Аналитика

Генная инженерия и биотехнологический синтез лекарственных средств

Важнейшим достижением в биотехнологии, без преувеличения определившим её современное лицо, стала технология рекомбинантных ДНК, более известная как генная инженерия.

Эта область объединяет в себя химию нуклеиновых кислот и белков, микробиологию, генетику, биохимию. Основной задачей генной инженерии является выделение, идентификация и направленное изменение генетического материала из одного организма таким образом, чтобы его можно было ввести в новый организм-«хозяин».
 

Древнеегипетский рисунок, на котором, в частности, изображён древнейший биотехнологический процесс — хлебопечение

Разнообразные гены были выделены и использованы для направленного синтеза белков методами генной инженерии. Например, гормон инсулин, применяемый при лечении диабета. Разрабатываются и продаются генно-инженерные вакцины против многочисленных заболеваний человека и домашних животных. Наиболее же известная область применения методов генной инженерии — создание генномодифицированных организмов (как растений, так и животных, имеющих ценные потребительские качества). И это — лишь небольшой ряд примеров, демонстрирующих мощь биотехнологий.

Достигнутые успехи являются результатом объединенных усилий биологов, химиков, медиков и служат наглядным примером необходимой взаимосвязи разных дисциплин. Возможности генной инженерии велики. Например, манипуляции с различными генами можно использовать для коррекции генетических дефектов. Кроме того, важным вкладом технологий рекомбинантных ДНК становится расширение наших знаний о работе генов в живых клетках.
 

Пивоварение — ещё один биотехнологический процесс, насчитывающий многие сотни лет. Современное пивоварение использует методики, впервые применённые ещё в конце XIX века

Человек использовал биотехнологии многие тысячи лет: люди занимались пивоварением, пекли хлеб. Они придумали способы хранения и переработки продуктов путём ферментации (производство сыра, уксуса, соевого соуса), научились делать мыло из жиров, изготавливать простейшие лекарства и перерабатывать отходы.

Однако только разработка методов генной инженерии привела к тому биотехнологическому буму, свидетелями которого мы являемся. Эти методы не только открывают возможности улучшения уже освоенных процессов и продуктов, но и дают нам совершенно оригинальные способы получения новых, раннее недоступных веществ, позволяют осуществлять новые процессы.

Биотехнологический синтез лекарственных средств

В настоящее время не вызывает сомнений утверждение, что будущее фармацевтической отрасли в большой степени будет определяться биотехнологиями. В отличие от традиционных лекарственных средств, полученных методами химического синтеза, в фармацевтических биотехнологиях используются методики, позволяющие создавать соединения, составляющие основу лекарственных препаратов (прежде всего, белки), зачастую идентичные естественным. Главным преимуществом лекарственных препаратов, полученных биотехнологическим путём, является их высокая специфичность по отношению к факторам, связанным с возникновением и развитием болезни. Этот подход позволил создать ряд препаратов для лечения таких недугов, как онкологические, сердечно-сосудистые, нейродегенеративные заболевания.
 

Бактерия Escherichia coli — излюбленный объект для генно-инженерных работ

До появления технологии рекомбинантных ДНК многие лекарственные препараты на основе белков человека удавалось получать только в небольших количествах, их производство обходилось очень дорого, а механизм биологического действия был недостаточно изучен. С началом развития генной инженерии ожидалось, что с помощью новой технологии можно будет получать весь спектр таких препаратов в количествах, достаточных для их эффективного применения в клинике. И эти ожидания оправдались. Несколько десятков препаратов, полученных биотехнологическим путём, уже рекомендованы для широкого применения.

По подсчётам специалистов, ежегодный объём мирового рынка лекарственных средств на основе белков, созданных генноинженерным путём, увеличивается на 15% и к 2010 году составит 18 миллиардов долларов.
 

Опытное производство на базе Института биоорганической химии им. М. М. Шемякина и Ю.А.Овчинникова РАН

Наиболее яркие примеры работ наших биотехнологов в этой области — выпуск генноинженерного инсулина человека, осуществляемый в Институте биоорганической химии им. М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН.

Кроме того, в ИБХ РАН совместно с Гематологическим научным центром РАМН, выполняются работы по выпуску рекомбинантных белков человека для борьбы с массивными кровопотерями. Разработанные препараты рекомбинантный человеческий сывороточный альбумин (рЧСА) и рекомбинантный фактор свертывания крови VIIа (рФактор VIIa) являются средствами «скорой помощи» для осуществления неотложных реанимационных мероприятий, необходимых как в мирное время, так и в условиях вооруженных конфликтов и для медицины катастроф.
 

Современная фармацевтика целиком основана на методах биотехнологий

Разработка новых методов профилактики и лечения многих заболеваний внесла огромный вклад в рост благосостояние людей. Однако этот процесс нельзя считать завершенным. Так называемые «старые» заболевания — например, туберкулёз — могут дать о себе знать, как только ослабнут профилактические меры или появятся лекарственно-устойчивые штаммы бактерий.

Традиционные антибиотики постепенно сходят с авансцены борьбы с некоторыми тяжёлыми недугами именно из-за возникновения резистентности к некогда считавшимся эффективными лекарствам. В настоящее время для терапии туберкулёза используются препараты второго поколения, но кто знает, когда и они потеряют свою силу?

Подобная проблема ещё острее стоит в онкологии. К сожалению, одна из главных причин неудач в терапии рака — быстрое возникновение устойчивости опухолевых клеток к химиотерапии. Преодолеть эту смертельную для пациента защитную систему опухоли можно, создав лекарства, специфически воздействующие на определённые механизмы, работающие именно в раковых клетках.

Наиболее сильный конорциум российских учёных, занимающихся поиском и созданием новых антибиотиков и противоопухолевых препаратов, включает в себя специалистов Института общей генетики РАН, Научно-исследовательского центра биотехнологии антибиотиков «БИОАН» и Российского онкологического научного центра РАМН.

Владимир Сычёв, Живые системы

Новые материалы

Разработка сайта - Astronim*
Разработка сайта
Astronim*