Оглавление

Оглавление
Предисловие редакторов русского издания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Благодарности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Глава 1. Биотехнология и геномика. Медицинский аспект . . . . . . . . . . 15
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Технология рекомбинантных ДНК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Дополнение 11 Основные ферменты, используемые
для манипуляций с ДНК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Метод молекулярного клонирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Дополнение 12 Гельэлектрофорез. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Идентификация и клонирование специфических генов . . . . . . . . . . . . . . 20
Функциональная характеристика клонированных генов . . . . . . . . . . . . . . 23
Дополнение 13 Зонды для гибридизации на основе нуклеиновых кислот
(НКзонды для гибридизации) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
От рекомбинантной ДНК к молекулярной медицине . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Использование ДНКпоследовательностей в качестве
инструментов диагностики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Получение терапевтических белков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Генная медицина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Модели болезней . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Влияние геномики на медицину . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Новая молекулярная медицина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Об этой книге . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Оглавление
273
Дополнительная литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Глава 2. Основные принципы геномики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Новые достижения: проект «Геном человека» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Дополнение 21 Что такое геномика? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Дополнение 22 Геномы модельных организмов как первоначальные
задачи проекта «Геном человека» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Дополнение 23 Этические, юридические и социальные аспекты (ELSI)
проекта «Геном человека» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Революция в генетическом картировании . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Дополнение 24 Вариации в геноме человека . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Революция в физическом картировании . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Дополнение 25 Опорная STSкарта генома человека . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Стратегия секвенирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Дополнение 26 «Черновые» варианты и окончательные
последовательности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Аннотирование генома . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Перспективы: функциональная геномика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Сравнение последовательностей. Сравнительная геномика . . . . . . . . . . . 58
Дополнение 27 Стандартизованная структурная и функциональная
классификация белков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Транскриптомика. Глобальный анализ мРНК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Дополнение 28 Производство точечных и олигонуклеотидных
микрочипов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Протеомика. Глобальный анализ белков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Биотехнологические основы разделения протеомов . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Дополнение 29 Белковые чипы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Характеристика белков с помощью массспектрометрии . . . . . . . . . . . . . 73
Применение экспрессионной протеомики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Биотехнологические основы протеомики взаимодействий . . . . . . . . . . . . 76
Мутационная геномика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Дополнительная литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Глава 3. Геномика и ее роль в лечении инфекционных заболеваний . . . 85
Микроорганизмы, вызывающие заболевания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Откуда появляются новые болезни? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Идентификация возбудителей болезни . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Дополнение 31 Средства биологической войны. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
274
Оглавление
Дополнение 32 Типирование патогенов в судебной медицине . . . . . . . . . 95
Молекулярная эпидемиология . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Устойчивость организмахозяина к инфекции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Понятие бактериальной патогенности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Островки патогенности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Сравнительная геномика и пластичность генома . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Дополнение 33 Геномные вариации штаммов туберкулезной
вакцины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Дополнение 34 Очерки истории происхождения метициллин
устойчивого штамма Staphylococcus aureus (метициллинустойчивого
золотистого стафилококка, MRSA) и эпидемия синдрома
токсического шока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Борьба с инфекционными заболеваниями . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Новые подходы к вакцинированию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Геномика и разработка новых антибактериальных препаратов . . . . . . . 107
Борьба с грибковыми инфекциями . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Успехи в лечении протозойных инфекций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Дополнение 35 Жизненный цикл малярийного паразита. . . . . . . . . . . . . 114
Разработка противовирусных препаратов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Дополнение 36 Высокоактивная антивирусная терапия
(ВААВТ, или англ. HAART) при лечении СПИДа. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Дополнительная литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
Глава 4. Исследование и лечение генетических заболеваний . . . . . . 121
Типы генетических заболеваний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Диагностика моногенных болезней . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Лечение моногенных болезней . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Дополнение 41 Рибозимы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
Поиск генов, ответственных за моногенные болезни, и выявление их
функций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Позиционное клонирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Метод геновкандидатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
Дополнение 42 Последовательность генома мыши и ее значимость
для изучения болезней человека . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
Анализ полигенных болезней . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Безмодельный (непараметрический) анализ сцеплений . . . . . . . . . . . . . 135
Дополнение 43 Связь между диабетом I типа и ГКГ . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Картирование неравновесных сцеплений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
Гаплотипы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
Оглавление
275
Главный комплекс гистосовместимости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
Индивидуальные реакции на лекарства (фармакогеномика) . . . . . . . . . . . . 141
Дополнение 44 Социальные и этические проблемы . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Дополнительная литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Глава 5. Диагностика и лечение рака . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Молекулярные основы рака . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
Дополнение 51 Рак как эволюционный процесс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
Дополнение 52 Молекулярный контроль клеточной
пролиферации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
Роль геномики в изучении рака . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
Новые методы диагностики рака . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Новые подходы к лечению рака . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
Радиотерапия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Химиотерапия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Биотерапия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Новые терапевтические мишени . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Дополнительная литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
159
160
164
166
168
Глава 6. Крупномасштабное производство биофармацевтических
препаратов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Краткий обзор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Дополнение 61 Названия моноклональных антител . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
Производство моноклональных антител . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
Дополнение 62 Человеческие антитела, полученные с помощью
фагового дисплея. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Радиоиммунотерапия и диагностическая визуализация . . . . . . . . . . . . . .
Другие модифицированные антитела . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Крупномасштабное культивирование микроорганизмов . . . . . . . . . . . . . . .
175
175
176
176
Крупномасштабное культивирование животных клеток . . . . . . . . . . . . . . . . 180
Дополнение 63 Иммортализованные клетки в генетических
исследованиях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
Экспрессионные системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
Дальнейшие производственные процессы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
Генетические манипуляции для облегчения процедур очистки
биофармацевтических препаратов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
Качество биофармацевтических препаратов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
276
Оглавление
Дополнение 64 Использование лектиновых микрочипов для анализа
гликозилирования биофармацевтических препаратов . . . . . . . . . . . . . . . 193
Международный стандарт качества GMP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Дополнение 65. Термины, используемые при производстве
биофармацевтических препаратов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Альтернативные системы производства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Дополнительная литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
Глава 7. Геномика и создание новых лекарственных препаратов . . . . 199
Введение. Как разрабатывают лекарства? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
Высокоэффективный скрининг . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
Дополнение 71 Сцинтилляционный анализ близкого расстояния . . . . . 204
Подтверждение действенности препарата и животные модели . . . . . . . . . . 209
Дополнение 72 Примеры лекарственных мишеней,
подтвержденных в нокаутных мышиных моделях . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
Комбинаторная химия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
Динамические комбинаторные библиотеки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
Виртуальный скрининг . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
Комбинаторный биосинтез и химический биосинтез . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
Метаболизм лекарств . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
Токсикогеномика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
Дополнительная литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
Глава 8. Генная и клеточная терапия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
Дополнение 81 Этические аспекты применения генной терапии. . . . . . 226
Генная терапия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
Пути доставки генов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
Механизмы доставки генов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
Дополнение 82 Свойства вирусных векторов для доставки генов . . . . . . 230
Примеры лечения заболеваний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
Лекарства на основе нуклеиновых кислот . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
Антисмысловые препараты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Лекарства на основе рибозимов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Возможности малых интерферирующих РНК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Аптамеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Генная терапия инфекционных заболеваний: ВИЧ . . . . . . . . . . . . . . . . .
240
240
241
242
243
Оглавление
277
ДНКвакцины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
Модели болезней . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Модели моногенных болезней . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
Дополнение 83 Перенос генов мышам. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
Модели комплексных болезней . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
Клеточная терапия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
Стволовые клетки и клонирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
Дополнение 84 Этические аспекты клонирования человека . . . . . . . . . . 252
Трансплантация органов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
Дополнительная литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
Предметный указатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
Латинские названия и английские сокращения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270