Генная инженерия вузы. Генная инженерия

Подходящие образовательные специальности: Генетика, Генный инженер
Ключевые предметы: Биология, Математика, Русский язык, Английский язык

Стоимость обучения (средняя по России): 310000 рублей

Описание профессии:

*Стоимость указана за 4 года бакалавриата на очном отделении

Учёный, специализирующийся на изменении свойств живых организмов с помощью манипуляций с генами.

Особенности профессии

Генная инженерия - это часть биоинженерии.
Суть генной инженерии состоит в том, что перенося гены от одного организма в молекулу ДНК другого, учёный получает организм растения или животного с изменённой (модифицированной) генетической структурой.
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

Рабочее место генного инженера - в научных лабораториях и научно-исследовательских институтах.

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.

Где учат

Для работы в этой области требуется высшее биологическое или медико-биологическое образование по специальности «генетика», «биология», «микробиология».
Прекрасный вариант образования - Московский государственный университет (МГУ) им. Ломоносова.
Биологический факультет.
Специальность «генетика», квалификация «генный инженер».

Владеет технологиями получения рекомбинантных РНК и ДНК;
Владеет методами выделения генов из клеток организмов;
Осуществляет манипуляции с генами: модификацию или рекомбинацию;
Изменяет характеристики организма путем введения новых генов;
Проектирует организмы с желаемыми качествами;
Проводит эксперименты по изучению свойств генов;
Разрабатывает препараты генной терапии.

Важные качества

Гибкий интеллект
Аналитический склад ума
Хорошая концентрация, усидчивость
Упорство
Дисциплинированность
Внимание к мелочам
Способность запоминать большие объемы информации
Наблюдательность
Развитое чувство этики

Где работает

Научно-исследовательские институты
Лаборатории генетики
Государственные и частные клиники, госпитали, больницы;
Фармакологические предприятия;
Криминалистические лаборатории;
Образовательные учреждения;
Медицинские исследовательские центры

Потенциальные работодатели

Центр молекулярной генетики
НИИ физико-химической биологии им. А.Н.Белозерского
НИИ физико-химической медицины
Российский научный центр радиологии и хирургических технологий
"СОЮЗСНАБ"
Геноаналитика
Российский научный центр радиологии и хирургических технологий им. академик А.М. Гранова
Центр «Биоинженерия» РАН
ООО «Фармапарк»
Научно-исследовательский институт медицинской генетики, г. Томск
Научно-исследовательский центр биотехнологии антибиотиков и других биологически активных веществ «БИОАН»
Genotek

Вузы, в которых готовят специалистов по профессии "Генный инженер"

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)
Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М.Сеченова
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Дальневосточный Федеральный Университет (ДВФУ)
Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского
Сибирский федеральный университет (СФУ)
Челябинский государственный университет (ЧелГУ)
Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н. И. Пирогова (РНИМУ)
Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. академика И.П. Павлова (СПбГМУ)
Новосибирская государственная медицинская академия (НГМА)
Самарский государственный медицинский университет (СамГМУ)

Начинающий: 15000 ⃏ в месяц

Опытный: 25000 ⃏ в месяц

Профессионал: 30000 ⃏ в месяц

Востребованность профессии

Найти работу талантливому биоинженеру, биологу, химику или генетику не составит труда: молодых перспективных специалистов активно приглашают работать как в России, так и за рубежом. Отечественные биоинженеры успешно выполняют заказы для США, Германии, Голландии, Японии. Им не приходится искать западных партнеров, скорее наоборот, западные фирмы ищут их. Ученые заключают контракты с иностранными компаниями и работают в НИИ в области генетической или клеточной инженерии, молекулярной биологии, медицинской химии. Пишут научные статьи, регистрируют патенты, защищают диссертации.

Где учиться на профессию Биоинженер в Москве

Для кого подходит профессия

Специалисты советуют профессиютем, ктоувлечен химией и биологией, обладает высоким уровнем IQ.Не рекомендуетсяпрофессия тем, кто не готов к многолетним исследованиями считает, что вмешиватьсяв структуруживого организма незаконно.

Карьера

Рядовой биоинженер НИИ со временем может стать руководителем группы, лаборатории, возглавить серьезный проект, вести совместные разработки с иностранными компаниями. Другой вариант - работа на производстве, где используются биотехнологии.

Обязанности

Главная задачабиоинженера - разработкаи применениепередовых технологий в биологии и медицине, а конкретнее, для решения различных медицинских проблеми охраныздоровья.Для этогобиоинженеры меняют свойства живых организмов, изобретают искусственные органы, разрабатывают генно-модифицированные организмы.

Оцените профессию: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Генный инженер - учёный, специализирующийся на изменении свойств живых организмов с помощью манипуляций с генами.

Генный инженер - учёный, специализирующийся на изменении свойств живых организмов с помощью манипуляций с генами. Профессия подходит тем, кого интересует химия и биология (см. выбор профессии по интересу к школьным предметам).

Особенности профессии

Рабочее место

Рабочее место генного инженера - в научных лабораториях и научно-исследовательских институтах.

Важные каче ства

Где учат

Итак, настало время продолжения статьи о том, как все же сделать светящуюся елку к следующему новому году с применением настоящей генной инженерии, а не той, о которой вы до этого могли прочитать в новостях:)

Ученые открыли ген синего свечения. Мы прочитали об этом гене и загорелись сделать светящуюся трансгенную елку. Нашли в специализированных ресурсах его название и последовательность, выбили командировку у шефа и скатались туда, где живет животное – бутявка, в которой содержится этот ген.
Путем различных ухищрений с применением специального оборудования мы получили чистые молекулы ДНК гена bl1, кодирующего белок синего свечения.

У нас есть ген. Чего же мы ждем, спросят читатели, давайте засунем этот ген в елку и она начнет светиться?

Не все так просто, и вот, почему.

Любой ген работает только когда с него считывается информация. В нашем случае это мРНК белка bl1. Более того, сама мРНК должна работать, но это отдельная история.
Второе – ген должен передаваться при делении клетки ее потомкам. Иначе все пойдет насмарку.
Третье – ведь ген это не булавка, его еще засунуть как-то нужно!

Если мы просто поместим в клетку ген, то ни информация с него не будет прочитана, ни передаваться он не будет (да, собственно, и с засовыванием его большие проблемы). Поэтому, мы должны навесить на него какую-нибудь служебную информацию, которая бы позволила ему работать и облечь в форму, которая позволит передаваться потомкам. А так же каким-то образом занести его в клетку.

Первая трансформация.

Самая первая задача, которая стоит на каждом этапе – сохранить результаты предыдущих этапов. Актуальная задачи и в программировании, не правда ли? :)
Сейчас мы поместим наш ген в бактерию, так, чтобы в любой момент мы могли ее размножить и достать оттуда необходимое количество. Это будет наш первый трансгенный организм и процесс его создания называется трансформацией.
Почему мы просто не можем размножить ген с помощью ПЦР, как мы делали до этого? Дело в том, что вероятность ошибки в реакции ПЦР 1/10^3, а в бактерии 1/10^6, то есть копирование его происходит в тысячу раз точнее, а точность нам нужна абсолютная и чем больше, тем лучше.

Итак, помещаем ген в бактерию, как же это сделать? Для этого для начала подготовим контейнер - специальную кольцевую молекулу ДНК, называемую плазмидой . Эта плазмида может плавать в клетке бактерии независимо от ее генома, размножаться и передаваться потомкам, так как у нее есть необходимые для этого гены и сигнальные последовательности.

Так же в плазмиде есть гены маркёры . Это такие гены, которые помогут нам отобрать клетки с плазмидой, от клеток где ее нет. Маркёром, например, может быть ген окраски (бактерии с плазмидой будут окрашены) или устойчивости (бактерии с плазмидой не умрут на среде с антибиотиком).

Плазмиды можно купить в биотехнологической компании, их продают всем желающим. Прийдет она к вам в виде прозрачного раствора в небольшой пробирке (собственно, так же выглядит раствор любой другой ДНК). Для вставки гена в плазмиду ее нужно надрезать ферментом - рестриктазой (речь о ней пойдет далее), но часто они продаются уже надрезанными.

Допустим мы купили современную плазмиду, например pJET1,2 от Fermentas .

Вот она, красавица. В верхнем правом углу много мелких названий – это перечислены сайты рестрикции. Rep – это участок отвечающий за репликацию (размножение) плазмиды в клетке, а Amp – репортерный ген устойчивости к антибиотику – ампициллину.

К плазмиде поставляется набор реактивов, так называемый “кит”. Мы капаем по инструкции чуть чуть раствора нашего гена, плазмиды с реактивами из кита и фермента лигазы и получаем раствор, где молекулы плазмиды соединились с молекулами гена и получилась единая кольцевая молекула, содержащая ген bl1.
Такую плазмиду называют “плазмида со вставкой”.
Фермент лигаза сшивает пристыкованые друг к другу участки ДНК. Она сшивает все подряд и не может определить, правильно ли все пристыковано (например, может просто сшить плазмиду саму с собой, вовсе без нашего гена), поэтому наша задача делать так, чтобы стыковаться молекулы могли только определенным образом. Чуть дальше я расскажу об этом, когда пойдет речь о липких концах.

Плазмида pJet1,2 продается уже разрезанной посередине гена eco471R. Это ген кодирует клеточный яд – мощную рестриктазу, которая убъет клетку если лигаза сошьет плазмиду без вставленного гена bl1 и такая плазмида попадет в бактерию. Это очень удобно, так как нам не нужно беспокоиться, что вырастут бактерии, в которых вовсе нет вставки, что бывает с другими типами плазмид (этот тип назван плазмидой-самоубийцей или “selfkill plasmid”).
Изначально эта информация выходила за рамки статьи, но я подумал, что иначе будут вопросы, зачем этот ген:)

Далее берем специально подготовленную культуру бактерий кишечной палочки (Echerichia coli или E.coli) и по протоколу трансформации капаем в них раствор плазмиды со вставкой. Протоколы могут быть разные, вот пример . Бактерии очень легко поддаются трансформации, по сути ДНК просто в них проникает и все, никаких других ухищрений.

Обычно трансформацию делают вечером, наутро бактерии подрастают и мы уже имеем результаты.

На чашке Петри со средой для роста, имеется множество колоний. Каждая колония - потомки одной единственной трансформированной клетки. Мы выбираем некоторые из них, тестируем на содержание bl1 методом ПЦР (чтобы убедиться в наличии гена) и можем положить на хранение.

Бактерии растут очень быстро и теперь плазмиду с геном можно выделить из них в любой момент в нужном количестве

Итак, мы засейвились:) и параллельно получили культуру трансгенных бактерий. Будут они светиться или нет зависит от того, какую плазмиду для трансформации мы выбрали, есть ли в ней сигнальная последовательность для синтеза мРНК – промотор.

Отмечу, что вот такое сохранение промежуточных результатов всегда проводят в бактериях, независимо от того, с каким далее объектом происходит работа. Просто с ними очень удобно работать и хранить (быстро заморозив в жидком азоте).

Подготовка транскрибирующейся последовательности.

Чтобы последовательность гена работала в клетке, с нее должна прочитываться мРНК(а с нее - белок), то есть она должна транскрибироваться. Для того чтобы это произошло, перед геном обязательно должна стоять управляющая последовательность – промотор .

Промоторы есть у всех генов и они отвечают за то, в каких условиях должен синтезироваться ген, однако определенные промоторы работают только в определенных организмах. Так, бактериальные промоторы не работают у растений и наоборот, растительные – в бактериях. Так как мы хотим, чтобы елка светилась ярко, то поставим ген под суперпромотор, который работает постоянно. Для растений им может являться промотор 35S из вируса мозаики цветной капусты.

К счастью на не нужно искать этот вирус и цветную капусту:) Можно купить уже готовую плазмиду, содержащую промотор и имеющую место для вставки гена. Например, такую как на рисунке.

Следующий шаг - мы выделяем плазмиду со вставкой из культуры бактерий и вырезаем оттуда ген. Вырезание производится с помощью ферментов-рестриктаз (просто к раствору плазмидной ДНК добавляем фермент и буфер для работы фермента). По бокам от встроенного нами гена в плазмиде содержатся участки ДНК (сайты рестрикции), которые ими узнаются и происходит разрезание.

Всегда нужно выбирать те рестриктазы, которые будут резать только в одном месте, не разрезая сам ген (определенная рестриктаза всегда узнает определенный сайт, который состоит обычно из 6 определенных нуклеотидов). Например, рестриктаза EcoR1 всегда разрежет ДНК если обнаружит в ней последовательность G"AATTC, причем резать будет и одну цепь и вторую.

Если рестриктаза режет не точно посередине последовательности узнавания, то по краям остаются так называемые “липкие концы”, где часть ДНК одноцепочечна. Такие концы имеют свойство “липнуть”- пристыковываться к другим липким концам с той же последовательностью одноцепочечных участков. Если последовательность будет иной, то стыковки не произойдет. Таким образом если мы вырежем ген двумя рестриктазами – одной для начала гена и другой для конца, то начало и конец его будут иметь разные концы, которые соединятся только с себе подобными. Это очень важно для контролирования ориентации гена, ведь работает он только если повернут определенным образом к служебным последовательностям.

Некоторые рестриктазы могут порезать четко посередине и получим “тупые концы”. По тупым концам тоже можно сделать сшивку, но получится 50% вероятность пришить ген не той стороной которой нужно, а задом наперед.

После вырезания гена очищаем его от остатков плазмиды с помощью электрофореза.

Аналогичным образом разрезаем купленную плазмиду с промотором и смешиваем ее с вырезанным геном.
Добавляем лигазы и вуаля – имеем сшитую последовательность, где у нас имеется промотор 35S и ген bl1.

Снова трансформируем бактерии, уже этой полученной конструкцией. Так как мы ввели промотор, работающий у растений, то светиться такие бактерии не будут. Если бы мы ввели бактериальный промотор, то на этом шаге культура бактерий бы засветилась.

Плазмида с промотором, геном, маркёрами и другими служебными частями называется “плазмидой для экспрессии”. Ее уже можно использовать для получения трансгенных растений.

Это у нас второе сохранение. Мы уже знаем как заставить бактерии светиться и получили почти все необходимое, чтобы получить трансгенные растения.

Заметьте, процесс генноинженерной работы многоступенчатый и многозадачный. В реальной жизни одновременно происходит работа с 3-4 экспериментами находящимися на разных стадиях. Пока в одном растут бактерии, для другого мы проводим рестрикцию плазмиды, а для третьего выделяем ген. Происходит это из-за того, что никогда не бывает настолько идеально гладкого хода работ, как я описал, всегда возникают проблемы по разным причинам, их приходится обнаруживать, преодолевать. Даже на выявление ошибки на каждой стадии уходит минимум несколько часов.
И именно для преодоления проблем нужен весь объем знаний молекулярного биолога, а не для последовательного капанья из одной пробирки в другую, чем может заниматься и лаборант:)