Генетическая модификация пробиотиков: польза или вред?
7576
Пробиотики прочно вошли в нашу жизнь более сотни лет назад. Именно тогда эти полезные микроорганизмы стали применяться для лечения и профилактики самых различных заболеваний слизистых оболочек организма. Правда, был период, когда использование пробиотиков во врачебной практике значительно сократилось, и связано это с появлением антибиотиков. Но, как известно, многие болезнетворные бактерии вырабатывают резистентность (устойчивость) к антибиотикам, поэтому пробиотики вновь становятся востребованными, возвращая когда-то утраченные позиции.
Терапевтический эффект пробиотиков, в качестве которых чаще всего используют штаммы лакто- и бифидобактерий, трудно переоценить. Научно доказано, что они поддерживают иммунитет, вырабатывают антимикробные метаболиты, влияют на регрессию опухолей и уменьшают действие канцерогенов и мутагенных факторов, снижают содержание холестерина и уменьшают артериальное давление, подавляют развитие инфекций после хирургического вмешательства, предотвращают запоры и служат профилактическим средством от диареи после приема антибиотиков и от вагинитов.
Основным источником бактерий-пробиотиков служат пищевые продукты – кефир, йогурт и другие. При этом лишь некоторые виды молочнокислых микроорганизмов признаны безопасными для людей и разрешены к использованию в качестве как «живых» продуктов, так и препаратов-пробиотиков.
Однако научный прогресс не стоит на месте, и сегодня появляются пробиотики нового поколения, имеющие в своей основе генетически модифицированные или, как их еще называют, рекомбинантные штаммы микроорганизмов, которым искусственно задаются определенные свойства. С какой целью генетически модифицируют эти микроорганизмы? Какие свойства хотят им привить? Так ли необходимо это делать? В чем опасность рекомбинантных штаммов (если таковая, конечно, имеется)? Каких аргументов придерживаются сторонники и противники появления нового поколения пробиотиков? Узнаем об этом подробнее.
Обоснование необходимости новых штаммов
Несмотря на очевидную полезность пробиотиков, среди них сегодня нет таких, которые характеризовались бы выраженной направленной активностью в отношении болезнетворных микроорганизмов – такой точки зрения придерживаются многие ученые умы. А ведь, как известно, основную часть инфекционной патологии человека и животных составляют заболевания вирусной, вирусно-бактериальной этиологии. Первые, как правило, осложняются бактериальными инфекциями, и наоборот. В связи с этим проблема разработки средств (препаратов), которые характеризуются одновременно и антивирусными, и антибактериальными свойствами представляется сегодня очень актуальной.
Чтобы решить ее, пробиотики стали использоваться в сочетании с самыми разными иммуностимуляторами, а также антивирусными веществами и цитокинами (наиболее известными из таких симбиозов являются препараты интерферона). И все бы ничего, однако данный подход весьма усложняет технологию производства, что, к тому же, служит фактором повышения цены, а это в свою очередь делает эти комплексные препараты нерентабельными. Соответственно, и применение на практике они имеют ограниченное.
Альтернативным и, как считают многие, более перспективным направлением стали научные изыскания по непосредственной модификации пробиотических штаммов посредством клонирования генов антивирусных белков. Цель – составление из них таких «микробных консорциумов», которые бы дополняли друг друга по свойствам и были бы способны доставлять в организм терапевтические белки при оральном введении.
Пробиотики нового поколения. Аргументы сторонников
С течением времени генетически модифицированные микроорганизмы все больше расширяют сферу своего применения. Например, пробиотики нового поколения группы Bacillus subtilis считаются эффективными для применения в птицеводстве, при откорме свиней. Не говоря уже о сугубо лечебном действии, учитывая, как говорилось выше, что генная модификация предполагает комбинирование антибактериальных и антивирусных свойств в одном штамме.
Молочные продукты, обогащенные модифицированными пробиотиками (например, лактобактерией Lactobacillus acidophilus) рекомендуются не только для укрепления иммунитета, но и как эффективное средство при заболеваниях кишечного тракта. А продуктами с новыми штаммами лактобактерий ученые кормили грызунов, у которых были выявлены разные формы колита. По их свидетельствам, после двух недель приема полученных в лаборатории штаммов у мышей развитие заболевания остановилось на 95% – то есть, они практически полностью излечились.
Такие результативные лабораторные эксперименты считаются доказательством успеха генной инженерии. Сторонники также уверены, что дальнейшие разработки в сфере генетической модификации пробиотиков помогут найти совершенно новые подходы в лечении аутоиммунных заболеваний кишечника, включая и такие как синдром раздраженного кишечника, рак толстой кишки.
«Новые» пробиотики. Доводы противников
Несмотря на достаточно впечатляющий перечень профилактических и терапевтических эффектов, генетически модифицированные пробиотики рекомендуются к применению не всеми учеными. Один из доводов: их употребление не всегда дает оптимальный результат. Однако противники создания и использования пробиотиков нового поколения выдвигают и другой, более серьезный аргумент, а именно – генетические изменения непредсказуемы. Каким образом он ими обосновывается? Мы скажем об этом ниже, не призывая, однако вслепую принимать ту или иную сторону. Предлагаем лишь задуматься над этим, полагая, что эти обоснования заслуживают серьезного рассмотрения.
Так, сторонники модификаций говорят о том, что трансгенная ДНК это всего лишь ДНК, о которой генетикам, в принципе, многое известно и, дескать, особых поводов для беспокойства нет. Этот аргумент, утверждают оппоненты такой точки зрения, может быть оправданным лишь в тех случаях, если речь идет о наблюдениях и экспериментах внутри одного вида. В ходе же генетических модификаций происходит перенос ДНК одного вида в клетки другого вида. Можно ли здесь со стопроцентной уверенностью утверждать, что «транспортированная» ДНК будет вести себя так же, как внутри своего вида? Этот вопрос остается открытым, учитывая тот факт, что весь геном от природы функционирует как четко отрегулированный механизм, направляющий развитие организма от стадии к стадии. То есть, сам ген, считают ученые, никоим образом не проявляет свои свойства или действия отдельно от других генов, функционируя как элемент всего генома. Отсюда явствует, что отрезок ДНК, помещенный в чужую для него клетку, оказывается в совершенно новом для себя «окружении». Можно ли до конца представить, какие функции им будут выполняться в таких условиях? Этот вопрос тоже нельзя считать закрытым, он продолжает дискутироваться.
Таким образом, проблемы, связанные с трансгенными исследованиями заключаются в том, что если потенциальную выгоду от «манипуляций» с ДНК с достаточной долей вероятности можно предсказать на основе уже имеющихся знаний о генах, то все потенциально-негативные последствия предсказать (и уж тем более упредить) гораздо сложнее. Многие ученые сомневаются, что такое вообще возможно.
Кстати, не следует забывать о том, что в пищевых целях применение генетически модифицированных организмов ограничено или вовсе находится под запретом в большинстве цивилизованных стран. Связано это именно с потенциальными рисками для здоровья человека, так как безопасность этих продуктов не изучена до конца и, соответственно, не гарантирована. Существует и такое еще мнение, что потенциальные риски от применения генетически модифицированных живых бактерий намного выше, чем от употребления в пищу генно-модифицированных растений либо забитых животных.
Например, одним из «факторов риска» генетической модификации лакто- и бифидобактерий, имеющей целью придать им больше устойчивости по отношению к антибактериальным препаратам, является хоть и невысокая, но все же возможность «транспортировки» этих вновь обретенных качеств болезнетворным бактериям. Таким образом, прием препаратов с «новыми» пробиотиками может снижать терапевтический эффект от принимаемых больным антибиотиков.
Так ли необходимо модифицировать микроорганизмы?
Итак, мы узнали о том, что развитие молекулярной биологии дало возможность создавать пробиотики, обладающие новыми свойствами, для чего используются не только традиционные методы селекции, но и методы генной инженерии (модификаций). Последнее, в частности, относится к экономически значимым грам-положительным и не образующим споры кисломолочным бактериям, применяющимся для изготовления пищевых продуктов и являющимся составляющими здоровой микрофлоры кишечника.
Терапевтический эффект пробиотиков, в качестве которых чаще всего используют штаммы лакто- и бифидобактерий, трудно переоценить. Научно доказано, что они поддерживают иммунитет, вырабатывают антимикробные метаболиты, влияют на регрессию опухолей и уменьшают действие канцерогенов и мутагенных факторов, снижают содержание холестерина и уменьшают артериальное давление, подавляют развитие инфекций после хирургического вмешательства, предотвращают запоры и служат профилактическим средством от диареи после приема антибиотиков и от вагинитов.
Основным источником бактерий-пробиотиков служат пищевые продукты – кефир, йогурт и другие. При этом лишь некоторые виды молочнокислых микроорганизмов признаны безопасными для людей и разрешены к использованию в качестве как «живых» продуктов, так и препаратов-пробиотиков.
Однако научный прогресс не стоит на месте, и сегодня появляются пробиотики нового поколения, имеющие в своей основе генетически модифицированные или, как их еще называют, рекомбинантные штаммы микроорганизмов, которым искусственно задаются определенные свойства. С какой целью генетически модифицируют эти микроорганизмы? Какие свойства хотят им привить? Так ли необходимо это делать? В чем опасность рекомбинантных штаммов (если таковая, конечно, имеется)? Каких аргументов придерживаются сторонники и противники появления нового поколения пробиотиков? Узнаем об этом подробнее.
Обоснование необходимости новых штаммов
Несмотря на очевидную полезность пробиотиков, среди них сегодня нет таких, которые характеризовались бы выраженной направленной активностью в отношении болезнетворных микроорганизмов – такой точки зрения придерживаются многие ученые умы. А ведь, как известно, основную часть инфекционной патологии человека и животных составляют заболевания вирусной, вирусно-бактериальной этиологии. Первые, как правило, осложняются бактериальными инфекциями, и наоборот. В связи с этим проблема разработки средств (препаратов), которые характеризуются одновременно и антивирусными, и антибактериальными свойствами представляется сегодня очень актуальной.
Чтобы решить ее, пробиотики стали использоваться в сочетании с самыми разными иммуностимуляторами, а также антивирусными веществами и цитокинами (наиболее известными из таких симбиозов являются препараты интерферона). И все бы ничего, однако данный подход весьма усложняет технологию производства, что, к тому же, служит фактором повышения цены, а это в свою очередь делает эти комплексные препараты нерентабельными. Соответственно, и применение на практике они имеют ограниченное.
Альтернативным и, как считают многие, более перспективным направлением стали научные изыскания по непосредственной модификации пробиотических штаммов посредством клонирования генов антивирусных белков. Цель – составление из них таких «микробных консорциумов», которые бы дополняли друг друга по свойствам и были бы способны доставлять в организм терапевтические белки при оральном введении.
Пробиотики нового поколения. Аргументы сторонников
С течением времени генетически модифицированные микроорганизмы все больше расширяют сферу своего применения. Например, пробиотики нового поколения группы Bacillus subtilis считаются эффективными для применения в птицеводстве, при откорме свиней. Не говоря уже о сугубо лечебном действии, учитывая, как говорилось выше, что генная модификация предполагает комбинирование антибактериальных и антивирусных свойств в одном штамме.
Молочные продукты, обогащенные модифицированными пробиотиками (например, лактобактерией Lactobacillus acidophilus) рекомендуются не только для укрепления иммунитета, но и как эффективное средство при заболеваниях кишечного тракта. А продуктами с новыми штаммами лактобактерий ученые кормили грызунов, у которых были выявлены разные формы колита. По их свидетельствам, после двух недель приема полученных в лаборатории штаммов у мышей развитие заболевания остановилось на 95% – то есть, они практически полностью излечились.Такие результативные лабораторные эксперименты считаются доказательством успеха генной инженерии. Сторонники также уверены, что дальнейшие разработки в сфере генетической модификации пробиотиков помогут найти совершенно новые подходы в лечении аутоиммунных заболеваний кишечника, включая и такие как синдром раздраженного кишечника, рак толстой кишки.
«Новые» пробиотики. Доводы противников
Несмотря на достаточно впечатляющий перечень профилактических и терапевтических эффектов, генетически модифицированные пробиотики рекомендуются к применению не всеми учеными. Один из доводов: их употребление не всегда дает оптимальный результат. Однако противники создания и использования пробиотиков нового поколения выдвигают и другой, более серьезный аргумент, а именно – генетические изменения непредсказуемы. Каким образом он ими обосновывается? Мы скажем об этом ниже, не призывая, однако вслепую принимать ту или иную сторону. Предлагаем лишь задуматься над этим, полагая, что эти обоснования заслуживают серьезного рассмотрения.
Так, сторонники модификаций говорят о том, что трансгенная ДНК это всего лишь ДНК, о которой генетикам, в принципе, многое известно и, дескать, особых поводов для беспокойства нет. Этот аргумент, утверждают оппоненты такой точки зрения, может быть оправданным лишь в тех случаях, если речь идет о наблюдениях и экспериментах внутри одного вида. В ходе же генетических модификаций происходит перенос ДНК одного вида в клетки другого вида. Можно ли здесь со стопроцентной уверенностью утверждать, что «транспортированная» ДНК будет вести себя так же, как внутри своего вида? Этот вопрос остается открытым, учитывая тот факт, что весь геном от природы функционирует как четко отрегулированный механизм, направляющий развитие организма от стадии к стадии. То есть, сам ген, считают ученые, никоим образом не проявляет свои свойства или действия отдельно от других генов, функционируя как элемент всего генома. Отсюда явствует, что отрезок ДНК, помещенный в чужую для него клетку, оказывается в совершенно новом для себя «окружении». Можно ли до конца представить, какие функции им будут выполняться в таких условиях? Этот вопрос тоже нельзя считать закрытым, он продолжает дискутироваться.
Таким образом, проблемы, связанные с трансгенными исследованиями заключаются в том, что если потенциальную выгоду от «манипуляций» с ДНК с достаточной долей вероятности можно предсказать на основе уже имеющихся знаний о генах, то все потенциально-негативные последствия предсказать (и уж тем более упредить) гораздо сложнее. Многие ученые сомневаются, что такое вообще возможно.
Кстати, не следует забывать о том, что в пищевых целях применение генетически модифицированных организмов ограничено или вовсе находится под запретом в большинстве цивилизованных стран. Связано это именно с потенциальными рисками для здоровья человека, так как безопасность этих продуктов не изучена до конца и, соответственно, не гарантирована. Существует и такое еще мнение, что потенциальные риски от применения генетически модифицированных живых бактерий намного выше, чем от употребления в пищу генно-модифицированных растений либо забитых животных.
Например, одним из «факторов риска» генетической модификации лакто- и бифидобактерий, имеющей целью придать им больше устойчивости по отношению к антибактериальным препаратам, является хоть и невысокая, но все же возможность «транспортировки» этих вновь обретенных качеств болезнетворным бактериям. Таким образом, прием препаратов с «новыми» пробиотиками может снижать терапевтический эффект от принимаемых больным антибиотиков.
Так ли необходимо модифицировать микроорганизмы?
Итак, мы узнали о том, что развитие молекулярной биологии дало возможность создавать пробиотики, обладающие новыми свойствами, для чего используются не только традиционные методы селекции, но и методы генной инженерии (модификаций). Последнее, в частности, относится к экономически значимым грам-положительным и не образующим споры кисломолочным бактериям, применяющимся для изготовления пищевых продуктов и являющимся составляющими здоровой микрофлоры кишечника.
Но так ли необходимо их модифицировать? Споря о пользе и вреде генных манипуляций, ученые задаются также и этим вопросом. Многие из них дают твердый ответ: нет! И приводят аргумент, вытекающий из самого процесса генетической модификации.
Насколько известно, генетическая модификация клетки бактерии производится посредством доставки в нее целевого гена в составе плазмиды (клеточного элемента, необходимого бактериям для одного из типов полового процесса). Для того, чтобы обеспечивалась стабильность наследования этих клеточных элементов рекомбинантными штаммами, как правило, применяются два типа маркеров селекции: те, которые придают пробиотикам новый фенотип (например, резистентные гены к антибиотикам), и те, которые обеспечивают витальные (жизненные) функции клетки бактерии в то время, когда ее собственные их обеспечивающие гены инактивированы в основной хромосоме.
Как оказалось, оба типа селективных маркеров имеют недостатки:
• количество копий плазмид в модифицируемых клетках может значительно варьировать;
• имеется вероятность потери плазмид, если отсутствуют селективные факторы;
• потенциально нестабильной может оказаться структура плазмид;
• кроме желаемого гена в модифицируемую клетку доставляется и дополнительная ДНК (то есть, собственно, плазмида).
Насколько известно, генетическая модификация клетки бактерии производится посредством доставки в нее целевого гена в составе плазмиды (клеточного элемента, необходимого бактериям для одного из типов полового процесса). Для того, чтобы обеспечивалась стабильность наследования этих клеточных элементов рекомбинантными штаммами, как правило, применяются два типа маркеров селекции: те, которые придают пробиотикам новый фенотип (например, резистентные гены к антибиотикам), и те, которые обеспечивают витальные (жизненные) функции клетки бактерии в то время, когда ее собственные их обеспечивающие гены инактивированы в основной хромосоме.
Как оказалось, оба типа селективных маркеров имеют недостатки:
• количество копий плазмид в модифицируемых клетках может значительно варьировать;
• имеется вероятность потери плазмид, если отсутствуют селективные факторы;
• потенциально нестабильной может оказаться структура плазмид;
• кроме желаемого гена в модифицируемую клетку доставляется и дополнительная ДНК (то есть, собственно, плазмида).
Ученые, являющиеся убежденными противниками генетической модификации микроорганизмов в принципе, делают отсюда вывод: если сам процесс трансформации клетки не идеален, то нельзя однозначно утверждать, что продукты на ее основе являются полезными для здоровья и жизни человека.
На правах рекламы: ЗАО "Новое время"
На правах рекламы: ЗАО "Новое время"