Čo je technológia rekombinantnej DNA?

Rekombinantná DNA alebo rDNA je DNA, ktorá sa vytvára kombináciou DNA z rôznych zdrojov pomocou procesu nazývaného genetická rekombinácia. Zdroje sú často z rôznych organizmov. Všeobecne povedané, DNA z rôznych organizmov má rovnakú chemickú všeobecnú štruktúru. Z tohto dôvodu je možné vytvoriť DNA z rôznych zdrojov kombináciou vlákien.

Kľúčové jedlá

Rekombinantná DNA má mnoho aplikácií vo vede a medicíne. Jedno známe použitie rekombinantnej DNA je pri produkcii inzulín. Pred zavedením tejto technológie inzulín pochádzal hlavne zo zvierat. Inzulín sa teraz môže produkovať efektívnejšie pomocou organizmov, ako je E. coli a kvasinky. Vložením gen pre inzulín u ľudí v týchto organizmoch sa môže vyrábať inzulín.

V 70. rokoch 20. storočia vedci našli triedu enzýmov, ktoré špecificky oddelili DNA nukleotid kombinácie. Tieto enzýmy sú známe ako reštrikčné enzýmy. Tento objav umožnil iným vedcom izolovať DNA z rôznych zdrojov a vytvoriť prvú umelú molekulu rDNA. Nasledovali ďalšie objavy a dnes existuje množstvo metód na rekombináciu DNA.

Kým niekoľko vedcov pomáhalo pri vývoji týchto procesov rekombinantnej DNA, Peter Lobban, postgraduálny študent pod vedením Dale Kaiserovi na Katedre biochémie Stanfordskej univerzity sa zvyčajne pripisuje, že ako prvý navrhol myšlienku rekombinantného DNA. Iní v Stanforde boli nápomocní pri vývoji pôvodných použitých techník.

Zatiaľ čo mechanizmy sa môžu značne líšiť, všeobecný proces genetickej rekombinácie zahrnuje nasledujúce kroky.

1. Je identifikovaný a izolovaný špecifický gén (napríklad ľudský gén).
2. Tento gén je vložený do a vektor. Vektor je mechanizmus, ktorým sa genetický materiál génu prenáša do inej bunky. Plazmidy sú príkladom bežného vektora.
3. Vektor je vložený do iného organizmu. To sa dá dosiahnuť rôznymi spôsobmi prenos génov metódy ako sonikácia, mikroinjekcie a elektroporácia.
4. Po zavedení vektora sa bunky, ktoré majú rekombinantný vektor, izolujú, vyberú a kultivujú.
5. Gén je exprimovaný tak, že požadovaný produkt môže byť nakoniec syntetizovaný, zvyčajne vo veľkých množstvách.

Technológia rekombinantnej DNA sa používa v mnohých aplikáciách vrátane vakcín, potravinárskych výrobkov, farmaceutických výrobkov, diagnostických testov a geneticky modifikovaných plodín.

Vakcíny s vírusovými proteínmi produkovanými vírusom baktérie alebo kvasinky z rekombinovaných vírusových génov sa považujú za bezpečnejšie ako gény vytvorené tradičnejšími metódami a obsahujúce vírusové častice.

Ako už bolo uvedené, inzulín je ďalším príkladom použitia technológie rekombinantnej DNA. Predtým sa inzulín získaval zo zvierat, predovšetkým z pankreasu ošípaných a kráv, ale s použitím rekombinantného DNA technológia na vloženie génu ľudského inzulínu do baktérií alebo kvasiniek uľahčuje produkciu väčších veličiny.

Rad ďalších farmaceutických výrobkov, napr antibiotiká a náhrady ľudských proteínov sa vyrábajú podobnými spôsobmi.

Pomocou technológie rekombinantnej DNA sa vyrába množstvo potravín. Jedným z obvyklých príkladov je enzým chymosín, a enzým používa sa na výrobu syra. Tradične sa vyskytuje v syridle, ktoré sa pripravuje z žalúdkov teliat, ale produkuje sa chymosín pomocou genetického inžinierstva je omnoho ľahší a rýchlejší (a nevyžaduje zabíjanie mladých ľudí) zvieratá). V súčasnosti sa väčšina syra vyrábaného v Spojených štátoch vyrába z geneticky modifikovaného chymosínu.

V oblasti diagnostického testovania sa používa aj technológia rekombinantnej DNA. Genetické testovanie pre celý rad podmienok, ako je cystická fibróza a svalová dystrofia, mali prospech z použitia technológie rDNA.

Na výrobu plodín rezistentných na hmyz aj na herbicídy sa používa technológia rekombinantnej DNA. Najbežnejšie plodiny rezistentné na herbicídy sú rezistentné na aplikáciu glyfosátu, bežného zabíjača burín. Takáto rastlinná výroba nie je bez problémov, pretože mnohí spochybňujú dlhodobú bezpečnosť takýchto geneticky modifikovaných plodín.

Vedci sú nadšení z budúcnosti genetickej manipulácie. Zatiaľ čo techniky na obzore sa líšia, všetky majú spoločnú presnosť, s ktorou je možné s genómom manipulovať.

Jedným takým príkladom je CRISPR-Cas9. Je molekula, ktorá umožňuje inzerciu alebo deléciu DNA extrémne presným spôsobom. CRISPR je skratka pre "Clustered pravidelne interspaced Short Palindromic Repeats", zatiaľ čo Cas9 je skratka pre "CRISPR asociovaný proteín 9". V posledných rokoch bola vedecká komunita nadšená z perspektív jej využívania. Pridružené procesy sú rýchlejšie, presnejšie a lacnejšie ako iné metódy.

Aj keď väčšina pokrokov umožňuje presnejšie techniky, nastoľujú sa aj etické otázky. Napríklad, pretože máme technológiu, ktorá niečo robí, znamená to, že by sme to mali robiť? Aké sú etické dôsledky presnejšieho genetického testovania, najmä pokiaľ ide o genetické choroby ľudí?

Od ranej práce Paula Berga, ktorý v roku 1975 zorganizoval Medzinárodný kongres o molekulách rekombinantnej DNA až po súčasnosť usmerneniami vydanými Národnými inštitútmi zdravia (NIH), bolo vznesených niekoľko platných etických obáv a riešiť.

V usmerneniach NIH sa uvádza, že „podrobne opisujú bezpečnostné postupy a postupy obmedzovania pre základný a klinický výskum zahŕňajúci rekombinantné alebo syntetické látky molekuly nukleových kyselínvrátane vytvorenia a použitia organizmov a vírusov obsahujúcich rekombinantnú alebo syntetickú nukleovú kyselinu Tieto usmernenia sú určené na to, aby vedcom poskytli správne pokyny na vykonávanie výskumu v oblasti toto pole.

Bioetici tvrdia, že veda musí byť vždy eticky vyvážená, aby pokrok bol prospešný pre ľudstvo, nie škodlivý.

• Kochunni, Deena T a Jazir Haneef. „5 krokov v technológii rekombinantnej DNA alebo technológii RDNA.“ 5 krokov v technológii rekombinantnej DNA alebo technológii RDNA ~, www.biologyexams4u.com/2013/10/steps-in-recombinant-dna-technology.html.
• Vedy o živote. "Vynález technológie rekombinantnej DNA LSF Magazine Medium." Stredná, časopis LSF, 12. november 2015, medium.com/lsf-magazine/the-invention-of-recombinant-dna-technology-e040a8a1fa22.
• „NIH Guidelines - Office of Science Policy“. National Institutes of Health, Ministerstvo zdravotníctva a sociálnych služieb USA, osp.od.nih.gov/biotechnology/nih-guidelines/.