Самые высокооплачиваемые профессии в россии и в мире

Рецепт ГМО: режь, исправляй, сшивай

Так как же сделать ГМО из обычного растения? Рецепт довольно прост. Возьмите геном растительной клетки и добавьте в него «генетическую конструкцию» — последовательность ДНК, кодирующую производство нужного белка. Доставить ген можно с помощью вектора

— молекулы ДНК или РНК, способной «размножаться» и переносить чужеродный наследственный материал из клетки в клетку. Таким образом можно добавить сразу несколько генов, например, с помощью вектора на основекольцевой бактериальной плазмиды .

На первый взгляд, все просто, если не задумываться о том, как вставить новый генный фрагмент именно в тот участок ДНК растительной клетки, который нам нужен. А ведь в этом и заключается самая сложная задача редактирования генома, результатом которого являются современные ГМО.

Для того, чтобы расщеплять молекулы ДНК в точно заданных участках, сначала стали использовать рестриктазы

— ферменты-«ножницы», способные узнавать определенные последовательности нуклеотидов (строительных блоков ДНК). Функцию сшивки ДНК-цепи исполняли другие ферменты — ДНК-лигазы , призванные исправлять (репарировать ) повреждения в структуре ДНК.

Сегодня, как и 30–40 лет назад, эти методы активно используют для получения новых вариантов бактериальных и вирусных геномов. А вот для успешной работы с геномами высших организмов (таких как растения, животные и мы с вами) этих инструментов оказалось недостаточно. Дело в том, что рестриктазы способны узнавать лишь короткие последовательности ДНК, что вполне достаточно для эффективного расщепления коротких ДНК-цепей бактерий, где такие участки встречаются нечасто. Но геномы высших организмов содержат огромное множество коротких последовательностей нуклеотидов, узнаваемых рестриктазами, поэтому «прицельность» метода оказывается очень плохой.

Для редактирования таких геномов пришлось создавать свои инструменты точечного воздействия на ДНК: сначала олигонуклеотид-направленный мутагенез

растений, затемсайт-направленный мутагенез с использованием ферментов-нуклеаз с «цинковыми пальцами», TALENs-нуклеаз и даже мегануклеаз (Закиян, 2014; Daboussi, 2015). Но лишь с открытием в 2012–2013 гг. знаменитой технологии CRISPR/Cas9 ученые вплотную подошли к точному исправлению или редактированию генов и геномов (Cong, 2013). Возможность вносить контролируемые изменения в наследственную информацию живых клеток стала настоящим прорывом и повлекла за собой глобальные изменения в селекции.

Изучение рынка

Здесь мне нужно было разобрать две вещи:

• куда можно и стоит поступать
• как потом попасть на работу в клевый стартап

Прошла мини-курс о поступлении за рубеж «Умная заграница» за 1500 рублей. Мне показалось, что основная цель курса – завлечь людей на следующую большую программу за ~20 тысяч рублей. Но зато дают много полезных ссылок и шаблон резюме, помогают подобрать для себя список грантов и бесплатных образовательных программ.

Ходила на мероприятия, посвященные биологам и научной карьере. Основной организатор таких мероприятий в России – Future Biotech.

Очень понравились выступления Виктории Коржовой о том, как строить научную карьеру за границей. У нее, кстати, есть свой паблик, где она выкладывает много полезной информации.

Я подошла к Виктории после одного из выступлений. Она посоветовала: «Попробуй несколько месяцев поработать в лаборатории, вдруг тебе НЕ понравится». Для меня это звучало как «Слетай в космос на звездолете, вдруг тебе не понравится».

Странности ученых

Не странности, конечно. А те специфические качества, которые я не замечала в общении с людьми других профессий.

1. Ученые очень холодно относятся к научпопу. Я бы даже сказала, с неприязнью. «Зачем такие книги читать, почему вы не читаете “Биологию стволовых клеток”?» «В России нормального научпопа нет». Это самые мягкие примеры того, что я слышала о научпопе 🙂
2. Ученые общаются на своем языке, полном терминов. Если есть термин, то они выберут его, потому что так корректнее. «Суспендировать», а не смешивать. «Амплифицировать», а не размножить. Белок «экспрессируется» в клетке, а не выделяется. А теперь представьте, что предложение из 10 слов наполовину состоит из таких терминов – это будет речь Павла Юрьевича 🙂 Можно послушать подкаст с Павлом здесь.
3. Главная цель ученого – провести исследование и получить вывод, получить новое знание. Будет ли кто-то регистрировать патент и строить на этом знании бизнес – ему по большей степени все равно.

Растения, устойчивые к вирусам

Создание вирусоустойчивых сортов – ещё одно направление генной инженерии растений.

Для создания таких сельскохозяйственных растений используется так называемая перекрёстная защита. Сущность этого является в том, что растения, инфицированные одним видом вируса, становятся устойчивыми к другому, родственному вирусу, так как происходит своего вида вакцинация. В растения вводят ген ослабленного штамма вируса, что предотвращает его поражение более вирулентным (вызывающим заболевание) штаммом того же или близкородственного вируса.

Таким геном-защитником может служить ген, кодирующий у вируса синтез белка оболочки, окружающий нуклеиновую кислоту. Этот ген используется для создания in vitro с помощью обратной транскриптазы к ДНК — ДНК-копии. К ней присоединяют необходимые регуляторные элементы и с помощью специальным образом подготовленной Ti-плазмидой агробактерии переносят в растения. Трансформированные растительные клетки синтезируют белок оболочки вируса, а выращенные из них трансгенные растения либо совсем не заражаются его более вирулентными штаммами, либо дают слабую и запоздалую реакцию на вирусную инфекцию.

Это один из механизмов защитного действия вирусного гена, который до сих пор не вполне ясен и может сопровождаться нежелательными последствиями.

Обучение

Получить образование по специальности “Биоинженерия” можно во многих образовательных учреждениях. В общем для абитуриентов доступны 53 ВУЗа, в которых для обучения студентов используется двенадцать разных программ. Для поступления в ВУЗ абитуриент должен сдать ЕГЭ по биологии, химии, физике. Выбор программы зависит от уровня учебного заведения, профиля, материально-технической базы и будущей специальности, которую получат студенты.

• МГУ им. М.В. Ломоносова;
• МГМУ им. И.М. Сеченова;
• ИТМО;
• СПбАУ РАН;
• Санкт-Петербургский государственный университет;
• Военно-космическая академия имени А. Ф. Можайского Министерства обороны Российской Федерации;
• Московский педагогический государственный университет;
• Московский государственный гуманитарный университет имени М. А. Шолохова;
• Московский государственный областной университет.

Длительность обучения на стационаре составляет 4 – 5 лет, в зависимости от квалификации, “бакалавриат” или “специалист”. На магистратуре обучение длится два года. По завершению обучения в магистратуре вы сможете продолжить обучение в аспирантуре и после этого заниматься научно-исследовательской работой. Обучение в аспирантуре длится три года на очном отделении, и четыре года на заочном отделении. Также доступна дистанционная форма обучения, например, в университете С.Ю. Вите.

Перед поступлением обязательно ознакомьтесь с характеристикой ВУЗа, его материально-техническим обеспечением, преподавательским составом, доступными специальностями для обучения. Зная как можно больше информации вы точно сможете определиться с местом учебы. Также обязательно узнайте о том, какие предметы нужно будет сдавать и какой проходной балл необходим для поступления.

Если по окончании учебы вы защитите кандидатскую диссертацию, то это будет большим преимуществом в дальнейшей работе. Со степенью кандидата проще устроиться на работу в ВУЗ, научный центр. За научную степень вам будут доплачивать дотации к зарплате согласно тарифной сетке по специальности.

Во время обучения студенты будут осваивать много дисциплин, а именно будут учиться делать такие вещи:

• Конструировать модифицированные и новые биологические объекты;
• Проводить эксперименты с клетками и культурами клеток;
• Исследовать внутриклеточный транспорт токсичных молекул;
• Изучать структурные особенности и взаимодействие макромолекул;
• Осуществлять получение искусственных белков с заданным свойствами, синтезировать и изучать свойства таких белков;
• Проводить различные биоинженерные исследования (культивирование клеток различного происхождения, создание генно-инженерных конструкций, клонирование и т.д.);
• Изучать генетические маркеры выносливости и работоспособности человека;
• Создавать компьютерные программы, которые будут использоваться в биоинженерии и биоинформатике;
• Создавать специализированные и общедоступные биоинформационные сайты;
• Преподавать биоинженерию, биоинформатику и другие смежные дисциплины в различных образовательных учреждениях (вузах, колледжах).

Также во время учебы студенты будут проходить разные виды практики. Учебная и производственная практики могут проходить на современных фармацевтических и биофармацевтических предприятиях, в научно-исследовательских институтах медико-биологического и химического профилей, на кафедрах и в лабораториях вузов.

Обучение работника продолжается и на рабочем месте. Это происходит в виде производственной практики, посещении курсов повышения квалификации, посещении семинаров, на научно-практических конференциях и симпозиумах. Все это поможет повысить уровень квалификации, что в будущем отобразится на профессиональном росте и размере заработной платы.

Кто такой генный инженер и чем он занимается

Генный инженер – ученый, сфера деятельности которого генетическое перепрограммирование. Цель такой работы – получение видов растений, животных и прочих живых организмов с измененным набором генов. Благодаря генной инженерии ученым удается создавать новые биологические виды, минуя длительный процесс традиционной селекции.

В результате экспериментов ученых-генетиков на свет появляются более жизнеспособные сорта растений. Такие биологические виды обладают высокой морозоустойчивостью и способностью противостоять вредным насекомым. Внедрение чужеродных молекул ДНК может влиять на урожайность и декоративные свойства.

В области животноводства работа генного инженера направлена на разведение неприхотливых особей, способных к размножению не в самых благоприятных условиях. Для мясного животноводства приоритетным направлением считается увеличение массы животного. Для молочных пород работа ведется в направлении увеличения лактации. Таким образом, ученые генетики увеличивают рентабельность сельского хозяйства за счет выведения более жизнестойких видов.

Основные обязанности генного инженера

Работа генного инженера проходит в лабораториях научно-исследовательских институтов.

К основным обязанностям генного инженера относят такие виды деятельности:

• выведение трансгенных культур;
• видоизменение генной структуры организмов с целью усилить их сопротивляемость различным заболеваниям;
• исследование генной структуры отдельных видов;
• наблюдение за подопытным материалом;
• составление отчетов о проделанной работе, написание научных статей;
• выступления на конференциях, семинарах, симпозиумах и т. д.

Соединение разных плазмид

Плазмиды можно разрезать, фрагменты сращивать друг с другом, а затем такие комбинированные плазмиды вводить в клетки. Можно соединять фрагменты ДНК одного и того же вида или же разных видов.

Также по теме:

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Поскольку плазмидная ДНК представляет собой замкнутую кольцевую молекулу, кольцо нужно сперва разорвать таким образом, чтобы свободные концы были в химическом отношении реакционноспособными, пригодными для последующего соединения. Достичь этого удается либо простым механическим путем (например, сильным встряхиванием), либо с помощью различных ферментов, называемых нуклеазами (рестриктазами). Затем фрагменты ДНК соединяют с помощью лигаз – ферментов, исправляющих повреждения в ДНК и сшивающих концы ее разорванных нитей. Именно таким путем плазмиды из штамма E. coli

, устойчивого к тетрациклину, и плазмиды из штамма, устойчивого к другому антибиотику, каномицину, можно соединить и получить штаммE. coli , устойчивый к обоим антибиотикам.

Изменения в сельском хозяйстве

Конец 80-х годов. Ученые успешно закончили эксперимент по внедрению генов. Десятки видов животных и растений стали объектами опытов. Удалось добиться высоких результатов. Растения стали устойчивыми к заморозкам, пестицидам и вирусам. Позже при помощи опытов в генно-инженерных лабораториях ученые внедрили в клетки томата, картофеля и хлопчатника гены земляной бактерии. Растения стали устойчивыми к воздействию грызунов. Сегодня ученые настолько далеко зашли в своих экспериментах, что могут создавать капусту, которая самостоятельно выделяет яд скорпиона для убийств насекомых, бананы, которые помогают излечить гепатит и иные заболевания и даже деревья, не подверженные негативным воздействиям. Однако употребление генно-модифицированной продукции в пищу грозит осложнениями и даже бесплодием, что скажется на следующих поколениях. Именно такой результат был получен после опытов, проведенных на мышах и крысах.

Профессия генный инженер

Генный инженер —это научный сотрудник, специализирующийся в области молекулярной биологии и занимающийся изменением свойств и качеств организмов посредством вмешательства в генетический аппарат с применением техники молекулярного клонирования: выделения, перенесения, синтеза и комбинирования их ДНК и РНК. Существует несколько направлений деятельности: технология стволовых клеток, биоиндустрия, генотерапия. Конечными задачами этой отрасли являются получение модифицированных видов растительных культур, лечение тяжёлых наследственных и онкологических заболеваний, бесплодия, выращивание тканей для трансплантации. Зарплата

20 — 30 лет

График работы	Полный день
Образование	Высшее
Спрос на рынке	32 открытых вакансий
Возраст кандидатов

Таблица 1. Основные характеристики профессии

Кто такой генетик и чем он занимается

Специалист, который занимается в области генетики, называется врач генетик. Генетика – это наука, которая изучает все живое на планете. Главным предметом генетики является наследственность и изменчивость. Словом, генетик занимается детальным изучением различных химических формул, эволюционные ситуации и строения ДНК. Помимо этого, специалист занимается исследованием законов наследования генов, а затем ведет поиск практического применения всего изученного. Врач-генетик помогает сделать прогноз относительно рождения детей без генетических отклонений или изменить развитие некоторых болезней генетического характера. Именно в такие моменты заинтересованные лица обращаются к специалисту этого профиля. Они также создают те уникальные медикаменты, которые смогут лечить самых безнадежных больных. Знания и результаты исследований в данной области помогают при генетической экспертизе в медицине и криминалистике, а также в других отраслях. В целом работа, которая ведется генетиками научных лабораториях и исследовательских институтах связана с наблюдением за процессами наследственности и мутации.

Описание профессии врач генетик

Врач генетик занимается следующими видами медицинской деятельности: генная инженерия, лечебная практика и научно-исследовательская работа. Специалисты в этой области могут работать в научно-исследовательских институтах, сельскохозяйственных институтах и организациях, фармацевтических компаниях, медицинских учреждениях и уголовном судопроизводстве. Профессионал в данной области считается знатоком «узкой» направленности, как и спортивный психолог, который занимается вопросами психологи и психотерапии только в области спорта и физкультуры.

Как и врач пульмонолог, специалист, который является врачом генетиком, должен обладать определенными профессиональными навыками. Он должен знать химию и биологию на уровне продвинутого специалиста и иметь широкое представление о генетических процессах, которые происходят внутри организмов. Врач генетик проводит генетический анализ с использованием лабораторных оборудований и аппаратуры для исследований.

Личные качества представителей профессии врач генетик

Необходимо знать, что профессия врача генетика в обязательном порядке требует наличие высшего образования в области общей медицины и специализации генетика. Он получает специализацию, которая отмечается в дипломе «Генетика». Подобную подготовку можно получить на кафедре по подготовке генетиков широкого профиля при ведущих учебных заведениях: Московский государственный университет им. Ломоносова, Санкт-Петербургский государственный университет, Новосибирский государственный университет, а также ряд сельскохозяйственные и медицинские высшие учебные заведения. Врач генетик должен обладать высокой ответственностью, честностью и склонностью к постоянному повышению профессиональных знаний. Ему также придется постоянно совмещать научную и практическую деятельности в своей работе. От специалиста, который занимается вопросами генетики, требуется особая внимательность и представление точного результата при определении некоторых аспектов, которые могут серьезно повлиять на жизнь людей, например, при определении ДНК предполагаемого преступника или установлении факта отцовства.

Что требуют

Качества, необходимые генному инженеру:

• любовь к естественным наукам;
• аналитический склад мышления;
• умение принимать нестандартные решения;
• способность к высокой концентрации внимания;
• наблюдательность;
• способность запоминать большие объёмы научной информации;
• целеустремленность;
• организованность.

Образование

Высшее профессиональное по одной из специальностей: «микробиология», «генетика», «биология», послевузовская подготовка в аспирантуре, специализированные профессиональные курсы.

Средняя стоимость образования 90 тыс. рублей в год / 4 года.

ВУЗ	Стоимость обучения / в год	Время обучения	Бюджет
МГУ имени Ломоносова	217 000 рублей	4 года	44
Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова	102 000 рублей	4 года	53
Дальневосточный федеральный университет	75 000 рублей	4 года	38

Таблица 2. Средняя стоимость обучения в год.

• прикладные знания в области химии, физики, биологии, бионики, биоинформатики, биомедицины, клонировании, инженерии;
• опыт проведения опытных исследований и наблюдений;
• умение работать с химическими реактивами, биоматериалами, пользоваться высокотехнологичным оборудованием, вычислительной техникой;
• уверенное владение ПК и профессиональным ПО;
• знание английского языка: разговорная речь, чтение научной литературы.

Большинство специалистов и научных деятелей этого направления — люди в возрасте 34–50 лет.

Средний возраст

Опыт работы

Приветствует опыт деятельности лаборантом в научно-исследовательском центре, фармацевтической компании, учебном заведении.

Рабочий день генного инженера

Генные инженеры, конечно, не называют себя генными инженерами. Они зовутся молекулярными биологами.

МФТИ находится в городе Долгопрудном под Москвой. Я приезжала туда к 11, уезжала домой обычно в 20:00.

Вид из лаборатории

Первую неделю в лабе я следила, что и как делают другие сотрудники. А потом мне назначили научного руководителя Светлану Дмитриевну Звереву, она сказала: «Вот твоя пипетка, вот твои клетки. Делай».

Лабораторная пипетка выглядит вот так. Как космический бластер

Светлана Дмитриевна разрабатывает новый метод генной инженерии растений. В основном я занималась тем, что брала на себя маленькие части ее проекта:

• подготовить плазмиды (плазмида – это кусок ДНК в кольце. Мне нужно было «разрезать и заново сшить» цепочку ДНК в нужных местах),
• подготовить клетки (изменить геном клеток с помощью плазмиды) и т. д.

Мой рабочий стол

В пробирках – мои плазмиды

Проверяю с помощью агарозного гель-электрофореза, получилась ли нужная мне цепочка ДНК

Кстати, мне разрешали работать с реактивами, пробирочка каждого из которых стоит ~20 тысяч рублей. В жизни бы не подпустила новичка к таким дорогим штукам!

Холодильник с реактивами

Через 3 месяца Светлана позволила юному падавану готовить растения для экспериментов.

В отдельной лаборатории сажаю черенки табака на гель

Посадила черенки табака, чтобы потом на нем проводить опыты

На сленге ученых то, чем я занималась, называется «капать» – потому что много времени ты проводишь с пипеткой и капаешь свои растворы из пробирки в пробирку. На некоторых вечеринках ко мне подходили молодые люди и спрашивали «О, ты капаешь?» – это звучало как «О, ты играешь в рок-группе?»

Как бы круто все это ни звучало, в США такому учат еще в школе. Опыты с геномом клеток входят в школьную программу по естествознанию.

Нужно добавить, что российские школьники все равно могут попробовать себя в молекулярной биологии: либо прийти в лабораторию геномной инженерии МФТИ, либо пройти программу в Школе молекулярной и теоретической биологии, проходящей при поддержке Zimin Foundation.

Еще я делала стандартные для ученого процедуры:

• вела лабораторный журнал (т. е. записывала все свои действия и результаты экспериментов), чтобы затем можно было убедиться, что опыт был проведен правильно,
• изучала зарубежные исследования по нужной мне теме.

В лаборатории

Многие ученые работают по выходным, потому что у клеток и растений нет выходных. Если по ходу опыта нужно прийти и проверить клетки 1 января в 6 утра – ученый придет и будет проверять клетки.

Кстати, эксперимент может не получиться 5 раз подряд – это нормально. Клетки с нужным геномом для проекта Светланы я получила с четвертого раза (правда, в моем случае всё можно списать на неопытность).

Вы спросите: «А как ты резала геном, если ничего не знаешь в биологии?» Дело в том, что в научном процессе много протоколов. Чтобы «разрезать» геном, нужно смешать вот такие растворы, подержать их на льду, потом согреть, потом снова на лед и т. д.

Мне дали стопку таких протоколов, и я просто все делала по инструкции. Для этого и учиться особо не нужно.

Пример протокола

А вот для чего нужно учиться годами и следить за миром науки: чтобы самому проектировать эксперименты. «Цель – получить особи свиней, устойчивых к африканской чуме. Я возьму эти клетки, эти плазмиды, эти рестриктазы, подготовлю такую конструкцию, потом вставлю конструкцию в геном зародышей свиней, а вот в этих зародышах менять не буду, потому что…» и т. д.

То есть, я просто делала ручную лаборантскую работу. Говоря об ученых, я не называю себя таковым и не считаю себя им. Спроектировать эксперимент я не способна.

По пятницам у нас проводились «симпозиумы»: кто-то из сотрудников готовил доклад о зарубежной научной статье, а потом мы садились с пиццей и вином и обсуждали новые открытия.

Мне тоже выпало счастье готовить доклад, и это было самым сложным испытанием. Представьте, что вам нужно за неделю выучить новый язык, а затем на этом же языке рассказать поэму, притом еще ответить на вопросы по тексту. Вот примерно так я себя чувствовала.

На пятничном симпозиуме

Использование вирусов

Вирусы также достаточно часто используются для конструирования векторов, обеспечивающих перенос новых генов в растения. Чаще других для этой цели выделяют вирус мозаики цветной капусты. В природе он заражает только крестоцветные, однако известно, что в экспериментальных условиях способен поражать и другие виды растений.

Геном вируса мозаики представляет собой небольшую двунитевую кольцевую ДНК. Некоторые из его генов могут быть заменены на другие, интересующие исследователя. Проникая в растительную клетку, вирус вносит в неё не только свою собственную ДНК, но и встроенный в неё чужеродный ген.

Векторной системой, способной переносить новые гены в растения, могут быть и вирусы, у которых генетический материал представлен РНК. Вирусы этой группы способны с высокой частотой проникать в растительные клетки, активно в них размножаться и тем самым обеспечивать высокий уровень экспрессии введённых генов вследствие увеличения их количества.

Место работы

В первую очередь биоинженер – это научный сотрудник, и поэтому работать он может в различных исследовательских институтах, центрах и университетах. Помимо научных исследований специалист занимается преподаванием в учебных заведениям. Прекрасная возможность для карьерного роста – это проводить исследования в рамках международного проекта или гранта для крупных компаний, выделяющих для этого приличное финансирование. В некоторых случаях штатного биоинженера нанимают компании и корпорации, деятельность которых относится к сельскому хозяйству или медицине.

Устраиваясь на работу, специалист должен знать ключевые азы в области биологии, химии, физики и генетики. Также будущий работник должен владеть английским языком, так как во время работы придется общаться с иностранными коллегами, спонсорами и работодателями. Во время работы нужно будет посещать международные конференции, симпозиумы в качестве слушателя и докладчика, так что без знания английского языка никак не обойтись. Вам обязательно нужно уверенно владеть компьютером, специальным оборудованием и техникой. Также знать правила хранения реактивов, лекарств и препаратов.

Генный инженер – кто это

Генный инженер – это учёный, занимающийся в сфере генной инженерии и работающий с генами живых организмов (животных, растений и прочего) на ДНК-уровне с целью изменения генного кода и получения новых либо модифицированных форм жизни.

Генная инженерия набрала популярность во второй половине 20 века, когда наука шагнула достаточно далеко, чтобы исследовать живые организмы на молекулярном уровне. Так, в 1980 году учёные Ф.Сенгер и У.Гилберт после многолетних попыток смоги прочитать информацию, записанную в генах (в последствии чего даже стали лауреатами Нобелевской премии). Это позволило более детально изучать ДНК-информацию исследуемых объектов и менять их наследственные данные.

В первую очередь, сфера генной инженерии будет интересна тем, кто ищет профессию, связанную с биологией и химией.

На сегодняшний день профессия генного инженера направлена на выполнение таких задач:

• Исследование генов организмов с целью выявления новых взаимосвязей
• Создание новых растений
• Модификация существующих растений с целью обеспечения их большей устойчивости негативным факторам (таким как вредные насекомые, вирусы, неблагоприятная экология и прочее)
• Выведение новых типов животных
• Наблюдение за процессом выведения новых видов, проведение проверок и составление отчётностей
• Научная деятельность в формате преподавания, ведения лекций, выступлений, написания научных работ.

История развития и методы[ | ]

См. также: Редактирование генома

Во второй половине XX века было сделано несколько важных открытий и изобретений, лежащих в основе генной инженерии

. Успешно завершились многолетние попытки «прочитать» ту биологическую информацию, которая «записана» в генах. Эта работа была начата английским учёным Фредериком Сенгером и американским учёным Уолтером Гилбертом (Нобелевская премия по химии 1980 года). Как известно, в генах содержится информация-инструкция для синтеза в организме молекул РНК и белков, в том числе ферментов. Чтобы заставить клетку синтезировать новые, необычные для неё вещества, надо чтобы в ней синтезировались соответствующие наборы ферментов. А для этого необходимо или целенаправленно изменить находящиеся в ней гены, или ввести в неё новые, ранее отсутствовавшие гены. Изменения генов в живых клетках — это мутации. Они происходят под действием, например, мутагенов — химических ядов или излучений. Но такие изменения нельзя контролировать или направлять. Поэтому учёные сосредоточили усилия на попытках разработать методы введения в клетку новых, совершенно определённых генов, нужных человеку.

Все методы генетической инженерии применяются для осуществления одного из следующих этапов решения генно-инженерной задачи:

1. Получение изолированного гена.
2. Введение гена в вектор для переноса в организм.
3. Перенос вектора с геном в модифицируемый организм.
4. Преобразование клеток организма.
5. Отбор генетически модифицированных организмов (ГМО ) и устранение тех, которые не были успешно модифицированы.

Процесс синтеза генов в настоящее время разработан очень хорошо и даже в значительной степени автоматизирован. Существуют специальные аппараты, снабжённые ЭВМ, в памяти которых закладывают программы синтеза различных нуклеотидных последовательностей. Такой аппарат синтезирует отрезки ДНК длиной до 100—120 азотистых оснований (олигонуклеотиды). Получила распространение техника, позволяющая использовать для синтеза ДНК, в том числе мутантной, полимеразную цепную реакцию. Термостабильный фермент, ДНК-полимераза, используется в ней для матричного синтеза ДНК, в качестве затравки которого применяют искусственно синтезированные кусочки нуклеиновой кислоты — олигонуклеотиды. Фермент обратная транскриптаза позволяет с использованием таких затравок (праймеров) синтезировать ДНК на матрице выделенной из клеток РНК. Синтезированная таким способом ДНК называется комплементарной (РНК) или кДНК. Изолированный, «химически чистый» ген может быть также получен из фаговой библиотеки. Так называется препарат бактериофага, в геном которого встроены случайные фрагменты из генома или кДНК, воспроизводимые фагом вместе со всей своей ДНК.

Чтобы встроить ген в вектор, используют ферменты — рестриктазы и лигазы, также являющиеся полезным инструментом генной инженерии. С помощью рестриктаз ген и вектор можно разрезать на кусочки. С помощью лигаз такие кусочки можно «склеивать», соединять в иной комбинации, конструируя новый ген или заключая его в вектор. За открытие рестриктаз Вернер Арбер, Даниел Натанс и Хамилтон Смит также были удостоены Нобелевской премии (1978 г.).

Техника введения генов в бактерии была разработана после того, как Фредерик Гриффит открыл явление бактериальной трансформации. В основе этого явления лежит примитивный половой процесс, который у бактерий сопровождается обменом небольшими фрагментами нехромосомной ДНК, плазмидами. Плазмидные технологии легли в основу введения искусственных генов в бактериальные клетки.

Значительные трудности были связаны с введением готового гена в наследственный аппарат клеток растений и животных. Однако в природе наблюдаются случаи, когда чужеродная ДНК (вируса или бактериофага) включается в генетический аппарат клетки и с помощью её обменных механизмов начинает синтезировать «свой» белок. Учёные исследовали особенности внедрения чужеродной ДНК и использовали как принцип введения генетического материала в клетку. Такой процесс получил название трансфекция.

Если модификации подвергаются одноклеточные организмы или культуры клеток многоклеточных, то на этом этапе начинается клонирование, то есть отбор тех организмов и их потомков (клонов), которые подверглись модификации. Когда же поставлена задача получить многоклеточные организмы, то клетки с изменённым генотипом используют для вегетативного размножения растений или вводят в бластоцисты суррогатной матери, когда речь идёт о животных. В результате рождаются детеныши с изменённым или неизменным генотипом, среди которых отбирают и скрещивают между собой только те, которые проявляют ожидаемые изменения.

Обязанности

В первую очередь у работника должно быть высшие профильное образование, превосходные знания по биологии, физике, химии и генетике, владение иностранными языками и умение работать с компьютерной техникой.

Главная задача специалиста – разработка современных технологий в биологии и медицине для решения проблем охраны здоровья. Специалист обязан работать над способами изменения свойств живых организмом, разработкой искусственных органов, разработкой генно-модифицированных организмов. Специалист обязан относится к своей работе ответственно, ведь от этого зависит жизнь и здоровье людей. Биоинженер занимается разработкой новых лекарственных препаратов.

Благодаря их стараниям появились такие лекарства, как инсулин, гормон человеческого роста, интерферон, вакцина против гепатита B. Дополнительно специалист должен заниматься синтезом эффективных биокатализаторов, применяемых в промышленности, созданием микроорганизмов, способствующих оперативной утилизации отходов.

В спектр должностных обязанностей также входит:

• генная селекция продуктов питания;
• планирование рабочего процесса;
• наблюдения за подопытными объектами;
• фиксация полученных в ходе эксперимента данных и дальнейшая их обработка;
• подготовка нужных материалов и технического оснащения;
• соблюдения правил ТБ на рабочем месте.