Чем занимаются генные инженеры
Плюсы и минусы
Прежде чем поступать на инженерный или биологический факультет вуза, нужно изучить список достоинств и недостатков выбранной профессии. Это даст возможность заранее оценить потенциальные риски и найти в специальности положительные моменты.
Главные преимущества:
Но профессия генного инженера имеет и недостатки. Все они негативно влияют на популярность специальности среди абитуриентов, которые хотят поступить в профильный институт или университет.
Основные минусы:
Личные качества
Какую бы работу ни выполнял инженер-генетик, ему необходимо обладать определённым набором личных качеств. Они помогут быстрее и лучше справляться с поставленными задачами.
Обязательные качества:
Обязанности специалиста
Представители генной инженерии (тканевой, клеточной и других) ежедневно выполняют большой объём работы. Из-за этого список их обязанностей постоянно расширяется. В него входят следующие действия:
Предъявляемые требования
Генная инженерия — это сравнительно молодая, но быстро развивающаяся наука. К её представителям предъявляют очень строгие требования, без соответствия которым невозможно будет качественно выполнять трудовые обязанности.
Перечень требований:
Работа, зарплата и карьерный рост
Вакансий для генного инженера довольно мало. Это связано с большим количеством выпускаемых кадров и минимумом организаций, где нужен их труд. Несмотря на это, специалист может трудоустроиться в одном из следующих мест:
Перед тем как получать профессию, нужно узнать, сколько зарабатывает молодой специалист. В большинстве случаев размер оклада составляет от 30 до 50 тыс. рублей. При этом зарплата генного инженера с опытом работы может быть в несколько раз выше.
Квалифицированный специалист имеет шанс постепенно продвигаться по карьерной лестнице. Первой её ступенью будет должность помощника лаборанта. Если он хорошо проявит себя, то сможет рассчитывать на допуск к проведению собственных исследований.
На следующем этапе карьеры инженер-генетик может получить должность старшего научного сотрудника. Вершиной служебной лестницы станет получение статуса ведущего специалиста или руководителя организации (НИИ, фармакологической компании, медицинского центра и других).
Обучение профессии
Если знать, где учиться генной инженерии на территории России, то можно выбрать наиболее подходящий вуз. Чтобы поступить в него, нужно будет окончить 11 классов школы и сдавать ЕГЭ по русскому языку, биологии, химии. Некоторые учебные заведения дополняют это список физикой и математикой. Обучать поступивших студентов будут в течение 4 лет.
Лучшие вузы России:
Генная инженерия — это современная наука, которая изучает способы комбинирования и изменения ДНК живых организмов. В этой сфере трудятся высококвалифицированные специалисты, которые выполняют важную для всего человечества работу.
Описание профессии генный инженер — где учиться, зарплата, плюсы и минусы
Молекулярная биология — это одно из наиболее перспективных научных направлений, которое занимается разработкой методов лечения различных заболеваний и получением модифицированных видов растительных культур. Если есть желание работать в этой области, то нужно знать, где учатся профессии генный инженер. Её описание, зарплата, плюсы и минусы помогут лучше узнать эту важную специальность.
Плюсы и минусы
Прежде чем поступать на инженерный или биологический факультет вуза, нужно изучить список достоинств и недостатков выбранной профессии. Это даст возможность заранее оценить потенциальные риски и найти в специальности положительные моменты.
Главные преимущества:
Но профессия генного инженера имеет и недостатки. Все они негативно влияют на популярность специальности среди абитуриентов, которые хотят поступить в профильный институт или университет.
Основные минусы:
Личные качества
Какую бы работу ни выполнял инженер-генетик, ему необходимо обладать определённым набором личных качеств. Они помогут быстрее и лучше справляться с поставленными задачами.
Обязательные качества:
Обязанности специалиста
Представители генной инженерии (тканевой, клеточной и других) ежедневно выполняют большой объём работы. Из-за этого список их обязанностей постоянно расширяется. В него входят следующие действия:
Предъявляемые требования
Генная инженерия — это сравнительно молодая, но быстро развивающаяся наука. К её представителям предъявляют очень строгие требования, без соответствия которым невозможно будет качественно выполнять трудовые обязанности.
Перечень требований:
Работа, зарплата и карьерный рост
Вакансий для генного инженера довольно мало. Это связано с большим количеством выпускаемых кадров и минимумом организаций, где нужен их труд. Несмотря на это, специалист может трудоустроиться в одном из следующих мест:
Перед тем как получать профессию, нужно узнать, сколько зарабатывает молодой специалист. В большинстве случаев размер оклада составляет от 30 до 50 тыс. рублей. При этом зарплата генного инженера с опытом работы может быть в несколько раз выше.
Квалифицированный специалист имеет шанс постепенно продвигаться по карьерной лестнице. Первой её ступенью будет должность помощника лаборанта. Если он хорошо проявит себя, то сможет рассчитывать на допуск к проведению собственных исследований.
На следующем этапе карьеры инженер-генетик может получить должность старшего научного сотрудника. Вершиной служебной лестницы станет получение статуса ведущего специалиста или руководителя организации (НИИ, фармакологической компании, медицинского центра и других).
Обучение профессии
Если знать, где учиться генной инженерии на территории России, то можно выбрать наиболее подходящий вуз. Чтобы поступить в него, нужно будет окончить 11 классов школы и сдавать ЕГЭ по русскому языку, биологии, химии. Некоторые учебные заведения дополняют это список физикой и математикой. Обучать поступивших студентов будут в течение 4 лет.
Лучшие вузы России:
Генная инженерия — это современная наука, которая изучает способы комбинирования и изменения ДНК живых организмов. В этой сфере трудятся высококвалифицированные специалисты, которые выполняют важную для всего человечества работу.
Генный инженер
Еще недавно трудно было себе представить, что можно победить рак без сложных медицинских процедур и огромных физических и финансовых ресурсов, а будущего ребенка можно обезопасить от серьезных наследственных заболеваний его родителей. Сейчас это уже не кажется фантастикой. Генная инженерия – одна из причин такого оптимизма. Являясь частью биотехнологии, она способна изменить ДНК живого организма, в том числе человека, и сделать жизнь на Земле более здоровой и счастливой уже в ближайшем будущем.
Чем занимается генный инженер
Главная задача генной инженерии – получение организма с желаемыми качествами. Такую же цель преследует еще одна область биотехнологии – традиционная селекция, но с помощью длительного искусственного отбора, в то время как генная инженерия позволяет сделать это быстрее и эффективнее. Чтобы этого добиться, генный инженер занимается вживлением генов одного организма другому для получения новых качеств у вида, которые позволят ему выживать вне естественных для него условиях. Таким образом, к примеру, были модифицированы растения для их устойчивости к морозам и насекомым-вредителям.
Кроме того, для достижения этой глобальной цели генный инженер выполняет следующие задачи:
Поэтому можно сказать, что генная инженерия использует достижения различных научных дисциплин (молекулярной и клеточной биологии, микробиологии, генетики, вирусологии) и применяет их на практике в медицине, сельском хозяйстве и других важных аспектах жизни человека.
Какие качества необходимы генному инженеру
Безусловно, важнейшим качеством для генного инженера являются широкие познания в естественных науках: биологии, химии, медицине. Развитое аналитическое мышление, страсть к экспериментированию, строгий научный подход и усидчивость – другие важнейшие черты успешного специалиста в этой сфере. Нелишним будет и хорошее знание иностранных языков – прежде всего английского, так как большинство значимых и актуальных научных трудов публикуются именно на этом языке. Углубление в современные теоретические источники необходимо для генного инженера как для представителя новой и постоянно изменяющейся профессиональной деятельности.
Где учиться на генного инженера
Несмотря на довольно критическое отношение к продукции генной инженерии в России, прежде всего к генетически модифицированным организмам (ГМО), в российской образовательной среде существует большое количество академических программ, направленных на подготовку квалифицированных специалистов в данной сфере:
Где работают генные инженеры
Большинство специалистов генной инженерии работают в НИИ и исследовательских центрах, а также лабораториях крупных компаний. Так как ресурсы Земли ограниченны, а ее население продолжает расти, все большее значение приобретают разработки в области искуственного вопспроизводства пищевых продуктов, и генные инженеры играют в этих исследованиях ключевую роль. Поэтому в будущем востребованность специалистов в этой области будет только увеличиваться, их карьерные возможности тоже будут расти, а выиграет от этого в конечном счете все человечество.
Генный инженер
Генный инженер – учёный, специализирующийся на изменении свойств живых организмов с помощью манипуляций с генами. Кстати, в 2021 году центр профориентации ПрофГид разработал точный тест на профориентацию. Он сам расскажет вам, какие профессии вам подходят, даст заключение о вашем типе личности и интеллекте.
Особенности профессии
Генная инженерия – это часть биоинженерии.
Задача генной инженерии – получение организма (растения или животного) с желаемыми качествами. Эти же задачи решает традиционная селекция, выводящая новые сорта и породы. Но в селекции генотип подвергается изменением лишь косвенно, с помощью искусственного отбора. А генная инженерия непосредственно вмешивается в генетический аппарат.
Генетическая инженерия является не столько наукой, сколько инструментом биотехнологии. Она использует методы таких биологических наук, как молекулярная и клеточная биология, цитология, генетика, микробиология, вирусология.
Рабочее место
Важные качества
Будущему генному инженеру необходим хороший интеллект, аналитический пытливый ум и склонность к естественным наукам. Бессмысленно идти в науку в расчёте на большие доходы и скорую славу.
Что такое генная инженерия и зачем вмешиваться в природу организмов
Содержание:
Генная инженерия — это современное направление биотехнологии, объединяющее знания, приемы и методики из целого блока смежных наук — генетики, биологии, химии, вирусологии и так далее — чтобы получить новые наследственные свойства организмов.
Перестройка генотипов происходит путем внесения изменений в ДНК (макромолекулу, обеспечивающую хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов) и РНК (одну из трех основных макромолекул, содержащихся в клетках всех живых организмов).
Если внести в растение, микроорганизм, организм животного или даже человека новые гены, можно наделить его новой желательной характеристикой, которой до этого он никогда не обладал. С этой целью сегодня генная инженерия используется во многих сферах. Например, на ее основе сформировалась отдельная отрасль фармацевтической промышленности, представляющая собой одну из современных ветвей биотехнологии.
История развития
Истоки
Основы классической генетики были заложены в середине XIX века благодаря экспериментам чешского-австрийского биолога Грегора Менделя. Открытые им на примере растений принципы передачи наследственных признаков от родительских организмов к их потомкам в 1865 году, к сожалению, не получили должного внимания у современников, и только в 1900 году Хуго де Фриз и другие европейские ученые независимо друг от друга «переоткрыли» законы наследственности.
Параллельно с этим шел процесс формирования знаний о ДНК. Так, в 1869 году швейцарский биолог Фридрих Мишер открыл факт существования макромолекулы, а в 1910 году американский биолог Томас Хант Морган обнаружил на основе характера наследования мутаций у дрозофил, что гены расположены линейно на хромосомах и образуют группы сцепления. В 1953 году было сделано важнейшее открытие — американец Джон Уотсон и британец Фрэнсис Крик установили молекулярную структуру ДНК.
На подъеме
К концу 1960-х годов генетика активно развивалась, а ее важными объектами стали вирусы и плазмиды. Были разработаны методы выделения высокоочищенных препаратов неповрежденных молекул ДНК, плазмид и вирусов, а в 1970-х годах был открыт ряд ферментов, катализирующих реакции превращения ДНК.
Генная инженерия как отдельное направление исследовательской работы зародилась в США в 1972 году, когда в Стэнфордском университете ученые Пол Берг, Стэнли Норман Коэн, Герберт Бойер и их научная группа внедрили новый ген в бактерию кишечной палочки (E. coli), то есть создали первую рекомбинантную ДНК.
Техника ПЦР была впервые разработана в 1980-х годах американским биохимиком Кэри Маллисом. Будущий лауреат Нобелевской премии по химии (1993 года), обнаружил в специфический фермент — ДНК-полимеразу, который участвует в репликации ДНК. Этот фермент буквально считывает отрезки цепи нуклеотидов молекулы и использует их в качестве шаблона для последующего копирования генетической информации.
Новая эра
В 1996 году методом пересадки ядра соматической клетки в цитоплазму яйцеклетки на свет появилось первое клонированное млекопитающее — овца Долли. Это событие стало революционным в истории развития генной инженерии, потому что впервые стало возможным серьезно говорить о создании клонов и выращивании живых организмов на основе молекул.
Технологии генной инженерии
Генная инженерия за короткий срок оказала огромное влияние на развитие различных молекулярно-генетических методов и позволила существенно продвинуться на пути познания генетического аппарата.
Так, появилась технология CRISPR — инструмент редактирования генома. В 2014 году MIT Technology Review назвал его «самым большим биотехнологическим открытием века». Он основан на защитной системе бактерий, которые производят специальные ферменты, позволяющие им защищаться от вирусов.
«Каждый раз, когда бактерия убивает вирус, она разрезает остатки его генома, будь то ДНК или РНК, и сохраняет их внутри последовательности CRISPR, как в архив. Как только вирус атакует снова, бактерия использует информацию из «архива» и быстро производит защитные белки Cas9, в которых заключены фрагменты генома вируса. Если вдруг эти фрагменты совпадают с генетическим материалом нынешнего атакующего вируса, Cas9 как ножницами разрезает захватчика, и бактерия снова в безопасности», — поясняет Алевтина Федина, медицинский директор Checkme.
Уникальное открытие состоялось в 2011 году, когда биологи Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпантье обнаружили, что белок Cas9 можно обмануть. Если дать ему искусственную РНК, синтезированную в лаборатории, то он, найдя в «архиве» соответствие, нападет на нее. Таким образом, с помощью этого белка можно резать геном в нужном месте — и не просто резать, а еще и заменять другими генами.
Теоретически, технология CRISPR может позволить редактировать любую генетическую мутацию и излечивать заболевание, которое она вызывает. Но практические разработки CRISPR в качестве терапии еще только в начальной стадии, и многое еще непонятно.
Есть и другие методы генной инженерии, например, ZFN и TALEN.
Где и как применяется генная инженерия
Медицина
Уже сейчас активно применяется инсулин человека (хумулин), полученный посредством рекомбинантных ДНК. Клонированные гены человеческого инсулина были введены в бактериальную клетку, где начался синтез гормона, который природные микробные штаммы никогда не синтезировали. С 1982 года компании США, Японии, Великобритании и других стран производят генно-инженерный инсулин.
Кроме того, несколько сотен новых диагностических препаратов уже введены в медицинскую практику. Среди лекарств, находящихся в стадии клинического изучения, препараты, потенциально лечащие артрозы, сердечно-сосудистые заболевания, онкологию и СПИД. Среди нескольких сотен генно-инженерных компаний 60% заняты именно разработкой и производством лекарственных и диагностических средств.
«В медицине среди достижений генной инженерии сегодня можно выделить терапию рака, а также другие фармакологические новинки — исследования стволовых клеток, новые антибиотики, прицельно бьющие по бактериям, лечение сахарного диабета. Правда, пока все это на стадии исследований, но результаты многообещающие», — говорит Алевтина Федина.
Сельское хозяйство
В сельском хозяйстве одна из важнейших задач генной инженерии — получение растений и животных, устойчивых к вирусам. В настоящее время уже есть виды, способные противостоять воздействию более десятка различных вирусных инфекций.
Еще одна задача связана с защитой растений от насекомых-вредителей. Путем генетической модификации растений можно уменьшить интенсивность обработки полей пестицидами. Например, трансгенные растения картофеля и томатов стали устойчивы к колорадскому жуку, растения хлопчатника — к разным насекомым, в том числе и к хлопковой совке.
Использование генной инженерии позволило сократить применение инсектицидов (препаратов для уничтожения насекомых) на 40–60%.
Благодаря генной инженерии зерновые культуры стали более устойчивы к климатическим условиям, кроме того появилась возможность увеличить количество витаминов и полезных веществ в продукте. Например, можно обогатить рис витамином «А» и выращивать его в тех регионах, где люди имеют массовую нехватку этого элемента.
С помощью генной инженерии пытаются решить и экологические проблемы. Так, уже созданы особые сорта растений с функцией очистки почвы. Они поглощают цинк, никель, кобальт и иные опасные вещества из загрязненных промышленными отходами почв.
Скотоводство
В Кемеровской области работа генетиков позволила получить устойчивое к вирусу лейкоза племенное поголовье высокопродуктивных животных. Для проведения эксперимента кузбасские ученые отобрали здоровых коров черно-пестрой породы массой до 500 кг. Животным трансплантировали модифицированные эмбрионы, устойчивые к вирусу лейкоза. В середине сентября 2020 года родилось 19 телят с измененными генами.
«В месячном возрасте была проведена оценка, которая показала, что телята отличаются от своих сверстников только устойчивостью к вирусу. Пять особей отобрали для дальнейшей селекционной работы. Это позволит закрепить наследственные признаки устойчивости к вирусу лейкоза у последующих поколений», — пояснила руководитель проекта, доктор биологических наук, профессор кафедры зоотехнии Кузбасской ГСХА Татьяна Зубова.
По словам Зубовой, лейкоз крупного рогатого скота — вирусная хронически неизлечимая болезнь, при которой возникают поражение кроветворной системы и новообразования. Данное заболевание наносит значительный ущерб генофонду пород и мясной промышленности в целом, потому что мясо зараженных животных запрещено употреблять в пищу. Единственным доступным методом борьбы с лейкозом ранее было только уничтожение зараженного скота.
Этот успех позволяет говорить о том, что в дальнейшем будет возможно редактировать гены крупного рогатого скота и от других болезней.
С прицелом на человека
В 2009 году группа ученых под руководством молодого исследователя Джея Нейтца из Вашингтонского университета сумели с помощью генной терапии вернуть обезьянам способность различать оттенки зеленого и красного, которой они были лишены от рождения.
В область сетчатки глаза двух подопытных обезьян был введен безвредный вирус, несущий недостающий ген фоточувствительного рецептора. Вскоре после процедуры обе обезьяны начали различать оттенки красного и зеленого на сером фоне. Два года наблюдения не выявили у них каких-либо нарушений, поэтому ученые не исключают, что данную методику уже вскоре можно будет применять у людей, страдающих дальтонизмом.
Ученые шагнули еще дальше и уже пробуют выращивать в теле животных органы для трансплантации людям. Для минимизации риска отторжения тканей животным вводят специальные гены. Этими опытами занимается научная лаборатория Рослинского института в Великобритании, которая представила миру овцу Долли.
В 2019 году британские ученые вывели кур, яйца которых содержат два вида человеческих белков, способных противодействовать артриту и некоторым видам онкологических заболеваний. В яйцах содержится человеческий белок под названием IFNalpha2a, обладающий мощными противовирусными и противораковыми свойствами, а также человеческий и свиной вариант белка под названием макрофаг-CSF, который планируют использовать для создания препарата, стимулирующего самостоятельное заживление поврежденных тканей.
Изменение ДНК человека
Первые клинические испытания методов генной терапии были предприняты 22 мая 1989 года с целью генетического маркирования опухоль-инфильтрующих лимфоцитов в случае прогрессирующей меланомы.
14 сентября 1990 года в Бетесде (США) четырехлетней девочке, страдающей наследственным иммунодефицитом, обусловленным мутацией в гене аденозиндезаминазы (АDA), были пересажены ее собственные лимфоциты.
Работающая копия гена ADA была введена в клетки крови с помощью модифицированного вируса, в результате чего клетки получили возможность самостоятельно производить необходимый белок. Через шесть месяцев количество белых клеток в организме девочки поднялось до нормального уровня.
После этого область генной терапии получила толчок к дальнейшему развитию. С 1990-х годов сотни лабораторий ведут исследования по использованию генной терапии для лечения различных заболеваний. Уже сегодня с помощью генной терапии можно лечить диабет, анемию и некоторые виды онкологии.
Генная терапия
Генная терапия — введение, удаление или изменение генетического материала, в частности ДНК или РНК, в клетке пациента для лечения определенного заболевания.
Существует три основных стратегии использования генной терапии:
Наиболее часто применяемый метод включает вставку «терапевтического» гена для замены «ненормального» или «вызывающего болезнь».
В 2015 году впервые была проведена процедура изменения ДНК человека с целью продления молодости клеток, когда американке Элизабет Пэрриш 44 лет ввели в организм препарат, влияющий на ДНК, а в 2018 году китайский ученый Хэ Цзянькуй заявил, что с его помощью у двух детей-близнецов якобы изменены гены для выработки у них иммунитета к вирусу ВИЧ, носителем которого являлся их отец.
Все это, с одной стороны, выглядит грандиозно и обнадеживает, но с другой, — вызывает опасения, ведь генетические манипуляции, теоретически, возможно использовать не только в благих и мирных целях.
После эксперимента с ДНК близнецов в Китае, ЮНЕСКО выступила с инициативой о запрете изменения генов у новорожденных до того момента, пока достоверно не будет доказана безопасность таких манипуляций.
Этическая сторона вопроса
В 1997 году ЮНЕСКО выпустила Всеобщую декларацию о геноме человека и его правах, рекомендовав мораторий на генетическое вмешательство в зародышевую линию человека, а в декабре 2015 года на международном саммите по геномному редактированию человека изменение гаметоцитов и эмбрионов для генерации наследственных изменений у людей было объявлено безответственным.
Российское сообщество генетиков в большинстве своем считает, что такие эксперименты на данный момент преждевременны и требуют более глубокого исследования и обсуждений.
«Вопрос клонирования уже давно стоит на горизонте. Этично ли выращивать клонов, чтобы потом забирать их органы для трансплантации человеку… Большой вопрос. Само собой, это абсолютно нормально, что нет единой точки зрения, ведь смысл подобных дискуссий как раз в том, чтобы найти правильные формулировки и отрегулировать потенциально спасительное, но при этом очень опасное знание», — говорит Алевтина Федина.
Страх неизвестности
Вариантов развития событий в области генной инженерии существует множество, и далеко не все они изучены и, в принципе, известны. Поэтому они должны быть последовательно зафиксированы и регламентированы.
Естественно, больше всего опасений вызывают плохие сценарии развития событий. Как правило, все начинается с помощи людям и изобретения новых лекарств. Но потом человек может прийти к желанию сделать своего ребенка светловолосым и зеленоглазым или создать армию универсальных солдат, не боящихся боли и не ведающих страха.
Олег Долгицкий, социальный философ, отмечает, что современное общество настолько неоднородно в культурном и экономическом плане, что любые методы, способные существенно изменить геном, могут создать условия не только для классового, но и видового расслоения, где представители «первого мира» смогут существенно продлевать свою жизнь и не бояться никаких болезней, в отличие от менее богатых людей. Это является серьезнейшей почвой для конфликтов и столкновений.
Эксперты убеждены, что генная инженерия — это будущее медицины. Возможность избавить младенца от пожизненного гнета заболевания, излечить людей от рака, найти лекарство против ВИЧ — за всем этим будет стоять генная инженерия. При этом желание человека изменить, например, цвет глаз или предотвратить наследственное заболевание, несмотря на все риски, будет только расти. И похоже, что остановить этот процесс уже не представляется возможным.