Биотехнолгия

“Биотехнология” атауын ең алғаш венгр Карл Эреки 1919 жылы тірі организмдердің көмегімен өндірілетін жұмыстарды анықтау үшін қолданған. 1986 жылғы шығарылған Биологиялық энциклопедиялық сөздікті, өндірістегі биологиялық процестерді және организмдерді қолдануды айтады. Европалық биотехнология одағы (EFB) осы күнгі биотехнологияны табиғаттану ғылымдарын (биологияны, химияны, физиканы) және инженерлік ғылымдарды (мысалы электрониканы биоөнеркәсібтегі биожүйелерге қолдану деп біледі, ал Европалық (ЕС)) – биологиялық қауымдастықты қажетті өнімдермен және қызметтермен қамтамасыз ету деп толықтырады.

Биотехнология алғашқы кезеңде негізінен микробиологияның және энзимологияның жетістіктеріне сүйенсе, ал соңғы 20-25 жылда ол өзінің дамуына итеруші күшті қарқынды дамып келе жатқан биологиялық ғылымдардан алды, олар: вирусология, молекулалық және клеткалық биология, молекулалық генетика.

Бүгінгі XXI ғасырға ұмтылған биотехнология ғылыми-техникалық прогрестің алдынғы қатарынан орын алады.

Ген инженериясының әдістерінің ашылуы биотехнология деген ерекше өндіріс түрінің дүниеге келуіне ықпал жасап отыр. Биотехнология дегеніміз микроорганизмдердің және таза белоктардың (ферменттердің) жүргізетін биологиялық процестерін халық шаруашылығының әртүрлі салаларында пайдалану.

Мал шаруашылығында алдағы 10-15 жыл ішінде биотехнологияның алға басуы процесі гендік,клеткалық және эмбриогенетикалық инженерияның дамуымен анықталмақшы.

Ген инженериясы молекулалық биологияның жаңа саласы. Ол лабораториялық әдіс арқылы генетикалық жүйелер мен тұқымы өзгерген организмдерді алу жолын қарастырады.Ген инженериясының пайда болуы генетиканың ,биохимияның, микробиологияның және молекулалық биологияның жетістіктерімен байланысты.Бұл атаудың екі түрі қолданылады; «генетикалық инженерия» және «ген инженериясы».Соңғы кезде «генетикалық инженерия» жалпылама түрде қолданылып жүр,ген инженериясы да осының ішіне кіреді.

Молекулалық биология ғылыми жетістіктерінің нәтижесінде пайда болған ген инженериясы организмнің бағалы қасиетін сақтап қана қоймай оған жаңа әрі саналы қасиетте бере алады. «Инженерия» деген атау құрастыру деген мағынаны білдіреді. Яғни ген инженериясы дегенді ген құрастыру деп түсіну қажет. Ген инженериясының дәуірі басталмай тұрып 1969 жылы Г.Короана нуклиотидтерді белгіліі бір жүйемен орналасқан ДНҚ синтезінің методологиясын жасап берген. Жекелеген дербес амин қышқылы-ашытқының аланиндік тРНҚ ның бастауыш жүйесі ашылғаннан кейін  Г.Корана химиялық жолмен осы РНҚ ның көлемі 77 полинуклеотидтен тұратын кодтық бөлігін синтездеді.Кейіннен 1979 жылы осы лабораторияда ішек таяқшасының тирозиндік тРНҚ сы синтезделді және ол Т4 бактериофагының құрамына енгізіліп,бактерияның клеткасында жұмыс істеді.

Ген инженериясының дүниеге келген уақыты 1972 жыл деп есептелді. Сол жылы Т.Берг алғаш рет пробиркада үш түрлі микроорганизмнің ДНҚ-ларының фрагменттерінен жаңа гибридтік ДНҚ құрастырды. Бірақ маймылдың рак вирусының, бактериофактың және ішек бактериясының гендік ДНҚ-ларынан құрастырылған ол гибридтік ДНҚ-ның клетка ішінде ойдағыдай жұмыс істей алатындығы тексерілмеді, себебі құрамында рак вирусының нуклейн қышқылы болғандықтан тәуекелге бармады.

Клеткада жұмыс істей алатын гибридтік ДНҚ-ны 1973-74 жылдары С.Коэн мен Г.Бойер құрастыды. Олар басқа организмнен бөліп алған ДНҚ фрагментін генін бактерия плазмидасының құрамына енгізді. Ол плазмидадағы бөтен гендердің алғаш рет жаңа организм ішінде жұмыс істей алатынын көрсетті. Соның артынша-ақ дүние жүзінің көптеген лабораторияларында жұмыс істей алатын әр түрлі плазмидалар алынды. Совет елінде ондай бөтен гені бар плазмида академик А.А.Баевтың басшылығымен жасалды.

Ген инженериясы деп рекомбинантты ДНҚ-лар жасап, оларды басқа тірі клеткаларға енгізуді айтады.

Ген инжериясы шешетін мәселелер:

• генді химиялық немесе ферментті қолдану жолымен синтездеу;
• әр түрлі организмнен алынған ДНҚ фрагменттерін бір-бірімен жалғастыру (ДНҚ рекомбинаттарын алу);
• бөтен генді жаңа клеткаға векторлық ДНҚ арқылы жеткізу және олардың қызмет жасауын қамтамасыз ету;
• клеткаларға гендерді немесе генетикалық жүйелерді енгізу және олардың бөтен белокты синтездеу;
• бөтен генге ие болған клеткаларды таңдап бөліп алу жолдарын ашу.

ГЕНДІ АЛУ ЖОЛЫ

Ген инженериясында генді мынадай әдістермен алуға болады:

• Клеткадағы ДНҚ-дан тікелей кесіп алу;
• химиялық жолмен синтездеу;
• иРНК-дан кері транскриптаза арқылы синтездеу.

Бірінші әдіс ген инженериясының дамуының алғашқы кезеңінде қолданыла бастады. Белгілі организмнің ДНК-сын түгелімен әр түрлі рестриктазалармен үзіп, әр түрлі фрагменттер алады. Сонан соң оны клетка іщіне арқала кіргізе алатын сақиналы плазмидаларымен жалғайды. Ол үшін плазмиданы да рестриказалармен үзеді, оған әлгі ДНҚ фрагменттерін қосып жалғап,қайтадан бүтін плазмидалар алады. Бұл плазмидаларының әрқайсысының құрамында бір немесе бірнеше бөтен ДНҚ фрагменті болады. Одан кейін ол плазмидаларды қайтадан бактерияға енгізеді. Осының нәтижесінде бактерия клеткасының әрқайсысында басқа организм генінің бір түрі болады. Осындай әр түрлі  бөтен гендері бар бактерия клеткаларының  жиынтығын немесе  коллекциясын «гендер банкі», кейде «гендер кітапханасы» деп атайды. Зерттеушілер ол банкіден керек уақытында қажет.белоктың генін жаңадан тауып алады. Осындай гендер банкі қазір Ресейде, Батыс Еуропада және АҚШ та жасалған.

Химиялық жолмен жасанды генді 1969 жылы Г.Корона синтездегені жоғарыда айтылды. Бірақ оған жасалған промотор тізбегі мен транскрипцияны аяқтайтын кодондар болмағандықтан, ол клетка ішінде ешбір қызмет көрсете алмады. Гендерді химиялық синтездеуге нуклеин қышқылыдарындағы нуклиотидтердің орналасу тәртібін  анықтау әдісін тапқан нан кейін ғана мүмкіндік туды. Бұл әдістерді тапқан Д.Джильберт пен Ф.Сэнгер. Ғалымдар генді белоктың құрамындағы амин қышқылдарына  қарап отырып синтездеуді де үйренді, (3 нуклеотид -1 кодон -1 амин қышқылы деген заңдылық бойынша). Соның ішінде қолдан синтезделген ең ұзын ген, адамның сомототропин (өсу) гені, ол 584 нуклеотидтен тұрады. Оны бактериядағы басқа геннің промоторына жалғастырып, плазмида  арқылы бактерия клеткасына енгізді. Соның нәтижесінде бактерияның бір клеткасы 3 млн-ға дейін адам инсулині де химиялық жолмен синтезделіп, әлгі айтылған жолмен бактерияға енгізілді.

1979 жылы біздің елімізде Ю.А Овчинников пен М,Н. Колосовтың басшылығымен ферменнттердің көмегімен химиялық жолмен адам мен жануарлардың гормонының гендері – энкефалин және брадикинин синтезделді. Химиялық-ферменттік синтездеу ұсақ гендерді алу ген инженериясында кең қолданылды. 1970 жылы Г.Темин, Т.Мизутани және Д.Балтимор кері тратранскриптаза (ревертаза) ферменін ашты. 1972 жылы кейбір онкогенді (рак) вирустар кері транскриптаза ферментінің  көмегімен  РНҚ–ның үлгісінен ДНҚ синтездейтіні ашылды. Одан әрі жүргізілген зертеулер ДНҚ көшірмесінің пайда болуы үшін онкогендік вирустардың ғана РНҚ-сы емес, сондай-ақ жасанды полирибонуклеотидтердің де үлгі бола алатындығын көрсетті. Бұл кез-келген жекет гендерді (ДНҚ), олардың РНҚ көшірмелерін қолдана отырып ферменттік синтездеуге болатынына мүмкіншілік туғызды. Жасанды генді рак вирустарынан бөлініп алынған кері транскриптаза ферменті арқылы синтездеу қазір кеңінен қолданылып жүр. Кері транскриптазаның РНҚ ға қарап, оның тізбегіне сәйкес генді (ДНҚ-ны) жасауға болады. Осы әдіспен самототропиннің гені жасалынып алынды. Ол үшін гипофиздің рак клеткаларынан  бөлініп алынған самототропиннің иРНҚ-сы пайдаланылды.

ССРО-да академик Ю.А.Овчинниковтың басшылығымен интерферон гені кері транскриптаза арқылы жасалып, ақырында ең көп мөлшерде интерферон жасайтын бактерия түрі алынды.

Ферментті синтездеп пробиркада РНҚ молекуласынан ДНҚ генінің комплементарлы тізбегін жазып алуды транскрипция дейді. Синтездеу ушін қолданылатын жүйе құрамында ДНҚ-ға кіретін төрт нуклеотид, магний ионы, кері транскриптаза ферменті және генмен кодталған көшірмесін алатын иРНҚ бар. иРФНҚ-дан кері транскриптаза, оған сәйкес ДНҚ тізбегін синтездеп, сол ферменттің көмегімен ДНҚ-ның екінші тізбегі синтезделеді. Осының нәтижесінде иРНҚ-да синтезделген ген құрылымына ұқсас ген пайда болады. Осы әдіспен көптеген  елдің лабороториясында бірнеше гендер тобы алынды.

В.А. Энгельгардтың басшылығымен «ревертаза» жобасы жасалған. Осы ферменттердің көмегімен гендер синтезделеді. Бұл жобаны іске асыру үшін  көптеген институттар, сондай-ақ ЧССР және ГДР ғылым академиялары қатысты. Осының нәтижесінде 1974-1978 жылдар аралығында көгершіннің, үй қоянының  және адамның глобин гені, сонымен қатар тышқанның бауыр метохондриясының гені, иммундық белок генінің бөлшектері және т.б. гендер синтезделеді. Ревертазаның көмегімен синтездделген гендердің  реттеуші учаскесі болмайды, сондықтан олардың  қалыпты жұмыс істеуі үшін реттеуші элеметтер жалғау керек. Ол элементтер  химиялық синтез жолымен немесе бактерия клеткаларынан алынады,бұның өзі недәуір қиындыққа соғады. Жоғарыда айтылған әдістерден басқа, генді трансудукция фагтарының көмегімен алуға болады. Бұл әдіспен 1969 жылы Дж.Беквитц бірінші рет лактоза генін ішек таяқшасынан бөліп алды.Алайда бұл әдіс үнемі қолдануға жарамсыз себебі, ол фагты белгілі бір жерге орналастыруды талап етеді. Сондықтан керекті гендерді тасымалдауға жарамды ДНҚ фрагменттерін алудың басқа әдістері қолданылады. Содан кейін осы ДНҚ бөлшектерін қолайлы векторға орналастырып, көбейтіп клетка-рецепиенттер құрамына кіргізеді.

РЕСТРИКЦИЯ ФЕРМЕНТТЕРІ. Рестрикциялау – модификациялау құбылысы 50-ші жылдары байқалған болатын. Рестрикция тоқтату деген мағынаны білдіреді, ал модификация – молекуланың белгілі топтарын химиялық жолмен немесе оларға басқа топтарды жалғау арқылы өзгерту. Рестрикция мен модификациялау құпиясын В.Арбер ашты.

Бактерияның «өзінің» нуклеин қышқылын «бөтен» фагтардың нуклейн қышқылынан ажырататын арнайы ферменттері болады. Рестрикция ферменттері фагтың нуклеин қышқылын үзіп, оның клеткада көбеюіне жол бермейді. Рестриказалармен  қатар бактерияларда метилаза деген фермент бар. Ол бактрияның өзінің ДНҚ тізбегіндегі азоттық негіздерде белгілі мөлшерде әрбір репликациядан кейін метил тобын (СН3) жалғап, модификациялап отырады. Метилденген ДНҚ-ны рестриказа «өзінікі» санап оған тиіспейді. Бұл бактериялардағы өзіндік бір «иммундық жүйе» іспеттес. Дегенмен, кейде бактерия клеткасына енген фагтың кейбір нуклеин қышқылы кездейсоқ метилденіп кетеді. Осы қателігінен бактерияның өзі фагтың әсерінен қырылып қалады. Осы құбылысты О.СМИТ, Д.Натанс және В.Арбер ашты. Рестриказалар табиғаттың ген инженериясына арнап жасаған таптырмас құралы. Бактерия әр түрлі болғандықтан олардың рестриказалары ДНҚ-ны әр түрлі жолмен үзеді. Қазір 500-ден аса рестриказа түрі белгілі және олар ДНҚ-ны бір-бірінен өзгеше 120 жерінен үзе алады. Яғни зерттеуші рестриказаны таңдай отырып ДНҚ-дан  қалаған ферментті немесе генді бүлдірмей бүтін күйінде кесіп алады. Генді бөліп алу мен ген өркенін алу үшін әртүрлі объектілер (бактериялардан,сүтқоректілер клеткаларынан, құстардан т.б. алынған) және әртүрлі вирустар жұқтырылған ортада өсірілетін ерекше ферменттер құрал ретінде пайдаланылады. Негізінде олар үш түрлі ферменттер: рестриказалар,лигаза және кері транскриптаза.

Рестриказалар – дезоксирибонуклеазалардың ДНҚ молекуласын қысқа немесе ұзын бөлшектерге тіпті жеке нуклеотидтерге дейін кесетін ферменттердің бір түрі. Рестриказалардың ерекшеліктері ДНҚ молекуласын кез-келген жерден кеспей тек белгілі нуклеотидтер орналасу тәртіптері бар. Бұл әдетте 4-6 жұп нуклеотидтер, әртүрлі рестриктазалар үзетін жеріндегі нуклеотидтердің құрамында айырмашылығы болады. Мысалы Е.COLI рестриказасы ДНҚ молекуласын ГААТТЦ учаскесінде үзеді, Ват НI-ГГАТЦЦ учаскесінде. Қазір әр түрлі рестриказалардың жүзден артық өзіндік бірізділігі белгілі. ДНК тізбегінің ұзына бойында нуклеотидтер кездейсоқ орналасса, төрт белгілі нуклеотидтен тұратын жүйелілік 1\256-ға, ал алты нуклеотидтен – 1\4096 тең болады. Сондықтан рестриказалар ДНҚ-ны бірнеше жүздеген немесе мыңдаған нуклиотидтер жұптарынан тұратын бөлшектерге үзеді.

Лигаза – ДНҚ-ның бос ұштарын бір біріне жалғайтын фермент. Бұл фермент қалыпты клеткаларда ДНҚ синтезіне және репарация процестеріне қатысады, яғни ДНҚ молекуласының біраз бүлінген жерлерін қалпына келтіруге қатысады.

Кері транцкриптаза – ДНҚ-полимираза тәріздес фермент. Бірақ ДНҚ-ны ДНҚ-дан емес РНҚ-дан синтездейді. РНҚполимиразамен салыстырғанда ол кері бағытта жұмыс істейді, яғни ДНҚ синтезі РНҚ-да жүре ме? Бұл күмәнді  сұрақ әлі шешілмеген. Алайда бұл фермент эукариот клеткаларында оларға ДНҚ арқылы  көбейетін  РНҚ –сы бар вирустарды ұқтырғаннан кейін  пайда болады. Бұл вирустардың геномы кері транскриптазаны кодтайды,соның көмегімен вирустың ДНҚ-үлгісі құрылады да, кейін вирустар молекулаларының РНҚ-сы синтезделеді.

ДНҚ РЕКОМБИНАНТТАРЫ

Генетикалық рекомбинацияның мәні – екі хромосоманың өзара гендерімен алмасуында. Екі немесе одан көп  тұқым қуатын анықтауышы бар клетканың немесе организмнің пайда болуына әкеп соғатын кез келген процесті 1958 жылы Понтекорво рекомбинация деп атады. Міндетті түрде сүтқоректілердің жыныс клеткалары пайда болғанда, мейоздың барысында гомолгты хромосомалар гендерімен алмасады (кроссинговер – айқасу құбылысы). Осы алмасулар ұрпақтарға берілетін тұқым қуатын белгілердің араласуын түсіндіруге мүмкіндік береді.

Гендер алмасуын, сондай-ақ клеткаға «бөтен» генді енгізуді генетикалық рекомбинация арқылы in vitro – организмнен тыс жасауға болады.

1972 жылы П.Бергтің лабораториясында (АҚШ, Станфорд университеті) ең бірінші рекомбинантты деп аталатын будан ДНҚ молекуласы алынды. Оның құрамына лямбда(λ) бактериофагының геномы мен S V 40 вирус геномы кірді.

Организмнен тыс рекомбинация әдісі, әр түрдің ДНҚ-ларын (табиғи немесе жасанды) бөліп алып, оларды бір-бірімен қосуды, содан кейін осы рекомбинантты ДНҚ-ны тірі жасушаға енгізіп, жаңа белгінің  пайда болуын мысалы, ерекше белок синтезін жүргізуді көздейді.

Мұндай эксперименттердің мақсаты ДНҚ – дағы белгілі бір нуклеотидтер жүйелілігін «векторға» енгізіп, кейін жасушаның ішінде жұмыс істеткізу. ДНҚ фрагментін вектормен жалғастыру төмендегідей жолдармен жүргізіледі:

• ретрикциялық эндонуклеазалардың қатысуымен пайда болған ДНҚ-ның жабысқақ ұштары арқылы;
• ДНҚ-ның әрбір тізбегіне қосымша полинуклеотидтер фрагменттерін синтездеу;
• Т4-лигаза ферментінің көмегімен тұқыл ұштарын жалғау.1974ж бастап рекомбинантты ДНҚ алу жұмыстары көптеп жүргізілді.

Кері трансскриптазаның көмегімен иРНҚ молекуласында ДНҚ тізбегі синтезделеді, содан кейін иРНҚ сілтінің көмегімен ДНҚ-ның екінші тізбегі құрылады. Экзонуклеаза ферментімен ДНҚ-ның екі тізбегі де қысқартыылып, ұштық трансфераза арқылы олардың ұштарына поли-Т жүйелігі тігіледі. Векторлық сақиналық плазмиданың сақина ДНҚ-сын рестриказамен кесіп желі түріне келтіреді, содан кейін экзонуклеазамен қысқарып, ұштық трансферазамен поли-А жүйесін тігеді. Ең ақырғы кезеңде осы ДНҚ молекуласының екі типін жалғап будан молекулалы синтезделген геномы бар векторлық плазмида алады. ДНҚ тізбегінің үзілген жерлерін лигазаның көмегімен жалғайды. Бұл баяндалған жағдайда векторлық плазмидаға қандай ген енгізілгені белгілі. Бірақ трансгеноз жұмыстарында көбінесе көптеген ДНҚ фрагменттері пайдаланылады,ал солардың ішінде  бірлі жарымында ғана керек ген болады. Осыған байланысты ген инженериясында қажет гені бар ДНҚ фрагменттерін  табу және оны бөліп алу әдісінің маңызы зор.Осы керек гені бар ДНҚ бөлшегін алу үшін «батырма мылтық» деп аталатын тәсіл қолданылады. Оның мәні мынада: ДНҚ ферменттер арқылы көптеген ұсақ бөлшектерге бытыратылады,содан кейін соқыр тәуекелмен оны вектордың ДНқҚ молекуласымен будандастырады. Осының алдында векторлық ДНҚ-ны желі түріне келтіру үшін рестриказамен өңдейді. Ішек таяқшасына рекомбинантты молекуланы кіргізген соң,  сұрыптайтын қоректік ортаның көмегімен қажетті гені бар ДНҚ бөлшектері түскен бактерияларды бөліп алады. Кірген генді оның шығаратын заты арқылы тауып алады. Бактериялар көбейгенде оның құрамындағы рекомбинатты ДНҚ еселенеді де ДНҚ өркендері пайда болады.

ВЕКТОРЛАР – ГЕН ТАСЫГЫШТАР. Осы уақытқа дейін бөтен генді клетка ішіне алып баратын плазмида дедік. Сондай қызмет атқаратын ДНҚ түрлерін векторлар дедік. Вектор бағыттағыш деген мағынаны білдіреді. Векторды да қолдан құрастырады және оған мынадай талаптар қойылады:

• вектор клетка ішіне бөтен генлі алып кірген соң клеткаменн бірге немесе өз алдына бөлініп көбейе алатын болуы керек,сонда ғана ол ұрпақ клеткаларға беріледі. Немесе ол клетка хромосомасы құрамына кіру арқылы ұрпақ клеткаға беріліп отыруы керек;
• генетикалық белгілері болуы керек,сол белгілер бойынша оның қайтадан клетка ішіне енгенін анықтайды;
• құрамында рестриказалар тауып үзе алатын нуклеотидтер тізбегі болуы керек және рестриказамен бір рет үзіліп жалғанғаннан кейін ол репликацияланатын қабілетін жоғалтпауы тиіс;
• Құрамына кірген геннің клетка ішінде дұрыс реттеліп жұмыс істеуін қамтамасыз ететін болуы керек;
• оның клетка ішінднгі көшірмесі жетерліктей көп болуы қажет.

Қолымызда геннің өте аз мөлшері бар дедік. Геннің ондай мөлшерімен тәжірибе жасау өте қиын. Сондықтан әлгі генді көп мөлшерге дейін көбейтуге тура келеді. Ол үшін геннің аз мөлшерін иуктормен бірге  бактерия клеткасына ендіреді. Бактерияның тез бөлініп көбеюімен бірге оның ішіндегі  әлгі ген бар вектор да көбейеді. Ақырында көп массаға дейін өсірілген бактериядан генді қажетті мөлшерде қайта бөліп алуға болады.

Бактерия клеткасына генді енгізу үшін вектор ретінде өзінің плазмидасы, кейде олардың фагының ДНҚ-сы қолданылады. Плазмида клетка хромосомасындағы ДНҚ-ға тәуелсіз болады, өзінше бөлініп көбейе алады және оның клеткадағы көшірмесі 20-ға дейін жетеді. Ал ерекше жағдай жасап өсіргенде векторлардың көшірмесін тіптен мыңға дейін жеткізуге болады.

Лямбда фагының негізінде фагтық векторды 1974ж Эдинбург университетінде Н. Муррей және К.Муррей ашты.

ГЕНДІ ОРГАНИЗМ–РЕЦЕПИЕНТ КЛЕТКАЛАРЫНА ТАСЫМАЛДАУ

Плазмидаға енгізілгендерді рецепиент клеткасына тасымалдау трансформация немесе канюгация әдісі арқылы жүреді. Әдістер әр түрлі болғанымен кез-келген ген – инженерлік жұмысының негізі мынадай:

• Векторлық сақиналы ДНҚ-ны (плазмиданы) рестриктаза ферментімен үзіп, оның созылған формадағы молекуласын алды.
• Оны бактерияға енгізетін бөтен генмен (мысалы, интерферон гені) араластырып, оларды шеңбер бойымен бір-бірімен жалғап, гибридтік молекула жасалады.

Ол үшін бір-бірімен жалғасатын плахмидада, бөтен генде бір түрлі рестриказамен кесілген болуы керек. Сонда ғана олардың ұштары бір-бірімен жалғаса алады.

Олардың ұштары бір-бірімен комплементарлы, сондықтан олар бір-бірімен қайта байланыса алады. Кейбір рестриказалар ДНҚ фрагменттерін осындай жабысқыш етпей шорт кеседі. Генді бүлдірмей бүтін алу үшін кейде сондай рестриказаларды лажсыз пайдалануға тура келеді. Бұл жағдайда жабысқыш ұштарды қолдан жасайды. Нуклеотит трансфераза фермент арқылы ДНҚ фрагменттерінің екі тізбегінің біртектес ұштарына бірнеше Г-нуклео-тидтерін, ал вектордың тізбектерінің осындай ұштарына Ц-нуклео-тидтерін жалғайды. Осылай жабысқыш ұштар пайда болады, немесе төрт кесілген ДНҚ фрагментінеде вектордың ұшынада синтетикалық қос тізбек жалғайды. Ол тізбек линкер деп аталады. Сонан соң линкерді танитын, оны жабысқыш етіп кесетін рестриказаны тауып алып кеседі. Осылайша бұл жолменде жабысқыш ұштар алынады.

Бөтен ДНҚ фрагментімен вектордың ұштарының жабысуы дегеніміз – сол комплменттарлы ұштарының бір-бірімен сутегілік байланыс құруы. Бірақ ДНҚ тізбектері бір-бірімен әдеттегідей көп валенттік байланыс құруы керек. Ол үшін репликацияға қатысатын ДНҚ – гигаза деген өзімізге таныс ферментті қолданады.

• Будан ДНҚ молекуласын клеткаға ендіру әдісі оны қабылдайтын клетканы ерекшелігімен қолданып отырған векторға байланысты. Вектормен клетка бір-біріне табиғи жақын болғаны дұрыс. Дегенмен, гибридтік плазмида бактерияның барлық клеткаларына бүтін күйінде кіре бермейді. Әдетте мыңдаған клетканың бірнешеуі ғана ойдағыдай енеді.
• Гибридтік плазмида енгізу нәтижесінде қасиеті өзгерген клеткаларда басқа клеткалардан бөліп алу керек. Плазмидасында бөтен гені бар бактерияны көбінесе мыңдаған көп басқа клеткалардың арасынан мынадай әдіспен бөліп алады. Гибридтік плазмиданы клеткасында плазмидасы жоқ бактерия түрін енгізеді. Плазмиданың құрамында антибиотиктерді ыдырататын ферменттердің гендері бар екені айтылды. Осы плазмиданы рестриказамен үзгенде сол ферменттердіңде гені аман сақталуы керек, яғни сол гендерге тиіспейтін рестриказалармен үзеді. Гибридтік плазмиданы клеткаға енгізіп болған соң бактерияны антибиотигі бар қоректік ортада өсіреді. Сонда клеткасына ойдағыдай болып гибрибтік плазмида енген бактериялар аман қалады да, плазмидасыз бактериялар антибиотиктер қырылып қалады.
• Аман қалған клеткаларды бөтен геннің жұмыс істей алатынын тексереді. Ол үшін алдын ала дайындалған антиденемен сол ген беретін белоктың бар-жоғын анықтайды.

Қазірдің өзінде ген инженериясы арқылы бактерия клеткасынан интерферонмен самототтропин белоктарын алуға қол жетіп отыр. Осындай орташа белоктар бактерия клеткасында ойдағыдай синтезделеді. Ал одан үлкен немесе кіші бөтен бактерия клеткаларды бактерия клеткасы жасай алмайды. Оның себебі әр түрлі. Мысалы, бөтен белоктардың кейбірі бактерия үшін – у. Бактерия клеткасының ішінде белоктардың – 3000, нуклеин мыңға жуық, углеводтың – 50 және майлардың – 40түрі бар. Ал олардың әр түрлі молекулалар саныда ондаған мыңғада жетеді. Клетка ішінде бөтен белок ойдағыдай синтезделгенімен оны әлгі мыңдаған қосылыс ішінен таза күйінде бөліп алу қиын. Бұл мәселені шешуге ашытқы микроорганизмдер көмекке келеді. Олар қарапайям қоректік ортда тез көбейе алады. Нан ашытқысы ретінде қолданылатын сахаромицед деген микрооргонизмде де плазмида табылды, яғни оған да бөтен ген өндіру қиын емес. Ашытқы бактериясы клеткада жасалған көптеген белоктарды сыртқы ортаға бөліп шығарып отырады. Бұл оның табиғи қасиеті. Егер қажетті белоктың генін ашытқы клеткасының ДНҚ-сындағы хабаршы геннің соңында дәл орналастырса, ол белок клетка сыртына жасалып шығарылып отырады. Ал қоректік сыртқы ортада клетка ішіндегідей көп қосылыс жоқ, сондықтан сыртқы ортадан белокты таза бөліп алу оңай.

Ген инженериясының аса көрнекті жетістіктерінің бірі В.Г.Дебабовтың басшылығымен треонин амин қышқылын бөліп шығаратын бактерия штаммын жасап болды. Треонинді лизин сияқты мал азаған, астық дақылдарын байыиуға қолданады, себебі бидайдың, сұлының,күріштің т.б. дақылдардың белогында осы амин қышқылы жетіспейді. Бактерия клеткаларынан қажетті белок алу әдістерін жасау ғылыми-техниканың жаңа биотехнология кезеңін бастауға себеп болды.

Молекулалық биология институтында О.Л. Поляновскийдің басшылығымен тышқан иммуноглобулиннің бір тізбегінің С-фрагментін кодтайтын ген синтезделіп, бактерия клеткасына енгізілді.АҚШ-та Палмитер және басқалары егеуқұйрықтың өсу гормонын тышқандардың жұмыртқа клеткасының ДНҚ-на енгізді. Осының нәтижесінде рецепиент-тышқандар салыстырмалы топтағы тышқандарға қарағанда көлемі 1,8 есе артық болды. Алып тышқандар көлемі тұқым қуу жағынан тұрақты болып шықты, яғни өздерінің қасиетін ұрпақтарына берді. Осындай зерттеулер ауыл шаруашылық малдарының өсу жылдамдығын басқару мүмкіншілігін тудырды.

Клетка инжинериясы. Клетка инженериясы сома клеткаларын будандастыруға, яғни жынысқа қатысы жоқ клеткалардың қосылуы толық немесе жартылай, яғни клетка-рецепиент донор-клеткасының цитоплазмасын, митохондрияларын, хлоропластарын, ядроның геномын немесе оның кесек бөлшектерін қабылдауы мүмкін.

Генетикалық информацияның азғана бөліктерін беру генетикалық инженерия әдістері арқылы жүзеге асырылады. Жыныстық шағылыстыруға қарағанда соматикалық будандастыру филогенездік жағынан бір-біріне алыс түрлерді қосуға кең мүмкіншілік береді.Осы әдіспен әр түрлі өсімдіктердің клеткасын бір-бірімен қосып қалыпты будандар, мысалы темекі мен картоптың, капуста турнепстің т.с.с. алынды.

Будан клеткалар ұзақ уақыт бойы өсіп өнеді,бірақ түраралық сиымсыздық сомалық будандастыру да кездеседі. Біраз уақыт өткеннен кейін клеткалар культурасында екінші түрдің хромосомаларын жоғалтқан өркендер пайда болады. Мысалы. адам мен тышқан клеткаларының буданы клетканың жуз рет бөлінуінен кейін адамның хромосомаларын мүлде жоғалтады.

Сомалық будандастырудың негізінде антиденелер шығаратын гибридомалық технологиясы жасалды. Бұл технология бірөркенді антиденелер алуға мүмкіндік береді.

Жануарлар ген инженериясы. Жануарларға ген таситын вектор ретінде вирустарды пайдануларға болады. Әдетте олар ауру тудыратын вирустар, әсіресе рак вирустары, Ондай вирустар кері транскриптаза ферменті арқылы өзінің РНҚ-сының көшірмен ДНҚ түрінде синтездеп, оны жануар клеткасының ДНҚ-сының құрамына енгізеді. Олардың вектор болуы осыған негізделген. Тасымалдау барысында вирустар ауру тудырмас үшін алдын ала олардың нуклеин қышқылдарының кейбір бөлігін өзгертеді., сонда олар тек ген тасушы болып қалады.  Дегенмен ондай вирусты сирек пайдаланған жөн. Бұл бағытта болашағы зор әдістер-микроинъекция мен мембрана инженериясы. Мембраналық ген инженериясы липосоманы қолданады,бұл өте жеңіл әдіс. Ішінде бөтен ген енгізілген липосоманы ұрықтанған аналық жыныс клеткасымен қосады. Сонда ұрықтанған клеткадан бөтен гені бар  организм өсіп жетіледі. Қазір бұл әдісті жетілдіру мақсатымен жан-жақты зерттеулер жүргізіліп жатыр.

Генді ұрықтанған жұмыртқа клеткасына өте жіңішке түтік арқылы енгізудің болашағы зор. Аналық клетка ұрықтанғаннан кейін тез бөлініп, жетілген организм өсіп шығады. Организмнің өсу барысында клеткалар әр түрлі қызметке маманданып, әр түрлі органдардың тканіне айналады.Алайда, оладың бәріне ДНҚ молекулаларының  құрамы сол күйінде қалады. Яғни, бастапқы ұрықтанған бір клетка кезінде оған бөтен ген енгізсе, ол өсіп жетілген организмнің барлық клеткаларында болады. Осылайша тышқанның ұрықтанған аналық клеткасына адамның самототропин генін енгізу арқылы алын тышқандар алынды. Осылай сәйкес горманыды малдардың ұрықтанған аналық клеткасына енгізіп,  олардың да ірі түрін өсіруге болады. Оның қаншалықты маңызды екені айтпаса да түсінікті. Тағы бір айта кететін нәрсе аналық елеткаға самототропин генін енгізу арқылы  өсіріп алынған тышқанның қанында гормонның өте көп мөлшері болатыны анықталып отыр. Яғни, ондай жануарлардың қаны гормон өндіруде дн қолданылады.

Аурудың тұқым қуалайтын себебі белгілі бір гендерлдің  дұрыс жұмыс істеуі немесе олардың құрылысының өзгеруі. Қазір ондай ауруларға сау генді ендіру жолы жан-жақты зерттелуде. Оның жетістіктері болашақта көптеген тұқым қуатын ауруды болдырмауға мүмкіндік береді.

Сүтқоректілердің ұрықтануын өркендету.

Сомалық ядроларды жетілген жұмыртқа клеткасына отырғызу тәжірибесі көп нәрсені аңғартты. Бұл тәжірибелер ең алғаш қосмекенділердің жұмыртқа клеткаларымен жүргізілген. Егер ұрықтың ерте кезеңдегі ядросын ядросыз клеткаға көшірсе, онда одан әрі қарай даму арқылы қалыпты бақа пайда болады. Яғни, эмбриональды кезеңнің алғашқы сатыларында ядрода барлық гендер жиынтығы болады, ал оларды жұмыртқаға отырғызса болашақ бүтін организмге бастама бере елады.

1952 ж. Р.Бриггс және Т.Кинг  жаңа пайда болған ұрықтың сомалық клеткаларының ядросын көлбақалардың энуклеиндендірген (ядросыздандырылған ) жұмырқа клеткасына көшіру әдісін тапты.ДЖ. Гердон 1962ж. көшіріп отырғызу әдісін жетілдірді. Ол бақалардың жұмыртқа клеткасының ядросын ултракүлгін сәулемен талқандады,одан кейін әрбір жұмыртқаға малтып жүрген кішкене бақаның ішек эпителиінен бөлініп алынған клетканың ядросын енгізді. Кей жағдайларда мұндай ядролар генетикалық ұқсас эмбриондар және ересек бақалардың тууына мүмкіндік берген. Алғашқы рет омыртқалы жануарлардың нағыз өркендері алынды. Содан кейін  ересек бақалардың тері клеткаларын in vitro (түтіктің ішінде) өсіру әдісі қолданды. Мұндай клеткалардың ядроларын көшіріп отырғызғанда  головастиктердің генетикалық өркендері  алынды., бірақ ересек  бақалардың  тері клеткаларының ядроларын  трансплантациялағанда нәтижесі өте нашар болады. Ересек жануарларрдың сомалық клеткаларының ядроларын қолданғанда өркендердің  дамуы головастиктер сатысымен ғана шектеледі. Ересек организмдердің  және тіпті соңғы сатыдағы  эмбриондардың ядролары белгісіз себептермен өзінің потенциясын  жоғалтады. Соңғы жылдарда анықталғандай ересек амфибиялардың эритроциттарының  ядроларында головастик  сатысына дейін эмбрионның дамуын қадағалайтын  гендер бар екендігі анықталған, мұндай ядролардың  ооциттер цитоплазмасына қосылуы репрессияланған геном бөлшектерінің реактивациялануына (белсенділігінің төмендеуіне ) жетелейді.

Соңғы 10-15 жылда ядроны қайта қондыру әдісі жасалды, мұнда микрохирургия және клеткалық фрагменттерді біріктіру тәсілі бірдей қолданылған, қойларда және ірі қара малдарда ядролар трансплантациясы бойынша зерттеулер басталды.

Сомалық клеткалардың ядроларын энуклеиндендірілген зиготаға трансплантациялау жұмыстарының күрделілігіне қарамастан бұл проблеманың қажеттігі айқын, себебі бұл әдіс жоғарғы өнімді  малдардың көшірмелерін алуға және генетикалық мүмкіншілігі  мол жануарлар тобын шығаруға жол ашады.

Клондарды эмбриондардың дамуының ерте сатысынды бөлу арқылы алуға болады.  Егер эмбриондар клеткаларының саны 16-дан аспаса, олар әлі жіктелмейтіндігі анықталған. Мұның өзі эмбриондарды  2 немесе одан да көпке бөлшектеп бірегей егіздерді  алуға қол жеткізді. Қазіргі  кезде монозиготалы бұзаулар, құлындар, қозылар және торғайлар егіздері алынған. Болашақта, болжам бойынша , эмбрионды ерте сатысында in vitro өсіріп, жағдай туғызу арқылы, жарты эмбриондарды одан әрі қарай бірнеше қайта бөлу мүмкіншілігі туады. Мұның өзі трансплантацияға жарамды ұрықтардың  санын көбейтеді, олар бір эмбрионның өркені болғандықтан, ауыл шаруашылық малдардың эмбриондардың клондарын көптеп алуға мүмкіншілік туады, ал оның  ықпалы табысты селекцияға жақсы әсер етеді. Аталған әдістердің келешегі мол, бірақ олар әлі практика жүзінде пайдалануға толық дайын емес.

Химерлік жануарлар (генетикалық мозаиктер)

Химерлік жануарларды алу әдісі көптен академиялық қызығушылық танытқан мәселе. Бұл әдістің мәні — генотиптері әртүрлі эмбриондарды біріктіру арқылы генетикалық мозаиктерді (фр. mosaique< ит. mosaico-өрнек,ала құла)(химерлер,аллофенді жануарлар (гр. аllos- бөгде, phaino-көріну) алу. Әдісті 1961 ж. поляк эмбриологы  Анджей Тарковский тапқан.

Биотехнологияның болашағы бар бағыттарының бірі жасанды химерлерді алу. Химера деген түсінік құрама жануар дегенді білдіреді. Жануарлар бір тұқымнан, сондай-ақ әртүрлі тұқымнан немесе тіпті әр түрдің өкілдері болуы мүмкін. 8-клеткалы эмбриондарды протеолиттік  ферменттері  бар ортада тәрбиелеп өсіреді, ферменттер жұмыртқа клеткасының  қабығын қорытады.  Қабығынан айрылған эмбриондар бір-бірінмен араласады. Егер әртүрлі генетикалық ұялардан алынған эмбриондарды пайдаланса, қосэмбрион-химера пайда болады. Аналыққа трансплантацияланғаннан кейін  мұндай эмбриондар жатырға орналасады. және әрі даму барысында олардың өсуі түзіледі. ХИимер жануарларда екі эмбрионның белгілері болады, яғни 4 ата-ананың ұрпағы деген сөз.

Жасанды жолмен химерлер алудың екі негізгі әдісі бар:

1 аггрегациялық- толыққанды эмбриондарды біріктіру;

2 Инъекциялық- эмбрионға басқа эмбрионның  немесе  бөгде клетканың бір немесе бірнеше клеткаларын еңгізеді,

Екі әдіс бойынша да біріккен эмбриондар клеткаларынан тұратын жануарлар пайда болады. Бірінші әдіспен лабораториялық тышқандардың химерлері алынған, агути(сұр) және қара тышқандархимерлері –шұбарала түсті болған.

Ағылшын эмбриологы Р.Гарднер 1986ж. химерлерді инъекциялық әдіспен алуды ұсынды. Бұл  әдістің көмегімен тышқанның эмбрионына адам клеткалары енгізіліп, химерлік тышқан туғаннан кейін оның тканьдарында адам гендері қызмет жасаған.

К.Маркерттің лабораториясында «үшқабат»  химера тышқндардыңш ұсының эмбриондарын біріктірудің нәтижесінде алынды. Туған тышқанның және үш түрлі болған. Теория бойынша құрамында 8және, мүмкін,16 ата-аналардың гендері болатын жануарларды жасауға болатыны айтылады.1980-1982 ж. құрамында тышқанның екі түрінің MUS musculus және MUS caroli белгілерін  біріктірген химерлік жануарлар алындды. 1983 ж.  С. Вилландсен тобы алғашқы ауылшаруашылық малдарының химерлерін алды. Қойдың (2n=54) және ешкінің (2n=60) эмбриондарының  клеткаларын біріктіріп және химерлік эмбрионды екі түрінде аналығының жатырына салу  нәтижесінде екі түрге де тән белгілері бар жануарлар (қой, ешкі)туды. Біреуінде басы, мүйізі, құйрығы  және жүні денесінің кейбір жерлерінде –ешкінікі,ал қалған бөлігінде-қойдың жүні. АҚШ-та 1987ж. қой, ешкі химері және қойлардың рамбулье, фин ландырасы тұқымдарының  химерлері алынды. Ресейде қара-ала түсті ірі қара мал тұқымдарынан  химерлі бұзау алынды. Оның фенотипінде қара-ала түскен қатар  қызыл дақтар бар.(Л.К.Эрнст, 1987)

Химерлік жануарлар –вегативтік гибридтер, олар мозаиктік белгілерін ұрпақтарына бермейді.Олардың ұрпақтарында белгілердің ажырасуынан мозаикалы емес тұлғалар туады. Химерлік жануарлар бірінші ұрпақта ғана өмір сүрген мен олардың практикалық маңызы зор:

1 Бірнеше  құнды белгілер:өнімділік, ауруға төзімділік т.с.с. бір организмде әдетте кездеспейд, ал химерлерде олардың көрінуін күшейтуге болады;

2 Әртүрлі жануарлардың эмбриондарын жергілікті тұқымның эмбриондарымен біріктіріп малдың жерсінуін тездетуге  болады;

3 Эмбриондарды біріктіру жолымен-жақын түрлермен немесе сол түрдің өзімен құнды шаруашылық малдарының немесе сиреп бара жатқан тағы жануарлардың генофондын құтқаруға болады, егер олардың эмбриондары жарақаттану немесе мутацияның кеселінен, өздігінен көбеюге жарамсыз болса.

Эмбриогенетикалық инженерия

Эмбриогенетикалық инженерия- жануарлар геномын, олардың өсіп өнуіне онтогенездің алғашқы сатыларында белсенді араласу арқылы қайта құру. Геномды қайта құру- клондау арқылы ұрықты реконструкциялау, біріктіру немесе олардың ядроларына бөгде ДНҚ-ны енгізу. Бірақ эмбрионалдық өркендерді,химерлерді, немесе трансгендік жануарларды алу, тек қана реконстукцияланған эмбрионды ұқыпты трансплантациялау  нәтижесінеде ғана мүмкін.

Трансплантация (көшіріп отырғызу) жоғарғы өнімді малдардың (донорлар) бір немесе бірнеше эмбрионын алып өнімі төмен малдарға (рецепиенттерге) салу арқылы жүргізеді. Трансплантацияны қолдану генетикалық құнды бір аналықтан ондаған есе көп ұрпақ алуға мүмкіндік береді.

Трансплантация техналогиясы жануарлар өсіп-өніу биологиясының зор табыстарына негізделген оның ішіне мынадай тәсілдер кіреді:

1 Гормондар арқылы суперовуляция туғызу;

2 Ұрпақтары бойынша бағаланған аталықтардың ұрығымен донорларды ұрықтандыру;

3 Эмбртоннды туып алу және оның сапасын анықтап, сақтау және рецепиентке көшіріп отырғызу немесе оны сұйық азотта криоконсервациялау, жібіту және отырғызу.

Ұрықты трансплантациялауды  төмендегі мақсаттар үшін пайдаланылады:

1 генетикалық құнды тұлғаларды көбейту үшін; осы әдістің көмегімен жоғарғы өнімді, ауруға төзімді аталық іздерді және ұяларды шығаруды тездету;

алғашқы эмбриондарды бөлшектеу арқылы ұқсас жануарларды алу. Бұл әдіс генотип- қоршаған орта өзара қатынасын, тұқым қуудың шаруашылыққа пайдалы белгілерге әсерін зерттеуге мүмкіндік береді. Эмбриондарды  бөлу технологиясы алынған жарты бластоцистаны терең тұздатып, ал екінші жартысынан жануар өіруге мүмкіндік береді. Егер аталық генетикалық жағынан құнды болса, онда оның көшірмесін белгілі бір уақыттан кейін екінші жартысынан өндіруге болады.

• аз популяциялардың және тұқымның генофондының мутантьы гендерін сақтау;
• генетикалық құнды, бірақ бедеу жануарлардан ұрпақ алу;
• зиянды рецессивті гедерді және хромосомалық аномаляларды анықтау;
• жануарлардың ауруларға төзімділігін арттыру;
• ауруларды болдырмау үшін сыртқа шығарылған және ішке кіргізілетін малдардың орнына бұл мақсаттар үшін олардың криокконсервацияланған ұрытарын алу;
• ұрықтың жынысын анықтау және белгілі жыныстағы жануарларды алу;
• 9түраралық трансплантация;
• әртүрлі алғашқы сатыдағы эмбриондардан,әртүрлі жануарлар блостомерлерінен құралған химерлік жануарларды алу.
• түраралық трансплантация;
• әртүрлі алғашқы сатыдағы эмбриондардан, әр түрлі жануарлар бластомерлерінен құралған химерлік жануарларды алу;

Жануарлар клеткасына негізделген биотехнология

Жануарлар клеткалары-биологиялық белсенді  заттар өндірушілері. Қазіргі кезде ғылыммен практикаға маңызды белоктарды кодтайтын көптеген гендер өркендері алынған. Осындай гендерді жануарлар клеткаларына тасымалдап орналастыру арқылы биологиялық белсенді белоктар алуға болады.

Иммунологияға негізделген биотехнологияның кең тарап келе жатқан тармағы. иммунобиотехнология деп аталады.  Бұл тармаққа әр түрлі індетті ауруларды жан-жақты зерттеуге  арналған тест –жүйелерді дайындау, поликлондық (көп өркенді) және моноклондық (бір өркенді) вакциналарды шығару жатады.

синтезделетін иммуноглобулиндер. Моноклондық антидене антиген молекуласындағы бір ғана антигендік анықтағышпен байланысады. Антиденелерді алу үшін ерте кезден үй қояндары, ешкілер , қойлар пайдаланылады. Қан құрамына бөгде белок антигеннің кіруіне иммундық жүйе  В-лимфоциттерді көбейту арқылы әсер етеді, ал В-лимфоциттерде  антиденелер шығарыла бастайды. Антигеннің үстінде әдеттек бірнеше белсенді учаскелер бар олар әрқайсысы қарсы антиденелердің пайда болуына итермелейді. Осы жағдайда әрбір В-клетка және оның ұрпақтары антиденелердің бір ғана түрін шығаруға мамандалады. Осының салдарынан көптеген антиденелер түзетін И-клетка детерминаттар санына тең.

Нәтижесінде  қаннан алынатын антисарудың құрамында әртүрлі  детерминанттарға қарсы антиденелер қоспасы болады. Мұндай антиденелерді полиспецификалық немесе жиірек –поликлондық деп атайды.

Дәстүрлі әдіспен моноспецификалық немесе  моноклондық деп аталатын антиденелерді алуға болмайды. Ол үшін антиденелер қоспаларын ажырату немесе И-клеткаларды жеке түрлерге бөлу керек. Бұл мәселені 1975ж. Георг Келлер және Цезарь Милштейн гибридомалар жасау әдісі арқылы шешті.

Гибридомалақ технология – ісік клеткаларымен И-лимфоциттерді қосу негізінде клеткалық будандарды немесе гибридомаларды алу әдісі. Ісік клеткалары  лимфоциттерге организмнен тыс шексіз көбею  қасиетін және олардың культуралық ортасына  антиденелерді бөліп шығаруын қадағалайды. Гибридомаларды организмнен тыс жағдайда  өсіргенде әрбір будан клеткадан ерекше өркен моноклондық антидене алуға болады.

Сонымен, гибридомалар дегеніміз өлшеусіз өсе беретін бір өркенді антиденелер өндіретін клеткалар өркендері.

Моноклондық антиденелерді алу және оларды колдану-қазіргі иммунологияның зор жетістеріктерінің бірі. Олардың көмегімен кез келген иммуногендік денені анықтауға болады. Медицинада изотоптармен немесе басқа әдістермен белгіленген моноклонды антиденелерді ракты диогностикалауға және залалды ісіктің орналасқан жерін анықтауға,миокард инфарктін диогностикалауға  қолдану болады. Әртүрлі аурулардың қоздырғыштарына: безгек, трипоносома, лейшманиоз, токсоплазмоз және т.б. моноклонды антиденелер алынған.Ғалымдардың пікірінше жуық арада ауруларды анықтауда моноклонды антиденелер  басты роль атқаруы тиіс. Емдеу жұмысында моноклонды антиденелерді ерекше қасиетін пайдалана отырып, ол заттарды тікелей рак клетакларына немесе патогенді микроорганизмдерге жеткізу арқылы емдеу нәтижелігін арттыруға болады. Моноклонды антиденені ірі қара малдың жатырға дейінгі өсіп өну деңгейінде жынысын анықтауға, сондай-ақ органдарды трансплантациялауда тканъдарды сұрыптау әдісінде вирустардың, аурулардың  қоздырғыштарының антигендік карталарын зерттеуде қолдануға болады.

ГЕН КЛОНЫН КӨБЕЙТУ ЖӘНЕ СКРИНИНГ

Белгілі концентрациялық бактериялық суспензияны қатты ет пептондық қоректік ортаға егеді,сонда Петри шыны ыдысының 1см бетіне  10-15 бактериялар келуі керек Агардың  үстіне түскен  бактериялық клеткалар бөліне бастайды,соңында олардың әрқайсысының көптеген ұрпақтары сыртқы пішіні бойынша саңырауқұлақтың қалпақшасына ұқсас кішігірім шоғыр түзейді. Әр шоғыр бастапқы бір бактериялық клеткадан түзілген және одан ешқандай айнымайтын көптеген клеткалар бар, олар клон дп аталады. Бастапқы суспензияның әрбір клеткасы да өз клонын түзейді. (позивтік шоғыр)

Вектор ретінде бактериофагты қолданғанда генді бактарияға енгізу және соңғыны қоректік ортада өсіру плазмидалық вектор қолданылғандай өтеді.Фаг ДНҚ-сы  ебеген клеткалар агарда көбейіп,көмескі тегіс газон түзейді. Ал фаг ДНҚ-сы бар бактериялар түскен орындарда мөлдір дөңгелек ойыстар түзіледі, олар негативтік шоғыр деп аталады.

Қазіргі кезде ген инженериясының практикасында ген клонын көбейтудің екі әдісі кең қолдану алады: геномныңжеке фрагментін (кДНҚ-ны қажет геннің иРНҚ молекуласынан кері транскриптаза ферменті көмегімен алу) және барлық геном клонын көбейту.

Комплементарлы ДНҚ (кДНҚ) клонын көбейту әдісін организмнің қайсы клеткаларында қажет белок синтезделенітінін білгенде ғана қолдануға болады. Оның үстіне белоктың сиетезделуі анағұрлым көп мөлшерде өтуі керек, тек сонда ғана клеткада қажет белоктың иРНҚ-сының  көшірмелері көп болады және геннің көшірмелері бар деп есептелінеді.

Бірқатар жағдайларда белок синтезделетін клеткаларды табу мүмкін болмайды, ал кейде қажет белоктың синтезделуі мардымсыз өтеді. Осыларға байланысты геномның қажет фрагментін синтездеу практикалық тұрғыдан іске аспайды, өйткені матрицалық иРНҚ-ны елеткадан бөлу өте қиынға соғады. Мұндай жағдайда ген клонын көбейтудің  екінші-геномның барлық ДНҚ-сының клонын көбейту әдісі  қолданылады.Барлық геномның клондарын көбейту.

Комплементарлы ДНҚ клонын көбейту әдісінін организмнің қайсы клнткаларында қажет белок синтезделетінін білгенде ғана қолдануға болады. Оның үстіне белоктың синтезделуі анағұрлым көп мөлшерде өтуі керек, тек сонда ғана клеткада қажет белоктың иРНҚ-ң көшірмелері көп болады және геннің көшірмелері бар деп есептелінеді.

Бірқатар жағдайларда белок синтезделетін клеткаларды табу мүмкін болмайды, ал кейде қажет белоктың синтезделуі мардымсыз өтеді. Осыларға байланысты геномның қажет фрагментін синтездеу практикалық тұрғыдан іске аспайды, өйткені матрицалық иРНҚ-ны  клеткадан бөлу өте қиынға соғады. Мұндай жағдайда ген клонын көбейтудің екінші-геномның барлық ДНҚ-ң клонын көбейту әдісі қолданылады. Барлық геномның клондарын көбейту  шотган-эксперимент деп аталады. Бұл әдістің мәні кез-келген организмнің жоғарғы малекулалы ДНҚ-н механикалық түрде немесе рестриказалармен әр түрлі фрагменттерге ұқсайды. соңғы кезде рестриказалар жиі қолданылады. Мұнда, қажет геннің құрылыйффимы белгізіз болғандықтан, алдын ала  рестриказа таңдау мүмкін емес, сондықтан тәжірибеде бірнеше ерекше рестриказалар қолданылады және олардың бірі организмнің басқа гендерімен қатар қажет генді де үзе алады деп есептелінеді.Басқаша айтқанда бұл әдіс арқылы табиғи генді бөліп алуға болады. Ары қарай бөлінген көптеген әр түрлі ДНҚ фрагменттері векторларға жалғанады. Міне, осындай организмнің барлық геномын сипаттайтын рДНҚ колекциясы гендер жинағы деп аталады. Гендерді кітапханада плазмидалық рДНҚ түрінде,әсіресе рекомбинантты лямбда фаг суспенциясытүрінде сақтау өте ыңғайлы. Басқа жағдайда рекомбинантты фагтарды бактериялар клондарында да сақтауға болады. Мұндай клондарды оқтын-оқтын жаңа коректік ортаға ауыстыруы қажет. Аталған процедуралардың көмегімен кез-келген организмнің гендер жинағын алуға болады. Бұл жұмыстың қиындықтары көп, оларды әр түрлі зерттеушілер әр қилы әдістерді қолданып жеңуде. Қазір яғни әр түрлі клондар арсынан бізге қажет генді табу керек.Бұл процесс скрининг деп аталады.Гендер жинағы аз болған сайын одан қажет генді табу оңай. Комплементарлы ДНҚ клонын көбейту әдісі гендер банкісінің молшерін азайтуға әкеледі,дегенмен мұның өзінде де қажет генді табу үшін арнайы әдістер қолданылады. Кең тараған әдістің бірі шоғырларды гибридациялау деп аталады. ол үшін Петри шынысындағы негативтік шоғырларға нитроцеллюлозаны филтірді беттестіреді, бұның нәтижесінде ДНҚ молекулалары филтрге жабысады. Филтірдің газонға сәйкес орны үлкен дәлдікпен мұқият белгіленуі қажет. мысалы, филътр мен оның астындағы газоны бар агарды бірнеше жерден инемен шаншиды.

Ген скринингісінің келесі жауапты кезеңі филтірді радиоактивті зондпен өңдеу.Зонд дегеніміз- іздеп жатқан ген бөлігінің азоттық негіздеріне комплементарлы кішігірім ДНҚ немесе РНҚ тізбегі. Зонд әр уақытта радиоактивті  изотоппен белгіленеді. Зондты синтездеу үшін геннің немесе белоктың ең болмағанда кішігірім бөлігінің нуклеотидтер тізбегі белгілі болуы керек. Олардың амин қышқылыдар тізбегі бойынша және генетикалық кодтың көмегімен геннің бөлігін коделейтін нуклеотидтер тізбегін оңай алуға болады. Табиғи зонд ретінде қажет геннің функциясы жоғарғы өтетіні белгілі клеткадан әр түрлі жолдар арқылы алынған  РНҚ-ны пайдалануға болады. Көпшілік жағдайда осындай РНҚ-дан кері транскрипция процесі арқылы алынған олигонуклеотидтік кДНҚ зонд ретінде жиі қолдану алынды.

Зонд алынғаннан кейін рекомбинантты векторды талдауға кіріседі. Генотеканы бүкіл геномдық немесе комплементарлық ДНҚ-ны ДНҚ зондпен тексерді. Зонд тек өзіне комплементарлы генмен ғана гибридизацияланады. Бұның негізінде ДНҚ-ДНҚ-зонд немесе ДНҚ-РНҚ-зонд гибридтерінің құрылуы жатады. Енді қажет ген бар ДНҚ тізбегі зондпен байланымып, радиоактивті изотоп турінде таңбаланады. Оның орнын табу салыстырмалы қарапайым:филтірді кәдімгі рентген фотопленкасының үстіне басады, қажет экспозицияны соң фотопленканы шығарады. Филтірдегі радиоактивті ДНҚ-сы бар орын фотопленкада радиоактивті изотоппен таңбаланған генді жарыққа түсірілген ізі арқылы табу радиоаутография деп аталады. Филтірдегі дақтың орнына қарай отырып, газоннан қажет рДНҚ енген негативтік колонияны табуға болады.

Гендер жинағынан бөлінген ДНҚ сегментін қайтадан әр түрлі рестриказалармен үзеді, осының нәтижесінде ұзындығы бойынша әр түрлі  рестриктер немесе ДНҚ үзінділері алынады.Алынған үзінділерді электрофорезден өткізеді,мұның нәтижесінде олар агрозалық гельде ұзындығына сәйкес таралады:үзінді қысқа болған сайын, ол электр өрісінің әсерінен агрозалық гельде жылдам қозғалады. Осындай гельде бром этидимен бояп, оның суреті бойынша рестриктердің ұзындығын анықтайды. Бұдан кейін жауапты кезең –ДНҚ-ны денатурациялау арқылы жалғыз тізбекті үзінділер алып, оларды нитроцеллюлозалы фильтрге ауыстыру басталады. Ол үшін электрофорез аяқтала салысымен агарозалық гельді тұз ерітіндісіне батырып, сүзгі қағаздың үстіне орналастырады. Гельді нитроцеллюлозамен жабады, ал олардың үстіне бірнеше құрғақ сүзгі қағаздарына сіңіріледі,бұл үшін ерітінді гельден, онан соң нитроцеллюлозалы фильтрден өтуі керек. Гельдегі ДНҚ үзінділері ерітіндімен бірге тасымалданады, бірақ олар нитроцеллюлозалы фильтрде тұтылып, сонда бекінеді.ДНҚ үзінділерінің нитроцеллюлозалы орындары электрофорез пластинкасындағы орналасу тәртібіне дәлме-дәл келеді. Сонымен электрофорездегі рестриктер таңбасы нитроцеллюлозалы фильтрде алынды. Бұл әдісті Э.Саузерн ұсынды, сондықтан ол Саузерн блотинг (қағазға сорылу) деп аталды. Саузерн бойынша блотинг әдісінің маңызы барлық геномнан жеке гендерді бөлуде арта түседі. Бұл малекулалық деңгейдегі күрделі жұмыс үлкен мұқияттылықты керек етеді. Мысалы, сүтқоректілер класының геномы 3*10‾н.ж. құралған болса, онда ұзындығы тіпті 1000 н.ж. тең жалғыз ген геномының бар болғаны 0,00003%-і фильтрдегі  ғана құрайды.

Әдісті РНҚ үшін де қолдануға болады. Мұнда гибридизацияны өткізу үшін бірқатар өзгерістер енгізеді. Мұндай әдіс Нозерн-блотинг деп аталады.

Рекомбинантты ДНҚ технологиясында шоғырларды гибридизациялау әдісінен басқа қажет генді тауып анықтаудың тағы фенотиптік және иммунологиялық екі әдісі белгілі.

Фенотиптік әдіс ізделіп отырған геннің клетканың фенотипін шұғыл өзгертуіне негізделген. Мұндай клетка ізделіп отырған ген енбеген клеткаларын қоректік ортада өсу қабілеттілігі бойынша көзге түседі. Рекомбинантты ДНҚ-ны фенотиптік сұрыптау әдісінің бір мысалын жоғарыда рBR322 плазмидасын вектор ретінде таңбалануынан байқауға болады: қажет гені бар рДНҚ тек ампицилинді ортада ғана өсе алады, ал векторға енбеген ДНҚ-ң басқа үзінділері мұндай ортада жойылып кетеді.

Иммунологиялық әдіс геннің өнімі- белок құрамы мәлім болса қолданылады. Бұл әдіс белокқа антизаттар синтездей алу мүмкіндігіне сүйенеді. Алдымен рекомбинантты малекулалар бар клетка шоғырларын агардың үстіне лизиске душар еткізеді. Онан соң поливенил пластинкасына антизаттарды бекітіп, антиген-антизат байланысу реакциясын жүргізеді. Антизаттар өзіне сәйкес белоктармен ғана байланысады. Петри шынысындағы белоктың яғни қажет геннің орнын радиоактивті элементпен белгіленген антизаттар арқылы табады. Полимерлі пластинкада радиоактивті бөліктердің орналасу тәртібі бойынша активті гендері бар бактериялардың колониясын табуға болады.

БӨТЕН ГЕННІҢ ҚЫЗМЕТІ

Белок синтезінің бірінші кезеңі-транскрипцияның инициация процесінде РНҚ-полимираза ферменті промотор деп аталатын ДНҚ-ның ерекше бөлігін тануы керек, тек сонда ғана ДНҚ-ң қос тізбегі ажырап, иРНҚ синтезделуі бастала алады. Демек, адам немесе жануар генінің бактерия клеткасында жұмыс істеп,қажет өнім түзілуі үшін, нң алдымен, оның алдында бактериялық РНҚ полимираза байланыса алатын прокариоттық күшті промотор болуы керек.

Прокариоттық иРНҚ-ң иннизациялаушы кадонының алдында Шайн-Делгарно тізбегі деп аталатын,3-9 нуклеотидтен құралған ерекше бөлігі бар. Бұл тізбек рибосомалық 16S РНҚ-ң 3′-ұшына комплементарлы болғандықтан иРНҚ-ң рибосомамен байланысуын қамтамасыз етеді. Сонымен эукариоттық геннің реттеуіш бөліктері бактериялардыкінен үлкен айырмашылықтары бар және оларды бактериялық РНҚ-полимераза мен рибосомалар тани алмайды. Осыған орай, бөтен ген өз қызметін бактерия клеткасының ішінде іске асыру үшін екі жағдайды керек етеді: геннің алдында бактериялық РНҚ- полимераза тани алатын күшті промоторды, иРНҚ трансляциясының  инициациясы үшін SD-тізбегін.

Эукариот клеткасында ген клонын көбейту

Эукариот клеткасында ген клонын көбейтудің басты проблемаларының бірі-векторлық малекулалар. Генді эукариоттық векторға енгізу техникасының негізгі бактериялық клеткадағыдай, алайда эукариоттық векторлардың өзі бактериялық векторлардан айырмашылықтары бар. Эукариоттық ген инженериясында қарапайым эукариот ашытқының елеулі маңызы зор. Ашытқылар бір клеткалы болғанымен оларда эукариоттарды сипаттайтын барлық қасиеттер бар.

Ашытқылар ішінен Saccharomyce cerevisiae штамы кең қолдану алды. Рекомбинатты молекулалар құрастыру үшін бұл штамның ұзындығы 2мкм тең SepI плазмидасы жиі қолданылады. Осы плазмиданың негізінде көптеген векторлар алынды. Вектор ретінде осы плазмиданың Е.coli бактериясының гибриді қолданылады.Мұндай ген тасығыштар өтпелі векторлар деп аталады,өйткені олар эукариоттық клеткада да, прокариоттық клеткада да реплиациялана алады.

Жануарлар үшін эукариоттық векторы дайындаудың негізгі көзі- SV40 вирусы. Рекомбинантты генетикалық материялды сүтқоректілер клеткасына енгізудің бірнеше тәсілдері белгілі. Ең қарапайым тәсіл-трансфекция немесе ДНҚ-ны клетка мембранасынан өтуін жеңілдететін күйде енгізу. Бұл үшін кальции фосфаты ерітіндісінде ген орналасқан ДНҚ фрагментін тұнбаға түсіреді. Мұндай тұнба кейбір клеткаларға еніп, өз активтілігін көрсете алады. Басқа жағдайда клеткаларды электрофорез немесе электропорация арқылы және арнайы химиялық затпен әкеледі.

Генді сүтқоректілер клеткасына енгізудің екінші тәсілі- клетканың жиналған ДНҚ-н қосылуы. Мысалы, ДНҚ-ны липосомаға түсірсе, онда ДНҚ-ның су ерітіндісіндегі микротамшысыфосфолипидті мембрананың ішіне жиналады. Сүтқоректілер клеткасының мембранасы да фосфолипидті қабаттан құралған, сондықтан липосомалар клеткамен қосылып кетеді, яғни ген клетканың ішіне енеді.

Микроинъекция әдісі кейін кең қолданылуда. Мұнда,ДНҚ ерітіндісін шприцпен байланысқан өте жіңішке микротүтікшелер арқылы клетканың ядросына тікелей енгізеді.

Рекомбинантты ДНҚ-ны вирустардың өзін қолдану арқылы эукариоттық клеткаларға тасымалдауға болады. Бұл үшін рДНҚ-ға вирустық ДНҚ-ны енгізу керек. Мұндай гендердің экспрессиясы ДНҚ-лы вирустарды қолданғанда жоғары деңгейде өтеді.Әрине, мұндай вектор лизистік  немесе лизистік емес жолмен клондарын көбейте алады. Соңғы жағдайда вектор эписома сияқты репликацияланады.

Жануарлар векторларына қойылатын негізгі талап- геннің клеткадағы дұрыс және тиімді активтілігін қамтамасыз ету.

Ген инженериясы негізінде биотехнологиялық өнімдер алу

Қазіргі кезде тек ген инженериясы ғана адамға қажетті биологиялық активті заттарды химиялық таза күйде алуды қамтамасыз ете алады. Ген инженериясының қарқынды дамуы арқасында адамның және малдың бірқатар ауруларын емдеу және мал мен өсімдіктің өнімділігін жоғарылату мүмкін болды. Биологиялық активті заттардың ішінен ген-инженерлік гормондарды өндірудің үлкен маңызы бар.

Алғаш рет медицина практикасында қолдану алған ген иннженериясының өнімі-инсулин.Инсулин ұйқы безінде түзіледі, оның әсерінен қандағы глюкозаның артық мөлшері жануар текті крахмал гликогенге айналады. Ұйқы безінде инсулиннің түзілуі бұзылатынн болса адам диабет ауруына шалдығады. люкоза гликоген түрінде бөгеліп қалмағандықтан,қанда жүзім қантының мөлшері артады. Диабетпен ауыратын адам тәулігіне гормонның орта есеппен 40 бірлігін қабылдау керек. Осы уақытқа дейін инсулиннің негізі шығу көзі етке өткізілген сиыр мен шошқаның ұйқы безі болатын .

Қазіргі кезде ген-инженерлік әдіс арқылы ірі қараның, қойдың, шошқаның және тауықтың самототропин гені алынды және оның Е.coli клеткасындағы клонын алу және экспрессиясы іске асты.Мұқият жүргізілген зерттеулер ірі қараның бактериялардан алынған сомототропині сауын сиыр сүттілігінің артуына ықпал ететінін дәлелдеді. Малға тәулігіне 13,5-тен 40,5 мг дейін самототропинді енгізгенде, сиырдан алынған сүт мөлшері препараттың дозады мен малдың күтіміне байланысты 10-нан 50% дейін көтерілді. Осы биотехнологиялық өнімді ірі қара сүт шаруашылығында жаппай қолдану кейбір ғалымдардың пікірі бойынша сиыр сүттілігін орта есеппен 23-31%-ке көтерді. П.Баттери өз қызметкерлерімен ұзақ уақыт бойы сомототропин қабылдаған сиыр сүтінің сапасы бақылау тобынан ешқандай айырмашылығы жоқ екенін дәлелдеді. Бұдан басқа физиологиялық белгілеріне зиянды әсер бермеді.

Қазіргі кезде Монсанто компаниясы организмге ұзақ уақыт әсер ететін гормондық препараттарды алу жұмыстарын жүргізуде. Мұндай сомототропинді өндірістік жағдайда қолдану өте ыңғайлы.  Алайда, генетикалық инженерияға негізделген биотехнологиялық өнімдер сауда объектісіне айналғандықтан, мұндай жаңа коммерциялық зерттеулердің технологиясын фирма әдетте құпия  ұстап, оның нәтижесін баспадан шығармайды. Жаңа зерттеулер самототропинді  организмнің өсуіне әсер ететін басқа гормондармен қабыстырып қолданылуы мал өсіуін өте тиімді жеделдетті.Биоген фирмасы бұқаның соматомедин С генінің клонын көбейтіп, оның өнімін бактериялық клеткадан өндірді.

Алдыңғы қатардағы биотехнологиялық фирмалар рекомбинантты ДНҚ технологиясы арқылы малдың өсуін реттейтін белоктың препараттарды шығаруды бастаған.

Ген инженериясының әдістері адам және жануар үшін интерферон мен интерлейкинді алуда кеңінен қолданылды. Интерфрон адам және жануар клеткаларында инфекциялық вирустарға қарсы синтезделеді. Олардың антивирустық активтілігі бар, сонымен қатерлі  ісіктердің көбейуін тоқтата алады. Интерферонның үш түрін ажыратады: А-интерферон,ликоциттерде вирустарға қарсы түзіледі; В-интерферон, фибробластарға вирустар әсер еткенде түзіледі және иммундық деп аталатын у-интерферон, Т-лимфоциттерде вирустық немесе бактериялық антигендерге және қатерлі ісіктерге қарсы синтезделеді. Зерттеу жұмысының басында интерферон генін алу қиын болды, өйткені белоктың құрылымы белгісіз болатын. Бұл синтетикалық генді және клонды табу үшін қажет синтетикалық  олигонуклеотидтік сұңгіні құрастыру мүмкіндігін қиындатты. Осы себепке байланысты ген клонын алу үшін интерферон иРНҚ-ң кері транскрипция әдісі қолданылды.

Лейкоциттік а-интерферонды алғаш рет 1980 ж. Биоген компаниясының зерттеушілері Гилберт пен Вейссман және фин ғалымы Кантелл генетикалық құрастырылған ішек таяқшасы бактериясынан алды. Лейкоциттік интерферонның геннін алу үшін Сендей вирусымен жұқтырылған лейкоцит клеткаларынан иРНҚ фракцияларын бөледі. Ревертаза арқылы синтезделген қтДНҚ үзілген олиго-dГ жалғайды, ал PstI рестриказасы арқылы үзілген  рBR322 плазмидасының ұшына олиго-dЦ жалғайды. Ендірме плазмиданың tet генін инактивациялайды, сондықтан рДНҚ енген гибридті клеткаларды сұрыптау тетрациклинге төзімділік бойынша өтеді. Лейкоциттік а- интерферонның геномында интрон бөліктері жоқ және де глюкозаланған. Осыған байланысты а-интерферонның рекомбинантты геннің экспрессиясын Е.coli клеткасында іске асыру қиын емес. Ал, геннің өзін кері транскрипция арқылы синтездеу өте күрделі, өйткені интерферон иРНҚ-ң мөлшері тіпті лейкоциттердің өзінде жетімсіз,

Цетус биотехнологиялық фирмасы рикомбинантты В-интерферон синтезін сүтқоректілердің клеткалар культурасында іске асыра алады. Мұнда эукариоттық клеткада глюкозалау өткендіктен интерферонның синтезделуі 300-500  есе көбейеді. Адамның y- интерферонның гені 12-хромосомада орналасқан және үш нитрон мен төрт экзоннан құралған. Осыған қарамастан 1983 ж. Жапонияның Сантори компаниясының зерттеушілері у- интерферонның рекомбинантты геннің клонын Е.coli клеткасында көбейте алады. Иммундық интерферонды ген-инженерлік әдіс арқылы синтездеу қатерлі ісік пен лейкоз ауруына қарсы күресті жеңілдетеді деген үміт тудырды.

Биотехнологиялық жолмен Е.coli клеткасында сәйкес геннің клонын көбейту арқылы алынатын интерлейкиндер организмнің иммундық жүйесін қалпына келтіру үшін аса қажет. Ген инженериясы негізінде әр түрлі рекомбинантты интерликейндерді рак дертіне қарсы қолдану кең қанат жаюда.

Ген инженериясы қолданылудың басқа саласы-жаңа тиімді қауіпсіз және арзан вакциналарды алуға байланысты. Организм имунитетін қалыптастыру үшін қажет вакцина өлі болуы мүмкін. Тірі вакциналар тиімді болып саналады, бірақ оны қолданудың қауіптілігі бар: кері мутация нәтижесінде активті формаға айналып кетуі мүикін. Осыған орай вирустық таза белок-антигенді ген-инженерлік жолмен Е.coli клеткаларынан алып, организмге ендіру идеясы туды. Нуклеин қышқылынсыз вирус көбейе алмайды, ал таза антиген мутацияланбайды.

Францияның «Трансжен» компаниясының зерттеушілері 1982 ж. құтырық ауруына қарсы ген-инженерлік вакцияны  Е.coli клеткасында синтездей алады. Құтырық вирусымен инфекцияланған клеткалардан бөлінген иРНҚ негізінде вирус белогын коделейтін рекомбинантты ДНҚ молекуласы құрастырылды. Оларды бактерия клеткасына енгізгеннен кейін иммуногендік активтілігі бар вирустық белок түзілді. Құтырық ауруы зооноз болып саналады. Оған қарсы вакцина егудің кедергілері вирусты эукариоттар клеткасында көбейту күрделілігіне және оны клеткадан бөлу, инактивизациялау және вакцияны тазалау қиындықтарына байланысты. Сондықтан арзан Ген инженерлік вакцияны иммуногендік қасиеті бар вирустық белок негізінде алудың медицина және ветеринария үшін маңызы зор.

Вирус бірнеше белокты қабықтан құралған, бірақ солардың ішінен бірлі-жарымның ғана антигендік активтілігі байқалады. Сондықтан иммундеу үшін вирустың толық белогының қажеті жоқ, антигендік активтілігі бар жеке белогы әбден жеткілікті. Мұндай вакциналарды субьбөлікті деп атайды. Мыс:құтырақ вирусының қабығын бес түрлі белок құрайды: нуклеокапсид, М1 және М2  матрицалық белоктар, гликопротеин G. Ал, вирустың антигендік гликопротеин ғана қамтамасыз ете алады. Қазіргі кезде ген инженерлік субьбөлікті вакциналар аусыл және гепатит вирустары үшін алынды. Аусыл вирусының өзекшесі жалғыз тізбекті РНҚ-н құралған, оның қабығы төрт түрлі белоктардан түзілген:vp1,vp2, vp3 ;және vp4. Олардың ішінен иммуногендік активтілік тек vp1 блогында ғана байқалатыны мәлім болды. Германия зерттеушілері вирустық РНҚ-ң қтДНҚ-копиясы клонын Е.coli бактериясының рBR322 плазмидасы арқылы көбейте алады. Мұнда плазмидаға vp1 белогын коделейтін нуклеотидтер енгізілді,нәтижесінде бактериялық клетка vp1 белогының 1000-н астам молекуласын синтездей алады.

Рекомбинантты ДНҚ технологиясы бактериялардың потогенді штамдарына қарсы биотехнологиялық вакциналарды қолдануға мүмкіндік береді. Голландияның Интервет интернешнл мал дәрігерлік фармацевтік компаниясы 1982 ж. шошқа мен ірі қараның инфекциялық диареясына қарсы қолданылатын вакциналарды сатылымға қойды. Ауру Е.coli бактериясының патогенді штамы арқылымы дамиды және мал ішінің өтуі бактериялық К88(шошқада) К99(сиырда) антигендеріне байланысты. Осы антигендерді коделейтін геннің клонын «Интервет» зерттеушілері синтездей алады. Е.coli клеткаларынан алынған рекомбинантты вакцинаны шошқа мен сиырларға енгізгенде антизаттар түзіледі. Жылқының ринит, тауықтың кокцидиоз, ірі қараның оба т.б. ауруларына қарсы рекомбинантты вакциналарды ген инженериясы негізінде бактериялық клеткадан алуға болады.

Рекомбинантты ДНҚ технологиясы арқылы синтетикалық вакциналар алудың маңызы зор. Мұндай вакциналар бөтен антигендері болуына байланысты зиянды әсері бар бактериялық және вирустық вакциналардың орнына тиімді қолданыла алады. Ірі қараның аусыл, жануарлардың коклюш т.б. ауруларына қарсы синтетикалық полипептидтерді ген инженериясы әдісімен алуға болады.

Адамзат үшін өте қауіпті аурулардың бірі-жүре пайда болған иммунотапшылық ауруы. Бұл аурудың қоздырушысы болып HIVIII  ретровирусы саналады, олар иммундық жүйенің басты элементі-Т-лимфоциттерді зақымдап, организмге енген антигендерге қарсы түзілетін антизаттар синтезделуін жетімсіз етеді. Мұндай жұмыстардың негізі HIVIII вирусы сыртқы қабығының құрамына енетін белок-гликопротеид бөлігінің рекомбинантты генін құрастыру арқылы іске асады.

Ген инженериясының әдістері дәрігерлік диагностикада жаңа мүмкіндіктер береді. Мыс: вирустың немесе бактерияның ДНҚ-н немесе РНҚ-н аз мөлшерде бөліп алып, олардың нуклеотидтік құрамын анықтауға болады. Осындай жолмен алынған мәліметтер ауру қоздырушыларын анықтауға мүмкіндік береді.