Трансгенные растения, используемые в сельском хозяйстве

За последние годы кроме маркерных генов изолированы, клонированы и перенесены в геномы растений чужеродные гены, определяющие устойчивость к гербицидам, насекомым-вредителям, вирусам, а также гены, ответственные за синтез запасных белков. Большинство чужеродных генов в клетках растения экспрессируется нормально, стабильно наследуется и не влияет негативно на фенотип растения-хозяина и его потомства.

Первые трансгенные продукты появились в продаже в США в 1994 г., после прохождения всех необходимых тестов на токсичность, аллергенность, мутагенность и

т.д. Это были томаты Flavr Savr с замедленным созреванием, созданные фирмой «Calgen», а также гербицидустойчивая соя компании «Monsanto». Уже через 2 года биотехнологические фирмы поставили на рынок целый ряд генетически измененных растений: томатов, кукурузы, картофеля, табака, сои, рапса, кабачков, редиса,

хлопчатника. Наиболее остро стоит вопрос о получении растений, устойчивых к вредителям сельского хозяйства. Традиционно для этого используют ген bt, продуктом которого является бактериальный токсин Bacillus thuringiensis. Эта тюрингская бактерия продуцирует крупный белок (протоксин), контролируемый геном bt, который,

попадая в кишечник личинок насекомых, разрушается под действием ферментов, а его фрагмент (эндотоксин) приводит к их гибели. В настоящее время уже синтезирован искусственный ген bt, конструкция с которым более эффективна, а сами трансгенные растения обладают широким спектром устойчивости к насекомым. Трансгенные

растения картофеля, хлопка, кукурузы с геном bt уже производятся фирмами «Monsanto», «Ciba Seeds» и продаются на рынках мира, хотя дискуссии о безопасности их использовании еще не закончены.

Получение гербицидустойчивых культурных растений позволяет удешевить их производство. По новой технологии обработку полей неселективными гербицидами можно проводить весь сезон, что улучшает результаты их применения. Но это направление генной инженерии таит ряд экологических опасностей: накопление гербицидов (или продуктов их детоксикации) в сельскохозяйственных продуктах; возможность переноса генов устойчивости к гербицидам из культивируемых растений в сорняки.

Трансгенные растения как биофабрики для производства белков медицинского назначения.

Получение рекомбинантных белков для терапевтических целей — одно из наиболее приоритетных направлений современной биотехнологии. Традиционно для этих целей используются системы экспрессии рекомбинантных белков в E.coli, дрожжах и клетках млекопитающих. Успехи в области генетической инженерии и расшифровка последовательностей растительных геномов открыли новые возможности в использовании растений для получения рекомбинантных белков терапевтического назначения.

Растения для производства рекомбинантных белков для фармакологии имеют ряд преимуществ: экономичность, возможность широкомасштабного производства при сохранении умеренной стоимости продукта, способность синтезировать многие сложные белки человека и животных в правильно-свернутой и модифициро-ванной форме, отсутствие проблем, связанных с безопасностью заражения вирусами животных. В ряде случаев нет необходимости в очистке продуцируемого рекомбинантного полипептида, т.к. белки, накапливаемые в традиционно используемых в питании растений (морковь, салат, капуста и др.), могут вводиться в организм теплокровных и человека перорально в составе растительных тканей. Так как слизистая оболочка желудочно-кишечного тракта функционирует как часть иммунной системы организма, а функцию защитной капсулы, ограждающей белок от разрушительного действия желудочных ферментов, может выполнять клеточная стенка трансгенных растений, то такие растения могут быть использованы в качестве так называемых «съедобных» вакцин. Растительные клетки так же можно использовать для доставки терапевтических белков, оказывающих прямое регуляторное воздействие на клетки иммунной системы желудочно-кишечного тракта.