Jei praėjęs šimtmetis pasiliko kosminio pavadinimą, tai dabartiniams laikams būdingas spartus naujų technologijų vystymasis, išradimų, kurie ne taip seniai buvo laikomi mokslinės fantastikos rašytojų išradimais, įvedimas į kasdienį gyvenimą. Ateina naujų technologijų era. Rimto profesijos pasirinkimo slenksčio atsidūrę jaunuoliai vis dažniau atkreipia dėmesį į perspektyvias ateities profesijas. Šiai kategorijai priklauso specialybė „biotechnologijos“. Ką konkrečiai tiria šis mokslas ir ką turi daryti specialistas, pasirinkęs tokį viliojantį užsiėmimą?

Istorinis fonas

Šio mokslo pavadinimą sudaro trys graikiški žodžiai: „bio“ - gyvenimas, „tekne“ - menas, „logotipas“ - mokslas. Specialybė „Biotechnologija“ yra kartu nauja perspektyvi kryptis, o kartu gali būti vadinama seniausia pramoninės gamybos šaka.

Žinynuose ir žodynuose biotechnologija apibrėžiama kaip mokslas, tiriantis galimybę panaudoti natūralius cheminius ir biologinius procesus bei objektus pramoninėje gamyboje ir kasdienėje žmogaus veikloje. Senovės vyndarių, kepėjų, virėjų ir gydytojų naudojami fermentacijos procesai yra ne kas kita, kaip biotechnologijų taikymas praktikoje. Pirmąjį mokslinį pagrindą šiems procesams XIX amžiuje davė Louisas Pasteuras. Terminą „biotechnologija“ 1917 m. pirmą kartą pavartojo vengrų inžinierius Karlas Ereckis.

Specialybės „Biotechnologija“ ir „Bioinžinerija“ paspartėjo po daugelio mikrobiologijos ir farmakologijos atradimų. Uždarytos įrangos ir bioreaktorių paleidimas paskatino antimikrobinių ir antivirusinių vaistų kūrimą.

Mokslų komunikacija

Šiuolaikinės chemijos technologijos ir biotechnologijos (specialybė) sujungia biologijos, chemijos ir technikos mokslus. Naujų šios srities tyrimų pagrindas yra mikrobiologija, genetika, chemija, biochemija, molekulinė ir ląstelių biologija bei embriologija. Didelį vaidmenį atlieka inžinerijos sritys: robotika, informacinės technologijos.

Specialybė – biotechnologijos: kur dirbti?

Po bendriniais specialybės „biotechnologijos“ pavadinimais slepiasi daugiau nei dvidešimt specializacijų ir sričių. Universiteto absolventus, turinčius tokią profesiją, galima drąsiai vadinti generalistais. Studijų metu jie įgyja žinių medicinos, chemijos, bendrosios biologijos, ekologijos, maisto technologijos srityse. Biotechnologai laukiami kvepalų ir farmacijos pramonėje, maisto produktus ir maisto papildus gaminančiose įmonėse. Šiuolaikiškumas laukia naujų mokslininkų pasiekimų genų inžinerijos, bionikos ir hibridizacijos srityse. Inžinieriaus biologo darbo vieta gali būti siejama su aplinkosaugos įmonėmis, su darbu astronautikos ir robotikos srityje. Inžinieriai, biochemikai, biofizikai, ekologai, vaistininkai, gydytojai – visas šias profesijas vienija specialybė „biotechnologijos“. Kiekvienas universiteto absolventas pagal savo sugebėjimus ir pagal širdį sprendžia, kam dirbti. Biologo technologo darbo pareigos priklauso nuo pramonės, kurioje jis dirba, ypatybių.

Pramoninė biotechnologija

Ši pramonė praktikuoja mikroorganizmų, augalų ir gyvūnų daleles gaminant vertingus žmogaus gyvybei reikalingus produktus. Šiai grupei priklauso maisto biotechnologijų, farmacijos ir parfumerijos pramonės specialybės. Pramoninės biotechnologijos kuria naujus fermentus, antibiotikus, trąšas, vakcinas ir kt. Pagrindinė biotechnologo veikla tokiose įmonėse yra biologinių produktų kūrimas ir jų gamybos technologijų laikymasis.

Molekulinė biotechnologija

Specialybė „molekulinė biotechnologija“ reikalauja, kad profesionalas turėtų gilių tiek bendrosios biologijos ir inžinerijos, tiek šiuolaikinių kompiuterinių technologijų žinių. Tokios specifikos specialistai tampa nanotechnologijų, ląstelių inžinerijos, medicininės diagnostikos srities mokslininkais. Taip pat jų laukia žemės ūkio, farmacijos, biotechnologijų įmonės, kontrolės ir analizės laboratorijos, sertifikavimo centrai.

Biotechnologai – ekologai ir energetikai

Pasaulio gyventojams vis labiau rūpi, kad gamtinės energijos atsargos – nafta ir dujos – turi savo ribas, o jų gamybos mastai laikui bėgant mažės. Žmonės, kurių specialybė yra biotechnologijos, padės žmonijai išspręsti energijos tiekimo problemą. Kam dirbti šioje pramonėje? Technologas, perdirbantis įvairios kilmės atliekas, specialiai išaugintą biomasę į energijos nešiklius ir medžiagas, galinčias pakeisti sintetines naftos ir dujų medžiagas. Biotechnologai kuria naujus vandens valymo metodus, projektuoja valymo įrenginius ir bioreaktorius, dirba genų inžinerijos srityje.

Specialybės perspektyvos

Kas yra biotechnologas? Biotechnologo profesija yra ateities profesija. Už jo stovi visos žmonijos likimas. Tai ne tik gražus šūkis – tai bioinžinerijos tikslas. Biologų-technologų uždavinys – sukurti tai, kas dabar atrodo kaip pasaka ir fantastiška svajonė. Kai kurie mokslininkai šiuolaikinę erą netgi vadina biologijos era. Taigi per pastaruosius šimtą metų biologai iš paprastų tyrinėtojų virto kūrėjais. Organizmų molekulinių paslapčių ir paveldimumo prigimties atradimas leido šiuos procesus panaudoti praktiniais ekonominiais tikslais. Tai tapo postūmiu plėtoti naują kryptį – biologinę inžineriją.

Kas artimiausiu metu gali nustebinti genetikus?

Jau dabar bioinžinerija daro didelę įtaką aplinkos apsaugai, medicinai, žemės ūkiui, maisto pramonei, o biotechnologai artimiausiu metu planuoja įtraukti naujus metodus ir būdus. Tie, kurie planuoja susieti savo likimą su specialybe „biotechnologija“, kur dirbti, kokia kryptimi, gali sužinoti iš žemiau pateiktos informacijos:

• Visų pirma, žemės ūkio gamyboje gali įvykti revoliuciniai pokyčiai. Galima dirbtinai sukurti naujus augalus su padidintu baltymų kiekiu, o tai savo ruožtu sumažins mėsos suvartojimą.
• Augalai, kurie patys išskirs vabzdžių nuodus ir nitratus, sumažins dirvožemio taršą trąšomis ir cheminėmis medžiagomis.
• Genų inžinerija leidžia kontroliuoti paveldimumą ir kovoti su paveldimomis ligomis.
• Dizaino biologai planuoja dirbtinai sukurti organizmus su iš anksto nustatytomis savybėmis.

Bioinžinerijos sritys, kurios dramatiškai pakeis pasaulį

Jie yra tokie:

• Energija ir kuras iš augalų, grybų, bakterijų, taip pat jūros energijos panaudojimas šiems tikslams.
• Genetiškai modifikuoti grūdiniai augalai.
• Gamybos ratas be atliekų – visų rūšių atliekų perdirbimas.
• Biomedžiagų naudojimas regeneracinei medicinai.
• Nauji biologinių vaistų ir vakcinų tipai.
• Derlingų žemių ir gėlo vandens potencialo atkūrimas.
• Žmogaus genomo ir paveldimų ligų tyrimai.

Profesijos išlaidos

Kalbant apie biotechnologijų privalumus ir perspektyvas, negalima nepaminėti kai kurių mokslo trūkumų. Kalbame apie moralinius aspektus, susijusius su genų inžinerijos atradimais. Daugelis pasaulinio garso mokslininkų ir religinių veikėjų perspėja, kad nanotechnologijų galimybes reikia panaudoti išmintingai ir ypatingai kontroliuojant. Genetiškai modifikuoti maisto produktai gali sukelti nepataisomus pokyčius žmonijos genofonde. Žmonių klonavimas ir „in vitro“ gimusių žmonių atsiradimas sukelia naujų problemų ir, galbūt, žmonių nelaimių.

Kas gali tapti biotechnologu?

Visų pirma, tai žmogus, kuris myli gamtą, biologiją, domisi genetikos paslaptimis. Be to, biotechnologui reikia gebėjimo kūrybiškai mąstyti, logikos, pastabumo, kantrybės ir smalsumo. Pravers tokios savybės kaip ryžtas, gebėjimas analizuoti ir sisteminti, tikslumas ir plati erudicija.

Kadangi bioinžinerija yra glaudžiai susijusi su kitais mokslais, būsimam technologui reikia vienodai gerų chemijos, matematikos ir fizikos žinių.

Kur jie moko profesijų?

Nustatytas profesinis orientavimas, pretendentas pasirinko biotechnologo profesiją: kur studijuoti? Specialybės ypatumai reikalauja atitinkamų fakultetų, priklausomai nuo pasirinkto šalies ūkio sektoriaus. Biotechnologijų katedros yra beveik visuose mūsų šalies ir užsienio valstybiniuose universitetuose. Biotechnologai ruošiami įvairių sričių ir specializacijų technikos, žemės ūkio, maisto, technologijų universitetuose.

Biotechnologijos specialybių fakultetai siūlo:

• Pramoninė biotechnologija.
• Ekobiotechnologija ir bioenergija.
• Biotechnologijos ir inžinerija.
• Bioinformatika.
• Molekulinė biotechnologija.
• Įranga biotechnologinei gamybai.
• Farmacinė biotechnologija.
• Maisto priedų ir kosmetikos cheminės technologijos.
• Cheminės technologijos ir inžinerija.

Taigi, laikas tęsti straipsnį apie tai, kaip kitiems Naujiesiems metams vis tiek pasigaminti šviečiančią eglutę naudojant tikrą genų inžineriją, o ne tą, apie kurią galbūt skaitėte naujienose :)

Mokslininkai atrado mėlynos šviesos geną. Perskaitėme apie šį geną ir buvome įkvėpti sukurti žėrinčią transgeninę Kalėdų eglutę. Mes radome jo pavadinimą ir seką specializuotuose šaltiniuose, gavome komandiruotę iš viršininko ir nuvykome ten, kur gyvena gyvūnas - butyavka, kurioje yra šis genas.
Įvairiais triukais, naudojant specialią įrangą, gavome grynas bl1 geno, koduojančio mėlynos šviesos baltymą, DNR molekules.

Mes turime geną. Ko laukiame, paklaus skaitytojai, įdėkime šį geną į eglutę ir jis pradės švytėti?

Tai nėra taip paprasta, ir štai kodėl.

Bet kuris genas veikia tik tada, kai iš jo skaitoma informacija. Mūsų atveju tai yra bl1 baltymo mRNR. Be to, pati mRNR turi veikti, bet tai jau kita istorija.
Antra, genas turi būti perduodamas, kai ląstelė dalijasi savo palikuonims. Priešingu atveju viskas nukris į kanalizaciją.
Trečia, genas nėra smeigtukas, jį vis tiek reikia kažkaip įkišti!

Jeigu mes tiesiog įdėsime geną į ląstelę, tai nei informacija iš jos nebus nuskaitoma, nei perduota (o, tiesą sakant, yra didelių problemų jį įdėjus). Todėl prie jo privalome pridėti tam tikrą paslaugų informaciją, kuri leistų jai veikti ir pateikti tokią formą, kad ją būtų galima perduoti palikuonims. Ir taip pat kažkaip įneškite į narvą.

Pirmoji transformacija.

Pati pirmoji užduotis, kuri yra kiekviename etape, yra išsaugoti ankstesnių etapų rezultatus. Aktuali problema ir programuojant, ar ne? :)
Dabar mes patalpinsime savo geną į bakteriją, kad bet kurią akimirką galėtume jį padauginti ir iš ten gauti reikiamą kiekį. Tai bus pirmasis mūsų transgeninis organizmas, o jo kūrimo procesas vadinamas transformacija.
Kodėl mes negalime tiesiog atkartoti geno naudojant PGR, kaip tai darėme anksčiau? Faktas yra tas, kad klaidos tikimybė PGR reakcijoje yra 1/10^3, o bakterijoje - 1/10^6, tai yra, jos kopijavimas vyksta tūkstantį kartų tiksliau, todėl mums reikia absoliutaus tikslumo ir daugiau, tuo geriau.

Taigi, mes įdedame geną į bakteriją, kaip tai padaryti? Tam pirmiausia paruošiame konteinerį – specialią apskritą DNR molekulę, vadinamą plazmide. Ši plazmidė gali plūduriuoti bakterijos ląstelėje, nepaisant jos genomo, daugintis ir būti perduota palikuonims, nes turi tam reikalingus genus ir signalines sekas.

Plazmidėje taip pat yra genų žymekliai. Tai yra genai, kurie padės mums atrinkti ląsteles su plazmide iš ląstelių be jos. Pavyzdžiui, žymeklis gali būti spalvinimo (bakterijos su plazmide bus spalvotos) arba atsparumo (bakterijos su plazmide nežus ant terpės su antibiotikais) genas.

Plazmidės gali būti perkamos iš biotechnologijų įmonės ir parduodamos visiems norintiems. Jis pateks pas jus skaidraus tirpalo pavidalu mažame mėgintuvėlyje (iš tikrųjų bet kurios kitos DNR tirpalas atrodo taip pat). Norint įterpti geną į plazmidę, jis turi būti supjaustytas fermentu – restrikcijos fermentu (apie tai kalbėsime vėliau), tačiau dažnai jie parduodami jau supjaustyti.

Tarkime, įsigijome modernią plazmidę, pavyzdžiui, pJET1,2 iš „Fermento“.

Štai ji, gražuolė. Viršutiniame dešiniajame kampe yra daug mažų pavadinimų - tai yra išvardytos apribojimų svetainės. Rep yra vieta, atsakinga už plazmidės replikaciją (dauginimąsi) ląstelėje, o Amp yra atsparumo antibiotikams ampicilinui reporterio genas.

Reagentų rinkinys, vadinamasis „rinkinys“, tiekiamas kartu su plazmide. Pagal instrukcijas įlašinami šiek tiek savo geno tirpalo, plazmidės su reagentais iš banginio ir ligazės fermento ir gauname tirpalą, kuriame plazmidės molekulės sujungiamos su genų molekulėmis ir gaunama viena apskrita molekulė, kurioje yra bl1 genas.
Tokia plazmidė vadinama „įterptine plazmide“.
Fermentas ligazė susiuva DNR dalis, sujungtas viena su kita. Jis viską sujungia ir negali nustatyti, ar viskas teisingai pritvirtinta (pavyzdžiui, gali tiesiog susieti plazmidę prie savęs, visai be mūsų geno), todėl mūsų užduotis yra užtikrinti, kad molekulės galėtų susijungti tik tam tikru būdu. Pakalbėsiu apie tai šiek tiek toliau, kai kalbėsime apie lipnius galus.

Plazmidė pJet1,2 parduodama jau nupjauta eco471R geno viduryje. Šis genas koduoja ląstelės nuodą – galingą restrikcijos fermentą, kuris sunaikins ląstelę, jei ligazė prisijungs prie plazmidės be įterpto bl1 geno ir tokia plazmidė pateks į bakteriją. Tai labai patogu, nes mums nereikia jaudintis dėl augančių bakterijų, kurios apskritai neturi intarpo, o tai atsitinka su kitų tipų plazmidėmis (šis tipas vadinamas savižudybės plazmide arba „savižudybės plazmide“).
Iš pradžių ši informacija buvo už straipsnio ribų, bet maniau, kad kitu atveju kiltų klausimų, kam šis genas skirtas :)

Toliau imame specialiai paruoštą Escherichia coli bakterijų (Echerichia coli arba E.coli) kultūrą ir pagal transformacijos protokolą į jas lašiname plazmidės tirpalą su intarpu. Protokolai gali būti skirtingi, čia yra pavyzdys. Bakterijos transformuojasi labai lengvai, DNR tiesiog prasiskverbia į jas ir viskas, jokių kitų gudrybių.

Dažniausiai transformacija atliekama vakare, kitą rytą bakterijos auga ir jau turime rezultatus.

Petri lėkštelėje su auginimo terpe yra daug kolonijų. Kiekviena kolonija yra vienos transformuotos ląstelės palikuonys. Kai kuriuos iš jų atrenkame, patikriname, ar nėra bl1 turinio, naudodami PGR (siekdami užtikrinti geno buvimą) ir galime įdėti į saugyklą.

Bakterijos auga labai greitai ir dabar plazmidę su genu iš jų galima bet kada išskirti reikiamu kiekiu

Taigi, užsiėmėme :) ir tuo pačiu gavome transgeninių bakterijų kultūrą. Ar jie šviečia, ar ne, priklauso nuo to, kurią plazmidę pasirinkome transformacijai ir ar joje yra signalinė seka mRNR sintezei – promotorius.

Noriu pastebėti, kad toks tarpinių rezultatų saugojimas visada atliekamas bakterijose, nepriklausomai nuo to, su kokiu objektu toliau dirbama. Su jais tiesiog labai patogu dirbti ir laikyti (greitai užšaldomi skystame azote).

Transkribuojamos sekos paruošimas.

Kad ląstelėje veiktų genų seka, iš jos turi būti nuskaitoma mRNR (ir iš jos esantis baltymas), tai yra, ji turi būti transkribuota. Kad tai įvyktų, prieš geną turi būti kontrolinė seka - propaguotojas.

Visi genai turi promotorius ir jie yra atsakingi už sąlygas, kuriomis genas turėtų būti sintetinamas, tačiau tam tikri promotoriai veikia tik tam tikruose organizmuose. Taigi, bakterijų promotoriai neveikia augaluose, ir atvirkščiai, augalų promotoriai neveikia bakterijose. Kadangi norime, kad medis švytėtų ryškiai, geną padėsime po nuolat veikiančiu superpromotoriumi. Augalams tai gali būti stimuliatorius 35S nuo žiedinių kopūstų mozaikos viruso.

Laimei, šio viruso ir žiedinio kopūsto ieškoti nereikia :) Galite nusipirkti jau paruoštą plazmidę, kurioje yra promotorius ir yra vieta genų įterpimui. Pavyzdžiui, kaip paveikslėlyje.

Kitas žingsnis – išskirti plazmidę su intarpu iš bakterijų kultūros ir iš jos išpjauti geną. Ekscizija atliekama naudojant restrikcijos fermentus (tiesiog įdedame fermentą ir buferį, kad fermentas veiktų) į plazmidės DNR tirpalą. Mūsų įterpto geno šonuose plazmidėje yra DNR sekcijos (restrikcijos vietos), kurias jos atpažįsta ir perpjauna.

Visada reikia rinktis tuos restrikcijos fermentus, kurie pjaus tik vienoje vietoje, nepjaunant paties geno (specifinis restrikcijos fermentas visada atpažįsta konkrečią vietą, kuri dažniausiai susideda iš 6 specifinių nukleotidų). Pavyzdžiui, EcoR1 restrikcijos fermentas visada supjaustys DNR, jei aptiks joje seką G"AATTC, ir supjaustys tiek vieną, tiek kitą grandinę.

Jei restrikcijos fermentas nenupjauna tiksliai atpažinimo sekos viduryje, tai vadinamieji „lipni galai“ lieka kraštuose, kur dalis DNR yra vienagrandė. Tokie galai turi „prilipimo“ savybę - sujungiami su kitais lipniais galais, turinčiais tą pačią vienos grandinės sričių seką. Jei seka skiriasi, prijungimas neįvyks. Taigi, jei supjaustysime geną su dviem restrikcijos fermentais – vienu geno pradžiai, o kitam pabaigai, tai jo pradžia ir pabaiga turės skirtingus galus, kurie jungsis tik prie savo rūšies. Tai labai svarbu norint kontroliuoti geno orientaciją, nes tai veikia tik tada, kai yra tam tikru būdu pasuktas į paslaugų sekas.

Kai kurie restrikcijos fermentai gali aiškiai perpjauti viduryje ir gauname „bukus galus“. Taip pat galite susiūti bukus galus, tačiau yra 50% tikimybė, kad genas bus siuvamas neteisingoje pusėje, bet atgal.

Iškirpę geną, elektroforezės būdu išvalome jį nuo plazmidės likučių.

Panašiai supjaustome įsigytą plazmidę su promotoriumi ir sumaišome su iškirptu genu.
Pridedame ligazes ir voila – turime susiūtą seką, kurioje turime 35S promotorių ir bl1 geną.

Dar kartą transformuokime bakterijas naudodami šią gautą konstrukciją. Kadangi pristatėme augaluose veikiantį promotorių, tokios bakterijos nešvytės. Jei įvestume bakterijų promotorių, tada šiame etape bakterijų kultūra užsidegtų.

Plazmidė su promotoriumi, genu, žymenimis ir kitomis naudingomis dalimis vadinama „raiškos plazmide“. Jis jau gali būti naudojamas transgeniniams augalams gaminti.

Tai mūsų antrasis išsaugojimas. Mes jau žinome, kaip priversti bakterijas švytėti ir turime beveik viską, ko reikia transgeniniams augalams gauti.

Atkreipkite dėmesį, kad genų inžinerijos darbo procesas yra daugiapakopis ir apimantis daugybę užduočių. Realiame gyvenime darbas atliekamas vienu metu su 3-4 eksperimentais skirtingais etapais. Kol bakterijos auga vienoje, kitoje apribojame plazmidę, o trečioje išskiriame geną. Taip nutinka dėl to, kad darbų eiga niekada nebūna tokia sklandi, kaip aprašiau, problemų visada iškyla dėl įvairių priežasčių, jas tenka atrasti ir įveikti. Net klaidos nustatymas kiekviename etape trunka mažiausiai kelias valandas.
Ir kaip tik problemoms įveikti reikia visos molekulinės biologijos žinių apimties, o ne nuosekliam lašinimui iš vieno mėgintuvėlio į kitą, ką gali atlikti ir laborantas :)

Genetikos inžinierius yra mokslininkas, kurio specializacija yra gyvų organizmų savybių keitimas naudojant genų manipuliavimą.

Genetikos inžinierius– mokslininkas, kurio specializacija yra gyvų organizmų savybių keitimas per genų manipuliavimą. Profesija tinka tiems, kurie domisi chemija ir biologija (žr. Profesijos pasirinkimas pagal domėjimąsi mokykliniais dalykais).

Profesijos bruožai

Genų inžinerija yra bioinžinerijos dalis.
Genų inžinerijos esmė ta, kad perkeldamas genus iš vieno organizmo į kito DNR molekulę, mokslininkas gauna augalą ar gyvūninį organizmą su pakitusia (modifikuota) genetine struktūra.
Genų inžinerijos tikslas – sukurti norimų savybių organizmą (augalą ar gyvūną). Tas pačias problemas sprendžia tradicinė selekcija, kuri išugdo naujas veisles ir veisles. Tačiau atrankos metu genotipas gali keistis tik netiesiogiai, dirbtinės atrankos pagalba. O genų inžinerija tiesiogiai kišasi į genetinį aparatą.
Genų inžinerija yra ne tiek mokslas, kiek biotechnologijos įrankis. Ji naudoja biologijos mokslų metodus, tokius kaip molekulinė ir ląstelių biologija, citologija, genetika, mikrobiologija ir virusologija.

Darbo vieta

Genų inžinieriaus darbo vieta yra mokslinėse laboratorijose ir tyrimų institutuose.

Svarbios savybės Su twa

Būsimam genų inžinieriui reikalingas geras intelektas, analitinis, žingeidus protas ir polinkis į gamtos mokslus.
Nėra prasmės eiti į mokslą tikintis didelių pajamų ir greitos šlovės.

Kur jie moko

Norint dirbti šioje srityje, būtinas aukštasis biologinis arba medicininis-biologinis išsilavinimas pagal specialybę „genetika“, „biologija“, „mikrobiologija“.
Puikus mokymosi pasirinkimas - Maskvos valstybinis universitetas (MSU). Lomonosovas.
Biologijos fakultetas.
Specialybė: genetika, kvalifikacija: genų inžinierius.

– Kas yra biotechnologijos?
– Plačiąja prasme tai apima visas technologijas, susijusias su biologinių sistemų panaudojimu įvairiems tikslams. Tai selekcijos technologijos, augalų skiepijimo technologija, naujų mikroorganizmų padermių veisimo ir jų naudojimo technologija.

Siaurąja prasme tai yra genų inžineriją naudojančios technologijos, kurios dabar labai aktyviai naudojamos. Augalų genų inžinerija yra paklausi žemės ūkyje. Mikroorganizmų genų inžinerija reikalinga norint gauti vaistus ir kitas naudingas medžiagas, taip pat gaminti bet kokius su medicina nebūtinai susijusius komponentus, pavyzdžiui, biokurą.

– Kur dabar paklausiausia genų inžinerija?
– Didžioji dauguma specialistų genų inžinerija užsiima kaip fundamentinių tyrimų dalį, nes ši technologija yra pagrindinė mūsų galimybė sužinoti, ką veikia konkreti DNR dalis. Arba suardome joje esančių elementų seką, arba visą plotą perkeliame kitam organizmui ir žiūrime, kas pasikeitė, kokios naujos savybės atsirado. Tokiu būdu mes bandome nustatyti, kaip veikia genai.

Dvi pramonės šakos, kuriose genų inžinerija yra paklausiausia ir naudojama sprendžiant praktines problemas, yra mikrobiologija ir žemės ūkis, ypač naujų augalų veislių kūrimas. Žemės ūkio sektorius domisi veislėmis, atspariomis virusams ir kenkėjams, galinčiomis augti žemesnėje nei „originalai“ temperatūroje, druskingoje ar kitaip netinkamoje dirvoje. Mums reikia augalų, kurie duoda daugiau derliaus ir turi daugiau tam tikrų maistinių medžiagų.

Be to, aktyviai kuriami genetiškai modifikuoti mikroorganizmai, iš kurių gaminami įvairūs vaistai, vitaminai, maisto priedai ir kitos žmogui įdomios medžiagos. Jų pagalba dabar gaminamas beveik visas insulinas.

Genų inžinerija taip pat rado pritaikymą gyvulininkystėje: pavyzdžiui, garsiosios ožkos gamina voratinklius – patvarią ir lengvą medžiagą, iš kurios, pavyzdžiui, galima pasidaryti chirurginius siūlus arba panaudoti šarvams kurti.

Taip pat nepamirškite apie plačias genų inžinerijos galimybes medicinoje. Pateiksiu problemos, kurią gali išspręsti genų inžinieriai, pavyzdį. Žmonėms, sergantiems cukriniu diabetu, sunku išlaikyti pastovų gliukozės kiekį kraujyje. Iš karto po injekcijos jo koncentracija yra didelė, o vėliau ji sumažėja. Norint padėti tokiems pacientams, buvo išrastas alternatyvus metodas, kuriam nereikia švirkštų ir adatų. Galima sukurti specialias ląsteles, gaminančias insuliną ir jas uždengti pastoliais, tarkime, iš biopolimero. Sistema reikalinga tam, kad imuninė sistema neužpultų šių svetimų „pagalbininkų“. Tada konstruktas turėtų būti skiriamas asmeniui, ir tai išsprendžia gliukozės šuolio problemą.

Arba paimkite donoro organų persodinimo ir dirbtinių organų auginimo technologiją. Yra jų atmetimo problema. Ir genų inžinerijos pagalba mes galime įveikti šią problemą. Yra keletas sprendimų: tai apima organą sudarančių ląstelių genetinį modifikavimą ir vaistų, slopinančių imuninę sistemą, kad ji neatmestų donoro organų, kūrimą. Buvo atliktas eksperimentas, kurio rezultatai teikia vilties. Merilendo mokslininkai modifikuotą kiaulės širdį persodino beždžionei – tik pagalvokite apie tai, kitos rūšies gyvūną! - ir primato kūnas jo neatmetė. Ir jei galėtume tai padaryti dėl beždžionės, tai ateityje galėsime tai padaryti ir dėl žmonių. Dabar vienintelis būdas pakeisti sergantį organą – paimti jį iš mirusio žmogaus, o daugelis pacientų tiesiog nelaukia savo eilės. Organų transplantacijos iš genetiškai modifikuotų gyvūnų galimybė išspręstų donorystės problemą. Todėl artimiausiais dešimtmečiais bioinžinieriaus profesija vargu ar nustos būti paklausi, greičiau atvirkščiai.

– Kas yra bioinžinierius?
– Tai žmogus, kuris moka redaguoti konkretaus organizmo paveldimąją medžiagą. Tačiau nereikia pamiršti, kad bioinžinieriai būna skirtingų specializacijų, nes naudojamos technologijos priklauso nuo objekto – ląstelės, augalo, o gal gyvūno – su kuriuo žmogus dirba.

– Kaip atėjai į profesiją?
– Mokiausi 1543-iojoje Maskvos gimnazijoje biologinio šališkumo klasėje. Man labai patiko matematika ir biologija. Atitinkamai, pasirinkti Bioinžinerijos ir bioinformatikos fakultetą man buvo logiška, nes reikėjo išmanyti mano mėgstamus dalykus.

Ir vis dar domiuosi abiem kryptimis. Bioinžinerijos tyrimai dažnai užtrunka ilgai: nuo eksperimento pradžios iki jo pabaigos gali praeiti keleri metai. Jei norite greitai gauti rezultatų, tai lengviau bioinformatikoje. Jei galvoje gimsta hipotezė, užtenka parašyti porą programų, atlikti keletą analizių ir ją patikrinti. Genų inžinerijoje ir molekulinėje biologijoje kartais tenka ilgai stovėti vietoje, tačiau be eksperimentinių duomenų bioinformatikai neturėtų su kuo dirbti. Todėl šie mokslai vienas kitą puikiai papildo.

– Kur patartumėte eiti žmogui, norinčiam tapti bioinžinieriumi?
– Į bioinžineriją dažniausiai ateina žmonės, turintys biologinę specialybę. Taip pat yra specializuotų fakultetų, kuriuose dėstoma genų inžinerija – be jau minėto Bioinžinerijos ir Bioinformatikos fakulteto, Maskvos valstybiniame universitete neseniai atsirado Biotechnologijos fakultetas.

Tačiau iš tikrųjų genų inžinerijos kursas yra nedidelis ir nėra labai sunkus. Vakaruose kai kuriose mokyklose netgi mokoma genų inžinerijos. Vaikams rodomi eksperimentai, jie gali modifikuoti bakterijas savo rankomis. Pavyzdžiui, kad jie švytėtų ultravioletinėje šviesoje - tam fluorescencinių baltymų genai iš medūzų perduodami mikroorganizmams. Būsimas bioinžinierius turi žinoti, kas yra DNR ir kaip ji veikia, tačiau pravers ir matematikos bei statistikos žinios. Iš esmės pakanka įgyti biologinį išsilavinimą, o tada įvaldyti reikiamus įgūdžius. Galite pasirinkti rašyti kursinį darbą ar disertaciją molekulinėje genetinėje laboratorijoje, kurioje atliekami fundamentiniai tyrimai naudojant genų inžineriją. Tuo pačiu metu studentas galės suprasti, ar jį domina fundamentiniai mokslai, ar baigęs universitetą jis turėtų eiti į taikomąją pramonę.

– Kokias stiprias laboratorijas galėtumėte įvardyti? Kur turėtum eiti?
– Maskvos valstybinio universiteto, Skolkovo fondo, Rusijos mokslų akademijos Bioorganinės chemijos instituto laboratorijos, pavadintos M.M. Shemyakin ir Yu.A. Ovčinikova (Maskva), (Kaliningradas), (Ufa).

– Kokios asmeninės savybės būtinos bioinžinieriaus profesijai?
– Svarbu būti darbščiam ir kantriems. Dažnai pirmųjų rezultatų reikia palaukti porą metų. Eksperimentai turi būti kartojami, siekiant užtikrinti išvadų teisingumą. Taip pat gali pasirodyti, kad jūsų hipotezė klaidinga. Reikia stengtis ne visur ieškoti patvirtinimo savo idėjoms, o sugebėti atsisakyti savo idėjų, pripažinti klaidą ir keisti kursą.

Bioinžinieriui reikia tikslumo ir didesnio dėmesio detalėms. Jei jis per tingus, pavyzdžiui, įdėti ląsteles į termostatą, kultūra bus sugadinta, teks atlikti darbą iš naujo, tačiau tai gali būti kelių savaičių darbas.

Reikalingas smalsumas ir aistra mokslui. Vieniems įdomu suprasti, kaip veikia gamta, kitiems nelabai, jiems gal įdomiau pasidomėti, kaip žmonės mąsto. Atitinkamai tokiems studentams geriau galvoti apie karjerą kitoje srityje, nors dabar neuromoksle aktyviai naudojama genų inžinerija.

– Ar žmogus, svajojantis tapti bioinžinieriumi, jau gali išbandyti save praktiniame darbe?
– Kai kuriuose mokslo festivaliuose yra pasiūlymų dalyvauti su biotechnologijomis susijusiuose eksperimentuose. Panašius renginius organizavo Politechnikos muziejus. Žinoma, puiku dalyvauti olimpiadose, bet jos padės išmokti tik teorinius aspektus. Deja, juose nėra eksperimentinės dalies.

– Ar genų inžinerijoje yra žmonių, kuriuos galima vadinti sektinais pavyzdžiais šioje profesijoje?
– Visų pirma, tai Craigas Venteris – amerikiečių biologas, genetikas, daugelio sensacingų mokslinių projektų autorius. Jis buvo vienas iš tų, kurie skaitė žmogaus genomą. Kol daugelis šalių dirbo su garsiuoju Žmogaus genomo projektu – ambicinga tyrimų programa, kurios tikslas buvo identifikuoti 20–25 tūkstančius genų ir sukurti didžiulę duomenų bazę, Venteris panašų darbą atliko su savo institutu.

Be to, Venteris pirmasis sukūrė savaime besidauginančią sintetinę ląstelę. Norėdami tai padaryti, jis paėmė bakteriją ir pakeitė jos „gimtąją“ chromosomą dirbtinai sukurta. Susidaręs mikroorganizmas sėkmingai dauginosi. Šiam eksperimentui vienas garsių Vakarų leidinių apie jį rašė, kad jis vaidina Dievą.

Kitas garsus jo projektas yra Sargaso jūros genomo skaitymas. Iš pirmo žvilgsnio tai absurdiška. Kaip perskaityti jūros genomą? Tačiau jame gyvena tūkstančiai organizmų, kurių niekas nematė, tačiau jų DNR yra vandenyje. Jei paimsite mėginius iš jūros ir išnagrinėsite visą rastą DNR, galite rasti anksčiau nežinomų organizmų DNR. Būtent tai Venteriui pavyko padaryti.

Vėliau šis metodas buvo pradėtas plačiai taikyti ir atsirado molekulinės genetikos šaka, vadinama metagenomika, kuri tiria genetinę medžiagą, gautą iš aplinkos mėginių arba iš mikroorganizmų, gyvenančių įvairiose kūno vietose. Dar viena ekstravagantiška asmenybė, kuri kelia susižavėjimą – George'as Church. Jis sugalvojo vieną iš šiuolaikinių DNR skaitymo metodų. Ir paskutinis dalykas, kuriuo jis išgarsėjo, buvo pasiūlymas klonuoti mamutą.

– Jei bioinžinierius nori užsiimti dar kažkuo, kur jis gali eiti dirbti?
– Bioinformatikoje. O jei siela slypi ne informatikoje, jis gali nueiti į mokslinę atstovybę, tapti konsultantu kokioje nors įmonėje, pavyzdžiui, investicinėje įmonėje, kuri investuoja pinigus į plėtrą, susijusią su medicina ar biotechnologijomis.

– Ar galite rekomenduoti knygų, kuriose apie bioinžineriją kalbama prieinamai ir patraukliai?
– Man atrodo, kad turime problemų su prieinamomis biotechnologijų knygomis, kurias bandžiau išspręsti ir parašiau tokią knygą. Jis vadinamas „Biotechnologijų suma. Kovos su mitais apie augalų, gyvūnų ir žmonių genetinę modifikaciją vadovas. Pagal savo išgales stengiausi aiškiai ir nuotaikingai pateikti informaciją apie genetiškai modifikuotus organizmus, jų kūrimo būdus, taip pat kitas biotechnologijas, kurios dabar aktyviai naudojamos ir kartais sukelia šios srities nesuprantančių žmonių nepasitikėjimą. 2016 metais knyga gavo „Šviesuolio“ apdovanojimą „Gamtos ir tiksliųjų mokslų“ kategorijoje. Bet jei norite rimtai suprasti temą, pirmiausia turite skaityti molekulinės biologijos vadovėlius.

Pradžia: 15 000 ⃏ per mėnesį

Patyręs: 25 000 ⃏ per mėnesį

Profesionalus: 30 000 ⃏ per mėnesį

Profesijos paklausa

Susirasti darbą talentingam bioinžinieriui, biologui, chemikui ar genetikui nėra sunku: jauni perspektyvūs specialistai aktyviai kviečiami dirbti tiek Rusijoje, tiek užsienyje. Vietiniai bioinžinieriai sėkmingai vykdo užsakymus JAV, Vokietijai, Olandijai, Japonijai. Jie neturi ieškoti Vakarų partnerių, priešingai, Vakarų įmonės jų ieško. Mokslininkai sudaro sutartis su užsienio kompanijomis ir dirba tyrimų institutuose genetinės ar ląstelių inžinerijos, molekulinės biologijos ir medicininės chemijos srityse. Jie rašo mokslinius straipsnius, registruoja patentus, gina disertacijas.

Kur studijuoti norint tapti bioinžinieriumi Maskvoje

Kam tinka profesija?

Specialistai rekomenduoja šią profesiją tiems, kurie aistringai domisi chemija ir biologija bei turi aukštą IQ lygį. Profesija nerekomenduojama tiems, kurie nėra pasiruošę ilgiems tyrimams ir mano, kad kištis į gyvenimo struktūrą yra neteisėta. organizmas.

Karjera

Paprastas bioinžinierius mokslinių tyrimų institute ilgainiui gali tapti grupės ar laboratorijos vadovu, vadovauti rimtam projektui arba vykdyti bendrus vystymus su užsienio įmonėmis. Kitas variantas – dirbti gamybinėje įmonėje, kurioje naudojamos biotechnologijos.

Pareigos

Pagrindinis bioinžinieriaus uždavinys – pažangių technologijų kūrimas ir taikymas biologijoje ir medicinoje, o konkrečiau – įvairių medicininių sveikatos problemų sprendimas. Tam bioinžinieriai keičia gyvų organizmų savybes, išranda dirbtinius organus, kuria genetiškai modifikuotus organizmai.