Контроль применения генноинженерных методов.
Уже при возникновении молекулярной биотехнологии и генной инженерии были высказаны опасения по поводу безопасности технологии рекомбинантных ДНК. Ученым пришлось наложить мораторий на некоторые исследования в этой области до принятия официальных правил работы с рекомбинантными микроорганизмами. Согласно этим правилам, эксперименты можно было проводить только с теми из них, которые неспособны размножаться вне лаборатории, а сами исследователи должны были быть защищены от какой бы то ни было опасности (1974-1975
Широко распространено мнение, что попадание генетически модифицированных организмов в окружающую среду может привести к неконтролируемому распространению их в экосистемах
Контроль экспериментов с рекомбинантными ДНК. В 1976 г. Национальные институты здравоохранения США (NIH, от National Institutes of Health), финансирующие и координирующие этот тип исследований издали инструкцию, в которой:
сформулировано требование, чтобы в качестве хозяев для чужеродных ДНК использовались только микроорганизмы, неспособные размножаться и передавать свою ДНК другим микроорганизмам вне лаборатории; рекомендовалось работы с патогенными микроорганизмами проводить в боксах с отрицательным давлением;
- предлагалось работы с микроорганизмами проводить в помещениях, оборудованных высокоэффективными системами фильтрации;
- полностью запрещались эксперименты с преднамеренным высвобождением в окружающую среду любых организмов, содержащих рекомбинантную ДНК.
|
|
|
До настоящего времени три проблемы еще не нашли адекватного решения:
- как контролировать производство и потребление пищевых продуктов, содержащих генетически измененные организмы или полученных с их использованием;
- как контролировать преднамеренное высвобождение ГМО в окружающую среду (военные разработки, терроризм);
- как контролировать лекарственные препараты, полученные с помощью технологии рекомбинантных ДНК.
69.Понятие о биоэтике и биобезопасности.
Крупномасштабная и малотоннажная биотехнология.
По мере создания микробиологических производств происходило их отделение от пищевой, химической, медицинской и др. отраслей промышленности. По степени использования микроорганизмов отрасли промышленности можно разделить на две большие группы:
1) относится ряд пищевых производств (например, бродильные производства, пивоварение, виноделие и пр.)
2) производства связанные с культивированием, т.е. выращиванием микроорганизмов, либо продуцированием (выработкой) полезных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.
Первая группа производств не относится к собственно микробиологической промышленности. Применение микроорганизмов ограничивается здесь, какой либо одной стадией технологического процесса.
|
|
|
Вторая группа относится к биотехнологии или микробиологической промышленности и по технологическому признаку может быть разделена на две подгруппы:
I. Многотоннажные производства.
II. Малотоннажные производства.
Многотоннажные производства связаны с выработкой:
1) больших количеств биомассы микроорганизмов (прежде всего дрожжей);
2) ряда органических кислот (лимонной, молочной, уксусной и
3) ряда спиртов.
При многотоннажном производстве используется глубинное культивирование микроорганизмов.
Условия культивирования в многотоннажном производстве не требуют высокой степени стерильности, в связи с этим здесь используются т.н. не стерильные ферментаторы.
Культивирование в многотоннажных производствах происходят в неблагоприятных условиях для дикой микробиоты: · в кислой среде при рН 4,0 – 5,0 · и температурах больше 35 0С. Вероятность проникновения и воздействия на основные процессы посторонней микрофлоры мала.
В многотоннажном производстве питательные среды и т.н. культуральные жидкости содержат спирты и другие компоненты в концентрациях, при которых затруднен рост многих вредных или диких микроорганизмов. Кроме того, в ряде случаев при культивировании в многотоннажном производстве используются микроорганизмы являющиеся - т.н. анаэробами (т.е. не нуждающимися в кислороде воздуха). Следовательно, при культивировании не требуется аэрация (т.е. насыщение воздухом), что облегчает борьбу с посторонней микробиотой.
|
|
|
Ввиду таких сравнительно не высоких требований к защите процесса от посторонней микрофлоры основное оборудование в многотоннажном производстве, а именно: – бродильные чаны и ферментаторы – не нуждаются в надежной стерилизации и герметизации. Что же касается особенностей технологии многотоннажных производств, то следует особенно выделить то, что стадия выделения готового продукта довольно проста: либо сепарация дрожжей; либо ректификация растворителей. Кроме того, конечные продукты выпускаются либо в жидком виде, либо сухом виде, для чего они подвергаются сушке в распылительных сушилках.
Малотоннажные производства или тонкий микробиологический синтез относятся ко второй подгруппе.
Цель малотоннажных производств - получение либо бактериальных препаратов; либо веществ сложной органической структуры, большинство из которых обладает биологической активностью.
|
|
|
Сюда относятся: медицинские и кормовые антибиотики, ферменты, бактериальные удобрения, и стимуляторы роста, кровезаменители, вакцины, гормональные препараты и т.п.
В малотоннажном производстве также используется глубинное выращивание микроорганизмов, которые являются продуцентами биологически активных веществ.
Культивирование при малотоннажном производстве происходит в условиях близких к нормальным и оптимальным для развития дикой микробиоты (рН 6,2 – 7,2 и температура 25 – 35 °С).
Следовательно, посторонние микроорганизмы могут либо полностью подавить рост полезного продуцента; либо резко снизить выход нужного продукта метаболизма микроорганизмов.
В связи с этим к оборудованию, используемому в малотоннажном производстве, предъявляются повышенные требования к стерильности и герметичности, как аппаратов, так и технологических процессов протекающих в них.
Выделение конечного продукта из культуральных жидкостей в малотоннажном производстве происходит более сложным путем.
1. Клеточная терапия, тканевая инженерия и разработка методов выращивания органов для трансплантации.
Тканевая инженерия является основным инструментом экзогенного управления молекулярными процессами в разных тканях. Разработка и внедрение ее методов стали необходимыми для понимания тонких механизмов клеточной дифференцировки, пролиферации и миграции, а также функционирования тканей.
Отметим, что сначала в молекулярной медицине появились возможности для понимания механизмов, регулирующих метаболизм внеклеточного матрикса. При этом учитывались особенности межклеточных и клеточно-матриксных взаимодействий и их роль в поддержании гомеостаза и целостности ткани. И именно эти особенности стали основой для разработки комплексных клеточных биоматриксных систем вне организма - тканевых эквивалентов. Благодаря параллельному развитию молекулярной медицины, биотехнологий, химии полимеров и разработке инженерных принципов конструирования тканевых эквивалентов удалось создать трехмерные функциональные анатомические единицы, обусловившие появление и развитие тканевой инженерии, использующей для замены поврежденных (пораженных) тканей и органов их инженерные аналоги.
Новые инженерные конструкции построены с учетом принципов и методов, позволяющих восстанавливать, поддерживать и улучшать функции пораженных тканей и органов.
Показано, что новая инженерная ткань хорошо интегрируется в организм пациента, осуществляя в нем постоянное специфическое лечение. Сегодня при создании новых инженерных тканей применяется множество подходов. Рассмотрим основные из них.
Первый подход - это дизайн и выращивание ткани in vitro с последующей ее имплантацией для восстановления или замены поврежденной ткани (например, пересадка компонентов кожи при лечении ожогов или введение кожных эквивалентов, восстанавливающих эпителиально-стромальные дефекты с помощью добавления культивированных фибробластов дермы, растущих в трехмерном коллагеновом геле).
Стандартной клеточной моделью кожи человека служит двухмерная клеточная система, представленная дермальным эквивалентом (это кожные фибробласты, растущие в трехмерном коллагеновом геле) и эпидермальным эквивалентом (это кератиноциты, дифференцирующиеся на поверхности дермального эквивалента).
Данная модель широко используется в биологии, дерматологии (лечение инфекционно-аллергических болезней кожи), косметологии (апробация косметических средств), офтальмологии (реконструкция роговицы глаза для восстановления специализированного покрова), травматологии и хирургии (заживление ран), трансплантации (пересадка кожи), фармакологии (доклиническая апробация лекарств).
Второй подход - это имплантация клеток, содержащих молекулы и белковые факторы, индуцирующие репарацию или регенерацию функций поврежденной ткани.
Этот подход основан на технике выделения клеток, добавлении к ним определенных сигнальных молекул (подобных факторам роста) и переносе этих клеток в биоматериалы, обеспечивающие регенерацию тканей (например, добавление стимуляторов роста костной ткани при болезнях периодонта в стоматологии).
Третий подход - это использование внутреннего потенциала тканей и органов для восстановления поврежденных функций. Этот подход основан на технике выделения СК, которые имплантируются пациенту либо непосредственно в суспензии, либо в структурном матриксе, либо после преобразования in vitro.
Четвертый подход - это метод культивирования клеток на микроносителях. Данный метод был разработан с целью оптимизации (модификации) технологии выращивания клеток и увеличения сроков жизни трансплантата (инженерной ткани). К микроносителям относятся коллагеновые микросферы, поверхности пленок разного биохимического состава, пересаживаемые на поврежденные участки кожи.
В настоящее время одной из трудноразрешимых проблем тканевой инженерии является ограниченность выбора субстрата (клеточного источника) из, казалось бы, широкого спектра материалов, перспективных для тканевой инженерии.
Среди таких материалов:
• биосовместимые и биодеградируемые (биорезорбируемые) синтетические полимеры;
• макромолекулярные полимеры, например гиалуроновая кислота, стабилизированная бензиловой этерификацией;
• модифицированные полунатальные природные соединения;
• природные полимеры (гликопротеиды, полисахариды);
• целостные ткани для восстановления хряща и роговицы. Следует отметить, что самым доступным клеточным субстратом для человека оказалась богатая белками плазма крови, например адгезивный субстрат из тромбина и фибриногена, стабилизированный протеазным ингибитором - апротинином.
Другая трудная проблема тканевой инженерии состоит в том, что применение того или иного подхода имеет свои «за» и «против». Например, на безусловную неоспоримость выбора аутогенного источника указывает отсутствие на него иммунной реакции организма, хотя при этом возможен риск инфицирования.
Наоборот, лимитирующими факторами могут стать соматические болезни пациента, его возраст, отсутствие возможности получения от него адекватного биологического материала (необходимое количество аутологических клеток).
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 556; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!