Što je rekombinantna DNA tehnologija?

Rekombinantna DNK, odnosno rDNA, je DNA koja nastaje kombiniranjem DNK iz različitih izvora postupkom koji se naziva genetska rekombinacija. Često su izvori iz različitih organizama. Općenito govoreći, DNA od različitih organizama ima istu kemijsku opću strukturu. Iz tog razloga, moguće je stvoriti DNK iz različitih izvora kombiniranjem nizova.

Ključni odvodi

Rekombinantna DNA ima brojne primjene u znanosti i medicini. Jedna poznata upotreba rekombinantne DNA je u proizvodnji insulin. Prije pojave ove tehnologije, inzulin je u velikoj mjeri poticao od životinja. Inzulin se sada može proizvesti učinkovitije upotrebom organizama poput E. coli i kvasac. Umetanjem gen za ljude iz ovih organizama inzulin se može proizvesti.

U 1970-im znanstvenici su otkrili klasu enzima koji su odrezali DNK na specifične nukleotid kombinacije. Ti su enzimi poznati kao restrikcijski enzimi. To otkriće omogućilo je drugim znanstvenicima izoliranje DNK iz različitih izvora i stvaranje prve umjetne molekule rDNA. Uslijedila su druga otkrića, a danas postoji niz metoda za rekombinaciju DNK.

Dok je nekoliko znanstvenika igralo ključnu ulogu u razvoju ovih rekombinantnih DNK procesa, Peter Lobban, student poslijediplomskog studija pod nadzorom Dale Kaiser s odjela za biokemiju Sveučilišta Stanford obično se pripisuje kao prvi koji je predložio ideju o rekombinantnosti DNK. Ostali na Stanfordu bili su ključni u razvoju originalnih tehnika koje su se koristile.

Iako se mehanizmi mogu uvelike razlikovati, opći proces genetske rekombinacije uključuje sljedeće korake.

1. Identificiran je i izoliran specifični gen (na primjer, ljudski gen).
2. Ovaj gen je umetnut u vektor. Vektor je mehanizam kojim se genetski materijal gena prenosi u drugu stanicu. Plazmidi su primjer uobičajenog vektora.
3. Vektor je umetnut u drugi organizam. To se može postići na više različitih načina prijenos gena metode kao što su sonication, mikro injekcije i elektroporacija.
4. Nakon uvođenja vektora, stanice koje imaju rekombinantni vektor se izoliraju, odabiru i uzgajaju.
5. Gen je izražen tako da se željeni proizvod s vremenom može sintetizirati, obično u velikim količinama.

Rekombinantna DNA tehnologija koristi se u brojnim primjenama, uključujući cjepiva, prehrambene proizvode, farmaceutske proizvode, dijagnostička ispitivanja i genetički modificirane kulture.

Vakcine s virusnim proteinima koje proizvodi bakterija ili kvasci iz rekombiniranih virusnih gena smatraju se sigurnijima od onih stvorenih tradicionalnijim metodama i koji sadrže čestice virusa.

Kao što je spomenuto ranije, inzulin je još jedan primjer korištenja tehnologije rekombinantne DNA. Prije toga, inzulin se dobivao od životinja, prvenstveno iz gušterače svinja i krava, ali koristeći rekombinantno DNA tehnologija za umetanje ljudskog gena inzulina u bakterije ili kvasce čini ga jednostavnijim za proizvodnju veće količinama.

Niz drugih farmaceutskih proizvoda, poput antibiotici i humane proteinske zamjene, proizvode se sličnim metodama.

Brojni prehrambeni proizvodi proizvode se rekombinantnom DNK tehnologijom. Jedan čest primjer je enzim kimozin, an enzim koristi se u izradi sira. Tradicionalno se nalazi u sirištu koje se priprema iz stomaka teladi, ali proizvodi kimozin pomoću genetskog inženjeringa mnogo je lakši i brži (i ne zahtijeva ubijanje mladih životinja). Danas je većina sira proizvedenog u Sjedinjenim Državama napravljen od genetski modificiranog kimozina.

Rekombinantna DNK tehnologija također se koristi u polju dijagnostičkog ispitivanja. Genetska ispitivanja za širok raspon stanja, poput cistične fibroze i mišićne distrofije, dobile su koristi od upotrebe rDNA tehnologije.

Rekombinantna DNK tehnologija korištena je za proizvodnju usjeva otpornih na insekte i herbicide. Najčešći usjevi otporni na herbicide otporni su na primjenu glifosata, uobičajenog ubojica korova. Takva proizvodnja usjeva nije neupitna, jer mnogi dovode u pitanje dugoročnu sigurnost takvih genetički inženjerskih kultura.

Znanstvenici su uzbuđeni zbog budućnosti genetskih manipulacija. Iako se tehnike na horizontu razlikuju, svima je zajednička preciznost kojom se genom može manipulirati.

Jedan takav primjer je CRISPR-Cas9. Is je molekula koja omogućuje ubacivanje ili brisanje DNK na krajnje precizan način. CRISPR "Aronim" je kratica za "Redovito klasterirano ponavljana kratka palindromska ponavljanja", dok je Cas9 kratica za "protein 9 pridružen CRISPR-u". Tijekom posljednjih nekoliko godina, znanstvena je zajednica bila uzbuđena zbog izgleda za njezino korištenje. Povezani procesi su brži, precizniji i jeftiniji od ostalih metoda.

Iako velik dio napretka dopušta preciznije tehnike, postavljaju se i etička pitanja. Na primjer, zato što imamo tehnologiju da nešto učinimo, znači li to da bismo to trebali učiniti? Koje su etičke implikacije preciznijeg genetskog ispitivanja, posebno što se odnosi na ljudske genetske bolesti?

Od ranog rada Paula Berga koji je organizirao Međunarodni kongres o rekombinantnim molekulama DNK 1975., pa sve do sadašnjih smjernice koje su utvrdili Nacionalni zavodi za zdravstvo (NIH), postavili su se niz valjanih etičkih pitanja i riješiti.

U smjernicama NIH-a napominje se da one "detaljno opisuju sigurnosne prakse i postupke zadržavanja za osnovna i klinička istraživanja koja uključuju rekombinantna ili sintetska molekule nukleinske kiseline, uključujući stvaranje i upotrebu organizama i virusa koji sadrže rekombinantnu ili sintetsku nukleinsku kiselinu molekule. "Smjernice su dizajnirane tako da istraživačima daju odgovarajuće upute za provođenje istraživanja u ovo polje.

Bioetičari tvrde da znanost mora uvijek biti etički uravnotežena, tako da je napredovanje korisno čovječanstvu, a ne štetno.

• Kochunni, Deena T i Jazir Haneef. "5 koraka u tehnologiji rekombinantne DNA ili RDNA tehnologiji." 5 koraka u tehnologiji rekombinantne DNA ili RDNA tehnologiji ~, www.biologyexams4u.com/2013/10/steps-in-recombinant-dna-technology.html.
• Životne znanosti. "Izum medija srednje rekombinantne DNA tehnologije LSF." Medium, LSF Magazin, 12. studenog. 2015, medium.com/lsf-magazine/the-invention-of-recombinant-dna-technology-e040a8a1fa22.
• "Smjernice NIH-a - Ured za znanstvenu politiku." Nacionalni zavodi za zdravstvo, američki Odjel za zdravstvo i ljudske usluge, osp.od.nih.gov/biotechnology/nih-guidelines/.