Курс лекций по биотехнологии - часть 38

 

  Главная      Учебники - Разные     

 

поиск по сайту            правообладателям  

 

 

 

 

 

 

 



 

 

содержание   ..  36  37  38  39   ..

 

 

Курс лекций по биотехнологии - часть 38

 

 

 

297

климатических  поясах  и  на  различных  типах  грунта,  хорошо  хранится, 

транспортируется  и  может  употребляться  в  сыром  виде.  Потребляя  этот 

продукт  с  пищей,  человек  как  бы  постоянно  вводит  вакцину  маленькими 

дозами,  чем  поддерживает  активность  иммунитета  в  отношении  вируса 

гепатита В.  

Крупнейшим в мире производителем и потребителем трансгенных растений 

являются  США,  которые    лидируют  как  по  площадям  посевов,  так  и  по 

степени 

принятия 

обществом 

трансгенной 

пищи. 

Генетически 

модифицированные растения используются там повсеместно, составляя 40% 

выращиваемой  в  стране  кукурузы, 81% сои, 65% канолы  (рапса)  и 73% 

хлопка,  и  эти  цифры  продолжают  расти.  Получением  и  испытанием  таких 

растений  занимаются  сотни  коммерческих  фирм  с  совокупным  капиталом 

более 100 млрд. долларов.  

На  сегодняшний  день  лидером  по  выращиванию  трансгенного  хлопка, 

устойчивого  к  насекомым  является  Китай.  В  Аргентине,  правительство 

которой  поддерживает  выращивание  генетически  модифицированных 

культур, доля трансгенной сои составляет 90%, а кукурузы и хлопка – 50%. 

ЮАР – единственная  африканская  страна  с  масштабными  посадками 

трансгенных  культур - 80% хлопка, 20% кукурузы  и 11% сои  здесь 

генетически 

модифицированы. 

Остальную 

часть 

Африки 

агробиотехнологические  фирмы  рассматривают  прежде  всего  как  полигон 

будущих  испытаний.  Япония  одним  из  приоритетов  своего  научного 

бюджета  сделала  агробиотехнологию,  несмотря  на  то,  что  применение 

генетически  модифицированных    продуктов  встречает  здесь  сильное 

сопротивление  общественности.  В  Европе  после  принятия  ЕС  в 1998 году 

правил  применения  генетически  модифицированной  продукции -  Франция, 

Италия,  Дания,  Греция  и  Люксембург  запретили  эти  продукты.  Сейчас  ЕС 

принял новые правила сертификации и маркировки последних и значительно 

смягчил свою позицию. Однако в целом, только в Испании в незначительных 

 

298

объемах выращивают трансгенную кукурузу. В России на сегодняшний день 

к  выращиванию  на  полях  не  разрешено  ни  одно  трансгенное  растение. 

Исключение  составляет  трансгенная  соя,  и  то  только  в  качестве  пищевого 

сырья или компонента продуктов (её можно есть, но не выращивать).        

 

   Однако,  несмотря  на  потрясающие  успехи  биотехнологии  по  созданию 

трансгенных  растений  с  одновременным  проведением  всех  необходимых 

тестов на токсичность, аллергенность, мутагенность - в обществе существует 

настороженное  отношение  к  генетически  модифицированным  продуктам. 

Есть  вполне  реальные  опасения  по  поводу  того,  что  пыльца  и  семена 

трансгенных  растений  и  сорняков  могут  скреститься  и,  в  конечном  счете, 

вырастет  такой  суперсорняк,  который  не  сможет  уничтожить  ни  один 

гербицид. 

Вместе 

с 

тем, 

неконтролируемое 

распространение 

(«горизонтальный  перенос»)  чужеродных  генов  в  популяции  культурных, 

традиционных  сортов  и  дикорастущих  форм  растений,  может  привести  к 

нарушению  равновесия  в  биоценозах,  а  также  к  засорению  традиционных 

сортов  трансгенными  вставками  и,  в  дальнейшем,  к  их  полному 

уничтожению. Или, - улучшение питательных свойств картофеля, кукурузы, 

сои  может  стать  причиной  тяжелых  аллергических  реакций  у  человека. 

Также,  некоторые  ученые  высказывают  серьезную  обеспокоенность  по 

поводу возможности образования новых вирулентных штаммов в результате 

генетической  рекомбинации  между  трансгенами  и  генами  природных 

вирусов. 

Контрольные вопросы к главе 9 

 

1.  Какие  проблемы  производства  лекарственных  средств  решаются 

при использовании культур клеток растений? 

2.  Какова  специфика  растительных  клеток,  определяющих  особые 

условия  их  культивирования  при  получении  лекарственных 

средств? 

 

299

3.  Каковы  особенности  роста  растительных  клеток  в  культурах  и  как 

это влияет на выход конечного продукта? 

4.  Какова  специфика  питательных  сред  для  культур  растительных 

клеток? 

5.  Какова  роль  биотрансформации  (биоконверсии)  при  получении 

лекарственных средств на основе культур растительных клеток? 

6.  Каковы  преимущества  иммобилизации  растительных  клеток  при 

получении на их основе лекарственных веществ? 

7.  Какие  существуют  формы  и  методы  иммобилизации  растительных 

клеток  и  в  чем  заключается  сложность  иммобилизации 

растительных клеток по сравнению с клетками микроорганизмов? 

8.  Каковы  перспективы  развития  биотехнологии  в  получении 

лекарственных средств на основе культур растительных клеток? 

9.  Какие  основные  методы  получения  трансгенных  растений 

существуют? 

10. Могут  ли  трансгенные  растения  использоваться  для  получения 

лекарственных средств? 

 

 

 

 

300

Глава 10.    Иммунобиотехнология лекарственных средств

 

Иммунобиотехнология - это  раздел  современной  биотехнологии, 

представленной  как  научными  достижениями,  так  и  динамично 

развивающимся 

технологическим 

производством 

диагностических, 

профилактических  и  лекарственных  средств,  с  применением  в  качестве 

действующего  начала  различных  агентов  и  процессов  иммунной  системы. 

Известно,  что  человек  обладает  иммунной  системой  для  защиты  от 

воздействия  внешних  неблагоприятных  факторов,  биологически  активных 

агентов.  В  качестве  таких  агентов  выступают  клетки  микроорганизмов, 

вирусы, 

белки, 

нуклеиновые 

кислоты, 

антибиотики, 

пестициды, 

объединенные  под  общим  названием  антигенов.  Понятие  антиген  является 

общим,  так  как  обозначает  определенную  химическую  структуру,  против 

которой могут быть получены антитела. На самом деле антитела образуются 

не  против  всей  молекулы  белка  или  бактериальной  клетки,  а  только  к 

небольшим  участкам  на  их  поверхности,  получившим  название  антигенных 

детерминант (эпитопов). Например, в случае белковых молекул антигенными 

детерминантами  являются  участки  поверхности,  содержащие  всего  около 

пяти  аминокислотных  остатков.  В  случае  бактериальных  клеток  в  качестве 

антигенных детерминант часто выступают короткие цепочки из 3-5 остатков 

сахаров,  образующих  стенку  бактерий.  Что  касается  низкомолекулярных 

соединений,  например,  некоторых  лекарств,  то  сами  по  себе  они  не  могут 

вызывать  образование  антител.  Их  называют  гаптенами.  Однако,  после 

присоединения  гаптенов  к  поверхности  какой-либо  макромолекулы, 

организм  начинает  вырабатывать  антитела.  Причем,  даже  малые  размеры 

гаптена  по  отношению  к  объему  полости  активного  центра  антитела  не 

являются препятствием для образования высокоспецифических антител, хотя 

гаптен  в  этом  случае  связывается  лишь  с  частью  специфических  участков 

активного  центра  антитела.  В  качестве  примера,  можно  привести  молекулы 

двух гормонов - тироксина и тиронина, структура которых отличается всего 

 

301

лишь  одним  атомом  йода,  а  вырабатываемые  антитела  против  них 

различаются по константам связывания более чем в 1000 раз. 

Антигены внешней среды поступают в организм человека с воздухом, водой, 

пищей, через слизистые и кожные покровы. Часть антигенов может попадать 

к  человеку  в  виде  вакцин  и  иммуномодулирующих  лекарственных  средств 

(агентов).  Иммуномодуляторы  либо  усиливают,  либо  ослабляют  иммунный 

ответ  организма,  поэтому  в  зависимости  от  свойств  их  подразделяют  на 

иммуностимуляторы  и  иммуносупрессоры.  Иммунный  ответ - это  сложный 

процесс  межклеточного  взаимодействия  различных  типов  лимфоидных 

клеток  с  участием  специфических  гормонов,  в  результате  чего,  так 

называемые  В-клетки  активно  синтезируют специфические антитела  против 

данного  антигена.  Антитела,  однородные  по  структуре  и  специфичности, 

производимые 

в 

неограниченных 

количествах, 

называются 

моноклональными антителами.  

Способы  усиления  иммунного  ответа  по  типу  воздействия  различают  не 

только  как  активные  и  пассивные,  но  также  как  специфические  и 

неспецифические (табл.3).  

Таблица 3. Способы  усиления  иммунного  ответа  с  помощью 

иммунобиопрепаратов. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

302

                                            Тип воздействия 

         Активный 

                          Пассивный 

Специфический 

Неспецифический 

 

Вакцины 

на 

основе 

рекомбинантных 

протективных  антигенов, 

живых 

гибридных 

носителей. 

 

 

 

 

Поликлональные  

антитела:  

к инфекционным  

агентам,  

к микробным  

токсинам 

 

 

 
Рекомбинантные 

интерлейкины, 

интерфероны и другие 

цитокины. 

Тимические факторы. 

Трансплантация 

костного мозга. 

 

Как видно из таблицы, к группе активных специфических препаратов можно 

отнести  вакцины,  полученные  на  основе  либо  рекомбинантных,  

протективных  антигенов,  либо  живых  гибридных  носителей.  К  группе 

препаратов  для  образования  пассивного  иммунитета  (неспецифической 

иммуностимуляции) относят рекомбинантные интерлейкины, интерфероны и 

другие цитокины.  

Вместе  с  тем,  существует  группа  препаратов  с  иммуносупрессивной 

активностью,  появление  которых  в  клинической  практике  в  начале 60-х 

годов  прошлого  века  было  связано  с  необходимостью  подавления  реакции 

отторжения  тканей  при  трансплантации  органов  и  лечения  аутоиммунных 

заболеваний (табл.4). 

Таблица 4. Способы  супрессии  иммунного  ответа  с  помощью 

иммунобиопрепаратов

 

 

 

 

303

 

                                                 Тип воздействия 

               Специфический 

     Неспецифический 

Активный 

Пассивный 

 

Рекомбинантные 

антигены.  

IgE - связующие 

молекулы 

и 

созданные  на  их 

основе 

толерогены. 

 

 
Иммунотоксины, 

антиидиотипичес-

кие 

антитела 

в 

качестве 

мишени 

для аутоантител. 

Специфическая 

плазмоиммуносорб

ция. 

 

Моноклональные  антитела 

против 

цитокинов. 

Неспецифическая 

гемосорбция 

и 

иммуноплазмофорез. 

 

 

 

 

 

 

Как  видно  из  таблицы,  к  препаратам  вызывающим  супрессию 

специфического  иммунного  ответа  к  какому-либо  аутоантигену  относятся 

толерогены.  Их  получают,  конструируя  комплекс  из  рекомбинантных 

антигенов и неиммуногенных носителей, подавляющий специфический LgE-

ответ  к  аллергену.  При  коньюгации  цитостатика  или  токсина  с  антителами 

(иммунотоксины) 

можно 

осуществить 

направленный 

транспорт 

лекарственного  средства  к  определенному  рецептору  клетки,  к  конкретной 

субпопуляции клеток, например, к Т - лимфоцитам (Т-хелперам). Кроме того, 

антиидиотипические  антитела  (антитела,  образующиеся  против  антиген 

связывающих  центров

)

  могут  быть  мишенью  для  аутоантител,  с  помощью 

которых  можно  влиять  на  течение  аутоиммунного  заболевания,  нивелируя 

его  симптомы,  корректируя,  например,  нарушения  свертывающей  системы 

крови и т.д.  

 

304

Методы 

пассивной 

иммуносупрессии 

включают 

специфическую 

плазмоиммуносорбцию,  которая  используется  при  тяжелых  формах 

аллергических  заболеваний.  С  помощью  этого  метода  можно  удалять  из 

крови больного глобулины и аллергеноспецифические антитела. 

В 

современной 

фармацевтической 

биотехнологии, 

кроме 

иммуномодуляторов  и  иммуносупрессоров,  значительное  место  отводится 

лекарственным  и  диагностическим  препаратам,  получаемым  на  основе 

медиаторов иммунной системы. 

Медиаторы  иммунологических  процессов,  являющиеся  в  обобщенном  виде 

полипептидными  факторами  неиммуноглобулиновой  природы,  называются 

цитокинами. Белки, синтезируемые лимфоцитами, называют лимфокинами, а 

макрофагами  и  моноцитами - монокинами.  Иммуномедиаторы - это  единая 

функциональная  совокупность,  обеспечивающая  в  гомеостазе  созревание  и 

дифференцировку Т- и В-клеток, путем регулирования их пролиферативной 

активности.  Как  правило,  количество  медиаторов  в  организме  не  велико  и 

они  быстро  инактивируются.  С  помощью  биоинженерии  удалось  решить 

проблему  получения  интерлейкина -1 и -2 для  группы  Т-клеточных 

лимфокинов, а также медиаторов семейства интерферонов.  

Показанием  к  терапии  служит  эндогенный  дефицит  интерлейкина -2, 

возникающий, например, после трансплантации костного мозга, а также при 

цитостатической  терапии.  В  настоящее  время  методами  генетической 

инженерии  можно  получать  препараты  всех  классов  интерферонов, 

положительные  результаты  применения  которых  были  получены  при 

лечении вирусных заболеваний и отдельных видов опухолей (в онкологии). 

Лекарственные  вещества,  проявляющие  высокую  активность  при 

тестировании in vitro (обычно  в  культуре  клеток),  зачастую  оказываются 

значительно  менее  эффективными in vivo. Кажущееся  снижение  их 

активности  объясняется  тем,  что  они  не  достигают  органа  или  клетки-

мишени в нужной концентрации. Увеличение дозы принимаемого препарата 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  36  37  38  39   ..