Значение генетики в развитии общей и медицинской микробиологии. Микробиологические основы генной инженерии, её достижения, использование генно-инженерных препаратов в медицине.

L-формы

искусственно получаемые формы бактерий, полностью или частично лишенные клеточной стенки. Образуются под воздействием некоторых хим. веществ (напр., пенициллина). В отличие от сферопластов и протопластов сохраняют способность к росту и размножению.

L-формы бактерий адаптивные или инволюционные формы бактерий, полностью или частично утратившие способность к синтезу компонентов клеточной стенки, особенно пептидогликана, но сохранившие в отличие от протопластов и сферопластов способность к длительному переживанию как в организме, так и на средах. Образуют стрептококки, гонококки, бациллы, микобактерии, коринебактерии, энтеробактерии, бактероиды и др. У Streptobacillus moniliformis появляются спонтанно, у остальных видов - в результате влияния неблагоприятных факторов (температуры, осмотического шока, пенициллина, лизоцима, солей и др.). Полиморфны. Встречаются элементарные тельца размерами 0,7-1 мкм, большие тела (5 -50 мкм), шары (1-5 мкм), нити (до 4 мкм и более). Мембранный аппарат развит лучше, чем у исходных бактерий: в цитоплазме отмечаются полисадные образования. L-формы могут размножаться, причем способы размножения более многообразны, чем у исходных бактерий (простое деление, почкование, шизогония и др.). Проходят через бактер. фильтры. Избирательны к питательным средам, формируя на них врастающие в субстрат колонии. Биохим. активность, вирулентность, антигенность ниже, а устойчивость к действию Ат, антибиотиков, лизоцима выше по сравнению с аналогичными св-вами исходных к-р. Чувствительны к эритромицину. Способны к длительной персистенции в организме хозяина. Различают нестабильные и стабильные формы. Нестабильные формы при удалении трансформирующего агента и создании отимальных условий для размножения легко реверсируют в исходную бактер. форму. Стабильные формы утрачивают способность к реверсии. У нестабильных форм 2 мембраны, в состав к-рых входят диаминопимелиновая и мурамовая к-ты, липополисахарид, они сохраняют чувствительность к фагам. Стабильные формы имеют 1 мембрану - цитоплазматическую, они не синтезируют все компоненты клеточной стенки, резистентны к фагам. L-формам придается большое значение в развитии хронических инфекций, носительстве возбудителей, в длительной персистенции их в организме. методы выявления присутствия L-форм в организме мало разработаны.

Значение генетики в развитии общей и медицинской микробиологии. Микробиологические основы генной инженерии, её достижения, использование генно-инженерных препаратов в медицине.

Генетическая инжене́рия (генная инженерия) — совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы.

Генетическая инженерия не является наукой в широком смысле, но является инструментом биотехнологии, используя методы таких биологических наук, как молекулярная и клеточная биология, цитология, генетика, микробиология, вирусология.

ПРИМЕНЕНИЕ: Нокаут гена. Для изучения функции того или иного гена может быть применен нокаут гена (англ. gene knockout). Так называется техника удаления одного или большего количества генов, что позволяет исследовать последствия подобной мутации. Для нокаута синтезируют такой же ген или его фрагмент, изменённый так, чтобы продукт гена потерял свою функцию. Основные методы реализации: цинковый палец, морфолино и TALEN [1]. Для получения нокаутных мышей полученную генно-инженерную конструкцию вводят в эмбриональныестволовые клетки, где конструкция подвергается соматической рекомбинации и замещает нормальный ген, а измененные клетки имплантируют в бластоцисту суррогатной матери. У плодовой мушки дрозофилы мутации инициируют в большой популяции, в которой затем ищут потомство с нужной мутацией. Сходным способом получают нокаут у растений и микроорганизмов.

Искусственная экспрессия. Логичным дополнением нокаута является искусственная экспрессия, то есть добавление в организм гена, которого у него ранее не было. Этот способ генной инженерии также можно использовать для исследования функции генов. В сущности процесс введения дополнительных генов таков же, как и при нокауте, но существующие гены не замещаются и не повреждаются.

Визуализация продуктов генов. Используется, когда задачей является изучение локализации продукта гена. Одним из способов мечения является замещение нормального гена на слитый с репортёрным элементом, например, с геном зелёного флуоресцентного белка (GFP). Этот белок, флуоресцирующий в голубом свете, используется для визуализации продукта генной модификации. Хотя такая техника удобна и полезна, ее побочными следствиями может быть частичная или полная потеря функции исследуемого белка. Более изощрённым, хотя и не столь удобным методом является добавление к изучаемому белку не столь больших олигопептидов, которые могут быть обнаружены с помощью специфических антител.

Исследование механизма экспрессии. В таких экспериментах задачей является изучение условий экспрессии гена. Особенности экспрессии зависят прежде всего от небольшого участка ДНК, расположенного перед кодирующей областью, который называется промотор и служит для связывания факторов транскрипции. Этот участок вводят в организм, поставив после него вместо собственного гена репортерный, например, GFP или фермента, катализирующего легко обнаруживаемую реакцию. Кроме того, что функционирование промотора в тех или иных тканях в тот или иной момент становится хорошо заметным, такие эксперименты позволяют исследовать структуру промотора, убирая или добавляя к нему фрагменты ДНК, а также искусственно усиливать его функции.

Генная инженерия человека

В применении к человеку генная инженерия могла бы применяться для лечения наследственных болезней. Однако, технически, есть существенная разница между лечением самого пациента и изменением генома его потомков.

Задача изменения генома взрослого человека несколько сложнее, чем выведение новых генноинженерных пород животных, поскольку в данном случае требуется изменить геном многочисленных клеток уже сформировавшегося организма, а не одной лишь яйцеклетки-зародыша. Для этого предлагается использовать вирусные частицы в качестве вектора. Вирусные частицы способны проникать в значительный процент клеток взрослого человека, встраивая в них свою наследственную информацию; возможно контролируемое размножение вирусных частиц в организме. При этом для уменьшения побочных эффектов учёные стараются избегать внедрения генноинженерных ДНК в клетки половых органов, тем самым избегая воздействия на будущих потомков пациента. Также стоит отметить значительную критику этой технологии в СМИ: разработка генноинженерных вирусов воспринимается многими как угроза для всего человечества.

С помощью генотерапии в будущем возможно изменение генома человека. В настоящее время эффективные методы изменения генома человека находятся на стадии разработки и испытаний на приматах. Долгое время генетическая инженерия обезьян сталкивалась с серьёзными трудностями, однако в 2009 году эксперименты увенчались успехом: в журналеNature появилась публикация об успешном применении генноинженерных вирусных векторов для исцеления взрослого самца обезьяны от дальтонизма.^[1] В этом же году дал потомство первый генетически модифицированный примат (выращенный из модифицированной яйцеклетки) — игрунка обыкновенная.^[2]

Хотя и в небольшом масштабе, генная инженерия уже используется для того, чтобы дать шанс забеременеть женщинам с некоторыми разновидностями бесплодия.^[3] Для этого используют яйцеклетки здоровой женщины. Ребёнок в результате наследует генотип от одного отца и двух матерей.

Однако возможность внесения более значительных изменений в геном человека сталкивается с рядом серьёзных этических проблем.