Behandling av revmatoid artritt med grunnleggende sykdomsmodifiserende antireumatiske legemidler (PDMD)

Ved behandling av revmatoid artritt brukes medisiner for å bremse utviklingen av felles erosjon. Dette er grunnleggende sykdomsmodifiserende antireumatiske legemidler (DMP), som er en viktig komponent i det samlede behandlingsprogrammet. Hva er disse stoffene og hvordan fungerer de?

Sykdomsmodifiserende legemidler virker på immunsystemet for å bremse utviklingen av revmatoid artritt, det er der navnet kommer fra. Det er mange forskjellige medisiner som faller inn i kategorien DMARD, men noen er de mest brukte:

Reumatex (metotreksat)- det viktigste stoffet i kategorien BPRP. Det fungerer på samme måte som andre legemidler og er mer effektivt i mange tilfeller. Det er også relativt billig og for det meste trygt. Som andre PDO -er, har metotreksat en rekke bivirkninger: det kan forårsake mageforstyrrelser, det kan være giftig for leveren eller benmargen, og det kan påvirke graviditet. I sjeldne tilfeller forårsaker det pustevansker. God sirkulasjon er avgjørende når du tar metotreksat. Samtidig bruk av folsyre kan redusere noen av bivirkningene. Den viktigste fordelen med metotreksat er at det kan brukes over en lang periode. Legemidlet kan også administreres til barn.

Biologiske midler: Enbrel (etanercet), Humira (adalimumab), Kineret (anakinra), Orentia (abatacet), Remikad (infliximab) og Rituxan (rituximab). Dette er de nyeste legemidlene for behandling av revmatoid artritt, administrert subkutant eller intravenøst. De nøytraliserer aktiviteten til immunsystemet som skader leddene. Når de kombineres med metotreksat, hjelper disse stoffene de fleste til å overvinne symptomene på revmatoid artritt. Studier har vist at disse stoffene har færre bivirkninger enn andre PDO -er. En av komplikasjonene er økt følsomhet for akutte smittsomme sykdommer. Disse stoffene kan påvirke lever- og blodtilstandene negativt og bør brukes med forsiktighet hvis kroniske hjertesykdommer er tilstede. Andre mulige bivirkninger kan bare vises etter langvarig bruk av legemidlene.

Plaquenil (hydroksyklorokin) og Azulfidin(sulfasalin ) brukes mot moderat revmatoid artritt. De er ikke like sterke som andre PDOer, men de har færre bivirkninger. I sjeldne tilfeller har Plaquenil en negativ effekt på øynene. Pasienter som tar dette legemidlet bør undersøkes av en øyelege årlig.

Minocin (Minocycline) Er et antibiotikum som kan stoppe den inflammatoriske prosessen ved RA. Effekten vises etter noen måneder. I andre tilfeller tar det ett år før alle bivirkninger vises. Ved langvarig bruk kan minocyklin forårsake hudpigmentering.

Arava (leflunomid) virker som metotreksat og er mer effektivt i kombinasjon med det. Legemidlene har lignende bivirkninger. Arava kan forårsake diaré, i så fall bør den avbrytes. Siden Arava har en negativ effekt på fosteret, er det kontraindisert hos kvinner under graviditet.

Neoral (azatioprin) det brukes mot forskjellige sykdommer ledsaget av betennelse, inkludert revmatoid artritt. På grunn av den negative effekten på nyrefunksjonen og andre bivirkninger, brukes den imidlertid vanligvis til å behandle forverring av revmatoid artritt hvis andre legemidler er ineffektive.

Imunar (azatioprin) brukes for ulike inflammatoriske tilstander, inkludert revmatoid artritt. De vanligste bivirkningene er kvalme og oppkast, noen ganger magesmerter og diaré. Langsiktig bruk av azatioprin øker sannsynligheten for å utvikle kreft.

DMARD reduserer hastigheten på revmatoid artritt og hjelper mange mennesker med å forbedre livskvaliteten. I noen tilfeller kan remisjon oppstå. I utgangspunktet gir medisiner en nedgang i sykdomsutviklingen.

Bruken av en enkelt PDRP eller deres kombinasjon kan forlenge det asymptomatiske forløpet av revmatoid artritt og lindre de akutte manifestasjonene av sykdommen. Leddene dine trenger mindre tid til å svinge om morgenen. Ved din neste kontroll kan revmatologen gi deg beskjed om at det ikke er nye lesjoner på de siste røntgenstrålene. Regelmessig bruk av BPRP reduserer også sannsynligheten for en langsiktig destruktiv prosess i leddene.

Er BPRP -ene trygge? Alle PDOer er godkjent av Food and Drug Administration (USA). Mange mennesker tar disse stoffene uten absolutt bivirkninger.

Ved å påvirke symptomene på revmatoid artritt påvirker imidlertid PDBM hele kroppen, og deres kraftige virkning forårsaker som regel noen bivirkninger. Det er følgende typiske bivirkninger av PDBM:

Mageknip. DMARDs forårsaker ofte kvalme, noen ganger oppkast og diaré. Disse symptomene kan behandles med andre medisiner. Komplikasjoner forsvinner også når kroppen blir vant til stoffet. Hvis symptomene er ubehagelige, vil reumatologen din foreskrive et annet middel.

Leverdysfunksjon. Denne komplikasjonen er mindre vanlig enn fordøyelsesbesvær. Du må ha regelmessige blodprøver for å kontrollere leverskader.

Blodtilstand. DMARD kan forårsake nedsatt immunfunksjon og øke risikoen for smittsomme sykdommer. Det kan også redusere nivået av hvite blodlegemer som beskytter kroppen mot infeksjoner. Lavt antall røde blodlegemer (anemi) øker tretthet. En enkel test utført regelmessig vil hjelpe til med å holde de røde blodcellene i sjakk.

Dato for publisering av artikkelen: 08.08.2016

Dato for artikkeloppdatering: 28.01.

Leddgikt er det generelle navnet på en gruppe leddsykdommer av inflammatorisk karakter av forskjellig opprinnelse. Betennelse i ett eller flere ledd samtidig kan være både en uavhengig sykdom og en manifestasjon av systemisk patologi i kroppen.

Hva er leddgikt i den enkleste forstand? Enkelt sagt er dette en betennelse i brusk, synovialmembran, kapsel, leddvæske og andre elementer i leddet.

Det er mer enn 10 typer leddgikt (mer om dem - senere i artikkelen). Mekanismen for utvikling av forskjellige typer sykdom er nesten den samme, med unntak av noen nyanser.

Patologi påvirker pasientens livskvalitet, dets viktigste symptomer negativt: smertesyndrom, hevelse og rødhet i det berørte området, lokal temperaturstigning, bevegelsesbegrensning, ledddeformasjon. Det blir vanskelig for en person å utføre hverdagslige aktiviteter, og i tilfelle av et alvorlig sykdomsforløp, til og med elementære bevegelser. Kronisk langvarig leddgikt fører ofte til delvis eller fullstendig immobilisering med registrering av en funksjonshemmingsgruppe.

Enhver artritt kan behandles(noen typer blir bedre og lettere behandlet, noen er dårligere), spesielt på nåværende tidspunkt (artikkelen ble skrevet i 2016), da mange behandlingsmetoder er utviklet og vellykket brukt som gjør at du effektivt kan bekjempe ikke bare symptomene på sykdom, men også årsak og virkning.

Leddgikt kan behandles av leger av følgende tre spesialiteter: revmatolog, artrolog, ortopedisk traumatolog. Hvis betennelsen i leddene har utviklet seg mot bakgrunnen for tuberkulose, syfilis, brucellose eller annen infeksjon, legges det vekt på behandlingen av den underliggende sykdommen, som behandles av henholdsvis en phtisiatrician, spesialist i infeksjonssykdom eller hudlege -venereolog.

Nedenfor vil jeg beskrive i detalj typer, årsaker og symptomer på leddgikt, snakke om moderne diagnostiske metoder og metoder for behandling av sykdommen.

Typer leddgikt

Karakteriserer leddgikt etter kategori	Visninger
Inflammatorisk leddgikt	Psoriatisk
	Revmatisk
	Revmatoid
	Reaktiv
	Smittsom
	Tuberkuløs
Degenerativ artritt	Traumatisk
	Artrose
Med tanke på årsak og mekanisme for utvikling	Primær - ankyloserende spondylitt, Stills sykdom, pseudogout, revmatisk, psoriasis, septisk, ungdomsartritt, ulike typer spesifikk smittsom artritt (viral, dysenteri eller gonoré).
	Sekundær - oppstår på bakgrunn av en underliggende patologi, for eksempel en ondartet svulst, osteomyelitt, autoimmune sykdommer, sarkoidose, hepatitt, borreliose, noen sykdommer i blod, lunger eller mage -tarmkanalen.
Etter antall berørte ledd	Monoartritt - isolert betennelse i bare ett ledd, vanligvis stort
	Oligoartritt - hengivenhet for ikke mer enn 3 ledd
	Polyartritt - betennelse i 3-6 av både store og små ledd samtidig

Etter endringene som skjer, er leddgikt delt inn i:

• inflammatorisk, som er preget av tilstedeværelse av betennelse,
• degenerativ, når det først er en underernæring av brusk, dystrofi, en endring i utseendet på det berørte leddet, etterfulgt av dets deformasjon.

Leddgikt forekommer i akutte, subakutte og kroniske former. Et akutt eller subakutt forløp er mest karakteristisk for en inflammatorisk lesjon, en kronisk for en degenerativ-dystrofisk.

En akutt inflammatorisk prosess er: serøs, serøs-fibrøs, purulent i naturen.

Den mest "ufarlige" betennelsen med dannelse og opphopning av serøs (gjennomsiktig) væske i synovialposen oppstår med synovitt - betennelse i leddmembranen.

Spesielt alvorlig leddgikt er purulent. Med den påvirker betennelse, i tillegg til leddposen, vevene ved siden av, og pus vises i leddvæsken på grunn av den aktive reproduksjonen av patogene mikroorganismer. Utviklingen av en purulent prosess er beheftet med dannelsen av en kapsulær phlegmon (når en purulent prosess fanger hele leddet).

Årsaker til sykdommen

Vanlige (hoved) årsaker

• Arvelighet;
• traume;
• fedme;
• metabolske forstyrrelser i kroppen;
• hyppig hypotermi;
• infeksjoner;
• irrasjonell fordeling av fysisk aktivitet: enten en lang sittestilling eller overdreven fysisk aktivitet;
• akutte bakterielle, virus- eller soppinfeksjoner;
• sykdommer i nervesystemet;
• autoimmune sykdommer.

Ytterligere årsaker

• Felles operasjon,
• avansert alder,
• fødsel,
• svekket immunitet
• vaksinasjon,
• allergi,
• flere aborter,
• feil ernæring,
• ugunstig økologisk situasjon,
• mangel på mineraler og vitaminer.

Feil kosthold er hovedårsaken til urinsyregikt

Årsaker til spesifikke typer leddgikt

(hvis tabellen ikke er fullt synlig, rull til høyre)

Typer leddgikt	Årsaker
Traumatisk	Skader på leddets elementer: blåmerker, brudd på beinene som skal artikuleres, skader i leddet, etc.
Vibrerende	Regelmessig overdreven belastning på leddene, noe som tvinger dem til å utføre bevegelser under tung belastning
Reaktiv	Ulike infeksjoner forårsaket av ureaplasma, klamydia, mykoplasma, dysenteribasillus, clostridia, salmonella, influensavirus, etc.
Revmatoid	Ikke akkurat etablert, men sannsynligheten for påvirkning av arvelighet er stor; autoimmune sykdommer; herpesvirus (Epstein-Barr-virus, herpes simplex, cytomegalovirus); hepatovirus, retrovirus
Psoriatisk	Infeksjoner
	Genetiske og autoimmune mekanismer
Artrose	Utilstrekkelig næring av brusk som følge av metabolske forstyrrelser i kroppen
	Dysplasi - medfødte anomalier i utviklingen av leddelementer
	Systemiske sykdommer - sklerodermi, lupus, etc.
	Hormonelle lidelser
	Spesifikk og uspesifikk betennelse i leddstrukturene. Den første - på bakgrunn av tuberkulose, gonoré, dysenteri. Den andre - som et uavhengig nederlag uten deltakelse av patogener
	Nederlag, ødeleggelse av ledd med Perthes sykdom, osteokondritt
	Hemofili - en arvelig blødningsforstyrrelse
Uriktige	Arvelighet
	Brudd på proteinmetabolismen på bakgrunn av underernæring med overdrevent inntak av mat rik på spesielle stoffer - puriner (makrell, sild, sardiner, kjøtt)
	Overvektig kroppsvekt

Utviklingen av revmatoid artritt påvirkes av svikt i immunsystemet. Av en ukjent grunn begynner spesielle celler i immunsystemet å "angripe" leddets eget vev. Som et resultat begynner autoimmun betennelse og fortsetter med veksten av aggressivt vev med en svulstlignende utvikling, på grunn av hvilken leddbånd, leddflater er skadet, brusk og beinene som ligger til grunn for dem blir ødelagt. Dette fører til utvikling av fibrose, sklerose, erosjon, som et resultat - til kontrakturer, subluksasjon, vedvarende immobilitet i leddet - ankylose.

Typiske symptomer

Det ledende symptomet på leddgikt er smerter i ett eller flere ledd. I begynnelsen er de svake og påvirker praktisk talt ikke det vanlige livet til en person. Over tid vokser smertesyndromet: smerten blir bølget i naturen, intensiveres med bevegelse, om natten og nærmere morgenen. Intensiteten av smerte varierer fra mild til veldig sterk, noe som dramatisk hindrer enhver bevegelse.

Sekundære symptomer:

• morgenstivhet
• opphovning,
• rødhet i huden,
• en økning i lokal temperatur i betennelsesområdet,
• forverring av pasientens motoriske aktivitet,
• begrensning av hans mobilitet,
• dannelsen av vedvarende deformiteter i leddene.

Avhengig av prosessens forløp kan begrensningen av funksjonaliteten til de berørte leddene være både mild og alvorlig, med mulig fullstendig immobilisering av lemmen.

La oss vurdere symptomene på noen typer leddgikt mer detaljert.

Traumatisk leddgikt

Traumatisk skade på leddselementene er ledsaget av en inflammatorisk reaksjon, og hvis patogene mikrober har trengt inn i hulrommet, går purulent betennelse i leddvæsken og bursa gradvis over til det nærliggende leddvevet.

Revmatoid artritt symptomer

Denne typen leddgikt er preget av symmetriske lesjoner i kne, håndledd, albue, ankelledd, samt små ledd i fingre og tær. Betennelse i hofte-, skulder- og spinalleddene er mindre vanlig, men også mulig.

I et akutt eller subakutt sykdomsforløp forstyrres en person av skarpe smerter i muskler og ledd, alvorlig svakhet, feber, stivhet i små ledd om morgenen.

En kronisk treg prosess oppstår med mild smerte, en gradvis økning i leddendringer, som vanligvis ikke ledsages av en betydelig begrensning av funksjonene til lemmene.

Gradvis sprer betennelsen seg til musklene ved siden av leddet. Som et resultat utvikler deres fokale betennelse, muskelstyrke og tone reduseres, pasienten føler muskelsvakhet, alvorlig tretthet etter normal fysisk anstrengelse.

Et typisk symptom er utseendet på subkutane knuter med en rund form med en diameter på ikke mer enn 2 cm. De kan også dannes på hjerteklaffene og i lungene.

Denne typen sykdom er preget av asymmetrien til nederlaget til 2 eller 3 ledd samtidig. Og først blir de små leddene i tærne og hendene betente, deretter de store - knærne, albuene, skuldrene osv.

Utviklingen av oligoartritt (betennelse i ikke mer enn 3 ledd) ledsages av betennelse i membranene rundt senene, en økning i temperaturen i det betente området og rødhet i huden, hevelse og ømhet i leddene.

Smertesyndromet uttrykkes i hvile eller om natten, morgenstivhet og ømhet forsvinner i løpet av dagen.

Diagnostikk

Etablering av en nøyaktig diagnose er basert på et sett med kliniske manifestasjoner, data fra en legeundersøkelse og resultatene av laboratoriediagnostikk som bekrefter tilstedeværelsen av leddgikt (diagnostiske data hjelper også med å bestemme prosessens type, stadium og aktivitetsgrad) ).

Under undersøkelse med visuell undersøkelse og palpasjon av forstyrrende ledd, noterer legen hevelse, rødhet i huden, som er varm å ta på; med en forsømt sykdom, er det en synlig deformasjon av leddet.

Tabellen nedenfor viser de spesifikke typene tester som må utføres hvis det er mistanke om leddgikt:

(hvis tabellen ikke er fullt synlig, rull til høyre)

Laboratoriediagnostiske metoder	Instrumental diagnostiske metoder
Klinisk blodprøve	Røntgen av leddet i 2 fremspring
"Biokjemi" av blod (indikatorer - urinsyre, sialinsyrer, proteinfraksjon, CRP, fibrin, haptoglobin, etc.)	Digital mikrofokusradiografi er et røntgenbilde med direkte forstørrelse, mens det digitale bildesystemet gir høyoppløselige bilder. Metoden lar deg oppdage minimale endringer i beinstrukturer
Revmatoid faktor	Artrografi - ta en røntgen etter at et kontrastmiddel er injisert i leddhulen
Antistreptolysin-O	Ultralyd av de berørte leddene
Cytologisk og mikrobiologisk undersøkelse av ledvæske	Scintigrafi - oppnå et todimensjonalt bilde av det patologiske området etter introduksjonen av en radioaktiv isotop i kroppen
Om nødvendig utføres en biopsi av leddmembranen og undersøkes deretter	Diagnostisk artroskopi er en svært informativ metode for å undersøke leddstrukturer gjennom et artroskop med et miniatyrvideokamera

Behandlingsmetoder

Enhver artritt har flere utviklingstrinn. For hver er visse behandlingsmetoder valgt: for den første og andre er konservativ terapi tilstrekkelig, for den tredje og i nærvær av komplikasjoner kan det være nødvendig med kirurgisk inngrep.

Tabellen viser et generelt behandlingsregime for leddgikt.

(hvis tabellen ikke er fullt synlig, rull til høyre)

Behandlingsmetoder	Detaljer
Legemiddelterapi	Ikke-steroide antiinflammatoriske legemidler gjennom munnen, intramuskulært og / eller intraartikulært.
	Orale og intraartikulære kortikosteroider.
Efferent terapi	Kryoaferese er en terapeutisk teknikk basert på behandling med kalde eller spesielle kjemikalier av plasmaet som er tatt fra pasienten. Deretter injiseres det tilbake til pasienten.
	Plasmakaskadefiltrering (plasmaferese) er rensing av plasma fra giftstoffer, antistoffer, hormoner og andre stoffer, hvis nivå i kroppen er kraftig økt.
Fysioterapi og massasje (etter at den akutte inflammatoriske prosessen har avtatt)	Amplipulsbehandling, fonoforese, elektroforese, magnetisk og laserterapi, applikasjoner med ozokeritt og parafin, UFO, UHF.
Fysioterapi	Treningsøvelser er rettet mot å forebygge funksjonelle lidelser og utvikling av kontrakturer.
Kirurgi	Typer: artrotomi, eksisjon av synovialmembranen (synovektomi), artrodese, leddreseksjon, medisinsk artroskopi, cheilektomi. Når leddet er ødelagt, indikeres rekonstruktiv artroplastikk eller artroplastikk (leddskifte).

Behandling av leddgikt

Behandlingsmetodene for forskjellige typer leddgikt er veldig like, forskjellene er bare i noen spesifikke nyanser, for eksempel:

• Med spesifikk leddgikt behandles den underliggende sykdommen (med tuberkulose er det vekt på legemidler mot tuberkulose).
• For å redusere aktiviteten til psoriasisartritt, blir metodene ovenfor supplert med ultrafiolett eller laserbestråling av blod, hemosorpsjon. Og fra fysioterapi er PUVA-terapi effektiv, og kombinerer inntak av et spesielt fotosensibiliserende legemiddel med ekstern eksponering for langbølget ultrafiolette stråler.

Sammendrag

Bare ved å nøye følge legens anbefalinger kan du beseire leddgikt. Prognosen er vanligvis gunstig, men den avhenger helt av om det er aktuelt å kontakte en spesialist og avslutte behandlingen. Moderne teknikker gjør det mulig å korrigere selv den mest forsømte situasjonen ved å utføre en operasjon på leddet.

Eier og ansvarlig for nettstedet og innholdet: Afinogenov Alexey.

Les mer, du vil like:

Du er ikke en slave!
Lukket utdanningsløp for elitebarn: "The true arrangement of the world."
http://noslave.org

fra Wikipedia, den frie encyklopedi

Mange (men ikke alle) av de grunnleggende legemidlene som brukes i behandlingen av revmatoid artritt, har også aktivitet i noen andre sykdommer, antagelig eller vist seg å ha en autoimmun natur. Slike sykdommer inkluderer: ulcerøs kolitt, Crohns sykdom, psoriasis, autoimmun glomerulonefrit, kronisk aktiv hepatitt. Det er ganske interessant å merke seg at forskjellige legemidler blant de "grunnleggende" legemidlene hjelper med forskjellige autoimmune sykdommer, noe som kan gjenspeile forskjellen i deres etiologi og patogenese. Effektiviteten av grunnleggende legemidler ved revmatoid artritt og andre autoimmune sykdommer er forbundet med deres spesifikke antiinflammatoriske og immunsuppressive aktivitet. På samme tid er grunnleggende antireumatiske legemidler, i motsetning til glukokortikoider og ikke-steroide antiinflammatoriske legemidler, uegnet som "konvensjonelle" antiinflammatoriske legemidler mot betennelse, i hvilke patogenesen visse spesifikke autoimmune mekanismer ikke er involvert. De av de grunnleggende legemidlene som ikke er "ekte" immunsuppressiva (for eksempel grunnmedisinene metotreksat, azatioprin eller cyklosporin) kan heller ikke brukes til immunsuppresjon under tilstander som ikke er forbundet med autoimmunitet, for eksempel ved allotransplantasjon av organer og vev. Den immunosuppressive aktiviteten til salazopyridazin eller klorokin er for svak til dette, og er dessuten spesifikk for autoimmunitet. En felles egenskap for alle grunnleggende medisiner er den langsomme, gradvise utviklingen av effekten, som kan kreve flere måneders terapi. For raskt å oppnå symptomatisk forbedring av revmatoid artritt og andre autoimmune sykdommer, foreskrives glukokortikoider, ikke-steroide antiinflammatoriske legemidler mens du venter på effekten av grunnterapi. Ved et alvorlig forløp av revmatoid artritt eller for eksempel Crohns sykdom, kan det være nødvendig med kombinert bruk av to eller flere grunnleggende legemidler fra forskjellige grupper, med forskjellige virkningsmekanismer. I dette tilfellet er det veldig viktig å ta hensyn til muligheten for å øke toksisiteten av terapi med visse kombinasjoner. For eksempel fører kombinasjonen av metotreksat med sulfasalazin eller salazopyridazin til en økning i den hematologiske toksisiteten til metotreksat, siden sulfonamider, som metotreksat, er dihydrofolatreduktasehemmere i humane celler, ikke bare i bakterier. Kombinasjonen av metotreksat med cyklosporin fører til en økning i graden av immunsuppresjon og følgelig en økning i risikoen for smittsomme og neoplastiske komplikasjoner av behandlingen. Klassifisering Grunnleggende antireumatiske legemidler er delt inn i flere grupper: Immunsuppressive legemidler: Infliximab ("Remicade") Levamisole ("Decaris") Leflunomide ("Arava") Mercaptopurine ("Puri-Netol") Cyclosporine (Sandimmun Neoral) Syklofosfamid - brukes sjelden på grunn av høy toksisitet Gullforberedelser: Auranofin # ("Auropan", "Ridaura") Natriumurotiosulfat # ("Sanocrizin") Aurotioprol # ("Chrysanol") D-Penicillamine ("Cuprenil") Derivater av 5-aminosalicylsyre: 4-aminokinolinderivater: Klorokin (Delagil) Hydroksyklorokin ("Plaquenil") Matrix metalloproteinase -hemmere: # - for 2015 er stoffet ikke registrert i Russland : feil eller manglende bilde Denne artikkelen mangler informasjon. Informasjonen må være verifiserbar, ellers kan den settes i tvil og slettes. .php? title =% D0% 91% D0% BE% D0% BB% D0% B5% D0% B7% D0% BD% D1% 8C-% D0% BC% D0% BE% D0% B4% D0% B8 % D1% 84% D0% B8% D1% 86% D0% B8% D1% 80% D1% 83% D1% 8E% D1% 89% D0% B8% D0% B5_% D0% B0% D0% BD% D1 % 82% D0% B8% D1% 80% D0% B5% D0% B2% D0% BC% D0% B0% D1% 82% D0% B8% D1% 87% D0% B5% D1% 81% D0% BA % D0% B8% D0% B5_% D0% BF% D1% 80% D0% B5% D0% BF% D0% B0% D1% 80% D0% B0% D1% 82% D1% 8B & action = rediger rediger] denne artikkelen ved å legge til lenker til. Dette merket er satt 29. september 2009. [[K: Wikipedia: Artikler uten kilder (land: Lua -feil: callParserFunction: funksjonen "#property" ble ikke funnet. )]] [[K: Wikipedia: Artikler uten kilder (land: Lua -feil: callParserFunction: funksjonen "#property" ble ikke funnet. )]]

Skriv en anmeldelse av artikkelen "Sykdomsmodifiserende antireumatiske legemidler"

Notater

Utdrag som karakteriserer Sykdomsmodifiserende antireumatiske legemidler

Magdalene visste at for å oppfylle Radomirs ordre måtte hun føle seg trygg, samlet og sterk. Men mens hun bare levde, låst inne i sin dypeste sorg og var gal ensom ...
Uten Radomir ble livet hennes tomt, verdiløst og bittert ... Han bodde nå et sted langt borte, i en ukjent og vidunderlig verden, hvor sjelen hennes ikke kunne nå ... Og hun savnet ham så sinnsykt som et menneske, som en kvinne ! .. Og ingen kunne dessverre hjelpe henne på noen måte.
Så så vi henne igjen ...
Magdalena satt alene på en høy klippe, helt gjengrodd med villblomster og presset knærne mot brystet ... Hun, som allerede er blitt vanlig, så av solnedgangen - enda en vanlig dag levde uten Radomir ... Hun visste at det ville komme mange flere dager som dette ... så mange. Og hun visste at hun måtte venne seg til det. Til tross for all bitterhet og tomhet, forsto Magdalena godt at et langt, vanskelig liv ventet henne foran henne, og hun måtte leve det alene ... Uten Radomir. Hva hun så langt ikke har klart å forestille seg, fordi han bodde overalt - i hver celle i henne, i drømmene og våkenheten, i hvert objekt som han en gang rørte ved. Det virket som om hele det omkringliggende rommet var mettet av Radomirs tilstedeværelse ... Og selv om hun ønsket det, var det ingen frelse fra dette.
Kvelden var rolig, rolig og varm. Naturen som gjenopplivet etter dagens hette raste med luktene av oppvarmede blomstrende enger og nåler ... Magdalena lyttet til de monotone lydene fra den vanlige skogverdenen - det var overraskende så enkelt og så rolig! .. Hevet av sommervarme, bier summende høyt i buskene i nærheten. Selv de, hardtarbeidende, foretrakk å komme vekk fra dagens brennende stråler, og nå absorberte de lykkelig den oppkvikkende kveldskulden. Den lille fargede fuglen, som følte menneskelig godhet, satte seg uredd på den varme skulderen til Magdalena og i takknemlighet brøt ut i klangfullt sølvfargede triller ... Men Magdalene la ikke merke til dette. Hun fløy igjen inn i den kjente verden av drømmene hennes, der Radomir fortsatt levde ...
Og hun husket ham igjen ...
Hans utrolige vennlighet ... Hans sprudlende livstørst ... Hans lyse hengivne smil og gjennombruddende blikk i de blå øynene ... Og hans faste tillit til riktigheten av veien han har valgt. Jeg husket en fantastisk, sterk mann som, ennå et barn, allerede underkastet seg hele folkemengder for seg selv! ..
Jeg husket hans hengivenhet ... Varmen og lojaliteten til hans store hjerte ... Alt dette levde nå bare i hennes minne, ikke bukket under for tiden, gikk ikke i glemmeboken. Det hele levde og ... gjorde vondt. Noen ganger virket det til og med for henne - bare litt til, og hun ville slutte å puste ... Men dagene gikk. Og livet fortsatte fortsatt. Hun ble forpliktet av plikten som Radomir etterlot. Derfor, så langt hun kunne, tok hun ikke hensyn til sine følelser og ønsker.
Sønnen hennes, Svetodar, som hun savnet gal, var i det fjerne Spania sammen med Radan. Magdalene visste - det var vanskeligere for ham ... Han var fortsatt for ung til å ta et slikt tap. Men hun visste også at selv i den dypeste sorg, ville han aldri vise svakheten til fremmede.
Han var sønn av Radomir ...
Og dette forpliktet ham til å være sterk.
Flere måneder gikk igjen.
Og nå, litt etter litt, som skjer selv med det mest forferdelige tapet, begynte Magdalene å gjenopplive. Tilsynelatende har det rette tidspunktet kommet for å komme tilbake til de levende ...

Etter å ha valgt det lille Montsegur, som var det mest magiske slottet i dalen (slik det sto ved "overgangspunktet" til andre verdener), begynte Magdalene og datteren snart å bevege seg sakte dit. De begynte å bosette seg i sitt nye, fremdeles ukjente hus ...
Og til slutt, da hun husket Radomirs vedvarende ønske, begynte Magdalena gradvis å rekruttere sine første studenter ... Dette var sannsynligvis en av de enkleste oppgavene, siden hver person på dette vidunderlige stykket land var mer eller mindre begavet. Og nesten alle var tørst etter kunnskap. Derfor hadde Magdalene snart flere hundre veldig flittige disipler. Da vokste dette tallet til tusen ... Og veldig snart ble hele tryllekunstnerdalen dekket av hennes lære. Og hun tok så mange mennesker som mulig for å slippe unna hennes bitre tanker, og var ubeskrivelig glad for at oksitanerne ivrig stakk etter Kunnskap! Hun visste - Radomir ville vært glad for dette fra bunnen av hjertet ... og rekrutterte enda flere søkere.
- Beklager, Sever, men hvordan var magiene enig i dette?! Tross alt beskytter de så nøye sin kunnskap fra alle? Hvordan tillot Vladyka dette? Magdalene lærte alle, valgte ikke bare innviede, ikke sant?
- Vladyka var aldri enig i dette, Isidora ... Magdalene og Radomir gikk imot hans vilje og avslørte denne kunnskapen for mennesker. Og jeg vet fortsatt ikke hvem av dem som egentlig hadde rett ...

5315 0

Inflammatoriske revmatiske sykdommer, hovedformene som er revmatoid artritt (RA), diffuse bindevevssykdommer (DBTD), systemisk vaskulitt, seronegative og mikrokrystallinske artropatier, er blant de alvorligste formene for kronisk menneskelig patologi. Farmakoterapi for disse sykdommene er fortsatt et av de vanskeligste problemene med moderne klinisk medisin.

Etiologien til mange sykdommer er ukjent, noe som gjør det umulig å gjennomføre effektiv etiotropisk terapi. Imidlertid har det vært en tydelig fremgang i dekryptering av patogenesen deres de siste årene, hovedsakelig på grunn av utvidelse av kunnskap om immunsystemets strukturelle og funksjonelle egenskaper, mekanismene for utvikling av immunresponsen og betennelse.

For tiden, for behandling av revmatiske sykdommer, brukes et stort antall legemidler med forskjellige kjemiske strukturer og farmakologiske virkningsmekanismer, den felles egenskapen er evnen til å undertrykke utvikling av betennelse. Disse inkluderer ikke-steroide antiinflammatoriske legemidler, glukokortikoider med antiinflammatorisk aktivitet og de såkalte grunnleggende antireumatiske legemidlene (gullsalter, antimalarialmedisiner, cellegift osv.), Som antas å ha en dypere effekt på immunsystemet og de inflammatoriske prosessene som ligger til grunn for revmatiske sykdommer. Nye behandlingsmetoder basert på bruk av immunterapeutiske metoder utvikles intensivt.

I vårt land er det publisert flere monografier om farmakoterapi for revmatiske sykdommer (V.A.Nasonova, Ya. A. Sigidin. Patogenetisk terapi av revmatiske sykdommer, 1985; V.A.A. Sigidin, NG Guseva, MM Ivanova. Diffus bindevevssykdommer, 1994 ). Imidlertid har det de siste årene dukket opp en veldig stor mengde nye kliniske og eksperimentelle data om virkningsmekanismer, taktikk for bruk og effektivitet av både tidligere kjente antireumatiske legemidler og nye medisiner og behandlingsmetoder.

Boken presenterer systematisk moderne informasjon om de viktigste antiinflammatoriske legemidlene, men hovedoppgaven var å bli kjent med nye trender i utviklingen av farmakoterapi for inflammatoriske revmatiske sykdommer.

Vi håper at boken vil være nyttig for utøvere i behandling av pasienter med revmatiske sykdommer og stimulerer interessen for de farmakologiske aspektene ved revmatologi blant spesialister som er involvert i utviklingen av teoretiske problemer innen medisin, immunologer, biokjemikere, farmakologer.

En av de mest vanlige og alvorlige revmatiske sykdommene er RA, for behandling av hvilken hele arsenalet av antireumatiske legemidler og terapimetoder brukes (V.A.Nasonova og MG Astapenko, 1989). Det er derfor klassifiseringer av antireumatiske legemidler utvikles når det gjelder deres plass i behandlingen av RA.

Basert på forskjeller i farmakologiske egenskaper, er antireumatiske legemidler klassifisert som antiinflammatoriske smertestillende midler (NSAIDs); antiinflammatoriske glukokortikoider (GC), immunmodulerende / immunsuppressive midler (gullsalter, malariamedisiner, cellegift, etc.). I følge en annen klassifisering anses NSAIDs å være symptomatiske, og påvirker ikke sykdomsutviklingsmekanismene, i motsetning til sykdomsmodifiserende eller saktevirkende antireumatiske legemidler, som antas å påvirke etiopatogenesen av sykdommen.

For å klassifisere antireumatiske legemidler ble det også brukt en tilnærming som først og fremst tar hensyn til deres toksisitet, ifølge hvilken de er delt inn i legemidler i den første, andre og tredje linjen. Det ble foreslått å klassifisere antireumatiske legemidler på grunnlag av hastigheten til den terapeutiske effekten begynte og varigheten etter avsluttet behandling. NSAIDs og GCs, i motsetning til sykdomsmodifiserende / saktevirkende antireumatiske legemidler, viser effekten veldig raskt (i løpet av få timer eller dager). I tillegg ble det antatt at hvis forverringen utvikler seg ganske raskt etter at NSAIDs og GCer er trukket tilbake, så varer effekten av saktevirkende antireumatiske legemidler over lengre tid.

Imidlertid har det nå blitt tydelig at tradisjonelle klassifiseringer ikke oppfyller moderne krav når det gjelder både terminologi og inndeling i farmakologiske kategorier. Faktisk er det bare NSAIDs og GCer som er relativt homogene når det gjelder farmakologisk og terapeutisk aktivitet for gruppen av legemidler.

Siden 1991, i regi av WHO og International League Against Rheumatic Diseases, er det blitt opprettet en ny klassifisering av antireumatiske legemidler (HE Paulus et al., 1992; JP Edmonds et al., 1993), ifølge hvilken disse stoffene er delt inn i to hovedkategorier:

I. Symptommodifiserende antireumatiske legemidler som har en positiv effekt på symptomene og kliniske manifestasjoner av inflammatorisk synovitt:
1) ikke-steroide antiinflammatoriske legemidler
2) glukokortikoider
3) tregvirkende legemidler: malaria, gullsalter, antimetabolitter, cytotoksiske midler
II. Sykdomskontrollerende antireumatiske legemidler som påvirker forløpet av RA, som må oppfylle følgende krav:
en. forbedre og opprettholde leddets funksjonelle evne i kombinasjon med en reduksjon i intensiteten av inflammatorisk synovitt;
b. forhindre eller redusere progresjonshastigheten for strukturelle endringer i leddene betydelig.

I dette tilfellet bør de listede effektene vises i minst 1 år fra behandlingsstart; i prosessen med legemiddelklassifisering bør perioden angis (minst 2 år) hvor den terapeutiske effekten oppfyller de listede kriteriene.

Denne klassifiseringen skiller seg fra de tidligere i en mer realistisk tilnærming til å vurdere den terapeutiske effekten av legemidler ved RA. Det har nå blitt klart at en felles bevist egenskap for alle eksisterende antireumatiske legemidler er evnen til å forårsake klinisk forbedring, mens deres evne til å påvirke progresjonen og utfallet av revmatoidprosessen ikke kan anses som strengt bevist. Derfor kan ingen antireumatiske legemidler for tiden klassifiseres som "sykdomskontroll".

Dette utelukker imidlertid ikke muligheten for å overføre visse legemidler fra den første gruppen til den andre i prosessen med videre forskning. Denne posisjonen synes å være grunnleggende, siden den bør bidra til utvidelse av farmakologisk og klinisk forskning innen revmatologi når det gjelder utvikling av kriterier for behandlingens effektivitet, samt etablering av nye, mer effektive antireumatiske legemidler eller deres rasjonelle kombinasjoner. .

E.L. Nasonov

Genteknologi og medisiner

Mikrobiologisk produksjon av medisiner

Før rekombinant DNA -teknologi kom, kunne mange legemidler basert på humane proteiner bare fås i små mengder, produksjonen var veldig dyr, og mekanismen for biologisk virkning var noen ganger dårlig forstått. Ved hjelp av ny teknologi oppnås et komplett utvalg av slike legemidler i mengder som er tilstrekkelige både for effektiv testing og bruk på klinikken. Til dags dato har mer enn 400 gener blitt klonet (for det meste i form av cDNA) av forskjellige humane proteiner som kan bli medisiner. De fleste av disse genene er allerede uttrykt i vertsceller, og produktene deres blir nå brukt til å behandle ulike sykdommer hos mennesker. Som vanlig blir de først testet på dyr og deretter fulgt av strenge kliniske forsøk. Det årlige volumet på verdensmarkedet for medisiner basert på humane proteiner er om lag 150 milliarder dollar og vokser stadig. Volumet på verdensmarkedet for legemidler basert på rekombinante proteiner øker med 12-14% per år og utgjorde i 2000 cirka 20 milliarder dollar.

På den annen side er bruk av spesifikke antistoffer som terapeutiske midler lovende. De brukes til å nøytralisere giftstoffer, bekjempe bakterier, virus og behandle kreft. Antistoffet nøytraliserer enten "inntrengeren" - et fremmed middel, eller ødelegger en bestemt målcelle. Til tross for lovende muligheter, brukes antistoffer fremdeles sjelden for å forebygge og behandle sykdom. Og bare med utviklingen av rekombinant DNA -teknologi og utvikling av metoder for å produsere monoklonale antistoffer og med dekryptering av molekylstrukturen og funksjonen til immunglobuliner, oppstod kommersiell interesse for bruk av spesifikke antistoffer for behandling av forskjellige sykdommer igjen.

Utviklingen av nye metoder for forebygging og behandling av mange menneskelige sykdommer ga et enormt bidrag til veksten av menneskelig velvære på 1900-tallet. Denne prosessen kan imidlertid ikke betraktes som fullført. De såkalte "gamle" sykdommene, for eksempel malaria, tuberkulose, etc., kan gjøre seg gjeldende igjen så snart forebyggende tiltak svekkes, eller resistente påkjenninger dukker opp. En typisk situasjon i denne forbindelse er i Ukraina og Russland.

De første GMO -produktene er antibiotika

Antibiotika inkluderer stoffer med lav molekylvekt som er forskjellige i kjemisk struktur. Felles for disse forbindelsene er at de, som er produktene av mikroorganismenes vitale aktivitet, i ubetydelige konsentrasjoner forstyrrer spesifikt veksten av andre mikroorganismer.

De fleste antibiotika er sekundære metabolitter. De, som giftstoffer og alkaloider, kan ikke klassifiseres som stoffer som er strengt nødvendige for vekst og utvikling av mikroorganismer. På dette grunnlaget er de sekundære metabolittene forskjellige fra de primære, i nærvær av hvilken mikroorganismens død oppstår.

Biosyntesen av antibiotika, som andre sekundære metabolitter, forekommer vanligvis i celler som har sluttet å vokse (idiofase). Deres biologiske rolle i å sikre den vitale aktiviteten til produsentceller er fortsatt ikke fullt ut undersøkt. Eksperter som studerer mulighetene for bioteknologi innen mikrobiologisk produksjon av antibiotika, tror at de under ugunstige forhold hemmer veksten av konkurrerende mikroorganismer, og gir derved gunstigere betingelser for mikrobe-produsenten av et eller annet antibiotika. Betydningen av prosessen med antibiotikaproduksjon i livet til en mikrobiell celle bekreftes av det faktum at omtrent 1% av genomisk DNA i streptomyceter står for gener som koder for antibiotiske biosynteseenzymer, som kanskje ikke kommer til uttrykk på lenge. Produsentene av kjente antibiotika er hovedsakelig seks slekter med filamentøse sopp, tre slekter av actinomycetes (nesten 4000 forskjellige antibiotika) og to slekter av ekte bakterier (ca. 500 antibiotika). Av filamentøse sopp bør spesiell oppmerksomhet rettes mot formene til slektene Cephalosporium og Penicillium, som er produsenter av de såkalte beta-laktam-antibiotika-penicilliner og cefalosporiner. De fleste aktinomyceter som syntetiserer antibiotiske stoffer, inkludert tetracykliner, tilhører slekten Streptomyces.

Av de 5000-6000 kjente naturlige antibiotiske stoffene produseres bare rundt 1000 for salg til forbrukere.), Produktiviteten til laboratoriestammen av mugg - 2 mg av preparatet per 1 liter kulturvæske - var klart utilstrekkelig for industriell produksjon av antibiotika. Gjentatt systematisk eksponering av den opprinnelige stammen av Penicillium chrisogenum for mutagener som røntgen og ultrafiolett bestråling, nitrogensennepsgass i kombinasjon med spontane mutasjoner og utvalg av de beste produsentene, var det mulig å øke soppens produktivitet med 10.000 ganger og bringe konsentrasjonen av penicillin i kulturvæsken til 2%.

Måten å øke effektiviteten til antibiotikaproduserende stammer, basert på tilfeldige mutasjoner og som har blitt klassisk, til tross for de kolossale lønnskostnadene, blir fortsatt brukt. Denne situasjonen skyldes det faktum at et antibiotikum, i motsetning til et protein, ikke er et produkt av et spesifikt gen; antibiotisk biosyntese skjer som et resultat av den kombinerte virkningen av 10-30 forskjellige enzymer kodet av det tilsvarende antallet forskjellige gener. I tillegg, for mange antibiotika, hvis mikrobiologiske produksjon er etablert, har de molekylære mekanismene for deres biosyntese ennå ikke blitt studert. Den polygene mekanismen som ligger til grunn for biosyntesen av antibiotika er årsaken til at endringer i individuelle gener ikke fører til suksess. Automatisering av rutinemessige teknikker for å analysere produktiviteten til mutanter gjør det mulig å studere titusenvis av fungerende stammer og dermed akselerere utvelgelsesprosedyren ved hjelp av den klassiske genetiske teknikken.

Den nye bioteknologien basert på bruk av antibiotiske superprodusentstammer innebærer forbedring av mekanismene for beskyttelse av produsenten mot antibiotika syntetisert av ham.

Stammer som er resistente mot høye konsentrasjoner av antibiotika i kulturmediet viser høy produktivitet. Denne egenskapen tas også i betraktning ved utforming av superprodusentceller. Siden oppdagelsen av penicillin på slutten av 1920 -tallet har mer enn 6000 antibiotika blitt isolert fra forskjellige mikroorganismer med forskjellige spesifisiteter og forskjellige virkningsmekanismer. Deres utbredte bruk i behandlingen av smittsomme sykdommer har bidratt til å redde millioner av liv. De aller fleste store antibiotika har blitt isolert fra den gram-positive jordbakterien Streptomyces, selv om sopp og andre gram-positive og gram-negative bakterier også produserer dem. På verdensbasis produseres 100 000 tonn antibiotika årlig, til en verdi av anslagsvis S milliarder dollar, inkludert mer enn 100 millioner dollar i antibiotika tilsatt husdyrfôr som tilsetningsstoffer eller vekstakseleratorer.

Forskere anslås å oppdage mellom 100 og 200 nye antibiotika hvert år, først og fremst gjennom omfattende forskningsprogrammer for å finne tusenvis av forskjellige mikroorganismer som ville syntetisere unike antibiotika. Produksjon og kliniske studier av nye medisiner er svært dyre, og bare de med stor terapeutisk verdi og økonomisk interesse markedsføres. De står for 1-2% av alle påviste antibiotika. Teknologien med rekombinant DNA har en stor effekt her. For det første kan den brukes til å lage nye antibiotika med en unik struktur som har en sterkere effekt på visse mikroorganismer og har minimale bivirkninger. For det andre kan gentekniske tilnærminger brukes til å øke utbyttet av antibiotika og dermed redusere kostnadene ved produksjonen.

Vi kan anta at klinisk bioteknologi oppsto med begynnelsen på industriell produksjon av penicillin på 40 -tallet. og dens bruk i terapi. Tilsynelatende påvirket bruken av dette første naturlige penicillinet reduksjonen av sykelighet og dødelighet mer enn noe annet legemiddel, men på den annen side utgjorde det en rekke nye problemer som kunne løses igjen ved hjelp av bioteknologi.

For det første forårsaket vellykket bruk av penicillin et stort behov for dette stoffet, og for å tilfredsstille det var det nødvendig å dramatisk øke utbyttet av penicillin under produksjonen. For det andre, den første penicillin - C (benzylpenicillin) - virket hovedsakelig på grampositive bakterier (for eksempel Streptococci og Staphylococci), og det var nødvendig å skaffe antibiotika med et bredere spekter av handling og / eller aktivitet, og infiserte både gram -negative bakterier som E. coli og Pseudomonas. For det tredje, siden antibiotika forårsaket allergiske reaksjoner (oftest mindre, som hudutslett, men noen ganger mer alvorlige, livstruende manifestasjoner av anafylaksi), var det nødvendig å ha et helt sett med antibakterielle midler slik at man kunne velge blant like effektive legemidler en som ikke ville forårsake allergi hos pasienten. For det fjerde er penicillin ustabil i det sure miljøet i magen og kan ikke administreres oralt. Til slutt får mange bakterier antibiotikaresistens. Et klassisk eksempel på dette er dannelsen av stafylokokker av enzymet penicillinase (mer korrekt beta-laktamase), som hydrolyserer amidbindingen i beta-laktamringen av penicillin for å danne farmakologisk inaktiv penicillinsyre. Det var mulig å øke utbyttet av penicillin under produksjonen, hovedsakelig på grunn av konsekvent bruk av en serie mutanter av den opprinnelige stammen av Penicillium chrysogenum, samt ved å endre vekstforholdene.

Prosessen med biosyntese av ett antibiotika kan bestå av dusinvis av enzymatiske reaksjoner, så kloning av alle genene i biosyntesen er ikke en lett oppgave. En av tilnærmingene for å isolere et komplett sett med slike gener er basert på transformasjonen av en eller flere mutantstammer som ikke er i stand til å syntetisere dette antibiotikumet med en bank av kloner laget av kromosomalt DNA av en villtype-stamme. Etter introduksjonen av klonbanken i mutantcellene, utføres seleksjonen av transformanter som er i stand til å syntetisere antibiotika. Deretter isoleres plasmid-DNA av en klon som inneholder et funksjonelt ex-forblandet antibiotikumgen (dvs. et gen som gjenoppretter funksjonen som er tapt av mutantstammen) og brukes som en sonde for screening av en annen bank av kromosomale DNA-kloner av villtypen stamme, hvorfra kloner som inneholder nukleotidsekvenser som overlapper med probesekvensen. Dermed blir DNA -elementer ved siden av den komplementerende sekvensen identifisert og deretter klonet, og den komplette klyngen av antibiotiske biosyntesegener blir gjenskapt. Den beskrevne prosedyre refererer til tilfellet når disse genene er gruppert på ett sted av kromosomalt DNA. Hvis genene for biosyntese er spredt i form av små klynger på forskjellige steder, må du ha minst en mutant per klynge for å få DNA -kloner, ved hjelp av hvilke de resterende genene i klyngene kan identifiseres.

Ved å bruke genetiske eller biokjemiske eksperimenter kan man identifisere og deretter isolere ett eller flere viktige biosyntetiske enzymer, bestemme deres N-terminale aminosyresekvenser og, basert på disse dataene, syntetisere oligonukleotidsonder. Denne tilnærmingen ble brukt for å isolere isopenicillin N-syntetase-genet fra Penicillium chrysogenum. Dette enzymet katalyserer den oksidative kondensasjonen av 5- (1_-a-aminoadipylN-cysteinyl-P-valin til isopenicillin N, et sentralt mellomprodukt i biosyntesen av penicilliner, cefalosporiner og cefalosporiner.

Nye antibiotika med unike egenskaper og spesifisitet kan oppnås ved å utføre genetisk manipulerte manipulasjoner med gener involvert i biosyntesen av allerede kjente antibiotika. Et av de første eksperimentene, der et nytt antibiotikum ble oppnådd, besto av å kombinere to litt forskjellige veier for antibiotisk biosyntese i en mikroorganisme.

Et av Streptomyces -plasmidene, plJ2303, som bærer et 32,5 kb stort fragment av S.coelicoior kromosomalt DNA, inneholder alle genene til enzymene som er ansvarlige for biosyntesen av antibiotika actinorodin fra acetat, medlem av isokromankinon -antibiotikafamilien. Hele plasmidet og forskjellige subkloner som bærer deler av 32,5 kb fragmentet (for eksempel plJ2315) ble introdusert enten i stammen AM-7161 i Streptomyces sp.T som syntetiserte det beslektede antibiotika medermicin, eller i stammen B1140 eller Tu22 S. violaceoruber syntetisering relaterte antibiotika granaticin og dihydrogranaticin.

Alle disse antibiotika er syre-base indikatorer som gir den voksende kulturen en karakteristisk farge, avhengig av mediumets pH. På sin side avhenger pH (og farge) til mediet av hvilken forbindelse som syntetiseres. Mutanter av foreldrestammen S.coelicoior, som ikke klarer å syntetisere actino rodinum, er fargeløse. Fargenes utseende etter transformasjon av stammen AM-7161 Streptomyces sp. eller stammene B1J40 eller Tu22 S. violaceoruber plasmid som bærer alle eller flere gener som koder for enzymer for aktinorodin biosyntese, indikerer syntesen av et nytt antibiotikum Transformants stamme AM-7161 Streptomyces sp. og stamme-6 1140 S. violaceoruber, inneholdende plasmidet pM2303, syntetiserer antibiotika kodet av både plasmidet og kromosomalt DNA.

Ved transformasjon av S. violaceoruber-stammen Tu22 med plasmid plJ2303, sammen med actinorodin, syntetiseres imidlertid et nytt antibiotikum, dihydrogranatirodin, og ved transformasjon av stamme AM-7161 Streptomyces sp. PlJ2315 plasmid syntetiserer et nytt antibiotika - mederrodin A.

Strukturelt skiller disse nye antibiotika seg lite fra aktinorodin, medermicin, granaticin og hydrogranaticin og dannes sannsynligvis når et mellomprodukt av en biosyntetisk vei fungerer som et substrat for et enzym i en annen vei. Når de biokjemiske egenskapene til ulike biosyntetiske veier til antibiotika blir studert i detalj, vil det være mulig å lage nye unike, høyst spesifikke antibiotika ved å manipulere genene som koder for de tilsvarende enzymene.

Utvikling av nye metoder for å skaffe moderne polyketidantibiotika.

Begrepet "polyketid" refererer til en klasse antibiotika som er resultatet av sekvensiell enzymatisk kondensering av karboksylsyrer som acetat, propionat og butyrat. Noen polyketidantibiotika syntetiseres av planter og sopp, men de fleste av dem dannes av aktinomyceter i form av sekundære metabolitter. Før manipulering av gener som koder for enzymer for biosyntese av polyketidantibiotika, var det nødvendig å finne ut virkningsmekanismen til disse enzymene.

Etter å ha studert i detalj de genetiske og biokjemiske komponentene i erytromycin -biosyntesen i Saccharopolyspora erythraea -celler, var det mulig å innføre spesifikke endringer i genene knyttet til biosyntesen til dette antibiotikumet, og å syntetisere erytromycinderivater med andre egenskaper. Først ble den primære strukturen til S. erythraea DNA -fragmentet bestemt. 56 kbp, inneholdende ery -genklyngen, deretter ble erytromycinpolyketidsyntase modifisert på to forskjellige måter. For å gjøre dette ble 1) DNA-regionen som koder for beta-ketoreduktase fjernet, eller 2) en endring ble gjort i DNA-regionen som koder for enoylreduktase. Disse eksperimentene gjorde det mulig å eksperimentelt vise at hvis en klynge gener som koder for enzymer for biosyntese av et bestemt polyketidantibiotikum blir identifisert og karakterisert, vil det være mulig å målrettet endre strukturen til antibiotikumet ved å gjøre spesifikke endringer i dem.

I tillegg er det mulig å flytte polyketidsyntasedomener og skaffe nye polyketidantibiotika ved å kutte ut og knytte visse deler av DNA.

DNA -teknologi for å forbedre produksjonen av antibiotika

Ved hjelp av genteknologi er det ikke bare mulig å lage nye antibiotika, men også å øke effektiviteten av syntesen av allerede kjente. Den begrensende faktoren i industriell produksjon av antibiotika ved bruk av Streptomyces spp. ofte er mengden oksygen tilgjengelig for cellene. På grunn av den dårlige oppløseligheten av oksygen i vann og den høye tettheten av kulturen til Streptomyces, er det ofte utilstrekkelig, celleveksten bremses og utbyttet av antibiotika reduseres. For å løse dette problemet er det for det første mulig å endre utformingen av bioreaktorer der kulturen til Streptomyces vokser, og for det andre ved å bruke gentekniske metoder å lage stammer av Streptomyces som bruker tilgjengelig oksygen mer effektivt. Disse to tilnærmingene utelukker ikke hverandre.

En av strategiene som brukes av noen aerobe mikroorganismer for å overleve i mangel på oksygen, er å syntetisere et hemoglobinlignende produkt som kan akkumulere oksygen og levere det til celler. For eksempel kan den aerobe bakterien Vitreoscilla sp. syntetiserer et homodimert hemholdig protein som fungerer funksjonelt som eukaryot hemoglobin. Vitreoscilla "hemoglobin" -genet ble isolert, satt inn i Streptomyces plasmidvektor og introdusert i cellene i denne mikroorganismen. Etter uttrykket utgjorde Vitreoscilla hemoglobin omtrent 0,1% av alle cellulære proteiner av S.coelicoior selv når ekspresjon ble utført under kontroll av Vitreoscillas egen hemoglobin -genpromotor, og ikke Streptomyces -promotoren. De transformerte S.coelicoior -cellene som vokste med et lavt innhold av oppløst oksygen (ca. 5% av den metningskonsentrasjon) syntetiserte 10 ganger mer aktinorodin per 1 g tørr cellemasse og hadde en høyere veksthastighet enn ikke -transformerte celler. Denne tilnærmingen kan også brukes til å gi oksygen til andre mikroorganismer som vokser under oksygenmangel.

Utgangsmaterialet for kjemisk syntese av noen cefalosporiner - antibiotika som har en liten bivirkning og er aktive mot mange bakterier - er 7 -aminocefalosporinsyre (7ASA), som igjen syntetiseres fra antibiotikaet cefalosporin C. Dessverre er naturlige mikroorganismer i stand til for å syntetisere 7ASA, er ennå ikke identifisert.

En ny biosyntetisk vei for 7ACA ble konstruert ved å sette inn spesifikke gener i plasmidet til soppen Acremonium chrysogenum, som normalt kun syntetiserer cefalosporin-C. Ett av disse genene var representert av cDNA til soppen Fusarium solani, som koder for D-aminosyreoksidase, og det andre stammer fra det genomiske DNAet til Pseudomonas diminuta og kodet for en cefalosporinacylase. I plasmidet var genene under kontroll av A. chrysogenum -promotoren. På det første stadiet av den nye biosyntetiske banen, blir cefalosporin-C omdannet til 7-p- (5-karboksy-5-oksopentanamid) cefalosporinsyre (keto-AO-7ACA) av aminosyreoksidase. En del av dette produktet, ved å reagere med hydrogenperoksid, et av biproduktene, omdannes til 7-beta- (4-karboksybutanamid) -cefalosporinsyre (GL-7ACA). Både cefalosporin-C, keto-A0-7ACA og GL-7ACA kan hydrolyseres av cefalosporinacylase for å danne 7ACA, men bare 5% av cefalosporin-C hydrolyseres direkte til 7ACA. Derfor kreves begge enzymer for dannelse av 7ACA i høyt utbytte.

Interferoner

På slutten av 70 -tallet - begynnelsen av 80 -tallet. XX -tallets DNA -teknologi begynte for første gang å tiltrekke seg oppmerksomheten til publikum og store investorer. Et lovende bioteknologisk produkt var interferon, som den gangen ble håpet som en mirakelkur mot en rekke virussykdommer og kreft. Isolering av humant interferon cDNA og dets påfølgende uttrykk i Escherichia coll ble rapportert av alle interesserte publikasjoner i verden.

Ulike tilnærminger brukes for å isolere menneskelige gener eller proteiner. Typisk isoleres det ønskede proteinet og aminosyresekvensen til den tilsvarende delen av molekylet bestemmes. Basert på dette blir nukleotidsekvensen som koder for det, syntetisert det tilsvarende oligonukleotidet og brukt som en hybridiseringsprobe for å isolere det ønskede genet eller cDNA fra genomiske eller cDNA -biblioteker. En annen tilnærming er å generere antistoffer mot et renset protein og bruke dem til å skjerme biblioteker der visse gener uttrykkes. For humane proteiner hovedsakelig syntetisert i et enkelt vev, vil et cDNA -bibliotek basert på mRNA isolert fra dette vevet bli beriket i mål -DNA -sekvensen. For eksempel er hovedproteinet syntetisert av cellene på øyene i Langerhans i bukspyttkjertelen insulin, og 70% av mRNA isolert fra disse cellene koder for det.

Imidlertid er prinsippet om cDNA -berikelse ikke anvendelig for de menneskelige proteiner, hvor mengden er veldig liten eller hvor syntesen er ukjent. I dette tilfellet kan andre eksperimentelle tilnærminger være nødvendig. For eksempel er menneskelige interferoner (IF), inkludert alfa-, beta- og gamma -interferoner, naturlige proteiner, som hver kan finne sin egen terapeutiske bruk. Det første interferon -genet ble isolert på begynnelsen av 1980 -tallet. XX århundre. Siden den gang har flere forskjellige interferoner blitt oppdaget. Et polypeptid med virkning av humant leukocyttinterferon syntetiseres i E. coli.

Flere trekk ved interferon har gjort isoleringen av cDNA -et spesielt vanskelig. For det første, til tross for at interferon ble renset mer enn 80 000 ganger, kunne det bare fås i svært små mengder. den eksakte molekylvekten var ikke kjent på det tidspunktet. For det andre, i motsetning til mange andre proteiner, har ikke interferon en lett identifiserbar kjemisk eller biologisk aktivitet: det ble bare vurdert av nedgangen i den cytopatiske effekten av animalsk virus på cellekulturen, og dette er en kompleks og langvarig prosess. For det tredje, i motsetning til insulin, var det ikke kjent om det er menneskelige celler som er i stand til å produsere interferon i tilstrekkelig store mengder, dvs. om det er en kilde til interferon mRNA. Til tross for alle disse vanskelighetene, ble cDNA -kodende interferon til slutt isolert og karakterisert. Ved isolering av cDNA -en måtte en spesiell tilnærming utvikles for å overvinne vanskelighetene forbundet med utilstrekkelig innhold av tilsvarende mRNA og proteiner. Nå er denne DNA -ekstraksjonsprosedyren vanlig og standard, og for interferoner er som følger.

1. Fra humane leukocytter isolert mRNA og fraksjonert etter størrelse; utførte omvendt transkripsjon og satt inn i Psti -stedet til pBR322 -plasmidet.

2. Det resulterende produkt ble transformert til Escherichia coli. De resulterende klonene ble delt inn i grupper. Testing ble utført på kloner, noe som gjorde det mulig å fremskynde prosessen med identifisering.

3. Hver klonklon ble hybridisert med et rå IF-mRNA-preparat.

4. Fra de resulterende hybrider inneholdende klonet DNA og mRNA ble mRNA isolert og translatert til et cellefritt proteinsyntesesystem.

5. Bestemte den interferoiske antivirale aktiviteten til hver blanding oppnådd som et resultat av translasjon. Gruppene som viste interferonaktivitet inneholdt en klon med cDNA hybridisert med IF-mRNA.

6. Positive grupper ble delt inn i undergrupper som inneholdt flere kloner, og testet på nytt. Undergruppen ble gjentatt inntil en klon som inneholdt human IF-cDNA i full lengde ble identifisert.

Siden den gang har flere forskjellige typer interferoner blitt oppdaget. Genene til flere interferoner ble isolert og deres effektivitet ble vist ved behandling av ulike virussykdommer, men dessverre ble interferon ikke et universalmiddel.

Basert på de kjemiske og biologiske egenskapene til interferon kan tre grupper skilles: IF-alfa, IF-beta og IF-gamma. IF-alfa og IF-beta syntetiseres av celler behandlet med medisiner av virus eller viralt RNA, og IF-gamma produseres som respons på virkningen av stoffer som stimulerer cellevekst. IF-alfa er kodet av en genfamilie på minst 15 ikke-alleliske gener, mens IF-beta og IF-gamma er kodet av ett gen hver. IF-alfa-undertyper har forskjellige spesifisiteter. For eksempel, når man tester effektiviteten av IF-elf-1 og IF-alfa-2 på en virusbehandlet storfe cellelinje, viser disse interferonene lignende antiviral aktivitet, mens for virusbehandlede humane celler IF-alfa- 2 er syv ganger mer aktiv enn IF-alfa 1. Hvis den antivirale aktiviteten testes på museceller, er IF-alfa-2 30 ganger mindre effektiv enn IF-alfa-1.

På grunn av det faktum at det er en familie av interferoner, har det blitt gjort flere forsøk på å lage IF med kombinerte egenskaper, ved å bruke det faktum at forskjellige medlemmer av IF-alfa-familien varierer i grad og spesifisitet av deres antivirale aktivitet. I teorien kan dette oppnås ved å koble deler av gensekvensene til forskjellige IF-alfa. Dette vil føre til dannelse av et fusjonsprotein med forskjellige egenskaper enn hvert av de originale proteinene. Sammenligning av cDNA-sekvensene til IF-alfa-1 og IF-alfa-2 viste at de inneholder de samme restriksjonsstedene i posisjonene 60, 92 og 150. Etter spaltning av begge cDNA på disse stedene og påfølgende ligering av fragmentene, flere hybrid gener ble oppnådd. Disse genene ble uttrykt i E. coli, de syntetiserte proteinene ble renset og deres biologiske funksjoner ble undersøkt. Testing av de beskyttende egenskapene til hybrid IF i pattedyrcellekultur viste at noen av dem er mer aktive enn foreldremolekyler. I tillegg induserte mange hybrid IF'er dannelsen av 2 "-5" -oligoisoadenylatsyntetase i kontrollceller. Dette enzymet er involvert i syntesen av 2 "-5" -koblede oligonukleotider, som igjen aktiverer latent cellulær endoribonuklease, som spalter viralt mRNA. Andre hybrid IF viste større antiproliferativ aktivitet i kulturer av forskjellige humane kreftceller enn overordnede molekyler.

Et veksthormon

Strategien for å konstruere nye proteiner ved å endre funksjonelle domener eller ved rettet mutagenese kan brukes til å forbedre eller svekke den biologiske egenskapen til et protein. For eksempel binder innfødt humant veksthormon (HGH) seg i forskjellige celletyper til både veksthormonreseptoren og prolaktinreseptoren. For å unngå uønskede bivirkninger under behandlingen, er det nødvendig å utelukke festing av hGH til prolaktinreseptoren. Siden regionen i veksthormonmolekylet som binder seg til denne reseptoren bare delvis sammenfaller i aminosyresekvensen med regionen i molekylet som interagerer med prolaktinreseptoren, var det mulig å selektivt redusere bindingen av hormonet til sistnevnte. For dette ble stedsspesifikk mutagenese brukt, noe som resulterte i visse endringer i sidegruppene til noen aminosyrer (His-18, His-21 og Glu-174)-ligander for Zn 2+ ioner som kreves for høy affinitetsbinding av hGH til prolaktinreseptoren. Det modifiserte veksthormonet binder seg bare til sin "egen" reseptor. Resultatene som er oppnådd har utvilsomt interesse, men det er ennå ikke klart om det modifiserte hGH kan brukes i klinikken.

Cystisk fibrose

Den vanligste dødelige arvelige sykdommen blant kaukasiere er cystisk fibrose. I USA er det identifisert 30 000 tilfeller av denne sykdommen, i Canada og Europa - 23 000. Pasienter med cystisk fibrose lider ofte av smittsomme sykdommer som påvirker lungene. Behandling av tilbakevendende infeksjoner med antibiotika fører til slutt til fremveksten av resistente stammer av patogene bakterier. Bakteriene og lysisproduktene forårsaker akkumulering av tyktflytende slim i lungene, noe som gjør det vanskelig å puste. En av komponentene i slim er DNA med høy molekylvekt, som frigjøres fra bakterieceller under lyse. Forskere fra bioteknologiselskapet Genentech (USA) har isolert og uttrykt genet for DNase, et enzym som bryter ned høymolekylært DNA til kortere fragmenter. Det rensede enzymet injiseres som en del av en aerosol i lungene til pasienter med cystisk fibrose, det bryter ned DNA, slimets viskositet reduseres, noe som gjør det lettere å puste. Selv om disse tiltakene ikke kurerer cystisk fibrose, gir de lindring. Enzymet ble nylig godkjent av US Department of Food, Drug, and Cosmetic og genererte omtrent 100 millioner dollar i salg i 2000.

Et annet bioteknologisk produkt som hjelper pasienter er alginatlyase. Alginat er et polysakkarid syntetisert av en rekke alger, jord og marine bakterier. Dens monomere enheter er to sakkarider-beta-D-mannuronat og alfa-1-guluronat, hvis relative innhold og fordeling bestemmer egenskapene til et bestemt alginat. Således danner restene av a-L-guluronat tverrkjeder og intrakjede tverrbindinger ved å binde kalsiumioner; rester av beta-D-mannuronat binder ioner av andre metaller. Alginat som inneholder slike tverrbindinger danner en elastisk gel, hvis viskositet er direkte proporsjonal med størrelsen på polysakkaridmolekylene.

Frigjøring av alginat av slimete stammer av Pseudomonas aeruginosa øker slimviskositeten betydelig hos pasienter med cystisk fibrose. For å rense luftveiene og lindre tilstanden til pasienter, i tillegg til behandling med DNase, bør depolymerisering av alginat utføres ved bruk av alginatlyase.

Alginatlyasegenet ble isolert fra Flavobacterium sp., En gramnegativ jordbakterie som aktivt produserer dette enzymet. På grunnlag av E. coli ble det opprettet en bank av Flavobacterium -kloner, og de som syntetiserer alginatlyase ble screenet ved å legge alle kloner på et fast medium inneholdende alginat med tilsetning av kalsiumioner. Under disse forholdene danner alt alginatet i mediet, bortsett fra det som omgir de alginat-lyaseproduserende koloniene, tverrbindinger og blir grumsete. Hydrolysert alginat mister evnen til å danne tverrbindinger, så mediet rundt koloniene som syntetiserer alginatlyase forblir gjennomsiktig. Analyse av et klonet DNA -fragment tilstede i en av de positive koloniene viste tilstedeværelsen av en åpen leseramme som koder for et polypeptid med en molekylvekt på omtrent 69 000. Mer detaljerte biokjemiske og genetiske studier har vist at dette polypeptidet ser ut til å være en forløper for tre alginatlyaser produsert av Flavobacterium sp. Først kutter et eller annet proteolytisk enzym av et N-terminalt peptid som veier omtrent 6000 fra det. Det resterende proteinet, med en molekylvekt på 63 000, er i stand til å depolymerisere alginat produsert av både bakterier og alger. Når det deretter kuttes, dannes et produkt med en molekylvekt på 23 000, som depolymeriserer alginat av alger, og et enzym med en molekylvekt på 40 000, som ødelegger bakterielt alginat. For å oppnå store mengder enzym med en molekylvekt på 40 000, ble DNA som koder for det amplifisert ved polymerasekjedereaksjon (PCR) og deretter satt inn i en plasmidvektor isolert fra B. subrjlis som bærer genet som koder for signalpeptidet til B. subrjlis a-amylase. Transkripsjon ble kontrollert ved bruk av penicillinase -genuttrykkssystemet. Når B. subrjlis -celler ble transformert med det oppnådde plasmidet og belagt på et fast medium inneholdende alginat med tilsetning av kalsiumioner, ble det dannet kolonier med en stor glorie. Når slike kolonier ble dyrket i flytende medium, ble den rekombinante alginatlyase frigjort i kulturmediet. Senere tester viste at dette enzymet effektivt kan kondensere alginater syntetisert av slimstammer av P. aeruginosa, som ble isolert fra lungene til pasienter med cystisk fibrose. Ytterligere forskning er nødvendig for å avgjøre om klinisk testing av rekombinant alginatlyase er passende.

Forebygging av avvisning av organtransplantasjon

På 1970 -tallet. synspunkter om passiv immunisering ble revidert: det begynte å bli ansett som et profylaktisk middel for å bekjempe avvisning av transplanterte organer. Det ble foreslått å administrere spesifikke antistoffer til pasienter som vil binde seg til visse typer lymfocytter, noe som reduserer immunresponsen mot det transplanterte organet.

Musmonoklonale antistoffer OCTZ var de første stoffene som ble anbefalt av US Department of Food, Drug, and Cosmetic for bruk som immunsuppressive midler ved transplantasjon av mennesker. De såkalte T-cellene, lymfocytter som differensierer i thymus, er ansvarlige for organavstøtning. OCTZ binder seg til en reseptor på overflaten av en hvilken som helst T -celle kalt CD3. Dette forhindrer utvikling av en fullstendig immunrespons og avvisning av det transplanterte organet. Denne immunsuppresjonen er veldig effektiv, selv om den har noen bivirkninger, som feber og utslett.

Det er utviklet teknikker for produksjon av antistoffer ved bruk av E. coli. Hybridomer, som de fleste andre dyrecellekulturer, vokser relativt sakte, når ikke høye tettheter og krever komplekse og dyre medier. De monoklonale antistoffene som oppnås på denne måten er svært dyre, noe som ikke tillater utbredt bruk i klinikken.

For å løse dette problemet har det blitt forsøkt å lage en slags "bioreaktor" basert på genmodifiserte bakterier, planter og dyr. For dette formålet ble genkonstruksjoner som var i stand til å kode individuelle regioner av antistoffer introdusert i vertsgenomet. For effektiv levering og funksjon av noen immunterapeutiske midler er en enkelt antigenbindende region av et antistoff (Fab- eller Fv-fragment) ofte tilstrekkelig, dvs. tilstedeværelsen av Fc -delen av antistoffet er valgfri.

GM -planter - produsenter av legemidler

I dag ser utsiktene for landbruksbioteknologi for å skaffe slike planter som skal brukes som medisiner eller vaksiner mer virkelige ut. Det er vanskelig å forestille seg hvor viktig dette kan være for fattige land, der konvensjonelle legemidler fortsatt er en nyhet og tradisjonelle WHO -vaksinasjonsprogrammer er for dyre og vanskelige å gjennomføre. Dette forskningsområdet må støttes på alle mulige måter, inkludert gjennom samarbeid mellom offentlig og privat sektor i økonomien.

Blant genene, hvis uttrykk i planter regnes som eksotiske, er de viktigste genene som koder for syntesen av polypeptider av medisinsk betydning. Det er åpenbart at Calgene -patentet på ekspresjon av musinterferon i planteceller bør betraktes som den første studien som er utført på dette området. Senere ble syntesen av immunglobuliner i planteblader vist.

I tillegg er det mulig å innføre i et plantes genom et gen som koder for et eller flere konvoluttproteiner. Ved å spise planten til mat, vil folk gradvis få immunitet mot dette viruset. I hovedsak er dette etableringen av medisinske planter.

Transgene planter har en rekke fordeler i forhold til kulturen av celler fra mikroorganismer, dyr og mennesker for produksjon av rekombinante proteiner. Blant fordelene med transgene planter noterer vi oss de viktigste: muligheten for storskala produksjon, billig, enkel rengjøring, fravær av urenheter som har allergifremkallende, immunsuppressive, kreftfremkallende, teratogene og andre effekter på mennesker. Planter kan syntetisere, glykosylat og montere pattedyrsproteiner fra underenheter. Oral immunisering skjer når man spiser rå grønnsaker og frukt som bærer gener som koder for syntesen av vaksineproteiner.

En av måtene for å redusere risikoen for genlekkasje til miljøet, spesielt brukt i opprettelsen av spiselige vaksiner, er å innføre fremmede gener i kloroplaster, og ikke i kjernekromosomer, som vanlig. Det antas at denne metoden vil utvide anvendelsesområdet for GM -planter. Til tross for at det er mye vanskeligere å introdusere de ønskede genene i kloroplaster, har denne metoden flere fordeler. En av dem er at fremmed DNA fra kloroplaster ikke kan komme inn i pollen. Dette eliminerer fullstendig muligheten for ukontrollert overføring av GM -materiale.

Ved hjelp av DNA -teknologi for å utvikle vaksiner

En lovende retning er etableringen av transgene planter som bærer gener for proteiner som er karakteristiske for bakterier og virus som forårsaker smittsomme sykdommer. Når du spiser rå frukt og grønnsaker som bærer slike gener, eller frysetørket juice, blir kroppen vaksinert. For eksempel når genet for den ikke-toksiske underenheten av kolera enterotoksin ble introdusert i potetplanter og når rå knoller ble matet til eksperimentelle mus, ble det dannet antistoffer mot kolapatogener i kroppen. Det er klart at slike spiselige vaksiner kan være en effektiv, enkel og rimelig måte å beskytte mennesker på og sikre matsikkerhet generelt.

Utviklingen av DNA -teknologi de siste tiårene har revolusjonert utviklingen og produksjonen av nye vaksiner. Ved å bruke metodene for molekylærbiologi og genteknologi ble antigeniske determinanter for mange smittestoffer identifisert, gener som koder for de tilsvarende proteinene ble klonet, og i noen tilfeller ble produksjonen av vaksiner basert på proteinenhetene til disse antigenene lansert. Diaré forårsaket av infeksjon med Vibrio cholerae eller enterotoxigenic E. coli (Escherichia coli) er en av de farligste sykdommene med en høy andel dødsfall, spesielt hos barn. Det totale antallet kolerasykdommer i verden overstiger 5 millioner tilfeller årlig, som følge av at rundt 200 tusen mennesker dør. Derfor er Verdens helseorganisasjon (WHO) oppmerksom på forebygging av diaréinfeksjoner, på alle mulige måter som stimulerer opprettelsen av en rekke vaksiner mot disse sykdommene. Kolerautbrudd finnes også i landet vårt, spesielt i de sørlige områdene.

Diarébakterielle sykdommer er også utbredt hos husdyr og fjørfe, først og fremst hos ungdyr, noe som er årsaken til store tap på gårder som følge av vekttap og dødelighet.

Et klassisk eksempel på en rekombinant vaksine oppnådd ved bruk av mikroorganismer er produksjon av hepatitt B. overflateantigen. Det virale HBsAg -genet ble satt inn i et gjærplasmid, som et resultat av at et viralt protein ble syntetisert i gjær i store mengder, som etter rensing , brukes til injeksjon som en effektiv vaksine mot hepatitt (Pelre et al., 1992).

Mange sørlige land med høy forekomst av hepatitt vaksinerer befolkningen, inkludert barn, mot sykdommen. Dessverre er kostnaden for en slik vaksine relativt høy, noe som forhindrer utbredt bruk av universelle vaksinasjonsprogrammer for befolkningen i land med lav levestandard. Som svar på denne situasjonen, på begynnelsen av 1990 -tallet, lanserte WHO et initiativ for å lage ny teknologi for produksjon av rimelige vaksiner mot smittsomme sykdommer tilgjengelig for alle land i verden.

For ti år siden ble konseptet om bruk av transgene planter for produksjon av såkalte "spiselige" vaksiner fremmet. Faktisk, hvis et spiselig organ av en plante syntetiserer et protein-antigen med sterke orale immunogene egenskaper, vil protein-antigenet fordøyes parallelt med produksjonen av tilsvarende antistoffer når disse plantene spises i mat.

De oppnådde tobakksplantene bærer genet som koder for hepatitt B -virushylsterantigenet under plantepromotoren. Tilstedeværelsen av antigenet i bladene på transgene planter ble bekreftet av enzymimmunoassay. Likheten mellom den fysisk -kjemiske strukturen og de immunologiske egenskapene til det resulterende rekombinante antigenet og antigenet til humant serum er vist.

Identifiseringen av antistoffer produsert i planter har vist muligheten for å samle to rekombinante genprodukter til ett proteinmolekyl, noe som er umulig i prokaryote celler. Antistoffmontering fant sted da begge kjedene ble syntetisert med en signalsekvens. Videre, sammen med muligheten for å introdusere to gener i en plante, er det også mulig å kombinere individuelle polypeptidkjeder syntetisert i forskjellige transgene planter til et komplett protein under hybridisering av disse to plantene. Det er mulig å introdusere flere gener på ett plasmid.

Transgene autoantigener som produserer planter kan også brukes for andre autoimmune sykdommer som multippel sklerose, revmatoid artritt, insulinavhengig diabetes og til og med avvisning av organtransplantasjon. Insulinavhengig diabetes er en autoimmun sykdom der insulinproduserende celler i bukspyttkjertelen blir ødelagt av sine egne cytotoksiske T-lymfocytter. Oral profylaktisk inntak av betydelige mengder immunogene proteiner kan føre til forebygging og betydelig forsinkelse i starten av symptomer på autoimmune sykdommer. Imidlertid er det bare mulig i nærvær av en betydelig mengde autoantigener. Proteinene insulin og pankreasglutaminsyre-dekarboksylase (GAD65) regnes som orale vaksiner for forebygging av insulinavhengig diabetes. Nylig har kanadiske bioteknologer skaffet transgene potetplanter som syntetiserer bukspyttkjerteldekarboksylase av glutaminsyre. Ved fôring av mus som var disponert for diabetes, ble det registrert både en nedgang i forekomsten av diabetes og størrelsen på den autoimmune responsen.

De ovennevnte resultatene av genteknologisk utvikling indikerer overbevisende muligheten for å lage "spiselige" vaksiner basert på transgene planter. Gitt at utviklingen av vaksiner for mennesker vil ta mye lengre og strengere helseundersøkelse, er det forventet at de første spiselige vaksinene vil bli utviklet for dyr. Dyrestudier vil bidra til å avsløre virkningsmekanismene for "spiselige" vaksiner, og først da, etter en lang studie og omfattende vurdering, kan slike vaksiner brukes i klinisk praksis. Likevel fortsetter arbeidet i denne retningen aktivt, og ideen om å bruke planter til produksjon av vaksiner er allerede patentert i USA, noe som indikerer kommersiell interesse for denne utviklingen.

Til tross for disse oppmuntrende resultatene, krever utvikling av kommersielle "spiselige" diarévaksiner ytterligere forskning. I patogenesen av den enterotoksiske formen for bakteriell og kolera diaré, er det primære å gjøre det mulig for bakterier å formere seg i tynntarmen. Denne prosessen avhenger av evnen til Escherichia coli til å feste seg, noe som skyldes tilstedeværelsen på overflaten av bakterieceller av spesielle filamentformasjoner av proteinnatur - fimbria. På veggene i tynntarmen hos pasienter med diaré finnes betydelig flere bakterier enn i lumen i samme del av tarmen, som er forbundet med tilstedeværelsen av fimbriale adhesiner i Escherichia coli - proteiner som gir binding til reseptorer på overflaten av tarmepitelet.

Selv ikke-patogene stammer av Escherichia coll, som inneholdt et plasmid som koder for adhesinsyntese, var i stand til å kolonisere tarmen og forårsake diaré uten å produsere enterotoksiner. I denne forbindelse er det sannsynlig at immunitet mot toksiner alene ikke vil være tilstrekkelig for å forhindre de patogene effektene forårsaket av Vibrio cholerae eller Escherichia coli. Det er mulig at for å overvinne disse effektene, i tillegg til antigenene til enterotoksiner, vil det være nødvendig å uttrykke nøytraliserende epitoper av strukturelle antigener, for eksempel lipopolysakkarider, proteiner i ytre membran av bakterier eller adhesiner assosiert med fimbriae av disse bakteriene, som er ansvarlige for binding til tarmslimhinnen. Nylig har ett slikt adhesin, FimH, blitt brukt for å immunisere mus mot bakteriell diaré.

Et annet viktig problem knyttet til utviklingen av "spiselige" vaksiner er ekspresjonsnivået til heterologt antigen i planter. Siden oral administrering av vaksinen krever større mengder antigen enn ved parenteral administrering, bør mengden antigen syntetisert i planter, som nå ikke er mer enn 0,3% av det totale oppløselige proteinet, økes. Samtidig bør ekspresjonsnivået være høyt nok til å indusere en immunrespons, men være mindre enn nivået som induserer toleranse for antigenet, slik tilfellet er med stoffer som forbrukes med vanlig mat. Og siden immunresponsen (immunogenisitet mot toleranse) kan være antigenspesifikk, må ekspresjonsnivåene for hvert potensielt antigen velges individuelt.

Eksperimenter viser at ekspresjonsnivået til et heterologt antigen i planter kan økes ved å bruke vevsspesifikke promotorer og forsterkere, forsterkere av transkripsjon og translation, tilsette transportpeptider, og også ved å endre nukleotidsekvensen til de tilsvarende genene ved hjelp av kodoner foretrukket for planter. Spørsmålet om hvilke planter som er best brukt og i hvilket spiselig organ det er bedre å uttrykke antigenet krever imidlertid ytterligere forskning, siden forskjellige planter kan inneholde stoffer som blokkerer eller bremser immunresponsen eller rett og slett er giftige for mennesker og dyr, slik som alkaloider. i tobakkceller.

Helse ABC - sunn mat

Prestasjoner av vitenskapelig og teknologisk fremgang har påvirket alle områder av menneskelig aktivitet, fra produksjon til hverdag. I århundrer har folk forsøkt å frigjøre seg fra fysisk anstrengelse, automatisere produksjonen, lage husholdningsapparater osv. Og generelt ble de løslatt. Som et resultat, reduserte det daglige energiforbruket til en person ved slutten av XX-tallet sammenlignet med begynnelsen med 1,5-2 ganger.

Menneskers helse bestemmes hovedsakelig av arvelig disposisjon (genetikk) og ernæring. Til enhver tid har opprettelsen av en matbase vært garantien og grunnlaget for velstanden til enhver stat. Derfor er enhver stat interessert i prosjekter for forebygging og helseprogrammer, forbedring av ernæringsstrukturen, forbedring av livskvaliteten, reduksjon av sykelighet og dødelighet. Det er ernæring som knytter oss tett til miljøet, og mat er materialet som menneskekroppen er bygget av. Derfor lar kunnskap om lovene om optimal ernæring deg sikre menneskers helse. Denne kunnskapen er enkel og er som følger: bruk så mye energi du bruker. Energiværdi (kaloriinnhold) i det daglige kostholdet bør tilsvare det daglige energiforbruket. En annen er den maksimale variasjonen av mat, som vil gi en rekke kjemiske sammensetninger av ernæring til menneskers fysiologiske behov for næringsstoffer (ca. 600 gjenstander). Maten som konsumeres bør inneholde proteiner, fett, karbohydrater, vitaminer, mineralsalter, vann, fiber, enzymer, smakstilsetninger og ekstraktive stoffer, mindre komponenter - bioflavonoider, indoler, antocyanider, isoflavoner og mange andre. Ved mangel på minst en av disse komponentene er alvorlige helseproblemer mulige. Og for å forhindre at dette skjer, bør en persons daglige kosthold inneholde omtrent 32 navn på forskjellige matvarer.

Det optimale forholdet mellom næringsstoffer som kommer inn i kroppen bidrar til å bevare helse og levetid. Men dessverre er flertallet av verdens befolkning preget av mangel på følgende næringsstoffer: komplette (animalske) proteiner; flerumettede fettsyrer; vitamin C, B, B2, E, folsyre, retinol, betakaroten og andre; makro- og mikroelementer: Ca, Fe, Zn, F, Se, I og andre; kostfiber. Og overdreven forbruk av slike animalsk fett og lett fordøyelige karbohydrater.

Underskuddet på proteininntak for majoriteten av befolkningen er i gjennomsnitt 20%, innholdet i de fleste vitaminer og mikroelementer er 15-55% mindre enn de beregnede verdiene av behovet for dem, og kostfiber er 30% lavere. Brudd på ernæringsstatus fører uunngåelig til en forverring av helsen og som en konsekvens av utviklingen av sykdommer. Hvis vi tar hele befolkningen i Den russiske føderasjonen som 100%, vil bare 20%være friske, mennesker i en tilstand av feil tilpasning (med redusert adaptiv motstand) - 40%, og i en tilstand av pre -sykdom og sykdom - 20% , henholdsvis.

Blant de vanligste fordøyelsesavhengige sykdommene er følgende: åreforkalkning; hypertonisk sykdom; høyt kolesterol; fedme; diabetes; osteoporose; gikt; noen ondartede neoplasmer.

Dynamikken i demografiske indikatorer i Russland og Ukraina de siste 10 årene er også preget av ekstremt negative trender. Dødeligheten er nesten det dobbelte av fødselsraten, forventet levealder er betydelig lavere, ikke bare i utviklede land ...

I strukturen til dødsårsakene er det ledende stedet tatt av patologier i det kardiovaskulære systemet og onkologiske sykdommer - sykdommer, hvis risiko blant annet avhenger av ernæringsforstyrrelser.

Mangelen på matvarer i verden bør også tas i betraktning. I løpet av 1900 -tallet har verdens befolkning økt fra 1,5 til 6 milliarder mennesker. Det antas at det innen 2020 vil vokse til 8 milliarder eller mer, avhengig av hvem som teller og hvordan. Det er klart at hovedproblemet er ernæringen til et slikt antall mennesker. Til tross for at landbruksproduksjonen de siste 40 årene, takket være valg og forbedring av agronomiske metoder, har vokst i gjennomsnitt 2,5 ganger, synes ytterligere vekst usannsynlig. Dette betyr at produksjonshastigheten til landbruksmatvarer i fremtiden i økende grad vil ligge etter befolkningsveksten.

En moderne mann bruker omtrent 800 g mat og 2 liter vann per dag. Dermed, på bare en dag, spiser folk mer enn 4 millioner tonn mat. Allerede nå overskrider mangelen på matvarer i verden 60 millioner tonn, og prognosene er skuffende ...

Løsningen på problemet med å øke matproduksjonen ved hjelp av de gamle metodene er ikke lenger mulig. I tillegg er tradisjonelle landbruksteknologier ikke fornybare: i løpet av de siste 20 årene har menneskeheten mistet over 15% av det fruktbare jordlaget, og det meste av egnet for dyrking er allerede involvert i landbruksproduksjon.

En analyse av situasjonen som har utviklet seg de siste årene i det agroindustrielle komplekset i Russland indikerer en nedgang i den levende befolkningen og et fall i produksjonen av alle typer landbruksprodukter med mer enn 1,5 ganger. Med de resterende totale volumene av natur- og arbeidsressurser forårsaket krisen en kraftig forverring i bruken av dyrkbar jord, en reduksjon i produktiviteten til agroøkosystemer, mer enn 30 millioner hektar med svært produktive agrocenoser ble trukket ut av sirkulasjon.

Tiltakene som er iverksatt så langt for å stabilisere situasjonen på landbruksmarkedet har vist seg ineffektive og utilstrekkelige. Og matimport har overskredet alle rimelige grenser og satt spørsmålstegn ved matsikkerhet.

Basert på viktigheten av å optimalisere ernæringsstrukturen for nasjonens helse, utvikling og sikkerhet i landet, har det blitt utviklet en prioritert retning for å forbedre ernæringen til befolkningen i Russland: eliminering av mangel på komplett protein; eliminering av mikronæringsstoffmangel; skape vilkår for optimal fysisk og mental utvikling av barn; sikre sikkerheten til innenlandske og importerte matvarer; øke kunnskapsnivået til befolkningen når det gjelder sunn ernæring. Det vitenskapelige grunnlaget for den moderne strategien for matproduksjon er søket etter nye ressurser som gir det optimale forholdet mellom de kjemiske komponentene i maten for menneskekroppen. Løsningen på dette problemet er først og fremst å finne nye proteinkilder og vitaminer.

For eksempel er en plante som inneholder et komplett protein, som ikke er dårligere enn animalske proteiner når det gjelder et sett med aminosyrer, soya. Innføringen av produkter fra det i dietten lar deg kompensere for mangel på protein, samt forskjellige mindre komponenter, spesielt isoflavoner.

En av løsningene på matproblemet er den kjemiske syntesen av matvarer og deres komponenter, og en viss suksess er allerede oppnådd i produksjonen av vitaminpreparater. En veldig lovende og allerede brukt metode for å skaffe matvarer av høy kvalitet er deres berikelse med protein og vitaminer i prosessen med teknologisk behandling, det vil si produksjon av mat med en gitt kjemisk sammensetning.

En annen måte er å bruke mikroorganismer som individuelle komponenter i matvarer, fordi veksthastigheten til mikroorganismer er tusen ganger høyere enn veksthastigheten til husdyr og 500 ganger plantens.

Det er viktig at det er en mulighet for rettet genetisk forhåndsbestemmelse i mikroorganismer av deres kjemiske sammensetning, dens forbedring, som direkte bestemmer deres næringsverdi og utsikter til bruk.

Så i det nye århundret vil ikke matproduksjon kunne klare seg uten bruk av høy moderne teknologi og spesielt uten bruk av bioteknologi, bruk av mikroorganismer for å skaffe mat.

Med den økende bevisstheten om viktigheten av en sunn livsstil, har etterspørselen etter matvarer som ikke inneholder skadelige stoffer økt. Og her kunne ikke DNA -teknologer la være å delta.

Ovenfor har vi allerede nevnt sukkerroer, som produserer fruktan, en kalorifattig erstatning for sukrose. Dette resultatet ble oppnådd ved å sette inn et gen fra jordskokken i bete -genomet, som koder for et enzym som omdanner sukrose til fruktan. Dermed omdannes 90% av den akkumulerte sukrose i transgene beteplanter til fruktan.

Et annet eksempel på arbeid med å lage "funksjonell ernæring" -produkter er et forsøk på å lage koffeinfri kaffe. Et team av forskere på Hawaii har isolert et gen for enzymet xanthosine-N7-methyltransferase, som katalyserer det kritiske første trinnet i syntesen av koffein i kaffeblader og bønner. Ved hjelp av Agrobacterium ble en antisense -versjon av dette genet satt inn i vevskulturcellene til Arabica -kaffe. Studier av transformerte celler har vist at koffeinnivået i dem bare er 2% av det normale. Hvis arbeidet med regenerering og reproduksjon av transformerte planter er vellykket, vil deres bruk unngå prosessen med kjemisk koffeinfri kaffe, noe som ikke bare vil spare $ 2,00 per kilo kaffe (kostnadene ved prosessen), men også bevare smaken av drikken ødelagt på denne måten, som delvis går tapt under koffeinfri ...

Utviklingsland, der hundrevis av millioner mennesker sulter, trenger spesielt forbedret matkvalitet. For eksempel mangler belgfrukter vokst over hele verden noen svovelholdige aminosyrer, inkludert metionin. Det gjøres nå aktive forsøk på å øke konsentrasjonen av metionin i belgfrukter. I GM -planter er det mulig å øke lagringsproteininnholdet med 25% (dette har blitt gjort så langt for noen varianter av bønner). Et annet eksempel som allerede er nevnt er betakarotenberiket "gyllenris" hentet av professor Potrikus ved det tekniske universitetet i Zürich. Å få en industriell karakter ville være en ekstraordinær prestasjon. Det gjøres også forsøk på å berike ris med vitamin B, hvis mangel fører til anemi og andre sykdommer.

Arbeidet med å forbedre kvalitetsegenskapene til avlingsprodukter illustrerer godt evnene til moderne DNA -teknologier for å løse en rekke problemer.

Mat som medisin

Begrepet "bioteknologi" refererer til et sett med industrielle metoder som bruker levende organismer og biologiske prosesser for produksjon. Bioteknologiske teknikker er like gamle som verden - vinfremstilling, baking, brygging, osteproduksjon er basert på bruk av mikroorganismer og tilhører også bioteknologi.

Moderne bioteknologi er basert på cellulær og genteknologi, som gjør det mulig å skaffe verdifulle biologisk aktive stoffer - antibiotika, hormoner, enzymer, immunmodulatorer, syntetiske vaksiner, aminosyrer, samt matproteiner, for å lage nye varianter av planter og dyreraser . Den største fordelen med å bruke nye tilnærminger er en nedgang i produksjonens avhengighet av naturressurser, bruk av økologisk og økonomisk mest lønnsomme oppdrettsmetoder.

Opprettelsen av genmodifiserte planter gjør det mulig å fremskynde prosessen med avl av dyrkede varianter mange ganger, i tillegg til å skaffe avlinger med egenskaper som ikke kan avles med tradisjonelle metoder. Genmodifisering av avlinger gjør dem motstandsdyktige mot plantevernmidler, skadedyr, sykdommer, reduserer tap under dyrking, lagring og forbedring av produktkvaliteten.

Hva er typisk for andre generasjon transgene avlinger som allerede produseres i industriell skala? De har høyere agrotekniske egenskaper, det vil si større motstand mot skadedyr og ugress, og følgelig høyere avlinger.

Fra medisinsk synspunkt er viktige fordeler med transgene produkter at det for det første var mulig å redusere restmengden av plantevernmidler betydelig, noe som gjorde det mulig å redusere den kjemiske belastningen på menneskekroppen i en ugunstig miljøsituasjon. For det andre, for å gi insektdrepende egenskaper til planter, noe som fører til en nedgang i angrep av insekter, og dette reduserer angrep av kornavlinger sterkt av muggsopp. Det er kjent at de produserer mykotoksiner (spesielt fumonisiner - naturlige forurensninger av korn) som er giftige for mennesker.

Således har både første generasjon og andre generasjon GM -produkter en positiv effekt på menneskers helse, ikke bare indirekte - gjennom å forbedre miljøet, men også direkte - gjennom å redusere restmengden av plantevernmidler og innholdet av mykotoksiner. Det er ikke overraskende at området som okkuperes av transgene avlinger øker fra år til år.

Men nå vil den største oppmerksomheten bli rettet mot etableringen av tredje generasjons produkter, med forbedret eller modifisert næringsverdi, motstandsdyktig mot klimafaktorer, jordens saltholdighet, samt å ha forlenget holdbarhet og forbedrede smaksegenskaper, preget av fravær av allergener.

For avlinger av fjerde generasjon, i tillegg til de ovennevnte egenskapene, vil en endring i plantearkitekturen (for eksempel kort statur), en endring i blomstringstid og fruktingstid være karakteristisk, noe som gjør det mulig å vokse tropiske frukter i midtbanen, en endring i størrelse, form og antall frukter, en økning i effektiviteten til fotosyntese, produksjon av næringsstoffer med et større assimilasjonsnivå, det vil si bedre absorbert av kroppen.

Forbedring av metodene for genetisk modifikasjon, samt dypere kunnskap om matens funksjoner og om metabolismen i menneskekroppen, vil gjøre det mulig å produsere produkter som ikke bare er sikret tilstrekkelig ernæring, men også for å bedre helse og forhindre sykdommer .

Planter bioreaktorer

Et av de lovende områdene innen plante -DNA -teknologi er opprettelsen av bioreaktorplanter som er i stand til å produsere proteiner som er nødvendige i medisin, farmakologi, etc. Fordelene med bioreaktorplanter inkluderer fravær av behov for fôring og vedlikehold, den relative enkle opprettelsen og reproduksjonen , og høy produktivitet. I tillegg induserer fremmede proteiner ikke immunrespons hos planter, noe som er vanskelig å oppnå hos dyr.

Det er et behov for å skaffe et helt sett med biologisk aktive proteiner, som på grunn av et meget lavt syntese -nivå i spesifikke vev eller produkter, ikke er tilgjengelig for studier ved virkningsmekanisme, utbredt bruk eller bestemmelse av områder for tilleggsbruk . Disse proteinene inkluderer for eksempel laktoferrin, som finnes i små mengder i pattedyrmelk, blodleukocytter.

Menneskelig laktoferrin (hLF) lover å bli brukt som kosttilskudd og medisinsk preparat for forebygging og behandling av smittsomme sykdommer i mage -tarmkanalen til små barn, noe som øker kroppens immunrespons ved ondartede og en rekke virale (AIDS) sykdommer. Produksjonen av laktoferrin fra storfemelk, på grunn av det lave innholdet, fører til høye kostnader for stoffet. Med introduksjonen av cDNA av laktoferrin -genet i tobakkceller, ble det oppnådd en rekke callus -vev som syntetiserte avkortet laktoferrin, hvis antibakterielle egenskaper var mye sterkere enn de antibakterielle egenskapene til nativt laktoferrin. Konsentrasjonen av dette avkortede laktoferrin i tobakkceller var 0,6-2,5%.

Genene settes inn i plantegenomet, hvis produkter induserer en immunrespons hos mennesker og dyr, for eksempel mot konvoluttproteinene av forårsakende midler til forskjellige sykdommer, spesielt kolera, hepatitt, diaré, så vel som mot antigener av plasmamembraner i noen svulster.

Det skapes transgene planter som bærer gener som produserer noen hormoner som er nødvendige for hormonbehandling hos mennesker, og så videre.

Et eksempel på bruk av planter for å lage vaksiner er arbeidet gjort ved Stanford University. I dette arbeidet ble antistoffer mot en av kreftformene oppnådd ved bruk av et modernisert tobakkmosaikkvirus, der en hypervariabel region av lymfomimmunoglobulin ble satt inn. Planter infisert med det moderniserte viruset produserte antistoffer med riktig konformasjon i en mengde som er tilstrekkelig for klinisk bruk. 80% av musene som mottok antistoffene overlevde lymfom, mens alle musene som ikke mottok vaksinen døde. Den foreslåtte metoden gjør det mulig å raskt skaffe pasientspesifikke antistoffer i en mengde som er tilstrekkelig for klinisk bruk.

Utsiktene for å bruke planter til produksjon av antistoffer er store. Kevin Uzil og medarbeidere viste at antistoffene produsert av soya var effektive for å beskytte mus mot infeksjon med herpesvirus. Sammenlignet med antistoffer produsert i cellekulturer hos pattedyr, hadde antistoffer produsert av planter lignende fysiske egenskaper, forble stabile i humane celler og var ikke forskjellige i deres evne til å binde og nøytralisere virus. Kliniske studier har vist at bruk av antistoffer produsert av tobakk effektivt hemmet multiplikasjonen av mutante streptokokker som forårsaker tannråte.

Opprettelsen av en vaksine produsert av poteter mot insulinavhengig diabetes ble utført. I potetknoller ble det akkumulert et kimært protein, bestående av B -underenheten av koleratoksin og proinsulin. Tilstedeværelsen av B -underenheten gjør det lettere for cellene å konsumere dette produktet, noe som gjør vaksinen 100 ganger mer effektiv. Fôring av knoller med mikrogrammengder insulin til diabetiske mus bremset utviklingen av sykdommen.

Genteknologier i kampen mot miljøforurensning. Fytoremediering

Ved sine handlinger grep mennesket inn i løpet av den evolusjonære utviklingen av livet på jorden og ødela eksistensen av biosfære uavhengig av mennesket. Men han klarte ikke å avskaffe de grunnleggende lovene som regulerer biosfæren og frigjøre seg fra deres innflytelse.

Å gjenopplive etter den neste katastrofen fra de gjenværende fokusene, tilpasse seg og utvikle seg, men livet hadde imidlertid til enhver tid den viktigste utviklingsretningen. Det ble bestemt av loven om historisk utvikling av Rulier, ifølge hvilken alt innenfor rammen av livets fremgang og evolusjonens irreversibilitet streber etter uavhengighet fra miljøforhold. I den historiske prosessen realiseres en slik streben ved å øke kompleksiteten i organisasjonen, noe som kommer til uttrykk i den økende differensieringen av struktur og funksjoner. Således, ved hver påfølgende sving i evolusjonens spiral, vises organismer med et stadig mer komplekst nervesystem og dets sentrum - hjernen. Evolusjonære forskere fra 1800 -tallet de kalte denne utviklingsretningen "cephalization" (fra det greske "cephalon" - hjernen) Imidlertid satte cefalisering av primater og komplikasjonen av kroppen deres til slutt menneskeheten som en biologisk art på randen av utryddelse i henhold til den biologiske regelen om akselererende evolusjon, ifølge hvilken komplikasjonen av det biologiske systemet betyr en reduksjon i gjennomsnittlig varighet av eksistensarter og en økning i hastigheten på dens utvikling. For eksempel er gjennomsnittlig levetid for en fugleart 2 millioner år, pattedyr - 800 tusen år, forfedres former for mennesker - 200-500 tusen år. De moderne underartene til mennesker eksisterer, ifølge noen ideer, bare fra 50 til 100 tusen år, men mange forskere mener at dets genetiske potensial og reserver er oppbrukt (Dlekseenko, Keisevich, 1997).

Forfedrene til det moderne mennesket satte foten på stien som forsterker konfrontasjonen med biosfære og fører til katastrofe for rundt 1,5-3 millioner år siden, da de først begynte å bruke ild. Fra det øyeblikket divergerte menneskets veier og biosfæren, motstanden begynte, og resultatet kan være at biosfæren kollapser eller at mennesket som art forsvinner.

Menneskeheten kan ikke forlate noen av sivilisasjonens prestasjoner, selv om de er katastrofale: I motsetning til dyr som bare bruker fornybare energikilder, og i mengder som er tilstrekkelige for biosfæreens evne til å reprodusere biomasse selv, kan menneskeheten eksistere ved å bruke ikke så mye fornybar som ikke- fornybare energibærere og energikilder. Nye oppfinnelser på feltet forverrer bare denne motstanden.

En av de siste trendene innen bruk av transgene planter er deres bruk for fytoremediering - rengjøring av jord, vannpund, etc. - fra forurensende stoffer: tungmetaller, radionuklider og andre skadelige forbindelser.

Miljøforurensning med naturlige stoffer (olje, tungmetaller, etc.) og syntetiske forbindelser (xenobiotika), ofte giftige for alle levende ting, øker fra år til år. Hvordan forhindre ytterligere forurensning av biosfæren og eliminere dens eksisterende fokus? En av løsningene er bruk av genteknologi. For eksempel levende organismer, først og fremst mikroorganismer. Denne tilnærmingen kalles "bioremediering" - bioteknologi som tar sikte på å beskytte miljøet. I motsetning til industrielle bioteknologier, hvis hovedmål er å oppnå nyttige metabolitter av mikroorganismer, er kampen mot forurensning uunngåelig forbundet med "frigjøring" av mikroorganismer til miljøet, noe som krever en grundig forståelse av deres interaksjon med det. Mikroorganismer produserer biologisk nedbrytning - ødeleggelse av farlige forbindelser som ikke er et vanlig substrat for de fleste av dem. Biokjemiske veier for nedbrytning av komplekse organiske forbindelser kan være svært omfattende (for eksempel blir naftalen og dets derivater ødelagt av et dusin forskjellige enzymer).

Nedbrytningen av organiske forbindelser i bakterier kontrolleres oftest av plasmider. De kalles nedbrytningsplasmider eller D-plasmider. De bryter ned forbindelser som salisylat, naftalen, kamfer, oktan, toluen, xylen, bifenyl, etc. De fleste D-plasmider ble isolert i jordstammer av bakterier av slekten Pseudomonas. Men andre bakterier har dem også: Alcalkjenes, Flavobacterium, Artrobacter, etc. Plasmider som kontrollerer motstand mot tungmetaller er funnet i mange pseudomonader. Nesten alle D-plasmider sies å være konjugerende, dvs. er i stand til uavhengig å overføre til cellene til en potensiell mottaker.

D-plasmider kan kontrollere både de innledende stadiene av nedbrytning av en organisk forbindelse og fullstendig nedbrytning. Den første typen er OST -plasmidet, som styrer oksidasjonen av alifatiske hydrokarboner til aldehyder. Genene i den styrer ekspresjonen av to enzymer: hydroksylase, som omdanner hydrokarboner til alkohol, og alkoholdehydrogenase, som oksiderer alkohol til aldehyd. Ytterligere oksidasjon utføres av enzymer, for syntesen av hvilke kromosomgener som er "ansvarlige". Imidlertid tilhører de fleste D-plasmider den andre typen.

Kvikksølvresistente bakterier uttrykker mer A-genet, som koder for et protein for overføring og avgiftning av kvikksølv. Den modifiserte mer A -genkonstruksjonen ble brukt til å transformere tobakk, raps, poppel og Arabidopsis. I hydroponisk kultur ble planter med dette genet ekstrahert fra vannmiljøet opptil 80% av kvikksølvioner. Samtidig ble veksten og metabolismen av transgene planter ikke undertrykt. Kvikksølvresistens har gått ned gjennom frøgenerasjoner.

Ved introduksjonen av tre modifiserte konstruksjoner av mer A -genet i et tulipantre (Liriodendron tulipifera), ble planter på en av linjene oppnådd preget av en rask vekst i nærvær av kvikksølvklorid (HgCl 2) konsentrasjoner som er farlige for kontrollplanter . Planter av denne linjen absorberes og omdannes til en mindre giftig grunnform av kvikksølv og fordampes opptil 10 ganger mer ionisk kvikksølv enn kontrollanlegg. Forskere tror at elementært kvikksølv fordampet av transgene trær av denne arten umiddelbart vil forsvinne i luften.

Tungmetaller er en integrert del av landforurensninger som brukes i landbruksproduksjon. Når det gjelder kadmium, er det kjent at de fleste planter akkumulerer det i røttene, mens noen planter, for eksempel salat og tobakk, akkumulerer det hovedsakelig i bladene. Kadmium kommer hovedsakelig i jorda fra industrielle utslipp og som urenhet i fosforgjødsel.

En av tilnærmingene til å redusere inntaket av kadmium hos mennesker og dyr kan være produksjon av transgene planter som akkumulerer en mindre mengde av dette metallet i bladene. Denne tilnærmingen er verdifull for de plantearter hvis blader brukes til mat eller til dyrefôr.

Du kan også bruke metallothioneins, små cysteinrike proteiner som kan binde tungmetaller. Metallothionein fra pattedyr har vist seg å være funksjonelt i planter. Transgene planter som uttrykker gener av metallothioneins ble oppnådd, og det ble vist at disse plantene var mer motstandsdyktige mot kadmium enn kontrollplanter.

Transgene planter med pattedyrets hMTII -gen hadde 60-70% lavere kadmiumkonsentrasjon i stengler sammenlignet med kontroll, og overføringen av kadmium fra røtter til stengler ble også redusert - bare 20% av det absorberte kadmiumet ble transportert til stilkene.

Planter er kjent for å akkumulere tungmetaller ved å trekke dem ut fra jord eller vann. Fytoremediering er basert på denne egenskapen, delt inn i fytokstraksjon og rhizofiltrering. Fytokstraksjon refererer til bruk av hurtigvoksende planter for å trekke ut tungmetaller fra jorda. Rhizofiltrering er absorpsjon og konsentrasjon av giftige metaller fra vann fra røtter fra planter. Planter som har absorbert metaller blir kompostert eller brent. Planter varierer markant i lagringskapasitet. Dermed kan rosenkål akkumulere opptil 3,5% bly (basert på tørrvekt av planter), og dets røtter - opptil 20%. Denne planten akkumulerer også kobber, nikkel, krom, sink, etc. Fytoremediering er også lovende for rensing av jord og vann fra radionuklider. Men giftige organiske forbindelser brytes ikke ned av planter; det er mer lovende å bruke mikroorganismer her. Selv om noen forfattere insisterer på å redusere konsentrasjonen av organiske miljøgifter under fytoremediering, ødelegges de hovedsakelig ikke av planter, men av mikroorganismer som lever i rhizosfæren.

Den symbiotiske nitrogenfikser av alfalfa, Rhlzobium melitotj, har blitt integrert med en rekke gener som bryter ned bensin, toluine og xylen i drivstoff. Det dype rotsystemet av alfalfa gjør det mulig å rense jorden forurenset med oljeprodukter til en dybde på 2-2,5 meter.

Det skal huskes at de fleste xenobiotika har dukket opp i miljøet de siste 50 årene. Men i naturen er det allerede mikroorganismer som er i stand til å utnytte dem. Dette antyder at i populasjoner av mikroorganismer oppstår genetiske hendelser ganske raskt, noe som bestemmer deres utvikling, mer presist, mikroevolusjon. Siden antallet xenobiotika i forbindelse med vår teknogene sivilisasjon blir mer og mer, er det viktig å ha en generell forståelse av metabolismen av mikroorganismer og deres metabolske evner. Alt dette krevde utvikling av en ny vitenskap - metabolomikk. Det er basert på det faktum at bakterier kan tilegne seg evnen til å behandle nye forbindelser som følge av mutasjoner. Som regel krever dette flere påfølgende mutasjoner eller innsetting av nye gensystemer fra de som allerede eksisterer i andre typer mikroorganismer. For eksempel, for dekomponering av en stabil organohalogenforbindelse, er det nødvendig med genetisk informasjon, som er i cellene til forskjellige mikroorganismer. I naturen skjer denne utvekslingen av informasjon på grunn av horisontal genoverføring, og i laboratorier brukes DNA -teknologimetoder hentet fra naturen.

Videre utvikling av fyto- og bioremediering er et komplekst problem, spesielt knyttet til bruk av planter og rhizosfære mikroorganismer. Planter vil med hell trekke ut tungmetaller fra jorda, og rhizosfærebakterier vil bryte ned organiske forbindelser, øke effektiviteten av fytoremediering, fremme plantevekst og planter - utviklingen av mikroorganismer som lever på røttene.

Miljøforurensning kan betraktes som en sykdom i økosystemer, og bioremediering kan betraktes som en behandling. Det bør også betraktes som forebygging av mange menneskelige sykdommer forårsaket av miljøforurensning. Sammenlignet med andre rengjøringsmetoder er denne mye billigere. Med diffus forurensning (plantevernmidler, olje og oljeprodukter, trinitrotoluen, som forurenset mange landområder), er det ikke noe alternativ til det. Når du renser miljøet fra forurensning, er det viktig å prioritere riktig, minimere risikoen forbundet med denne eller den forurensningen, og ta hensyn til egenskapene til en bestemt forbindelse og dens effekt først og fremst på menneskers helse. Det er behov for lovgivningsmessige handlinger og regler for introduksjon av GM -mikroorganismer i miljøet, som det er spesielle håp om å rense forurensende stoffer. I motsetning til industriell bioteknologi, der det er mulig å strengt kontrollere alle parametere i den teknologiske prosessen, utføres bioremediering i et åpent system, der slik kontroll er vanskelig. Til en viss grad er dette alltid "know-how", en slags kunst.

Fordelen med mikroorganismer ved rensing av oljeprodukter ble fullt ut demonstrert da 5000 m 3 olje søl ut i sjøen utenfor Alaska etter tankskipskatastrofen. Omtrent 1,5 tusen km av kysten var forurenset med olje. Den mekaniske rengjøringen involverte 11 000 arbeidere og en rekke utstyr (det kostet 1 million dollar per dag). Men det var en annen måte: på samme tid ble nitrogengjødsling innført i jorden for å rense kysten, noe som akselererte utviklingen av naturlige mikrobielle samfunn. Dette akselererte nedbrytning av olje 3-5 ganger. Som et resultat ble forurensning, hvis konsekvenser ifølge beregninger kan påvirke selv etter 10 år, fullstendig eliminert på 2 år, etter å ha brukt mindre enn 1 million dollar på bioremediering.

Utviklingen av bioremediering, teknologier og anvendelsesmetoder krever en tverrfaglig tilnærming og samarbeid fra spesialister innen genetikk og molekylærbiologi, økologi og andre disipliner. Dermed er bruksområdene for genteknologi svært mangfoldige og omfattende, og noen av dem er fantastiske og samtidig veldig lovende når det gjelder oppnåelige resultater.

Studiet av levende organismers respons på miljøendringer er ekstremt viktig for å vurdere virkningen av disse endringene, spesielt de av antropogen opprinnelse, på biologisk mangfold, hvis bevaring er den viktigste oppgaven for menneskelig sivilisasjon.

I følge Organisasjonen for økonomisk samarbeid og utvikling (OECD) er det potensielle markedet for bioremediering mer enn $ 75 milliarder dollar. Den fremskyndede introduksjonen av bioteknologi for miljøvern skyldes særlig at de er mye billigere enn annen behandling teknologier. I følge OECD er bioremediering av lokal, regional og global betydning, og både naturlige organismer og GMO vil i økende grad bli brukt til rensing.

Biodrivstoff

Gitt de begrensede reservene av fossil energi, bør det nå tas spesiell oppmerksomhet til muligheten for å bruke nye typer drivstoff - metan, hydrogen, etc., samt fornybare energikilder. I den generelle energibalansen kan imidlertid slike miljøvennlige energikilder som Solens energi, sjøstrømmer, vann, vind, etc. ikke utgjøre mer enn 20% av deres totale produksjon. I denne situasjonen er en av de mest lovende fornybare energikildene biomasse, hvor bruken stadig forbedres. Samtidig, sammen med direkte forbrenning, blir biokonverteringsprosesser mye brukt, for eksempel alkohol og anaerob gjæring, termiske omdannelser, forgassing, pyrolyse, etc. brukt som drivstofftilsetning i stedet for importert olje. For samme formål har utnyttelsen av naturlige kratt av svart vintreet, som dekker omtrent 6 millioner hektar i de nordøstlige områdene i landet, begynt.

Hvis landbruksavfall i India, Kina og noen andre land brukes til å skaffe biogass, blir det i Sverige, Tyskland, Brasil, USA, Canada spesielt dyrket landbruksavlinger for produksjon av etanolbrensel. En effektiv erstatning for fossilt brensel er raps- og rapsolje, hvis vårformer kan dyrkes i Russland fram til polarsirkelen. Soyabønne, solsikke og andre avlinger kan også være en kilde til vegetabilske oljer for produksjon av biodrivstoff. Sukkerrør brukes i økende grad til å produsere drivstoffetanol i Brasil, og mais brukes i USA.

Energiproduksjonskoeffisienten (forholdet mellom den totale energiekvivalenten til nyttige produkter og alle energikostnader for produksjonen) er 1,3 for sukkerroer; grovfôr - 2,1; raps - 2,6; hvetestrå - 2,9. På grunn av bruk av 60 centner hvetestrå som råstoff fra hver hektar, er det samtidig mulig å skaffe 10 tusen m 3 generatorgass, eller 57,1 GJ.

På grunn av den raske uttømmingen av naturressurser for olje, gass og kull i mange land, er det spesielt fokus på de såkalte oljebærende anleggene-Euphorbia lathyris (euphorbia) og E.tirucallii fra euphorbia-familien (Kupharbiacea), som inneholder latex, sammensetningen av terpener som er nær i sine egenskaper til olje av høy kvalitet. På samme tid er utbyttet av tørrstoff av disse plantene omtrent 20 t / ha, og utbyttet av et oljelignende produkt under forholdene i Nord-California (dvs. i en sone med 200-400 mm nedbør per år ) kan nå 65 fat råvarer per 1 ha. Derfor er det mer lønnsomt å dyrke planteerstatninger for fossilt brensel, siden mer enn 3600 petrodollar kan hentes fra hver hektar, som i kornekvivalenter vil utgjøre 460 c / ha, dvs. 20 ganger gjennomsnittlig hveteavkastning i USA og Canada. Hvis vi husker det velkjente amerikanske slagordet "for hver tønne olje en skjeppe korn", så betyr det i dag priser for olje, gass og korn en bytte - 1 korn dollar for omtrent 25 petrodollar. Selvfølgelig vil et fat olje ikke erstatte en skjeve korn i bokstavelig forstand, og langt fra hver sone vil kunne dyrke denne typen planter. Men å skaffe alternative drivstoff gjennom målrettet planteavl gjør også den teknogene og energikomponenten til svært produktive agrofytocenoser til en reproduserbar og miljøvennlig faktor for intensivering av planteproduksjonen, og selvfølgelig er dette en av de mest smertefrie løsningene for stater som Ukraina - å bruke anlegg i stor skala som fornybare ressurser, inkludert energi (biodiesel, smøremidler, etc.). For eksempel gir produksjonen av vinterraps allerede et forhold på 1: 5 energiforbruk til energiproduksjon.

GMO og biologisk mangfold

Det grunnleggende øyeblikket i den moderne fasen av avl er en klar forståelse av at grunnlaget for utviklingen, inkludert bruk av gentekniske teknikker, er biologisk mangfold.

Utviklingen av planteriket fulgte veien for å multiplisere antall arter og deres "økologiske spesialisering". Dette faktum indikerer faren for en reduksjon i biologisk (genetisk) mangfold i biosfære generelt og i agroøkosystemer spesielt. En kraftig reduksjon i arter og genetisk mangfold har redusert ikke bare avlingsproduksjonens motstand mot vær og klimaendringer, men også evnen til mer effektivt å utnytte solenergi og andre uuttømmelige ressurser i det naturlige miljøet (karbon, oksygen, hydrogen, nitrogen og andre biofile elementer), som, som det er kjent, står for 90-95% av tørrstoffet av fytomasse. I tillegg fører dette til at gener og genkombinasjoner som kan brukes i fremtidens avlsarbeid forsvinner.

Ett og samme område, understreket Charles Darwin (1859), kan gi mer liv, jo mer mangfoldige former som bor i det. Hver dyrket planteart, i forbindelse med dens evolusjonære historie og spesifikke arbeid av oppdretteren, er preget av sitt eget "agroøkologiske pass", dvs. begrensningen av avlingens størrelse og kvalitet til en bestemt kombinasjon av temperatur, fuktighet, belysning, innholdet i mineralernæringselementer, samt deres ujevne fordeling i tid og rom. Derfor reduserer en reduksjon i det biologiske mangfoldet i landbrukslandskap blant annet muligheten for differensiert bruk av naturressurser, og følgelig implementering av differensiell tomteleie av I- og II -typer. Samtidig svekkes den økologiske stabiliteten til agroøkosystemer, spesielt i ugunstige jord-, klima- og værforhold.

Omfanget av katastrofen forårsaket av nederlag av poteter ved sen rødme og nematoder, det katastrofale tapet av hvete på grunn av nederlag av rust, mais på grunn av epifytotien til helminthosporiose, ødeleggelse av sivplantasjer på grunn av virus, etc. er kjent .

En kraftig nedgang i det genetiske mangfoldet av plantearter som ble dyrket i begynnelsen av det 21. århundre, bevises tydelig av det faktum at av 250 tusen arter av blomstrende planter i løpet av de siste 10 tusen årene har mennesket introdusert 5-7 tusen arter i kulturen, hvorav bare 20 avlinger (14 av dem tilhører korn og belgfrukter) danner grunnlaget for det moderne kostholdet til verdens befolkning. Generelt produseres om lag 60% av matvarene til dags dato gjennom dyrking av flere kornavlinger, og over 90% av menneskets behov for mat er levert av 15 arter av landbruksplanter og 8 tamme dyrearter. Så av 1940 millioner tonn kornproduksjon faller nesten 98% på hvete (589 millioner tonn), ris (563 millioner tonn), mais (604 millioner tonn) og bygg (138 millioner tonn). Av de 22 kjente risene (slekten Oryza) er det bare mange som dyrkes mye (Oryza glaberrima og O.sativa). En lignende situasjon har utviklet seg med belgfrukter, hvor bruttoproduksjonen til de 25 viktigste artene bare er omtrent 200 millioner tonn. Og de fleste av dem er soyabønner og peanøtter, hovedsakelig dyrket som oljefrø. Av denne grunn har variasjonen av organiske forbindelser i det menneskelige kostholdet redusert betydelig. Det kan antas at for Homo sapiens, som en av de biologiske artene, er behovet for høy biokjemisk variasjon av mat registrert i det evolusjonære "minnet". Derfor kan den oppadgående trenden i sin ensartethet ha de mest negative konsekvensene for helsen. På grunn av den brede spredningen av onkologiske sykdommer, åreforkalkning, depresjon og andre sykdommer, er det oppmerksomhet på mangel på vitaminer, toniske stoffer, flerumettede fettstoffer og andre biologisk verdifulle stoffer.

Det er åpenbart at omfanget av bruken er en viktig faktor i spredningen av en bestemt verdifull kultur. Dermed skyldes den raske økningen i området med soyabønner og mais i USA og andre land produksjonen av hundrevis av navn på de tilsvarende produktene. Diversifiseringsoppgaven er også veldig viktig for andre avlinger (for eksempel begynte øl av høy kvalitet å bli hentet fra sorghum, whisky fra rug, etc.).

Å øke arealet under avlinger av slike verdifulle avlinger som bokhvete (Fagopyrum), som har høye adaptive evner i forskjellige, inkludert ugunstige miljøforhold, amarant (Amaranthus), fortjener mer oppmerksomhet når det gjelder å løse sammenhengende problemer med sunn mat og øke artsmangfoldet av agroøkosystemer, quinoa (Chenopodium quinoa), raps, sennep og til og med poteter.

Med utviklingen av geografiske funn og verdenshandel har introduksjonen av nye plantearter blitt utbredt. Skriftlige monumenter vitner for eksempel om at så tidlig som 1500 f.Kr. Den egyptiske faraoen Hatshepsut sendte skip til Øst -Afrika for å samle planter som ble brukt i religiøse ritualer. I Japan er det et monument for Taji Mamori, som etter ordre fra keiseren reiste til Kina for å samle sitrusplanter. Landbruksutviklingen har spilt en spesiell rolle i mobilisering av plantegenetiske ressurser. Fra USAs historie er det kjent at Niels Hansen allerede i 1897 ankom Sibir på jakt etter alfalfa og andre fôrplanter som kunne vokse med suksess under de tørre og kalde forholdene i de nordamerikanske præriene. Det antas at det var fra Russland i den perioden at så viktige fôrvekster som brann, gris, svingel, pinnsvin, hvitbøyd, alfalfa, kløver og mange andre ble introdusert for USA. Omtrent samtidig samlet Mark Carleton hvetsorter i Russland, hvorav Kharkov -sorten i en lang periode okkuperte mer enn 21 millioner dekar årlig i USA og ble grunnlaget for produksjon av durumhvete i Northern Plains -sonen (Zhuchenko , 2004).

Innføringen av nye plantearter i kulturen fortsetter for tiden. I de peruanske Andesfjellene ble det funnet en rekke lupin (tarvi), som ble fortært av forfedrene til moderne indianere, som overgår til og med soya i proteininnhold. I tillegg er tarvi motstandsdyktig mot lave temperaturer, og krever ikke jordens fruktbarhet. Oppdrettere klarte å skaffe tarvi -former som inneholder mindre enn 0,025% alkaloider mot 3,3% i utgangsmaterialet. Økonomiske arter inkluderer også den australske urten (Echinochloa lurnerana), som kan være en utmerket hirse-lignende avling for veldig tørre områder. Blant lovende avlinger fortjener arten Bauhinia esculenta oppmerksomhet, som i likhet med Psophocarpus tetragonolobus danner knoller, og frøene inneholder mer enn 30% protein og fett. Under svært tørre forhold kan arten Voandzeia subterranea brukes, som ikke bare er rik på proteiner, men også er mer tørketolerant enn peanøtter, og også bedre motstår sykdommer og skadedyr. For tørre og golde oljefrøområder anses Cucurbita foetidissima fra Cucurbitaceae -familien som lovende, og for saltvannsmarker beiter noen arter av Atriplex -slekten av Chenopodiaceae -familien, som skiller ut overflødig salt gjennom bladene.

For øyeblikket pågår det i mange land i verden aktivt seleksjonsarbeid med amaranten (Amaranthus), en glemt inka -kultur, hvor frøene, i sammenligning med de brukte kornpikeplanteartene, inneholder dobbelt så mye protein, inkludert 2-3 ganger mer lysin og metionin, 2-4 ganger mer fett, etc. Det er funnet maislinjer som på grunn av tilstedeværelsen av bakterier Spirillum lipoferum på røttene, fikser atmosfærisk nitrogen i samme mengde som soyabønner. Det ble funnet at nitrogenfikserende bakterier også fungerer på røttene til en rekke tropiske gressarter, og assimilerer nitrogen ikke mindre aktivt enn bakterier av slekten Rhizobium i belgfrukter. Dermed var det mulig å finne arter av tropiske gress som var i stand til å fiksere opptil 1,7 kg nitrogen per dag per hektar, dvs. 620 kg / år.

I mange land, inkludert europeiske, er poteter den viktigste kilden til vitamin C, ettersom de blir konsumert i store mengder. Det er kjent at produksjonen av poteter i verden er omtrent 300 millioner tonn.

Samtidig, av 154 kjente potetsorter, er bare én, Solanum tuberosum, allestedsnærværende. Det er åpenbart at i forbindelse med de økte mulighetene for avl for å øke plantens potensielle produktivitet, samt behovet for å øke den økologiske stabiliteten til agrocenoser og utviklingen av områder med liten bruk for plantevekst, omfanget av menneskelig aktivitet til innføring av nye plantearter i kulturen vil øke betydelig. Til syvende og sist førte "ubevisst" (Darwins begrep) og bevisst utvalg til det faktum at dyrkede planters adaptive potensial er vesentlig forskjellig fra de ville forfedrene, ikke bare på grunn av forskjeller i kriteriene for tilpasningsevne selv, men også i hovedkomponentene. : potensiell produktivitet, motstand mot abiotiske og biotiske påkjenninger, innholdet i økonomisk verdifulle stoffer.

Sammen med bevaring av plantegenpoolen i naturreservater, fristeder og nasjonale miljøparker, dvs. in situ vil opprettelsen av “genbanker” eller “bakterieplasmabanker” for å sikre trygg bevaring av ex situ -samlinger spille en stadig viktigere rolle i den kommende perioden. Initiativtaker til organisasjonen av sistnevnte var N.I. Vavilov, som samlet den største banken av planteressurser i verden på VIR på den tiden, som tjente som et eksempel og grunnlag for alle påfølgende banker, og viktigst av alt, mer enn en gang reddet en rekke land fra ødeleggelser og sult (for eksempel, takket være tilstedeværelsen av resistensgener i VIR genebank).

Takket være fortsettelsen av ideologien til N.I. Vavilov, på slutten av 90 -tallet, utgjorde nasjonale og internasjonale plantesamlinger over 6 millioner prøver, inkludert mer enn 1,2 millioner frokostblandinger, 400 tusen matfrukter, 215 tusen fôr, 140 tusen grønnsaker, over 70 tusen .rotvekster. Samtidig oppbevares 32% av prøvene i Europa, 25% - i Asia, 12% - i Nord -Amerika, 10% hver - i Latin -Amerika og internasjonale sentre, 6% - i Afrika, 5% - i Midtøsten.

Innehavere av de største når det gjelder mengde og kvalitet på prøver av genetiske samlinger er USA (550 tusen), Kina (440 tusen), India (345 tusen) og Russland (320 tusen). Sammen med bevaring av planteressurser i genebanker, blir etableringen av naturreservater av flora og fauna mer utbredt. På grunn av den dramatisk økte integrasjonen av verdens matmarked, har utvekslingen av plantegenetiske ressurser mellom land også økt betydelig. Kjernen i disse prosessene er forståelsen av at ingen land eller regioner er selvforsynte når det gjelder levering av genetiske ressurser. Opprettelsen av nasjonale botaniske hager i en rekke land har i stor grad bidratt til mobilisering av genetiske ressurser. Blant dem, for eksempel, den botaniske hagen, opprettet i London i 1760 og stadig importerer eksotiske plantearter fra koloniale land.

For tiden koordinerer International Council for Plant Genetic Resources (IBPGR) arbeidet med bevaring av plantegenpoolen i verden. Siden 1980 har det europeiske samarbeidsprogrammet for genetiske ressurser blitt implementert. En viktig rolle i dette spilles også av FAO -kommisjonen for plantegenetiske ressurser, beslutninger fra internasjonale konferanser, vedtatt i 1992, konvensjonen om biologisk mangfold. Samtidig fungerer genbanker av forskjellige typer. Noen av dem støtter bare en kultur og dens ville slektninger, andre - flere avlinger av en bestemt jord og klimasone; mens noen inneholder grunnleggende samlinger for langtidsoppbevaring, mens andre er fokusert på å dekke behovene til utvalgssentre og forskningsinstitusjoner. Så, i genbanken i Kew Gardens (England) lagres bare ville planter (ca. 5000 arter).

Den adaptive strategien for intensivering av landbruket stiller kvalitativt nye krav til mobilisering av verdens planteressurser når det gjelder innsamling, lagring og bruk av genpoolen, inkludert introduksjon av nye plantearter i kulturen. For tiden er over 25 tusen arter av høyere planter truet av fullstendig ødeleggelse i verden, inkludert i Europa - hver tredje av 11,5 tusen arter. Mange primitive former for hvete, bygg, rug, linser og andre avlinger har gått tapt for alltid. Lokale varianter og ugrasarter forsvinner spesielt raskt. Så hvis i Kina og India på begynnelsen av 50 -tallet. XX århundre. tusenvis av hvetesorter ble brukt, da allerede på 70 -tallet - bare dusinvis. Samtidig er hver art, økotype, lokal kultivar et unikt kompleks av sammenpassede genblokker opprettet under langsiktig naturlig eller kunstig seleksjon, som til slutt sikrer den mest effektive utnyttelsen av naturlige og menneskeskapte ressurser i en bestemt økologisk nisje.

Forståelse av den retrospektive naturen til det evolusjonære "minnet" til høyere planter indikerer tydelig behovet for å bevare artsmangfoldet av flora ikke bare i genbanker og sentre for genetiske ressurser, men også under naturlige forhold, dvs. i en tilstand av dynamisk system i stadig utvikling. Samtidig fortjener opprettelsen av genetiske samlinger av genetiske systemer for transformasjon av genetisk informasjon, inkludert res-systemer, mei-mutanter, gametocidale gener, polyploide strukturer, forskjellige typer rekombinasjonssystemer, reproduktive isolasjonssystemer, etc., mye Det er klart at de kan være avgjørende for utviklingen av fremtidens avl ved hjelp av genteknologi. Det er også viktig å identifisere og bevare de genetiske determinantene for dannelsen av stabile homeostatiske systemer, synergistiske, kumulative, kompenserende og andre koenotiske reaksjoner som gir økologisk "buffering" og dynamisk likevekt i det biocenotiske miljøet. Slike genetisk bestemte plantetrekk som konkurranseevne, allelopatiske og symbiotiske interaksjoner og andre miljødannende effekter realisert på biocenotisk nivå fortjener også mer oppmerksomhet. Spesiell oppmerksomhet bør rettes mot plantearter med konstitutiv motstand mot miljøbelastninger. Det er kjent at i andre halvdel av XX -tallet. i en rekke land har området under denne typen avlinger økt betydelig (noen ganger med 60-80 ganger).

For øyeblikket opererer over 1460 nasjonale genbanker i verden, inkludert omtrent 300 store, hvor det under eks situ -forhold er garantert lagring av prøver av dyrkede planter og deres ville slektninger. Ex situ -samlingene beholdes også av botaniske hager, hvorav det er omtrent 2 tusen i verden (ca. 80 000 plantearter, 4 millioner prøver og 600 frøbanker). Deres tilstedeværelse er et tegn på nasjonal suverenitet, kulturnivå, bekymring for fremtiden til landet og verden. I 2002 ble mer enn 532 tusen planteeksemplarer bevart i internasjonale sentre under kontroll av FDOs rådgivende gruppe, hvorav 73% tilhører tradisjonelle og landraser, samt ville slektninger til dyrkede planter. Som nevnt av Dleksanyan (2003), bør man skille mellom begrepene "genebank" og "ex silu collection". Hvis den første er garantert lagring av genbassenget i spesialutstyrte lokaler, inkluderer "ex situ -samlinger" prøver som er av interesse for innehaverne.

På begynnelsen av 50 -tallet. XX-tallet ble den første halvdvergrisorten oppnådd ved hjelp av dverggenet fra den kinesiske sorten Fee-geo-woo, og Gaines hvetesort på de vannede landene i Stillehavet nordvest i USA ga en rekordhøst på 141 kg / ha. I 1966 ble IR 8 -sorten opprettet, som fikk kallenavnet "mirakelris". Med høy landbruksteknologi ga disse variantene 80 og til og med 130 c / ha. Lignende resultater ble oppnådd med hirse. Mens de gamle variantene hadde en avlingsindeks på 30-40%, hadde de nye 50-60% og mer.

Ytterligere muligheter for å øke avkastningen ved å øke avkastningsindeksen er begrensede. Derfor bør mye mer oppmerksomhet rettes mot å øke mengden netto fotosyntese. Det er nødvendig å fokusere på de brede artene og sortens heterogenitet i agroøkosystemer og landbrukslandskap i produksjonsforholdene i felt, sammen med valg av forsikringsavlinger, så vel som avlinger og gjensidig forsikrede varianter, det inkluderer også en differensiert tilnærming til implementering av tilpasningspotensialet til hver av dem. Den høye potensielle produktiviteten til sorten og agroøkosystemet, oppnådd ved (og noen ganger ved) å redusere deres økologiske motstand mot miljøfaktorer som begrenser avlingens størrelse og kvalitet, samt funksjonen av overdrevent bioenergikrevende økologisk bærekraft, kan ikke vurderes som adaptiv, siden for dyrkede planter er hovedindikatoren for tilpasningsevne til slutt å sikre en høy verdi og kvalitet på avlingen. Genbassenger akkumulert i genebanker kan være en kilde for vitenskapelig forankret avl for å lage de nødvendige variantene.

Det bør understrekes at millioner av tiltredelser har blitt samlet inn i verdens genebanker for dyrkede planter; Imidlertid har bare 1% av dem blitt studert i forhold til deres potensielle egenskaper (Zhuchenko, 2004). Samtidig er kontroll og forbedring av deres genetiske komponent - genpoolene til landbruksarter, som bestemmer egenskapene til lokale agrosystemer - av ledende betydning for etableringen av bærekraftige landbrukssystemer.