Transformacja genetyczna

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Transformacja genetyczna (transgenizacja, transgeneza) - wprowadzenie do komórki obcego materiału genetycznego (DNA), zwłaszcza niewielkiej jego porcji, obejmującej jeden do kilku genów. Zmodyfikowana w ten sposób komórka oraz - w przypadku organizmów wielokomórkowych - zregenerowany z niej organizm nosi nazwę transformanta.

Gen wprowadzony na zasadzie transformacji do komórki-biorcy zwany jest ogólnie transgenem. Transformant i jego potomstwo dziedziczące transgeny nazywa się organizmami transgenicznymi albo zgodnie z przyjętym obyczajem, choć nie całkiem zgodnie z logiką, organizmami genetycznie zmodyfikowanymi, czyli GMO. Otrzymywanie transformantów, czyli transformacja genetyczna jest istotą inżynierii genetycznej.

Zwykle terminów tych nie używa się do omawiania przeniesienia do komórki całego genomu innej komórki, albo jego dużych fragmentów, np. kilku chromosomów. Takie modyfikacje o znacznie większym zakresie są domeną inżynierii komórkowej, hodowli rekombinacyjnej i inżynierii chromosomowej.

Wszystkie powyższe techniki, a także parę innych, np: indukowana mutageneza, pozwalają na modyfikowanie genomów, ale przyjęło się nazywać organizmami genetycznie zmodyfikowanymi tylko te, które zostały otrzymane metodami inżynierii genetycznej. Dużo rzadziej nazywa się w ten sposób także te, które są efektem sztucznie wywołanego łączenia się (fuzjonowania) komórek czyli inżynierii komórkowej. Granica między inżynierią genetyczną, a inżynierią komórkową zaciera się stopniowo, w miarę jak możliwe staje się stosowanie do transformacji coraz większych fragmentów DNA.

Różnice między inżynierią genetyczną, a innymi metodami modyfikowania genomów organizmów dotyczą metod i skutków.

Ze względu na niewielki zakres modyfikacji, skutki transformacji genetycznej wydają się znacznie lepiej przewidywalne niż wszelkich innych modyfikacji genomów. Z drugiej strony, ze względu na fakt, że inżynieria genetyczna jest dziedziną bardzo młodą i człowiek ma w przeprowadzaniu transformacji genetycznej mniej doświadczenia niż w pozostałych metodach doskonalenia organizmów, transformacja genetyczna budzi szczególnie dużo społecznych obaw. Wątpliwości rodzą się też z faktu, że przy wykorzystaniu transformacji genetycznej można wprowadzić do organizmu-biorcy DNA dowolnego innego organizmu. Wydaje się więc, że ta technika obala istniejące od zawsze bariery genetyczne pomiędzy różnymi gatunkami, a nawet królestwami.

Z drugiej strony, dane biologii molekularnej wskazują, że takie egzotyczne wędrówki genów zdarzają się jednak w naturze dość powszechnie. Uczestniczą w nich nieustannie organizmy, które po niewielkich modyfikacjach człowiek zastosował jako wektory do transformacji.

Metody transformacji[edytuj | edytuj kod]

Metody transformacji dzieli się zwykle na wektorowe i bezwektorowe (transformacji bezpośredniej). W metodach wektorowych wykorzystuje się jakiś organizm pośredniczący, przenoszący transgen do komórki-biorcy (wektor do transformacji). W metodach bezpośredniej transformacji stosuje się różne sposoby ułatwienia transgenom pokonywania bariery błonowej komórki-biorcy:

  1. środki chemiczne zwiększające przepuszczalność błony, stosowane w roztworze wraz z DNA (glikol polietylenowy do roślinnych izolowanych protoplastów, chlorek rubidu, chlorek wapnia do chemicznej transformacji bakterii),
  2. DNA zamknięte w liposomach -lipidowych pęcherzykach (metoda lipofekcji; głównie do transformowania komórek zwierzęcych),
  3. do roztworu DNA dodawana zawiesina ostrokrawędzistych, mikroskopijnych kryształków węglika krzemu; energiczne wytrząsanie w takiej zawiesinie komórek lub protoplastów roślinnych ułatwia przenikanie DNA do ich wnętrza (stosowana sporadycznie, opracowana niedawno),
  4. przenikanie DNA wspomagane impulsem elektrycznym (elektroporacja - do transformowania komórek bakterii, zwierząt, lub protoplastów roślin i grzybów),
  5. wstrzeliwanie cząsteczek DNA przy pomocy armatki genowej (metoda biolistyczna - do transformowania komórek zwierząt, grzybów i roślin, zarówno dwu- jak i jednoliściennych; najczęściej wykorzystywana metoda bezpośredniej transformacji roślin),
  6. wstrzykiwanie DNA do komórki biorcy, albo nawet bezpośrednio do jej jądra (mikroiniekcja - głównie do transformowania zwierząt),
  7. wstrzykiwanie DNA w okolice komórek o dużej aktywności podziałowej i stosunkowo przepuszczalnych ścianach (głównie do pąków; metoda makroiniekcji - oczywiście do transformowania roślin),
  8. elektrotransformacja - w odróżnieniu od elektroporacji, stosowanie nie krótkotrwałego impulsu wysokiego napięcia, ale prądu stałego o niewielkim napięciu (np. 50V), działającego przez kilkanaście minut (w tej metodzie DNA wprowadzane jest więc do komórek na zasadzie elektroforezy; stosowana sporadycznie do transformowania roślin).

Regułą jest, że nawet jeśli zabiegowi transformacji poddaje się cały organizm, organ, czy inną dużą grupę komórek, transgen dociera tylko do niektórych z nich (nie dotyczy to jedynie mikroiniekcji). Dlatego po przeniesieniu transgenu, zwykle połączonego z różnymi sekwencjami pomocniczymi i tworzącego z nimi tzw. konstrukt trzeba hodować modyfikowany obiekt w obecności czynników selekcyjnych, tak by wyszukać nieliczne zwykle transformanty.

Transformacja bezpośrednia (bezwektorowa) komórek eukariotycznych bywa czasem nazywana transfekcją. Nie należy mylić transformacji genetycznej z biotransformacją czyli biokonwersją.