Kas ir rekombinantās DNS tehnoloģija?

Rekombinantā DNS jeb rDNS ir DNS, kas veidojas, apvienojot dažādu avotu DNS, izmantojot procesu, ko sauc par ģenētisko rekombināciju. Bieži avoti ir no dažādiem organismiem. Vispārīgi runājot, DNS no dažādiem organismiem ir tāda pati ķīmiskā vispārējā struktūra. Šī iemesla dēļ, apvienojot šķipsnas, ir iespējams izveidot DNS no dažādiem avotiem.

Taustiņu izņemšana

Rekombinantai DNS ir daudz pielietojumu zinātnē un medicīnā. Viens plaši pazīstams rekombinantās DNS lietojums ir DNS ražošanā insulīns. Pirms šīs tehnoloģijas parādīšanās insulīns galvenokārt nāca no dzīvniekiem. Tagad insulīnu var ražot efektīvāk, izmantojot tādus organismus kā E. koli un raugs. Ievietojot gēns insulīnam, ko iegūst no šiem organismiem no cilvēkiem, var ražot insulīnu.

Septiņdesmitajos gados zinātnieki atrada fermentu klasi, kas specifiskos DNS sadalīja nukleotīds kombinācijas. Šie fermenti ir pazīstami kā restrikcijas fermenti. Šis atklājums ļāva citiem zinātniekiem izdalīt DNS no dažādiem avotiem un izveidot pirmo mākslīgo rDNS molekulu. Sekoja citi atklājumi, un šodien pastāv vairākas metodes DNS rekombinēšanai.

Kamēr vairāki zinātnieki bija noderīgi šo rekombinantās DNS procesu attīstībā, Pēteris Lobans, doktorants, kas atrodas aizbildnībā ar Dale Kaizers Stenfordas Universitātes Bioķīmijas katedrā parasti tiek atzīts par pirmo, kurš ierosināja rekombinanta ideju DNS. Citi Stenfordas darbinieki palīdzēja izstrādāt oriģinālos paņēmienus.

Kaut arī mehānismi var ļoti atšķirties, vispārīgais ģenētiskās rekombinācijas process ietver šādus soļus.

1. Konkrēts gēns (piemēram, cilvēka gēns) tiek identificēts un izolēts.
2. Šis gēns tiek ievietots a vektors. Vektors ir mehānisms, ar kura palīdzību gēna ģenētiskais materiāls tiek pārnests citā šūnā. Plazmīdas ir parastā vektora piemērs.
3. Vektors tiek ievietots citā organismā. To var sasniegt ar vairākiem atšķirīgiem veidiem gēnu pārnešana tādas metodes kā ultraskaņa, mikroinjekcijas un elektroporācija.
4. Pēc vektora ievadīšanas šūnas, kurās ir rekombinants vektors, tiek izolētas, atlasītas un kultivētas.
5. Gēnu ekspresē tā, lai vēlamo produktu galu galā varētu sintezēt, parasti lielos daudzumos.

Rekombinantās DNS tehnoloģiju izmanto vairākos gadījumos, ieskaitot vakcīnas, pārtikas produktus, farmaceitiskos produktus, diagnostikas testus un ģenētiski modificētus augus.

Vakcīnas ar vīrusu olbaltumvielām, ko ražo baktērijas vai raugs no rekombinētiem vīrusu gēniem tiek uzskatīti par drošākiem nekā tie, kas izveidoti ar tradicionālākām metodēm un satur vīrusu daļiņas.

Kā minēts iepriekš, insulīns ir vēl viens rekombinantās DNS tehnoloģijas izmantošanas piemērs. Iepriekš insulīnu ieguva no dzīvniekiem, galvenokārt no cūku un govju aizkuņģa dziedzera, bet izmantojot rekombinantus DNS tehnoloģija cilvēka insulīna gēna ievietošanai baktērijās vai raugā padara vienkāršāku lielāku ražošanu daudzumi.

Vairāki citi farmācijas produkti, piemēram antibiotikas un cilvēka olbaltumvielu aizvietotājus ražo ar līdzīgām metodēm.

Virkne pārtikas produktu tiek ražoti, izmantojot rekombinantās DNS tehnoloģiju. Viens izplatīts piemērs ir himozīna enzīms an ferments izmanto siera gatavošanā. Tradicionāli tas ir atrodams himozīnā, ko gatavo no teļu kuņģiem, bet kas ražo chimozīns gēnu inženierijas ceļā ir daudz vienkāršāks un ātrāks (un tas neprasa mazuļu nogalināšanu) dzīvnieki). Mūsdienās lielāko daļu siera, kas ražots Amerikas Savienotajās Valstīs, ražo ar ģenētiski modificētu himozīnu.

Rekombinantās DNS tehnoloģiju izmanto arī diagnostikas testēšanas jomā. RDNS tehnoloģijas izmantošana ir devusi labumu ģenētiskai pārbaudei plašā diapazonā, piemēram, cistiskā fibroze un muskuļu distrofija.

Lai ražotu gan pret insektiem, gan pret herbicīdiem izturīgas kultūras, ir izmantota rekombinantās DNS tehnoloģija. Visizplatītākās pret herbicīdiem izturīgās kultūras ir izturīgas pret glifosāta, parasto nezāļu iznīcinātāja, pielietošanu. Šāda augkopība nav bez šaubām, jo ​​daudzi apšauba šādu ģenētiski modificētu kultūru ilgtermiņa drošību.

Zinātnieki ir satraukti par ģenētisko manipulāciju nākotni. Kaut arī paņēmieni pie horizonta atšķiras, visiem ir kopīga precizitāte, ar kuru var manipulēt ar genomu.

Viens no šādiem piemēriem ir CRISPR-Cas9. Is ir molekula, kas ļauj ļoti precīzi ievadīt vai izdzēst DNS. CRISPR ir saīsinājums no "Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats", savukārt Cas9 ir saīsinājums no "CRISPR saistīts proteīns 9". Pēdējo vairāku gadu laikā zinātniskā sabiedrība ir satraukta par tās izmantošanas perspektīvām. Saistītie procesi ir ātrāki, precīzāki un lētāki nekā citas metodes.

Kaut arī liela daļa sasniegumu pieļauj precīzākus paņēmienus, tiek izvirzīti arī ētikas jautājumi. Piemēram, tā kā mums ir tehnoloģija kaut ko darīt, vai tas nozīmē, ka mums tas jādara? Kāda ir precīzākas ģenētiskās testēšanas ētiskā ietekme, jo īpaši, ja tā attiecas uz cilvēku ģenētiskajām slimībām?

Sākot ar Paula Berga darbu, kurš 1975. gadā organizēja Starptautisko rekombinantās DNS molekulu kongresu, līdz pašreizējam vadlīnijās, kuras noteikusi Nacionālie veselības institūti (NIH), ir izvirzīti vairāki pamatoti ētiski apsvērumi, un uzrunāts.

NIH vadlīnijās ņemiet vērā, ka tajās "sīki aprakstīta drošības prakse un ierobežošanas procedūras pamata un klīniskajiem pētījumiem, kas saistīti ar rekombinantiem vai sintētiskiem nukleīnskābju molekulas, ieskaitot tādu organismu un vīrusu radīšanu un izmantošanu, kas satur rekombinantās vai sintētiskās nukleīnskābes molekulām ". Vadlīnijas ir izstrādātas, lai sniegtu pētniekiem pienācīgas vadlīnijas pētījumu veikšanai šajā laukā.

Bioētiķi apgalvo, ka zinātnei vienmēr jābūt ētiski līdzsvarotai, lai sasniegumi būtu labvēlīgi cilvēcei, nevis kaitīgi.

• Kochunni, Deena T un Jazir Haneef. “5 posmi rekombinantās DNS tehnoloģijā vai RDNA tehnoloģijā.” 5 rekombinantās DNS tehnoloģijas vai RDNA tehnoloģijas darbības ~, www.biologyexams4u.com/2013/10/steps-in-recombinant-dna-technology.html.
• Dzīvības zinātnes. “Rekombinantās DNS tehnoloģijas izgudrojums LSF Magazine Medium.” Medijs, LSF Magazine, 12. nov. 2015, medium.com/lsf-magazine/the-invention-of-recombinant-dna-technology-e040a8a1fa22.
• “NIH vadlīnijas - Zinātnes politikas birojs.” Nacionālie veselības institūti, ASV Veselības un cilvēku pakalpojumu departaments, osp.od.nih.gov/biotechnology/nih-guidelines/.