56. Достижения молекулярной биотехнологии в генотерапии

С развитием секвенирования (определение генетических повреждений, мутаций) генома человека связаны надежды на возможность лечения генетических заболеваний. Ранее начало профилактического лечения ребенка позволит предотвратить начало заболевания или отодвинуть начало его проявления.

В процессе прочтения генома человека был выявлен механизм генетического разнообразия, так называемый однонуклеотидный полиморфизм – изменение «буквы» генетического кода без «последствий для здоровья».

Генной терапией называется генетическая инженерия соматических клеток человека, направленная на исключение дефекта.

Подходы генной инженерии соматических клеток:

· in vivo (введение материала в ткань или орган организма для синтеза в нем отсутствующих или в недостаточном количестве продуктов(белков) или их подавления); · ex vivo (генетическое направление дефектных клеток вне организма с последующим возвращением нормально функционирующих клеток в организм).

Средством переноса генов являются вирусы. Используют аденовирусы и ретровирусы.

Наиболее пригодными для проведения генной терапии являются клетки костного мозга. Это связано с наличием в нем тотипотентных эмбриональных стволовых клеток, которые могут дифференцироваться в различные типы клеток.

Помимо стволовых клеток костного мозга используют стволовые клетки из пуповинной крови.

57. Биотехнология очистки промышленных отходов

Развитие промышленности ведет к образованию большого количества отходов, в том числе отходов, содержащих новые антропогенные компоненты. Методами биотехнологии эти отходы могут быть переработаны в полезные или безвредные продукты.

Бытовые отходы делятся на 2 группы: твердые отходы и сточные воды.

Твердые бытовые отходы состоят из целлюлозосодержащих материалов (до 40 % бумаги, 2,5% дерева, 8% текстиля) и пищевых отходов (40%). Наиболее экономична и радикальна переработка их метановым брожением, в результате образуется легко транспортируемое топливо - метан.

Сточные воды обычно содержат сложную смесь нерастворимых и растворимых компонентов различной природы и концентрации. Бытовые отходы содержат почвенную и кишечную микрофлору, включая патогенные микроорганизмы. Серьезное загрязнение возникает при попадании в окружающую среду соединений тяжелых металлов, таких как железо, медь, олово и др.

Цель очистки сточных вод - удаление растворимых и нерастворимых компонентов, элиминирование патогенных микроорганизмов и проведение детоксикации таким образом, чтобы компоненты стоков не вредили человеку, не загрязняли водоемы.

Бактерии рода Pseudomonas практически всеядны. Например, P. putida могут утилизировать нафталин, толуол, алканы, камфару и др. соединения. Выделены чистые культуры микроорганизмов, способные разлагать специфические фенольные соединения, компоненты нефти в загрязненных водах и т.д. Микроорганизмы рода Pseudomonas могут утилизировать и необычные химические соединения - инсектициды, гербициды и другие ксенобиотики.

Пестициды поступают в окружающую среду после обработки сельскохозяйственных культур. Большинство из них расщепляются бактериями и грибами. Пестициды из сточных вод можно удалять, используя иммобилизованные формы этих ферментов.

Биологические методы также применимы для очистки сточных вод нефтяной промышленности. Для этого применяют аэрируемые системы биоочистки с активным илом, содержащим адаптированное к компонентам нефти микробное сообщество. Азотсодержащие соединения (белки, аминокислоты, мочевина) могут быть удалены в биологическом процессе денитрификации-нитрификации.

Тяжелые металлы затрудняют биологические процессы очистки стоков и отрицательно влияют на флору и фауну. Природные штаммы микроорганизмов не могут быть использованы для накопления этих металлов в силу их высокой токсичности. Однако есть белок высших организмов - металлотионеин, который активно связывает различные тяжелые металлы.