Роль мутаций, рекомбинаций и селекции в эволюции микроорганизмов. 
Генная инженерия и аспекты ее практического использования

Мутации микроорганизмов могут иметь важное практическое значение. Получены штаммы-мутанты грибов и актиномицетов, являющиеся продуцентами антибиотиков во много раз более активных, чем исходные культуры. Из мутантов с ослабленной вирулентностью могут быть получены вакцинные штаммы для получения живых вакцин.

При микробиологической диагностике инфекционных заболеваний возникают затруднения в определении вида атипичных микробов, например, бактерий дизентерии, не агглютинирующихся сыворотками. Для их идентификации приходится применять другие методы.

В процессе лечения больных инфекционными болезнями создаются препятствия в виде устойчивости возбудителей к антибиотикам, и требуются специальные методы для преодоления лекарственной устойчивости. Селекция в условиях стационаров штаммов микроорганизмов, обладающих множественной лекарственной устойчивостью и высокой вирулентностью для человека, привело к формированию так называемых «госпитальных» штаммов, вызывающих внутрибольничныс инфекции. Такие штаммы известны среди стафилококков, а также среди сальмонелл и других грамотрицательных палочек.

Методами направленной мутации и селекции получены живые вакцины, с успехом применяющиеся для профилактики инфекционных болезней.

Достижения молекулярной генетики используются для современных методов идентификации микробов: методы индикации нуклеиновых кислот, полимеразная цепная реакция (ПЦР). Полимеразная цепная реакция является высокочувствительной реакцией, т.к. позволяет увеличить число копий исследуемой цепи ДНК в сотни тысяч раз за несколько часов. ПЦР может быть использована особенно тогда, когда в исследуемом материале имеется очень малые концентрации возбудителя или трудно выделить чистую культуру, а также при его высокой антигенной изменчивости.

Генетическая инженерия основана на создании рекомбинантных организмов, содержащих встроенные в их хромосому гены, кодирующие продукцию необходимых для производства соединений.

Последовательные этапы рекомбинации:

• 1) получение ДНК. Участки ДНК, то есть гены, кодирующие синтез необходимого вещества, выделяют из хромосомы путем разрезания ферментами (рестриктазами). В некоторых случаях удается получить методом химического синтеза небольшие гены, аналогичные природным;
• 2) полученный ген (отрезок ДНК) с помощью ферментов (лигаз) соединяют («сшивают») с другим отрезком ДНК, который будет служить вектором для встраивания гибридного гена в клетку. В качестве вектора можно использовать плазмиды, бактериофаги, вирусы;
• 3) вектор, несущий встроенный в него ген, встраивается в бактериальную или животную клетку, которая приобретает способность продуцировать не свойственное этой клетке вещество. В качестве таких реципиентов используют клетки Е. coli, P. aeruginosa, дрожжи, вирус осповакцины. Подбирая подходящего реципиента, учитывают выраженность синтеза необходимого вещества. Некоторые штаммы бактерий, получивших чужой ген, способны переключать половину своего потенциала на синтез соединения, кодируемого этим геном. Учитывается также возможность секреции вещества в окружающую среду, возможность культивирования в промышленных масштабах, экологическая безопасность.

Биологические препараты, полученные методом генетической инженерии: интерфероны, интерлейкины, инсулин, гормон роста, вакцина против гепатита В, антигены ВИЧ для диагностики и другие препараты.

Методы генетической инженерии перспективны:

• — для получения антигенов с целью диагностики заболеваний, возбудители которых или не культивируются на питательных средах (сифилис, малярия) или опасны для культивирования;
• — для получения препаратов, сырье для которых дорогостоящее или дефицитное: интерфероны, инсулин, гормон роста, интерлейкины и другие цитокины, регулирующие иммунитет, а также антитела.