Τι είναι η τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA;

Ανασυνδυασμένο DNA ή rDNA είναι DNA που σχηματίζεται με συνδυασμό DNA από διαφορετικές πηγές μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται γενετικός ανασυνδυασμός. Συχνά, οι πηγές προέρχονται από διαφορετικούς οργανισμούς. Γενικά μιλώντας, DNA από διαφορετικούς οργανισμούς έχει την ίδια χημική γενική δομή. Για το λόγο αυτό, είναι δυνατό να δημιουργηθεί DNA από διαφορετικές πηγές, συνδυάζοντας κλώνους.

Βασικές τακτικές

Το ανασυνδυασμένο DNA έχει πολλές εφαρμογές στην επιστήμη και την ιατρική. Μία πολύ γνωστή χρήση του ανασυνδυασμένου ϋΝΑ είναι στην παραγωγή του ινσουλίνη. Πριν από την εμφάνιση αυτής της τεχνολογίας, η ινσουλίνη προήλθε σε μεγάλο βαθμό από ζώα. Η ινσουλίνη μπορεί τώρα να παραχθεί πιο αποτελεσματικά χρησιμοποιώντας οργανισμούς όπως ο Ε. coli και ζύμη. Εισάγοντας το

Στη δεκαετία του '70, οι επιστήμονες βρήκαν μια τάξη ενζύμων που διέσπασαν το DNA συγκεκριμένα νουκλεοτίδιο συνδυασμοί. Αυτά τα ένζυμα είναι γνωστά ως περιοριστικά ένζυμα. Η ανακάλυψη αυτή επέτρεψε σε άλλους επιστήμονες να απομονώσουν το DNA από διαφορετικές πηγές και να δημιουργήσουν το πρώτο μόριο τεχνητού rDNA. Άλλες ανακαλύψεις ακολούθησαν και σήμερα υπάρχουν πολλές μέθοδοι για ανασυνδυασμό DNA.

Ενώ αρκετοί επιστήμονες παίζουν καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη αυτών των διαδικασιών ανασυνδυασμένου DNA, ο Peter Lobban, πτυχιούχος φοιτητής υπό την κηδεμονία Ο Dale Kaiser στο Τμήμα Βιοχημείας του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ, συνήθως πιστώνεται με το να είναι ο πρώτος που προτείνει την ιδέα ανασυνδυασμού DNA. Άλλοι στο Στάνφορντ βοήθησαν στην ανάπτυξη των αρχικών τεχνικών που χρησιμοποιήθηκαν.

Ενώ οι μηχανισμοί μπορούν να διαφέρουν ευρέως, η γενική διαδικασία γενετικού ανασυνδυασμού περιλαμβάνει τα ακόλουθα βήματα.

1. Ένα συγκεκριμένο γονίδιο (για παράδειγμα ένα ανθρώπινο γονίδιο) αναγνωρίζεται και απομονώνεται.
2. Αυτό το γονίδιο εισάγεται σε a διάνυσμα. Ένας φορέας είναι ο μηχανισμός με τον οποίο το γενετικό υλικό του γονιδίου μεταφέρεται σε άλλο κύτταρο. Τα πλασμίδια είναι ένα παράδειγμα ενός κοινού φορέα.
3. Ο φορέας εισάγεται σε έναν άλλο οργανισμό. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με έναν αριθμό διαφορετικών μεταφορά γονιδίων μεθόδους όπως κατεργασία με υπερήχους, μικροέγχυση και ηλεκτροδιάτρηση.
4. Μετά την εισαγωγή του φορέα, κύτταρα που έχουν τον ανασυνδυασμένο φορέα απομονώνονται, επιλέγονται και καλλιεργούνται.
5. Το γονίδιο εκφράζεται έτσι ώστε το επιθυμητό προϊόν να μπορεί τελικά να συντεθεί, συνήθως σε μεγάλες ποσότητες.

Η τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA χρησιμοποιείται σε πολλές εφαρμογές, όπως εμβόλια, προϊόντα διατροφής, φαρμακευτικά προϊόντα, διαγνωστικές δοκιμές και γενετικά τροποποιημένες καλλιέργειες.

Εμβόλια με ιικές πρωτεΐνες που παράγονται από βακτήρια ή ζυμομύκητες από ανασυνδυασμένα ιικά γονίδια θεωρούνται ασφαλέστερα από εκείνα που δημιουργούνται από πιο παραδοσιακές μεθόδους και περιέχουν ιικά σωματίδια.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η ινσουλίνη είναι ένα άλλο παράδειγμα χρήσης της τεχνολογίας ανασυνδυασμένου DNA. Προηγουμένως, η ινσουλίνη ελήφθη από ζώα, κυρίως από το πάγκρεας χοίρων και αγελάδων, αλλά χρησιμοποιώντας ανασυνδυασμένο Η τεχνολογία DNA για την εισαγωγή του γονιδίου της ανθρώπινης ινσουλίνης σε βακτήρια ή ζύμη καθιστά απλούστερη την παραγωγή μεγαλύτερων ποσότητες.

Ορισμένα άλλα φαρμακευτικά προϊόντα, όπως αντιβιοτικά και αντικαταστάσεις ανθρώπινων πρωτεϊνών, παράγονται με παρόμοιες μεθόδους.

Ορισμένα προϊόντα διατροφής παράγονται με χρήση τεχνολογίας ανασυνδυασμένου DNA. Ένα κοινό παράδειγμα είναι το ένζυμο χυμοσίνης, ένα ένζυμο που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή τυριού. Παραδοσιακά, βρίσκεται σε πυτιά η οποία παρασκευάζεται από τα στομάχια των μόσχων, αλλά παράγει η χυμοσίνη μέσω της γενετικής μηχανικής είναι πολύ ευκολότερη και ταχύτερη (και δεν απαιτεί τη θανάτωση των νέων των ζώων). Σήμερα, η πλειοψηφία του τυριού που παράγεται στις Ηνωμένες Πολιτείες παρασκευάζεται με γενετικώς τροποποιημένη χυμοσίνη.

Η τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA χρησιμοποιείται επίσης στο πεδίο διαγνωστικού ελέγχου. Οι γενετικές εξετάσεις για ένα ευρύ φάσμα συνθηκών, όπως η κυστική ίνωση και η μυϊκή δυστροφία, επωφελήθηκαν από τη χρήση της τεχνολογίας rDNA.

Η τεχνολογία ανασυνδυασμένου ϋΝΑ χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή τόσο ανθεκτικών στα έντομα όσο και των ζιζανιοκτόνων καλλιεργειών. Οι πιο κοινές καλλιέργειες ανθεκτικές σε ζιζανιοκτόνα είναι ανθεκτικές στην εφαρμογή του glyphosate, ενός κοινού φονέα ζιζανίων. Αυτή η φυτική παραγωγή δεν είναι αδύνατη, καθώς πολλοί αμφισβητούν τη μακροπρόθεσμη ασφάλεια αυτών των γενετικά τροποποιημένων καλλιεργειών.

Οι επιστήμονες είναι ενθουσιασμένοι για το μέλλον της γενετικής χειραγώγησης. Ενώ οι τεχνικές στον ορίζοντα διαφέρουν, όλες έχουν την κοινή ακρίβεια με την οποία μπορεί να χειριστεί το γονιδίωμα.

Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι το CRISPR-Cas9. Το Is είναι ένα μόριο που επιτρέπει την εισαγωγή ή τη διαγραφή του DNA με εξαιρετικά ακριβή τρόπο. CRISPR είναι ένα ακρωνύμιο για τις "Συγκεντρωμένες τακτικές παρεμβληθείσες σύντομες παλινδρομικές επαναλήψεις" ενώ το Cas9 είναι συντομογραφία της "CRISPR σχετιζόμενης πρωτεΐνης 9". Τα τελευταία χρόνια η επιστημονική κοινότητα ενθουσιάστηκε για τις προοπτικές χρήσης της. Οι σχετικές διαδικασίες είναι ταχύτερες, πιο ακριβείς και λιγότερο ακριβές από άλλες μεθόδους.

Παρόλο που πολλές από τις προόδους επιτρέπουν πιο ακριβείς τεχνικές, τίθενται επίσης δεοντολογικά ζητήματα. Για παράδειγμα, επειδή έχουμε την τεχνολογία να κάνουμε κάτι, αυτό σημαίνει ότι πρέπει να το κάνουμε; Ποιες είναι οι ηθικές συνέπειες της ακριβέστερης γενετικής εξέτασης, ιδίως όσον αφορά τις ανθρώπινες γενετικές ασθένειες;

Από την πρώιμη δουλειά του Paul Berg που οργάνωσε το Διεθνές Συνέδριο για τα Ανασυνδυασμένα Μόρια DNA το 1975, στο σημερινό κατευθυντήριες γραμμές που εκπόνησαν τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας (NIH), έχουν εγερθεί αρκετές έγκυρες ηθικές ανησυχίες και απευθύνεται.

Οι κατευθυντήριες γραμμές του NIH, σημειώνουν ότι "περιγράφουν λεπτομερώς τις πρακτικές ασφάλειας και τις διαδικασίες περιορισμού για βασικές και κλινικές έρευνες που περιλαμβάνουν ανασυνδυασμένη ή συνθετική μόρια νουκλεϊκού οξέος, συμπεριλαμβανομένης της δημιουργίας και χρήσης οργανισμών και ιών που περιέχουν ανασυνδυασμένο ή συνθετικό νουκλεϊνικό οξύ μόρια ". Οι κατευθυντήριες γραμμές έχουν σχεδιαστεί για να παρέχουν στους ερευνητές κατευθυντήριες γραμμές για τη διεξαγωγή των ερευνών αυτό το πεδίο.

Οι βιοηθικοί πιστεύουν ότι η επιστήμη πρέπει πάντα να είναι ηθικά ισορροπημένη, έτσι ώστε η πρόοδος να είναι ωφέλιμη για την ανθρωπότητα και όχι επιβλαβή.

• Kochunni, Deena Τ και Jazir Haneef. "5 βήματα στην τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA ή στην τεχνολογία RDNA". 5 βήματα στην τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA ή τεχνολογία RDNA ~, www.biologyexams4u.com/2013/10/steps-in-recombinant-dna-technology.html.
• Βιοεπιστήμες. "Η εφεύρεση της τεχνολογίας ανασυνδυασμένου DNA LSF Magazine Medium." Μεσαίο, LSF Magazine, 12 Νοε. 2015, medium.com/lsf-magazine/the-invention-of-recombinant-dna-technology-e040a8a1fa22.
• "Κατευθυντήριες γραμμές NIH - Γραφείο Πολιτικής Επιστήμης." Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας, Τμήμα Υγείας και Ανθρωπίνων Υπηρεσιών των ΗΠΑ, osp.od.nih.gov/biotechnology/nih-guidelines/.