Новые продукты и методы биотехнологии могут изменять устойчивость к климату или стрессам у культур, или их чувствительность к насекомым или болезням, распространённым в определённых регионах. Эти достижения могут изменить региональное преимущество для поражённых культур. Таким образом, при изменении регионального сельскохозяйственного производства меняется и локальный набор используемых культур.
Генно-инженерные работы в животноводстве имеют другую специфику. В настоящее время эта технология используется в основном для получения фармацевтических препаратов, применяя различные микроорганизмы в качестве источника целевых генов.
Бычий соматотропин, или гормон роста для крупного рогатого скота, был открыт 50 лет назад, но получение его в промышленности было невозможно до тех пор, пока ген гормона роста не был внедрён в бактерию, которая начала продуцировать его в больших количествах. Однако прошло ещё какое-то время, прежде чем гормон роста вышел на рынок как коммерческий продукт. У фермеров, потребителей существовали опасения по поводу побочных эффектов гормонов подобного типа. Несколько позже был получен свиной соматотропин, который приводит к изменению затрат кормов на единицу прироста массы и изменению соотношения прослойки мяса и шпига.
Работы по получению стимуляторов роста для животноводства и птицеводства методами рекомбинантной ДНК будут продолжаться в будущем по мере получения научной информации о гормональном равновесии у коммерческих животных, что должно улучшить первое поколение факторов роста (в частности, соматотропинов) и привести к получению препаратов следующих поколений. Эта вторая волна включает в себя гормон-освобождающий фактор (рилизинг-фактор), который приводит к более интенсивному синтезу самого соматотропина. Возможно, эти вещества являются более прямыми стимуляторами роста.
Первоначальные цели генетических исследований – стимуляция роста, питательная ценность, улучшение мяса и жира, а также определение генетической основы для устойчивости к болезням. Гены, стимулирующие продукцию гормона роста, были наиболее эффективны для свиней, для которых длительное применение инъекционного соматотропина было столь драматичным.
В конце 90-х годов учёные США вплотную подошли к получению сельскохозяйственных животных методом клонирования клеток эмбрионов. Компании "Эмерикан Бридерс Сервис" и "Гранада Генетик" зарегистрировали клонированных телят в результате использования одной клетки 16-32 клеточного эмбриона. Первый успех в области клонирования животных буквально вскружил головы учёным-генетикам и селекционерам, работающим в этой области. Всем памятны эксперименты по клонированию знаменитых овец "Долли" и "Полли", полученных из клетки не эмбрионального происхождения, применяя методы пересадки ядер. Однако на сегодняшний день получены данные о преждевременном одряхлении клонированных овечек. Вероятно, в этих манипуляциях были затронуты генетические механизмы старения. Это говорит о том, что возможность получения нужных пород и линий животных с помощью метода клонирования далека от реализации.
Создание же трансгенных животных с определённым целевым геном – вполне достижимая цель при современном уровне технологии. Молоко – идеальное средство для производства терапевтических протеинов и вакцин. Опубликовано руководство для производства лекарств из молока трансгенных животных. Например, трансгенные козы, в результате введения соответствующего гена, могут вырабатывать специфический белок, фактор VIII, который препятствует кровотечению у больных, страдающих гемофилией, или фермент, тромбокиназу, способствующему рассасыванию тромба в кровеносных сосудах, что актуально для профилактики и терапии тромбофлебита у людей. Трансгенные животные вырабатывают эти белки намного быстрее, и сам способ намного дешевле традиционного. В настоящий момент обсуждается вопрос ещё более простого способа получения этих препаратов от генетически сконструированных коз: не из молока, а из мочи, что значительно упростило бы процесс выделения и очистки препаратов.
Значительные результаты достигнуты в ксенотрансплантации – пересадке органов от одного вида живых организмов другому. Наибольшие успехи получены при использовании свиней, с перенесёнными генами человека, в качестве доноров различных органов. В этом случае наблюдается минимальный риск отторжения органа.
Учёные надеются, что перенос генов поможет снизить аллергию человека к коровьему молоку. Изменения в ДНК должны привести к изменению качества молока, т. е. уменьшить содержание насыщенных жирных кислот и холестерина.
Один из важных аспектов развития генной инженерии и биотехнологии в целом является регулирование деятельности этой отрасли. В США этими вопросами занимаются три ведомства: Министерство сельского хозяйства, Агентство по охране окружающей среды (ФДА), а также Администрация по контролю за качеством пищевых продуктов и косметических средств.
Потенциальный риск генетически модифицированных организмов выражается в двух аспектах: безопасность продовольствия для здоровья людей и экологические последствия. Прежде чем генно-инженерный продукт будет коммерциализирован, он должен пройти процедуру проверки в ФДА для избежания возможности того, что продукт содержит протеины, вызывающие аллергию, или токсичные вещества, или новые опасные вещества.
Министерство сельского хозяйства США контролирует проведение полевых опытов и производство генетически изменённых растений через систему государственных сельскохозяйственных экспериментальных станций.
Всемирной организацией здравоохранения были проведены совещания и конференции по влиянию маркерных генов в трансгенных растениях на здоровье населения. Были сделаны следующие выводы:
1. Большинство генетически модифицированных растений вышли на рынок, либо готовы для коммерциализации. Поэтому вопрос влияния маркерных генов, используемых в трансгенных растениях, на здоровье населения весьма своевременен.
2. Введённые в растения маркерные гены удалять нецелесообразно. Хотя маркерные гены и не несут функционального значения, они необходимы для работ в области биотехнологии растений для обеспечения селекционной работы с трансгенными растениями.
3. Два маркерных гена устойчивости к антибиотикам, несколько – к гербицидам. Количество генов, с помощью которых разрешено маркировать трансгенные растения, ограничено двумя генами устойчивости к антибиотикам, и несколькими – устойчивости к гербицидам.
4. Сами по себе гены не представляют опасности; при экспрессии белков – всё внимание на их функциональную активность. При определении безопасности белков, экспрессируемых маркерными генами в трансгенных растениях, оценка должна проводиться исходя из функций этих белков, а не из их структуры.
5. Проверка источника аллергенности. Считается, что белки маркерных генов не представляют особой опасности для возникновения аллергии. Тем не менее, если такие гены выделены из организма, известного своей способностью вызывать пищевую аллергию, необходимо изучить аллергенность экспрессируемых ими белков.
6. Сведения о вторичных эффектах отсутствуют. За маркерными генами (и их продуктами) не замечено каких-либо свойств, указывающих на то, что в месте их встраивания в геном растения могут возникать дополнительные и/или плейотропные эффекты. Для оценки безопасности различных видов растений, несущих маркерные гены, следует придерживаться общих правил безопасности, выработанных совместно ФАО, ВОЗ и ОЭСР (Организацией по экономическому сотрудничеству и развитию).
7. Индивидуальный подход к каждому гену. Для каждой категории маркерных генов, таких как гены устойчивости к антибиотикам и гербицидам, следует использовать свои индивидуальные методы.
До сих пор на международном уровне отсутствует чёткая политика, регулирующая деятельность биотехнологических компаний. В последние годы различные подразделения ФАО (Food and Agriculture Organization of the United Nations) и организованные ею конференции неоднократно обращались в секретариат ФАО как ведущей организации ООН, занимающейся вопросами продовольствия и сельского хозяйства, с призывами начать широкомасштабное использование потенциала и возможностей современной биотехнологии в интересах развития сельского хозяйства, рыбоводства и лесоводства. Был подготовлен документ о политике, стратегии и программах ФАО в области биотехнологии. В нём проведён анализ таких проблем биотехнологии, как рынок биотехнологических товаров, биобезопасность и права интеллектуальной собственности с учётом, прежде всего, развивающихся стран.
Передовые биотехнологии несомненно могут играть существенную роль в обеспечении экономического и социального роста развивающихся стран. С помощью биотехнологии могут быть получены новые активные диагностикумы, вакцины и лекарственные препараты, применяемые при некоторых заболеваниях, которые широко распространены в развивающихся странах, например, малярии, трипаносомозе, гепатите. Биотехнология может помочь в увеличении урожайности основных злаковых культур, что особенно актуально в связи с ростом численности населения Земли. Считается, что во многих странах, где большие объёмы биомассы не используются или используются не полностью, биотехнология могла бы предложить способы их превращения в ценные продукты. Кроме того, при правильном планировании и управлении биотехнология может найти применение в небольших регионах как инструмент индустриализации сельской местности для создания небольших производств.
Однако, рассматривая достижения биотехнологии, нельзя обойти и явные негативные последствия. В современных условиях происходит стремительная утрата биоразнообразия вследствие нарастающих климатических изменений, разрушения озонового слоя и парникового эффекта и деятельности человека. Широкомасштабное применение биотехнологических продуктов и методов может привести как к генетическому однообразию, так и смене биогеоценозов, которая может повлечь за собой негативные последствия более крупных масштабов.