 |
§ 3. Биотехнологии и современные медицинские технологии
|
|
|
|
§ 3. Биотехнологии и современные медицинские технологии
 |
Биотехнология — технология использования живых организмов, систем этих организмов и продуктов их жизнедеятельности, а также создание в интересах человека новых живых организмов с необходимы ми свойствами.
Этот термин относится к широкому комплексу процессов модифи
кации (изменения) биологических организмов для обеспечения потреб ностей человека, начиная с модификации растений и животных путём естественного отбора и гибридизации (создания гибридов двух орга низмов).
Важнейшими задачами, стоящими перед биотехнологией, явля ются:
• повышение продуктивности сельскохозяйственных растительных
культур и животных, т. е. обеспечение качественным продоволь ствием населения земного шара;
• создание новых пород культивируемых в сельском хозяйстве видов;
• защита окружающей среды и утилизация отходов;
• создание новых экологически чистых процессов преобразования энергии и получения минеральных ресурсов;
• предотвращение разрушения среды обитания, глобального измене ния климата;
• принципиальное улучшение современных медицинских техноло гий.
Биотехнологии основаны и связаны с различными современными научными дисциплинами и научными направлениями: научными осно вами получения пищевых продуктов, технологиями пищевой промыш ленности, бионикой, генной инженерией, биоинженерией, нейротех нологиями и др.
Охарактеризуем несколько направлений.
Бионика — наука о применении в технических устройствах и систе мах принципов организации, свойств, функций и структуры живой природы. Например, способность некоторых насекомых светиться определила дизайнерскую идею разработки одежды и обуви со встроен ным автономным освещением, строение тела скорпиона вдохновило на создание компьютерного кресла «Скорпион» (рис. 1. 7).
|
|
|
Основное назначение биотехнологии в пищевой промышленно- сти — участие в традиционных методах приготовления хлеба, сыра, ви на, уксуса и т. д. Современная пищевая биотехнология непосредственно влияет на создание новых видов продуктов, снижение их себестоимо сти, повышение качества и питательной ценности продуктов животного происхождения и сельскохозяйственных культур. Введение в состав пи щевых продуктов аминокислот, витаминов, белков, пищевой клетчатки крайне необходимо человеческому организму для нормальной жизнеде ятельности. Одновременно это позволяет увеличить сроки хранения продуктов и повысить их питательную ценность.
Генная инженерия — совокупность приёмов, методов и техно логий создания новых генетических структур, входящих в состав каждой клетки живого организма, выделения генов из организма (кле
14
а б
Рис. 1. 7. Применение образа живой природы в дизайне:
а — насекомое скорпион;
б — компьютерное кресло «Скорпион»
ток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие ор- ганизмы.
Генная инженерия является инструментом биотехнологии. Учё- ные — биохимики и молекулярные биологи научились изменять гены или создавать совершенно новые, комбинируя гены различных орга- низмов. Стало возможным синтезировать гены точно по заданным схе- мам, вводить искусственные гены в живые организмы и заставлять их работать. Изменение генетической структуры клетки позволяет живому организму избавиться от нежелательных наследуемых признаков.
|
|
|
Генная инженерия играет важную роль в сельском хозяйстве, по- зволяя создавать генетически модифицированные продукты. Трансген- ные растения — это растения, в которые пересажены гены других орга- низмов. Методы генной инженерии были успешно применены к более чем 50 видам сельскохозяйственных растений, включая картофель, по- мидоры, кукурузу, яблоню, сливу, виноград, капусту, баклажаны, огур- цы, пшеницу, сою, рис, рожь и многие другие.
Так, картофель, устойчивый к колорадскому жуку, был создан путём введения в ген картофеля гена почвенной тюрингской бациллы, выра- батывающей особый белок, губительно действующий на колорадского жука и безвредный для человека. Удалось получить трансгенные тома- ты, легко переносящие заморозки, кукурузу, устойчивую к воздействию пестицидов.
Применение генной инженерии позволило сократить использова- ние химических средств борьбы с болезнями растений, сорняками, вре-
дителями на 40—60%, однако привело к другим проблемам, связанным, в частности, с наследованием приобретённых признаков и влиянием ге- нетически модифицированных организмов на традиционные, немоди- фицированные организмы.
Современные медицинские технологии напрямую связаны с разви- тием биотехнологий, информационных, лазерных технологий и нано- технологий. Внедрение передовых медицинских технологий повысило качество медицинских услуг, что положительно влияет на здоровье и продолжительность жизни человека.
Например, развитие информационных технологий и современных телекоммуникаций, появление в клиниках большого количества ком- пьютеризированной аппаратуры для диагностики и лечения, автомати- зированных медицинских приборов, следящих систем привело к каче- ственному индивидуальному обслуживанию населения страны.
Лазерные технологии получили применение при операциях на орга- нах брюшной полости, лёгкие; в желудочно-кишечной хирургии при проведении хирургических операций без разрезов с помощью проколов (малоинвазивных операций); в зубоврачебной практике; при удалении опухолей, особенно головного и спинного мозга; при проведении опе- раций на глазах.
Нанотехнологии планируется использовать для транспортировки лекарств к поражённым клеткам человека, возможно, с помощью нано- роботов. В настоящее время во многих странах мира идёт разработка таких нанороботов. Их функции будут заключаться в слежении, исправ- лении и контроле за биологическими системами человека на молеку- лярном уровне.
|
|
|
Наряду с лечебными препаратами (лекарствами) разрабатываются тестирующие препараты, позволяющие определять состояние человече- ского организма, в том числе наличие в организме наркотиков, алкоголя и др.
Большое значение в современных медицинских технологиях отво- дится развитию биоинженерии, объединяющей технические, инженер- ные подходы к решению медицинских проблем с достижениями биоме- дицинской науки и клинической практики. Среди важных достижений биоинженерии — разработка искусственных суставов, кровеносных со- судов, аппаратов искусственного кровообращения, магниторезонанс- ной томографии. К биоинженерии следует отнести развитие нейротех- нологий (технологий, предназначенных для улучшения и исправления
|
|
|
