Kaj je tehnologija rekombinantne DNK?

Rekombinantna DNK ali rDNA je DNK, ki nastane s kombiniranjem DNK iz različnih virov s postopkom, imenovanim genetska rekombinacija. Pogosto so viri iz različnih organizmov. Na splošno gledano, DNK iz različnih organizmov ima enako kemijsko splošno strukturo. Zaradi tega je mogoče ustvariti DNK iz različnih virov s kombiniranjem pramenov.

Ključni odvzemi

Rekombinantna DNA ima številne aplikacije v znanosti in medicini. Ena dobro znana uporaba rekombinantne DNA je v proizvodnji inzulina. Pred pojavom te tehnologije je inzulin v veliki meri izviral iz živali. Insulin se zdaj lahko proizvaja učinkoviteje z uporabo organizmov, kot je E. coli in kvas. Z vstavitvijo gen inzulin iz človeka v teh organizmih lahko proizvaja inzulin.

V 70. letih prejšnjega stoletja so znanstveniki našli vrsto encimov, ki so izločili DNK na specifične nukleotid kombinacije. Ti encimi so znani kot restrikcijski encimi. To odkritje je drugim znanstvenikom omogočilo izolacijo DNK iz različnih virov in ustvarjanje prve umetne molekule rDNA. Sledila so še druga odkritja in danes obstajajo številne metode za rekombinacijo DNK.

Medtem ko je več znanstvenikov pomagalo pri razvoju teh rekombinantnih procesov DNK, je Peter Lobban, študent pod nadzorom Dale Kaiser na oddelku za biokemijo Univerze v Stanfordu je ponavadi prvi, ki je predlagal idejo o rekombinantnem DNK. Drugi na Stanfordu so pripomogli k razvoju izvirnih uporabljenih tehnik.

Medtem ko se mehanizmi lahko zelo razlikujejo, splošni postopek genetske rekombinacije vključuje naslednje korake.

1. Identificiran in izoliran je določen gen (na primer človeški gen).
2. Ta gen se vstavi v a vektor. Vektor je mehanizem, s katerim se gensko gradivo gena prenese v drugo celico. Plazmidi so primer skupnega vektorja.
3. Vektor se vstavi v drug organizem. To lahko dosežemo s številnimi različnimi prenos genov metode, kot so sonication, mikro injekcije in elektroporacija.
4. Po uvedbi vektorja celice, ki imajo rekombinantni vektor, izoliramo, izberemo in gojimo.
5. Gen je izražen tako, da se želeni izdelek sčasoma lahko sintetizira, običajno v velikih količinah.

Rekombinantna tehnologija DNK se uporablja v številnih aplikacijah, vključno s cepivi, živilskimi izdelki, farmacevtskimi izdelki, diagnostičnimi testi in gensko inženirnimi pridelki.

Cepiva z virusnimi beljakovinami, ki jih proizvaja bakterije ali kvas iz rekombiniranih virusnih genov velja za varnejše od tistih, ki so jih ustvarili bolj tradicionalni postopki in vsebujejo virusni delci.

Kot smo že omenili, je insulin še en primer uporabe tehnologije rekombinantne DNK. Prej je bil inzulin pridobljen od živali, predvsem iz trebušne slinavke prašičev in krav, vendar z uporabo rekombinantnega Tehnologija DNK za vstavljanje gena človeškega insulina v bakterije ali kvas omogoča enostavnejšo proizvodnjo večjih količine.

Številni drugi farmacevtski izdelki, kot so antibiotiki in nadomeščanje beljakovin človeškega izvora se proizvajajo po podobnih metodah.

Številni prehrambeni proizvodi se proizvajajo s pomočjo tehnologije rekombinantne DNA. En pogost primer je encim kimozin, an encim uporablja se za izdelavo sira. Tradicionalno ga najdemo v sirišču, ki ga pripravljajo iz želodcev teleta, vendar ga proizvajajo kimozin s pomočjo genskega inženiringa je veliko lažji in hitrejši (in ne zahteva ubijanja mladih živali). Danes je večina sira, proizvedenega v ZDA, narejen z gensko spremenjenim kimozinom.

Na področju diagnostičnega testiranja se uporablja tudi tehnologija rekombinantne DNK. Uporaba tehnologije rDNA je koristila genetsko testiranje za številne pogoje, kot sta cistična fibroza in mišična distrofija.

Za proizvodnjo rastlin, odpornih proti insektom in herbicidom, se uporablja tehnologija rekombinantne DNK. Najpogostejši pridelki, odporni na herbicide, so odporni na nanos glifosata, navadnega ubijalca plevela. Takšna pridelava rastlin ni vprašljiva, saj mnogi dvomijo v dolgoročno varnost takšnih gensko inženirskih rastlin.

Znanstveniki so navdušeni nad prihodnostjo genetske manipulacije. Medtem ko se tehnike na obzorju razlikujejo, imajo vse skupne natančnost, s katero lahko z genom upravljamo.

En tak primer je CRISPR-Cas9. Is je molekula, ki omogoča vnos ali brisanje DNK na izredno natančen način. CRISPR je kratica za "Clustered регулярno interspaced kratke palindromske ponovitve", medtem ko je Cas9 okrajšava za "CRISPR pridruženi protein 9". V zadnjih nekaj letih je bila znanstvena skupnost navdušena nad obeti njene uporabe. Povezani procesi so hitrejši, natančnejši in cenejši od drugih metod.

Medtem ko velik del napredka omogoča natančnejše tehnike, se postavljajo tudi etična vprašanja. Na primer, ker imamo tehnologijo, da nekaj naredimo, ali to pomeni, da bi morali to storiti? Kakšne so etične posledice natančnejšega genetskega testiranja, zlasti če se nanaša na človeške genetske bolezni?

Od zgodnjega dela Paula Berga, ki je leta 1975 organiziral mednarodni kongres o rekombinantnih molekulah DNK, do sedanjih smernice, ki jih je določil Nacionalni inštitut za zdravje (NIH), je bilo izpostavljenih več veljavnih etičnih pomislekov in naslovljeno.

V smernicah NIH so zapisane, da "podrobno opisujejo varnostne prakse in postopke zadrževanja za osnovne in klinične raziskave, ki vključujejo rekombinantne ali sintetične molekule nukleinske kisline, vključno z ustvarjanjem in uporabo organizmov in virusov, ki vsebujejo rekombinantno ali sintetično nukleinsko kislino molekule. "Smernice so zasnovane tako, da raziskovalcem omogočajo pravilno vodenje smernic za izvajanje raziskav v to polje.

Bioetiki trdijo, da mora biti znanost vedno etično uravnotežena, tako da napredovanje koristi človeštvu in ne škodi.

• Kochunni, Deena T in Jazir Haneef. "5 korakov v tehnologiji rekombinantne DNK ali tehnologiji RDNA." 5 korakov v tehnologiji rekombinantne DNA ali RDNA tehnologiji ~, www.biologyexams4u.com/2013/10/steps-in-recombinant-dna-technology.html.
• Znanosti o življenju. "Izum rekombinantne DNK tehnologije LSF Revija Medij." Srednja, revija LSF, 12. nov. 2015, medium.com/lsf-magazine/the-invention-of-recombinant-dna-technology-e040a8a1fa22.
• "Smernice NIH - Urad za znanstveno politiko." Nacionalni inštitut za zdravje, ameriški oddelek za zdravje in človeške storitve, osp.od.nih.gov/biotechnology/nih-guidelines/.