Достижения генной инженерии и биотехнологии

лейкоцитарный интерферон человека, синтезируемый бактериями, полученными методами генной инженерии, был выпущен в Цюрихе фирмой «Шеринг-Плау». Клинические испытания препарата проводились в Нидерландах. Мюррей успешно клонировал ген поверхностного антигена вируса гепатита В, что явилось важным этапом в создании вакцины против этой болезни. Вакцина была проверена на животных. Фирма «Биоген» договорилась об окончательном ее выпуске на рынок с японской фармацевтической компанией «Грин кросс корп.» (Осака). Проводились также испытания вакцины против ящура. «Биоген», ранее при сбыте своей продукции полагавшаяся на поддержку солидных компаний-производителей, с 1983 г. разрабатывает другие методы организации этой деятельности.

В октябре 1981 г. от компании отпочковалась  дочерняя фирма, «Биоген, инк.», расположившаяся  по соседству с Массачусетским технологическим  институтом. Президентом стал Гилберт, Нобелевский лауреат 1980 г. и профессор Гарвардского университета. Он сотрудничал с компанией «Биоген» с момента ее учреждения в 1978 г., будучи главой научного совета, а с середины 1979 г. сопредседателем Совета директоров. В конце 1982 г. была создана группа из 17 специалистов; ее деятельность была связана с различными биохимическими инженерными процессами, главным образом с разработкой бактериальных методов получения этанола и других веществ. Проводились также исследования области Н-2 генома мыши, в которой сосредоточены детерминанты основного комплекса гистосовместимости. Соответствующая область генома человека НЬА также явилась предметом изучения специалистов с дальней целью получения веществ, влияющих на дифференцировку тканей. Этой группой ученых численностью в 20 человек руководил Флавел, английский специалист в области клонирования генов, до начала 1982 г. работавший в Национальном институте медицинских исследований в Лондоне.

Наряду с упомянутыми  четырьмя компаниями в Калифорнии, а также в районах Бостона, Бетесды и Нью-Йорка создан целый ряд биотехнологических фирм (см. табл. 2). Кроме того, многие фармацевтические фирмы овладели методами генной инженерии. Исследовательские программы фирмы «Эли Лилли» связаны с ферментацией, сельским хозяйством и медициной. «Пфицер» и «Хоф-ман—Ла Рош» активно работали над созданием интерферона, конкурируя в этом с «Биоген». Фирма «Апджон» сосредоточила свои усилия на улучшении методов брожения и производства антибиотиков. Одному из специалистов фирмы, Фрейзеру, удалось клонировать ген овальбумина цыпленка в кишечной палочке и получить его экспрессию в этом микроорганизме. Лаборатории «Г. Д. Сёрл» вели исследования в области генной инженерии в исследовательском центре в Хай Уайкоме (Англия). Исследователи фирмы добились синтеза гемагглютинина вируса гриппа в бактериальных клетках. Компания «Дюпон де Немур» с 1979 г. проводит исследовательскую программу, связанную с генетикой, включая развитие методов рекомбинантных ДНК. В 1980 г. группа из 10 ученых этой крупнейшей химической компании работала над созданием биотехнологических способов получения белков, фармацевтических средств и других органических соединений.

Фонды генно-инженерных компаний «Цетус», «Генен-тек», «Генекс» и «Биоген» в 1980 г. превышали 400 млн. долл., что гарантировало  коммерческую и промышленную значимость проводимых ими работ в глазах вкладчиков. Будущее и успешная деятельность этих фирм зависели от роста числа патентов не меньше, чем от разработки крупномасштабных производств и продвижения на рынок собственной продукции. Конкуренция между фирмами в этой сфере стала еще более жесткой особенно после того, как рекомендации Национальных институтов здоровья, относящиеся к безопасности генно-инженерных исследований, смягчились[2].

Компании СССР

В СССР широкое развитие исследований в различных сферах биологии относится к началу 1960-х гг., когда был создан ряд институтов: Институт молекулярной биологии; Институт биоорганической химии им. М. Шемякина (1959); Центр биологических исследований АН СССР в Пущино-на-Оке (расположенный в 100 км к югу от Москвы); новые институты на Урале, в Сибири; институты Академий наук союзных республик; институты филиалов АН СССР в Казани, Махачкале и Мурманске. Все они сыграли важную роль в усилении научно-исследовательской активности [44]. По инициативе АН СССР создана микробиологическая промышленность, производящая белки одноклеточных организмов, витамины и другие вещества.

После Постановления от 21 мая 1974 г. привлечение больших финансовых и людских ресурсов обеспечило развитие биологии и молекулярной генетики, а также их приложений в сельском хозяйстве, медицине и промышленности. Исследования, осуществляемые методами генной инженерии, в основном были сосредоточены на производстве гормонов (инсулина), интерферона и моноклональных антител. Важность дальнейшего развития биотехнологии была подчеркнута в Генеральном плане экономического и социального развития СССР на 1981—1985 гг. и до 1990 г., который был принят на XXVI съезде КПСС.

В июле 1981 г. ЦК КПСС и Совет  Министров СССР возложили на Академию наук СССР, Государственный комитет  СССР по науке и технике, Госплан  и правительства союзных республик задания, связанные с применением биотехнологии в сельском хозяйстве, промышленности и медицине. Развитие фундаментальных исследований поручено АН СССР и заинтересованным министерствам.

В Институте физиологии растений АН СССР им. К. А. Тимирязева и на предприятиях Главмикробиопрома СССР для увеличения производства биологически активных веществ использовали культуры клеток женьшеня и других лекарственных растений. Методы культивирования растительных клеток применяли также для улучшения свойств сельскохозяйственных растений[2].

Западная Европа

В Западной Европе в 1981 г. насчитывалось  около 200 научных коллективов, занятых  в 1000 с лишним генно-инженерных проектах. Деятельность 170 компаний в основном или частично связана с биотехнологией. Однако только 20 фирм использовали в  своей деятельности наиболее современные методы, такие, как генная инженерия, иммобилизованные ферменты и культуры клеток.

В ФРГ имеются старые традиции, связанные с ферментационными процессами: производством вина, пива, ацетоно-бутаноловым брожением. Важные мероприятия правительства в начале 1970-х гг. послужили решающим толчком к развитию биотехнологии. Биотехнологическая Программа, сформулированная в 1974 г. и действующая по сей день, посвящена удовлетворению пищевых потребностей, решению проблем очистки окружающей среды, улучшению медицинской диагностики и терапии. Кроме того, в программу входят разработка новых источников сырья, увеличение объема прикладных исследований и развитие методов, связанных с биотехнологией.

Общество по изучению биотехнологии, основанное в середине 1960-х гг. фондом концерна «Фольксваген» и впоследствии поддержанное правительством, представляет собой национальный институт, где  в основном проводятся фундаментальные  исследования. Одновременно сотрудники этого заведения занимаются и прикладными разработками, которые призваны способствовать сближению науки и промышленности. Институт расположен в Брауншвейге, вблизи Ганновера; к концу 1980 г. в нем работали 79 ученых, 101 технический сотрудник и 23 специалиста с докторской степенью. Деятельность института связана преимущественно с генной инженерией и биореакторами. Исследования микробного разложения целлюлозы и работы по получению метана проводятся в Исследовательском центре «Юлих» неподалеку от Центра атомных исследований.

В 1974—1981 гг. в биотехнологическую программу ФРГ вложено 267 млн. марок, что в десять раз превышает  инвестиции в Англии и во Франции. Государственные субсидии, составлявшие в 1982 г. 65,9 млн. марок, в последующие  годы были значительно увеличены. Основное внимание по-прежнему сосредоточено на микробиологических исследованиях, в которые вложено 40% всех средств. В первую очередь это относится к работам по совершенствованию техники культивирования, созданию коллекции штаммов и к генной инженерии.[2].

В Великобритании в конце 1960-х гг. в исследования по ферментной технологии было вложено 500 000 ф.ст, что  позволило разработать ряд промышленных процессов с иммобилизованными  ферментами. Наибольшую важность из них  имели получение фруктозы и деацилирование бензилпенициллина. Поскольку для  ферментативных реакций помимо самих ферментов необходимы кофакторы, предпочтительно иммобилизировать целые клетки. По мнению ученых университетского колледжа в Лондоне, биотехнологическая промышленность должна ориентироваться на выпуск продукции, обладающей высокой прибавочной стоимостью, цены на которую мало подвержены рыночным колебаниям (тогда как промышленная перегонка сахара в спирт зависит от рыночных цен на сахар, а получение белка одноклеточных организмов определяется ценами на конкурирующую с ним сою).

Работы по генной инженерии, в основном по клонированию генов, проводятся Национальным институтом медицинских исследований в Милл-Хилле, вблизи Лондона, и в ряде других лабораторий Медицинского исследовательского совета, например в Хиллз-Роуде (Кембридж). Ученые в Милл-Хилле исследуют Н-2 область генома мыши, которая кодирует антигены, определяющие совместимость тканей, а также глобиновые гены[2].

Международное сотрудничество

Международное и региональное сотрудничество играет важную роль в определении нужного направления развития биотехнологии, обеспечивая выбор технологий, наиболее пригодных для социальных и экономических условий менее привилегированных стран. Производство биогаза, биоэнергии, дешевых и надежных вакцин—вот области, где можно в короткий срок получить верную выгоду и которые будут служить развитию высококачественных исследований. Кроме того, в этих областях возможно широкое распространение исследований и технологий, развитие которых в настоящее время ограничено всего несколькими странами.

Примером региональной кооперации в биотехнологии может служить  Центрально-Американский институт промышленных исследований (ICAITI). Этот институт, расположенный в столице Гватемалы, был создан в 1955 г. для содействия промышленному развитию региона, который в состоянии обеспечить самостоятельное развитие биопромышленности: сельскохозяйственная промышленность производит большие количества побочных продуктов и отходов, имеются площади, доступные для интенсивного сельского хозяйства, климатические условия благоприятствуют такой интенсификации. Исследования и разработки по биологической инженерии начались в ICAITI в 1970 г.; был создан биотехнологический отдел, объединивший инженеров-химиков, микробиологов и биохимиков. Отдел является штаб-квартирой Международного центра по исследованию микробных ресурсов (MIRCEN) этого региона, субсидируемого ЮНЕСКО.

Исследовательские проекты  института посвящены двум основным видам сельскохозяйственной промышленности региона: переработке кофейных зерен  и получению сахара и его производных. В 1981 г. в Центральной Америке  производилось 10,6% от общего тоннажа  кофе в мире и 2,1% сахара; эти два  товара являются важнейшими видами сельскохозяйственного  экспорта.

При влажной переработке  кофе-бобов липкая оболочка бобов  удаляется в процессе естественного  брожения в твердой среде в  аэробных или анаэробных условиях пектиновыми  ферментами самих плодов или микрофлоры, растущей на плодах. Делались попытки  использовать мякоть кофейных бобов, слизь, окружающую их зерна, соки и сточные воды от различных процессов переработки кофе для производства биогаза и биомассы. В лаборатории и на опытной промышленной установке проводились опыты с культурами филаментозных грибов [2].

В лаборатории разработан процесс непрерывного производства спирта из соков тропических фруктов и последующего полунепрерывного производства уксусной кислоты; затем этот процесс был перенесен в промышленные условия. При помощи дрожжевых ферментов, иммобилизованных на полиуретановой губке, осуществлено производство фруктозных сиропов из сахарного тростника.

Стремясь обеспечить перенос  технологий из развитых стран в развивающиеся, ООН запланировала создание Международного центра генной инженерии и биотехнологии [2]. На совещании в Вене в феврале 1981 г. под эгидой Организации промышленного развития ООН (UNIDO) группа экспертов по генной инженерии рекомендовала создать комиссию для изучения мнения государств-членов и специалистов относительно организации такого центра, а также его роли и функций.

Комиссия пришла к заключению, что такой центр должен служить  интересам как развитых, так и  развивающихся стран, которые могут внести весомый вклад в развитие генной инженерии и биотехнологии для повышения благосостояния населения. Кроме того, проведение исследовательских работ и внедрение их результатов будут служить превосходной школой для ученых, присланных в центр развивающимися странами. Комиссия экспертов рекомендовала и области исследований, включая добычу нефти из истощающихся скважин, использование энергии биомассы, усовершенствование методов ферментации, разработку более эффективных вакцин для человека и домашних животных, выделение или синтез лекарств против тропических болезней, селекцию сортов растений с полезными сельскохозяйственными свойствами и перенос генов азот фиксации в растения. Центр должен состоять из пяти отделов: трех исследовательских (молекулярной биологии и биохимии; микробиологии и молекулярной генетики; биотехнологии), отдела биоинформатики и отдела общих услуг.

Затем структуру центра обсудили делегаты из развивающихся стран. Они пришли к выводу, что помимо распространения адекватных технологий центр должен играть важную роль в качестве базы для обучения специалистов. Его задачей должно также быть решение проблем, общих для менее развитых стран. При центре необходимо создать координационную и информационную сеть.

По данным UNIDO, этот проект встретил теплый прием в развивающихся  странах. Вместе с тем ряд руководителей  исследовательских работ в этих странах указали, что, прежде чем  принимать решение о строительстве такого центра, ООН должна укрепить национальные инфраструктуры, особенно в области образования [2].

Нужно также отметить, что  на протяжении многих лет программы  ФАО, ВОЗ и ЮНЕСКО содействовали  развитию и расширению международного сотрудничества в прикладной микробиологии и технологии.