Кто такой генный инженер
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.
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.
Александр Панчин развеивает мифы и объясняет, чем занимаются генные инженеры
В рамках курса лекций премии Дмитрия Зимина «Просветитель» в библиотеке имени Некрасова автор книги «Сумма биотехнологии» Александр Панчин рассказал о ГМО, экспериментах с ДНК и генетическом оружии. «Афиша Daily» публикует избранные места из его выступления.
Ученые, создавая ГМО, играют в Бога?
«Игра в Бога» — по-видимому, эта фраза появилась, когда вышел фильм про Франкенштейна, ученого, который сделал монстра, вышедшего из-под контроля. Этот сюжет повторяется и в «Парке юрского периода»: ученые сделали монстров, те вышли из-под контроля и все закончилось плохо. И в сериале «Черное зеркало»: роботизированные пчелы, созданные учеными, тоже вышли из-под контроля. Тема Франкенштейна активно обыгрывается противниками ГМО. Frankenfood, еда, которая вас съест, — это очень впечатляющий образ. Но генные инженеры ничего такого не делают. Они вносят генетические изменения, мутации — все то же, что происходит в природе. Организмы передают гены друг другу, бактерии переносят гены растениям, растения переносят гены другим растениям, вирусы переносят гены людям — если бы не они, мы не были бы млекопитающими».
Зачем улучшать организмы?
«На самом деле мы далеки от совершенства. Эволюция делает самые разные классные и забавные штуки, но есть и что-то, что эволюция делает плохо, — это очевидно и хорошо изучено. Например, возьмем жирафа. У него есть возвратный гортанный нерв, который идет из мозга и возвращается вверх к гортани. Этот путь может занимать 4 метра. Просто когда-то у далеких предков жирафа не было длинной шеи, потому что они были рыбами. Тогда было удобно провести этот нерв вот так. Ну а дальше организмы вышли на сушу, начали отращивать себе шею, но не смогли перестроить свою генетическую программу, чтобы этот нерв пошел по другому пути. И получился очень длинный и неэффективный путь иннервации».
Почему у генных инженеров и биотехнологов получается лучше, чем у эволюции?
«Представьте себе, что вы сделали хороший мотоцикл. Но вам нужно перевозить больше людей, а мотоцикл на это не способен, и вы решили сделать автомобиль. Но эволюции придется переходить от мотоцикла к автомобилю постепенно, и переходная форма с высокой вероятностью будет не очень хорошим транспортным средством. Если вы находитесь на пике качества транспортного средства, то любое отклонение в сторону — это плохо. Поэтому такие мотоциклы не оставили бы, условно говоря, потомства и не смогли бы размножиться. Эволюция движется в сторону большей приспособленности. Чтобы получить автомобиль, нужно одновременно правильно поставить аккумулятор, сделать четыре колеса, установить коробку передач. Сразу все это сделать не удается, для этого как раз нужен разумный дизайнер».
Что собой представляет мусор в геноме?
«Мне как эволюционному биологу особенно прискорбно (или, наоборот, радостно) сообщить, что внутри мы особенно отвратительны. Внутри нас молекулы ДНК, и в молекуле ДНК очень много барахла — того, что не нужно, что занимает лишнее место. Некоторым людям кажется, что в ДНК не может быть мусора — мы же такие совершенные и классные. Разумный творец не мог такого допустить! Но как объяснить, что у лука геном в пять раз больше, чем у человека? Зачем он ему нужен? Если вы готовы признать, что у лука может быть мусор в ДНК, то почему вы думаете, что человек такой исключительный?
Исследователи из проекта ENCODE, который стоил миллиарды долларов, громко объявили, что геном человека на 80% функционален. То есть мусора по большому счету и нет. Но потом появилась и критика этого утверждения. В чем его проблема? Авторы проекта говорили, что на 20% ДНК приходится связующая функция. На это можно привести такую аналогию: вот жвачка прилипла к вашему ботинку — следовательно, функция ботинка в том, чтобы к нему прилипала жвачка. То, что где-то с молекулой ДНК происходит какая-то химическая реакция, вовсе не доказывает, что у нее есть какая-то функция. Более того, есть биологическая функция, которой подвергается вся ДНК — ДНК удваивается, это химический процесс, который происходит с любым участком. Поэтому можно прийти к выводу, что 100% ДНК функциональны, но это не так».
Как определить, функционален ли участок ДНК или нет?
«Был такой математик, Абрахам Вальд. Он работал на военно-воздушные силы во время Второй мировой, перед ним стояла задача — определить у самолетов те места, на которые нужно накладывать броню. Самолеты вылетали, сбрасывали бомбы, возвращались на базу — в них искали дырки от пуль и считали их количество. Многие говорили, что нужно накладывать броню туда, где больше дырок. Вальд же считал это полнейшей глупостью: мы видим только те самолеты, с которыми все в порядке — они долетели до базы, их не сбили. Значит, эти дырки вообще несущественны. Но мы не видим те самолеты, которые были подбиты, и у них, скорее всего, дырки в других местах. По отсутствию дырок он выяснил, какие части самолета наиболее чувствительны к повреждениям и какие наиболее важны.
Эта аналогия имеет большое значение в разных сферах нашей жизни. Представим, что молекула ДНК — это такой же самолет, а мутации, которые постоянно происходят в ДНК, — это дырки от пуль. Теоретически может быть поврежден любой участок. Но, если сравнивать ДНК разных людей, шимпанзе и других животных, мы выясним, что есть участки, которые накапливают повреждения чаще — это те самые места, богатые «дырками от пуль». Но есть и те места, где мутаций мы вообще не наблюдаем. Именно потому, что те организмы, у которых такая мутация возникла, погибли, не оставили потомства. Это смертельно опасные или вредные заболевания, которые вымываются из популяции через естественный отбор.
Так, сравнивая ДНК разных организмов, мы можем вычислить функциональные участки. И такой анализ говорит о том, что только 8,2% — а не 80% — это эволюционно-консервативная часть ДНК. То есть это те участки, которые неизменны и, значит, несут какую-то важную функцию. Все остальное вы можете менять и удалять.
Экспериментальная наука подтверждает теоретические предсказания насчет этого «мусора». Описан случай, когда генные инженеры удалили у мыши 1,5 миллиона нуклеотидов в одном месте и еще 0,8 миллиона в другом (для сравнения: чтобы избавить человека от гемофилии, нужно внести исправную копию гена длиной около тысячи нуклеотидов). Но даже без такого огромного куска ДНК поведение мышки не изменилось — она могла бегать и размножаться».
Зачем нужно удалять гены?
«Во-первых, такие эксперименты позволяют лучше понять, как работают гены. Чем проще модельный объект, тем легче следить, к чему приведет то или иное изменение. Во-вторых, из таких организмов можно создавать эффективных производителей биотоплива или лекарства. Чем больше у бактерии геном, тем больше энергии она тратит, чтобы этот геном производить, — получается перерасход материалов. Если же сделать бактерию очень простой, то всю энергию она будет тратить на производство только того, что вам нужно.
На самом деле удаление каких-то участков ДНК происходит и в природе — например, у паразитических организмов. Их образ жизни способствует тому, чтобы они избавлялись от многих генов, которые нужны при свободной жизни. Паразит многие вещества получает от своего хозяина, и ему не нужно их синтезировать, не нужно особенно думать, достаточно подцепить хозяина и радоваться жизни. Поэтому организмы так упрощаются в процессе эволюции, и здесь нет ничего особенного».
Мы можем сделать что-то, чего в природе не бывает?
«ДНК — это основа основ; можем ли мы ее изменить? Оказалось, что можем. Была получена ДНК с дополнительными нуклеотидами: вместо четырех (A, T, G и C — аденин, тимин, гуанин, цитозин), которые есть в каждой цепочке, их стало шесть. Два дополнительных нуклеотида называются d5SICSTP и dNaMTP. Была получена не просто ДНК в пробирке, а целая бактерия — кишечная палочка, у которой участок содержал эти «неправильные» нуклеотиды. Когда бактерия делилась и размножалась, то не теряла это свойство. Представьте, что у вас была 8-битная приставка Dendy и вы с 8-битной Dendy перешли на 32-битную Super Nintendo. Суть в том, что вы сможете закодировать намного больше информации, если у нас есть не четыре состояния в одном месте, а шесть. Пока у этого нет ровно никакого практического применения. Есть только теоретические предположения, как это может пригодиться. Но так часто бывает в фундаментальной науке.
С ДНК можно делать принципиально другие вещи. Нить ДНК — это линейная молекула для хранения информации. А давайте сделаем из нее оригами? Почему бы нет! Написаны специальные алгоритмы, которые определяют, какие фрагменты ДНК нужно синтезировать, чтобы нить ДНК склеилась в нужную вам фигурку: в человечка, смайлик, зайчика. От зайчика проку немного, но вы можете получить, например, ящичек, который будет закрываться и открываться в определенных условиях. В него вы сможете засунуть лекарство и использовать его как способ доставки лекарств к определенному типу клеток. Вводите эти ящички с лекарством человеку, они подплывают к раковой клетке, открываются, и из них вываливается лекарство, которое раковую клетку убивает».
«Есть уже готовая к реализации программа по уничтожению определенного вида комаров во Флориде, основанная на немножко другой технологии. Есть вирус Зика, если им болеет беременная женщина, у ее потомка могут быть проблемы с развитием. Вирус передается комарами при укусе. Чтобы от него избавиться, ученые создают генно-модифицированных самцов, потомство которых неспособно выживать. Но как сделать, чтобы эти самцы размножились вообще, если их потомства не остается? Эти комары-мутанты разводятся в лаборатории в воде с добавлением антибиотика, благодаря которому они выживают. После этого армии самцов из лаборатории вывозятся в окружающую среду, где антибиотика, разумеется, нет. Миллионы комаров летят искать самок — их так много, что они замещают обычных самцов. И если так делать достаточно регулярно, то можно уничтожить всю популяцию этих комаров. Недавно регуляторные организации одобрили этот план.
Конечно, есть люди, которые боятся: если вас укусит генно-модифицированный комар, вы станете бесплодными. Но этого не произойдет, во-первых, потому, что вы не комар и это так не передается, во-вторых, самцы комаров не кусаются.
Опасения есть другие: существуют зверушки, которые питаются комарами. Так вы вмешиваетесь в то, как устроена окружающая среда. Поэтому важно взвесить два варианта: либо мы живем с комарами, которые вызывают определенные дефекты у рождающихся детей, либо мы избавляемся от комаров — может быть, это вызовет какие-то последствия, хотя они могут быть и не очень существенными».
Как выглядят клоны людей?
«Классический образ клонирования: какие-то танкеры, в них в жидкости выращивают взрослых людей — так это показывают в фильмах. Я вам покажу, как выглядят реальные клоны, которые ходят среди нас. Это просто близняшки — генетически идентичные, поэтому технически они являются клонами. То есть если взять кого-то из вас и сделать маленькую копию, маленького генетически идентичного ребеночка, то он все равно будет отличаться от вас, потому что будет расти в других условиях: у него будут другие внутриутробные условия развития, поэтому даже некоторые врожденные признаки могут отличаться».
Зачем животным пересаживают человеческие гены?
«Гуманизированные животные — это те, у которых есть либо гены, либо клетки человека. С ними проводят разные эксперименты. Например, у человека есть ген, который важен для развития речи, и у мышек есть свой аналог этого гена. Ученые заменили его на человеческий вариант, и оказалось, что эти мышки стали лучше справляться с некоторыми интеллектуальными задачами.
Ученые также создают животные модели для изучения человеческих заболеваний. Так, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) изучать очень сложно. Для этого придумали следующее: ученые взяли гуманизированных мышей, у которых сначала выключили их собственную иммунную систему, потом пересадили предшественников клеток иммунной системы человека — и получили мышей с человеческой иммунной системой. Потом этих мышей заразили ВИЧ и изучали, что с ними происходит. Этот инструмент для исследований позволяет делать важные открытия».
Генный инженер
Генным инженером является ученый, который специализируется на изменении особенностей живых организмов путем выполнения манипуляций с их системой ДНК.
Содержание:
История профессии
В начале 50-х годов, когда мир узнал о молекулярной биологии, ученые получили отличную возможность детально изучить способы хранения и передачи наследственной информации. Это послужило стимулом развития генной инженерии. Возникла необходимость в специалистах, способных создавать новые организмы с измененной генетической структурой, усиливая либо устраняя их определенные качества.
Особенности профессии
В ходе проведения экспериментов ученый активно применяет методы молекулярной и клеточной биологии, цитологии, генетики, микробиологии и вирусологии. Бессмысленно идти в науку в расчёте на большие доходы и скорую славу.
Чтобы добиться признания, необходимо проделать колоссальный труд, демонстрируя успешные результаты экспериментов.
Обязанности
Работа генным инженером предусматривает:
Важные качества
Необходимые качества, которыми должен обладать генный инженер:
Навыки и знания
Результативная деятельность в данной области невозможна без знания ключевых технологий генной инженерии и умения правильно использовать профессиональное оборудование.
Ученому необходимо в совершенстве владеть английским языком, чтобы не испытывать сложностей при общении с иностранными коллегами и без труда читать литературу.
Перспективы и карьера
Профессия Генный инженер предусматривает широкий спектр возможности дальнейшего трудоустройства. Специалисты подобного профиля востребованы в НИИ, научных центрах и лабораториях, специализирующихся на создании лекарственных препаратов клиниках и организациях.
Что касается продвижения по карьерной лестнице, то начальной ступенькой является должность помощника лаборанта.
При наличии нужного количества практического опыта и безукоризненном выполнении своих обязанностей, специалист вправе рассчитывать на возможность проводить самостоятельные исследования. Перед ним открывается перспектива спустя некоторое время занять место старшего научного сотрудника.
При отсутствии желания заниматься научной деятельностью, есть отличный шанс создать собственное дело, выращивая трансгенные продукты и животных для дальнейшей реализации либо трудиться на должности агронома в одной из сельскохозяйственных организаций.
Обучение
Работа генным инженером возможна при наличии у претендента на вакантное место диплома о высшем образовании специальности «Генетика», «Биология» либо «Микробиология».
С целью совершенствования профессиональных навыков стоит посещать квалификационные курсы, изучать материалы передового опыта и читать специализированную литературу.
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.