Генетикалық инженерлік арқылы өзгертілген организмдер

Кіріспе

Генетикалық инженерия әдістері арқылы өзгертілген генетикалық материалы бар организмдер

Генетикалық модификацияланған организм (ГМО) – генетикалық инженерия әдістері арқылы өзгертілген генетикалық материалы бар кез келген организм. Генетикалық модификацияланған организмнің нақты анықтамасы және генетикалық инженерияны құрайтын нәрсе әртүрлі, бірақ ең көп тараған анықтама – «жұптасу және/немесе табиғи рекомбинация арқылы табиғатта пайда болмайтын» жолмен өзгертілген организм. Жануарлар, өсімдіктер және микроорганизмдер сияқты көптеген организмдер генетикалық модификацияланды. Генетикалық модификацияға жаңа гендерді енгізу, немесе организмнің өзіндік гендерін жақсарту, өзгерту немесе белсенділігін тоқтату кіруі мүмкін. Кейбір генетикалық модификацияларда гендер бір түр ішінде, түрлер арасында (трансгендік организмдерді құру) және тіпті әртүрлі санаттарда беріледі. Генетикалық модификацияланған организмді жасау – көп қадамды процесс. Генетикалық инженерлер қабылдаушы организмге енгізгісі келетін генді оқшаулап, оны промотор және терминатор аймақтары және көбінесе таңдау маркері сияқты басқа генетикалық элементтермен біріктіруі керек. Оқшауланған генді қабылдаушы организмнің геномына енгізу үшін бірнеше техника бар. Жақында геномды өңдеу техникаларын, әсіресе CRISPR-ді пайдалану ГМО жасауды әлдеқайда жеңілдетті. Герберт Бойер және Стэнли Коэн 1973 жылы тұңғыш генетикалық модификацияланған организмді – канамицин антибиотығына төзімді бактерияны жасады. Тұңғыш генетикалық модификацияланған жануар – егежкөз 1974 жылы Рудольф Яниш тарапынан жасалды, ал тұңғыш өсімдік 1983 жылы өндірілді. 1994 жылы Flavr Savr помидоры шығарылды, ол тұңғыш коммерциялық генетикалық модификацияланған азық болды. Коммерциялық мақсатта шығарылған тұңғыш генетикалық модификацияланған жануар – GloFish (2003), ал азық ретінде пайдалануға рұқсат етілген тұңғыш генетикалық модификацияланған жануар – AquAdvantage лосось (2015). Бактериялар инженерлік тұрғыдан ең оңай өңделетін организмдер және олар зерттеулерде, азық өндірісінде, өнеркәсіптік белоктарды тазартуда (дәрі-дәрмектерді қоса алғанда), ауыл шаруашылығында және өнерде қолданылады. Оларды қоршаған ортаны қорғау мақсатында немесе медицина ретінде пайдалануға болады. Саңырауқұлақтар да осы мақсаттармен өңделеді. Вирустар басқа организмдерге генетикалық ақпаратты енгізу үшін векторлар ретінде маңызды рөл атқарады. Бұл пайдалану әсіресе адамдардың гендік терапиясына қатысты. Вакцина жасау үшін вирустардан патогендік гендерді жою ұсынылған. Өсімдіктер ғылыми зерттеулер үшін, өсімдіктерде жаңа түстер жасау, вакциналарды жеткізу және өнімділікті арттыру үшін өңделеді. Генетикалық модификацияланған дақылдар адам денсаулығы мен қоршаған ортаға ең көп пайдасын тигізгеніне қарамастан, ең көп дау тудыратын ГМО болып табылады. Жануарларды өңдеу әдетте қиын, және олардың көп бөлігі әлі зерттеу сатысында. Сүтқоректілер адамдар үшін ең жақсы модельдік организмдер. Мал шаруашылығындағы жануарлар өсу жылдамдығы, ет сапасы, сүттің құрамы, ауруларға төзімділік және тіршілік ету сияқты экономикалық маңызды қасиеттерін жақсарту үшін өңделеді. Генетикалық модификацияланған балықтар ғылыми зерттеулер үшін, үй жануарлары ретінде және азық ретінде қолданылады. Генетикалық инженерия көптеген қауіпті ауруларды тарататын масаларды бақылаудың бір жолы ретінде қарастырылады. Адамдардың гендік терапиясы әлі де салыстырмалы түрде жаңа болғанымен, ол ауыр біріктірілген иммуножеткіліксіздік және Лебердің туа біткен амаврозы сияқты генетикалық ауруларды емдеу үшін қолданылады. ГМО-ны әзірлеуге, әсіресе оны коммерцияландыруға қатысты көптеген қарсылықтар айтылды. Олардың көп бөлігі ГМ-дақылдарға және олардан өндірілетін азық-түліктің қауіпсіздігіне, сондай-ақ оларды өсірудің қоршаған ортаға тигізетін әсеріне байланысты. Басқа да мәселелерге реттеуші органдардың объективтілігі мен қатаңдығы, генетикалық модификацияланбаған азық-түліктің ластануы, азықпен қамтамасыз етуді бақылау, өмірді патенттеу және зияткерлік меншік құқықтарын пайдалану жатады. Қазіргі кезде ГМ-дақылдардан алынған азық-түліктердің дәстүрлі азық-түліктерге қарағанда адам денсаулығына үлкен қауіп төндірмейді деген ғылыми консенсус бар болғанымен, ГМ-азықтардың қауіпсіздігі сыншылардың басты мәселесі болып табылады. Гендердің таралуы, мақсат емес организмдерге тигізетін әсері және қашу – қоршаған ортаны алаңдатып отырған басты мәселелер. Осы мәселелерді шешу үшін елдер...

A genetically modified organism (GMO) is any organism whose genetic material has been altered using genetic engineering techniques. The exact definition of a genetically modified organism and what constitutes genetic engineering varies, with the most common being an organism altered in a way that "does not occur naturally by mating and/or natural recombination". A wide variety of organisms have been genetically modified (GM), including animals, plants, and microorganisms. Genetic modification can include the introduction of new genes or enhancing, altering, or knocking out endogenous genes. In some genetic modifications, genes are transferred within the same species, across species (creating transgenic organisms), and even across kingdoms. Creating a genetically modified organism is a multi step process. Genetic engineers must isolate the gene they wish to insert into the host organism and combine it with other genetic elements, including a promoter and terminator region and often a selectable marker. A number of techniques are available for inserting the isolated gene into the host genome. Recent advancements using genome editing techniques, notably CRISPR, have made the production of GMOs much simpler. Herbert Boyer and Stanley Cohen made the first genetically modified organism in 1973, a bacterium resistant to the antibiotic kanamycin. The first genetically modified animal, a mouse, was created in 1974 by Rudolf Jaenisch, and the first plant was produced in 1983. In 1994, the Flavr Savr tomato was released, the first commercialized genetically modified food. The first genetically modified animal to be commercialized was the GloFish (2003) and the first genetically modified animal to be approved for food use was the AquAdvantage salmon in 2015. Bacteria are the easiest organisms to engineer and have been used for research, food production, industrial protein purification (including drugs), agriculture, and art. There is potential to use them for environmental purposes or as medicine. Fungi have been engineered with much the same goals. Viruses play an important role as vectors for inserting genetic information into other organisms. This use is especially relevant to human gene therapy. There are proposals to remove the virulent genes from viruses to create vaccines. Plants have been engineered for scientific research, to create new colors in plants, deliver vaccines, and to create enhanced crops. Genetically modified crops are publicly the most controversial GMOs, in spite of having the most human health and environmental benefits. Animals are generally much harder to transform and the vast majority are still at the research stage. Mammals are the best model organisms for humans. Livestock is modified with the intention of improving economically important traits such as growth rate, quality of meat, milk composition, disease resistance, and survival. Genetically modified fish are used for scientific research, as pets, and as a food source. Genetic engineering has been proposed as a way to control mosquitos, a vector for many deadly diseases. Although human gene therapy is still relatively new, it has been used to treat genetic disorders such as severe combined immunodeficiency and Leber's congenital amaurosis. Many objections have been raised over the development of GMOs, particularly their commercialization. Many of these involve GM crops and whether food produced from them is safe and what impact growing them will have on the environment. Other concerns are the objectivity and rigor of regulatory authorities, contamination of non genetically modified food, control of the food supply, patenting of life, and the use of intellectual property rights. Although there is a scientific consensus that currently available food derived from GM crops poses no greater risk to human health than conventional food, GM food safety is a leading issue with critics. Gene flow, impact on non target organisms, and escape are the major environmental concerns. Countries have adopted regulatory measures to deal with these concerns. There are differences in the regulation for the release of GMOs between countries, with some of the most marked differences occurring between the US and Europe. Key issues concerning regulators include whether GM food should be labeled and the status of gene edited organisms.

Анықтама

Генетикалық модификацияланған организмнің (ГМО) анықтамасы нақты емес және елдер, халықаралық ұйымдар мен басқа да қауымдастықтар арасында кеңінен өзгереді. Ең кең мағынасында, ГМО анықтамасы геномы өзгертілген кез келген нәрсені қамти алады, тіпті табиғатта өздігінен пайда болған өзгерістерді де. Тарырақ көзқарас бойынша, ГМО – адамдар геномын өзгерткен барлық организмдер, соның ішінде барлық егістік дақылдары мен мал. 1993 жылы «Британ энциклопедиясы» генетикалық инженерияны «жасанды ұрықтандыру, сынақ түтігінде ұрықтандыру, сперма банктері, клондау және гендік манипуляция сияқты әртүрлі техникалардың бірі» деп сипаттады. Еуропалық Одақ (ЕО) бастапқы қарастыруларында ұқсас кең анықтаманы қолданды, атап айтқанда, «селекциялық өсіру және басқа да жасанды таңдау әдістері» арқылы алынған ГМО-ны атады. Бұл анықтамалар ғылыми және фермерлік қауымдастықтардың қысымы мен ғылымның дамуына байланысты бірқатар ерекшеліктермен бірге түзетілді. Кейіннен ЕО анықтамасынан дәстүрлі селекция, сынақ түтігінде ұрықтандыру, полиплоидияны тудыру, мутациялық селекция және рекомбинантты нуклеин қышқылын немесе генетикалық модификацияланған организмді қолданбайтын жасушалық синтез әдістері алынып тасталды. Горизонтальды гендердің табиғи түрде жиі кездесетіні сияқты ғылымдағы жаңалықтар, «табиғи түрде пайда болған» нәрсе туралы түсініксіздікті күшейтті, бұл одан әрі түзетулерге және ерекшеліктерге әкелді. Бұл анықтамаға сәйкес келетін, бірақ әдетте ГМО саналмайтын дақылдардың мысалдары бар. Мысалы, 1930 жылы тритикале егіні зертханада геномын өзгерту үшін әртүрлі техникаларды қолдана отырып, толық дамытылды. Генетикалық инженериямен жасалған организм (ГЭО) термині, организмнің геномын тікелей биотехнология арқылы өңдегенде, ГМО-дан гөрі дәлірек болып саналады. Қазіргі заманғы биотехнология «витродағы нуклеин қышқылының әдістері, соның ішінде рекомбинантты дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНК) және нуклеин қышқылын жасушаларға немесе органеллаларға тікелей енгізу немесе таксономиялық отбасынан тыс жасушалардың бірігуі» деп анықталады. Бастапқыда ғалымдар ГМО терминін генетикалық инженериямен жасалған организмдерді сипаттау үшін жиі қолданбады, оның үлкен медиада кең таралғаннан кейін ғана қолдануға кірісті. АҚШ-тың Ауыл шаруашылығы министрлігі (USDA) ГМО-ны генетикалық инженерия немесе дәстүрлі әдістер арқылы енгізілген мұрагерлік өзгерістері бар өсімдіктер немесе жануарлар деп санайды, ал ГЭО молекулалық биология, әсіресе трансгенез сияқты рекомбинантты ДНҚ техникаларын қолдана отырып, гендері енгізілген, жойылған немесе қайта құрылған организмдерді білдіреді. Анықтамалар өнімге емес, процеске басымдық береді, сондықтан генотиптері мен фенотиптері өте ұқсас ГМО және ГМО емес организмдер болуы мүмкін. Бұл ғалымдарды оны ғылыми мағынасы жоқ санат деп санауға әкелді, өйткені ГМО-ның барлық түрлерін бір анықтамамен топтастыру мүмкін емес. Бұл ГМО-ға тыйым салуға тырысатын органикалық ұйымдар мен топтар үшін де қиындықтар тудырды. Жаңа процестер пайда бола бастағанда да мәселелер туындайды. Қазіргі анықтамалар геномды өңдеу кең таралғанға дейін қалыптасты, сондықтан олардың ГМО саналатынына қатысты түсініспеушіліктер бар. ЕО өздерінің ГМО анықтамасын «мутагенез арқылы алынған организмдерді» қосу үшін өзгертіп жатыр, бірақ оларды «қауіпсіздігінің ұзақ мерзімді тарихы» және олардың «дәстүрлі түрде көптеген қолдануларда қолданылғаны» негізінде реттеуден алып тастады. Ал USDA гендік өңдеу арқылы алынған организмдер ГМО саналмайды деп шешті.

The definition of a genetically modified organism (GMO) is not clear and varies widely between countries, international bodies, and other communities. At its broadest, the definition of a GMO can include anything that has had its genes altered, including by nature. Taking a less broad view, it can encompass every organism that has had its genes altered by humans, which would include all crops and livestock. In 1993, the Encyclopedia Britannica defined genetic engineering as "any of a wide range of techniques among them artificial insemination, in vitro fertilization (e. g., 'test tube' babies), sperm banks, cloning, and gene manipulation." The European Union (EU) included a similarly broad definition in early reviews, specifically mentioning GMOs being produced by "selective breeding and other means of artificial selection" These definitions were promptly adjusted with a number of exceptions added as the result of pressure from scientific and farming communities, as well as developments in science. The EU definition later excluded traditional breeding, in vitro fertilization, induction of polyploidy, mutation breeding, and cell fusion techniques that do not use recombinant nucleic acids or a genetically modified organism in the process. Progress in science, such as the discovery of horizontal gene transfer being a relatively common natural phenomenon, further added to the confusion on what "occurs naturally", which led to further adjustments and exceptions. There are examples of crops that fit this definition, but are not normally considered GMOs. For example, the grain crop triticale was fully developed in a laboratory in 1930 using various techniques to alter its genome. Genetically engineered organism (GEO) can be considered a more precise term compared to GMO when describing organisms' genomes that have been directly manipulated with biotechnology. Modern biotechnology is further defined as "In vitro nucleic acid techniques, including recombinant deoxyribonucleic acid (DNA) and direct injection of nucleic acid into cells or organelles, or fusion of cells beyond the taxonomic family." Originally, the term GMO was not commonly used by scientists to describe genetically engineered organisms until after usage of GMO became common in popular media. The United States Department of Agriculture (USDA) considers GMOs to be plants or animals with heritable changes introduced by genetic engineering or traditional methods, while GEO specifically refers to organisms with genes introduced, eliminated, or rearranged using molecular biology, particularly recombinant DNA techniques, such as transgenesis. The definitions focus on the process more than the product, which means there could be GMOS and non GMOs with very similar genotypes and phenotypes. This has led scientists to label it as a scientifically meaningless category, saying that it is impossible to group all the different types of GMOs under one common definition. It has also caused issues for organic institutions and groups looking to ban GMOs. It also poses problems as new processes are developed. The current definitions came in before genome editing became popular and there is some confusion as to whether they are GMOs. The EU has adjudged that they are changing their GMO definition to include "organisms obtained by mutagenesis", but has excluded them from regulation based on their "long safety record" and that they have been "conventionally been used in a number of applications". In contrast the USDA has ruled that gene edited organisms are not considered GMOs.

Өндіріс

Генетикалық модификацияланған организм (ГМО) жасау – көп қадамды процесс. Генетикалық инженерлер қабылдаушы организмге енгізгісі келетін генді бөліп алуы керек. Бұл генді жасушадан алуға немесе жасанды түрде синтездеуге болады. Егер таңдалған ген немесе донор организмнің геномы жақсы зерттелген болса, ол генетикалық кітапханадан қолжетімді болуы мүмкін. Содан кейін ген басқа генетикалық элементтермен, соның ішінде промотор және терминатор аймақтарымен, сондай-ақ таңдау маркерімен біріктіріледі. Бөліп алынған генді қабылдаушы организмнің геномына енгізу үшін бірнеше техника бар. Бактерияларды, әдетте, жылулық соққы немесе электропорация арқылы, сыртқы ДНК-ны қабылдауға итермелеуге болады. ДНК жануарлар жасушаларына микроинъекция арқылы енгізіледі, онда оны жасушаның ядролық қабығы арқылы тікелей ядроға немесе вирус векторларын пайдалану арқылы енгізуге болады. Өсімдіктерде ДНК көбінесе Agrobacterium арқылы рекомбинация, биолистика немесе электропорация арқылы енгізіледі. Тек бір жасуша генетикалық материалмен трансформацияланғандықтан, организм сол бір жасушадан жаңартылуы керек. Өсімдіктерде бұл тіндерді культуралау арқылы жүзеге асырылады. Жануарларда енгізілген ДНК эмбриональды шешек жасушаларында болуын қамтамасыз ету қажет. Дәстүрлі түрде жаңа генетикалық материал қабылдаушы организмнің геномына кездейсоқ енгізілген. Генді нысанаға алу техникалары, екі тізбекті үзілістерді жасау және жасушалардың табиғи гомологтық рекомбинациялық жөндеу жүйелерін пайдалану, нақты орналасқан жерге енгізуді мақсат ету үшін әзірленді. Геномды өңдеуде белгілі бір нүктелерде үзілістерді жасайтын жасанды нуклеазалар қолданылады. Инженерлік нуклеазалардың төрт түрі бар: мегануклеазалар, мырыш саусақтары нуклеазалары, транскрипцияны белсендіретін эффектторлар сияқты нуклеазалар (TALEN) және Cas9 guideRNA жүйесі (CRISPR-ден бейімделген). TALEN және CRISPR ең көп қолданылатын екі әдіс, олардың әрқайсысының өз артықшылықтары бар. TALEN-дер нысанаға қатысты жоғары ерекшелікке ие, ал CRISPR-ді жобалау оңай және тиімдірек. Таңдамалы селекция процесі, қажетті қасиеттері бар организмдердің (және осылайша қажетті гендердің) келесі ұрпақты өсіру үшін пайдаланылатын, ал қасиеттері жоқ организмдер өсірілмейтін, қазіргі заманғы генетикалық модификация тұжырымдамасының алғышарты болып табылады. Генетикадағы түрлі жетістіктер адамға организмдердің ДНК-сын, демек, гендерін тікелей өзгертуге мүмкіндік берді. 1972 жылы Пол Берг маймыл вирусының ДНК-сын ламбда вирусының ДНК-сымен біріктірген кезде алғашқы рекомбинантты ДНК молекуласын жасады. Герберт Бойер және Стэнли Коэн 1973 жылы алғашқы генетикалық модификацияланған организмді жасады. Олар бактериядан канамицин антибиотикасына төзімділікті қамтамасыз ететін генді алып, оны плазмидке енгізді, содан кейін басқа бактерияларды плазмидті қабылдауға итермеледі. Плазмидті сәтті қабылдаған бактериялар канамициннің болуында тірі қала алды. Бойер және Коэн бактерияларда басқа да гендерді экспрессиялады. Бұл 1974 жылы Xenopus laevis бақасының гендерін қамтыды, бұл басқа патшалықтан генді экспрессиялайтын алғашқы ГМО-ны жасады. 1974 жылы Рудольф Яниш шетелдік ДНК-ны оның эмбрионына енгізу арқылы трансгенді тышқанды жасады, бұл әлемдегі алғашқы трансгенді жануар болды. Алайда, трансгенді тышқандар пайда болып, олардың ұрпақтарына трансгенді тапсыру үшін тағы сегіз жыл қажет болды. 1984 жылы клондалған онкогендерді алып жүрген және оларды қатерлі ісікке бейімдейтін генетикалық модификацияланған тышқандар жасалды. 1989 жылы гендері алынып тасталған (нокаут тышқан деп аталатын) тышқандар жасалды. Алғашқы трансгенді мал 1985 жылы, ал сүтінде трансгенді белоктарды синтездеген алғашқы жануар 1987 жылы тышқан болды. Бұл тышқандарда қан ұюын бұзатын белок – плазминоген активаторы өндірілді. 1983 жылы алғашқы генетикалық инженериямен жасалған өсімдікті Майкл В. Беван, Ричард Б. Флавелл және Мэри Делл Чилтон жасады. Олар темекіні антибиотиктерге төзімді генмен трансформацияланған Agrobacteriumмен жұқтырды және тіндерді культуралау әдістері арқылы төзімді генді қамтитын жаңа өсімдік өсіруге мүмкіндік алды. Гендік қару 1987 жылы ойлап табылды, ол Agrobacterium инфекциясына бейім емес өсімдіктерді трансформациялауға мүмкіндік берді. 2000 жылы А дәруменімен байытылған алтын күріш – жоғары қоректік құндылығы бар өсімдік. Бактериялар өндіретін инсулин, Humulin деп аталатын, 1982 жылы Азық-түлік және дәрі-дәрмек басқармасы оны шығаруды мақұлдады. 1988 жылы өсімдіктерде алғашқы адам антиденелері өндірілді. 1987 жылы Pseudomonas syringae штаммы қоршаған ортаға шығарылған алғашқы генетикалық модификацияланған организм болды, Калифорниядағы құлпынай және картоп егістігіне оны шашыратылды. Алғашқы генетикалық модификацияланған егіс, антибиотиктерге төзімді темекі, 1982 жылы өндірілді. Қытай трансгенді өсімдіктерді коммерцияландырған алғашқы ел болды, 1992 жылы вирусқа төзімді темекіні енгізді. 1994 жылы Calgene Flavr Savr помидорын коммерциялық түрде шығаруға рұқсат алды, бұл алғашқы генетикалық модификацияланған азық болды. Сондай-ақ 1994 жылы Еуропалық Одақ бромоксинилге төзімді темекіні мақұлдады, бұл Еуропада коммерцияландырылған алғашқы генетикалық инженериялық егіс болды. 1995 жылы АҚШ-та шырышқа төзімді картоп шығаруға рұқсат берілді, ал 1996 жылға қарай 6 елде және Еуропалық Одақта коммерциялық өсіруге рұқсат берілген 8 трансгенді егіс және бір гүл (қарағай) өсірілді. 2010 жылы Дж. Крейг Вентер институтының ғалымдары алғашқы синтетикалық бактериялық геномды жасағанын жариялады. Олар оны Synthia деп атады және ол әлемдегі алғашқы синтетикалық өмір формасы болды. Коммерциялық түрде шығарылған алғашқы генетикалық модификацияланған жануар GloFish, ультракөк сәулеленуде жарқырауға мүмкіндік беретін флуоресцентті гені қосылған зебра балығы болды. Ол 2003 жылы АҚШ нарығына шығарылды. 2015 жылы AquAdvantage лососі тағамдық қолдануға бекітілген алғашқы генетикалық модификацияланған жануар болды. Рұқсат Панамада өсірілген және АҚШ-та сатылатын балықтарға берілді.

Creating a genetically modified organism (GMO) is a multi step process. Genetic engineers must isolate the gene they wish to insert into the host organism. This gene can be taken from a cell or artificially synthesized. If the chosen gene or the donor organism's genome has been well studied it may already be accessible from a genetic library. The gene is then combined with other genetic elements, including a promoter and terminator region and a selectable marker. A number of techniques are available for inserting the isolated gene into the host genome. Bacteria can be induced to take up foreign DNA, usually by exposed heat shock or electroporation. DNA is generally inserted into animal cells using microinjection, where it can be injected through the cell's nuclear envelope directly into the nucleus, or through the use of viral vectors. In plants the DNA is often inserted using Agrobacterium mediated recombination, biolistics or electroporation. As only a single cell is transformed with genetic material, the organism must be regenerated from that single cell. In plants this is accomplished through tissue culture. In animals it is necessary to ensure that the inserted DNA is present in the embryonic stem cells. Traditionally the new genetic material was inserted randomly within the host genome. Gene targeting techniques, which creates double stranded breaks and takes advantage on the cells natural homologous recombination repair systems, have been developed to target insertion to exact locations. Genome editing uses artificially engineered nucleases that create breaks at specific points. There are four families of engineered nucleases: meganucleases, zinc finger nucleases, transcription activator like effector nucleases (TALENs), and the Cas9 guideRNA system (adapted from CRISPR). TALEN and CRISPR are the two most commonly used and each has its own advantages. TALENs have greater target specificity, while CRISPR is easier to design and more efficient. The process of selective breeding, in which organisms with desired traits (and thus with the desired genes) are used to breed the next generation and organisms lacking the trait are not bred, is a precursor to the modern concept of genetic modification. Various advancements in genetics allowed humans to directly alter the DNA and therefore genes of organisms. In 1972, Paul Berg created the first recombinant DNA molecule when he combined DNA from a monkey virus with that of the lambda virus. Herbert Boyer and Stanley Cohen made the first genetically modified organism in 1973. They took a gene from a bacterium that provided resistance to the antibiotic kanamycin, inserted it into a plasmid and then induced other bacteria to incorporate the plasmid. The bacteria that had successfully incorporated the plasmid was then able to survive in the presence of kanamycin. Boyer and Cohen expressed other genes in bacteria. This included genes from the toad Xenopus laevis in 1974, creating the first GMO expressing a gene from an organism of a different kingdom. In 1974, Rudolf Jaenisch created a transgenic mouse by introducing foreign DNA into its embryo, making it the world's first transgenic animal. However it took another eight years before transgenic mice were developed that passed the transgene to their offspring. Genetically modified mice were created in 1984 that carried cloned oncogenes, predisposing them to developing cancer. Mice with genes removed (termed a knockout mouse) were created in 1989. The first transgenic livestock were produced in 1985 and the first animal to synthesize transgenic proteins in their milk were mice in 1987. The mice were engineered to produce human tissue plasminogen activator, a protein involved in breaking down blood clots. In 1983, the first genetically engineered plant was developed by Michael W. Bevan, Richard B. Flavell and Mary Dell Chilton. They infected tobacco with Agrobacterium transformed with an antibiotic resistance gene and through tissue culture techniques were able to grow a new plant containing the resistance gene. The gene gun was invented in 1987, allowing transformation of plants not susceptible to Agrobacterium infection. In 2000, Vitamin A enriched golden rice was the first plant developed with increased nutrient value. The insulin produced by bacteria, branded Humulin, was approved for release by the Food and Drug Administration in 1982. In 1988, the first human antibodies were produced in plants. In 1987, a strain of Pseudomonas syringae became the first genetically modified organism to be released into the environment when a strawberry and potato field in California were sprayed with it. The first genetically modified crop, an antibiotic resistant tobacco plant, was produced in 1982. China was the first country to commercialize transgenic plants, introducing a virus resistant tobacco in 1992. In 1994, Calgene attained approval to commercially release the Flavr Savr tomato, the first genetically modified food. Also in 1994, the European Union approved tobacco engineered to be resistant to the herbicide bromoxynil, making it the first genetically engineered crop commercialized in Europe. An insect resistant Potato was approved for release in the US in 1995, and by 1996 approval had been granted to commercially grow 8 transgenic crops and one flower crop (carnation) in 6 countries plus the EU. In 2010, scientists at the J. Craig Venter Institute announced that they had created the first synthetic bacterial genome. They named it Synthia and it was the world's first synthetic life form. The first genetically modified animal to be commercialized was the GloFish, a Zebra fish with a fluorescent gene added that allows it to glow in the dark under ultraviolet light. It was released to the US market in 2003. In 2015, AquAdvantage salmon became the first genetically modified animal to be approved for food use. Approval is for fish raised in Panama and sold in the US.

Бактериялар

Бактериялар хромосомаларын өзгертудің салыстырмалы оңайлығының арқасында зертханада алғаш рет генетикалық түрлендірілген организмдер болды. Осы оңайлық оларды басқа ГМО-ларды жасау үшін маңызды құралға айналдырды. Плазмидке әртүрлі организмдердің гендері мен басқа да генетикалық ақпаратты қосып, сақтау және өзгерту үшін бактерияларға енгізуге болады. Бактериялар арзан, өсіру оңай, клоналды, жылдам көбейеді және шамамен шексіз уақытқа -80°C температурада сақталады. Ген оқшауланғаннан кейін, ол бактерия ішінде сақталып, зерттеу үшін шексіз қормен қамтамасыз етіледі. Көптеген арнайы плазмидтер бактериялардан алынған ДНК-ны өңдеуді салыстырмалы түрде жеңілдетеді. Оларды қолданудың қарапайымдығы гендердің функциясын және эволюциясын зерттеуге тырысатын ғалымдар үшін тамаша құралға айналдырды. Молекулалық биологияның алғашқы түсініктерінің көп бөлігі Escherichia coli бактериясын зерттеуден туындағандықтан, ең қарапайым модельді организмдер бактериялардан шыққан. Ғалымдар бактериялар ішінде гендерді оңай өзгертіп, біріктіріп, жаңа немесе бұзылған ақуыздарды жасап, оның әртүрлі молекулалық жүйелерге тигізетін әсерін бақылай алады. Зерттеушілер бактериялар мен археялардың гендерін біріктіріп, олардың бұрын қалай бөлініп кеткенін анықтады. Синтетикалық биология саласында олар геномдарды синтездеуден бастап жаңа нуклеотидтерді жасауға дейінгі әртүрлі синтетикалық тәсілдерді сынау үшін қолданылды. Бактериялар ұзақ жылдар бойы азық-түлік өндірісінде қолданылып келеді, ал өнеркәсіптік масштабта осы жұмыс үшін арнайы штаммдар әзірленді және таңдалды. Оларды ферменттер, аминқышқылдары, хош иістендіргіштер және басқа да азық-түлік өндірісінде қолданылатын қосылыстарды өндіру үшін қолдануға болады. Генетикалық инженерияның пайда болуымен осы бактерияларға жаңа генетикалық өзгерістерді енгізу оңай болды. Көптеген азық-түлік өндіретін бактериялар сүт қышқылы бактериялары болып табылады, және тамақ өндіретін бактерияларды генетикалық түрлендіруге қатысты зерттеулердің көп бөлігі осыған бағытталған. Бактерияларды тиімдірек жұмыс істеуге, зиянды қосалқы өнімдерді өндіруді азайтуға, өнімділікті арттыруға, жақсартылған қосылыстарды жасауға және қажетсіз жолдарды жоюға өзгертуге болады. Генетикалық түрлендірілген бактериялардан алынған азық-түлік өнімдеріне крахмалдан қарапайым қантқа айналдыратын альфа-амилаза, ірімшік жасау үшін сүт ақуызын ұйытатын химозин және жеміс шырынының мөлдірлігін жақсартатын пектинестераза жатады. Олардың көп бөлігі АҚШ-та өндіріледі, және Еуропада өндіріске рұқсат беруге қатысты ережелер болғанымен, 2015 жылдың сотына қарай бактериялардан алынған азық-түлік өнімдері онда қолжетімді емес. Генетикалық түрлендірілген бактериялар өнеркәсіптік мақсатта көп мөлшерде ақуыздар өндіру үшін қолданылады. Бактериялар әдетте, протеинді кодтайтын ген белсендірілместен бұрын үлкен көлемге дейін өсіріледі. Содан кейін бактериялар жиналып, қажетті ақуыздар тазартылады. Экстракция мен тазартудың жоғары құны өндірістік масштабта тек жоғары құнды өнімдер ғана өндіріледі дегенді білдіреді. Бұл өнімдердің көп бөлігі медицинада қолданылатын адам ақуыздары болып табылады. Бұл ақуыздардың көпшілігін табиғи әдістермен алу мүмкін емес немесе қиын, сонымен қатар олар патогендермен ластануға бейім емес, сондықтан олар қауіпсіз. Басқа да өндірілетін дәрілік заттарға гемофилияны емдеу үшін қан ұю факторлары, карликоздың әртүрлі түрлерін емдеу үшін адам өсу гормоны, кейбір қатерлі ісіктерді емдеу үшін интерферон, анемиямен ауыратын науқастарға арналған эритропоэтин және қан ұюын ерітетін тіндік плазминоген активаторы жатады. Құн төмендету және өнімділікті экономикалық жағынан тиімді ету үшін бактериялар ішіндегі клеткадан тыс экспрессия жүйесін әзірлеуге қызығушылық бар. Бір ғасырдан астам уақыттан бері бактериялар ауыл шаруашылығында қолданылып келеді. Өсімдіктердің өнімділігін арттыру немесе оларды бастапқы мекенжайынан тыс жерде өсіруге мүмкіндік беру үшін Rhizobia (жақында Azospirillum) вакцинацияланды. Bacillus thuringiensis (Bt) және басқа бактерияларды қолдану егінді жәндіктер мен өсімдік ауруларынан қорғауға көмектеседі. Генетикалық инженерияның жетістіктерімен бұл бактериялар тиімділігін арттыру және қожайынның ауқымын кеңейту үшін өзгертілді. Бактериялардың таралуын қадағалауға көмектесу үшін маркерлер де қосылды. Кейбір дақылдарды табиғи түрде отарлайтын бактериялар да өзгертілді, кейде зиянкестерге қарсы тұру үшін жауапты Bt гендерін экспресс ету үшін. Pseudomonas бактерияларының штамдары суды мұз кристалдарына нуклеациялау арқылы мұздық зардаптарды тудырады. Бұл мұз түзетін гендері алынған мұзсыз бактерияларды жасауға әкелді. Оларды дақылдарға қолданғанда, олар өзгертілмеген бактериялармен бәсекелесе алады және қандай да бір мұздыққа төзімділік бере алады. Генетикалық түрлендірілген бактериялардың басқа да қолданылуларына биоремедиация жатады, онда бактериялар ластағыштарды аз зиянды формаға айналдыру үшін қолданылады. Генетикалық инженерия уытты затты ыдырату үшін қолданылатын ферменттердің деңгейін арттыруға немесе бактерияларды қоршаған орта жағдайларында тұрақтандыруға мүмкіндік береді. Генетикалық түрлендірілген бактерияларды пайдалана отырып, биокөркемдік туындылар да жасалды. 1980-шы жылдары суретші Жон Дэвис және генетик Дана Бойд германиялық әйелдік символын (ᛉ) екілік кодқа, содан кейін ДНК тізбегіне айналдырды, ол Escherichia coli-де экспресс етілді. Бұл 2012 жылы кітаманың толығымен ДНК-ға кодталған кезде одан әрі дамытылды. Бактериялармен флуоресцентті ақуыздармен түрлендіріліп, картиналар да жасалды. Вирустық векторларды ДНК-ны дерлік кез келген организмге енгізу үшін пайдалануға болады, бірақ ол адам ауруларын емдеу әлеуеті үшін ерекше маңызды. Негізінен сынақ кезеңінде болғанымен, гендік терапия арқылы кемістік гендерін алмастыруда кейбір табыстарға қол жеткізілді. Бұл аденозин деаминаза жетіспеушілігінен (ADA SCID) туындаған ауыр біріктірілген иммуножеткіліксіздікпен ауыратын науқастарды емдеуде ең жақсы көрінеді, бірақ 1999 жылғы сынақта Джесси Гелсингердің қазасы және кейбір ADA SCID науқастарында лейкемияның дамуы осы тәсілдің дамуын көп жылдарға тоқтатты. 2009 жылы сегіз жасар бала Лебердің туа біткен амиозынан айырылып, көру қабілетін қалпына келтірген кезде тағы бір үлкен жетістікке қол жеткізілді. Генді ұзақ мерзімді интеграция үшін ең жақсы векторлар ретровирустар болып табылады, бірақ олардың кездейсоқ интеграцияға бейімділігі мәселелі. Лентивирустар ретровирустардың бір түрі болып табылады, олардың бөлінетін және бөлінбейтін жасушаларды жұқтыру артықшылығы бар, ал ретровирустар тек бөлінетін жасушаларды ғана таңдайды. Векторлар ретінде қолданылған басқа вирустарға альфавирустар, флавивирустар, қызылша вирустары, рабдовирустар, Ньюкасл ауруы вирусы, шешек вирустары және пикорнавирустар жатады. Тағы бір әлеуетті тәсіл - вакцинасы жоқ немесе тиімді жұмыс істемейтін ауруларға, мысалы, ЖИТС, малярия және туберкулезге арналған жаңа вакциналарды жасау үшін векторларды пайдалану. Ол II фазалық сынақтарда қауіпсіз деп танылды, бірақ бастапқыда күтілгендей тиімді емес. Басқа векторлық вакциналар да мақұлданды және көптеген басқалары әзірленуде. Генетикалық түрлендірілген вирустардың тағы бір әлеуетті қолданылуы - оларды ауруларды тікелей емдеу үшін өзгерту. Бұл қорғаушы ақуыздарды экспресс ету немесе жұқтырған жасушаларды тікелей бағыттау арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. 2004 жылы зерттеушілер қатерлі жасушалардың өзімшіл мінезін пайдаланатын генетикалық түрлендірілген вирус ісіктерді өлтірудің балама жолын ұсынуы мүмкін екенін хабарлады. Одан бері бірнеше зерттеушілер әртүрлі қатерлі ісіктерді емдеу үшін үміт беруші генетикалық түрлендірілген онколитикалық вирустарды жасады. 2017 жылы зерттеушілер вирусқа шпинат дефенсин ақуыздарын экспресс ету үшін генетикалық түрлендірді. Вирус апельсин ағаштарына 2005 жылдан бері апельсин өндірісін 70%-ға төмендеткен цитрус жасылданған ауруымен күресу үшін инъекцияланды. Миксоматоз және қоян геморрагиялық ауруы сияқты табиғи вирус аурулары жәндіктер популяциясын бақылауға көмектесу үшін пайдаланылды. Уақыт өте келе, тірі қалған жәндіктерге төзімділік пайда болды, бұл зерттеушілерді балама әдістерді іздеуге итерді. Иммуноконтрацепция арқылы мақсатты жануарларды бедеу ету үшін генетикалық түрлендірілген вирустар зертханада жасалды, сондай-ақ даму сатысын бағыттайтын вирустар да жасалды...

Bacteria were the first organisms to be genetically modified in the laboratory, due to the relative ease of modifying their chromosomes. This ease made them important tools for the creation of other GMOs. Genes and other genetic information from a wide range of organisms can be added to a plasmid and inserted into bacteria for storage and modification. Bacteria are cheap, easy to grow, clonal, multiply quickly and can be stored at −80 °C almost indefinitely. Once a gene is isolated it can be stored inside the bacteria, providing an unlimited supply for research. A large number of custom plasmids make manipulating DNA extracted from bacteria relatively easy. Their ease of use has made them great tools for scientists looking to study gene function and evolution. The simplest model organisms come from bacteria, with most of our early understanding of molecular biology coming from studying Escherichia coli. Scientists can easily manipulate and combine genes within the bacteria to create novel or disrupted proteins and observe the effect this has on various molecular systems. Researchers have combined the genes from bacteria and archaea, leading to insights on how these two diverged in the past. In the field of synthetic biology, they have been used to test various synthetic approaches, from synthesizing genomes to creating novel nucleotides. Bacteria have been used in the production of food for a long time, and specific strains have been developed and selected for that work on an industrial scale. They can be used to produce enzymes, amino acids, flavorings, and other compounds used in food production. With the advent of genetic engineering, new genetic changes can easily be introduced into these bacteria. Most food producing bacteria are lactic acid bacteria, and this is where the majority of research into genetically engineering food producing bacteria has gone. The bacteria can be modified to operate more efficiently, reduce toxic byproduct production, increase output, create improved compounds, and remove unnecessary pathways. Food products from genetically modified bacteria include alpha amylase, which converts starch to simple sugars, chymosin, which clots milk protein for cheese making, and pectinesterase, which improves fruit juice clarity. The majority are produced in the US and even though regulations are in place to allow production in Europe, as of 2015 no food products derived from bacteria are currently available there. Genetically modified bacteria are used to produce large amounts of proteins for industrial use. The bacteria are generally grown to a large volume before the gene encoding the protein is activated. The bacteria are then harvested and the desired protein purified from them. The high cost of extraction and purification has meant that only high value products have been produced at an industrial scale. The majority of these products are human proteins for use in medicine. Many of these proteins are impossible or difficult to obtain via natural methods and they are less likely to be contaminated with pathogens, making them safer. Other medicines produced include clotting factors to treat hemophilia, human growth hormone to treat various forms of dwarfism, interferon to treat some cancers, erythropoietin for anemic patients, and tissue plasminogen activator which dissolves blood clots. There is interest in developing an extracellular expression system within the bacteria to reduce costs and make the production of more products economical. For over a century, bacteria have been used in agriculture. Crops have been inoculated with Rhizobia (and more recently Azospirillum) to increase their production or to allow them to be grown outside their original habitat. Application of Bacillus thuringiensis (Bt) and other bacteria can help protect crops from insect infestation and plant diseases. With advances in genetic engineering, these bacteria have been manipulated for increased efficiency and expanded host range. Markers have also been added to aid in tracing the spread of the bacteria. The bacteria that naturally colonize certain crops have also been modified, in some cases to express the Bt genes responsible for pest resistance. Pseudomonas strains of bacteria cause frost damage by nucleating water into ice crystals around themselves. This led to the development of ice minus bacteria, which have the ice forming genes removed. When applied to crops they can compete with the non modified bacteria and confer some frost resistance. Other uses for genetically modified bacteria include bioremediation, where the bacteria are used to convert pollutants into a less toxic form. Genetic engineering can increase the levels of the enzymes used to degrade a toxin or to make the bacteria more stable under environmental conditions. Bioart has also been created using genetically modified bacteria. In the 1980s artist Jon Davis and geneticist Dana Boyd converted the Germanic symbol for femininity (ᛉ) into binary code and then into a DNA sequence, which was then expressed in Escherichia coli. This was taken a step further in 2012, when a whole book was encoded onto DNA. Paintings have also been produced using bacteria transformed with fluorescent proteins. While viral vectors can be used to insert DNA into almost any organism it is especially relevant for its potential in treating human disease. Although primarily still at trial stages, there has been some successes using gene therapy to replace defective genes. This is most evident in curing patients with severe combined immunodeficiency rising from adenosine deaminase deficiency (ADA SCID), although the development of leukemia in some ADA SCID patients along with the death of Jesse Gelsinger in a 1999 trial set back the development of this approach for many years. In 2009, another breakthrough was achieved when an eight year old boy with Leber's congenital amaurosis regained normal eyesight The best vectors for long term integration of the gene into the host genome are retroviruses, but their propensity for random integration is problematic. Lentiviruses are a part of the same family as retroviruses with the advantage of infecting both dividing and non dividing cells, whereas retroviruses only target dividing cells. Other viruses that have been used as vectors include alphaviruses, flaviviruses, measles viruses, rhabdoviruses, Newcastle disease virus, poxviruses, and picornaviruses. Another potential approach is to use vectors to create novel vaccines for diseases that have no vaccines available or the vaccines that do not work effectively, such as AIDS, malaria, and tuberculosis. It has been shown to be safe to use at phase II trials, although not as effective as initially hoped. Other vector based vaccines have already been approved and many more are being developed. Another potential use of genetically modified viruses is to alter them so they can directly treat diseases. This can be through expression of protective proteins or by directly targeting infected cells. In 2004, researchers reported that a genetically modified virus that exploits the selfish behavior of cancer cells might offer an alternative way of killing tumours. Since then, several researchers have developed genetically modified oncolytic viruses that show promise as treatments for various types of cancer. In 2017, researchers genetically modified a virus to express spinach defensin proteins. The virus was injected into orange trees to combat citrus greening disease that had reduced orange production by 70% since 2005. Natural viral diseases, such as myxomatosis and rabbit hemorrhagic disease, have been used to help control pest populations. Over time the surviving pests become resistant, leading researchers to look at alternative methods. Genetically modified viruses that make the target animals infertile through immunocontraception have been created in the laboratory as well as others that target the developmental stage of the animal. There are concerns with using this approach regarding virus containment Sometimes the same virus can be modified for contrasting purposes. Genetic modification of the myxoma virus has been proposed to conserve European wild rabbits in the Iberian peninsula and to help regulate them in Australia. To protect the Iberian species from viral diseases, the myxoma virus was genetically modified to immunize the rabbits, while in Australia the same myxoma virus was genetically modified to lower fertility in the Australian rabbit population. Outside of biology scientists have used a genetically modified virus to construct a lithium ion battery and other nanostructured materials. It is possible to engineer bacteriophages to express modified proteins on their surface and join them up in specific patterns (a technique called phage display). These structures have potential uses for energy storage and generation, biosensing and tissue regeneration with some new materials currently produced including quantum dots, liquid crystals, nanorings and nanofibres. The battery was made by engineering M13 bacteriaophages so they would coat themselves in iron phosphate and then assemble themselves along a carbon nanotube. This created a highly conductive medium for use in a cathode, allowing energy to be transferred quickly. They could be constructed at lower temperatures with non toxic chemicals, making them more environmentally friendly.

Саңырауқұлақтар

Саңырауқұлақтар бактериялар сияқты көптеген процестерде қолданылуы мүмкін. Өнеркәсіптік қолдану үшін ашытқылар еукариоттарда кездесетін озық протеиндік модификациялармен қатар, оңай өңделетін және өсетін бір жасушалы организм болудың бактериялық артықшылықтарын біріктіреді. Оларды тағам, фармацевтика, гормондар және стероидтер үшін қолданылатын ірі, күрделі молекулаларды өндіруге пайдалануға болады. Ашытқы шарап өндірісінде маңызды рөл атқарады және 2016 жылға дейін АҚШ пен Канадада шарап ашытуға қатысқан екі генетикалық түрлендірілген ашытқы коммерциялық өнім ретінде сатылды. Біреуі маллолактік ашыту тиімділігін арттырса, екіншісі ашыту кезінде қауіпті этилкарбамат қосылыстарын түзілуіне кедергі келтіреді. Саңырауқұлақтар жәндіктердің ең көп таралған патогендері болғандықтан, тартымды биопестицидтер болып табылады. Бактериялар мен вирустардан өзгеше, олар жәндіктерге тек қана жанасу арқылы жұқтыра алады, бірақ тиімділік тұрғысынан химиялық пестицидтермен бәсекелеседі. Генетикалық инженерия вируленттілікті арттыруға мүмкіндік береді, әдетте, одан да күшті вирулентті ақуыздарды қосу, инфекция деңгейін жоғарылату немесе споралардың тұрақтылығын арттыру арқылы. Көптеген ауру тасымалдаушы векторлар энтомопатогенді саңырауқұлақтарға сезімтал. Биологиялық бақылау үшін тартымды нысана – малярия, сары қызба және денге қызбасы сияқты қауіпті ауруларды тарататын масалар. Масалар өте жылдам эволюциялайды, сондықтан оларды плазмодий олармен тасымалдайтын жұқпалы ауруға айналмас бұрын жою қажет, бірақ олар саңырауқұлаққа төзімділік танытпауы үшін тым жылдам емес. *Metarhizium anisopliae* және *Beauveria bassiana* сияқты саңырауқұлақтарды генетикалық түрлендіру арқылы масалардың жұқпалылығының дамуын кешіктіру, төзімділікті дамытуға қатысты селекциялық қысымды азайтады. Тағы бір стратегия – саңырауқұлаққа безгектің таралуын тоқтатуға қабілетті ақуыздарды қосу. Ақ түймелі саңырауқұлақ *Agaricus bisporus* қоңырлауға қарсы тұру үшін гендік редакцияланды, осылайша оның сақталу мерзімін ұзартады. CRISPR әдісі полифенол оксидазаны кодтайтын генді жою үшін қолданылды. Ол организмге ешқандай шетелдік ДНК енгізбегендіктен, қолданыстағы ГМО ережелеріне сәйкес реттелмейді деп саналды және осылайша CRISPR арқылы өңделген алғашқы организм болып мақұлданды. Бұл гендік редакцияланған организмдердің генетикалық түрлендірілген организмдер санала ма және оларды қалай реттеу керек деген пікірталасқа жаңа серпіліс берді.

Fungi can be used for many of the same processes as bacteria. For industrial applications, yeasts combine the bacterial advantages of being a single celled organism that is easy to manipulate and grow with the advanced protein modifications found in eukaryotes. They can be used to produce large complex molecules for use in food, pharmaceuticals, hormones, and steroids. Yeast is important for wine production and as of 2016 two genetically modified yeasts involved in the fermentation of wine have been commercialized in the United States and Canada. One has increased malolactic fermentation efficiency, while the other prevents the production of dangerous ethyl carbamate compounds during fermentation. Fungi, being the most common pathogens of insects, make attractive biopesticides. Unlike bacteria and viruses they have the advantage of infecting the insects by contact alone, although they are out competed in efficiency by chemical pesticides. Genetic engineering can improve virulence, usually by adding more virulent proteins, increasing infection rate or enhancing spore persistence. Many of the disease carrying vectors are susceptible to entomopathogenic fungi. An attractive target for biological control are mosquitos, vectors for a range of deadly diseases, including malaria, yellow fever and dengue fever. Mosquitos can evolve quickly so it becomes a balancing act of killing them before the Plasmodium they carry becomes the infectious disease, but not so fast that they become resistant to the fungi. By genetically engineering fungi like Metarhizium anisopliae and Beauveria bassiana to delay the development of mosquito infectiousness the selection pressure to evolve resistance is reduced. Another strategy is to add proteins to the fungi that block transmission of malaria

Agaricus bisporus the common white button mushroom, has been gene edited to resist browning, giving it a longer shelf life. The process used CRISPR to knock out a gene that encodes polyphenol oxidase. As it didn't introduce any foreign DNA into the organism it was not deemed to be regulated under existing GMO frameworks and as such is the first CRISPR edited organism to be approved for release. This has intensified debates as to whether gene edited organisms should be considered genetically modified organisms and how they should be regulated.

Өсімдіктер

Өсімдіктер ғылыми зерттеулер үшін, жаңа гүл түстерін көрсетуге, вакциналар беруге және өнімділікті арттыру үшін гендік өзгертулерге ұшыратылды. Көптеген өсімдіктер плюрипотентті, яғни жетілген өсімдіктің бір жасушасы жиналып, тиісті жағдайларда жаңа өсімдікке дамуы мүмкін. Бұл қабілетті гендік инженерлер пайдалана алады: ересек өсімдікте сәтті трансформацияланған жасушаларды таңдап, тіндерді өсіру арқылы әрбір жасушада трансгенді гені бар жаңа өсімдік өсіруге болады. Генетикалық инженерия саласындағы көптеген жетістіктер темекімен тәжірибе жасау арқылы қол жеткізілді. Түйіндерді өсіру және өсімдіктердің жасушалық механизмдері саласындағы маңызды жетістіктер темекіде жасалған жүйелерге негізделген. Темекі алғаш рет гендік инженерия арқылы өзгертілген өсімдік болды және ғана емес, гендік инженерия, сондай-ақ басқа да салалар үшін үлгілі организм саналады. Сондықтан трансгендік құралдар мен процедуралар жақсы қалыптасқан, темекіні ең оңай трансформацияланатын өсімдіктердің біріне айналдырады. Генетикалық инженерияға қатысты тағы бір маңызды модельді организм – *Arabidopsis thaliana*. Оның кішкентай геномы және қысқа өмір сүру циклы оны манипуляциялауды жеңілдетеді және маңызды егін түрлерінің көптеген гомологтарын қамтиды. Бұл алғаш рет геномдық тізбегі анықталған өсімдік, көптеген онлайн ресурстар бар және трансформацияланған *Agrobacterium* ерітіндісіне гүлді батыру арқылы трансформациялануы мүмкін. Зерттеулерде өсімдіктер белгілі бір гендердің функцияларын анықтау үшін гендік өзгертулерге ұшыратылады. Мұны істеудің ең қарапайым жолы – генді жою және жабайы түрге қарағанда қандай фенотип дамитынын көру. Кез келген айырмашылық жойылған геннің нәтижесі болуы мүмкін. Мутагенезден айырмашылығы, гендік инженерия ағзадағы басқа гендерді бұзбай мақсатты түрде жоюға мүмкіндік береді. Генді сынаудың басқа жолдары – оны сәл өзгертіп, өсімдікке қайтару және оның фенотипке әсері бұрынғыдай болатынын тексеру. Басқа стратегиялар генді күшті промоторға қосу және оның артық экспрессияланғанда не болатынын, генді басқа жерде немесе дамудың әртүрлі кезеңдерінде экспрессиялауға мәжбүрлеуді қарастыруды қамтиды. Алғашқы генетикалық модификацияланған әшекейлік өсімдіктер өзгертілген түстерімен коммерцияландырылды. 1997 жылы гвоздикалар шығарылды, ал ең танымал генетикалық модификацияланған организм – көк раушан (іс жүзінде лаванда немесе малина) 2004 жылы жасалды. Раушандар Жапонияда, АҚШ-та және Канадада сатылады. Басқа генетикалық модификацияланған әшекейлік өсімдіктерге хризантема және петуния жатады. Кейбір өсімдік түрлерінің жою қаупіне байланысты, Солтүстік Америкадағы зөңрөңгүл қуыры және еуропалық платан ағаштарындағы саңырауқұлақтың ауруы, *Ceratocystis platani* сияқты инвазивті өсімдіктер мен ауруларға төзімді болу үшін генетикалық өзгерту ұсынылды. ХХ ғасырда Гавайидегі папайя ағаштарын папайяның сақиналық вирусы құртты, бірақ трансгенді папайя өсімдіктеріне патогенге қарсы тұру қабілеті берілді. Алайда, өсімдіктерді сақтау үшін генетикалық модификация көбінесе болжамдық болып қала береді. Бір ерекше мәселе – трансгенді түрдің түпнұсқа түрге жеткілікті ұқсастығы болмауы мүмкін, сондықтан түпнұсқа түрді сақталып отыр деп айту қиын. Оның орнына трансгенді түрлер жаңа түр деп саналатын генетикалық жағынан жеткілікті түрленуі мүмкін, осылайша генетикалық модификацияның сақтау құндылығы төмендейді. Ауыл шаруашылығын дамытудың үш негізгі мақсаты бар: өндірісті арттыру, ауыл шаруашылығы жұмысшыларының жағдайын жақсарту және тұрақтылықты қамтамасыз ету. ГМО дақылдары жәндіктердің қысымын азайту, қоректік құндылығын арттыру және әртүрлі абиотикалық стресстерге төзімділікті арттыру арқылы егін жинауды жақсартуға көмектеседі. Осы әлеуетке қарамастан, 2018 жылға қарай коммерцияланған дақылдар көбінесе мақта, соя, жүгері және канола сияқты ақша дақылдарымен шектеледі және енгізілген қасиеттердің басым көпшілігі гербицидтерге төзімділік немесе жәндіктерге төзімділік береді. Фермерлердің оны тез қабылдауы, 1996 мен 2013 жылдар аралығында ГМО дақылдарымен өңделетін жердің жалпы ауданы 100 есе өсті. Географиялық тұрғыдан алғанда, Америка мен Азияның кейбір аймақтарында өсім жоғары, ал Еуропа мен Африкада өсім аз. Көптеген зерттеулер ГМ-дақылдарды өсірудің пестицидтерді қолдануды азайту, сондай-ақ өнімділікті және шаруашылық табысын арттыру арқылы фермерлерге пайдалы екенін көрсетті. ГМО дақылдарының көпшілігі таңдалған гербицидтерге, әдетте глифосат немесе глофосинат негізіндегі гербицидтерге төзімділікке гендік өзгертулерге ұшыратылды. Гербицидтерге төзімділікке гендік өзгертулерге ұшыраған дақылдар қазіргі кезде дәстүрлі селекция арқылы алынған төзімді сорттардан гөрі көп қолжетімді; АҚШ-та сояның 93%-ы және көптеген ГМО жүгерісі глифосатқа төзімді. Қазіргі кезде жәндіктерге төзімділікке гендік өзгертулерге ұшыраған дақылдардың көпшілігі *Bacillus thuringiensis* бактериясынан алынған және дельта эндотоксиндерді кодтайды. Аз ғана дақылдар вегетативті жәндіктерге қарсы әсер ететін белоктерді кодтайтын гендерді пайдаланады. Жәндіктерге қарсы қорғауды қамтамасыз ету үшін коммерциялық түрде қолданылатын жалғыз ген *B. thuringiensis* бактериясынан алынбайды – бұл *Cowpea trypsin inhibitor* (CpTI). CpTI алғаш рет 1999 жылы мақтада қолдануға бекітілді және қазіргі кезде күріште сынақтан өтуде. ГМО дақылдарының кемінен 1%-ы вирусқа төзімділік, қартаюды кешіктіру және өсімдіктердің құрамын өзгерту сияқты басқа қасиеттерді қамтиды. Бұл, әсіресе, А витамині жетіспеушілігінен зардап шегетін аймақтарда өсіріліп тұтылатын, қоректік заттармен байытылған тағамдарды өндіруге бағытталған. Алғашқы «Алтын күріш» 1.6 мкг/г каротиноидтарды өндірді, ал одан әрі дамыту осы көрсеткішті 23 есеге арттырды. Ол 2018 жылы тағам ретінде қолдануға алғашқы рұқсаттарды алды. Өсімдіктер мен өсімдік жасушалары биофармацевтикалық өндіріс үшін биореакторларда гендік өзгертулерге ұшыратылды, бұл процеске «фарминг» деп аталады. Су өсімдігі *Lemna minor*, *Chlamydomonas reinhardtii* және *Physcomitrella patens* қанағаттанарлық нәтижелер көрсетті. Өндірілген биофармацевтикалық заттарға цитокин, гормондар, антиденелер, ферменттер және вакциналар жатады, олардың көпшілігі өсімдік тұқымдарында жинақталады. Көптеген дәрілерде де табиғи өсімдік ингредиенттері бар және оларды өндіруге қатысты жолдар басқа өсімдік түрлеріне гендік өзгертулер арқылы ауыстырылды, бұл көлемін арттыруға мүмкіндік берді. Биополимерлер мен биотопликтер де биореакторлар үшін тағы бір мүмкіндік. Бактериялардан айырмашылығы, өсімдіктер ақуыздарды пост-трансляциялық түрде өзгерте алады, оларға күрделірек молекулаларды жасауға мүмкіндік береді. Олардың контаминациялану қаупі де аз. Трансгендік сәбіз және темекі жасушаларында Гаушер ауруына емдеуге арналған препараттар сияқты терапевтік заттар өсірілді. Вакцина өндірісі мен сақталуы трансгендік өсімдіктерде үлкен әлеуетке ие. Вакциналар өндіруге, тасымалдауға және қолдануға қымбат, сондықтан оларды жергілікті жерде өндіретін жүйе кедей және дамытушы елдерде қолжетімділікті арттыруға мүмкіндік береді. Генетикалық модификацияланған дақылдар фермаға байланысты шығарындыларды азайтудың бір жолы ретінде ұсынылды, себебі олардың өнімділігі жоғары, пестицидтерді қолдану азайтылды, трактор отынының қолданылуы азайтылды және тікелей егіс қолданылды. 2021 жылғы зерттеуге сәйкес, ЕО-да ГМО дақылдарын кеңінен пайдалануға көшу парниктік газдар шығарылуын 33 миллион тоннаға немесе фермаға байланысты шығарындылардың 7,5%-ына азайтуға мүмкіндік береді.

Plants have been engineered for scientific research, to display new flower colors, deliver vaccines, and to create enhanced crops. Many plants are pluripotent, meaning that a single cell from a mature plant can be harvested and under the right conditions can develop into a new plant. This ability can be taken advantage of by genetic engineers; by selecting for cells that have been successfully transformed in an adult plant a new plant can then be grown that contains the transgene in every cell through a process known as tissue culture. Much of the advances in the field of genetic engineering has come from experimentation with tobacco. Major advances in tissue culture and plant cellular mechanisms for a wide range of plants has originated from systems developed in tobacco. It was the first plant to be altered using genetic engineering and is considered a model organism for not only genetic engineering, but a range of other fields. As such the transgenic tools and procedures are well established making tobacco one of the easiest plants to transform. Another major model organism relevant to genetic engineering is Arabidopsis thaliana. Its small genome and short life cycle makes it easy to manipulate and it contains many homologs to important crop species. It was the first plant sequenced, has a host of online resources available and can be transformed by simply dipping a flower in a transformed Agrobacterium solution. In research, plants are engineered to help discover the functions of certain genes. The simplest way to do this is to remove the gene and see what phenotype develops compared to the wild type form. Any differences are possibly the result of the missing gene. Unlike mutagenisis, genetic engineering allows targeted removal without disrupting other genes in the organism. Other ways to test a gene is to alter it slightly and then return it to the plant and see if it still has the same effect on phenotype. Other strategies include attaching the gene to a strong promoter and see what happens when it is overexpressed, forcing a gene to be expressed in a different location or at different developmental stages. The first genetically modified ornamentals commercialized altered color. Carnations were released in 1997, with the most popular genetically modified organism, a blue rose (actually lavender or mauve) created in 2004. The roses are sold in Japan, the United States, and Canada. Other genetically modified ornamentals include Chrysanthemum and Petunia. It has been proposed to genetically modify some plant species threatened by extinction to be resistant to invasive plants and diseases, such as the emerald ash borer in North American and the fungal disease, Ceratocystis platani, in European plane trees. The papaya ringspot virus devastated papaya trees in Hawaii in the twentieth century until transgenic papaya plants were given pathogen derived resistance. However, genetic modification for conservation in plants remains mainly speculative. A unique concern is that a transgenic species may no longer bear enough resemblance to the original species to truly claim that the original species is being conserved. Instead, the transgenic species may be genetically different enough to be considered a new species, thus diminishing the conservation worth of genetic modification. There are three main aims to agricultural advancement; increased production, improved conditions for agricultural workers and sustainability. GM crops contribute by improving harvests through reducing insect pressure, increasing nutrient value and tolerating different abiotic stresses. Despite this potential, as of 2018, the commercialized crops are limited mostly to cash crops like cotton, soybean, maize and canola and the vast majority of the introduced traits provide either herbicide tolerance or insect resistance. Adoption by farmers has been rapid, between 1996 and 2013, the total surface area of land cultivated with GM crops increased by a factor of 100. Geographically though the spread has been uneven, with strong growth in the Americas and parts of Asia and little in Europe and Africa. most studies have found growing GM crops to be beneficial to farmers through decreased pesticide use as well as increased crop yield and farm profit. The majority of GM crops have been modified to be resistant to selected herbicides, usually a glyphosate or glufosinate based one. Genetically modified crops engineered to resist herbicides are now more available than conventionally bred resistant varieties; in the USA 93% of soybeans and most of the GM maize grown is glyphosate tolerant. Most currently available genes used to engineer insect resistance come from the Bacillus thuringiensis bacterium and code for delta endotoxins. A few use the genes that encode for vegetative insecticidal proteins. The only gene commercially used to provide insect protection that does not originate from B. thuringiensis is the Cowpea trypsin inhibitor (CpTI). CpTI was first approved for use cotton in 1999 and is currently undergoing trials in rice. Less than one percent of GM crops contained other traits, which include providing virus resistance, delaying senescence and altering the plants composition. It is intended to produce a fortified food to be grown and consumed in areas with a shortage of dietary vitamin A, a deficiency which each year is estimated to kill 670,000 children under the age of 5 and cause an additional 500,000 cases of irreversible childhood blindness. The original golden rice produced 1.6μg/g of the carotenoids, with further development increasing this 23 times. It gained its first approvals for use as food in 2018. Plants and plant cells have been genetically engineered for production of biopharmaceuticals in bioreactors, a process known as pharming. Work has been done with duckweed Lemna minor, the algae Chlamydomonas reinhardtii and the moss Physcomitrella patens. Biopharmaceuticals produced include cytokines, hormones, antibodies, enzymes and vaccines, most of which are accumulated in the plant seeds. Many drugs also contain natural plant ingredients and the pathways that lead to their production have been genetically altered or transferred to other plant species to produce greater volume. Other options for bioreactors are biopolymers and biofuels. Unlike bacteria, plants can modify the proteins post translationally, allowing them to make more complex molecules. They also pose less risk of being contaminated. Therapeutics have been cultured in transgenic carrot and tobacco cells, including a drug treatment for Gaucher's disease. Vaccine production and storage has great potential in transgenic plants. Vaccines are expensive to produce, transport, and administer, so having a system that could produce them locally would allow greater access to poorer and developing areas. Genetically modified crops have been proposed as one of the ways to reduce farming related emissions due to higher yield, reduced use of pesticides, reduced use of tractor fuel and no tillage. According to a 2021 study, in EU alone widespread adoption of GE crops would reduce greenhouse gas emissions by 33 million tons of equivalent or 7.5% of total farming related emissions.

Жануарлар

Генетикалық модификацияланған жануарлардың көп бөлігі зерттеу сатысында, ал нарыққа шығуға дайын тұрғандарының саны аз. 2018 жылға дейін тек үш генетикалық модификацияланған жануарға ғана рұқсат берілді, олардың барлығы АҚШ-та мақұлданған. Ешкі мен тауық дәрілік заттар өндіру үшін, ал лосось өсуын жылдамдату үшін гендік өзгерістерге ұшыратылған. Оларды өзгертудегі қиындықтар мен ерекшеліктеріне қарамастан, олардың негізгі мақсаты өсімдіктердегідей. Генетикалық модификацияланған жануарлар зерттеу мақсатында, өнеркәсіптік немесе емдік өнімдерді өндіру үшін, ауыл шаруашылығында қолдануға немесе олардың денсаулығын жақсарту үшін жасалады. Сондай-ақ, генетикалық модификацияланған үй жануарларын жасауға да сұраныс бар.

Сүтқоректілер

Жануарларды генетикалық инженериялау процесі баяу, қиын және қымбат. Дегенмен, жаңа технологиялар генетикалық өзгерістерді оңайлатып, дәлдігін арттыруда. Алғашқы трансгенді сүтқоректілер эмбриондарға вирус ДНК-сы енгізіліп, содан кейін эмбриондардың аналарға имплантациясы арқылы алынған. Сүтқоректілер адам ауруларының ең жақсы моделі болып табылады, сондықтан генетикалық инженерия арқылы алынған жануарлар көптеген ауыр сырқаттардың емділуін табу және әзірлеу үшін маңызды. Адамның генетикалық бұзылыстарына жауапты гендерді жою арқылы зерттеушілер аурудың механизмын зерттеп, оның емделу мүмкіндіктерін тексеруге мүмкіндік алады. Генетикалық модификацияланған тышқандар биомедициналық зерттеулерде ең көп қолданылатын сүтқоректілер, себебі олар арзан және оңай манипуляцияланады. Шошқалар да жақсы нысана болып табылады, өйткені олардың дене мөлшері мен анатомиялық ерекшеліктері, физиологиясы, патофизиологиялық жауабы және тамақтануы ұқсас. Адам емес приматтар адамдарға ең ұқсас модельді организмдер, бірақ оларды зерттеу жануарлары ретінде пайдалануға қоғамдық қолдау аз. 2009 жылы ғалымдар тұңғыш рет примат түріне (мармозеттерге) генді сәтті ауыстырғанын хабарлады. Олардың алғашқы зерттеу нысаны Паркинсон ауруы болды, бірақ амиотрофиялық бүйірлік склероз және Хантингтон ауруын да қарастырды. Сүтқоректілерде экспрессияланатын адам ақуыздары өсімдіктер мен микроорганизмдерде экспрессияланатындарына қарағанда табиғи аналогтарына көбірек ұқсайды. Тұрақты экспрессия қойларда, шошқаларда, тышқандарда және басқа жануарларда жүзеге асырылды. 2009 жылы мұндай жануардан – ешкіден алынған алғашқы биологиялық препарат адамдарға бекітілді. ATryn – хирургиялық операциялар немесе босану кезінде қан ұю қаупін азайтатын антикоагулянт, ол ешкінің сүтінен алынады. Адамның альфа-1 антитрипсині – ешкіден өндірілген тағы бір ақуыз, ол осы жетіспеушілікті емдеу үшін қолданылады. Тағы бір медициналық сала – адам ағзасын трансплантациялауға қабілетті шошқаларды жасау (ксенотрансплантация). Шошқалар генетикалық түрлендірілді, сондықтан олардың мүшелері енді ретровирустарды тасымалдамайды немесе қабылдану мүмкіндігін азайту үшін модификацияланған. Химерлік шошқалар толыққанды адам ағзасын алып жүруі мүмкін. 2023 жылы генетикалық модификацияланған шошқа жүрегі алғаш рет адамға трансплантацияланды, ал 2024 жылы бүйрек трансплантациясы жасалды. Мал шаруашылығында өсу жылдамдығы, ет сапасы, сүттің құрамы, ауруға төзімділік және тіршілік ету сияқты экономикалық маңызды қасиеттерді жақсарту мақсатында жануарлар түрлендіріледі. Жануарлар тезірек өсуі, сау болуы және ауруларға қарсы тұруы үшін гендік инженерия қолданылады. Бұл өзгерістер қойдың жүнін өндіруді және сиырдың емін де жақсартты. Enviropig деп аталатын ГМ шошқалар дәстүрлі шошқаларға қарағанда өсімдік фосфорын тиімдірек қорыта алады. Олар судың ластануын азайтуға көмектеседі, өйткені олар тыңайтқышта 30-70%-ға дейін аз фосфор шығарады. Сүт сиырлары адам сүтіне ұқсас сүт өндіру үшін генетикалық түрлендірілді. Бұл ана сүтін өндіре алмайтын, бірақ балаларына сүт емес, ана сүті бергісі келетін аналарға пайдалы болуы мүмкін. Сондай-ақ, зерттеушілер аллергия тудырмайтын сүт өндіретін гендік инженериямен жасалған сиырды да жасады. Ғалымдар зерттеу мақсатында бірнеше организмдерді, соның ішінде кейбір сүтқоректілерді, жасыл флуоресцентті ақуызды (GFP) қосу үшін гендік инженериялады. GFP және басқа да ұқсас есеп беру гендері генетикалық модификацияның өнімдерін оңай көруге және анықтауға мүмкіндік береді. Адам ағзасын трансплантациялау, көздің фоторецепторлық жасушаларын жаңарту және басқа да тақырыптарды зерттеу үшін флуоресцентті шошқалар өсірілді. 2011 жылы жасыл флуоресцентті мысықтар ВИЧ/ЖИТС және басқа да ауруларға қарсы терапия табуға көмектесу үшін жасалды, өйткені мысық иммуножеткіліксіздігі вирусы ВИЧ-ке байланысты. Генетикалық инженерияның жойылған жануарларды қайта тірілту үшін қолданылуы мүмкін деген ұсыныстар бар. Бұл жойылған түрге ұқсас геномды өзгертуді білдіреді және қазір жолаушы көгершінмен сыналып жатыр. Мамонтқа байланысты гендер африкалық пілдің геномына қосылды, бірақ жетекші зерттеуші тірі пілдерді жасау ниеті жоқ екенін және барлық гендерді беру және жылдар бойы жүргізілген генетикалық эволюцияны кері қайтару мүмкін емес екенін айтты. Ғалымдар бұл технологияны жойылған жануарлардың жоғалған әртүрлілігін қалпына келтіру немесе бейімделген организмдерден эволюциялық артықшылықтарды қиын жағдайдағы организмдерге ауыстыру арқылы сирек кездесетін жануарларды сақтау үшін пайдалануы мүмкін.

The process of genetically engineering mammals is slow, tedious, and expensive. However, new technologies are making genetic modifications easier and more precise. The first transgenic mammals were produced by injecting viral DNA into embryos and then implanting the embryos in females. Mammals are the best models for human disease, making genetic engineered ones vital to the discovery and development of cures and treatments for many serious diseases. Knocking out genes responsible for human genetic disorders allows researchers to study the mechanism of the disease and to test possible cures. Genetically modified mice have been the most common mammals used in biomedical research, as they are cheap and easy to manipulate. Pigs are also a good target as they have a similar body size and anatomical features, physiology, pathophysiological response and diet. Nonhuman primates are the most similar model organisms to humans, but there is less public acceptance towards using them as research animals. In 2009, scientists announced that they had successfully transferred a gene into a primate species (marmosets) for the first time. Their first research target for these marmosets was Parkinson's disease, but they were also considering amyotrophic lateral sclerosis and Huntington's disease. Human proteins expressed in mammals are more likely to be similar to their natural counterparts than those expressed in plants or microorganisms. Stable expression has been accomplished in sheep, pigs, rats and other animals. In 2009, the first human biological drug produced from such an animal, a goat, was approved. The drug, ATryn, is an anticoagulant which reduces the probability of blood clots during surgery or childbirth and is extracted from the goat's milk. Human alpha 1 antitrypsin is another protein that has been produced from goats and is used in treating humans with this deficiency. Another medicinal area is in creating pigs with greater capacity for human organ transplants (xenotransplantation). Pigs have been genetically modified so that their organs can no longer carry retroviruses or have modifications to reduce the chance of rejection. Chimeric pigs could carry fully human organs. The first human transplant of a genetically modified pig heart occurred in 2023, and kidney in 2024. Livestock are modified with the intention of improving economically important traits such as growth rate, quality of meat, milk composition, disease resistance and survival. Animals have been engineered to grow faster, be healthier and resist diseases. Modifications have also improved the wool production of sheep and udder health of cows. A GM pig called Enviropig was created with the capability of digesting plant phosphorus more efficiently than conventional pigs. They could reduce water pollution since they excrete 30 to 70% less phosphorus in manure. Dairy cows have been genetically engineered to produce milk that would be the same as human breast milk. This could potentially benefit mothers who cannot produce breast milk but want their children to have breast milk rather than formula. Researchers have also developed a genetically engineered cow that produces allergy free milk. Scientists have genetically engineered several organisms, including some mammals, to include green fluorescent protein (GFP), for research purposes. GFP and other similar reporting genes allow easy visualization and localization of the products of the genetic modification. Fluorescent pigs have been bred to study human organ transplants, regenerating ocular photoreceptor cells, and other topics. In 2011, green fluorescent cats were created to help find therapies for HIV/AIDS and other diseases as feline immunodeficiency virus is related to HIV. There have been suggestions that genetic engineering could be used to bring animals back from extinction. It involves changing the genome of a close living relative to resemble the extinct one and is currently being attempted with the passenger pigeon. Genes associated with the woolly mammoth have been added to the genome of an African Elephant, although the lead researcher says he has no intention of creating live elephants and transferring all the genes and reversing years of genetic evolution is a long way from being feasible. It is more likely that scientists could use this technology to conserve endangered animals by bringing back lost diversity or transferring evolved genetic advantages from adapted organisms to those that are struggling.

Адамдар

Гендік терапия адамдардағы ауруларды емдеуге қабілетті гендерді жеткізу үшін генетикалық түрлендірілген вирустарды пайдаланады. Гендік терапия салыстырмалы түрде жаңа болғанымен, оның бірнеше сәтті жағдайлары бар. Ол ауыр біріктірілген иммуножеткіліксіздік және Лебердің туа біткен амаврозы сияқты генетикалық ауруларды емдеу үшін қолданылған. Сонымен қатар, кістік фиброз, серпалы жасушалы анемия, Паркинсон ауруы, қатерлі ісік, қант диабеті, жүрек аурулары және бұлшықет дистрофиясы сияқты қазіргі уақытта емдеуге болмайтын басқа да аурулар үшін емдеу әдістері әзірленуде. Бұл емдеулер тек соматикалық жасушаларға әсер етеді, яғни кез келген өзгеріс мұрагерлікке берілмейді. Жыныс жасушаларының гендік терапиясы кез келген өзгерістің мұрагерлікке берілуіне әкеледі, бұл ғылыми қауымдастықтың алаңдаушылығын тудырды. 2015 жылы CRISPR жүйесі тірі емес адам эмбриондарының ДНК-сын өңдеу үшін қолданылды. 2018 жылдың қараша айында Хэ Цзянькуй екі адам эмбриондарының геномдарын өңдегенін жариялады, мақсаты ХИВ клеткаларға ену үшін пайдаланатын рецепторды кодтайтын CCR5 генін істен шығару еді. Оның сөзіне сүйенсек, Лулу және Нана есімді егіз қыздар бірнеше апта бұрын дүниеге келген, олардың денелерінде функционалды CCR5 гендерінің көшірмелері және істен шығарылған CCR5 (мозаицизм) бар, сондықтан олар әлі де ХИВ-қа осал. Бұл жұмыс кеңінен этикалық емес, қауіпті және мерзімінен бұрын жасалған деп айыпталды.

Балық

Генетикалық модификацияланған балықтар ғылыми зерттеулер үшін, үй жануарлары ретінде және тағамдық көз ретінде қолданылады. Аквакультура – дамып келе жатқан өнеркәсіп, қазіргі уақытта әлемде тұтынылатын балықтың жартысынан астамын қамтамасыз етеді. Генетикалық инженерия арқылы өсу жылдамдығын арттыру, жемге деген қажеттілікті азайту, аллергендік қасиеттерін жою, суыққа төзімділігін арттыру және ауруларға қарсы тұру мүмкін. Балықтар судың ластануын анықтауға немесе биореактор ретінде пайдаланылуы мүмкін. Бірнеше ғалымдар тобы ластаушы заттардың болуымен белсендірілетін гендерге флуоресцентті ақуыздарды қосу арқылы ластануды анықтау үшін зебра балығын жетілдіруде. Балықтар жарқырап, оларды қоршаған ортаның сенсорлары ретінде қолдануға болады. GloFish – генетикалық модификацияланған флуоресцентті зебра балықтарының жарқын қызыл, жасыл және қызғылт сары түсті бренді. Бұл балық бастапқыда ластануды анықтау үшін әзірленген, бірақ қазір әсемдік балықтар саудасының бір бөлігіне айналды, және 2003 жылы АҚШ-та сатуға түскен кезде үй жануары ретінде қолжетімді болған алғашқы генетикалық модификацияланған жануар атанды. ГМ балықтар генетика және даму саласындағы негізгі зерттеулерде кеңінен қолданылады. Зебра балығы мен медака балығының екі түрі ең көп модификацияланады, себебі олардың мөлдір хорионы (жұмыртқа қабығы), жылдам дамуы және бір жасушалы эмбрионды қарап, трансгенді ДНК-ны микроинъекциялау оңай. Зебра балықтары – даму процестері, жаңару, генетика, мінез-құлық, ауру механизмдері және уыттылықты тестілеу үшін үлгілік организмдер. Олардың мөлдірлігі зерттеушілерге даму сатыларын, ішек функцияларын және ісік өсуін бақылауға мүмкіндік береді. Трансгендік протоколдардың (толық организм, жасуша немесе тіндік, репортерлік гендермен белгіленген) жасалуы осы балықтарды зерттеуден алынған ақпарат көлемін арттырды. Аквакультурада пайдалану үшін ГМО балықтар өсу гормонының артық өндірісін қамтамасыз ететін промоторлармен әзірленді, бұл даму жылдамдығын арттыруға және жабайы популяцияларға балық аулау қысымын азайтуға мүмкіндік береді. Бұл шамамен бірнеше түрлерде, соның ішінде лосось, форель және тилапияда айқын өсуге әкелді. AquaBounty Technologies биотехнологиялық компаниясы жабайы лососьтан екі есе жылдам жетілетін лосось (AquAdvantage лососі деп аталады) өндірді. Ол 2015 жылы өсімдік емес ГМО тағамдарының алғашқысы ретінде реттеуші мақұлдау алды. 2017 жылдың тамызынан бастап ГМО лососі Канадада сатылуда. АҚШ-та сату 2021 жылдың мамыр айында басталды.

Genetically modified fish are used for scientific research, as pets and as a food source. Aquaculture is a growing industry, currently providing over half the consumed fish worldwide. Through genetic engineering it is possible to increase growth rates, reduce food intake, remove allergenic properties, increase cold tolerance and provide disease resistance. Fish can also be used to detect aquatic pollution or function as bioreactors. Several groups have been developing zebrafish to detect pollution by attaching fluorescent proteins to genes activated by the presence of pollutants. The fish will then glow and can be used as environmental sensors. The GloFish is a brand of genetically modified fluorescent zebrafish with bright red, green, and orange fluorescent color. It was originally developed by one of the groups to detect pollution, but is now part of the ornamental fish trade, becoming the first genetically modified animal to become publicly available as a pet when in 2003 it was introduced for sale in the USA. GM fish are widely used in basic research in genetics and development. Two species of fish, zebrafish and medaka, are most commonly modified because they have optically clear chorions (membranes in the egg), rapidly develop, and the one cell embryo is easy to see and microinject with transgenic DNA. Zebrafish are model organisms for developmental processes, regeneration, genetics, behavior, disease mechanisms and toxicity testing. Their transparency allows researchers to observe developmental stages, intestinal functions and tumour growth. The generation of transgenic protocols (whole organism, cell or tissue specific, tagged with reporter genes) has increased the level of information gained by studying these fish. GM fish have been developed with promoters driving an over production of growth hormone for use in the aquaculture industry to increase the speed of development and potentially reduce fishing pressure on wild stocks. This has resulted in dramatic growth enhancement in several species, including salmon, trout and tilapia. AquaBounty Technologies, a biotechnology company, have produced a salmon (called AquAdvantage salmon) that can mature in half the time as wild salmon. It obtained regulatory approval in 2015, the first non plant GMO food to be commercialized. As of August 2017, GMO salmon is being sold in Canada. Sales in the US started in May 2021.

Құрт-құмырсқалар

Биологиялық зерттеулерде трансгенді жеміс шырыны (Drosophila melanogaster) – генетикалық өзгерістердің дамуға тигізетін әсерін зерттеу үшін қолданылатын модельді организмдер. Жеміс шырыны көбінесе қысқа өмір сүру циклы мен күтімнің аз талаптарына байланысты басқа жануарларға қарағанда артықшылыққа ие. Олардың геномы көптеген омыртқалы жануарларға қарағанда салыстырмалы түрде қарапайым, әдетте әр геннің тек бір ғана көшірмесі бар, бұл фенотиптік талдауды жеңілдетеді. Drosophila генетика мен мұрагерлік, эмбриондық даму, оқу, мінез-құлық және қартаюды зерттеуде пайдаланылған. Әсіресе p элементі сияқты транспозондарды Drosophila-да табу, олардың геномдарына трансгендерді қосудың алғашқы әдісін ұсынды, бірақ бұл одан кейін заманауи гендік өңдеу техникаларымен алмастырылды. Адам денсаулығы үшін маңызды болғандықтан, ғалымдар генетикалық инженерия арқылы масаларды бақылаудың жолдарын іздестіруде. Малярияға төзімді масалар зертханада малярия паразитінің дамуын баяулатушы генді енгізу арқылы және содан кейін осы генді еркек популяциясында жылдам тарату үшін гомонинг эндонуклеазаларды пайдалану арқылы (гендік драйв деп аталады) жасалды. Бұл тәсіл гендік драйвты пайдаланып, өлімге әкелетін генді тарату арқылы одан әрі жетілдірілді. Сынақтарда денге қызуы мен Зика вирусының ең маңызды тасымалдаушысы – Aedes aegypti масаларының популяциясы 80%-дан 90%-ға дейін азайды. Басқа да зиянды жәндіктердің арасында көбелектер де бар. Алмазды көбелектер жыл сайын дүниежүзінде 4-5 миллиард АҚШ долларына залал келтіреді. Бұл тәсіл масаларда сынақтан өткен стерильдік әдісіне ұқсас, онда аталар аналардың жетілуіне кедерес келтіретін генмен өңделеді. Олар 2017 жылы далалық сынақтардан өтті. Осы жағдайда, сәулелену арқылы стерильденген қызыл бөртпе құртының штаммы генетикалық түрде зерттеушілерге оларды бақылауды жеңілдететін қызыл флуоресцентті ақуызды өндіру үшін өңделді. Жібек құрты, Bombyx mori-дің дернәсіл сатысы, жібек өндірісінде маңызды экономикалық жәндік болып табылады. Ғалымдар жібек сапасы мен мөлшерін арттыру стратегияларын әзірлеп жатыр. Сондай-ақ, жібек өндіру механизмін басқа да құнды ақуыздарды жасау үшін пайдалануға болады. Қазіргі уақытта жібек құрттарымен өндірілетін ақуыздарға: адам сарысуы альбумині, адам коллагенінің α тізбегі, егеуқұйрық моноклоналды антиденесі және N гликаназа жатады. Жібек құрттары құрт жібін, мықтырақ, бірақ жинау қиын жібін және тіпті жаңа жібек түрлерін өндіретіндей етіп жасалды.

In biological research, transgenic fruit flies (Drosophila melanogaster) are model organisms used to study the effects of genetic changes on development. Fruit flies are often preferred over other animals due to their short life cycle and low maintenance requirements. They also have a relatively simple genome compared to many vertebrates, with typically only one copy of each gene, making phenotypic analysis easy. Drosophila have been used to study genetics and inheritance, embryonic development, learning, behavior, and aging. The discovery of transposons, in particular the p element, in Drosophila provided an early method to add transgenes to their genome, although this has been taken over by more modern gene editing techniques. Due to their significance to human health, scientists are looking at ways to control mosquitoes through genetic engineering. Malaria resistant mosquitoes have been developed in the laboratory by inserting a gene that reduces the development of the malaria parasite and then use homing endonucleases to rapidly spread that gene throughout the male population (known as a gene drive). This approach has been taken further by using the gene drive to spread a lethal gene. In trials the populations of Aedes aegypti mosquitoes, the single most important carrier of dengue fever and Zika virus, were reduced by between 80% and by 90%. Other insect pests that make attractive targets are moths. Diamondback moths cause US$4 to $5 billion of damage each year worldwide. The approach is similar to the sterile technique tested on mosquitoes, where males are transformed with a gene that prevents any females born from reaching maturity. They underwent field trials in 2017. In this case a strain of pink bollworm that were sterilized with radiation were genetically engineered to express a red fluorescent protein making it easier for researchers to monitor them. Silkworm, the larvae stage of Bombyx mori, is an economically important insect in sericulture. Scientists are developing strategies to enhance silk quality and quantity. There is also potential to use the silk producing machinery to make other valuable proteins. Proteins currently developed to be expressed by silkworms include; human serum albumin, human collagen α chain, mouse monoclonal antibody and N glycanase. Silkworms have been created that produce spider silk, a stronger but extremely difficult to harvest silk, and even novel silks.

Басқа

Трансгенді организмдерді жасау үшін әртүрлі жануарлардың кең спектрінде қолданылатын жүйелер әзірленді. Тауықтар түрлі мақсаттар үшін генетикалық түрлендірілді. Бұл эмбрионның дамуын зерттеу, құс тұмауының таралуын болдырмау және динозаврларға ұқсас фенотиптерді қайта құру үшін кері инженерия қолданылып, эволюциялық білім беруді қамтиды. 2015 жылы ГМ тауықтың жұмыртқасында сирек кездесетін жағдайды емдеуге арналған фермент – Канума дәрісін өндіретін ГМ тауық АҚШ-тың реттеуші мақұлдауын алды. Генетикалық түрлендірілген бақалар, әсіресе Xenopus laevis және Xenopus tropicalis, даму биологиясы зерттеулерінде қолданылады. ГМ бақаларды ластануды анықтау сенсоры ретінде де пайдалануға болады, әсіресе эндокриндік жүйеге зиян келтіретін химиялық заттарды анықтау үшін. Австралияда қант бақаларын бақылау үшін гендік инженерияны қолдану туралы ұсыныстар бар. Нематода Caenorhabditis elegans молекулалық биологияны зерттеудегі маңызды модельдік организмдердің бірі болып табылады. РНҚ-ның араласуы (РНҚi) C. elegans-та ашылды және оны екі тізбекті РНҚ-ны экспрессиялайтын бактериялармен қоректендіру арқылы туындатуға болады. Тұрақты трансгенді нематодаларды өндіру де салыстырмалы түрде оңай, және бұл, РНҚi-мен бірге, олардың гендерін зерттеуде қолданылатын негізгі құралдар болып табылады. Трансгенді нематодаларды ең көп қолданылатыны – репортерлік гендерді қоса отырып, ген экспрессиясы мен орналасуын зерттеу болып табылады. Трансгендер фенотиптерді қалпына келтіру, гендердің функциясын зерттеу, жасушаның дамуын нақты уақытта бейнелеу немесе әртүрлі тіндер немесе даму сатылары үшін экспрессияны басқару үшін РНҚi техникаларымен де біріктірілуі мүмкін. Сонымен қатар, токсикология, аурулар және қоршаған ортаның ластануын анықтау үшін де қолданылады. Теңіз қияндарының альбинизмге жауапты гені табылды және оны сирек кездесетін ақ қияндарды жасау үшін пайдаланды. Бұл технология қияндардың ерекше қасиеттеріне жауапты гендерді зерттеуге де мүмкіндік береді, соның ішінде жазда ұйқыға келу, ішек-қарынды шығарып тастау және өлім кезінде денесінің еруі сияқты қасиеттерді зерттеуге жол ашады. Жалпақ құрттар бір жасушадан өзін жаңарту қабілетіне ие. 2017 жылға дейін оларды түрлендірудің тиімді әдісі болмады, бұл зерттеулерге кедергі келтірді. Микроинъекция және сәулеленуді пайдалану арқылы ғалымдар алғашқы генетикалық түрлендірілген жалпақ құрттарды жасады. Қылшықты құрт, теңіз аннелиді де түрлендірілді. Оның ай фазаларымен синхрондалған репродуктивтік циклы, жаңарту қабілеті және эволюцияның баяу қарқыны оны қызықты етеді. Гидра және теңіз анемоны Nematostella vectensis сияқты книдариялар иммунитеттің эволюциясын және белгілі бір даму процестерін зерттеу үшін тартымды модельдік организмдер болып табылады. Генетикалық түрлендірілген басқа жануарларға ескек, гекон, тасбақа, рак, устрица, креветка, моллюск, абулон және губка жатады.

Systems have been developed to create transgenic organisms in a wide variety of other animals. Chickens have been genetically modified for a variety of purposes. This includes studying embryo development, preventing the transmission of bird flu and providing evolutionary insights using reverse engineering to recreate dinosaur like phenotypes. A GM chicken that produces the drug Kanuma, an enzyme that treats a rare condition, in its egg passed US regulatory approval in 2015. Genetically modified frogs, in particular Xenopus laevis and Xenopus tropicalis, are used in developmental biology research. GM frogs can also be used as pollution sensors, especially for endocrine disrupting chemicals. There are proposals to use genetic engineering to control cane toads in Australia. The nematode Caenorhabditis elegans is one of the major model organisms for researching molecular biology. RNA interference (RNAi) was discovered in C. elegans and could be induced by simply feeding them bacteria modified to express double stranded RNA. It is also relatively easy to produce stable transgenic nematodes and this along with RNAi are the major tools used in studying their genes. The most common use of transgenic nematodes has been studying gene expression and localization by attaching reporter genes. Transgenes can also be combined with RNAi techniques to rescue phenotypes, study gene function, image cell development in real time or control expression for different tissues or developmental stages. toxicology, diseases, and to detect environmental pollutants. The gene responsible for albinism in sea cucumbers has been found and used to engineer white sea cucumbers, a rare delicacy. The technology also opens the way to investigate the genes responsible for some of the cucumbers more unusual traits, including hibernating in summer, eviscerating their intestines, and dissolving their bodies upon death. Flatworms have the ability to regenerate themselves from a single cell. Until 2017 there was no effective way to transform them, which hampered research. By using microinjection and radiation scientists have now created the first genetically modified flatworms. The bristle worm, a marine annelid, has been modified. It is of interest due to its reproductive cycle being synchronized with lunar phases, regeneration capacity and slow evolution rate. Cnidaria such as Hydra and the sea anemone Nematostella vectensis are attractive model organisms to study the evolution of immunity and certain developmental processes. Other animals that have been genetically modified include snails, geckos, turtles, crayfish, oysters, shrimp, clams, abalone and sponges.

Реттеу

Генетикалық модификацияланған организмдерді мемлекеттік органдар реттейді. Бұл зерттеулерге, сондай-ақ өсімдіктер мен азық-түліктерді қоса алғанда, генетикалық модификацияланған организмдерді шығаруға қатысты. Генетикалық инженерияға қатысты нормативтік-құқықтық базаны әзірлеу 1975 жылы Калифорния штатының Асиломар қаласында басталды. Асиломар кездесуі рекомбинантты технологияны және осы технологиядан алынған кез келген өнімдерді сақтықпен пайдалану туралы нұсқаулар жиынтығын ұсынды. Биологиялық қауіпсіздік туралы Картахена хаттамасы 2000 жылғы 29 қаңтарда қабылданды және 2003 жылғы 11 қыркүйекте күшіне енді. Бұл - генетикалық модификацияланған организмдерді беруді, оларды пайдалануды және оларды басқаруды реттейтін халықаралық шарт. Бір жүз елу жеті ел осы Хаттамаға мүше болып табылады және олардың көпшілігі оны өздерінің ережелері үшін эталон ретінде пайдаланады. Университеттер мен ғылыми-зерттеу институттарында, әдетте, гендік инженерияны қамтитын кез келген эксперименттерді бекіту үшін жауапты арнайы комитет бар. Көптеген эксперименттерге ұлттық реттеуші топтан немесе заңнамадан рұқсат алу қажет. Барлық қызметкерлер ГМО-ны пайдалану бойынша оқытылуы тиіс және барлық зертханалар ГМО-мен жұмыс істеу үшін өздерінің реттеуші агенттіктерінен рұқсат алуы тиіс. ГМО-ны қамтитын заңнама көбінесе, олар қатаң болса да, организмнің ГМО-сыз нұсқасы үшін қолданыстағы ережелер мен нұсқаулықтардан алынады. ГМО және басқа агенттермен байланысты зертхана қызметкерлері мен қауымдастыққа қатысты салыстырмалы тәуекелдерді бағалау үшін әмбебап жүйе бар. Олар вируленттілігіне, аурудың ауырлығына, жұқтыру тәсіліне және алдын алу шаралары мен емдеу әдістерінің болуына байланысты төрт қауіп санатының біріне жатқызылады. Зертхананың 1 деңгейден (осы деңгей аурумен байланысты емес агенттермен жұмыс істеуге жарамды) 4 деңгейге (өмірге қауіп төндіретін агенттермен жұмыс істеуге) дейінгі төрт биологиялық қауіпсіздік деңгейіне жататыны бар. Әр түрлі елдер әр түрлі деңгейдегі деңгейлерді сипаттау үшін әр түрлі номенклатураны қолданады және әр деңгейде не істеуге болатыны туралы әр түрлі талаптар болуы мүмкін. Генетикалық инженерия өнімдерін пайдалану мақсатына байланысты, елде ереже әр түрлі болады. Мысалы, азық-түлік қауіпсіздігіне жауапты органдар азық-түлікпен пайдалануға арналмаған дақылдарды тексермейді. Кейбір елдер ГМО-ны шығаруға тыйым салған немесе оларды қолдануға шектеу қойған, ал басқалары оларды реттеудің әртүрлі деңгейлерімен рұқсат етеді. 2016 жылы 38 ел ГМО-ны өсіруге ресми түрде тыйым салды немесе тыйым салды, ал тоғыз ел (Алжир, Бутан, Кения, Қырғызстан, Мадагаскар, Перу, Ресей, Венесуэла және Зимбабве) олардың импортын тыйым салды. ГМО-ны өсіруге рұқсат бермейтін елдердің көпшілігі ГМО-ны қолдана отырып зерттеу жүргізуге рұқсат береді. Заңнамаға қарамастан, кейде заңсыз босатулар орын алады, себебі олардың орындалуы әлсіз. ЕО-да өсіру үшін бірнеше ГМО ғана мақұлданған, ал бірқатар ГМО импорттау мен өңдеу үшін мақұлданған. ГМО-ны өсіру Еуропадағы ГМО нарығы туралы пікірталасты тудырды. Бірге өмір сүру ережелеріне байланысты ГМО дақылдарын өсіруге ынталандыру әр түрлі болады. АҚШ саясаты басқа елдер сияқты процеске көп көңіл бөлмейді, тексерілетін ғылыми тәуекелдерге қарайды және елеулі баламалық ұғымын қолданады. Генетикалық редакцияланған организмдер генетикалық модификацияланған организмдер сияқты реттелуі керек пе, жоқ па, бұл туралы пікірталас жүріп жатыр. АҚШ-тың ережелері оларды бөлек деп санайды және оларды бірдей жағдайларда реттемейді, ал Еуропада ГМО - бұл генетикалық инженерия әдістерін қолдану арқылы жасалған кез келген организм. Регуляторларға қатысты негізгі мәселелердің бірі - ГМО өнімдерін таңбалау керек пе. Еуропалық комиссия міндетті түрде таңбалау мен ізденуді талап етеді, бұл ақпараттандырылған таңдау жасауға, жалған жарнамадан аулақ болуға және денсаулыққа немесе қоршаған ортаға зиянды әсері анықталған жағдайда өнімдерді шығаруды жеңілдетуге мүмкіндік береді. Американдық медицина қауымдастығы мен Америка ғылымды дамыту қауымдастығы зияндылығы туралы ғылыми дәлел болмаса, тіпті ерікті түрде таңбалау да адастырушы және тұтынушыларды жалған ескертуші болады дейді. 64 елде нарықтағы ГМО өнімдерін таңбалау талап етіледі. Белгілеу міндетті түрде ГМО құрамының шекті деңгейіне дейін (елдер арасында әр түрлі) немесе ерікті түрде болуы мүмкін. Канада мен АҚШ-та ГМО азықтарын таңбалау ерікті, ал Еуропада барлық азық (өңделген азықтарды қоса) немесе мал азығы, құрамында мақұлданған ГМО-ның 0,9%-дан астамы бар болса, таңбалануы тиіс. 2014 жылы ГМО емес деп таңбаланған өнімдердің сатылымы 30 пайызға өсіп, 1,1 миллиард долларға жетті.

Genetically modified organisms are regulated by government agencies. This applies to research as well as the release of genetically modified organisms, including crops and food. The development of a regulatory framework concerning genetic engineering began in 1975, at Asilomar, California. The Asilomar meeting recommended a set of guidelines regarding the cautious use of recombinant technology and any products resulting from that technology. The Cartagena Protocol on Biosafety was adopted on 29 January 2000 and entered into force on 11 September 2003. It is an international treaty that governs the transfer, handling, and use of genetically modified organisms. One hundred and fifty seven countries are members of the Protocol and many use it as a reference point for their own regulations. Universities and research institutes generally have a special committee that is responsible for approving any experiments that involve genetic engineering. Many experiments also need permission from a national regulatory group or legislation. All staff must be trained in the use of GMOs and all laboratories must gain approval from their regulatory agency to work with GMOs. The legislation covering GMOs are often derived from regulations and guidelines in place for the non GMO version of the organism, although they are more severe. There is a near universal system for assessing the relative risks associated with GMOs and other agents to laboratory staff and the community. They are assigned to one of four risk categories based on their virulence, the severity of the disease, the mode of transmission, and the availability of preventive measures or treatments. There are four biosafety levels that a laboratory can fall into, ranging from level 1 (which is suitable for working with agents not associated with disease) to level 4 (working with life threatening agents). Different countries use different nomenclature to describe the levels and can have different requirements for what can be done at each level. Regulation varies in a given country depending on the intended use of the products of the genetic engineering. For example, a crop not intended for food use is generally not reviewed by authorities responsible for food safety. Some nations have banned the release of GMOs or restricted their use, and others permit them with widely differing degrees of regulation. In 2016, thirty eight countries officially ban or prohibit the cultivation of GMOs and nine (Algeria, Bhutan, Kenya, Kyrgyzstan, Madagascar, Peru, Russia, Venezuela and Zimbabwe) ban their importation. Most countries that do not allow GMO cultivation do permit research using GMOs. Despite regulation, illegal releases have sometimes occurred, due to weakness of enforcement. While only a few GMOs have been approved for cultivation in the EU a number of GMOs have been approved for import and processing. The cultivation of GMOs has triggered a debate about the market for GMOs in Europe. Depending on the coexistence regulations, incentives for cultivation of GM crops differ. The US policy does not focus on the process as much as other countries, looks at verifiable scientific risks and uses the concept of substantial equivalence. Whether gene edited organisms should be regulated the same as genetically modified organism is debated. USA regulations sees them as separate and does not regulate them under the same conditions, while in Europe a GMO is any organism created using genetic engineering techniques. One of the key issues concerning regulators is whether GM products should be labeled. The European Commission says that mandatory labeling and traceability are needed to allow for informed choice, avoid potential false advertising and facilitate the withdrawal of products if adverse effects on health or the environment are discovered. The American Medical Association and the American Association for the Advancement of Science say that absent scientific evidence of harm even voluntary labeling is misleading and will falsely alarm consumers. Labeling of GMO products in the marketplace is required in 64 countries. Labeling can be mandatory up to a threshold GM content level (which varies between countries) or voluntary. In Canada and the US labeling of GM food is voluntary, while in Europe all food (including processed food) or feed which contains greater than 0.9% of approved GMOs must be labeled. In 2014, sales of products that had been labeled as non GMO grew 30 percent to $1.1 billion.

Дау

ГМО-ға қатысты, әсіресе олардың зертханалық ортадан тыс шығарылуына қатысты пікір қақтығыстары бар. Бұл дауға тұтынушылар, өндірушілер, биотехнологиялық компаниялар, мемлекеттік реттеуші органдар, үкіметтік емес ұйымдар және ғалымдар қатысады. Бұл алаңдаушылықтардың көп бөлігі ГМ-өсімдіктерге, олардан өндірілген тағамның қауіпсіздігіне және оларды өсірудің қоршаған ортаға тигізетін әсеріне байланысты. Бұл пікір қақтығыстары сот процестеріне, халықаралық сауда дауларына, наразылықтарға және кейбір елдерде коммерциялық өнімдерге қатысты шектеуші реттеулерге әкелді. Көбінесе ГМО-ның денсаулыққа және қоршаған ортаға тигізетін әсері туралы алаңдаушылықтар туындайды. Оларға аллергиялық реакция тудыру мүмкіндігі, трансгендердің адам жасушаларына көшуі және адамдарға қолдануға рұқсат етілмеген гендердің азық-түлік тізбегіне енуі жатады. Бірақ, соңғы ондаған жылдарда мұндай мысалдардың бірнешеуі байқалды. ГМ-дақылдар мен олармен үйлесімді өсімдіктер арасындағы гендер ағыны, сондай-ақ кең спектрлі гербицидтердің қолдануының артуы гербицидке төзімді арамшөптердің таралу қаупін арттыруы мүмкін. 2001 жылы Мексикадағы дәнді жүгеріде трансгендердің табылғанын көрсететін мақала жарияланғанда гендер ағынының көлемі мен салдары туралы пікір қақтығыстары күшейді. ГМ-өсімдіктерден басқа организмдерге гендер ағынының көлемі, әдетте, табиғи түрде болатыннан төмен екені анықталды. Осы алаңдаушылықтардың кейбірін шешу үшін, ГМО-лардың таралуын бақылауға көмектесетін қасиеттері бар түрлері әзірленді. Генетикалық түрлендірілген лососьтың жабайы лососьпен кездейсоқ шағылысуына жол бермеу үшін, тағамдық мақсатта өсірілген барлық балықтар ұрғашы, триплоидты, 99% -ы көбейтуге қабілетсіз және қашқан лососьтің тірі қалуы мүмкін емес аймақтарда өсіріледі.