Определение генетической инженерии
Общепринятого определения генетической инженерии не существует. Если следовать традиционному пониманию термина "инженерия", то генетическую инженерию можно трактовать как искусство использовать знания основ и методов молекулярной генетики и молекулярной биологии для конструирования организмов с заданными наследственными свойствами.
История собственно генетической инженерии насчитывает уже более 30 лет. Ее дальняя предыстория уходит корнями в развитие методов классической генетики. Основную роль в начальный период сыграл количественный анализ, введенный Менделем в 60-е годы прошлого столетия в работы по изучению законов поведения наследственных признаков. Он помог выявить главные генетические закономерности и сформулировать понятие о единице наследственности — гене. Тем не менее, вплоть до середины нашего столетия генетические методы оставались формальными, так как молекулярная база законов наследственности и материальная природа генов оставались неизвестными.
Ближняя предыстория генетической инженерии началась более полувека назад с открытия генетической роли ДНК (Avery et al., 1944). Широкое использование в биологии физико-химических методов, введение в практику прецизионных приборов и устройств позволили перейти к анализу генетических структур и функций на молекулярном уровне. Было выяснено строение молекул ДНК (Watson, Crick, 1953) и белка (Pauling, Corey, 1951). Это привело к формированию нового раздела в генетике — молекулярной генетики, достижением которой явилось установление того факта, что гены не только кодируют структуру определенных продуктов (как правило, белков), но и регулируют процесс их синтеза (Jacob, Monod, 1961). Впоследствии был расшифрован генетический код (1961—1966) и выяснено строение элементов, управляющих действием прокариотических генов и синтезом белков: промоторов, операторов, сайтов связывания рибосом, терминаторов транскрипции и трансляции и др.
Достойное место в предыстории генетической инженерии занимают работы Жакоба, проведенные в середине 60-х годов. С помощью целенаправленных генетических операций методами рекомбинации in vivo он сумел подчинить структурную часть одного оперона регуляторным элементам другого. В то же время в его лаборатории было доказано, что перемещение оперона вместе со всеми собственными регуляторными элементами в другую область хромосомы не отражается заметным образом на его способности к экспрессии (Signer, Beckwith, 1966). Результаты этих экспериментов находятся у истоков генетической инженерии in vivo и составляют основу современных методов решения задач по экспрессии клонируемых генов. Важную роль в становлении генетической инженерии сыграло открытие явления специфической транс-дукции бактериальных генов некоторыми умеренными фагами (Morse et al, 1956). Оно дало возможность сформировать представление о векторах, т.е. молекулах — переносчиках генов, и подсказало пути извлечения генов из клеточного генома.
Обнаружение явления рестрикции и модификации ДНК у бактерий и раскрытие его механизма (Arber, Dussoix, 1962; Dussoix, Arber, 1962) позволили идентифицировать целый класс рестрици-рующих эндонуклеаз (Smith, Wilcox, 1970; Kelly, Smith, 1970), что и открыло путь к разработке технологии рекомбинантных ДНК. Энзимология нуклеиновых кислот предоставила в распоряжение "генных инженеров" обширный "инструментарий" для всевозможных манипуляций с ДНК, а генетика микроорганизмов подсказала им способ введения сконструированных in vitro молекул ДНК в реципиентные клетки путем их трансформации. Поэтому в последующие годы методы in vitro, позволившие синтезировать, выделять, рекомбинировать и перемещать гены, получили широкое распространение в практике молекулярных генетиков.