Rawatan artritis reumatoid dengan ubat-ubatan antirheumatik pengubah penyakit asas (DMARD)

Dalam rawatan artritis reumatoid, ubat digunakan untuk memperlambat perkembangan hakisan sendi. Ini adalah ubat antirheumatik pengubah penyakit asas (DMP), yang merupakan komponen penting dalam keseluruhan program rawatan. Apa ubat ini dan bagaimana ia berfungsi?

Ubat pengubah penyakit bertindak pada sistem kekebalan tubuh untuk memperlambat perkembangan rheumatoid arthritis, di mana nama mereka berasal. Terdapat banyak ubat yang termasuk dalam kategori DMARD, tetapi ada yang paling biasa digunakan:

Rheumatex (Methotrexate)- ubat utama dalam kategori BPRP. Ia berfungsi dengan cara yang sama seperti ubat lain dan lebih berkesan dalam banyak kes. Ia juga agak murah dan kebanyakannya selamat. Seperti PDO lain, methotrexate mempunyai sejumlah kesan sampingan: boleh menyebabkan sakit perut, boleh menjadi toksik pada hati atau sumsum tulang, dan boleh mempengaruhi kehamilan. Kadang-kadang, ia menyebabkan kesukaran bernafas. Peredaran yang baik sangat mustahak semasa mengambil methotrexate. Penggunaan asid folik secara serentak dapat mengurangkan beberapa kesan sampingan. Kelebihan methotrexate yang paling penting ialah ia dapat digunakan dalam jangka masa yang panjang. Ubat ini juga boleh diberikan kepada kanak-kanak.

Ejen biologi: Enbrel (etanercet), Humira (adalimumab), Kineret (anakinra), Orentia (abatacet), Remikad (infliximab), dan Rituxan (rituximab). Ini adalah ubat terbaru untuk rawatan artritis reumatoid, yang diberikan secara subkutan atau intravena. Mereka meneutralkan aktiviti sistem imun yang merosakkan sendi. Apabila digabungkan dengan metotreksat, ubat ini membantu kebanyakan orang mengatasi gejala rheumatoid arthritis. Kajian menunjukkan bahawa ubat ini mempunyai kesan sampingan yang lebih sedikit daripada PDO lain. Salah satu komplikasi adalah peningkatan kerentanan terhadap penyakit berjangkit akut. Ubat ini boleh memberi kesan buruk kepada keadaan hati dan darah dan harus digunakan dengan berhati-hati jika terdapat penyakit jantung kronik. Kesan sampingan lain yang mungkin timbul hanya selepas penggunaan ubat yang berpanjangan.

Plaquenil (hidroksiklorokuin) dan Azulfidine(sulfasaline ) digunakan untuk artritis reumatoid sederhana. Mereka tidak kuat seperti PDO lain, tetapi mereka mempunyai kesan sampingan yang lebih sedikit. Dalam kes yang jarang berlaku, Plaquenil mempunyai kesan negatif pada mata. Pesakit yang mengambil ubat ini harus diperiksa oleh pakar oftalmologi setiap tahun.

Minocin (Minocycline)- antibiotik yang dapat menghentikan proses keradangan pada RA. Kesannya muncul selepas beberapa bulan. Dalam kes lain, diperlukan satu tahun untuk munculnya pelbagai kesan sampingan. Dengan penggunaan yang berpanjangan, minocycline dapat menyebabkan pigmentasi kulit.

Arava (leflunomide) bertindak seperti methotrexate dan lebih berkesan jika digabungkan dengannya. Ubat-ubatan tersebut mempunyai reaksi buruk yang serupa. Arava boleh menyebabkan cirit-birit, di mana ia harus dihentikan. Oleh kerana Arava mempunyai kesan negatif pada janin, ia dikontraindikasikan pada wanita semasa kehamilan.

Neoral (azathioprine) ia digunakan untuk pelbagai penyakit yang disertai dengan keradangan, termasuk rheumatoid arthritis. Walau bagaimanapun, kerana kesan negatifnya terhadap fungsi ginjal dan kesan sampingan yang lain, ia biasanya digunakan untuk mengubati radang sendi reumatoid jika ubat lain tidak berkesan.

Imunar (azathioprine) digunakan untuk pelbagai keadaan keradangan, termasuk artritis reumatoid. Kesan sampingan yang paling biasa adalah mual dan muntah, kadang-kadang sakit perut dan cirit-birit. Penggunaan azathioprine jangka panjang meningkatkan kemungkinan menghidap barah.

DMARD melambatkan kadar arthritis rheumatoid dan membantu banyak orang meningkatkan kualiti hidup mereka. Dalam beberapa kes, pengampunan mungkin berlaku. Pada asasnya, ubat-ubatan memberikan penurunan kadar perkembangan penyakit ini.

Penggunaan satu PDRP atau gabungannya dapat memanjangkan perjalanan asimtomatik rheumatoid arthritis dan mengurangkan manifestasi akut penyakit ini. Sendi anda memerlukan lebih sedikit masa untuk berayun pada waktu pagi. Pada pemeriksaan seterusnya, pakar rheumatologi anda mungkin memberi nasihat bahawa tidak ada luka baru pada sinar-X terakhir anda. Juga, penggunaan BPRP secara berkala mengurangkan kemungkinan proses pemusnahan jangka panjang pada sendi.

Adakah BPRP selamat? Semua PDO diluluskan oleh Food and Drug Administration (USA). Ramai orang mengambil ubat ini tanpa kesan sampingan.

Walau bagaimanapun, dengan merawat gejala rheumatoid arthritis, PDBM mempengaruhi seluruh tubuh, tindakan kuatnya, sebagai peraturan, menyebabkan beberapa kesan sampingan. Terdapat kesan sampingan khas PDBM berikut:

Perut tidak selesa. DMARD sering menyebabkan mual, kadang-kadang muntah, dan cirit-birit. Gejala ini dapat diatasi dengan ubat lain. Komplikasi juga hilang ketika tubuh anda terbiasa dengan ubat tersebut. Sekiranya simptomnya tidak selesa, pakar rheumatologi anda akan memberi ubat lain.

Disfungsi hati. Komplikasi ini kurang biasa daripada gangguan pencernaan. Anda perlu menjalani ujian darah secara berkala untuk memeriksa kerosakan hati.

Keadaan darah. DMARD boleh menyebabkan kerosakan sistem imun dan meningkatkan risiko penyakit berjangkit. Ia juga dapat menurunkan tahap sel darah putih yang melindungi tubuh dari jangkitan. Kiraan sel darah merah yang rendah (anemia) meningkatkan keletihan. Ujian mudah yang dilakukan secara berkala akan membantu memastikan sel darah merah anda sentiasa terkawal.

Tarikh penerbitan artikel: 08.08.2016

Tarikh kemas kini artikel: 28.01.

Artritis adalah nama umum untuk sekumpulan penyakit sendi yang bersifat radang dengan pelbagai asal usul. Keradangan satu atau beberapa sendi pada masa yang sama boleh menjadi penyakit bebas dan manifestasi patologi sistemik badan.

Apakah arthritis dalam erti kata paling sederhana? Secara sederhana, ini adalah keradangan tulang rawan, membran sinovial, kapsul, cecair sendi dan unsur-unsur sendi yang lain.

Terdapat lebih daripada 10 jenis artritis (lebih banyak mengenai mereka - kemudian dalam artikel). Mekanisme perkembangan pelbagai jenis penyakit hampir sama, kecuali beberapa nuansa.

Patologi memberi kesan negatif terhadap kualiti hidup pesakit, gejala utamanya: sindrom kesakitan, bengkak dan kemerahan pada kawasan yang terjejas, peningkatan suhu tempatan, sekatan pergerakan, ubah bentuk sendi. Menjadi sukar bagi seseorang untuk melakukan aktiviti sehari-hari, dan sekiranya berlaku penyakit yang teruk, bahkan pergerakan dasar. Artritis jangka panjang kronik sering menyebabkan imobilisasi separa atau lengkap dengan pendaftaran kumpulan kecacatan.

Apa-apa jenis artritis boleh dirawat(beberapa jenis dirawat dengan lebih baik dan lebih mudah, ada yang lebih teruk), terutamanya pada masa ini (artikel itu ditulis pada tahun 2016), ketika banyak kaedah rawatan telah dikembangkan dan berjaya digunakan yang membolehkan anda melawan bukan sahaja gejala penyakit, tetapi juga sebab dan akibatnya.

Artritis boleh dirawat oleh doktor dari tiga kepakaran berikut: rheumatologist, arthrologist, orthopedic traumatologist. Sekiranya keradangan pada sendi telah berkembang dengan latar belakang tuberkulosis, sifilis, brucellosis atau jangkitan lain, maka penekanan diberikan pada rawatan penyakit yang mendasari, yang masing-masing ditangani oleh ahli phthisiatrician, pakar penyakit berjangkit atau ahli dermatologi. -pemerunding.

Di bawah ini saya akan menerangkan secara terperinci jenis, sebab dan gejala artritis, membincangkan kaedah diagnostik moden dan kaedah merawat penyakit.

Jenis-jenis artritis

Mengelaskan arthritis mengikut kategori	Pandangan
Artritis keradangan	Psoriatik
	Rheumatik
	Rheumatoid
	Reaktif
	Berjangkit
	Bersungguh-sungguh
Artritis degeneratif	Traumatik
	Osteoartritis
Dengan mengambil kira sebab dan mekanisme perkembangan	Primer - ankylosing spondylitis, Penyakit Still, pseudogout, rematik, psoriatik, septik, arthritis remaja, pelbagai jenis arthritis berjangkit tertentu (virus, disentri atau gonore).
	Sekunder - timbul dengan latar belakang patologi yang mendasari, misalnya, tumor ganas, osteomielitis, penyakit autoimun, sarcoidosis, hepatitis, borreliosis, beberapa penyakit darah, paru-paru atau saluran gastrointestinal.
Mengikut bilangan sendi yang terjejas	Monoarthritis - keradangan terpencil hanya satu sendi, biasanya besar
	Oligoartritis - kasih sayang tidak lebih dari 3 sendi
	Polyarthritis - keradangan pada 3-6 sendi besar dan kecil pada masa yang sama

Dengan sifat perubahan yang berlaku, artritis dibahagikan kepada:

• radang, yang dicirikan oleh kehadiran keradangan,
• merosot, ketika pada awalnya terdapat kekurangan zat makanan pada tulang rawan, distrofi, perubahan penampilan sendi yang terjejas, diikuti oleh ubah bentuknya.

Artritis berlaku dalam bentuk akut, subakut dan kronik. Untuk lesi keradangan, kursus akut atau subakut paling khas, untuk lesi degeneratif-distrofik, yang kronik.

Proses keradangan akut adalah: serous, serous-fibrous, purulent in nature.

Keradangan yang paling "tidak berbahaya" dengan pembentukan dan pengumpulan cecair serous (telus) di dalam beg sinovial berlaku dengan sinovitis - keradangan membran sendi.

Artritis yang sangat teruk adalah bernanah. Dengan itu, keradangan mempengaruhi, selain beg artikular, tisu-tisu yang berdekatan dengannya, dan nanah muncul di dalam cecair artikular kerana pembiakan aktif mikroorganisma patogen. Perkembangan proses purulen penuh dengan pembentukan phlegmon kapsul (ketika proses purulen menangkap seluruh sendi).

Punca penyakit

Sebab biasa (utama)

• Keturunan;
• trauma;
• kegemukan;
• gangguan metabolik dalam badan;
• hipotermia yang kerap;
• jangkitan;
• pengagihan aktiviti fizikal yang tidak rasional: sama ada posisi duduk panjang, atau aktiviti fizikal yang berlebihan;
• jangkitan bakteria, virus atau kulat akut;
• penyakit sistem saraf;
• penyakit autoimun.

Sebab tambahan

• Pembedahan sendi,
• usia lanjut,
• melahirkan anak,
• imuniti yang lemah
• vaksinasi,
• alahan,
• pengguguran berganda,
• pemakanan yang tidak betul,
• keadaan ekologi yang tidak baik,
• kekurangan mineral dan vitamin.

Diet yang tidak betul adalah penyebab utama artritis gout

Penyebab jenis arthritis tertentu

(jika jadual tidak dapat dilihat sepenuhnya, tatal ke kanan)

Jenis-jenis artritis	Punca
Traumatik	Kecederaan pada unsur sendi: lebam, patah tulang yang diartikulasikan, luka pada kawasan sendi, dll.
Bergetar	Tekanan berlebihan yang kerap pada sendi, memaksa mereka melakukan pergerakan di bawah beban berat
Reaktif	Pelbagai jangkitan disebabkan oleh ureaplasma, klamidia, mycoplasma, disentery bacillus, clostridia, salmonella, virus influenza, dll.
Rheumatoid	Tidak betul, tetapi kemungkinan pengaruh keturunan tinggi; penyakit autoimun; virus herpes (virus Epstein-Barr, herpes simplex, sitomegalovirus); hepatovirus, retrovirus
Psoriatik	Jangkitan
	Mekanisme genetik dan autoimun
Osteoartritis	Pemakanan tulang rawan tidak mencukupi akibat gangguan metabolik dalam badan
	Displasi - anomali kongenital dalam pengembangan unsur-unsur sendi
	Penyakit sistemik - scleroderma, lupus, dll.
	Gangguan Hormon
	Keradangan struktur dan artikular yang tidak spesifik. Yang pertama - terhadap latar belakang tuberkulosis, gonorea, disentri. Yang kedua - sebagai kekalahan bebas tanpa penyertaan patogen
	Kekalahan, pemusnahan sendi dengan penyakit Perthes, osteochondritis
	Hemofilia - penyakit pendarahan yang diwarisi
Gouty	Keturunan
	Pelanggaran metabolisme protein dengan latar belakang kekurangan zat makanan dengan pengambilan makanan berlebihan yang kaya dengan bahan khas - purin (makarel, herring, sardin, daging)
	Berat badan berlebihan

Perkembangan rheumatoid arthritis dipengaruhi oleh kegagalan sistem imun. Untuk beberapa sebab yang tidak diketahui, sel khas sistem imun mula "menyerang" tisu-tisu sendi sendiri. Akibatnya, keradangan autoimun bermula, dilanjutkan dengan pertumbuhan tisu agresif dengan perkembangan seperti tumor, yang menyebabkan ligamen, permukaan artikular rusak, tulang rawan dan tulang yang mendasari mereka hancur. Ini membawa kepada perkembangan fibrosis, sklerosis, hakisan, akibatnya - kepada kontraktur, subluksasi, ketidakstabilan sendi yang berterusan - ankylosis.

Gejala khas

Gejala utama artritis adalah sakit pada satu atau lebih sendi. Pada mulanya, mereka lemah dan praktikalnya tidak mempengaruhi kehidupan biasa seseorang. Seiring berjalannya waktu, sindrom kesakitan bertambah: rasa sakit menjadi bergelombang secara semula jadi, bertambah kuat dengan pergerakan, pada waktu malam dan hampir ke pagi. Keamatan kesakitan bervariasi dari ringan hingga sangat kuat, secara dramatis menghalang pergerakan apa pun.

Gejala sekunder:

• kekejangan pagi
• bengkak,
• kemerahan kulit,
• peningkatan suhu tempatan di kawasan keradangan,
• kemerosotan aktiviti motor pesakit,
• had pergerakannya,
• pembentukan kecacatan sendi yang berterusan.

Bergantung pada prosesnya, batasan fungsi sendi yang terjejas boleh menjadi ringan dan parah, dengan kemungkinan imobilisasi anggota badan sepenuhnya.

Mari kita lihat dengan lebih dekat gejala-gejala beberapa jenis artritis.

Artritis traumatik

Kerosakan traumatik pada unsur-unsur artikular disertai oleh reaksi keradangan, dan jika mikrob patogen telah memasuki rongga, maka keradangan purulen dari cairan artikular dan bursa, secara beransur-ansur melewati ke tisu sendi yang berdekatan.

Gejala Rheumatoid Arthritis

Artritis jenis ini dicirikan oleh lesi simetris pada lutut, pergelangan tangan, siku, sendi pergelangan kaki, serta sendi kecil jari dan jari kaki. Keradangan sendi pinggul, bahu dan tulang belakang kurang biasa, tetapi juga mungkin terjadi.

Dalam proses penyakit akut atau subakut, seseorang terganggu oleh sakit tajam pada otot dan sendi, kelemahan teruk, demam, kekejangan pada sendi kecil pada waktu pagi.

Proses lambat kronik berlaku dengan kesakitan ringan, peningkatan artikular secara beransur-ansur, yang biasanya tidak disertai dengan batasan fungsi anggota badan yang ketara.

Secara beransur-ansur, keradangan merebak ke otot yang berdekatan dengan sendi. Akibatnya, radang fokus mereka berkembang, kekuatan otot dan nada mereka berkurang, pesakit merasakan kelemahan otot, keletihan yang teruk setelah latihan fizikal yang normal.

Simptom khas ialah penampilan nodul subkutan berbentuk bulat dengan diameter tidak lebih dari 2 cm. Gejala ini juga boleh terbentuk pada injap jantung dan paru-paru.

Jenis penyakit ini dicirikan oleh asimetri kekalahan 2 atau 3 sendi pada masa yang sama. Dan pertama, sendi kecil jari kaki dan tangan menjadi radang, kemudian yang besar - lutut, siku, bahu, dll.

Perkembangan oligoarthritis (keradangan tidak lebih dari 3 sendi) disertai dengan keradangan membran di sekitar tendon, peningkatan suhu kawasan yang meradang dan kemerahan pada kulit, bengkak dan sakit sendi.

Sindrom nyeri dinyatakan pada waktu rehat atau pada waktu malam, kekakuan pagi dan rasa sakit hilang pada waktu siang.

Diagnostik

Menetapkan diagnosis yang tepat adalah berdasarkan satu set manifestasi klinikal, data dari pemeriksaan doktor dan hasil diagnostik makmal yang mengesahkan adanya arthritis (data diagnostik juga membantu menentukan jenis, tahap, dan tahap aktiviti proses).

Semasa pemeriksaan dengan pemeriksaan visual dan palpasi sendi yang mengganggu, doktor mencatat bengkak, kemerahan pada kulit, yang panas apabila disentuh; dengan penyakit yang diabaikan, terdapat ubah bentuk sendi yang kelihatan.

Jadual di bawah menunjukkan jenis ujian khusus yang perlu dilakukan sekiranya disyaki artritis:

(jika jadual tidak dapat dilihat sepenuhnya, tatal ke kanan)

Kaedah diagnostik makmal	Kaedah diagnostik instrumental
Ujian darah klinikal	X-ray sendi dalam 2 unjuran
"Biokimia" darah (petunjuk - asid urik, asid sialik, pecahan protein, CRP, fibrin, haptoglobin, dll.)	Radiografi Mikrofokus Digital adalah gambar sinar-X pembesaran langsung, sementara sistem pencitraan digital memberikan gambar definisi tinggi. Kaedah ini membolehkan anda mengesan perubahan minimum pada struktur tulang
Faktor reumatoid	Arthrography - mengambil sinar-X setelah agen kontras disuntik ke rongga sendi
Antistreptolisin-O	Ultrasound sendi yang terjejas
Pemeriksaan sitologi dan mikrobiologi cecair sinovial	Scintigraphy - memperoleh gambaran dua dimensi kawasan patologi selepas pengenalan isotop radioaktif ke dalam badan
Sekiranya perlu, biopsi membran artikular dilakukan dan kemudian diperiksa	Arthroscopy diagnostik adalah kaedah yang sangat bermaklumat untuk memeriksa struktur sendi melalui arthroscope dengan kamera video miniatur

Kaedah rawatan

Apa-apa jenis arthritis mempunyai beberapa peringkat perkembangan. Untuk masing-masing, kaedah rawatan tertentu dipilih: untuk yang pertama dan kedua, terapi konservatif sudah mencukupi, untuk yang ketiga dan sekiranya terdapat komplikasi, campur tangan pembedahan mungkin diperlukan.

Jadual menunjukkan rejimen rawatan umum untuk artritis.

(jika jadual tidak dapat dilihat sepenuhnya, tatal ke kanan)

Kaedah rawatan	Perincian
Terapi ubat	Ubat anti-radang bukan steroid melalui mulut, intramuskular dan / atau intra-artikular.
	Kortikosteroid oral dan intra-artikular.
Terapi berkesan	Cryoapheresis adalah teknik perubatan berdasarkan rawatan dengan bahan kimia sejuk atau khas plasma yang diambil dari pesakit. Kemudian disuntik kembali ke pesakit.
	Penyaringan kaskade plasma (plasmapheresis) adalah penyucian plasma dari toksin, antibodi, hormon, dan bahan lain, yang mana tahapnya dalam tubuh meningkat tajam.
Fisioterapi dan urut (setelah proses keradangan akut reda)	Terapi amplipulse, fonoforesis, elektroforesis, terapi magnet dan laser, aplikasi dengan ozokerite dan parafin, UFO, UHF.
Fisioterapi	Latihan terapi senaman bertujuan untuk mencegah gangguan fungsi dan perkembangan kontraktur.
Pembedahan	Jenis: arthrotomy, eksisi membran sinovial (synovectomy), arthrodesis, reseksi sendi, arthroscopy perubatan, cheilectomy. Apabila sendi hancur, arthroplasty rekonstruktif atau arthroplasty (penggantian sendi) ditunjukkan.

Rawatan artritis

Kaedah rawatan untuk pelbagai jenis artritis sangat serupa, perbezaannya hanya pada beberapa nuansa tertentu, misalnya:

• Dengan arthritis tertentu, penyakit yang mendasari dirawat (dengan tuberkulosis, penekanannya adalah pada ubat-ubatan anti-tuberkulosis).
• Untuk mengurangkan aktiviti psoriatic arthritis, kaedah di atas dilengkapi dengan penyinaran ultraviolet atau laser darah, hemosorpsi. Dari fisioterapi, terapi PUVA berkesan, menggabungkan pengambilan ubat kepekaan khusus dengan pendedahan luaran terhadap sinar ultraviolet gelombang panjang.

Ringkasan

Hanya dengan mematuhi cadangan doktor dengan teliti anda dapat mengalahkan arthritis. Prognosis biasanya baik, tetapi bergantung sepenuhnya pada ketepatan masa menghubungi pakar dan menghentikan rawatan. Teknik moden memungkinkan untuk membetulkan keadaan yang paling diabaikan walaupun dengan melakukan operasi pada sendi.

Pemilik dan bertanggungjawab untuk laman web dan kandungan: Afinogenov Alexey.

Baca lebih lanjut, anda akan menyukai:

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

Daripada Wikipedia, ensiklopedia percuma

Banyak (tetapi tidak semua) ubat-ubatan asas yang digunakan dalam rawatan rheumatoid arthritis juga mempunyai aktiviti dalam beberapa penyakit lain, mungkin atau terbukti mempunyai sifat autoimun. Penyakit seperti itu termasuk: kolitis ulseratif, penyakit Crohn, psoriasis, glomerulonefritis autoimun, hepatitis aktif kronik. Cukup menarik untuk diperhatikan bahawa ubat yang berbeza dari antara ubat "asas" membantu penyakit autoimun yang berbeza, yang mungkin mencerminkan perbezaan etiologi dan patogenesisnya. Keberkesanan ubat-ubatan asas dalam rheumatoid arthritis dan penyakit autoimun lain dikaitkan dengan aktiviti anti-radang dan imunosupresif khusus mereka. Pada masa yang sama, ubat antirheumatik asas, berbeza dengan glukokortikoid dan ubat anti-radang bukan steroid, tidak sesuai sebagai ubat anti-radang "konvensional" untuk keradangan, dalam patogenesis yang mana mekanisme autoimun tertentu tidak terlibat. Ubat-ubatan asas yang bukan imunosupresan "sebenar" (seperti ubat asas methotrexate, azathioprine atau cyclosporine) juga tidak boleh digunakan untuk imunosupresi dalam keadaan yang tidak berkaitan dengan autoimun, misalnya, dalam allotransplantasi organ dan tisu. Aktiviti imunosupresif salazopyridazine atau chloroquine terlalu lemah untuk ini dan, lebih-lebih lagi, khusus untuk autoimun. Kekayaan umum semua ubat asas adalah perkembangan kesan yang perlahan dan beransur-ansur, yang mungkin memerlukan terapi selama beberapa bulan. Untuk cepat mencapai peningkatan simptomatik pada artritis reumatoid dan penyakit autoimun lain, glukokortikoid, ubat anti-radang nonsteroid, diresepkan sementara menunggu kesan terapi asas. Dengan arthritis rheumatoid yang teruk atau, misalnya, penyakit Crohn, penggunaan gabungan dua atau lebih ubat asas dari kumpulan yang berbeza, dengan mekanisme tindakan yang berbeza, mungkin diperlukan. Dalam kes ini, sangat penting untuk mempertimbangkan kemungkinan peningkatan ketoksikan terapi dengan kombinasi tertentu. Sebagai contoh, gabungan metotreksat dengan sulfasalazine atau salazopyridazine membawa kepada peningkatan ketoksikan hematologi metotreksat, kerana sulfonamida, seperti metotreksat, adalah penghambat dihidrofolat reduktase pada sel manusia, bukan hanya pada bakteria. Kombinasi metotreksat dengan siklosporin membawa kepada peningkatan tahap imunosupresi dan, dengan demikian, peningkatan risiko komplikasi berjangkit dan neoplastik terapi. Pengelasan Ubat antirheumatik asas dibahagikan kepada beberapa kumpulan: Ubat imunosupresif: Infliximab ("Remicade") Levamisole ("Decaris") Leflunomide ("Arava") Mercaptopurine ("Puri-Netol") Cyclosporine (Sandimmun Neoral) Cyclophosphamide - jarang digunakan kerana ketoksikan yang tinggi Persediaan emas: Auranofin # ("Auropan", "Ridaura") Natrium aurothiosulfate # ("Sanocrizin") Aurotioprol # ("Krisan") D-Penicillamine ("Cuprenil") Derivatif asid 5-aminosalicylic: Derivatif 4-aminoquinoline: Klorokuin (Delagil) Hydroxychloroquine ("Plaquenil") Perencat matrix metalloproteinase: # - untuk tahun 2015 ubat tersebut tidak didaftarkan di Rusia : gambar tidak betul atau hilang Artikel ini tiada maklumat. Maklumat mesti disahkan, jika tidak, ia boleh disoal dan dihapuskan. .php? tajuk =% D0% 91% D0% BE% D0% BB% D0% B5% D0% B7% D0% BD% D1% 8C-% D0% BC% D0% BE% D0% B4% D0% B8 % D1% 84% D0% B8% D1% 86% D0% B8% D1% 80% D1% 83% D1% 8E% D1% 89% D0% B8% D0% B5_% D0% B0% D0% BD% D1 % 82% D0% B8% D1% 80% D0% B5% D0% B2% D0% BC% D0% B0% D1% 82% D0% B8% D1% 87% D0% B5% D1% 81% D0% BA % D0% B8% D0% B5_% D0% BF% D1% 80% D0% B5% D0% BF% D0% B0% D1% 80% D0% B0% D1% 82% D1% 8B & tindakan = edit edit] artikel ini dengan menambahkan pautan ke. Tanda ini ditetapkan 29 September 2009. [[K: Wikipedia: Artikel tanpa sumber (negara: Ralat Lua: callParserFunction: function "#property" tidak dijumpai. )]] [[K: Wikipedia: Artikel tanpa sumber (negara: Ralat Lua: callParserFunction: function "#property" tidak dijumpai. )]]

Tulis ulasan pada artikel "Ubat antirheumatik yang mengubah penyakit"

Catatan (sunting)

Petikan yang mencirikan ubat antirheumatik yang mengubah suai penyakit

Magdalena tahu bahawa untuk memenuhi pesanan Radomir, dia harus merasa yakin, terkumpul dan kuat. Tetapi ketika dia hanya hidup, terkurung dalam kesedihannya yang paling dalam, dan kesepian gila ...
Tanpa Radomir, hidupnya menjadi kosong, tidak berharga dan pahit ... Dia tinggal sekarang di suatu tempat yang jauh, di Dunia yang tidak dikenali dan luar biasa, di mana jiwanya tidak dapat dijangkau ... Dan dia sangat merindukannya sebagai manusia, sebagai seorang wanita Sayangnya, tidak ada yang dapat menolongnya dengan cara apa pun.
Kemudian kami melihatnya lagi ...
Magdalena duduk sendirian di tebing tinggi, benar-benar ditumbuhi bunga liar, menekan lutut ke dadanya ... Dia, seperti sudah menjadi kebiasaan, melihat matahari terbenam - satu hari biasa tinggal tanpa Radomir ... Dia tahu akan ada banyak lagi hari seperti ini ... begitu banyak. Dan dia tahu dia harus membiasakannya. Di sebalik kepahitan dan kekosongan, Magdalena memahami dengan baik bahawa kehidupan yang panjang dan sukar menantinya di hadapannya, dan dia harus menanggungnya sendirian ... Tanpa Radomir. Apa yang selama ini dia tidak dapat bayangkan, kerana dia tinggal di mana-mana - di setiap selnya, dalam mimpi dan terjaga, dalam setiap objek yang pernah dia sentuh. Nampaknya seluruh ruang sekitarnya dipenuhi dengan kehadiran Radomir ... Dan walaupun dia menghendaki, tidak ada keselamatan dari ini.
Petang itu tenang, tenang dan hangat. Alam semula jadi yang hidup kembali setelah panas terik dengan bau padang rumput dan jarum berbunga yang hangat ... Magdalena mendengar bunyi monoton dari dunia hutan biasa - sungguh mengejutkan begitu sederhana, dan begitu tenang! .. Bengkak oleh musim panas, lebah berdengung kuat di semak berhampiran. Bahkan mereka, yang rajin, lebih memilih untuk menjauh dari sinar yang menyala-nyala pada hari itu, dan sekarang mereka dengan senang hati menyerap kesejukan malam yang menyegarkan. Merasa kebaikan manusia, burung berwarna kecil itu tanpa rasa takut duduk di bahu Magdalena yang hangat dan dengan rasa syukur menerobos kereta api keperakan yang nyaring ... Tetapi Magdalene tidak menyedarinya. Dia kembali memasuki dunia mimpi impiannya, di mana Radomir masih hidup ...
Dan dia ingat dia lagi ...
Kebaikannya yang luar biasa ... Kehausan yang luar biasa untuk Kehidupan ... Senyumannya yang penuh kasih sayang dan pandangan yang menusuk dari matanya yang biru ... Dan keyakinannya yang tegas terhadap kebenaran jalan yang dipilihnya. Saya teringat orang yang hebat dan kuat yang, sejak masih kecil, sudah menundukkan seluruh kerumunan dirinya! ..
Saya teringat kasih sayangnya ... Kehangatan dan kesetiaan hatinya yang besar ... Semua ini kini hanya tinggal dalam ingatannya, tidak menyerah pada waktu, tidak terlupa. Semuanya hidup dan ... terluka. Kadang kala ia kelihatan - hanya sedikit lagi, dan dia akan berhenti bernafas ... Tetapi hari-hari berlalu. Dan kehidupan masih berjalan. Dia diwajibkan oleh TUGAS yang ditinggalkan oleh Radomir. Oleh itu, seboleh-bolehnya, dia tidak memperhitungkan perasaan dan keinginannya.
Anaknya, Svetodar, yang sangat dia rindui, berada di Sepanyol yang jauh dengan Radan. Magdalene tahu - lebih sukar baginya ... Dia masih terlalu muda untuk menghadapi kerugian seperti itu. Tetapi dia juga tahu bahawa walaupun dalam kesedihan yang paling dalam, dia tidak akan pernah menunjukkan kelemahannya kepada orang asing.
Dia adalah anak Radomir ...
Dan ini mewajibkan dia kuat.
Beberapa bulan berlalu lagi.
Dan sekarang, sedikit demi sedikit, seperti yang berlaku walaupun dengan kerugian yang paling dahsyat, Magdalena mula hidup kembali. Nampaknya, masa yang tepat telah tiba untuk kembali kepada yang hidup ...

Setelah memilih Montsegur yang kecil, yang merupakan istana paling ajaib di Lembah (ketika ia berdiri di "titik peralihan" ke dunia lain), Magdalene dan anak perempuannya segera mula bergerak ke sana perlahan-lahan. Mereka mula menetap di Rumah baru mereka yang masih asing ...
Dan, akhirnya, setelah mengingati keinginan Radomir yang berterusan, Magdalena secara beransur-ansur mulai merekrut pelajar pertamanya ... Ini mungkin salah satu tugas paling mudah, kerana setiap orang di sebidang tanah yang luar biasa ini lebih atau kurang berbakat. Dan hampir semua orang dahagakan pengetahuan. Oleh itu, tidak lama kemudian Magdalena sudah mempunyai beberapa ratus murid yang sangat rajin. Kemudian angka ini bertambah menjadi seribu ... Dan tidak lama kemudian seluruh Lembah Penyihir diliputi oleh ajarannya. Dan dia mengambil sebanyak mungkin orang untuk melepaskan diri dari pemikiran pahitnya, dan sangat gembira bahawa orang-orang Occitania dengan bersemangat meraih Pengetahuan! Dia tahu - Radomir pasti gembira mengenai perkara ini dari lubuk hatinya ... dan merekrut lebih banyak lagi pemohon.
- Maaf, Sever, tetapi bagaimana orang Magi bersetuju dengan ini ?! Lagipun, mereka menjaga Pengetahuan mereka dengan teliti dari semua orang? Bagaimana Vladyka membenarkan ini? Magdalene mengajar semua orang, bukan hanya memilih inisiat, bukan?
- Vladyka tidak pernah bersetuju dengan ini, Isidora ... Magdalena dan Radomir menentang kehendaknya, mengungkapkan pengetahuan ini kepada orang. Dan saya masih tidak tahu mana yang betul ...

5315 0

Penyakit reumatik radang, bentuk utamanya adalah rheumatoid arthritis (RA), penyakit tisu penghubung yang tersebar (DBTD), vaskulitis sistemik, aroneopati seronegatif dan mikrokristalin, adalah antara bentuk patologi manusia kronik yang paling teruk. Farmakoterapi penyakit ini terus menjadi salah satu masalah perubatan klinikal moden yang paling sukar.

Etiologi banyak penyakit tidak diketahui, yang menjadikannya mustahil untuk menjalankan terapi etiotropik yang berkesan. Namun, dalam menguraikan patogenesis mereka dalam beberapa tahun terakhir, ada kemajuan yang jelas, yang terutama disebabkan oleh pengembangan pengetahuan mengenai ciri struktur dan fungsi sistem kekebalan tubuh, mekanisme pengembangan tindak balas imun dan keradangan.

Pada masa ini, untuk rawatan penyakit reumatik, sebilangan besar ubat-ubatan dengan struktur kimia yang berbeza dan mekanisme tindakan farmakologi digunakan, sifat umum adalah kemampuan untuk menekan perkembangan keradangan. Ini termasuk ubat anti-radang bukan steroid, glukokortikoid dengan aktiviti anti-radang dan apa yang disebut ubat antirheumatik asas (garam emas, ubat antimalaria, ubat sitotoksik, dll.), Yang dipercayai mempunyai kesan yang lebih mendalam pada sistem imun. dan proses keradangan yang mendasari penyakit reumatik. Pendekatan baru untuk rawatan berdasarkan penggunaan kaedah imunoterapi sedang dikembangkan secara intensif.

Di negara kita, beberapa monograf telah diterbitkan mengenai farmakoterapi penyakit reumatik (V.A.Nasonova, Ya. A. Sigidin. Terapi patogenetik penyakit reumatik, 1985; V.A. A. Sigidin, NG Guseva, MM Ivanova. Penyakit tisu penghubung yang meresap, 1994 ). Namun, dalam beberapa tahun terakhir, sejumlah besar data klinikal dan eksperimen baru muncul mengenai mekanisme tindakan, taktik penggunaan dan keberkesanan kedua-dua ubat antirheumatik yang diketahui sebelumnya dan ubat baru dan kaedah rawatan.

Buku ini secara sistematik menyajikan maklumat moden mengenai ubat anti-radang yang paling penting, tetapi tugas utamanya adalah untuk mengetahui trend baru dalam pengembangan farmakoterapi penyakit reumatik radang.

Kami berharap buku ini berguna bagi para pengamal dalam merawat pesakit dengan penyakit reumatik dan merangsang minat terhadap aspek farmakologi rheumatologi di kalangan pakar yang terlibat dalam pengembangan masalah teori perubatan, imunologi, ahli biokimia, ahli farmakologi.

Salah satu penyakit reumatik yang paling biasa dan teruk adalah RA, untuk rawatan yang digunakan seluruh ubat antirheumatik dan kaedah terapi (V.A.Nasonova dan M.G. Astapenko, 1989). Itulah sebabnya klasifikasi ubat antirheumatik sedang dikembangkan dari segi tempatnya dalam rawatan RA.

Berdasarkan perbezaan sifat farmakologi, ubat antirheumatik dikelaskan kepada analgesik anti-radang (NSAID); glukokortikoid anti-radang (GC), agen imunomodulator / imunosupresif (garam emas, ubat antimalaria, ubat sitotoksik, dan lain-lain). Menurut klasifikasi lain, NSAID dianggap simtomatik, tidak mempengaruhi mekanisme perkembangan penyakit, berbanding dengan ubat antirheumatik yang mengubah penyakit atau bertindak lambat, yang dipercayai mempengaruhi etiopatogenesis penyakit.

Untuk mengklasifikasikan ubat antirheumatik, pendekatan juga digunakan yang mempertimbangkan, pertama-tama, ketoksikannya, yang mana ia dibahagikan kepada ubat dari baris pertama, kedua dan ketiga. Diusulkan untuk mengklasifikasikan ubat-ubatan antirumatik berdasarkan kepantasan permulaan kesan terapeutik dan lamanya setelah pemberhentian rawatan. NSAID dan GC, tidak seperti ubat antirheumatik yang mengubahsuai penyakit / bertindak lambat, menunjukkan kesannya dengan cepat (dalam beberapa jam atau hari). Di samping itu, diasumsikan bahawa jika, setelah penarikan NSAID dan GC, eksaserbasi berkembang dengan agak cepat, maka kesan ubat-ubatan antirheumatik yang lambat bertindak berterusan untuk waktu yang lebih lama.

Walau bagaimanapun, kini telah menjadi jelas bahawa klasifikasi tradisional tidak memenuhi keperluan moden dari segi terminologi dan pembahagian ke dalam kategori farmakologi. Sebenarnya, hanya NSAID dan GC yang relatif homogen dari segi aktiviti farmakologi dan terapi kumpulan ubat-ubatan tersebut.

Sejak tahun 1991, di bawah naungan WHO dan International League Against Rheumatic Diseases, klasifikasi baru ubat antirheumatik telah dibuat (HE Paulus et al., 1992; JP Edmonds et al., 1993), mengikut mana ubat ini terbahagi kepada dua kategori utama:

I. Ubat antirheumatik yang mengubah suai gejala yang memberi kesan positif pada gejala dan manifestasi klinikal sinovitis keradangan:
1) ubat anti-radang bukan steroid
2) glukokortikoid
3) ubat bertindak lambat: antimalarial, garam emas, antimetabolit, agen sitotoksik
II. Ubat antirheumatik yang mengawal penyakit yang mempengaruhi perjalanan RA, yang mesti memenuhi syarat berikut:
a. meningkatkan dan mengekalkan keupayaan fungsi sendi dalam kombinasi dengan penurunan intensiti sinovitis keradangan;
b. mencegah atau mengurangkan kadar perubahan struktur pada sendi secara signifikan.

Dalam kes ini, kesan yang disenaraikan harus menampakkan diri sekurang-kurangnya 1 tahun dari awal terapi; dalam proses klasifikasi ubat, tempoh harus ditunjukkan (sekurang-kurangnya 2 tahun) di mana kesan terapeutiknya memenuhi kriteria yang disenaraikan.

Klasifikasi ini berbeza dengan yang sebelumnya dalam pendekatan yang lebih realistik untuk menilai keberkesanan terapi ubat dalam RA. Telah menjadi jelas bahawa sifat yang terbukti umum dari semua ubat antirheumatik yang ada adalah kemampuan untuk menyebabkan peningkatan klinikal, sementara kemampuan mereka untuk mempengaruhi perkembangan dan hasil dari proses reumatoid tidak dapat dianggap benar-benar terbukti. Oleh itu, tidak ada ubat antirheumatik yang dapat diklasifikasikan sebagai "kawalan penyakit".

Ini, bagaimanapun, tidak mengecualikan kemungkinan memindahkan ubat-ubatan tertentu dari kumpulan pertama ke kumpulan kedua dalam proses penyelidikan lebih lanjut. Ketentuan ini sepertinya sangat mendasar, kerana harus menyumbang kepada pengembangan penelitian farmakologi dan klinikal dalam reumatologi dalam hal mengembangkan kriteria untuk keberkesanan rawatan, serta membuat ubat antirheumatik baru yang lebih efektif atau kombinasi rasionalnya.

E.L. Nasonov

Kejuruteraan genetik dan ubat-ubatan

Pengeluaran ubat mikrobiologi

Sebelum munculnya teknologi DNA rekombinan, banyak ubat berdasarkan protein manusia hanya dapat diperoleh dalam jumlah kecil, pengeluarannya sangat mahal, dan mekanisme tindakan biologi kadang-kadang kurang difahami. Dengan bantuan teknologi baru, sebilangan besar ubat-ubatan tersebut diperoleh dalam jumlah yang mencukupi baik untuk ujian berkesan dan untuk digunakan di klinik. Sehingga kini, lebih daripada 400 gen (kebanyakan dalam bentuk cDNA) dari pelbagai protein manusia telah diklon, yang boleh menjadi ubat. Sebilangan besar gen ini sudah dinyatakan dalam sel inang, dan produknya kini digunakan untuk merawat pelbagai penyakit manusia. Seperti biasa, mereka pertama kali diuji pada haiwan dan kemudian diikuti dengan ujian klinikal yang ketat. Jumlah tahunan pasaran dunia ubat-ubatan berdasarkan protein manusia adalah sekitar $ 150 bilion dan terus meningkat. Jumlah pasaran dunia ubat-ubatan berdasarkan protein rekombinan meningkat 12-14% per tahun dan pada tahun 2000 berjumlah kira-kira $ 20 bilion.

Sebaliknya, penggunaan antibodi khusus sebagai agen terapi sangat menjanjikan. Mereka digunakan untuk meneutralkan racun, melawan bakteria, virus, dan merawat barah. Antibodi meneutralkan "penceroboh" - agen asing, atau memusnahkan sel sasaran tertentu. Walaupun terdapat peluang yang menjanjikan, antibodi masih jarang digunakan untuk mencegah dan merawat penyakit. Dan hanya dengan perkembangan teknologi DNA rekombinan dan pengembangan kaedah untuk menghasilkan antibodi monoklonal dan dengan menguraikan struktur molekul dan fungsi imunoglobulin, minat komersial terhadap penggunaan antibodi khusus untuk rawatan pelbagai penyakit muncul lagi.

Pengembangan kaedah baru untuk pencegahan dan rawatan banyak penyakit manusia memberi sumbangan besar kepada pertumbuhan kesejahteraan manusia pada abad ke-20. Namun, proses ini tidak dapat dianggap selesai. Penyakit yang disebut "lama", misalnya, malaria, tuberkulosis, dan lain-lain, dapat membuat diri mereka terasa lagi setelah tindakan pencegahan dilemahkan, atau ketegangan tahan muncul. Situasi biasa dalam hal ini adalah di Ukraine dan Rusia.

Produk GMO pertama adalah antibiotik

Antibiotik merangkumi bahan berat molekul rendah yang berbeza dalam struktur kimia. Yang mempunyai kesamaan sebatian ini adalah, sebagai produk aktiviti penting mikroorganisma, dalam kepekatan yang tidak dapat diabaikan, mereka secara khusus mengganggu pertumbuhan mikroorganisma lain.

Sebilangan besar antibiotik adalah metabolit sekunder. Mereka, seperti racun dan alkaloid, tidak dapat diklasifikasikan sebagai bahan yang sangat diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan mikroorganisma. Atas dasar ini, metabolit sekunder berbeza dengan yang utama, di mana kematian mikroorganisma berlaku.

Biosintesis antibiotik, seperti metabolit sekunder lain, biasanya berlaku pada sel-sel yang berhenti tumbuh (idiophase). Peranan biologi mereka dalam memastikan aktiviti penting sel pengeluar tetap tidak disiasat sepenuhnya. Pakar yang mengkaji prospek bioteknologi dalam bidang pengeluaran mikrobiologi antibiotik percaya bahawa dalam keadaan yang tidak baik mereka menghalang pertumbuhan mikroorganisma yang bersaing, dengan itu memberikan keadaan yang lebih baik untuk kelangsungan mikroba pengeluar satu atau satu lagi antibiotik. Kepentingan proses pengeluaran antibiotik dalam kehidupan sel mikroba disahkan oleh fakta bahawa dalam streptomycetes, kira-kira 1% DNA genomik dipertanggungjawabkan oleh gen yang mengekod enzim biosintesis antibiotik, yang mungkin tidak dapat dinyatakan dalam waktu yang lama. Pengeluar antibiotik yang diketahui terutamanya adalah enam genera kulat filamen, tiga genera aktinomiset (hampir 4000 antibiotik berbeza) dan dua genera bakteria sejati (kira-kira 500 antibiotik). Dari kulat filamen, perhatian khusus harus diberikan kepada cetakan genera Cephalosporium dan Penicillium, yang merupakan pengeluar antibiotik beta-laktam yang disebut - penisilin dan sefalosporin. Sebilangan besar aktinomiset yang mensintesis bahan antibiotik, termasuk tetrasiklin, tergolong dalam genus Streptomyces.

Dari 5000-6000 bahan antibiotik semula jadi yang diketahui, hanya kira-kira 1000 yang dihasilkan untuk dijual kepada pengguna.), Produktiviti strain makmal - 2 mg penyediaan setiap 1 liter cecair kultur - jelas tidak mencukupi untuk pengeluaran industri antibiotik. Pendedahan sistematik berulang dari strain asal Penicillium chrisogenum kepada mutagen seperti sinar-X dan penyinaran ultraviolet, gas mustard nitrogen dalam kombinasi dengan mutasi spontan dan pemilihan pengeluar terbaik, adalah mungkin untuk meningkatkan produktiviti kulat sebanyak 10,000 kali dan menjadikan kepekatan penisilin dalam cecair kultur menjadi 2%.

Cara untuk meningkatkan kecekapan strain penghasil antibiotik, berdasarkan mutasi rawak dan yang telah menjadi klasik, walaupun biaya tenaga kerja besar, masih digunakan. Keadaan ini disebabkan oleh fakta bahawa antibiotik, tidak seperti protein, bukan produk gen tertentu; biosintesis antibiotik berlaku akibat tindakan gabungan 10-30 enzim yang berbeza yang dikodkan oleh bilangan gen yang berlainan. Di samping itu, untuk banyak antibiotik, yang telah dihasilkan mikrobiologi, mekanisme molekul biosintesisnya belum dipelajari. Mekanisme poligenik yang mendasari biosintesis antibiotik adalah sebab mengapa perubahan dalam gen individu tidak membawa kejayaan. Automasi teknik rutin untuk menganalisis produktiviti mutan memungkinkan untuk mempelajari puluhan ribu strain yang berfungsi dan dengan demikian mempercepat prosedur pemilihan menggunakan teknik genetik klasik.

Bioteknologi baru, berdasarkan penggunaan strain superproducer antibiotik, mengandaikan peningkatan mekanisme perlindungan pengeluar dari antibiotik yang disintesis olehnya.

Strain yang tahan terhadap kepekatan antibiotik yang tinggi dalam medium kultur menunjukkan produktiviti yang tinggi. Properti ini juga diambil kira semasa merancang sel superproducer. Sejak penemuan penisilin pada akhir tahun 1920-an, lebih daripada 6.000 antibiotik telah diasingkan dari pelbagai mikroorganisma dengan kekhususan dan mekanisme tindakan yang berbeza. Penggunaan mereka secara meluas dalam rawatan penyakit berjangkit telah membantu menyelamatkan berjuta-juta nyawa. Sebilangan besar antibiotik utama telah diasingkan dari bakteria tanah positif Streptomyces, walaupun kulat dan bakteria gram positif dan gram negatif juga menghasilkannya. Di seluruh dunia, 100,000 tan antibiotik dihasilkan setiap tahun, bernilai sekitar $ S bilion, termasuk lebih dari $ 100 juta antibiotik yang ditambahkan ke makanan ternakan sebagai bahan tambahan atau pemacu pertumbuhan.

Para saintis dianggarkan menemui antara 100 dan 200 antibiotik baru setiap tahun, terutama melalui program penyelidikan yang luas untuk mencari ribuan mikroorganisma yang berbeza yang akan mensintesis antibiotik yang unik. Pengeluaran dan ujian klinikal ubat baru sangat mahal, dan hanya yang mempunyai nilai terapeutik dan kepentingan ekonomi yang tinggi dipasarkan. Mereka menyumbang 1-2% daripada semua antibiotik yang dikesan. Teknologi DNA rekombinan mempunyai kesan yang besar di sini. Pertama, ia boleh digunakan untuk membuat antibiotik baru dengan struktur unik yang mempunyai kesan yang lebih kuat pada mikroorganisma tertentu dan mempunyai kesan sampingan yang minimum. Kedua, pendekatan teknik genetik dapat digunakan untuk meningkatkan hasil antibiotik dan, dengan demikian, untuk mengurangkan kos pengeluarannya.

Kita boleh menganggap bahawa bioteknologi klinikal bermula dengan permulaan pengeluaran industri penisilin pada tahun 40-an. dan penggunaannya dalam terapi. Nampaknya, penggunaan penisilin semula jadi ini mempengaruhi penurunan morbiditi dan kematian berbanding ubat lain, tetapi, sebaliknya, menimbulkan sejumlah masalah baru yang dapat diselesaikan lagi dengan bantuan bioteknologi.

Pertama, penggunaan penisilin yang berjaya menyebabkan sangat memerlukan ubat ini, dan untuk memuaskannya, perlu meningkatkan hasil penisilin secara dramatik semasa penghasilannya. Kedua, penisilin pertama - C (benzylpenicillin) - bertindak terutamanya pada bakteria gram positif (contohnya, Streptococci dan Staphylococci), dan perlu mendapatkan antibiotik dengan spektrum tindakan dan / atau aktiviti yang lebih luas, menjangkiti kedua gram negatif bakteria seperti E. coli dan Pseudomonas. Ketiga, kerana antibiotik menyebabkan reaksi alergi (selalunya ringan, seperti ruam pada kulit, tetapi kadang-kadang manifestasi anafilaksis yang lebih teruk dan mengancam nyawa), perlu mempunyai sebilangan besar agen antibakteria sehingga seseorang dapat memilih dari ubat yang sama efektifnya yang tidak akan menyebabkan alergi pada pesakit. Keempat, penisilin tidak stabil di persekitaran berasid perut dan tidak boleh diberikan secara oral. Akhirnya, banyak bakteria memperoleh ketahanan terhadap antibiotik. Contoh klasik dari ini adalah pembentukan oleh staphylococci enzim penicillinase (lebih tepat lagi, beta-lactamase), yang menghidrolisis ikatan amida dalam cincin beta-laktam penisilin untuk membentuk asid penisilin yang tidak aktif secara farmakologi. Adalah mungkin untuk meningkatkan hasil penisilin semasa pengeluarannya terutama disebabkan oleh penggunaan serangkaian mutan yang berterusan dari strain asal Penicillium chrysogenum, dan juga dengan mengubah keadaan yang semakin meningkat.

Proses biosintesis satu antibiotik boleh terdiri daripada puluhan reaksi enzimatik, jadi pengklonan semua gen biosintesisnya bukanlah tugas yang mudah. Salah satu pendekatan untuk mengasingkan gen yang lengkap adalah berdasarkan transformasi satu atau beberapa strain mutan yang tidak dapat mensintesis antibiotik ini dengan sekumpulan klon yang dibuat dari DNA kromosom strain jenis liar. Selepas pengenalan klon bank ke dalam sel mutan, pemilihan transforman yang mampu mensintesis antibiotik dilakukan. Kemudian, DNA plasmid klon yang mengandungi gen antibiotik ex-premixing yang berfungsi (iaitu gen yang memulihkan fungsi yang hilang oleh strain mutan) diasingkan dan digunakan sebagai probe untuk menyaring bank klon DNA kromosom lain dari jenis liar regangan, dari mana klon yang mengandungi urutan nukleotida yang bertindih dengan urutan probe. Oleh itu, elemen DNA yang berdekatan dengan urutan pelengkap dikenal pasti dan kemudian diklon, dan kumpulan gen biosintesis antibiotik dibuat semula. Prosedur yang dijelaskan merujuk kepada kes apabila gen ini dikelompokkan dalam satu tempat DNA kromosom. Sekiranya gen untuk biosintesis tersebar dalam bentuk kelompok kecil di lokasi yang berlainan, maka anda perlu mempunyai sekurang-kurangnya satu mutan per kelompok untuk mendapatkan klon DNA, yang dapat digunakan untuk mengenal pasti gen gen yang tinggal.

Dengan menggunakan eksperimen genetik atau biokimia, seseorang dapat mengenal pasti dan kemudian mengasingkan satu atau beberapa enzim biosintetik utama, menentukan urutan asid amino N-terminal mereka, dan, berdasarkan data ini, mensintesis probe oligonukleotida. Pendekatan ini digunakan untuk mengasingkan gen sintetase isopenicillin N dari Penicillium chrysogenum. Enzim ini memangkin pemeluwapan oksidatif 5- (1_-a-aminoadipylN-cysteinyl-P-valine kepada isopenicillin N, perantara utama dalam biosintesis penisilin, cephalosporins dan cephalosporins.

Antibiotik baru dengan sifat dan kekhususan yang unik dapat diperoleh dengan melakukan manipulasi rekayasa genetik dengan gen yang terlibat dalam biosintesis antibiotik yang sudah diketahui. Salah satu eksperimen pertama, di mana antibiotik baru diperoleh, terdiri daripada menggabungkan dua jalur biosintesis antibiotik yang sedikit berbeza dalam satu mikroorganisma.

Salah satu plasmid Streptomyces, plJ2303, yang membawa serpihan 32 kb DNA kromosom S.coelicoior mengandungi semua gen enzim yang bertanggungjawab untuk biosintesis aktinorodin antibiotik dari asetat, anggota keluarga antibiotik isochromanquinone. Seluruh plasmid dan pelbagai subklon yang membawa bahagian-bahagian serpihan 32.5 kb (contohnya, plJ2315) diperkenalkan sama ada ke dalam strain AM-7161 Streptomyces sp.T mensintesis medermisin antibiotik yang berkaitan, atau ke strain B1140 atau Tu22 S. violaceoruber mensintesis antibiotik granaticin dan dihydrogranaticin.

Semua antibiotik ini adalah petunjuk asas asid yang memberikan warna ciri budaya kultur, bergantung pada pH medium. Pada gilirannya, pH (dan warna) medium bergantung pada sebatian mana yang disintesis. Mutan ketegangan ibu bapa S.coelicoior, yang tidak dapat mensintesis aktinovodin, tidak berwarna. Kemunculan warna selepas transformasi strain AM-7161 Streptomyces sp. atau strain B1J40 atau Tu22 S. violaceoruber plasmid yang membawa semua atau beberapa gen yang mengekod enzim biosintesis actinorodin, menunjukkan sintesis antibiotik Transformant strain baru AM-7161 Streptomyces sp. dan strain-6 1140 S. violaceoruber yang mengandungi plasmid pM2303 mensintesis antibiotik yang dikodkan oleh DNA plasmid dan kromosom.

Walau bagaimanapun, setelah transformasi S. violaceoruber strain Tu22 dengan plasmid plJ2303, bersama dengan actinorodin, antibiotik baru, dihydrogranatirodine, disintesis, dan setelah transformasi strain AM-7161 Streptomyces sp. PlJ2315 plasmid mensintesis antibiotik baru yang lain - mederrodin A.

Secara struktural, antibiotik baru ini sedikit berbeza dengan actinorodin, medermicin, granaticin, dan hydrogranaticin dan mungkin terbentuk apabila produk perantaraan satu jalur biosintetik berfungsi sebagai substrat untuk enzim di jalur lain. Apabila sifat biokimia pelbagai jalur biosintetik antibiotik dikaji secara terperinci, kemungkinan untuk membuat antibiotik unik khusus yang baru dengan memanipulasi gen yang mengekodkan enzim yang sesuai.

Pengembangan kaedah baru untuk mendapatkan antibiotik polyketide moden.

Istilah "polyketide" merujuk kepada kelas antibiotik yang dihasilkan dari pemeluwapan enzimatik berurutan asid karboksilik seperti asetat, propionat, dan butirat. Beberapa antibiotik polyketide disintesis oleh tumbuhan dan kulat, tetapi kebanyakannya terbentuk oleh actinomycetes dalam bentuk metabolit sekunder. Sebelum memanipulasi gen yang mengekodkan enzim untuk biosintesis antibiotik polyketide, perlu mengetahui mekanisme tindakan enzim ini.

Setelah mengkaji secara terperinci komponen genetik dan biokimia dari biosintesis eritromisin dalam sel Saccharopolyspora erythraea, adalah mungkin untuk memperkenalkan perubahan spesifik dalam gen yang berkaitan dengan biosintesis antibiotik ini, dan untuk mensintesis derivatif eritromisin dengan sifat lain. Pertama, struktur utama fragmen DNA S. eritraea ditentukan. 56 kbp, yang mengandungi gugus gen ery, maka sintase polyketide eritromisin diubahsuai dengan dua cara yang berbeza. Untuk melakukan ini, 1) wilayah DNA yang mengekod beta-ketoreductase dikeluarkan, atau 2) perubahan dilakukan di wilayah DNA yang mengekodkan enukl reduktase. Eksperimen ini memungkinkan untuk menunjukkan secara eksperimental bahawa jika sekumpulan gen yang mengekod enzim biosintesis antibiotik polketida tertentu dikenal pasti dan dicirikan, maka, dengan membuat perubahan khusus di dalamnya, mungkin untuk mengubah struktur antibiotik secara langsung.

Selain itu, dengan memotong dan menggabungkan bahagian DNA tertentu, adalah mungkin untuk memindahkan domain polyketide synthase dan mendapatkan antibiotik polyketide baru.

Teknologi DNA untuk meningkatkan pengeluaran antibiotik

Dengan bantuan kejuruteraan genetik, bukan sahaja dapat membuat antibiotik baru, tetapi juga meningkatkan kecekapan sintesis yang sudah diketahui. Faktor pembatas dalam pengeluaran industri antibiotik menggunakan Streptomyces spp. selalunya adalah jumlah oksigen yang ada pada sel. Kerana kelarutan oksigen yang rendah dalam air dan kepadatan kultur Streptomyces yang tinggi, seringkali tidak mencukupi, pertumbuhan sel melambat, dan hasil antibiotik berkurang. Untuk mengatasi masalah ini, mungkin, pertama, mengubah reka bentuk bioreaktor di mana budaya Streptomyces ditanam, dan kedua, menggunakan kaedah kejuruteraan genetik, untuk membuat strain Streptomyces yang menggunakan oksigen yang ada dengan lebih berkesan. Kedua-dua pendekatan ini tidak saling eksklusif.

Salah satu strategi yang digunakan oleh beberapa mikroorganisma aerobik untuk bertahan dalam kekurangan oksigen adalah dengan mensintesis produk seperti hemoglobin yang dapat mengumpulkan oksigen dan mengirimkannya ke sel. Contohnya, bakteria aerobik Vitreoscilla sp. mensintesis protein yang mengandungi heme homodimerik yang berfungsi serupa dengan hemoglobin eukariotik. Gen "hemoglobin" Vitreoscilla diasingkan, dimasukkan ke dalam vektor Streptomyces plasmid dan dimasukkan ke dalam sel mikroorganisma ini. Setelah ekspresinya, Vitreoscilla hemoglobin menyumbang kira-kira 0.1% daripada semua protein sel S.coelicoior walaupun ekspresi dilakukan di bawah kawalan gen hemoglobin Vitreoscilla sendiri, dan bukan promoter Streptomyces. Sel-sel S.coelicoior yang diubah tumbuh dengan kandungan oksigen terlarut yang rendah (kira-kira 5% kepekatan tepu) mensintesis 10 kali lebih banyak aktinorodin setiap 1 g jisim sel kering dan mempunyai kadar pertumbuhan yang lebih tinggi daripada sel-sel yang tidak berubah. Pendekatan ini juga dapat digunakan untuk menyediakan oksigen kepada mikroorganisma lain yang tumbuh dalam keadaan kekurangan oksigen.

Bahan permulaan untuk sintesis kimia sebilangan cephalosporins - antibiotik yang mempunyai sedikit kesan sampingan dan aktif terhadap banyak bakteria - adalah asid 7-aminocephalosporic (7ASA), yang seterusnya disintesis dari antibiotik cephalosporin C. Malangnya, mikroorganisma semula jadi mampu mensintesis 7ASA, belum dapat dikenal pasti.

Jalur biosintetik baru untuk 7ACA dibina dengan memasukkan gen tertentu ke dalam plasmid kulat Acremonium chrysogenum, yang biasanya hanya mensintesis cephalosporin-C. Salah satu gen ini diwakili oleh cDNA fungus Fusarium solani, yang mengekod D-amino asid oksidase, dan yang lain berasal dari DNA genom Pseudomonas diminuta dan mengkodekan cephalosporin acylase. Dalam plasmid, gen berada di bawah kawalan promoter A. chrysogenum. Pada peringkat pertama jalur biosintetik baru, cephalosporin-C ditukar menjadi asid cephalosporic 7-p- (5-carboxy-5-oxopentanamide) (keto-AO-7ACA) oleh asid amino oksidase. Sebahagian daripada produk ini, dengan bertindak balas dengan hidrogen peroksida, salah satu produk sampingan, diubah menjadi asid 7-beta- (4-karboksibutanamid) -sefalosporik (GL-7ACA). Kedua-dua cephalosporin-C, keto-A0-7ACA, dan GL-7ACA dapat dihidrolisis oleh cephalosporinacylase untuk membentuk 7ACA, tetapi hanya 5% cephalosporin-C secara langsung dihidrolisis menjadi 7ACA. Oleh itu, kedua-dua enzim diperlukan untuk pembentukan 7ACA dengan hasil yang tinggi.

Interferon

Pada akhir 70-an - awal 80-an. Teknologi DNA abad XX untuk pertama kalinya mula menarik perhatian orang ramai dan pelabur besar. Salah satu produk bioteknologi yang menjanjikan adalah interferon, yang diharapkan pada masa itu sebagai penyembuh ajaib terhadap sejumlah penyakit virus dan barah. Pengasingan cDNA interferon manusia dan ekspresinya seterusnya dalam Escherichia coll dilaporkan oleh semua penerbitan yang berminat di dunia.

Pendekatan yang berbeza digunakan untuk mengasingkan gen atau protein manusia. Biasanya, protein yang dikehendaki diasingkan dan urutan asid amino bahagian molekul sepadan ditentukan. Berdasarkan ini, urutan nukleotida yang mengekodinya dijumpai, oligonukleotida yang sesuai disintesis dan digunakan sebagai penyelidikan hibridisasi untuk mengasingkan gen atau cDNA yang dikehendaki dari perpustakaan genom atau cDNA. Pendekatan lain adalah untuk menghasilkan antibodi terhadap protein yang dimurnikan dan menggunakannya untuk menyaring perpustakaan di mana gen tertentu dinyatakan. Untuk protein manusia yang disintesis terutama dalam satu tisu, perpustakaan cDNA berdasarkan mRNA yang diasingkan dari tisu ini akan diperkaya dalam urutan DNA sasaran. Sebagai contoh, protein utama yang disintesis oleh sel-sel pulau Langerhans di pankreas adalah insulin, dan 70% mRNA yang diasingkan dari sel-sel ini mengekodinya.

Walau bagaimanapun, prinsip pengayaan cDNA tidak dapat digunakan untuk protein manusia, yang jumlahnya sangat kecil atau tempat sintesisnya tidak diketahui. Dalam kes ini, pendekatan eksperimen lain mungkin diperlukan. Sebagai contoh, interferon manusia (IF), termasuk interferon alpha, beta dan gamma, adalah protein semula jadi, yang masing-masing dapat menggunakan penggunaan terapi sendiri. Gen interferon pertama diasingkan pada awal 1980-an. Abad XX. Sejak itu, beberapa interferon telah ditemui. Polipeptida dengan tindakan interferon leukosit manusia disintesis dalam E. coli.

Beberapa ciri interferon menjadikan pengasingan cDNAnya sangat sukar. Pertama, walaupun interferon disucikan lebih daripada 80,000 kali, ia hanya dapat diperoleh dalam jumlah yang sangat kecil. berat molekulnya tidak diketahui pada masa itu. Kedua, tidak seperti protein lain, interferon tidak mempunyai aktiviti kimia atau biologi yang mudah dikenali: ia dinilai hanya dengan penurunan kesan sitopatik virus haiwan pada kultur sel, dan ini adalah proses yang kompleks dan panjang. Ketiga, tidak seperti insulin, tidak diketahui apakah ada sel manusia yang mampu menghasilkan interferon dalam jumlah yang cukup besar, iaitu. adakah terdapat sumber interferon mRNA. Di sebalik kesukaran ini, interferon pengekodan cDNA akhirnya diasingkan dan dicirikan. Semasa mengasingkan cDNA mereka, pendekatan khusus harus dikembangkan untuk mengatasi kesulitan yang berkaitan dengan kandungan mRNA dan protein yang tidak mencukupi. Sekarang prosedur pengekstrakan DNA ini sudah biasa dan standard dan untuk interferon adalah seperti berikut.

1. Dari leukosit manusia terisolasi mRNA dan difraksinasi mengikut ukuran; melakukan transkripsi terbalik dan dimasukkan ke dalam laman Psti plasmid pBR322.

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

3. Setiap klon klon dihibridisasi dengan persiapan IF-mRNA kasar.

4. Dari kacukan yang dihasilkan yang mengandungi DNA klon dan mRNA, mRNA diasingkan dan diterjemahkan ke dalam sistem sintesis protein bebas sel.

5. Menentukan aktiviti antivirus interferoik setiap campuran yang diperoleh hasil terjemahan. Kumpulan yang menunjukkan aktiviti interferon mengandungi klon dengan cDNA yang di hibridisasi dengan IF-mRNA.

6. Kumpulan positif dibahagikan kepada subkumpulan yang mengandungi beberapa klon, dan diuji lagi. Subkelompok diulang sehingga klon yang mengandungi IF-cDNA manusia panjang dikenal pasti.

Sejak itu, beberapa jenis interferon telah ditemui. Gen beberapa interferon diasingkan dan keberkesanannya ditunjukkan dalam rawatan pelbagai penyakit virus, tetapi, sayangnya, interferon tidak menjadi ubat mujarab.

Berdasarkan sifat kimia dan biologi interferon, tiga kumpulan dapat dibezakan: IF-alpha, IF-beta dan IF-gamma. IF-alpha dan IF-beta disintesis oleh sel yang dirawat dengan ubat virus atau RNA virus, dan IF-gamma dihasilkan sebagai tindak balas terhadap tindakan bahan yang merangsang pertumbuhan sel. IF-alpha dikodkan oleh keluarga gen sekurang-kurangnya 15 gen bukan alel, sementara IF-beta dan IF-gamma dikodkan oleh satu gen masing-masing. Subtipe IF-alpha mempunyai kekhususan yang berbeza. Sebagai contoh, ketika menguji keberkesanan IF-elf-1 dan IF-alpha-2 pada garis sel sapi yang dirawat dengan virus, interferon ini menunjukkan aktiviti antivirus yang serupa, sementara dalam kes sel manusia yang dirawat dengan virus, IF-alpha- 2 adalah tujuh kali lebih aktif daripada IF- alpha 1. Sekiranya aktiviti antivirus diuji pada sel tetikus, maka IF-alpha-2 adalah 30 kali kurang berkesan daripada IF-alpha-1.

Oleh kerana terdapat sekelompok interferon, beberapa percubaan telah dibuat untuk membuat IF dengan sifat gabungan, dengan menggunakan fakta bahawa ahli keluarga IF-alpha berbeza dalam tahap dan kekhususan aktiviti antivirus mereka. Secara teori, ini dapat dicapai dengan menghubungkan bahagian urutan gen IF-alpha yang berbeza. Ini akan menyebabkan pembentukan protein peleburan dengan sifat yang berbeza daripada setiap protein asalnya. Perbandingan urutan cDNA IF-alpha-1 dan IF-alpha-2 menunjukkan bahawa mereka mengandungi laman sekatan yang sama pada kedudukan 60, 92 dan 150. Setelah pembelahan kedua-dua cDNA di laman web ini dan ligasi serpihan berikutnya, beberapa kacukan gen diperoleh. Gen-gen ini dinyatakan dalam E. coli, protein yang disintesis disucikan dan fungsi biologi mereka diselidiki. Menguji sifat pelindung IF hibrid dalam kultur sel mamalia menunjukkan bahawa beberapa di antaranya lebih aktif daripada molekul ibu bapa. Sebagai tambahan, banyak IF hibrid mendorong pembentukan synthetase 2 "-5" -oligoisoadenylate dalam sel kawalan. Enzim ini terlibat dalam sintesis oligonukleotida berkait 2 "-5", yang seterusnya mengaktifkan endoribonuclease selular laten, yang membersihkan mRNA virus. IF hibrid lain menunjukkan aktiviti antiproliferatif yang lebih besar daripada molekul induk dalam kultur pelbagai sel barah manusia.

Hormon pertumbuhan

Strategi membina protein baru dengan mengubah domain fungsional atau dengan mutagenesis terarah dapat digunakan untuk meningkatkan atau melemahkan sifat biologi protein. Sebagai contoh, hormon pertumbuhan manusia asli (HGH) mengikat dalam pelbagai jenis sel dengan reseptor hormon pertumbuhan dan reseptor prolaktin. Untuk mengelakkan kesan sampingan yang tidak diingini semasa rawatan, adalah mustahak untuk mengasingkan lampiran hGH ke reseptor prolaktin. Oleh kerana kawasan molekul hormon pertumbuhan yang mengikat reseptor ini hanya sebahagiannya bertepatan dalam urutan asid amino dengan kawasan molekul yang berinteraksi dengan reseptor prolaktin, adalah mungkin untuk secara selektif mengurangkan pengikatan hormon dengan yang terakhir. Untuk ini, mutagenesis khusus tapak digunakan, yang mengakibatkan perubahan tertentu pada kumpulan sampingan beberapa asid amino (His-18, His-21, dan Glu-174) - ligan untuk ion Zn 2+ diperlukan untuk pengikatan pertalian tinggi hGH ke reseptor prolaktin. Hormon pertumbuhan yang diubah hanya mengikat reseptor "sendiri". Hasil yang diperoleh tidak diragukan lagi, tetapi belum jelas apakah hGH yang diubahsuai dapat digunakan di klinik.

Sistik Fibrosis

Penyakit keturunan mematikan yang paling biasa di kalangan orang Kaukasia adalah fibrosis sista. Di Amerika Syarikat, 30,000 kes penyakit ini telah dikenal pasti, di Kanada dan negara-negara Eropah - 23,000. Pesakit dengan fibrosis kistik sering menderita penyakit berjangkit yang menyerang paru-paru. Rawatan jangkitan berulang dengan antibiotik akhirnya membawa kepada kemunculan strain bakteria patogen. Bakteria dan produk lisisnya menyebabkan pengumpulan lendir kental di paru-paru, yang menyebabkan sukar bernafas. Salah satu komponen lendir adalah DNA berat molekul tinggi, yang dilepaskan dari sel bakteria semasa lisis. Para saintis dari syarikat bioteknologi Genentech (AS) telah mengasingkan dan menyatakan gen untuk DNase, enzim yang memecah DNA dengan berat molekul tinggi menjadi serpihan yang lebih pendek. Enzim yang disucikan disuntikkan sebagai sebahagian aerosol ke paru-paru pesakit dengan fibrosis kistik, ia memecah DNA, kelikatan lendir berkurang, yang membuat pernafasan lebih mudah. Walaupun langkah-langkah ini tidak menyembuhkan fibrosis kistik, ia memberikan kelegaan. Enzim ini baru-baru ini diluluskan oleh Jabatan Makanan, Dadah, dan Kosmetik AS dan menghasilkan kira-kira $ 100 juta pada tahun 2000 penjualan.

Produk bioteknologi lain yang membantu pesakit adalah alginat lyase. Alginate adalah polisakarida yang disintesis oleh pelbagai alga, serta bakteria tanah dan laut. Unit monomernya adalah dua sakarida - beta-D-mannuronate dan alpha-1-guluronate, kandungan relatif dan pengedarannya menentukan sifat alginat tertentu. Oleh itu, residu a-L-guluronate membentuk pautan silang antara rantai dan intrachain dengan mengikat ion kalsium; residu beta-D-mannuronate mengikat ion logam lain. Alginat yang mengandungi pautan silang seperti itu membentuk gel elastik, kelikatannya berkadar langsung dengan ukuran molekul polisakarida.

Pelepasan alginat oleh strain mukosa Pseudomonas aeruginosa secara signifikan meningkatkan kelikatan lendir pada pesakit dengan fibrosis sista. Untuk membersihkan saluran udara dan meringankan keadaan pesakit, selain rawatan dengan DNase, depolimerisasi alginat harus dilakukan dengan menggunakan alginate lyase.

Gen alginat lyase diasingkan dari Flavobacterium sp., Bakteria tanah gram negatif yang secara aktif menghasilkan enzim ini. Berdasarkan E. coli, sebuah bank klon Flavobacterium telah dibuat dan klon yang mensintesis lyase alginat disaring dengan meletakkan semua klon pada medium pepejal yang mengandungi alginat dengan penambahan ion kalsium. Dalam keadaan ini, semua alginat dalam medium, kecuali yang ada di sekitar koloni penghasil alginat-lyase, membentuk pautan silang dan menjadi keruh. Alginat yang dihidrolisis kehilangan keupayaannya untuk membentuk pautan silang, jadi medium di sekitar jajahan yang mensintesis lyase alginat tetap telus. Analisis fragmen DNA kloning yang terdapat di salah satu koloni positif menunjukkan adanya bingkai bacaan terbuka yang mengekodkan polipeptida dengan berat molekul sekitar 69,000. Kajian biokimia dan genetik yang lebih terperinci menunjukkan bahawa polipeptida ini nampaknya merupakan pendahulu tiga lyases alginat yang dihasilkan oleh Flavobacterium sp. Pertama, sebilangan enzim proteolitik memotong peptida terminal N dengan berat kira-kira 6.000 daripadanya. Protein selebihnya, dengan berat molekul 63.000, mampu depolimerisasi alginat yang dihasilkan oleh bakteria dan alga. Apabila kemudian dipotong, produk dengan berat molekul 23,000 terbentuk, depolimerisasi alginat alga, dan enzim dengan berat molekul 40,000, yang menghancurkan alginat bakteria. Untuk mendapatkan sejumlah besar enzim dengan berat molekul 40,000, DNA yang mengekodkannya diperkuat dengan tindak balas rantai polimerase (PCR) dan kemudian dimasukkan ke dalam vektor plasmid yang diasingkan dari B. subrjlis membawa gen yang mengekodkan peptida isyarat B. subrjlis a-amilase. Transkripsi dikendalikan menggunakan sistem ekspresi gen penisilinase. Apabila sel B. subrjlis diubah dengan plasmid yang diperoleh dan dilapisi pada medium pepejal yang mengandungi alginat dengan penambahan ion kalsium, koloni dengan halo besar terbentuk. Apabila koloni seperti itu ditanam dalam medium cair, lyase alginat rekombinan dilepaskan ke media kultur. Ujian selanjutnya menunjukkan bahawa enzim ini dapat mencairkan alginat secara berkesan yang disintesis oleh strain mukosa P. aeruginosa, yang diasingkan dari paru-paru pesakit dengan fibrosis sista. Penyelidikan lebih lanjut diperlukan untuk menentukan sama ada ujian klinikal rekayasa alginat lyase sesuai.

Pencegahan penolakan pemindahan organ

Pada tahun 1970-an. pandangan mengenai imunisasi pasif direvisi: ia mula dianggap sebagai cara profilaksis untuk memerangi penolakan organ yang ditransplantasikan. Dianjurkan untuk menyuntik pesakit dengan antibodi spesifik yang akan mengikat jenis limfosit tertentu, mengurangkan tindak balas imun terhadap organ yang dipindahkan.

Antibodi monoklonal tikus OCTZ adalah bahan pertama yang disyorkan oleh Jabatan Makanan, Dadah, dan Kosmetik AS untuk digunakan sebagai imunosupresan dalam pemindahan organ manusia. Bertanggungjawab terhadap penolakan organ adalah sel T yang disebut - limfosit yang membezakan timus. OCTZ mengikat reseptor di permukaan mana-mana sel T yang disebut CD3. Ini menghalang perkembangan tindak balas imun yang lengkap dan penolakan organ yang dipindahkan. Imunosupresi ini sangat berkesan, walaupun mempunyai beberapa kesan sampingan, seperti demam dan ruam.

Teknik telah dikembangkan untuk penghasilan antibodi menggunakan E. coli. Hibridoma, seperti kebanyakan kultur sel haiwan lain, tumbuh agak perlahan, tidak mencapai kepadatan tinggi, dan memerlukan media yang kompleks dan mahal. Antibodi monoklonal yang diperoleh dengan cara ini sangat mahal, yang tidak membenarkan penggunaannya secara meluas di klinik.

Untuk mengatasi masalah ini, usaha telah dibuat untuk membuat sejenis "bioreaktor" berdasarkan bakteria, tumbuhan dan haiwan yang diubahsuai secara genetik. Untuk tujuan ini, konstruk gen yang mampu mengekod kawasan antibodi individu dimasukkan ke dalam genom inang. Untuk penyampaian dan fungsi berkesan beberapa agen imunoterapeutik, kawasan pengikat antigen tunggal antibodi (serpihan Fab atau Fv) sering mencukupi, iaitu kehadiran bahagian Fc antibodi adalah pilihan.

Tumbuhan GM - pengeluar farmaseutikal

Hari ini, prospek bioteknologi pertanian untuk menyediakan tanaman seperti yang akan digunakan sebagai ubat atau vaksin kelihatan lebih nyata. Sukar untuk membayangkan betapa pentingnya hal ini bagi negara-negara miskin, di mana farmaseutikal konvensional masih baru dan program vaksinasi WHO tradisional terlalu mahal dan sukar dilaksanakan. Bidang penyelidikan ini mesti disokong dengan segala cara yang mungkin, termasuk melalui kerjasama antara sektor awam dan swasta ekonomi.

Di antara gen yang ekspresinya pada tumbuhan dianggap eksotik, gen yang mengekodkan sintesis polipeptida kepentingan perubatan adalah yang paling penting. Jelas, paten Calgene pada ekspresi interferon tikus dalam sel tumbuhan harus dianggap sebagai penyelidikan pertama yang dilakukan di kawasan ini. Kemudian, sintesis imunoglobulin pada daun tumbuhan ditunjukkan.

Sebagai tambahan, adalah mungkin untuk memperkenalkan ke dalam genom tumbuhan gen yang menyandikan protein sampul virus. Dengan memakan tanaman tersebut untuk makanan, orang secara beransur-ansur akan mendapat kekebalan terhadap virus ini. Pada dasarnya, ini adalah penciptaan tanaman perubatan.

Tumbuhan transgenik mempunyai sejumlah kelebihan berbanding kultur sel mikroorganisma, haiwan dan manusia untuk penghasilan protein rekombinan. Di antara kelebihan tanaman transgenik, kita perhatikan yang utama: kemungkinan pengeluaran berskala besar, murah, kemudahan pembersihan, ketiadaan kekotoran yang mempunyai kesan alergenik, imunosupresif, karsinogenik, teratogenik dan lain-lain pada manusia. Tumbuhan dapat mensintesis, glikosilat, dan mengumpulkan protein mamalia dari subunit. Imunisasi oral berlaku semasa memakan sayur-sayuran dan buah-buahan mentah yang membawa gen yang menyandikan sintesis protein vaksin.

Salah satu cara untuk mengurangi risiko kebocoran gen ke lingkungan, yang digunakan, khususnya, dalam pembuatan vaksin yang dapat dimakan, adalah dengan memasukkan gen asing ke dalam kloroplas, dan bukan ke dalam kromosom nuklear, seperti biasa. Dipercayai bahawa kaedah ini akan memperluas bidang aplikasi tanaman GM. Walaupun sebenarnya lebih sukar untuk memasukkan gen yang diinginkan ke dalam kloroplas, kaedah ini mempunyai beberapa kelebihan. Salah satunya adalah bahawa DNA asing dari kloroplas tidak dapat masuk ke dalam debunga. Ini sepenuhnya menghilangkan kemungkinan pemindahan bahan GM yang tidak terkawal.

Menggunakan teknologi DNA untuk mengembangkan vaksin

Arah yang menjanjikan adalah penciptaan tanaman transgenik yang membawa gen untuk protein ciri bakteria dan virus yang menyebabkan penyakit berjangkit. Semasa memakan buah-buahan dan sayur-sayuran mentah yang membawa gen seperti itu, atau jus kering yang dibekukan, tubuh diberi vaksin. Sebagai contoh, ketika gen untuk subunit bukan toksik enterotoksin kolera diperkenalkan ke dalam tanaman kentang dan ketika umbi mentah diberi makan pada tikus eksperimen, antibodi terhadap patogen kolera terbentuk di dalam badan mereka. Jelas bahawa vaksin yang boleh dimakan seperti itu dapat menjadi cara yang efektif, sederhana dan murah untuk melindungi orang dan memastikan keselamatan makanan secara umum.

Perkembangan teknologi DNA dalam beberapa dekad terakhir telah merevolusikan pengembangan dan pengeluaran vaksin baru. Dengan menggunakan kaedah biologi molekul dan kejuruteraan genetik, penentu antigenik dari banyak agen berjangkit dikenal pasti, gen yang mengekod protein yang sesuai diklon dan, dalam beberapa kes, pengeluaran vaksin berdasarkan subunit protein antigen ini dilancarkan. Cirit-birit yang disebabkan oleh jangkitan dengan Vibrio cholerae atau enterotoxigenic E. coli (Escherichia coli) adalah salah satu penyakit yang paling berbahaya dengan peratusan kematian yang tinggi, terutama pada kanak-kanak. Jumlah penyakit kolera di dunia melebihi 5 juta kes setiap tahun, akibatnya kira-kira 200 ribu orang mati. Oleh itu, Organisasi Kesihatan Sedunia (WHO) memperhatikan pencegahan jangkitan diare, dengan segala cara yang mungkin mendorong penciptaan pelbagai vaksin terhadap penyakit ini. Wabak kolera juga dijumpai di negara kita, terutama di wilayah selatan.

Penyakit bakteria diare juga merebak pada haiwan ternakan dan unggas, terutamanya pada haiwan muda, yang merupakan penyebab kerugian besar di ladang akibat penurunan berat badan dan kematian.

Contoh klasik vaksin rekombinan yang diperoleh menggunakan mikroorganisma adalah penghasilan antigen permukaan hepatitis B. Gen HBsAg virus dimasukkan ke dalam plasmid ragi, akibatnya protein virus disintesis dalam ragi dalam jumlah besar, yang, setelah pemurnian , digunakan untuk suntikan sebagai vaksin yang berkesan terhadap hepatitis (Pelre et al., 1992).

Banyak negara selatan dengan kejadian hepatitis yang tinggi memvaksinasi penduduk, termasuk kanak-kanak, terhadap penyakit ini. Sayangnya, kos vaksin semacam itu agak tinggi, yang menghalang pelaksanaan program vaksinasi sejagat secara meluas bagi penduduk di negara-negara dengan taraf hidup yang rendah. Sebagai tindak balas terhadap situasi ini, pada awal tahun 1990-an, WHO melancarkan inisiatif untuk menciptakan teknologi baru untuk pengeluaran vaksin yang murah terhadap penyakit berjangkit yang tersedia untuk semua negara di dunia.

Sepuluh tahun yang lalu, konsep penggunaan tanaman transgenik untuk penghasilan vaksin yang disebut "dimakan" dikemukakan. Memang, jika ada organ tumbuhan yang dapat dimakan mensintesis protein-antigen dengan sifat imunogenik oral yang kuat, maka apabila tumbuhan ini dimakan dalam makanan, protein-antigen akan dicerna selari dengan penghasilan antibodi yang sesuai.

Tumbuhan tembakau yang diperoleh membawa gen yang menyandikan antigen sampul virus hepatitis B di bawah penyokong tanaman. Kehadiran antigen di daun tanaman transgenik disahkan oleh enzim immunoassay. Kesamaan struktur fizikokimia dan sifat imunologi antigen rekombinan yang dihasilkan dan antigen serum manusia telah ditunjukkan.

Pengenalpastian antibodi yang dihasilkan di dalam tumbuhan telah menunjukkan kemungkinan untuk menyusun dua produk gen rekombinan menjadi satu molekul protein, yang mustahil dilakukan pada sel prokariotik. Pemasangan antibodi berlaku apabila kedua-dua rantai disintesis dengan urutan isyarat. Lebih-lebih lagi, bersama dengan kemungkinan memperkenalkan dua gen ke dalam satu tumbuhan, juga memungkinkan untuk menggabungkan rantai polipeptida individu yang disintesis dalam tumbuhan transgenik yang berlainan menjadi protein lengkap semasa hibridisasi kedua-dua tumbuhan ini. Adalah mungkin untuk memperkenalkan beberapa gen pada satu plasmid.

Tumbuhan penghasil autoantigen transgenik juga dapat digunakan untuk penyakit autoimun lain seperti multiple sclerosis, rheumatoid arthritis, diabetes yang bergantung pada insulin, dan bahkan penolakan pemindahan organ. Diabetes yang bergantung kepada insulin adalah penyakit autoimun di mana sel-sel pankreas penghasil insulin dimusnahkan oleh limfosit T sitotoksik mereka sendiri. Pengambilan profilaksis oral sejumlah besar protein imunogenik boleh menyebabkan pencegahan dan kelewatan yang ketara dalam permulaan gejala penyakit autoimun. Walau bagaimanapun, hanya mungkin berlaku sekiranya terdapat sejumlah besar autoantigen. Protein insulin dan decarboxylase asid glutamat pankreas (GAD65) dianggap sebagai vaksin oral untuk pencegahan diabetes yang bergantung kepada insulin. Baru-baru ini, ahli bioteknologi Kanada telah memperoleh tanaman kentang transgenik yang mensintesis decarboxylase pankreas asid glutamat. Ketika memberi makan tikus yang terdedah kepada diabetes, penurunan kejadian diabetes dan besarnya tindak balas autoimun dicatat.

Hasil pembangunan kejuruteraan genetik di atas menunjukkan dengan pasti kemungkinan membuat vaksin "yang boleh dimakan" berdasarkan tanaman transgenik. Memandangkan bahawa pengembangan vaksin untuk manusia akan memerlukan pemeriksaan kesihatan yang lebih lama dan lebih ketat, diharapkan vaksin yang dapat dimakan pertama akan dikembangkan untuk haiwan. Kajian haiwan akan membantu untuk mengungkap mekanisme tindakan vaksin "yang boleh dimakan", dan hanya setelah itu, setelah melakukan kajian panjang dan penilaian yang komprehensif, vaksin semacam itu dapat digunakan dalam praktik klinikal. Walaupun begitu, pekerjaan ke arah ini terus berjalan secara aktif, dan idea untuk menggunakan tanaman untuk pengeluaran vaksin telah dipatenkan di Amerika Syarikat, yang menunjukkan minat komersial terhadap perkembangan ini.

Walaupun terdapat hasil yang memberangsangkan, pengembangan vaksin cirit-birit komersial yang “dimakan” memerlukan penelitian lebih lanjut. Dalam patogenesis bentuk enterotoksik cirit-birit bakteria dan kolera, yang utama adalah membolehkan bakteria membiak di usus kecil. Proses ini bergantung pada kemampuan Escherichia coli untuk mematuhi, yang disebabkan oleh kehadiran di permukaan sel bakteria formasi filamen khas sifat protein - fimbria. Di dinding usus kecil pesakit dengan cirit-birit, terdapat lebih banyak bakteria yang dijumpai daripada lumen bahagian usus yang sama, yang dikaitkan dengan kehadiran fimbrial adhesins dalam Escherichia coli - protein yang memberikan pengikatan kepada reseptor pada permukaan epitel usus.

Malah strain bukan patogen dari Escherichia coll, yang mengandungi sintesis plasid yang mengkodkan sintesis, dapat menjajah usus dan menyebabkan cirit-birit tanpa menghasilkan enterotoksin. Dalam hal ini, kemungkinan imuniti terhadap toksin sahaja tidak mencukupi untuk mencegah kesan patogen yang disebabkan oleh Vibrio cholerae atau Escherichia coli. Ada kemungkinan bahawa untuk mengatasi kesan ini, sebagai tambahan kepada antigen enterotoksin, perlu untuk menyatakan peneutralan epitop antigen struktur, seperti lipopolysaccharides, protein membran luar bakteria, atau adhesin yang berkaitan dengan fimbriae bakteria ini, yang bertanggungjawab untuk mengikat mukosa usus. Baru-baru ini, salah satu adhesin seperti itu, FimH, telah berjaya digunakan untuk mengimunisasi tikus terhadap cirit-birit bakteria.

Masalah penting lain yang berkaitan dengan pengembangan vaksin "boleh dimakan" adalah tahap ekspresi antigen heterologi pada tumbuhan. Oleh kerana pemberian vaksin oral memerlukan jumlah antigen yang lebih besar daripada pemberian parenteral, jumlah antigen yang disintesis pada tanaman, yang kini tidak lebih daripada 0.3% daripada jumlah protein larut, harus ditingkatkan. Pada saat yang sama, tingkat ekspresi harus cukup tinggi untuk mendorong respons kekebalan tubuh, tetapi kurang dari tingkat yang mendorong toleransi terhadap antigen, seperti halnya zat yang dimakan dengan makanan normal. Dan kerana tindak balas imun (kekebalan terhadap toleransi) boleh menjadi antigen-spesifik, tahap ekspresi untuk setiap antigen yang berpotensi harus dipilih secara individu.

Eksperimen menunjukkan bahawa tahap ekspresi antigen heterologi pada tumbuhan dapat ditingkatkan dengan menggunakan promoter dan penambah khusus tisu, penambah transkripsi dan terjemahan, menambahkan peptida pengangkutan, dan juga dengan mengubah urutan nukleotida gen yang sesuai menggunakan kodon yang disukai untuk tanaman. Walau bagaimanapun, persoalan tumbuhan mana yang paling baik digunakan dan organ mana yang lebih dimakan, lebih baik mengekspresikan antigen memerlukan penelitian lebih lanjut, kerana pelbagai tumbuhan mungkin mengandungi bahan yang menyekat atau memperlambat tindak balas imun atau hanya beracun bagi manusia dan haiwan, seperti sebagai alkaloid dalam sel tembakau.

Kesihatan ABC - makanan sihat

Pencapaian kemajuan saintifik dan teknologi telah mempengaruhi semua bidang aktiviti manusia, dari pengeluaran hingga kehidupan seharian. Selama berabad-abad, orang berusaha membebaskan diri dari usaha fizikal, mengautomasikan pengeluaran, membuat peralatan rumah tangga, dll. Dan, secara umum, mereka dibebaskan. Akibatnya, penggunaan tenaga harian seseorang pada akhir abad XX dibandingkan dengan permulaannya menurun sebanyak 1.5-2 kali.

Kesihatan manusia terutamanya ditentukan oleh kecenderungan keturunan (genetik) dan pemakanan. Pada setiap masa, penciptaan pangkalan makanan telah menjadi jaminan dan asas bagi kemakmuran negara mana pun. Oleh itu, mana-mana negara berminat dengan projek pencegahan dan program kesihatan, memperbaiki struktur pemakanan, meningkatkan kualiti hidup, mengurangkan morbiditi dan kematian. Makanan inilah yang menghubungkan kita dengan persekitaran, dan makanan adalah bahan dari mana tubuh manusia dibina. Oleh itu, pengetahuan mengenai undang-undang pemakanan yang optimum membolehkan anda memastikan kesihatan manusia. Pengetahuan ini sederhana dan seperti berikut: habiskan tenaga sebanyak yang anda belanjakan. Nilai tenaga (kandungan kalori) dari diet harian harus sesuai dengan penggunaan tenaga harian. Yang lain adalah variasi makanan maksimum, yang akan menyediakan pelbagai komposisi kimia nutrien kepada keperluan fisiologi manusia untuk nutrien (sekitar 600 item). Makanan yang dimakan harus mengandungi protein, lemak, karbohidrat, vitamin, garam mineral, air, serat, enzim, bahan perasa dan ekstraktif, komponen kecil - bioflavonoid, indoles, anthocyanides, isoflavon dan banyak lagi. Sekiranya terdapat kekurangan sekurang-kurangnya salah satu komponen ini, masalah kesihatan yang serius mungkin berlaku. Dan untuk mengelakkan ini berlaku, diet harian seseorang harus memasukkan kira-kira 32 nama pelbagai makanan.

Nisbah nutrien optimum yang masuk ke dalam badan menyumbang kepada pemeliharaan kesihatan dan umur panjang. Tetapi, sayangnya, sebahagian besar penduduk dunia dicirikan oleh kekurangan nutrien berikut: protein lengkap (haiwan); asid lemak tak jenuh ganda; vitamin C, B, B2, E, asid folik, retinol, beta-karoten dan lain-lain; elemen makro dan mikro: Ca, Fe, Zn, F, Se, I dan lain-lain; serat. Dan pengambilan berlebihan lemak haiwan dan karbohidrat yang mudah dicerna.

Defisit pengambilan protein bagi sebahagian besar populasi rata-rata 20%, kandungan kebanyakan vitamin dan unsur mikro adalah 15-55% kurang daripada nilai yang dikira dari keperluan mereka, dan serat makanan 30% lebih rendah. Pelanggaran status pemakanan pasti menyebabkan kemerosotan kesihatan dan, sebagai akibatnya, terhadap perkembangan penyakit. Sekiranya kita mengambil seluruh penduduk Persekutuan Rusia sebanyak 100%, maka hanya 20% yang akan sihat, orang yang mengalami ketidaksesuaian (dengan daya tahan adaptif yang berkurang) - 40%, dan dalam keadaan pra-penyakit dan penyakit - 20 %, masing-masing.

Antara penyakit bergantung makanan yang paling biasa adalah berikut: aterosklerosis; penyakit hipertonik; hiperlipidemia; kegemukan; diabetes; osteoporosis; gout; beberapa neoplasma malignan.

Dinamika petunjuk demografi di Persekutuan Rusia dan Ukraine sejak 10 tahun kebelakangan ini juga dicirikan oleh trend yang sangat negatif. Kematian hampir dua kali ganda kadar kelahiran, jangka hayat jauh lebih rendah bukan hanya dari negara maju ...

Dalam struktur penyebab kematian, tempat utama diambil oleh patologi sistem kardiovaskular dan penyakit onkologi - penyakit, risiko yang, antara sebabnya, bergantung pada gangguan pemakanan.

Kekurangan produk makanan di dunia juga harus diambil kira. Selama abad ke-20, populasi dunia telah meningkat dari 1.5 hingga 6 bilion orang. Diandaikan bahawa pada tahun 2020 ia akan meningkat menjadi 8 bilion atau lebih, bergantung pada siapa yang menghitung dan bagaimana. Jelas bahawa masalah utama adalah pemakanan sebilangan besar orang. Walaupun pengeluaran pertanian selama 40 tahun terakhir, berkat pemilihan dan penambahbaikan kaedah agronomi, telah meningkat rata-rata 2.5 kali, pertumbuhan selanjutnya nampaknya tidak mungkin. Ini bermaksud bahawa kadar pengeluaran produk makanan pertanian pada masa akan datang akan semakin ketinggalan dengan kadar pertumbuhan penduduk.

Seorang lelaki moden menggunakan sekitar 800 g makanan dan 2 liter air setiap hari. Oleh itu, hanya dalam sehari, orang makan lebih dari 4 juta tan makanan. Sudah, kekurangan produk makanan di dunia melebihi 60 juta tan, dan ramalannya mengecewakan ...

Penyelesaian untuk masalah peningkatan pengeluaran makanan menggunakan kaedah lama tidak lagi mungkin. Sebagai tambahan, teknologi pertanian tradisional tidak dapat diperbaharui: selama 20 tahun terakhir, manusia telah kehilangan lebih dari 15% lapisan tanah yang subur, dan kebanyakan yang sesuai untuk penanaman sudah terlibat dalam pengeluaran pertanian.

Analisis keadaan yang berkembang dalam beberapa tahun kebelakangan ini di kompleks agroindustri Rusia menunjukkan penurunan populasi hidup dan penurunan pengeluaran semua jenis produk pertanian sebanyak lebih dari 1.5 kali. Dengan jumlah sumber daya alam dan tenaga kerja yang tersisa, krisis menyebabkan kemerosotan tajam dalam penggunaan lahan pertanian, penurunan produktiviti agroekosistem, lebih dari 30 juta hektar agrokenosis sangat produktif ditarik dari peredaran.

Langkah-langkah yang diambil sejauh ini untuk menstabilkan keadaan di pasar pertanian terbukti tidak berkesan dan tidak mencukupi. Dan import makanan telah melampaui semua had yang munasabah dan mempertanyakan keselamatan makanan.

Berdasarkan kepentingan mengoptimumkan struktur pemakanan untuk kesihatan negara, pembangunan dan keamanan negara, arah keutamaan telah dikembangkan untuk meningkatkan pemakanan penduduk Rusia: penghapusan kekurangan protein lengkap; penghapusan kekurangan mikronutrien; mewujudkan keadaan untuk perkembangan fizikal dan mental kanak-kanak yang optimum; memastikan keselamatan produk makanan domestik dan import; meningkatkan tahap pengetahuan penduduk dalam hal pemakanan yang sihat. Asas saintifik untuk strategi moden pengeluaran makanan adalah mencari sumber baru yang memberikan nisbah optimum komponen kimia makanan untuk tubuh manusia. Penyelesaian untuk masalah ini adalah mencari sumber protein dan vitamin baru.

Sebagai contoh, tumbuhan yang mengandungi protein lengkap, yang tidak kalah dengan protein haiwan dari segi satu set asid amino, adalah soya. Pengenalan produk dari dalamnya ke dalam diet membolehkan anda mengimbangi kekurangan protein, serta pelbagai komponen kecil, khususnya, isoflavon.

Salah satu penyelesaian untuk masalah makanan adalah sintesis kimia produk makanan dan komponennya, dan beberapa kejayaan telah dicapai dalam penghasilan penyediaan vitamin. Kaedah yang sangat menjanjikan dan sudah digunakan untuk mendapatkan produk makanan bermutu tinggi adalah pengayaannya dengan protein dan vitamin dalam proses pemprosesan teknologi, iaitu pengeluaran makanan dengan komposisi kimia tertentu.

Cara lain adalah dengan menggunakan mikroorganisma sebagai komponen individu produk makanan, kerana kadar pertumbuhan mikroorganisma adalah seribu kali lebih tinggi daripada kadar pertumbuhan haiwan ternakan dan 500 kali ganda dari tanaman.

Adalah penting bahawa ada kemungkinan penentuan genetik terarah dalam mikroorganisma komposisi kimianya, peningkatannya, yang secara langsung menentukan nilai pemakanan dan prospek penggunaannya.

Oleh itu, pada abad baru, pengeluaran makanan tidak dapat dilakukan tanpa menggunakan teknologi moden yang tinggi dan, khususnya, tanpa penggunaan bioteknologi, penggunaan mikroorganisma untuk mendapatkan makanan.

Dengan kesedaran yang semakin meningkat mengenai pentingnya gaya hidup sihat, permintaan untuk produk makanan yang tidak mengandungi bahan berbahaya meningkat. Dan di sini ahli teknologi DNA tidak dapat membantu tetapi turut serta.

Di atas, kita telah menyebut bit gula, yang menghasilkan fruktan, pengganti sukrosa rendah kalori. Hasil ini diperoleh dengan memasukkan gen dari artichoke Yerusalem ke dalam genom bit, yang mengkodekan enzim yang mengubah sukrosa menjadi fruktan. Oleh itu, 90% sukrosa terkumpul dalam tanaman bit transgenik ditukar menjadi fruktan.

Contoh lain dari kerja penciptaan produk "pemakanan fungsional" adalah percubaan untuk membuat kopi tanpa kafein. Sekumpulan saintis di Hawaii telah mengasingkan gen untuk enzim xanthosine-N7-methyltransferase, yang menjadi pemangkin langkah pertama yang penting dalam sintesis kafein dalam daun kopi dan biji. Dengan bantuan Agrobacterium, versi antisense gen ini dimasukkan ke dalam sel kultur tisu kopi Arabica. Kajian sel berubah menunjukkan bahawa tahap kafein di dalamnya hanya 2% daripada normal. Sekiranya kerja-kerja penjanaan semula dan pembiakan tanaman yang diubah berjaya, maka penggunaannya akan mengelakkan proses kimia kafein kopi, yang bukan hanya akan menjimatkan $ 2.00 per kilogram kopi (kos proses), tetapi juga memelihara rasa minuman dimanjakan dengan cara ini, yang sebahagiannya hilang semasa penyahtoksin ...

Negara-negara membangun, di mana ratusan juta orang kelaparan, khususnya memerlukan peningkatan kualiti makanan. Sebagai contoh, kekacang yang tumbuh di seluruh dunia kekurangan sebilangan asid amino yang mengandungi sulfur, termasuk metionin. Percubaan aktif kini sedang dilakukan untuk meningkatkan kepekatan metionin dalam kekacang. Pada tanaman GM, ada kemungkinan untuk meningkatkan kandungan protein simpanan sebanyak 25% (ini telah dilakukan sejauh ini untuk beberapa jenis kacang). Contoh lain yang telah disebutkan adalah "beras emas" yang diperkaya dengan beta karoten yang diperoleh Profesor Potrikus dari Universiti Teknikal Zurich. Memperoleh gred industri akan menjadi pencapaian yang luar biasa. Usaha juga dilakukan untuk memperkaya beras dengan vitamin B, kekurangannya menyebabkan anemia dan penyakit lain.

Usaha meningkatkan kualiti kualiti produk tanaman menggambarkan kemampuan teknologi DNA moden dalam menyelesaikan pelbagai masalah.

Makanan sebagai ubat

Istilah "bioteknologi" merujuk kepada sekumpulan kaedah industri yang menggunakan organisma hidup dan proses biologi untuk pengeluaran. Teknik bioteknologi sama tua dengan dunia - pembuatan anggur, penaik, pembuatan bir, pembuatan keju berdasarkan penggunaan mikroorganisma dan juga tergolong dalam bioteknologi.

Bioteknologi moden didasarkan pada kejuruteraan selular dan genetik, yang memungkinkan untuk memperoleh bahan aktif biologi yang berharga - antibiotik, hormon, enzim, imunomodulator, vaksin sintetik, asid amino, serta protein makanan, untuk membuat jenis tanaman dan baka haiwan baru . Kelebihan utama menggunakan pendekatan baru adalah penurunan kebergantungan pengeluaran pada sumber semula jadi, penggunaan kaedah pertanian yang paling menguntungkan secara ekologi dan ekonomi.

Penciptaan tanaman yang diubah secara genetik memungkinkan untuk mempercepat proses pembiakan kultivar berkali-kali, serta mendapatkan tanaman dengan sifat yang tidak dapat dibiakkan menggunakan kaedah tradisional. Pengubahsuaian genetik tanaman memberi mereka ketahanan terhadap racun perosak, hama, penyakit, mengurangi kerugian selama penanaman, penyimpanan dan peningkatan kualiti produk.

Apa yang khas untuk tanaman transgenik generasi kedua yang sudah dihasilkan pada skala industri? Mereka mempunyai ciri agroteknik yang lebih tinggi, iaitu ketahanan yang lebih besar terhadap perosak dan rumpai, dan, akibatnya, hasil yang lebih tinggi.

Dari sudut pandang perubatan, kelebihan penting dari produk transgenik adalah, pertama, mungkin untuk mengurangkan jumlah sisa racun perosak, yang memungkinkan untuk mengurangkan beban kimia pada tubuh manusia dalam keadaan persekitaran yang tidak menguntungkan. Kedua, untuk memberikan sifat racun serangga kepada tanaman, yang menyebabkan penurunan serangan mereka oleh serangga, dan ini sangat mengurangkan serangan tanaman bijirin oleh acuan. Telah diketahui bahawa mereka menghasilkan mikotoksin (khususnya, fumonisin - bahan cemar semula jadi dari bijirin) yang beracun bagi manusia.

Oleh itu, kedua-dua produk GM generasi pertama dan generasi kedua mempunyai kesan positif terhadap kesihatan manusia bukan hanya secara tidak langsung - melalui peningkatan persekitaran, tetapi juga secara langsung - dengan mengurangkan jumlah sisa racun perosak dan kandungan mikotoksin. Tidak menghairankan bahawa kawasan yang ditempati oleh tanaman transgenik meningkat dari tahun ke tahun.

Tetapi sekarang perhatian terbesar akan diberikan kepada penciptaan produk generasi ketiga, dengan nilai pemakanan yang diperbaiki atau diubah, tahan terhadap faktor iklim, kemasinan tanah, serta mempunyai jangka hayat yang berpanjangan dan sifat rasa yang lebih baik, yang dicirikan oleh ketiadaan alergen.

Untuk tanaman generasi keempat, selain kualiti di atas, perubahan dalam seni bina tanaman (misalnya, perawakan pendek), perubahan pada waktu berbunga dan berbuah, akan menjadi ciri, yang memungkinkan untuk menanam buah-buahan tropika di lorong tengah, perubahan ukuran, bentuk dan jumlah buah, peningkatan kecekapan fotosintesis, penghasilan nutrien dengan peningkatan tahap asimilasi, yang lebih baik diserap oleh tubuh.

Memperbaiki kaedah pengubahsuaian genetik, serta memperdalam pengetahuan tentang fungsi makanan dan metabolisme dalam tubuh manusia, akan memungkinkan untuk menghasilkan produk yang bertujuan bukan hanya untuk memastikan pemakanan yang mencukupi, tetapi juga untuk meningkatkan kesihatan dan mencegah penyakit .

Bioreaktor tanaman

Salah satu bidang teknologi DNA tanaman yang menjanjikan adalah penciptaan tanaman bioreaktor yang mampu menghasilkan protein yang diperlukan dalam perubatan, farmakologi, dan lain-lain. Kelebihan tanaman bioreaktor termasuk ketiadaan keperluan untuk memberi makan dan penyelenggaraan, kemudahan penciptaan dan pembiakan yang relatif , dan produktiviti yang tinggi. Sebagai tambahan, protein asing tidak mendorong tindak balas imun pada tumbuhan, yang sukar dicapai pada haiwan.

Terdapat keperluan untuk mendapatkan sejumlah besar protein aktif secara biologi, yang, kerana tahap sintesis yang sangat rendah pada tisu atau produk tertentu, tidak tersedia untuk dikaji oleh mekanisme tindakan, penggunaan secara meluas atau penentuan bidang penggunaan tambahan . Protein ini termasuk, misalnya, lactoferrin, yang terdapat dalam jumlah kecil dalam susu mamalia, leukosit darah.

Manusia laktoferin (hLF) menjanjikan untuk digunakan sebagai bahan tambahan makanan dan penyediaan ubat untuk pencegahan dan rawatan penyakit berjangkit saluran gastrointestinal anak-anak, meningkatkan tindak balas imun badan pada penyakit ganas dan sejumlah penyakit virus (AIDS). Pengeluaran laktoferin dari susu lembu, kerana kandungannya yang rendah, menyebabkan kos ubat tersebut tinggi. Dengan pengenalan cDNA gen lactoferrin ke dalam sel tembakau, sejumlah tisu kalus diperoleh yang mensintesis lactoferrin terpotong, sifat antibakteria yang jauh lebih kuat daripada sifat antibakteria lactoferrin asli. Kepekatan laktoferrin terpotong ini dalam sel tembakau adalah 0,6-2,5%.

Gen dimasukkan ke dalam genom tumbuhan, produk yang menghasilkan tindak balas imun pada manusia dan haiwan, misalnya, terhadap protein sampul agen penyebab pelbagai penyakit, khususnya kolera, hepatitis, cirit-birit, dan juga antigen membran plasma beberapa tumor.

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

Contoh penggunaan tanaman untuk membuat vaksin adalah kerja yang dilakukan di Stanford University. Dalam karya ini, antibodi terhadap salah satu bentuk barah diperoleh dengan menggunakan virus mosaik tembakau moden, di mana wilayah hipervariabel imunoglobulin limfoma dimasukkan. Tumbuhan yang dijangkiti virus moden menghasilkan antibodi penyesuaian yang betul dalam jumlah yang mencukupi untuk penggunaan klinikal. 80% tikus yang menerima antibodi selamat dari limfoma, sementara semua tikus yang tidak menerima vaksin mati. Kaedah yang dicadangkan memungkinkan untuk mendapatkan antibodi khusus pesakit dengan cepat dalam jumlah yang mencukupi untuk penggunaan klinikal.

Prospek untuk menggunakan tanaman untuk penghasilan antibodi sangat bagus. Kevin Uzil dan rakan sekerja menunjukkan bahawa antibodi yang dihasilkan oleh soya berkesan dalam melindungi tikus dari jangkitan virus herpes. Dibandingkan dengan antibodi yang dihasilkan dalam kultur sel mamalia, antibodi yang dihasilkan oleh tumbuhan mempunyai sifat fizikal yang serupa, tetap stabil pada sel manusia, dan tidak berbeza kemampuannya untuk mengikat dan meneutralkan virus. Ujian klinikal menunjukkan bahawa penggunaan antibodi yang dihasilkan oleh tembakau secara berkesan menghalang pembiakan streptokokus mutan yang menyebabkan kerosakan gigi.

Penciptaan vaksin yang dihasilkan oleh kentang untuk melawan diabetes yang bergantung kepada insulin telah dilakukan. Protein chimeric yang terdiri daripada subunit B toksin kolera dan proinsulin yang terkumpul dalam ubi kentang. Kehadiran subunit B memudahkan sel-sel untuk mengkonsumsi produk ini, yang menjadikan vaksin 100 kali lebih berkesan. Memberi makan umbi dengan jumlah mikrogram insulin kepada tikus diabetes melambatkan perkembangan penyakit ini.

Teknologi gen dalam memerangi pencemaran alam sekitar. Fediemediasi

Dengan tindakannya, manusia campur tangan dalam perkembangan evolusi kehidupan di Bumi dan menghancurkan kewujudan biosfera yang bebas dari manusia. Tetapi dia gagal menghapuskan undang-undang asas yang mengatur biosfera dan membebaskan dirinya dari pengaruh mereka.

Bangkit semula setelah bencana berikutnya dari fokus yang tinggal, menyesuaikan diri dan berkembang, kehidupan, bagaimanapun, setiap saat mempunyai arah utama pembangunan. Itu ditentukan oleh hukum pengembangan sejarah Rulier, yang menurutnya, dalam kerangka kemajuan kehidupan dan evolusi yang tidak dapat dipulihkan, semuanya berusaha untuk bebas dari keadaan persekitaran. Dalam proses sejarah, usaha seperti itu dapat dicapai dengan meningkatkan kerumitan organisasi, yang dinyatakan dalam pembezaan struktur dan fungsi yang semakin meningkat. Oleh itu, pada setiap putaran evolusi berturut-turut, organisma muncul dengan sistem saraf yang semakin kompleks dan pusatnya - otak. Saintis evolusi abad ke-19 mereka menyebut arah evolusi ini "cephalization" (dari bahasa Yunani "cephalon" - otak) Namun, cephalization primata dan komplikasi tubuh mereka akhirnya menjadikan manusia sebagai spesies biologi di ambang kepupusan menurut peraturan biologi mempercepat evolusi, yang menurutnya komplikasi sistem biologi bermaksud pengurangan dalam purata jangka masa spesies dan peningkatan kadar evolusi. Sebagai contoh, jangka hayat purata spesies burung adalah 2 juta tahun, mamalia - 800 ribu tahun, bentuk leluhur manusia - 200-500 ribu tahun. Sub-spesies moden manusia telah wujud, menurut beberapa idea, hanya dari 50 hingga 100 ribu tahun, tetapi banyak saintis percaya bahawa potensi dan cadangan genetiknya sudah habis (Dlekseenko, Keisevich, 1997).

Nenek moyang manusia moden menjejakkan kaki ke jalan yang meningkatkan konfrontasi dengan biosfera dan membawa kepada bencana kira-kira 1.5-3 juta tahun yang lalu, ketika mereka mula-mula menggunakan api. Sejak saat itu, jalan manusia dan biosfera menyimpang, penentangan mereka bermula, akibatnya mungkin keruntuhan biosfer atau hilangnya manusia sebagai spesies.

Kemanusiaan tidak boleh meninggalkan apa-apa pencapaian tamadun, walaupun mereka adalah bencana: tidak seperti haiwan yang hanya menggunakan sumber tenaga yang boleh diperbaharui, dan dalam jumlah yang mencukupi untuk kemampuan biosfer untuk menghasilkan semula biomas, manusia boleh wujud dengan menggunakan tidak banyak yang dapat diperbaharui seperti yang bukan- pembawa tenaga yang boleh diperbaharui dan sumber tenaga. Penemuan baru di lapangan hanya menguatkan penentangan ini.

Salah satu tren terbaru dalam penggunaan tanaman transgenik adalah aplikasi mereka untuk phytoremediation - pembersihan tanah, pound air, dll. - dari bahan pencemar: logam berat, radionuklida dan sebatian berbahaya yang lain.

Pencemaran alam sekitar dengan bahan semula jadi (minyak, logam berat, dll.) Dan sebatian sintetik (xenobiotik), yang sering menjadi toksik kepada semua makhluk hidup, meningkat dari tahun ke tahun. Bagaimana untuk mengelakkan pencemaran biosfera selanjutnya dan menghilangkan fokus yang ada? Salah satu penyelesaiannya adalah dengan menggunakan teknologi genetik. Contohnya, organisma hidup, terutamanya mikroorganisma. Pendekatan ini disebut "bioremediasi" - bioteknologi yang bertujuan melindungi alam sekitar. Tidak seperti bioteknologi perindustrian, tujuan utamanya adalah untuk mendapatkan metabolit mikroorganisma yang berguna, memerangi pencemaran pasti berkaitan dengan "pembebasan" mikroorganisma ke dalam persekitaran, yang memerlukan pemahaman mendalam tentang interaksi mereka dengannya. Mikroorganisma menghasilkan biodegradasi - pemusnahan sebatian berbahaya yang bukan merupakan substrat biasa bagi kebanyakan daripadanya. Laluan biokimia untuk degradasi sebatian organik kompleks cukup luas (contohnya, naftalena dan turunannya dihancurkan oleh selusin enzim yang berbeza).

Kemerosotan sebatian organik dalam bakteria paling kerap dikawal oleh plasmid. Mereka dipanggil degradasi plasmid, atau D-plasmid. Mereka menguraikan sebatian seperti salisilat, naftalena, kapur barus, oktana, toluena, xilena, bifenil, dll. Sebilangan besar D-plasmid diasingkan dalam strain tanah bakteria genus Pseudomonas. Tetapi bakteria lain juga memilikinya: Alcalkjenes, Flavobacterium, Artrobacter, dll. Plasmid yang mengawal ketahanan terhadap logam berat telah dijumpai di banyak pseudomonad. Hampir semua D-plasmid dikatakan konjugatif, iaitu mampu memindahkan ke sel penerima secara bebas.

D-plasmid dapat mengawal tahap awal degradasi sebatian organik dan degradasi lengkapnya. Jenis pertama adalah plasmid OST, yang mengawal pengoksidaan hidrokarbon alifatik kepada aldehid. Gen yang terkandung di dalamnya mengawal ekspresi dua enzim: hidroksilase, yang mengubah hidrokarbon menjadi alkohol, dan alkohol dehidrogenase, yang mengoksidakan alkohol menjadi aldehid. Pengoksidaan lebih lanjut dilakukan oleh enzim, untuk sintesis yang mana gen kromosom "bertanggungjawab". Walau bagaimanapun, kebanyakan D-plasmid tergolong dalam jenis kedua.

Bakteria tahan merkuri mengekspresikan gen mer A, yang menyandikan protein untuk pemindahan dan detoksifikasi merkuri. Konstruksi gen mer A yang telah dimodifikasi digunakan untuk mengubah tembakau, rapeseed, poplar, dan Arabidopsis. Dalam kultur hidroponik, tanaman dengan gen ini diekstraksi dari persekitaran air hingga 80% ion merkuri. Pada masa yang sama, pertumbuhan dan metabolisme tanaman transgenik tidak ditekan. Rintangan merkuri diturunkan melalui generasi benih.

Setelah pengenalan tiga konstruk gen mer A yang diubah suai ke dalam pohon tulip (Liriodendron tulipifera), tumbuhan dari salah satu garis yang diperoleh ditandai dengan kadar pertumbuhan yang cepat dengan adanya kepekatan merkuri klorida (HgCl 2) yang berbahaya untuk mengawal tanaman . Tumbuhan dari garis ini diserap dan ditukar menjadi bentuk unsur merkuri yang kurang toksik dan menguap hingga 10 kali lebih banyak merkuri ionik daripada loji kawalan. Para saintis percaya bahawa unsur merkuri yang diuap oleh pokok transgenik spesies ini akan segera hilang ke udara.

Logam berat adalah bahagian penting dari pencemar tanah yang digunakan dalam pengeluaran pertanian. Dalam kes kadmium, diketahui bahawa kebanyakan tanaman mengumpulnya di akar, sementara beberapa tanaman, seperti selada dan tembakau, mengumpulkannya terutama di daun. Kadmium memasuki tanah terutama dari pelepasan industri dan sebagai pengotor baja fosforus.

Salah satu pendekatan untuk mengurangkan pengambilan kadmium ke dalam tubuh manusia dan haiwan boleh menjadi pengeluaran tumbuhan transgenik yang mengumpulkan sejumlah kecil logam ini di dalam daun. Pendekatan ini sangat berguna bagi spesies tumbuhan yang daunnya digunakan untuk makanan atau makanan haiwan.

Anda juga boleh menggunakan metallothioneins, protein kaya sistein kecil yang dapat mengikat logam berat. Mammalian metallothionein telah terbukti berfungsi pada tanaman. Tumbuhan transgenik yang mengekspresikan gen metallothionein diperoleh, dan ditunjukkan bahawa tanaman ini lebih tahan terhadap kadmium daripada tanaman kawalan.

Tumbuhan transgenik dengan gen hMTII mamalia mempunyai kepekatan kadmium 60-70% lebih rendah pada batang dibandingkan dengan kawalan, dan pemindahan kadmium dari akar ke batang juga berkurang - hanya 20% kadmium yang diserap dibawa ke batang.

Tumbuhan diketahui mengumpulkan logam berat dengan mengeluarkannya dari tanah atau air. Fitoremediasi berdasarkan sifat ini, dibahagikan kepada fitokekstraksi dan rhizofiltrasi. Phytoextraction merujuk kepada penggunaan tanaman yang tumbuh dengan cepat untuk mengekstrak logam berat dari tanah. Rhizofiltration adalah penyerapan dan kepekatan logam toksik dari air oleh akar tanaman. Tumbuhan yang telah menyerap logam dikompos atau dibakar. Tumbuhan berbeza dalam kapasiti simpanannya. Oleh itu, kubis Brussels dapat mengumpulkan plumbum hingga 3.5% (berdasarkan berat kering tanaman), dan akarnya - hingga 20%. Tumbuhan ini juga berjaya mengumpulkan tembaga, nikel, kromium, zink, dll. Fitoremediasi juga menjanjikan untuk pemurnian tanah dan air dari radionuklida. Tetapi sebatian organik toksik tidak diuraikan oleh tumbuhan, lebih menjanjikan penggunaan mikroorganisma di sini. Walaupun sebilangan pengarang berkeras untuk mengurangkan kepekatan bahan pencemar organik semasa phytoremediation, bahan ini terutama dihancurkan bukan oleh tumbuhan, tetapi oleh mikroorganisma yang tinggal di rizosfera mereka.

Pengikat nitrogen simbiotik alfalfa, Rhlzobium melitotj, telah disatukan dengan sejumlah gen yang menguraikan petrol, toluin, dan xilena yang terkandung dalam bahan bakar. Sistem akar alfalfa yang mendalam membolehkan membersihkan tanah yang tercemar dengan produk minyak hingga kedalaman 2-2.5 meter.

Harus diingat bahawa kebanyakan xenobiotik telah muncul di persekitaran dalam 50 tahun terakhir. Tetapi secara semula jadi sudah ada mikroorganisma yang mampu menggunakannya. Ini menunjukkan bahawa dalam populasi mikroorganisma, kejadian genetik berlaku agak cepat, yang menentukan evolusi mereka, lebih tepatnya, evolusi mikro. Oleh kerana bilangan xenobiotik yang berkaitan dengan peradaban teknogenik kita semakin banyak, adalah penting untuk memiliki pemahaman umum mengenai metabolisme mikroorganisma dan kemampuan metabolisme mereka. Semua ini memerlukan pengembangan sains baru - metabolomik. Ini berdasarkan fakta bahawa bakteria dapat memperoleh kemampuan untuk memproses sebatian baru sebagai hasil mutasi. Sebagai peraturan, ini memerlukan beberapa mutasi berturut-turut atau penyisipan sistem gen baru dari yang sudah ada pada jenis mikroorganisma lain. Sebagai contoh, untuk penguraian sebatian organohalogen yang stabil, diperlukan maklumat genetik, yang terdapat dalam sel-sel pelbagai mikroorganisma. Secara semula jadi, pertukaran maklumat ini berlaku kerana pemindahan gen mendatar, dan di makmal, kaedah teknologi DNA yang diambil dari alam digunakan.

Perkembangan selanjutnya phyto- dan bioremediation adalah masalah kompleks yang berkaitan, khususnya, dengan penggunaan tumbuhan dan mikroorganisma rhizosfer. Tumbuhan akan berjaya mengekstrak logam berat dari tanah, dan bakteria rhizosfer akan menguraikan sebatian organik, meningkatkan kecekapan phytoremediation, mendorong pertumbuhan tanaman, dan tanaman - perkembangan mikroorganisma yang hidup di akarnya.

Pencemaran alam sekitar dapat dianggap sebagai penyakit ekosistem, dan bioremediasi dapat dianggap sebagai rawatan. Ia juga harus dianggap sebagai pencegahan banyak penyakit manusia yang disebabkan oleh pencemaran alam sekitar. Berbanding dengan kaedah pembersihan yang lain, kaedah ini jauh lebih murah. Dengan pencemaran yang meresap (racun perosak, minyak dan produk minyak, trinitrotoluene, yang mencemari banyak tanah), tidak ada alternatif untuknya. Dalam membersihkan persekitaran dari pencemaran, penting untuk memprioritaskan dengan betul, meminimumkan risiko yang berkaitan dengan pencemaran ini atau itu, dan dengan mempertimbangkan sifat sebatian tertentu dan kesannya, pertama sekali, terhadap kesihatan manusia. Ada keperluan untuk tindakan perundangan dan peraturan yang mengatur pengenalan mikroorganisma GM ke dalam lingkungan, dengan harapan besar untuk membersihkan dari bahan pencemar. Tidak seperti bioteknologi industri, di mana sangat mungkin untuk mengendalikan semua parameter proses teknologi, bioremediasi dilakukan dalam sistem terbuka, di mana kawalan tersebut sukar dilakukan. Untuk tahap tertentu, ini selalu "pengetahuan", sejenis seni.

Kelebihan mikroorganisma dalam pemurnian produk minyak ditunjukkan sepenuhnya ketika, setelah bencana kapal tangki, 5000 m 3 minyak tumpah ke laut di lepas pantai Alaska. Kira-kira 1.5 ribu km dari pantai dicemari minyak. Pembersihan mekanikal melibatkan 11,000 pekerja dan pelbagai peralatan (harganya $ 1 juta sehari). Tetapi ada cara lain: pada masa yang sama, persenyawaan nitrogen diperkenalkan ke dalam tanah untuk membersihkan pesisir, yang mempercepat pengembangan komuniti mikroba semula jadi. Penguraian minyak yang dipercepat ini 3-5 kali. Akibatnya, pencemaran, akibatnya, menurut perhitungan, dapat mempengaruhi bahkan setelah 10 tahun, dihapuskan sepenuhnya dalam 2 tahun, menghabiskan kurang dari 1 juta dolar untuk bioremediasi.

Perkembangan bioremediasi, teknologi dan kaedah penerapannya memerlukan pendekatan interdisipliner dan kerjasama pakar dalam bidang genetik dan biologi molekul, ekologi, dan disiplin lain. Oleh itu, petunjuk penggunaan kejuruteraan genetik sangat pelbagai dan luas, dan sebahagian daripadanya hebat dan pada masa yang sama sangat menjanjikan dari segi hasil yang dapat dicapai.

Kajian mengenai tindak balas organisma hidup terhadap perubahan persekitaran sangat penting untuk menilai kesan perubahan ini, terutamanya yang berasal dari antropogenik, terhadap kepelbagaian biologi, pemeliharaan yang merupakan tugas terpenting dari peradaban manusia.

Menurut Organisasi Kerjasama dan Pembangunan Ekonomi (OECD), potensi pasaran untuk bioremediasi lebih dari $ 75 bilion. Pengenalan bioteknologi yang dipercepat untuk perlindungan alam sekitar, terutama disebabkan oleh fakta bahawa mereka jauh lebih murah daripada rawatan lain teknologi. Menurut OECD, bioremediasi adalah kepentingan tempatan, serantau dan global, dan kedua-dua organisma semula jadi dan GMO akan semakin banyak digunakan untuk pembersihan.

Bahan api bio

Mengingat rizab tenaga fosil yang terbatas, perhatian khusus sekarang harus diberikan pada kemungkinan menggunakan jenis bahan bakar baru - metana, hidrogen, dan lain-lain, serta sumber tenaga yang boleh diperbaharui. Walau bagaimanapun, dalam keseimbangan tenaga umum, sumber tenaga yang mesra alam seperti tenaga Matahari, arus laut, air, angin, dan lain-lain, dapat menghasilkan tidak lebih dari 20% dari jumlah pengeluaran mereka. Dalam keadaan ini, salah satu sumber tenaga boleh diperbaharui yang paling menjanjikan adalah biojisim, penggunaannya terus ditingkatkan. Pada masa yang sama, bersama dengan pembakaran langsung, proses biokonversi digunakan secara meluas, misalnya alkohol dan fermentasi anaerob, penukaran terma, gasifikasi, pirolisis, dan lain-lain yang digunakan sebagai bahan bakar tambahan dan bukannya minyak import. Untuk tujuan yang sama, eksploitasi hutan alami dari pohon anggur hitam, yang menempati sekitar 6 juta hektar di wilayah timur laut negara ini, telah dimulai.

Sekiranya di India, China dan beberapa negara lain, sisa pertanian digunakan untuk tujuan mendapatkan biogas, maka di Sweden, Jerman, Brazil, AS, Kanada, tanaman pertanian ditanam secara khusus untuk pengeluaran etanol bahan bakar. Pengganti yang berkesan untuk bahan bakar fosil adalah minyak rapeseed dan rapeseed, bentuk musim semi yang dapat ditanam di Rusia hingga ke Arctic Circle. Kedelai, bunga matahari dan tanaman lain juga boleh menjadi sumber minyak sayuran untuk pengeluaran biofuel. Tebu semakin banyak digunakan untuk menghasilkan etanol bahan bakar di Brazil, dan jagung digunakan di Amerika Syarikat.

Pekali output tenaga (nisbah jumlah tenaga yang setara dengan produk berguna kepada semua kos tenaga untuk pengeluarannya) adalah 1.3 untuk bit gula; rumput pakan - 2.1; rapeseed - 2.6; jerami gandum - 2.9. Pada masa yang sama, kerana penggunaan jerami gandum 60 sentimeter sebagai bahan mentah dari setiap hektar, adalah mungkin untuk memperoleh 10 ribu m 3 gas penjana, atau 57.1 GJ.

Oleh kerana cepatnya kekurangan sumber semula jadi minyak, gas dan arang batu di banyak negara, perhatian khusus diberikan kepada apa yang disebut sebagai kilang pembawa minyak - Euphorbia lathyris (euphorbia) dan E.tirucallii dari keluarga euphorbia (Kupharbiacea), yang mengandungi lateks, komposisi terpen yang hampir sama dengan minyak berkualiti tinggi. Pada masa yang sama, hasil bahan kering tanaman ini adalah sekitar 20 t / ha, dan hasil produk seperti minyak di bawah keadaan California Utara (iaitu, di zon curah hujan 200-400 mm per tahun ) boleh mencapai 65 tong bahan mentah setiap 1 ha. Oleh itu, lebih menguntungkan untuk menanam pengganti tanaman untuk bahan bakar fosil, kerana lebih dari 3,600 petrodolar dapat diperoleh dari setiap hektar, yang setara dengan bijirin berjumlah 460 c / ha, iaitu. 20 kali ganda hasil gandum purata di Amerika Syarikat dan Kanada. Sekiranya kita mengingati slogan AS yang terkenal "untuk setiap tong minyak sebiji gandum", maka pada harga hari ini untuk minyak, gas dan biji-bijian, ini bermaksud pertukaran - 1 dolar butir untuk sekitar 25 petrodolar. Sudah tentu, tong minyak tidak akan menggantikan gantang gandum dalam arti harfiah, dan jauh dari setiap zon akan dapat menanam jenis tanaman ini. Tetapi mendapatkan bahan bakar alternatif melalui pembiakan tanaman yang disasarkan juga mengubah komponen teknogenik dan tenaga agrofitosenosa yang sangat produktif menjadi faktor yang boleh dihasilkan semula dan mesra alam untuk meningkatkan pengeluaran tanaman, dan, tentu saja, ini adalah salah satu penyelesaian yang paling tidak menyakitkan bagi negeri seperti Ukraine - untuk menggunakan tanaman dalam skala besar sebagai sumber yang boleh diperbaharui, termasuk tenaga (biodiesel, pelincir, dll.). Sebagai contoh, pengeluaran rapeseed musim sejuk sudah memberikan nisbah penggunaan tenaga 1: 5 dengan output tenaga.

GMO dan biodiversiti

Momen asas tahap pembiakan moden adalah pemahaman yang jelas bahawa asas pengembangannya, termasuk penggunaan teknik kejuruteraan genetik, adalah keanekaragaman hayati.

Evolusi kerajaan tumbuhan mengikuti jalan mengalikan jumlah spesies dan "pengkhususan ekologi" mereka. Fakta ini menunjukkan bahaya penurunan kepelbagaian biologi (genetik) di biosfer secara amnya dan khususnya dalam agroekosistem. Pengurangan mendadak dalam spesies dan kepelbagaian genetik telah mengurangkan bukan hanya ketahanan pengeluaran tanaman terhadap perubahan cuaca dan perubahan iklim, tetapi juga kemampuan untuk menggunakan tenaga suria dan sumber daya alam semula jadi yang tidak habis-habisnya dengan lebih cekap (karbon, oksigen, hidrogen, nitrogen dan unsur biofilik lain), yang, seperti yang diketahui menyumbang 90-95% bahan kering fitomass. Di samping itu, ini menyebabkan hilangnya gen dan kombinasi gen yang boleh digunakan dalam kerja pembiakan masa depan.

Satu dan kawasan yang sama, ditekankan Charles Darwin (1859), dapat memberikan lebih banyak kehidupan, semakin beragam bentuk yang menghuninya. Setiap spesies tanaman yang ditanam, berkaitan dengan sejarah evolusi dan karya spesifik penternaknya, dicirikan oleh "pasport agroekologi" sendiri, iaitu. pengekalan ukuran dan kualiti tanaman dengan kombinasi suhu, kelembapan, pencahayaan, kandungan unsur pemakanan mineral, serta pengedarannya dalam masa dan ruang yang tidak rata. Oleh itu, penurunan kepelbagaian biologi dalam landskap pertanian mengurangkan, antara lain, kemungkinan penggunaan sumber semula jadi yang dibezakan, dan, akibatnya, pelaksanaan pembezaan sewa tanah jenis I dan II. Pada masa yang sama, kestabilan ekologi agroekosistem semakin lemah, terutamanya dalam keadaan tanah, iklim dan cuaca yang tidak baik.

Skala bencana yang disebabkan oleh hama akhir dan kerosakan nematoda pada kentang, bencana kehilangan gandum akibat kerosakan karat, jagung akibat epiphytotics helminthosporiosis, pemusnahan ladang buluh kerana virus, dan lain-lain diketahui.

Penurunan mendadak dalam kepelbagaian genetik spesies tumbuhan yang ditanam pada awal abad ke-21 dibuktikan dengan jelas oleh fakta bahawa daripada 250 ribu spesies tumbuhan berbunga selama 10 ribu tahun yang lalu, manusia memperkenalkan budaya 5-7 ribu spesies, di mana hanya 20 tanaman (14 daripadanya adalah milik biji-bijian dan kekacang) yang menjadi asas diet moden penduduk dunia. Secara umum, hingga kini, sekitar 60% produk makanan dihasilkan kerana penanaman beberapa tanaman gandum, dan lebih dari 90% keperluan manusia untuk makanan disediakan oleh 15 spesies tanaman pertanian dan 8 spesies haiwan peliharaan. Oleh itu, dari 1940 juta tan pengeluaran bijirin, hampir 98% jatuh pada gandum (589 juta tan), beras (563 juta tan), jagung (604 juta tan) dan barli (138 juta tan). Dari 22 jenis padi yang dikenali (genus Oryza), hanya dua jenis yang ditanam secara meluas (Oryza glaberrima dan O.sativa). Situasi serupa telah berkembang dengan kekacang, pengeluaran kasar dari 25 spesies terpenting di antaranya hanya sekitar 200 juta tan. Dan kebanyakannya adalah kacang kedelai dan kacang tanah, yang ditanam terutama sebagai biji minyak. Atas sebab ini, pelbagai sebatian organik dalam makanan manusia telah menurun dengan ketara. Hal ini dapat diasumsikan bahawa bagi Homo sapiens, sebagai salah satu spesies biologi, keperluan kebolehubahan makanan biokimia yang tinggi dicatat dalam "ingatan" evolusi. Oleh itu, kecenderungan peningkatan keseragamannya boleh membawa akibat yang paling negatif bagi kesihatan. Oleh kerana penyebaran penyakit onkologi yang luas, aterosklerosis, kemurungan dan penyakit lain, perhatian diberikan kepada kekurangan vitamin, zat tonik, lemak tak jenuh ganda dan bahan berharga biologi lain.

Jelas bahawa faktor penting dalam penyebaran budaya berharga tertentu adalah skala penggunaannya. Oleh itu, peningkatan pesat di kawasan kacang soya dan jagung di Amerika Syarikat dan negara-negara lain disebabkan oleh pengeluaran ratusan nama produk yang sesuai. Tugas kepelbagaian juga sangat relevan untuk tanaman lain (misalnya, bir berkualiti tinggi mula diperolehi dari sorgum, wiski dari rai, dll.).

Meningkatkan kawasan di bawah tanaman tanaman berharga seperti soba (Fagopyrum), yang mempunyai kemampuan penyesuaian yang tinggi dalam pelbagai, termasuk keadaan persekitaran yang tidak baik, amaranth (Amaranthus), memerlukan perhatian lebih dari segi menyelesaikan masalah makanan sihat yang saling berkaitan dan meningkatkan kepelbagaian spesies agroekosistem, quinoa (Chenopodium quinoa), rapeseed, mustard dan juga kentang.

Dengan perkembangan penemuan geografi dan perdagangan dunia, pengenalan spesies tumbuhan baru semakin meluas. Monumen bertulis memberi kesaksian, misalnya, pada awal 1500 SM. Firaun Mesir Hatshepsut menghantar kapal ke Afrika Timur untuk mengumpulkan tanaman yang digunakan dalam upacara keagamaan. Di Jepun, ada tugu Taji Mamori, yang, atas perintah maharaja, pergi ke China untuk mengumpulkan tanaman sitrus. Perkembangan pertanian telah memainkan peranan khusus dalam mobilisasi sumber genetik tumbuhan. Dari sejarah Amerika Syarikat diketahui bahawa pada tahun 1897 Niels Hansen tiba di Siberia untuk mencari alfalfa dan tanaman pakan lain yang mampu tumbuh dengan jayanya dalam keadaan kering dan sejuk di padang rumput Amerika Utara. Dipercayai bahawa dari Rusia pada masa itu tanaman makanan penting seperti api, babi, fescue, landak, bengkok putih, alfalfa, semanggi dan banyak lagi yang diperkenalkan ke Amerika Syarikat. Pada waktu yang sama, Mark Carleton mengumpulkan varieti gandum di Rusia, yang mana varieti Kharkov untuk jangka masa panjang menempati lebih dari 21 juta ekar setiap tahun di Amerika Syarikat dan menjadi asas untuk pengeluaran gandum durum di zon Dataran Utara (Zhuchenko , 2004).

Pengenalan spesies tumbuhan baru ke dalam budaya berterusan pada masa ini. Di Andes Peru, terdapat pelbagai jenis lupin (tarvi), yang dimakan oleh nenek moyang orang India moden, yang melebihi kandungan soya dalam protein. Selain itu, tarvi tahan terhadap suhu rendah, tidak memerlukan kesuburan tanah. Penternak berjaya memperoleh bentuk tarvi yang mengandungi alkaloid kurang dari 0,025% berbanding 3.3% pada bahan permulaan. Spesies ekonomi juga termasuk ramuan Australia (Echinochloa lurnerana), yang boleh menjadi tanaman seperti millet yang sangat baik untuk kawasan yang sangat kering. Di antara tanaman yang menjanjikan, spesies Bauhinia esculenta patut mendapat perhatian, yang, seperti Psophocarpus tetragonolobus, membentuk ubi, dan bijinya mengandungi lebih dari 30% protein dan lemak. Dalam keadaan yang sangat kering, spesies Voandzeia subterranea dapat digunakan, yang tidak hanya kaya dengan protein, tetapi juga lebih tahan terhadap kekeringan daripada kacang tanah, dan juga lebih baik menentang penyakit dan perosak. Untuk tanah biji gersang dan gersang, Cucurbita foetidissima dari keluarga Cucurbitaceae dianggap menjanjikan, dan untuk tanah padang rumput salin, beberapa spesies genus Atriplex dari keluarga Chenopodiaceae, yang mengeluarkan garam berlebihan melalui daun.

Pada masa ini, di banyak negara di dunia, kerja pembiakan aktif sedang dilakukan dengan amaranth (Amaranthus), budaya Inca yang dilupakan, benihnya, dibandingkan dengan spesies tanaman lonjakan bijirin yang digunakan, mengandung protein dua kali lebih banyak, termasuk 2-3 kali lebih banyak lisin dan metionin, 2-4 kali lebih banyak lemak, dll. Garis jagung didapati bahawa, kerana adanya bakteria Spirillum lipoferum pada akarnya, memperbaiki nitrogen atmosfer dalam jumlah yang sama dengan tanaman kacang soya. Didapati bahawa bakteria pengikat nitrogen juga berfungsi pada akar sejumlah spesies rumput tropika, mengasimilasi nitrogen tidak kurang aktif daripada bakteria genus Rhizobium pada kekacang. Oleh itu, adalah mungkin untuk mencari spesies rumput tropika yang mampu membetulkan hingga 1.7 kg nitrogen sehari per hektar, iaitu. 620 kg / tahun.

Di banyak negara, termasuk di Eropah, kentang adalah sumber utama vitamin C, kerana ia banyak dikonsumsi. Telah diketahui bahawa pengeluaran kentang di dunia adalah sekitar 300 juta tan.

Pada masa yang sama, daripada 154 spesies kentang yang diketahui, hanya satu, Solanum tuberosum, telah menjadi di mana-mana. Jelas bahawa sehubungan dengan peningkatan kemungkinan pembiakan untuk meningkatkan potensi produktiviti tanaman, serta keperluan untuk meningkatkan kestabilan ekologi agrocenoses dan pengembangan kawasan yang tidak banyak digunakan untuk penanaman tanaman, skala aktiviti manusia menjadi memperkenalkan spesies tumbuhan baru ke dalam budaya akan meningkat dengan ketara. Pada akhirnya, "tidak sedar" (istilah Darwin) dan pemilihan sedar menyebabkan fakta bahawa potensi penyesuaian tanaman yang ditanam secara signifikan berbeza dengan yang dimiliki oleh nenek moyang liar mereka, bukan hanya kerana perbezaan dalam kriteria kemampuan menyesuaikan diri, tetapi juga komponen utamanya : potensi produktiviti, ketahanan terhadap tekanan abiotik dan biotik, kandungan bahan berharga dari segi ekonomi.

Seiring dengan pemeliharaan kolam gen tanaman di cagar alam, tempat perlindungan dan taman eko nasional, i.e. in situ, penciptaan "bank gen" atau "bank plasma nutfah" untuk memastikan pemeliharaan koleksi ex situ yang selamat akan memainkan peranan yang semakin penting pada masa akan datang. Pemula organisasi yang terakhir adalah N.I. Vavilov, yang mengumpulkan di VIR bank sumber tumbuhan terbesar di dunia pada masa itu, yang menjadi contoh dan asas bagi semua bank berikutnya, dan yang paling penting, lebih daripada sekali menyelamatkan sejumlah negara dari kehancuran dan kelaparan (untuk contohnya, terima kasih kepada kehadiran gen ketahanan di bank gen VIR).

Berkat kesinambungan ideologi N.I. Vavilov, pada akhir tahun 90-an, koleksi tanaman nasional dan antarabangsa berjumlah lebih dari 6 juta spesimen, termasuk lebih daripada 1.2 juta bijirin, 400 ribu kekacang makanan, 215 ribu makanan, 140 ribu sayur-sayuran, lebih dari 70 ribu. Pada masa yang sama, 32% sampel disimpan di Eropah, 25% - di Asia, 12% - di Amerika Utara, masing-masing 10% - di Amerika Latin dan Pusat Antarabangsa, 6% - di Afrika, 5% - di Timur Tengah.

Pemegang yang terbesar dari segi kuantiti dan kualiti sampel koleksi genetik adalah Amerika Syarikat (550 ribu), China (440 ribu), India (345 ribu) dan Rusia (320 ribu). Seiring dengan pemuliharaan sumber tanaman di bank gen, penciptaan rizab semula jadi flora dan fauna menjadi semakin meluas. Oleh kerana peningkatan integrasi pasaran makanan dunia secara mendadak, pertukaran sumber genetik tumbuhan antara negara juga meningkat dengan ketara. Inti dari proses ini adalah pemahaman bahawa tidak ada negara atau wilayah yang mandiri dalam hal penyediaan sumber genetik. Penciptaan kebun raya nasional di sejumlah negara telah banyak menyumbang kepada mobilisasi sumber genetik. Di antaranya, misalnya, kebun raya, yang dibuat di London pada tahun 1760 dan sentiasa mengimport spesies tumbuhan eksotik dari negara-negara penjajah.

Pada masa ini, Majlis Antarabangsa untuk Sumber Genetik Tumbuhan (IBPGR) sedang menyelaraskan kerja pemuliharaan kumpulan gen tumbuhan di dunia. Sejak tahun 1980, Program Kerjasama Sumber Genetik Eropah telah dilaksanakan. Peranan penting dalam hal ini juga dimainkan oleh Suruhanjaya FAO mengenai Sumber Genetik Tumbuhan, keputusan persidangan antarabangsa, yang diadopsi pada tahun 1992, Konvensyen mengenai Kepelbagaian Biologi. Pada masa yang sama, bank gen dari pelbagai jenis berfungsi. Sebilangan daripada mereka hanya menyokong satu budaya dan kerabat liarnya, yang lain - beberapa tanaman tanah dan zon iklim tertentu; sementara ada yang berisi koleksi asas untuk penyimpanan jangka panjang, sementara yang lain fokus untuk memenuhi keperluan pusat pemilihan dan institusi penyelidikan. Jadi, di bank gen di Kew Gardens (England) hanya tumbuh-tumbuhan liar (kira-kira 5000 spesies) yang disimpan.

Strategi penyesuaian intensifikasi pertanian mengemukakan syarat baru secara kualitatif untuk mobilisasi sumber tanaman dunia dari segi pengumpulan, penyimpanan dan penggunaan kumpulan gen, termasuk pengenalan spesies tanaman baru ke dalam budaya. Pada masa ini, lebih daripada 25 ribu spesies tumbuhan yang lebih tinggi terancam kehancuran sepenuhnya di dunia, termasuk di Eropah - setiap pertiga daripada 11.5 ribu spesies. Banyak bentuk primitif gandum, barli, rai, lentil dan tanaman lain telah hilang selama-lamanya. Varieti tempatan dan spesies rumpai hilang dengan cepat. Jadi, jika di China dan India pada awal 50-an. Abad XX. beribu-ribu jenis gandum telah digunakan, kemudian sudah pada tahun 70-an - hanya berpuluh-puluh. Pada masa yang sama, setiap spesies, ekotip, kultivar tempatan adalah kompleks unik blok gen yang diciptakan selama pemilihan semula jadi atau buatan, yang akhirnya memastikan penggunaan sumber semula jadi dan antropogenik yang paling efisien dalam ceruk ekologi tertentu.

Memahami sifat retrospektif "ingatan" tumbuhan yang lebih tinggi secara jelas menunjukkan perlunya memelihara kepelbagaian spesies flora tidak hanya di bank gen dan pusat sumber genetik, tetapi juga dalam keadaan semula jadi, iaitu. dalam keadaan sistem dinamik yang sentiasa berkembang. Pada masa yang sama, penciptaan koleksi sistem genetik untuk transformasi maklumat genetik, termasuk sistem res, mutan-mutan, gen gametosidal, struktur polyploid, pelbagai jenis sistem pengumpulan semula, sistem pengasingan pembiakan, dan lain-lain, sangat memerlukan lebih banyak perhatian.Jelas bahawa mereka boleh menjadi penting untuk pengembangan masa depan menggunakan teknologi kejuruteraan genetik. Juga penting untuk mengenal pasti dan memelihara penentu genetik pembentukan sistem homeostatik yang stabil, tindak balas syergetik, kumulatif, kompensasi dan lain-lain yang memberikan "buffering" ekologi dan keseimbangan dinamik persekitaran biocenotic. Ciri-ciri tumbuhan yang ditentukan secara genetik seperti daya saing, interaksi allelopathic dan simbiotik, dan kesan pembentukan persekitaran lain yang disedari pada tahap biocenotic juga perlu mendapat perhatian lebih. Perhatian khusus harus diberikan kepada spesies tumbuhan dengan ketahanan konstitutif terhadap tekanan persekitaran. Telah diketahui bahawa pada separuh kedua abad XX. di sebilangan negara, kawasan di bawah jenis tanaman ini telah meningkat dengan ketara (kadang-kadang sebanyak 60-80 kali).

Pada masa ini, lebih daripada 1460 bank gen nasional beroperasi di dunia, termasuk sekitar 300 bank besar, di mana, dalam keadaan ex situ, penyimpanan sampel tanaman yang ditanam dan kerabat liar mereka dijamin. Koleksi ex situ juga disimpan oleh kebun raya, di mana terdapat sekitar 2 ribu di dunia (sekitar 80 ribu spesies tumbuhan, 4 juta sampel dan 600 bank benih). Kehadiran mereka adalah tanda kedaulatan negara, tingkat budaya, keprihatinan terhadap masa depan negara dan dunia. Menjelang tahun 2002, lebih daripada 532 ribu spesimen tumbuhan dipelihara di pusat-pusat antarabangsa di bawah kawalan kumpulan penasihat FDO, di mana 73% daripadanya berasal dari kawasan tradisional dan tanah, serta kerabat liar tanaman yang ditanam. Seperti yang dicatat oleh Dleksanyan (2003), seseorang harus membezakan antara konsep "genebank" dan "ex silu koleksi". Sekiranya yang pertama adalah simpanan gen yang dijamin di tempat yang dilengkapi khas, maka "koleksi ex situ" termasuk sampel yang menarik bagi pemegangnya.

Pada awal 50-an. Abad XX, varietas padi semi kerdil pertama diperoleh menggunakan gen kerdil dari varietas Cina Fee-geo-woo, dan varieti gandum Gaines di tanah berair di Pasifik Barat Laut Amerika Syarikat memberikan hasil panen sebanyak 141 kg / ha. Pada tahun 1966, varietas IR 8 diciptakan, yang mendapat julukan "beras ajaib". Dengan teknologi pertanian yang tinggi, varietas ini menghasilkan 80 dan bahkan 130 c / ha. Hasil serupa diperoleh dengan millet. Walaupun varietas lama mempunyai indeks hasil 30-40%, yang baru mempunyai 50-60% dan lebih.

Peluang lebih lanjut untuk meningkatkan hasil dengan meningkatkan indeks hasil adalah terhad. Oleh itu, lebih banyak perhatian harus diberikan untuk meningkatkan jumlah fotosintesis bersih. Adalah perlu untuk memfokuskan pada spesies yang luas dan heterogenitas varietas agroekosistem dan agrolandskap dalam bidang pengeluaran tanaman, bersama dengan pemilihan tanaman insurans, serta tanaman dan varietas yang diinsuranskan, ini juga merangkumi pendekatan yang berbeza untuk mewujudkan penyesuaian potensi masing-masing. Produktiviti berpotensi tinggi dari varietas dan agroekosistem, yang dicapai dengan (dan kadang-kadang) mengurangkan ketahanan ekologi mereka terhadap faktor persekitaran yang membatasi ukuran dan kualiti tanaman, serta fungsi kelestarian ekologi yang memakan tenaga secara berlebihan, tidak dapat dipertimbangkan sebagai adaptif, kerana untuk tanaman yang ditanam, indikator utama penyesuaian pada akhirnya adalah memastikan nilai dan kualiti tanaman yang tinggi. Kolam gen yang terkumpul di genebank dapat menjadi sumber pembiakan secara saintifik untuk menghasilkan varieti yang diperlukan.

Perlu ditekankan bahawa berjuta-juta aksesi telah dikumpulkan di bank gen dunia tanaman yang ditanam; namun, setakat ini hanya 1% daripadanya telah dikaji berkaitan dengan sifat potensinya (Zhuchenko, 2004). Pada masa yang sama, kawalan dan peningkatan komponen genetik mereka - kumpulan gen spesies pertanian, yang menentukan ciri-ciri agrosistem tempatan - sangat penting bagi penciptaan sistem pertanian yang lestari.