Mikä on yhdistelmä-DNA-tekniikka?

Rekombinantti-DNA tai rDNA on DNA, joka muodostuu yhdistämällä eri lähteistä peräisin oleva DNA prosessiin, jota kutsutaan geneettiseksi yhdistelmäksi. Lähteet ovat usein eri organismeista. Yleisesti ottaen, DNA- eri organismeista peräisin olevilla aineilla on sama kemiallinen yleinen rakenne. Tästä syystä on mahdollista luoda DNA: ta eri lähteistä yhdistämällä juosteita.

Avainsanat

Rekombinantti-DNA: lla on lukuisia sovelluksia tieteessä ja lääketieteessä. Yksi tunnettu rekombinantti-DNA: n käyttö on insuliini. Ennen tämän tekniikan käyttöönottoa insuliini tuli pääosin eläimistä. Insuliini voidaan nyt tuottaa tehokkaammin käyttämällä organismeja, kuten E. coli ja hiiva. Asettamalla

1970-luvulla tutkijat löysivät luokan entsyymejä, jotka katkaisivat DNA: n spesifisissä nukleotidin yhdistelmiä. Nämä entsyymit tunnetaan restriktioentsyymeinä. Tämä löytö antoi muille tutkijoille mahdollisuuden eristää DNA eri lähteistä ja luoda ensimmäisen keinotekoisen rDNA-molekyylin. Muita löytöjä seurasi, ja nykyään on olemassa joukko menetelmiä DNA: n yhdistämiseksi uudelleen.

Vaikka useilla tutkijoilla oli apua näiden rekombinantti-DNA-prosessien kehittämisessä, Peter Lobban, jatko-opiskelija Dale Kaiserille Stanfordin yliopiston biokemian laitokselta hyvitetään yleensä se, että hän on ensimmäinen, joka ehdotti ideaa rekombinantista DNA: ta. Muut Stanfordissa auttoivat kehittämään käytettyjä alkuperäisiä tekniikoita.

Vaikka mekanismit voivat vaihdella suuresti, yleinen geneettisen rekombinaation prosessi sisältää seuraavat vaiheet.

1. Spesifinen geeni (esimerkiksi ihmisen geeni) tunnistetaan ja eristetään.
2. Tämä geeni insertoidaan vektori. Vektori on mekanismi, jolla geenin geneettinen materiaali kuljetetaan toiseen soluun. Plasmidit ovat esimerkki yleisestä vektorista.
3. Vektori insertoidaan toiseen organismiin. Tämä voidaan saavuttaa monilla eri tavoilla geeninsiirto menetelmiä, kuten ultraäänikäsittely, mikroinjektiot ja elektroporaatio.
4. Vektorin lisäämisen jälkeen solut, joissa on rekombinanttivektori, eristetään, valitaan ja viljellään.
5. Geeni ekspressoidaan siten, että haluttu tuote voidaan lopulta syntetisoida, yleensä suurina määrinä.

Rekombinantti-DNA-tekniikkaa käytetään monissa sovelluksissa, mukaan lukien rokotteet, elintarvikkeet, farmaseuttiset tuotteet, diagnostiset testit ja geenitekniset kasvit.

Rokotteet, joiden virusproteiineja tuottaa bakteerit tai hiivaa rekombinoiduista virusgeeneistä pidetään turvallisempina kuin perinteisemmillä menetelmillä luodut ja sisältävät viruspartikkelit.

Kuten aikaisemmin mainittiin, insuliini on toinen esimerkki rekombinantti-DNA-tekniikan käytöstä. Aikaisemmin insuliinia saatiin eläimistä, pääasiassa sikojen ja lehmien haimasta, mutta käyttämällä rekombinanttia Ihmisen insuliinigeenin insertoimiseen bakteereihin tai hiivaan tehdyllä DNA-tekniikalla on yksinkertaisempaa tuottaa suurempi määriä.

Lukuisia muita lääkkeitä, kuten antibiootit ja ihmisen proteiinikorvaukset, tuotetaan samanlaisilla menetelmillä.

Useita elintarvikkeita valmistetaan käyttämällä yhdistelmä-DNA-tekniikkaa. Yksi yleinen esimerkki on kymosiinientsyymi, an entsyymi jota käytetään juuston valmistukseen. Perinteisesti sitä esiintyy juoksutessa, joka valmistetaan vasikoiden vahoista, mutta tuottaa kymosiini geenitekniikan avulla on paljon helpompaa ja nopeampaa (eikä vaadi nuorten tappamista) eläimet). Nykyään suurin osa Yhdysvalloissa tuotetusta juustosta on valmistettu geneettisesti muunnetulla kymosiinilla.

Yhdistelmä-DNA-tekniikkaa käytetään myös diagnostiikkatestauksessa. RDNA-tekniikan käytöstä on hyötynyt geneettinen testaus monenlaisille sairauksille, kuten kystinen fibroosi ja lihasdystrofia.

Yhdistelmä-DNA-tekniikkaa on käytetty tuottamaan sekä hyönteisten että rikkakasvien vastustuskykyisiä kasveja. Yleisimmät rikkakasvien torjunta-aineista vastustuskykyiset kasvit ovat resistenttejä glyfosaatin levitykselle, joka on yleinen rikkakasvien hävittäjä. Tällainen kasvintuotanto ei ole epäilemättä niin monta, että kyseenalaistetaan geeniteknisesti valmistettujen kasvien pitkäaikainen turvallisuus.

Tutkijat ovat innoissaan geneettisen manipulaation tulevaisuudesta. Vaikka tekniikat horisontissa eroavat, kaikilla on yhteistä tarkkuus, jolla genomia voidaan manipuloida.

Yksi tällainen esimerkki on CRISPR-Cas9. Is on molekyyli, joka mahdollistaa DNA: n insertion tai deletion erittäin tarkalla tavalla. CRISPR on lyhenne "Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats", kun taas Cas9 on lyhenne sanasta "CRISPR assistentted protein 9". Useiden viime vuosien ajan tiedeyhteisö on ollut innoissaan sen käyttömahdollisuuksista. Liittyvät prosessit ovat nopeampia, tarkempia ja halvempia kuin muut menetelmät.

Vaikka suuri osa edistyksestä sallii tarkempia tekniikoita, esiin nostetaan myös eettisiä kysymyksiä. Koska meillä on esimerkiksi tekniikka tehdä jotain, tarkoittaako se, että meidän pitäisi tehdä se? Mitkä ovat tarkemman geneettisen testauksen eettiset vaikutukset, etenkin kun se liittyy ihmisen geenisairauksiin?

Yhdistelmä-DNA-molekyylien kansainvälisen kongressin vuonna 1975 järjestäneen Paul Bergin varhaisesta työstä nykyiseen Kansallisten terveysinstituuttien (NIH) laatimissa ohjeissa on esitetty useita päteviä eettisiä huolenaiheita, ja osoitettu.

NIH: n ohjeissa huomioidaan, että ne "määrittelevät turvallisuuskäytännöt ja suojamenettelyt rekombinanttista tai synteettistä perus- ja kliinistä tutkimusta varten nukleiinihappomolekyylit, mukaan lukien rekombinantti- tai synteettistä nukleiinihappoa sisältävien organismien ja virusten luominen ja käyttö "Ohjeiden tarkoituksena on antaa tutkijoille asianmukaiset suuntaviivat tutkimuksen suorittamiselle Tämä kenttä.

Bioetiikan tutkijat väittävät, että tieteen on aina oltava eettisesti tasapainossa, jotta etenemisestä on hyötyä ihmiskunnalle eikä haitalliselle.

• Kochunni, Deena T ja Jazir Haneef. "5 vaihetta yhdistelmä-DNA-tekniikassa tai RDNA-tekniikassa." 5 vaihetta yhdistelmä-DNA-tekniikassa tai RDNA-tekniikassa ~, www.biologyexams4u.com/2013/10/steps-in-recombinant-dna-technology.html.
• Biotieteet. "Yhdistelmä-DNA-tekniikan keksintö LSF Magazine Medium." Medium, LSF-lehti, 12. marraskuuta 2015, medium.com/lsf-magazine/the-invention-of-recombinant-dna-technology-e040a8a1fa22.
• "NIH-ohjeet - Tiedepolitiikan toimisto." Kansalliset terveysinstituutiot, Yhdysvaltain terveys- ja ihmispalvelujen laitos, osp.od.nih.gov/biotechnology/nih-guidelines/.