Kas yra rekombinantinė DNR technologija?

Rekombinantinė DNR, arba rDNR, yra DNR, kuri susidaro sujungiant DNR iš skirtingų šaltinių per procesą, vadinamą genetine rekombinacija. Dažnai šaltiniai yra iš skirtingų organizmų. Paprastai tariant, DNR iš skirtingų organizmų turi tą pačią cheminę struktūrą. Dėl šios priežasties galima sukurti DNR iš skirtingų šaltinių, sujungiant sruogas.

Pagrindiniai išvežami daiktai

Rekombinantinė DNR turi daugybę pritaikymų mokslo ir medicinos srityse. Vienas gerai žinomas rekombinantinės DNR panaudojimas yra gaminant insulino. Iki šios technologijos atsiradimo, insulinas daugiausia kilo iš gyvūnų. Dabar insuliną galima efektyviau gaminti naudojant organizmus, tokius kaip E. coli ir mielės. Įdėjus

Aštuntajame dešimtmetyje mokslininkai nustatė fermentų klasę, kuri atskiria DNR iš specifinių nukleotidas deriniai. Šie fermentai yra žinomi kaip restrikcijos fermentai. Šis atradimas leido kitiems mokslininkams išskirti DNR iš skirtingų šaltinių ir sukurti pirmąją dirbtinę rDNR molekulę. Vėliau sekė kiti atradimai, ir šiandien egzistuoja daugybė DNR rekombinacijos metodų.

Kai keletas mokslininkų padėjo vystyti šiuos rekombinantinius DNR procesus, Peteris Lobbanas, magistrantas, globojamas Dale'ui Kaiseriui iš Stanfordo universiteto biochemijos katedros paprastai priskiriama prielaidų, kad jis pirmasis pasiūlė rekombinantinio DNR. Kiti Stanforde buvo naudingi kuriant originalius metodus.

Nors mechanizmai gali labai skirtis, bendras genetinės rekombinacijos procesas apima šiuos veiksmus.

1. Identifikuojamas ir išskiriamas specifinis genas (pavyzdžiui, žmogaus genas).
2. Šis genas įterpiamas į vektorius. Vektorius yra mechanizmas, kuriuo genetinė geno medžiaga perkeliama į kitą ląstelę. Plazmidės yra bendro vektoriaus pavyzdys.
3. Vektorius įterpiamas į kitą organizmą. Tai gali būti pasiekta daugybe skirtingų būdų genų pernešimas tokius metodus kaip ultragarsas, mikroįpurškimai ir elektroporacija.
4. Įdėjus vektorių, ląstelės, turinčios rekombinantinį vektorių, yra išskiriamos, atrenkamos ir kultivuojamos.
5. Genas yra ekspresuojamas taip, kad galiausiai galima susintetinti norimą produktą, paprastai dideliais kiekiais.

Rekombinantinė DNR technologija naudojama daugelyje programų, įskaitant vakcinas, maisto produktus, farmacijos produktus, diagnostinius tyrimus ir genetiškai modifikuotus augalus.

Vakcinos su virusiniais baltymais, pagamintos bakterijos arba mielės iš rekombinuotų virusinių genų yra laikomos saugesnėmis nei tos, kurios sukurtos tradiciškesniais metodais ir turinčios viruso dalelės.

Kaip minėta anksčiau, insulinas yra dar vienas rekombinantinės DNR technologijos naudojimo pavyzdys. Anksčiau insulinas buvo gaunamas iš gyvūnų, daugiausia iš kiaulių ir karvių kasos, tačiau naudojant rekombinantą DNR technologija įterpti žmogaus insulino geną į bakterijas ar mieles leidžia gaminti didesnius kiekiai.

Nemažai kitų farmacijos produktų, pvz antibiotikai ir žmogaus baltymų pakaitalai gaminami panašiais metodais.

Nemažai maisto produktų yra gaminami naudojant rekombinantinės DNR technologiją. Vienas dažnas pavyzdys yra fermentas chimozinas, an fermentas naudojamas gaminant sūrį. Tradiciškai jis randamas šliužo fermente, kuri ruošiama iš veršelių skrandžio, bet gamina chimozinas per genų inžineriją yra daug lengvesnis ir greitesnis (ir nereikalauja nužudyti jaunų žmonių gyvūnai). Šiandien didžioji dalis JAV gaminamų sūrių yra gaminami su genetiškai modifikuotu chimozinu.

Rekombinantinės DNR technologija taip pat naudojama diagnostinių tyrimų srityje. Naudojant rDNR technologiją, buvo naudingas genetinis įvairių ligų, tokių kaip cistinė fibrozė ir raumenų distrofija, tyrimai.

Rekombinantinė DNR technologija buvo naudojama tiek vabzdžiams, tiek herbicidams atsparioms kultūroms auginti. Dažniausiai herbicidams atsparūs pasėliai yra atsparūs glifosato, paprasto piktžolių naikintojo, naudojimui. Tokia augalininkystė nėra abejotina, nes daugelis abejoja tokių genetiškai modifikuotų pasėlių ilgalaikiu saugumu.

Mokslininkus jaudina genetinių manipuliacijų ateitis. Nors metodai horizonte skiriasi, visi turi bendrą tikslumą, kuriuo galima manipuliuoti genomu.

Vienas iš tokių pavyzdžių yra CRISPR-Cas9. Is yra molekulė, leidžianti ypač tiksliai įterpti arba ištrinti DNR. CRISPR yra santrumpa „Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats“, o Cas9 yra „CRISPR susijęs baltymas 9“. Per pastaruosius kelerius metus mokslo bendruomenė džiaugėsi jo panaudojimo galimybėmis. Susieti procesai yra greitesni, tikslesni ir pigesni nei kiti metodai.

Nors didžioji dalis pasiekimų leidžia naudoti tikslesnius metodus, kyla ir etinių klausimų. Pavyzdžiui, kadangi mes turime technologiją kažkam padaryti, ar tai reiškia, kad turėtume tai padaryti? Kokios yra tikslesnių genetinių tyrimų etinės pasekmės, ypač susijusios su žmonių genetinėmis ligomis?

Nuo ankstyvo Paulo Bergo, kuris 1975 m. Organizavo Tarptautinį rekombinantinių DNR molekulių kongresą, darbo iki dabartinio Nacionalinių sveikatos institutų (NIH) pateiktose gairėse buvo iškelta nemažai pagrįstų etinių problemų ir adresuotas.

NIH gairėse pažymima, kad jos „apibūdina pagrindinių ir klinikinių tyrimų, susijusių su rekombinantiniais ar sintetiniais, saugos praktiką ir izoliavimo procedūras nukleorūgščių molekulės, įskaitant organizmų ir virusų, turinčių rekombinantinę arba sintetinę nukleorūgštis, sukūrimą ir naudojimą molekulės. "Šios gairės yra skirtos suteikti tyrėjams tinkamas elgesio gaires atliekant tyrimus šis laukas.

Bioetikai tvirtina, kad mokslas visada turi būti etiškai subalansuotas, kad pažanga būtų naudinga žmonijai, o ne žalinga.

• Kochunni, Deena T ir Jazir Haneef. „5 rekombinantinės DNR technologijos arba RDNR technologijos žingsniai“. 5 rekombinantinės DNR technologijos arba RDNR technologijos žingsniai ~, www.biologyexams4u.com/2013/10/steps-in-recombinant-dna-technology.html.
• Gyvosios gamtos mokslai. „Rekombinantinės DNR technologijos išradimas LSF žurnalo terpė“. „Medium“, LSF žurnalas, lapkričio 12 d. 2015 m., Medium.com/lsf-magazine/the-invention-of-recombinant-dna-technology-e040a8a1fa22.
• „NIH gairės - Mokslo politikos biuras“. JAV sveikatos ir žmonių paslaugų departamento nacionaliniai sveikatos institutai, osp.od.nih.gov/biotechnology/nih-guidelines/.