imunomoduliatorių, sintetinių vakcinų, amino rūgščių, taip pat maisto baltymų, kad būtų sukurtos naujos augalų ir gyvūnų veislės. . Pagrindinis privalumas naudojant naujus metodus yra gamybos priklausomybės nuo gamtos išteklių sumažėjimas, ekologiškai ir ekonomiškai pelningiausių ūkininkavimo metodų naudojimas.

Sukūrus genetiškai modifikuotus augalus, galima daug kartų pagreitinti veislių veisimo procesą, taip pat gauti pasėlių, kurių savybės negali būti išaugintos tradiciniais metodais. Genetiškai modifikavus augalus, jie tampa atsparūs pesticidams, kenkėjams, ligoms, sumažinami nuostoliai auginant, laikant ir gerinant produktų kokybę.

Kas būdinga antros kartos transgeninėms kultūroms, kurios jau gaminamos pramoniniu mastu? Jie turi aukštesnes agrotechnines charakteristikas, tai yra didesnį atsparumą kenkėjams ir piktžolėms, taigi ir didesnį derlių.

Medicinos požiūriu svarbūs transgeninių produktų privalumai yra tai, kad, pirma, buvo galima žymiai sumažinti likusį pesticidų kiekį, o tai leido sumažinti cheminę apkrovą žmogaus organizmui nepalankioje aplinkos situacijoje. Antra, suteikti augalams insekticidines savybes, dėl kurių sumažėja jų užkrėtimas vabzdžiais, ir tai labai sumažina grūdinių augalų užkrėtimą pelėsiais. Yra žinoma, kad jie gamina žmonėms toksiškus mikotoksinus (ypač fumonisinus - natūralius javų teršalus).

Taigi tiek pirmosios, tiek antrosios kartos GM produktai teigiamai veikia žmonių sveikatą ne tik netiesiogiai - gerindami aplinką, bet ir tiesiogiai - mažindami likusį pesticidų kiekį ir mikotoksinų kiekį. Nenuostabu, kad transgeninių augalų užimami plotai kasmet didėja.

Tačiau dabar didžiausias dėmesys bus skiriamas trečiosios kartos produktų, kurių maistinė vertė pagerėjo arba pasikeitė, sukūrimui, atspariems klimato veiksniams, dirvožemio druskingumui, taip pat turinčiam ilgesnį galiojimo laiką ir geresnį skonį, kuriam būdingas alergenų nebuvimas.

Ketvirtosios kartos pasėliams, be pirmiau minėtų savybių, bus būdingas augalų architektūros pasikeitimas (pavyzdžiui, žemo ūgio), žydėjimo ir derėjimo laiko pasikeitimas, kuris leis augti atogrąžų vaisiai vidurinėje juostoje, vaisių dydžio, formos ir skaičiaus pasikeitimas, fotosintezės efektyvumo padidėjimas, maistinių medžiagų gamyba su padidėjusiu įsisavinimo lygiu, tai yra, geriau įsisavinama organizmo.

Patobulinus genetinio modifikavimo metodus, taip pat gilinant žinias apie maisto funkcijas ir apie medžiagų apykaitą žmogaus organizme, bus galima gaminti produktus, skirtus ne tik užtikrinti tinkamą mitybą, bet ir toliau gerinti sveikatą bei užkirsti kelią ligoms. .

Augalai bioreaktoriai

Viena iš perspektyvių augalų DNR technologijų sričių yra bioreaktorių gamyklų, galinčių gaminti baltymus, reikalingus medicinoje, farmakologijoje ir tt, sukūrimas. Bioreaktorių įrenginių privalumai yra šėrimo ir priežiūros nebuvimas, santykinis kūrimo ir dauginimosi paprastumas. , ir didelis našumas. Be to, svetimi baltymai nesukelia augalų imuninio atsako, o tai sunku pasiekti gyvūnams.

Būtina gauti visą biologiškai aktyvių baltymų rinkinį, kurio dėl labai žemo sintezės lygio tam tikruose audiniuose ar produktuose negalima tirti pagal veikimo mechanizmą, platų naudojimą ar papildomo naudojimo sričių nustatymą. . Šie baltymai apima, pavyzdžiui, laktoferriną, kurio nedideliais kiekiais yra žinduolių piene, kraujo leukocituose.

Žmogaus laktoferiną (hLF) žada naudoti kaip maisto papildą ir vaistinį preparatą mažų vaikų virškinimo trakto infekcinių ligų profilaktikai ir gydymui, didinant organizmo imuninį atsaką sergant piktybinėmis ir daugeliu virusinių (AIDS) ligų. Laktoferrino gamyba iš galvijų pieno dėl mažo kiekio lemia didelę vaisto kainą. Į tabako ląsteles įvedus laktoferino geno cDNR, buvo gauta daugybė kalio audinių, kurie sintezuoja sutrumpintą laktoferriną, kurio antibakterinės savybės buvo daug stipresnės už vietinio laktoferino antibakterines savybes. Šio sutrumpinto laktoferino koncentracija tabako ląstelėse buvo 0,6-2,5%.

Genai įterpiami į augalų genomą, kurio produktai sukelia imuninį atsaką žmonėms ir gyvūnams, pavyzdžiui, nuo įvairių ligų sukėlėjų, ypač choleros, hepatito, viduriavimo, taip pat prieš antigenus. kai kurių navikų plazminių membranų.

Sukuriami transgeniniai augalai, kuriuose yra genų, kurie gamina tam tikrus hormonų terapijos žmonėms būtinus hormonus ir pan.

Augalų panaudojimo skiepams pavyzdys yra Stanfordo universitete atliktas darbas. Šiame darbe antikūnai prieš vieną iš vėžio formų buvo gauti naudojant modernizuotą tabako mozaikos virusą, į kurį buvo įterpta hipervariuota limfomos imunoglobulino sritis. Augalai, užsikrėtę modernizuotu virusu, gamino tinkamos konformacijos antikūnus, kurių pakanka klinikiniam naudojimui. 80% pelių, gavusių antikūnų, išgyveno limfomą, o visos pelės, kurios negavo vakcinos, nugaišo. Siūlomas metodas leidžia greitai gauti pacientui būdingų antikūnų, kurių pakanka klinikiniam naudojimui.

Augalų panaudojimo antikūnams gaminti perspektyvos yra didelės. Kevinas Uzilis ir jo bendradarbiai parodė, kad sojos gaminami antikūnai buvo veiksmingi apsaugant peles nuo užsikrėtimo herpeso virusu. Palyginti su antikūnais, pagamintais žinduolių ląstelių kultūrose, augalų gaminami antikūnai turėjo panašias fizines savybes, išliko stabilūs žmogaus ląstelėse ir nesiskyrė gebėjimu surišti ir neutralizuoti virusą. Klinikiniai tyrimai parodė, kad tabako gaminamų antikūnų naudojimas veiksmingai slopina dantų ėduonį sukeliančių mutantinių streptokokų dauginimąsi.

Buvo sukurta bulvių pagaminta vakcina nuo nuo insulino priklausomo diabeto. Bulvių gumbuose susikaupė chimerinis baltymas, susidedantis iš choleros toksino B subvieneto ir proinsulino. Dėl B subvieneto ląstelėms lengviau vartoti šį produktą, todėl vakcina yra 100 kartų veiksmingesnė. Maitinant gumbus mikrogramų insulino kiekiu diabetu sergančioms pelėms, sulėtėjo ligos progresavimas.

Genų technologijos kovojant su aplinkos tarša. Fitomediacija

Savo veiksmais žmogus įsikišo į evoliucinį gyvenimo Žemėje vystymąsi ir sunaikino nuo žmogaus nepriklausomos biosferos egzistavimą. Tačiau jam nepavyko panaikinti pagrindinių biosferą valdančių įstatymų ir išsilaisvinti iš jų įtakos.

Atgaivinimas po kito kataklizmo iš likusių židinių, prisitaikymas ir vystymasis, gyvenimas, nepaisant to, visada turėjo pagrindinę vystymosi kryptį. Tai lėmė Rulier istorinės raidos dėsnis, pagal kurį, atsižvelgiant į gyvenimo pažangą ir negrįžtamą evoliuciją, viskas siekia nepriklausomybės nuo aplinkos sąlygų. Istoriniame procese toks siekis realizuojamas didinant organizacijos sudėtingumą, kuris išreiškiamas didėjančia struktūros ir funkcijų diferenciacija. Taigi kiekviename iš eilės evoliucijos spiralės posūkyje atsiranda organizmai su vis sudėtingesne nervų sistema ir jos centru - smegenimis. Mokslininkai-evoliucionistai XIX a. jie pavadino šią evoliucijos kryptį „cefalizacija“ (iš graikų kalbos „cephalon“ - smegenys) Tačiau primatų cefalizacija ir jų kūno komplikacijos galiausiai pastatė žmoniją kaip biologinę rūšį ant išnykimo ribos pagal biologinę taisyklę. spartėjanti evoliucija, pagal kurią biologinės sistemos komplikacija reiškia vidutinės egzistavimo rūšių trukmės sutrumpinimą ir jos evoliucijos greičio padidėjimą. Pavyzdžiui, vidutinė paukščių rūšies gyvenimo trukmė yra 2 milijonai metų, žinduolių - 800 tūkstančių metų, protėvių žmogaus formos - 200–500 tūkstančių metų. Remiantis kai kuriomis idėjomis, šiuolaikiniai žmonių porūšiai egzistuoja tik nuo 50 iki 100 tūkstančių metų, tačiau daugelis mokslininkų mano, kad jo genetinis potencialas ir atsargos yra išnaudotos (Dlekseenko, Keisevich, 1997).

Šiuolaikinio žmogaus protėviai žengė kelią, kuris sustiprina akistatą su biosfera ir veda į katastrofą maždaug prieš 1,5–3 milijonus metų, kai pirmą kartą pradėjo naudoti ugnį. Nuo to momento žmogaus ir biosferos keliai išsiskyrė, prasidėjo jų priešprieša, kurios rezultatas gali būti biosferos žlugimas arba žmogaus kaip rūšies išnykimas.

Žmonija negali atsisakyti nė vieno civilizacijos laimėjimo, net jei jis yra pražūtingas: skirtingai nei gyvūnai, kurie naudoja tik atsinaujinančius energijos šaltinius ir kiekius, atitinkančius biosferos gebėjimą savarankiškai daugintis biomasę, žmonija gali egzistuoti naudojant ne tiek atsinaujinančius, kiek ne atsinaujinančios energijos nešėjai ir energijos šaltiniai. Nauji šios srities išradimai tik sustiprina šią opoziciją.

Viena iš naujausių transgeninių augalų naudojimo tendencijų yra jų pritaikymas fitoremediacijai - dirvožemio, vandens svarų ir kt. - nuo teršalų: sunkiųjų metalų, radionuklidų ir kitų kenksmingų junginių.

Aplinkos tarša natūraliomis medžiagomis (nafta, sunkieji metalai ir kt.) Ir sintetiniais junginiais (ksenobiotikais), dažnai toksiškomis visoms gyvoms būtybėms, kasmet didėja. Kaip išvengti tolesnio biosferos užteršimo ir pašalinti jo židinius? Vienas iš sprendimų yra genetinių technologijų naudojimas. Pavyzdžiui, gyvi organizmai, pirmiausia mikroorganizmai. Šis požiūris vadinamas „bioremediation“ - biotechnologija, kuria siekiama apsaugoti aplinką. Skirtingai nuo pramoninių biotechnologijų, kurių pagrindinis tikslas yra gauti naudingų mikroorganizmų metabolitų, kova su tarša neišvengiamai siejama su mikroorganizmų „išleidimu“ į aplinką, o tai reikalauja nuodugniai suprasti jų sąveiką su ja. Mikroorganizmai gamina biologinį skaidymą - sunaikina pavojingus junginius, kurie daugeliui nėra įprastas substratas. Biocheminiai sudėtingų organinių junginių skilimo būdai gali būti labai platūs (pavyzdžiui, naftaleną ir jo darinius sunaikina keliolika skirtingų fermentų).

Organinių junginių skilimą bakterijose dažniausiai kontroliuoja plazmidės. Jie vadinami skilimo plazmidėmis arba D-plazmidėmis. Jie skaido junginius, tokius kaip salicilatas, naftalenas, kamparas, oktanas, toluenas, ksilenas, bifenilas ir kt. Dauguma D-plazmidžių buvo išskirtos Pseudomonas genties bakterijų dirvožemio padermėse. Tačiau jų turi ir kitos bakterijos: Alcalkjenes, Flavobacterium, Artrobacter ir kt. Daugelyje pseudomonadų rasta plazmidžių, kontroliuojančių atsparumą sunkiesiems metalams. Beveik visos D-plazmidės, kaip sako ekspertai, yra konjugatyvios, t.y. gali savarankiškai perkelti į potencialaus recipiento ląsteles.

D-plazmidės gali kontroliuoti tiek pradinius organinio junginio skilimo etapus, tiek visišką jo skilimą. Pirmasis tipas yra OST plazmidė, kuri kontroliuoja alifatinių angliavandenilių oksidaciją į aldehidus. Jame esantys genai kontroliuoja dviejų fermentų ekspresiją: hidroksilazę, kuri angliavandenilius paverčia alkoholiu, ir alkoholio dehidrogenazę, kuri oksiduoja alkoholį į aldehidą. Tolesnę oksidaciją atlieka fermentai, už kurių sintezę „atsakingi“ chromosomų genai. Tačiau dauguma D-plazmidžių priklauso antrajam tipui.

Gyvsidabriui atsparios bakterijos ekspresuoja mer A geną, kuris koduoja baltymą gyvsidabrio pernešimui ir detoksikacijai. Modifikuotas mer A geno konstruktas buvo naudojamas tabakui, rapsams, tuopoms ir Arabidopsis transformuoti. Hidroponinėje kultūroje augalai, turintys šį geną, buvo išgauti iš vandens aplinkos iki 80% gyvsidabrio jonų. Tuo pačiu metu transgeninių augalų augimas ir metabolizmas nebuvo slopinamas. Gyvsidabrio atsparumas buvo perduotas per sėklų kartas.

Į tulpių medį (Liriodendron tulipifera) įvedus tris modifikuotas mer A geno konstrukcijas, vienos iš gautų linijų augalams būdingas spartus augimas esant gyvsidabrio chlorido (HgCl 2) koncentracijai, pavojingai kontroliniams augalams . Šios linijos augalai absorbavo ir pavertė mažiau toksiška elementine gyvsidabrio forma ir išgarino iki 10 kartų daugiau joninio gyvsidabrio nei kontroliniai augalai. Mokslininkai mano, kad elementarus gyvsidabris, išgarintas šios rūšies transgeninių medžių, iš karto išsisklaidys ore.

Sunkieji metalai yra neatskiriama žemės teršalų, naudojamų žemės ūkio gamyboje, dalis. Kalbant apie kadmį, žinoma, kad dauguma augalų jį kaupia šaknyse, o kai kurie augalai, pavyzdžiui, salotos ir tabakas, daugiausia - lapuose. Kadmis į dirvą patenka daugiausia iš pramoninių teršalų ir kaip priemaišos fosforo trąšose.

Vienas iš būdų sumažinti kadmio patekimą į žmogaus ir gyvūnų organizmą gali būti transgeninių augalų, kurie lapuose kaupia mažesnį šio metalo kiekį, gamyba. Šis metodas yra vertingas toms augalų rūšims, kurių lapai naudojami maistui ar gyvūnų pašarams.

Taip pat galite naudoti metalotioneinus, mažus cisteino turinčius baltymus, kurie gali surišti sunkiuosius metalus. Įrodyta, kad žinduolių metalotioneinas yra funkcionalus augaluose. Buvo gauti transgeniniai augalai, išreiškiantys metalotioneinų genus, ir buvo įrodyta, kad šie augalai yra atsparesni kadmiui nei kontroliniai augalai.

Transgeninių augalų, turinčių žinduolių hMTII geną, kadmio koncentracija stiebuose buvo 60–70% mažesnė, palyginti su kontroline, taip pat sumažėjo kadmio perkėlimas iš šaknų į stiebus - tik 20% absorbuoto kadmio buvo gabenama į stiebus.

Žinoma, kad augalai kaupia sunkiuosius metalus, juos išgaudami iš dirvožemio ar vandens. Fitomediacija yra pagrįsta šia savybe, suskirstyta į fitoekstrakciją ir rizofiltraciją. Fitoekstrakcija reiškia greitai augančių augalų naudojimą sunkiesiems metalams iš dirvos išgauti. Rizofiltracija yra toksiškų metalų absorbcija ir koncentracija iš vandens augalų šaknimis. Augalai, kurie absorbavo metalus, kompostuojami arba deginami. Augalai labai skiriasi savo talpa. Taigi Briuselio kopūstai gali sukaupti iki 3,5% švino (pagal sausą augalų svorį), o jo šaknys - iki 20%. Šis augalas taip pat sėkmingai kaupia varį, nikelį, chromą, cinką ir kt. Fitomediacija taip pat yra perspektyvi dirvožemio ir vandens valymui nuo radionuklidų. Tačiau augalai nesuyra toksiškų organinių junginių; čia daug žadamiau naudoti mikroorganizmus. Nors kai kurie autoriai primygtinai reikalauja mažinti organinių teršalų koncentraciją fitoremediacijos metu, juos daugiausia naikina ne augalai, o jų rizosferoje gyvenantys mikroorganizmai.

Liucernos simbiotinis azoto fiksatorius Rhlzobium melitotj buvo integruotas su daugybe genų, skaidančių degaluose esantį benziną, toluiną ir ksileną. Gili liucernos šaknų sistema leidžia išvalyti naftos produktais užterštą dirvą iki 2–2,5 metrų gylio.

Reikėtų prisiminti, kad dauguma ksenobiotikų aplinkoje atsirado per pastaruosius 50 metų. Tačiau gamtoje jau yra mikroorganizmų, galinčių juos panaudoti. Tai rodo, kad mikroorganizmų populiacijose genetiniai įvykiai įvyksta gana greitai, o tai lemia jų evoliuciją, tiksliau, mikroevoliuciją. Kadangi ksenobiotikų, susijusių su mūsų technogenine civilizacija, vis daugėja, svarbu turėti bendrą supratimą apie mikroorganizmų metabolizmą ir jų medžiagų apykaitos galimybes. Visa tai reikalavo sukurti naują mokslą - metabolomiką. Jis pagrįstas tuo, kad dėl mutacijų bakterijos gali įgyti galimybę apdoroti naujus junginius. Paprastai tam reikia kelių iš eilės einančių mutacijų arba naujų genų sistemų įterpimo iš tų, kurios jau egzistuoja kitų tipų mikroorganizmuose. Pavyzdžiui, norint suskaidyti stabilų halogenintą organinį junginį, reikalinga genetinė informacija, kuri yra įvairių mikroorganizmų ląstelėse. Gamtoje toks keitimasis informacija vyksta dėl horizontalaus genų perdavimo, o laboratorijose naudojami iš gamtos paimti DNR technologijos metodai.

Tolesnis fito ir bioremediacijos plėtojimas yra sudėtinga problema, visų pirma susijusi su augalų ir rizosferos mikroorganizmų naudojimu. Augalai sėkmingai iš dirvos išgaus sunkiuosius metalus, o rizosferos bakterijos skaidys organinius junginius, didindamos fitoremediacijos efektyvumą, skatindamos augalų augimą, o augalai - vystysis ant jų šaknų gyvenančių mikroorganizmų.

Aplinkos tarša gali būti laikoma ekosistemų liga, o bioremediacija - gydymu. Tai turėtų būti laikoma daugelio žmonių ligų, kurias sukelia aplinkos tarša, prevencija. Palyginti su kitais valymo būdais, šis yra daug pigesnis. Esant difuzinei taršai (pesticidai, nafta ir naftos produktai, trinitrotoluenas, užteršęs daugybę žemių), jai nėra alternatyvos. Valant aplinką nuo taršos, svarbu teisingai nustatyti prioritetus, iki minimumo sumažinti riziką, susijusią su ta ar kita tarša, ir atsižvelgti į konkretaus junginio savybes ir jo poveikį visų pirma žmonių sveikatai. Reikia priimti teisės aktus ir taisykles, reglamentuojančias genetiškai modifikuotų mikroorganizmų patekimą į aplinką, su kuriomis yra ypatingų vilčių pašalinti bet kokius teršalus. Skirtingai nuo pramoninės biotechnologijos, kai galima griežtai kontroliuoti visus technologinio proceso parametrus, biologinis valymas atliekamas atviroje sistemoje, kur tokia kontrolė yra sunki. Tam tikru mastu tai visada yra „know-how“, tam tikras menas.

Mikroorganizmų pranašumas valant naftos produktus buvo visiškai įrodytas, kai po tanklaivio katastrofos 5000 m 3 naftos išsiliejo į jūrą prie Aliaskos krantų. Apie 1,5 tūkstančio km pakrantės buvo užteršta nafta. Mechaniniame valyme dalyvavo 11 000 darbuotojų ir įvairi įranga (tai kainavo 1 mln. USD per dieną). Tačiau buvo ir kitas būdas: tuo pačiu metu į dirvą buvo įterpta azoto trąša, kad būtų išvalyta pakrantė, o tai paspartino natūralių mikrobų bendrijų vystymąsi. Tai pagreitino alyvos skilimą 3-5 kartus. Dėl to tarša, kurios padariniai, skaičiavimais, gali turėti įtakos net ir po 10 metų, buvo visiškai pašalinta per 2 metus, biologiniam valymui išleidus mažiau nei 1 mln.

Norint plėtoti biologinį gydymą, jo taikymo technologijas ir metodus, reikalingas tarpdisciplininis požiūris ir genetikos bei molekulinės biologijos, ekologijos ir kitų disciplinų specialistų bendradarbiavimas. Taigi genų inžinerijos panaudojimo sritys yra labai įvairios ir plačios, o kai kurios iš jų yra fantastiškos ir tuo pačiu labai perspektyvios pasiekiamų rezultatų prasme.

Gyvų organizmų atsako į aplinkos pokyčius tyrimas yra nepaprastai svarbus, norint įvertinti šių pokyčių, ypač antropogeninės kilmės, poveikį biologinei įvairovei, kurios išsaugojimas yra svarbiausia žmogaus civilizacijos užduotis.

Ekonominio bendradarbiavimo ir plėtros organizacijos (EBPO) duomenimis, potenciali biologinio valymo rinka yra daugiau nei 75 milijardai JAV dolerių. Paspartintas biotechnologijų diegimas aplinkos apsaugai visų pirma yra susijęs su tuo, kad jos yra daug pigesnės nei kiti gydymo būdai technologijas. EBPO duomenimis, biologinis valymas yra vietinės, regioninės ir pasaulinės svarbos, o valymui vis dažniau bus naudojami tiek natūralūs organizmai, tiek GMO.

Biokuras

Atsižvelgiant į ribotas iškastinės energijos atsargas, dabar ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas galimybei naudoti naujas kuro rūšis - metaną, vandenilį ir kt., Taip pat atsinaujinančius energijos šaltinius. Tačiau bendrame energijos balanse tokie aplinkai nekenksmingi energijos šaltiniai kaip Saulės energija, jūros srovės, vanduo, vėjas ir kt. Gali sudaryti ne daugiau kaip 20% visos jų produkcijos. Esant tokiai situacijai, vienas perspektyviausių atsinaujinančių energijos šaltinių yra biomasė, kurios panaudojimas nuolat tobulinamas. Tuo pačiu metu, kartu su tiesioginiu degimu, plačiai naudojami biokonversijos procesai, pavyzdžiui, alkoholis ir anaerobinė fermentacija, terminė konversija, dujinimas, pirolizė ir kt., Naudojami kaip kuro priedas, o ne importuota alyva. Tuo pačiu tikslu pradėta eksploatuoti natūralius juodojo vynmedžio krūmus, kurie užima apie 6 milijonus hektarų šalies šiaurės rytiniuose regionuose.

Jei Indijoje, Kinijoje ir kai kuriose kitose šalyse žemės ūkio atliekos naudojamos biodujoms gauti, tai Švedijoje, Vokietijoje, Brazilijoje, JAV, Kanadoje žemės ūkio augalai yra specialiai auginami etanolio kurui gaminti. Efektyvus iškastinio kuro pakaitalas yra rapsų ir rapsų aliejus, kurio pavasarines formas galima auginti Rusijoje iki poliarinio rato. Sojų pupelės, saulėgrąžos ir kiti augalai taip pat gali būti augalinio aliejaus šaltinis biokurui gaminti. Cukranendrės vis dažniau naudojamos kuro etanoliui gaminti Brazilijoje, o kukurūzai - JAV.

Cukrinių runkelių energijos suvartojimo koeficientas (visų naudingų produktų energijos ekvivalento santykis su visomis energijos sąnaudomis) yra 1,3; pašarinės žolės - 2,1; rapsai - 2,6; kviečių šiaudai - 2,9. Tuo pačiu metu, kaip žaliavą iš kiekvieno hektaro panaudojus 60 centnerių kviečių šiaudų, galima gauti 10 tūkst. M 3 generatorinių dujų arba 57,1 GJ.

Kadangi daugelyje šalių greitai išeikvojami gamtiniai naftos, dujų ir anglies ištekliai, ypatingas dėmesys skiriamas vadinamosioms naftą nešančioms augalams-Euphorbia lathyris (euphorbia) ir E.tirucallii iš euphorbia šeimos (Kupharbiacea), kurių sudėtyje yra lateksas, kurio terpenų sudėtis yra panaši į aukštos kokybės aliejų. Tuo pačiu metu šių augalų sausųjų medžiagų derlius yra apie 20 t / ha, o į naftą panašaus produkto išeiga Šiaurės Kalifornijos sąlygomis (ty 200–400 mm kritulių zonoje per metus) gali pasiekti 65 barelius žaliavos iš hektaro. Todėl pelningiau auginti iškastinio kuro augalinius pakaitalus, nes iš kiekvieno hektaro galima gauti daugiau nei 3600 naftos dolerių, o tai grūdų ekvivalentu sudarys 460 c / ha, t. 20 kartų didesnis už vidutinį kviečių derlių JAV ir Kanadoje. Jei prisimename gerai žinomą JAV šūkį „kiekvienai naftos statinei grūdų krūva“, tai dabartinėmis naftos, dujų ir grūdų kainomis tai reiškia mainus - 1 grūdų doleris už maždaug 25 petrolus. Žinoma, statinė aliejaus nepakeis krūvos grūdų tiesiogine prasme, ir toli gražu ne kiekviena zona galės auginti tokio tipo augalus. Tačiau alternatyvių degalų gavimas naudojant tikslinį augalų veisimą taip pat paverčia labai produktyvių agrofitocenozių technogeninį ir energetinį komponentą dauginamu ir aplinkai nekenksmingu veiksniu, skatinančiu pasėlių auginimą, ir, žinoma, tai yra vienas iš labiausiai neskausmingų sprendimų tokioms valstybėms kaip Ukraina - naudoti gamyklas dideliu mastu kaip atsinaujinančius išteklius, įskaitant energiją (biodyzelinas, tepalai ir kt.). Pavyzdžiui, žieminių rapsų gamyba jau užtikrina energijos suvartojimo ir išeigos santykį 1: 5.

GMO ir biologinė įvairovė

Pagrindinis šiuolaikinio veisimo etapo momentas yra aiškus supratimas, kad jo vystymosi pagrindas, įskaitant genų inžinerijos metodų naudojimą, yra biologinė įvairovė.

Augalų karalystės evoliucija sekė rūšių skaičiaus dauginimo ir jų „ekologinės specializacijos“ keliu. Šis faktas rodo biologinės (genetinės) įvairovės sumažėjimo pavojų biosferoje apskritai ir ypač agroekosistemose. Staigus rūšių ir genetinės įvairovės sumažėjimas sumažino ne tik pasėlių auginimo atsparumą oro ir klimato kaitos kaprizams, bet ir gebėjimą efektyviau panaudoti saulės energiją ir kitus neišsenkančius natūralios aplinkos išteklius (anglį, deguonį, vandenilio, azoto ir kitų biofilinių elementų), kurie, kaip žinoma, sudaro 90–95% fitomasės sausosios medžiagos. Be to, dėl to išnyksta genai ir genų deriniai, kurie galėtų būti naudojami ateities veisimo darbe.

Viena ir ta pati sritis, pabrėžė Charlesas Darwinas (1859), gali suteikti daugiau gyvybės, tuo įvairesnės joje gyvenančios formos. Kiekviena auginamų augalų rūšis, susijusi su jos evoliucine istorija ir specifiniu selekcininko darbu, pasižymi savo „agroekologiniu pasu“, t.y. pasėlio dydžio ir kokybės apribojimas iki tam tikro temperatūros, drėgmės, apšvietimo, mineralinių mitybos elementų kiekio derinio, taip pat netolygus jų pasiskirstymas laike ir erdvėje. Todėl mažėjant biologinei įvairovei žemės ūkio kraštovaizdžiuose, be kita ko, sumažėja galimybė diferencijuotai naudoti gamtos išteklius, taigi ir įgyvendinti diferencinę I ir II tipų žemės nuomos kainą. Tuo pat metu silpnėja agroekosistemų ekologinis stabilumas, ypač esant nepalankioms dirvožemio, klimato ir oro sąlygoms.

Žinomas nelaimės mastas, kurį sukėlė vėlyvasis puvinys ir nematodų pažeidimas bulvėms, katastrofiški kviečių nuostoliai dėl rūdžių pažeidimo, kukurūzai dėl helmintozės epifitotikos, nendrių plantacijų sunaikinimas dėl virusų ir kt.

Staigų genetinės įvairovės sumažėjimą XXI amžiaus pradžioje auginamų augalų rūšių akivaizdžiai liudija tai, kad iš 250 tūkstančių žydinčių augalų rūšių per pastaruosius 10 tūkstančių metų žmogus į kultūrą įvedė 5–7 tūkst. iš kurių tik 20 pasėlių (14 iš jų priklauso grūdams ir ankštiniams augalams) sudaro šiuolaikinės pasaulio gyventojų mitybos pagrindą. Apskritai iki šiol apie 60% maisto produktų pagaminama dėl kelių grūdinių kultūrų auginimo, o daugiau kaip 90% žmonių poreikio maistui patenkina 15 rūšių žemės ūkio augalų ir 8 naminių gyvūnų rūšių. Taigi iš 1940 milijonų tonų grūdų beveik 98% tenka kviečiams (589 milijonai tonų), ryžiams (563 milijonai tonų), kukurūzams (604 milijonai tonų) ir miežiams (138 milijonai tonų). Iš 22 žinomų ryžių rūšių (Oryza gentis) tik dvi yra plačiai auginamos (Oryza glaberrima ir O.sativa). Panaši situacija susiklostė ir su ankštiniais augalais, kurių bendra 25 svarbiausių rūšių produkcija yra tik apie 200 mln. Dėl šios priežasties organinių junginių įvairovė žmogaus mityboje gerokai sumažėjo. Galima daryti prielaidą, kad Homo sapiens, kaip vienos iš biologinių rūšių, evoliucinėje „atmintyje“ užfiksuotas didelio biocheminio maisto kintamumo poreikis. Todėl jo vienodumo didėjimo tendencija gali turėti neigiamiausių pasekmių sveikatai. Dėl plataus onkologinių ligų, aterosklerozės, depresijos ir kitų ligų paplitimo atkreipiamas dėmesys į vitaminų, tonizuojančių medžiagų, polinesočiųjų riebalų ir kitų biologiškai vertingų medžiagų trūkumą.

Akivaizdu, kad svarbus veiksnys skleidžiant tam tikrą vertingą kultūrą yra jos naudojimo mastas. Taigi spartus sojų ir kukurūzų ploto padidėjimas JAV ir kitose šalyse yra susijęs su šimtų atitinkamų produktų pavadinimų pagaminimu. Įvairinimo užduotis yra labai svarbi ir kitiems augalams (pavyzdžiui, iš sorgo pradėtas gauti aukštos kokybės alus, iš rugių-viskis ir kt.).

Padidinti tokių vertingų pasėlių, kaip grikiai (Fagopyrum), pasėlius, kurie pasižymi didelėmis prisitaikymo galimybėmis įvairiose, įskaitant nepalankias aplinkos sąlygas, amarantus (Amaranthus), nusipelno daugiau dėmesio sprendžiant tarpusavyje susijusias sveiko maisto problemas ir didinant rūšių įvairovę agroekosistemų, kvinojos (Chenopodium quinoa), rapsų, garstyčių ir net bulvių.

Vystantis geografiniams atradimams ir pasaulinei prekybai, plačiai paplito naujų augalų rūšių įvedimas. Rašytiniai paminklai liudija, kad, pavyzdžiui, jau 1500 m. Egipto faraonas Hatšepsutas išsiuntė laivus į Rytų Afriką rinkti augalų, naudojamų religinėse apeigose. Japonijoje yra paminklas Taji Mamori, kuris imperatoriaus nurodymu išvyko į Kiniją rinkti citrusinių augalų. Žemės ūkio plėtra vaidino ypatingą vaidmenį mobilizuojant augalų genetinius išteklius. Iš JAV istorijos žinoma, kad jau 1897 m. Nielsas Hansenas atvyko į Sibirą ieškoti liucernos ir kitų pašarinių augalų, galinčių sėkmingai augti sausringomis ir šaltomis Šiaurės Amerikos prerijų sąlygomis. Manoma, kad būtent tuo laikotarpiu iš Rusijos į Jungtines Valstijas buvo pristatytos tokios svarbios pašarinės kultūros kaip ugnis, kiaulės, eraičinai, ežiukai, baltosios smilgos, liucernos, dobilai ir daugelis kitų. Maždaug tuo pačiu metu Markas Carletonas Rusijoje rinko kviečių veisles, iš kurių Charkovo veislė ilgą laiką užėmė daugiau nei 21 milijoną akrų kasmet JAV ir tapo kietųjų kviečių gamybos Šiaurės lygumų zonoje (Žučenka , 2004).

Naujų augalų rūšių įvedimas į kultūrą tęsiamas ir šiuo metu. Peru Anduose rasta lubinų (tarvi) veislės, kurią vartojo šiuolaikinių indėnų protėviai, o baltymų kiekis lenkia net soją. Be to, tarvis yra atsparus žemai temperatūrai, nereikalingas dirvožemio derlingumui. Veisėjams pavyko gauti tarvi formų, kuriose buvo mažiau nei 0,025% alkaloidų, palyginti su 3,3% pradinėje medžiagoje. Ekonominės rūšys taip pat apima Australijos žolę (Echinochloa lurnerana), kuri gali būti puikus į sorą panašus derlius labai sausringose ​​vietose. Tarp perspektyvių pasėlių dėmesio verta rūšis Bauhinia esculenta, kuri, kaip ir Psophocarpus tetragonolobus, sudaro gumbus, o jos sėklose yra daugiau nei 30% baltymų ir riebalų. Labai sausringomis sąlygomis galima naudoti Voandzeia subterranea rūšį, kuri yra ne tik turtinga baltymų, bet ir labiau atspari sausrai nei žemės riešutai, taip pat geriau atspari ligoms ir kenkėjams. Sausose ir nevaisingose ​​aliejinių augalų žemėse Cucurbita foetidissima iš Cucurbitaceae šeimos yra laikoma perspektyvia, o druskingoms ganykloms - kai kurios Chenopodiaceae šeimos Atriplex genties rūšys, kurios per lapus išskiria druskos perteklių.

Šiuo metu daugelyje pasaulio šalių vyksta aktyvus veisimo darbas su amarantu (Amaranthus), pamiršta inkų kultūra, kurios sėklose, palyginti su naudojamomis javų smaigalių augalų rūšimis, yra dvigubai daugiau baltymų, įskaitant 2-3 kartus daugiau lizino ir metionino, 2-4 kartus daugiau riebalų ir kt. Nustatyta, kad kukurūzų linijos dėl to, kad jų šaknyse yra bakterijų Spirillum lipoferum, fiksuoja atmosferos azotą tokiu pat kiekiu, kaip ir sojos augalai. Nustatyta, kad azotą fiksuojančios bakterijos veikia daugelio atogrąžų žolių rūšių šaknyse, įsisavindamos azotą ne mažiau aktyviai nei ankštinių augalų Rhizobium genties bakterijos. Taigi buvo galima rasti tropinių žolių rūšių, galinčių per dieną užfiksuoti iki 1,7 kg azoto per hektarą, t.y. 620 kg per metus.

Daugelyje šalių, įskaitant Europos šalis, bulvės yra pagrindinis vitamino C šaltinis, nes jos vartojamos dideliais kiekiais. Yra žinoma, kad pasaulyje bulvių produkcija yra apie 300 milijonų tonų.

Tuo pačiu metu iš 154 žinomų bulvių rūšių tik viena - Solanum tuberosum - buvo visur. Akivaizdu, kad dėl padidėjusių veisimosi galimybių padidinti potencialų augalų produktyvumą, taip pat dėl ​​poreikio padidinti agrocenozių ekologinį stabilumą ir plėtoti mažai naudingų augalų auginimo vietoves, žmogaus veiklos mastas įvesti naujas augalų rūšių į kultūrą labai padaugės. Galų gale „nesąmoningas“ (Darvino terminas) ir sąmoninga atranka lėmė, kad kultūrinių augalų prisitaikymo potencialas labai skiriasi nuo laukinių protėvių ne tik dėl pačių prisitaikymo kriterijų skirtumų, bet ir dėl pagrindinių sudedamųjų dalių : galimas produktyvumas, atsparumas abiotiniams ir biotiniams įtempiams, ekonomiškai vertingų medžiagų kiekis.

Kartu su augalų genofondo išsaugojimu gamtos draustiniuose, šventovėse ir nacionaliniuose ekologiniuose parkuose, t.y. in situ ateinančiu laikotarpiu vis svarbesnį vaidmenį vaidins „genų bankų“ arba „gemalų plazmos bankų“ sukūrimas, siekiant užtikrinti saugų ex situ kolekcijų išsaugojimą. Pastarojo organizavimo iniciatorius buvo N.I. Vavilovas, surinkęs VIR didžiausią tuo metu pasaulyje augalų išteklių banką, kuris buvo pavyzdys ir pagrindas visiems vėlesniems bankams, ir, svarbiausia, ne kartą išgelbėjo daugybę šalių nuo niokojimo ir bado ( pavyzdžiui, dėl atsparumo genų buvimo VIR genų banke).

Dėl to, kad tęsiamas N.I. Vavilovo, 90 -ųjų pabaigoje nacionalinėse ir tarptautinėse augalų kolekcijose buvo daugiau nei 6 milijonai mėginių, įskaitant daugiau nei 1,2 milijono javų, 400 tūkstančių maistinių ankštinių augalų, 215 tūkstančių pašarų, 140 tūkstančių daržovių, daugiau nei 70 tūkst. Tuo pačiu metu 32% mėginių laikomi Europoje, 25% - Azijoje, 12% - Šiaurės Amerikoje, po 10% - Lotynų Amerikoje ir tarptautiniuose centruose, 6% - Afrikoje, 5% - JAV. Artimieji Rytai.

Didžiausių pagal genetinių kolekcijų mėginių kiekį ir kokybę turėtojų yra JAV (550 tūkst.), Kinija (440 tūkst.), Indija (345 tūkst.) Ir Rusija (320 tūkst.). Kartu su augalų išteklių išsaugojimu genų bankuose, vis labiau plinta natūralūs floros ir faunos rezervai. Dėl smarkiai išaugusios pasaulinės maisto rinkos integracijos taip pat labai padidėjo keitimasis augalų genetiniais ištekliais tarp šalių. Šių procesų esmė yra supratimas, kad nė viena šalis ar regionas nėra savarankiškas aprūpinant genetiniais ištekliais. Nacionalinių botanikos sodų sukūrimas daugelyje šalių labai prisidėjo prie genetinių išteklių sutelkimo. Tarp jų, pavyzdžiui, botanikos sodas, sukurtas Londone 1760 metais ir nuolat iš kolonijinių šalių įvežtas egzotiškas augalų rūšis.

Šiuo metu Tarptautinė augalų genetinių išteklių taryba (IBPGR) koordinuoja augalų genofondo išsaugojimo darbus pasaulyje. Nuo 1980 m. Įgyvendinama Europos bendradarbiavimo dėl genetinių išteklių programa. Svarbų vaidmenį čia atlieka ir FAO Augalų genetinių išteklių komisija, tarptautinių konferencijų sprendimai, priimti 1992 m., Biologinės įvairovės konvencija. Tuo pačiu metu veikia skirtingų tipų genų bankai. Kai kurie iš jų palaiko tik vieną kultūrą ir jos laukinius giminaičius, kiti - kelis tam tikros dirvos ir klimato zonos pasėlius; kai kuriose yra pagrindinės kolekcijos ilgalaikiam saugojimui, o kitos yra skirtos atrankos centrų ir mokslinių tyrimų institucijų poreikiams tenkinti. Taigi, Kew Gardens (Anglija) genų banke saugomi tik laukiniai augalai (apie 5000 rūšių).

Pritaikomoji žemės ūkio intensyvinimo strategija pateikia kokybiškai naujus pasaulio augalų išteklių mobilizavimo reikalavimus, susijusius su genofondo surinkimu, saugojimu ir naudojimu, įskaitant naujų augalų rūšių įvedimą į kultūrą. Šiuo metu pasaulyje, įskaitant Europą, gresia visiškas sunaikinimas daugiau nei 25 tūkstančiams aukštesnių augalų rūšių, įskaitant Europą - kas trečias iš 11,5 tūkst. Daugelis primityvių kviečių, miežių, rugių, lęšių ir kitų pasėlių formų buvo prarastos visiems laikams. Ypač greitai nyksta vietinės veislės ir piktžolių rūšys. Taigi, jei Kinijoje ir Indijoje 50 -ųjų pradžioje. XX amžius buvo naudojama tūkstančiai kviečių veislių, tada jau aštuntajame dešimtmetyje - tik dešimtys. Tuo pačiu metu kiekviena rūšis, ekotipas, vietinė veislė yra unikalus suderintų genų blokų kompleksas, sukurtas ilgalaikės natūralios ar dirbtinės atrankos metu, o tai galiausiai užtikrina efektyviausią natūralių ir antropogeninių išteklių panaudojimą tam tikroje ekologinėje nišoje.

Supratimas apie aukštesniųjų augalų evoliucinės „atminties“ retrospektyvų pobūdį aiškiai rodo poreikį išsaugoti floros rūšių įvairovę ne tik genų bankuose ir genetinių išteklių centruose, bet ir natūraliomis sąlygomis, t.y. nuolat besivystančios dinaminės sistemos būsenoje. Tuo pat metu daug nusipelno genetinių sistemų genetinių kolekcijų, skirtų genetinei informacijai transformuoti, sukūrimas, įskaitant res-sistemas, mei-mutantus, gametocidinius genus, poliploidines struktūras, įvairių tipų rekombinacijos sistemas, reprodukcinės izoliacijos sistemas ir kt. Akivaizdu, kad jie gali būti labai svarbūs vystant ateities veisimą naudojant genų inžinerijos technologijas. Taip pat svarbu nustatyti ir išsaugoti genetinius veiksnius, lemiančius stabilių homeostatinių sistemų, sinergetinių, kaupiamųjų, kompensacinių ir kitų koenotinių reakcijų susidarymą, užtikrinančias ekologinį „buferizavimą“ ir dinamišką biocenotinės aplinkos pusiausvyrą. Tokie genetiškai nulemti augalų bruožai, kaip konkurencingumas, alelopatinė ir simbiotinė sąveika bei kiti biocenotiniu lygmeniu realizuojami aplinką formuojantys poveikiai taip pat nusipelno daugiau dėmesio. Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas augalų rūšims, turinčioms konstitucinį atsparumą aplinkos veiksniams. Yra žinoma, kad XX amžiaus antroje pusėje. daugelyje šalių šios rūšies pasėlių plotas labai padidėjo (kartais 60–80 kartų).

Šiuo metu pasaulyje veikia daugiau nei 1460 nacionalinių genų bankų, iš jų apie 300 didelių, kuriuose ex situ sąlygomis užtikrinamas kultūrinių augalų ir jų laukinių giminaičių mėginių saugojimas. Ex situ kolekcijas saugo ir botanikos sodai, kurių pasaulyje yra apie 2 tūkstančiai (apie 80 tūkstančių augalų rūšių, 4 milijonai mėginių ir 600 sėklų bankų). Jų buvimas yra nacionalinio suverenumo, kultūros lygio, susirūpinimo šalies ir pasaulio ateitimi ženklas. Iki 2002 m. FDO patariamosios grupės kontroliuojamuose tarptautiniuose centruose buvo išsaugota daugiau nei 532 tūkstančiai augalų egzempliorių, iš kurių 73% priklauso tradiciniams ir landšacams, taip pat laukiniams kultūrinių augalų giminaičiams. Kaip pažymėjo Dleksanyan (2003), reikia atskirti „genų banko“ ir „ex silu kolekcijų“ sąvokas. Jei pirmasis yra garantuotas genofondo laikymas specialiai įrengtose patalpose, tai „ex situ kolekcijos“ apima mėginius, kurie domina jų turėtojus.

50 -ųjų pradžioje. XX amžiuje pirmoji pusiau žemaūgių ryžių veislė buvo gauta naudojant kinų veislės „Fee-geo-woo“ nykštukų geną, o kviečių veislė „Gaines“ drėkinamose JAV Ramiojo vandenyno šiaurės vakarų žemėse davė rekordinį 141 derlių. kg / ha. 1966 metais buvo sukurta veislė IR 8, kuri gavo slapyvardį „stebuklingi ryžiai“. Naudojant aukštas žemės ūkio technologijas, šios veislės davė 80 ir net 130 c / ha. Panašūs rezultatai buvo gauti naudojant sorą. Senųjų veislių derlingumo indeksas siekė 30–40%, naujų-50–60% ir daugiau.

Tolesnės galimybės padidinti pajamingumą didinant derliaus indeksą yra ribotos. Todėl daug daugiau dėmesio reikėtų skirti grynosios fotosintezės kiekiui didinti. Būtina sutelkti dėmesį į platų agroekosistemų ir agrarinių kraštovaizdžių rūšių ir veislių nevienalytiškumą lauko augalų auginimo sąlygomis, taip pat atrenkant draudimo pasėlius, taip pat pasėlius ir abipusiai apdraustas veisles, taip pat taikomas diferencijuotas požiūris į kiekvieno iš jų prisitaikymo potencialą. Negalima atsižvelgti į didelį potencialų veislės ir agroekosistemos produktyvumą, pasiektą (o kartais ir sumažinant) jų ekologinį atsparumą aplinkos veiksniams, ribojantiems pasėlių dydį ir kokybę, taip pat į tai, kaip veikia per daug bioenergiją vartojantis ekologinis tvarumas. kaip prisitaikanti, nes kultūriniams augalams pagrindinis prisitaikymo rodiklis galiausiai yra užtikrinti didelę derliaus vertę ir kokybę. Genų fondai, sukaupti genų bankuose, gali būti moksliškai pagrįsto veisimo šaltinis, siekiant sukurti reikiamas veisles.

Reikėtų pabrėžti, kad visame pasaulyje auginamų augalų genų bankuose buvo surinkta milijonai prisijungimų, tačiau iki šiol tik 1% jų buvo ištirta atsižvelgiant į jų galimas savybes (Zhuchenko, 2004). Tuo pačiu metu kuriant tvarias žemės ūkio sistemas yra labai svarbi jų genetinio komponento - žemės ūkio rūšių genų fondų, lemiančių vietinių agrosistemų ypatybes, - kontrolė ir tobulinimas.