Materiał genetyczny

Inżynieria genetyczna - zespół technik badawczych pozwalający na wyizolowanie i charakterystykę określonych genów , a także wprowadzenie do nich zmian. Dziedzina młodsza od biotechnologii. Rozwijana od początku lat 70-tych naszego wieku. Podstawą jej rozwoju była seria odkryć , z których wiele zostało nagrodzonych Nagrodami Nobla.

Odkrycie dwóch typów enzymów przyczyniło się w dużej mierze do rozwinięcia technik klonowania DNA. Pierwszy z nich to enzymy restrykcyjne - tnące DNA każdego organizmu na powtarzalny komplet fragmentów. Drugi typ to ligazy - enzymy trwale łączące pocięte fragmenty z samoreplikującymi się cząsteczkami DNA tzw. wektorami. Pozwala to na produkowanie zrekombinowanego DNA. Może on być włączany do odpowiednich komórek - komórek gospodarza. Najczęściej są to komórki bakteryjne ale również często stosuje się komórki drożdży , owadów czy ssaków. Wszystkie komórki potomne jednej komórki niosące ten sam rodzaj zrekombinowanego DNA to klon. Istnieją techniki pozwalające na wyizolowanie klonu zawierającego pożądany fragment DNA. Może on zostać zsekwencjonowany - inżynieria genetyczna dysponuje metodami umożliwiającymi poznanie kolejności nukleotydów praktycznie nieograniczonej długości cząsteczki DNA. Jest to zazwyczaj ostateczny etap analizy genu i chyba najdokładniejszy. Obecnie w dużej mierze zautomatyzowany. Niebawem poznana zostanie całkowicie sekwencja ludzkiego genomu. Kilka mniejszych genomów już zostało zsekwencjonowanych.

Ponadto istnieją procedury chemicznej syntezy DNA z dokładnością do 1 bp. Rekombinowane DNA może być więc produktem zarówno kombinacji naturalnie istniejących sekwencji DNA jak i chemicznie syntetyzowanych fragmentów DNA.

Opracowano także techniki umożliwiające wprowadzenie precyzyjnych zmian w określonych pozycjach nici DNA. Jest to tzw. ukierunkowana mutageneza. Można dzięki temu poznać funkcje genu badając efekt zastąpienia w organizmie genu dzikiego przez gen zmutowany lub też przeprowadzić szczegółową analizę funkcjonalną i poznać miejsce położenia sekwencji nukleotydowych odpowiedzialnych za regulację ekspresji.

W połowie lat 80-tych opracowano technikę - PCR , która pozwala na powielenie dowolnej sekwencji DNA o ile znamy krótkie sekwencje ją otaczające. Oprócz tego , że jest to w pewnym sensie metoda alternatywna do klonowania znalazła także szereg innych zastosowań. Umożliwiła rzeczy wcześniej praktycznie niewykonalne - analizę DNA ze szczątków organizmów kopalnych czy mumii egipskich a także rozwiązała szereg problemów związanych z diagnostyką , kryminalistyką itp.

Inżynieria genetyczna powoli i systematycznie wkroczyła w coraz to nowe dziedziny życia ludzkiego. Wykorzystuje się ją obecnie w medycynie : zrówno w diagnostyce jak i profilaktyce czy nawet terapii. Przemysł farmaceutyczny skorzystał dzięki stworzeniu szeregu leków dzięki technikom rekombinowanego DNA. Coraz śmielej współczesna biotechnologia próbuje ingerować w naturę. Prawdopodobnie niedługo powszechna stanie się transgenizacja zwierząt i roślin , być może także ich klonowanie. Perspektywy zastosowań są niezmiernie szerokie. Jak każda rewolucyjna idea wywołuje szereg kontrowersji ale i nadziei. http://zguw.ibb.waw.pl/~knbm/bmwi/podrek/biotech/biotech0.html

a to ze sciagi! : INŻYNIERIA GENETYCZNA

Pojęcie ,,inżynieria genetyczna\'\' ma bardzo krótką historię. Pojawiło się dopiero w połowie lat 70-tych, gdy po raz pierwszy stało się możliwe ukierunkowane przerabianie genów. Po to, by opisać działanie ,,inżynierów genetyków\'\' konieczne jest wprowadzenie kilku pojęć. Materiałem genetycznym wszystkich organizmów jest kwas deoksyrybonukleinowy - DNA, w którym zapisana jest informacja o wszystkich białkach obecnych w danym organiźmie. Zapis dotyczący jednego białka nazywany jest genem. Najprostsze bakterie mają około 500 genów, u człowieka jest ich około 100 tysięcy. Odkrycia biologii molekularnej począwszy od lat 50-tych doprowadziły do tak dobrego poznania struktury DNA, że stało się możliwe klonowanie - uzyskiwanie pojedynczych genów w formie czystej. Nie brzmi to może jako ewenement, ale miało to olbrzymie znaczenie poznawcze, i niemniej istotne praktyczne. U człowieka istnieje kilka tysięcy zaburzeń, zwanych chorobami genetycznymi, wynikającymi ze zmian w ludzkich genach. Zmiany te nazywamy mutacjami - powodują one brak produkcji danego białka lub produkcję białka defektywnego. Większość tych chorób można leczyć tylko objawowo, bo nie jest możliwe usunięcie pierwotnego defektu. Dla pewnej grupy chorób (hemofilia, zaburzenia zwiazane z brakiem hormonu wzrostu, rozedma wynikająca z braku alfa-1-antytrypsyny) jedynym sposobem leczenia jest podawanie białka identycznego z obecnym w ludzkim organizmie. Jest ewidentne, że pozyskiwanie takich produktów jest wielkim problemem. Niektóre z nich (właśnie czynniki krzepliwości krwi) uzyskiwano dawniej z krwi ochotników - obecnie raczej się unika krwi jako materiału wyjściowego do preparatyki białek ze względu na zaistniałe przypadki zakażenia hemofilityków przyjmujących te produkty wirusem powodującym AIDS. Hormon wzrostu można było tylko izolować z ludzkich mózgów, co było poważnym problemem. Co więcej, ta metoda izolacji była odpowiedzialna za zakażenie szeregu osób pobierajacych hormon wzrostu zakaźnymi cząsteczkami obecnymi w tkance. Inne białko np. stosowana w leczeniu bardzo częstej choroby - cukrzycy - insulina - mogło być izolowane ze zwierząt (trzustki bydlęce albo świńskie), ale nieznacznie różniło się od białka ludzkiego, co mogło dawać niepożądane efekty. Inżynieria genetyczna rozwiązała te problemy przez umożliwienie klonowania genów kodujących pożądane białka. Są obecnie na świecie bakterie produkujace insulinę, produkujące czynniki krzepliwości krwi i hormon wzrostu, które można otrzymywać stosunkowo łatwo i w dużych ilościach, i które nie są zanieczyszczone czynnikami powodującymi ludzkie choroby. Istnieje też owca, w której mleku jest produkowana antytrypsyna. Początkowe obiekcje - które nawet spowodowały roczne moratorium nad pewnymi badaniami w połowie lat 70-tych - i obawy wyprodukowania ,,super-zjadliwej\'\' bakterii tymi metodami przycichły już od dość dawna. Natomiast na półkach aptek pojawia się coraz więcej leków przyrządzanych techikami inżynierii genetycznej. Oprócz białek-leków są też białka-szczepionki, głównie przeciwko chorobom wirusowym, z których najbardziej chyba znana jest szczepionka przeciwko wirusowemu zapaleniu wątroby typu B, będąca białkiem produkowanym ze sklonowanego w drożdżach genu tego wirusa. Oprócz tego isntieją różne tzw. transgeniczne rośliny, o różnorakich walorach użytkowych i hodowlanych i wiele szczepów myszy, służących jako modele ludzkich chorób genetycznych, które powstały w wyniku zastosowania inżynierii genetycznej. W XXI w. będzie też możliwe leczenie przyczyny choroby - przez podawanie pacjentom cierpiącym na choroby genetyczne ,,zdrowych\'\' genów, które umożliwią im produkcję brakujących białek. Tego typu metody terapeutyczne są obecnie w róż-nych stadiach badań klinicznych, podobnie jak metody leczenia raka, m. in. przez wprowadzanie genów, które są nieczynne w komórkach nowotworu. Nie widzę żadnych zgrożeń dla ludzkości powodowanych przez te poczynania - chciałabym więc przejść do zdefiniowania innego znaczenia słowa klonowanie - i potencjalnych zagrożeń przez klonowanie zwierząt i człowieka. Dotychczas opisywałam tylko klonowanie genów. Możliwe jest też klonowanie organizmów - to znaczy uzyskanie pewnej ilości genetycznie takich samych osobników. Można to uzyskać albo przez podział zarodka na pojedyncze komórki we wczesnych stadiach rozwoju (robi się to eksperymentalnie u myszy itp., natomiast u człowieka jednojajowe bliźnięta są wynikiem naturalnego rozdziału dwóch komórek zarodka od siebie po pierwszym podziale zapłodnionej komórki). Możliwy jest też inny typ klonowania - jak dotychczas uwieńczony tylko jeden raz sukcesem w przypadku ssaków - wzięcie jądra komórkowego (czyli informacji genetycznej) z jednej komórki dojrzałego organizmu i przeniesienia jej do niezpłodnionej komórki jajowej. Jeśli z tego rozwinie się osobnik, będzie on genetycznie identyczny z osobnikiem, od którego pobrano komórkę. Tak powstała owca Dolly - i jak dotychczas żaden inny ssak, choć podobno dalsze doświadczenia nad krowami są w toku. Jeśli coś takiego jest możliwe, istnieje pewne niebezpieczeństwo, że ktoś zechce klonować człowieka - już były doniesienia w prasie, że pewien fizyk, o niefortunnym nazwisku Seed, chce otworzyć klinikę aby umożliwić bezpłodnym parom posiadanie sklonowanego potomstwa. To nie jest jeszcze możliwe ze względów technicznych - Dolly była jedynym udanym doświadczeniem z prawie 300 - to znaczy, że potrzeba było zdobyć 300 komórek jajowych, wprowadzić do nich jądra komórkowe i wprowadzić je do macic odpowiednio hormonalnie przygotowanych owie-czek. Jest ewidentne, że nikt takich doświadczeń obecnie u człowieka nie przeprowadzi, ale problemy techniczne na ogół bywają w którymś momencie rozwiązywane. Nie powinna to być jedyna bariera przed klonowaniem człowieka. Jeszcze jednym podnoszonym zagadnieniem jest sprawa naszych genów - informacji o nich i dostępu do tej informacji. Już teraz dla szeregu chorób występujących w rodzinach jest możliwie ustalenie, kto odziedziczył predysponujące do danej choroby geny. W przypadku niektórych chorób - np. nowotworów - daje to szansę na wczesne wykrycie i wyleczenie. W przypadku innych - dla których nie istnieją obecnie żadne metody leczenia - tak jak niektóre ciężkie choroby neurodegeneracyjne - nie jest jasne czy informacja o tym, czy się zachoruje jest pożądana - a na pewno nie każdy chce ją uzyskać. W roku 2003 będą znane wszystkie ludzkie geny, i ilość możliwych do przeprowadzenia testów genetycznych bardzo się zwiększy. Istnieją obawy, że nastąpi dyskryminacja przez pracodawców czy firmy oferujące ubezpieczenia zdrowotne. Znane są już takie przypadki w USA, i w wielu krajach podejmowane są inicjatywy aby wprowadzić odpowiednie przepisy zabezpieczające przed tego typu zjawiskami. Inżynieria genetyczna wniosła niesłychanie dużo do ratowania zdrowia i życia pacjentów, a także do profilaktyki zdrowotnej (szczepionki) i hodowli roślin użytkowych. Choć każda technologia może być wykorzystana niezgodnie z jej przeznaczeniem, do celów moralnie nagannych, to w moim głębokim przekonaniu rachunek zysków i strat w naszej cywilizacji jest pozytywny. Dalszy postęp badań może w istotny sposób pomóc cierpiącym i głodnym.