Co je technologie rekombinantní DNA?

Rekombinantní DNA nebo rDNA je DNA, která je vytvořena kombinací DNA z různých zdrojů pomocí procesu zvaného genetická rekombinace. Zdroje jsou často z různých organismů. Obecně řečeno, DNA z různých organismů má stejnou chemickou obecnou strukturu. Z tohoto důvodu je možné vytvořit DNA z různých zdrojů kombinací řetězců.

Klíč s sebou

Rekombinantní DNA má četné aplikace ve vědě a medicíně. Jedno dobře známé použití rekombinantní DNA je při výrobě inzulín. Před nástupem této technologie pocházel inzulín převážně ze zvířat. Inzulín lze nyní produkovat efektivněji pomocí organismů, jako je E. coli a kvasinky. Vložením gen pro inzulín od lidí v těchto organismech může být produkován inzulín.

V 70. letech 20. století vědci našli třídu enzymů, která specificky štěpila DNA nukleotid kombinace. Tyto enzymy jsou známé jako restrikční enzymy. Tento objev umožnil jiným vědcům izolovat DNA z různých zdrojů a vytvořit první umělou molekulu rDNA. Následovaly další objevy a dnes existuje celá řada metod rekombinace DNA.

Zatímco několik vědců se podílelo na vývoji těchto procesů rekombinantní DNA, Peter Lobban, postgraduální student pod vedením Dale Kaiserovi na katedře biochemie Stanfordské univerzity se obvykle připisuje, že jako první navrhl myšlenku rekombinace DNA. Jiní ve Stanfordu byli nápomocní při vývoji použitých originálních technik.

I když se mechanismy mohou velmi lišit, obecný proces genetické rekombinace zahrnuje následující kroky.

1. Specifický gen (například lidský gen) je identifikován a izolován.
2. Tento gen je vložen do a vektor. Vektor je mechanismus, kterým je genetický materiál genu přenášen do jiné buňky. Plazmidy jsou příkladem běžného vektoru.
3. Vektor je vložen do jiného organismu. Toho lze dosáhnout řadou různých genový přenos metody jako sonikace, mikroinjekce a elektroporace.
4. Po zavedení vektoru se buňky, které mají rekombinantní vektor, izolují, vyberou a kultivují.
5. Gen je exprimován tak, že požadovaný produkt může být nakonec syntetizován, obvykle ve velkém množství.

Technologie rekombinantní DNA se používá v řadě aplikací včetně vakcín, potravinářských výrobků, farmaceutických produktů, diagnostických testů a geneticky modifikovaných plodin.

Vakcíny s virovými proteiny produkovanými bakterie nebo kvasinky z rekombinovaných virových genů jsou považovány za bezpečnější než geny vytvořené tradičnějšími metodami a obsahující virové částice.

Jak již bylo zmíněno dříve, inzulín je dalším příkladem použití technologie rekombinantní DNA. Dříve byl inzulín získáván od zvířat, především z pankreatu prasat a krav, ale s použitím rekombinantu DNA technologie pro vložení lidského inzulínového genu do bakterií nebo kvasinek usnadňuje produkci větších množství.

Řada dalších farmaceutických výrobků, jako antibiotika a nahrazení lidských proteinů jsou produkovány podobnými metodami.

Řada potravinářských produktů se vyrábí pomocí technologie rekombinantní DNA. Jedním běžným příkladem je enzym chymosin, an enzym používá se při výrobě sýra. Tradičně se vyskytuje v syřidle, které se připravuje z žaludků telat, ale produkuje chymosin prostřednictvím genetického inženýrství je mnohem snazší a rychlejší (a nevyžaduje zabíjení mladých lidí) zvířata). Dnes se většina sýrů vyráběných ve Spojených státech vyrábí s geneticky modifikovaným chymosinem.

Technologie rekombinantní DNA se také používá v oblasti diagnostického testování. Genetické testování pro celou řadu podmínek, jako je cystická fibróza a svalová dystrofie, těží z použití technologie rDNA.

Technologie rekombinantní DNA byla použita k produkci plodin rezistentních na hmyz i herbicidy. Nejběžnější plodiny rezistentní na herbicidy jsou rezistentní na aplikaci glyfosátu, běžného zabíječe plevelů. Taková produkce plodin není bez problému, protože mnozí pochybují o dlouhodobé bezpečnosti takových geneticky modifikovaných plodin.

Vědci jsou nadšeni budoucností genetické manipulace. Zatímco techniky na obzoru se liší, všechny mají společnou přesnost, s jakou lze genom manipulovat.

Jedním takovým příkladem je CRISPR-Cas9. Is je molekula, která umožňuje inzerci nebo deleci DNA velmi přesným způsobem. CRISPR je zkratka pro "Clustered pravidelně interspaced Short Palindromic Repeats", zatímco Cas9 je zkratka pro "CRISPR asociovaný protein 9". V posledních několika letech byla vědecká komunita nadšena vyhlídkami na její využití. Přidružené procesy jsou rychlejší, přesnější a levnější než jiné metody.

Zatímco většina pokroků umožňuje přesnější techniky, vyvstávají také etické otázky. Například, protože máme technologii, abychom něco udělali, znamená to, že bychom to měli udělat? Jaké jsou etické důsledky přesnějšího genetického testování, zejména pokud jde o genetická onemocnění člověka?

Od rané práce Paula Berga, který v roce 1975 uspořádal Mezinárodní kongres o molekulách rekombinace DNA, až po současnost pokyny vydané Národními instituty zdraví (NIH), bylo vzneseno několik platných etických obav a adresováno.

Pokyny NIH uvádějí, že „podrobně popisují bezpečnostní postupy a postupy omezování pro základní a klinický výzkum zahrnující rekombinantní nebo syntetické látky molekuly nukleových kyselin, včetně vytváření a používání organismů a virů obsahujících rekombinantní nebo syntetickou nukleovou kyselinu "Pokyny jsou navrženy tak, aby vědcům poskytly správné pokyny pro provádění výzkumu v toto pole.

Bioetici tvrdí, že věda musí být vždy eticky vyvážená, aby pokrok byl prospěšný lidstvu, spíše než škodlivý.

• Kochunni, Deena T a Jazir Haneef. "5 kroků v technologii rekombinantní DNA nebo technologii RDNA." 5 kroků v technologii rekombinantní DNA nebo technologii RDNA ~, www.biologyexams4u.com/2013/10/steps-in-recombinant-dna-technology.html.
• Humanitní vědy. "Vynález technologie rekombinantní DNA LSF Magazine Medium." Střední, časopis LSF, 12. listopadu 2015, medium.com/lsf-magazine/the-invention-of-recombinant-dna-technology-e040a8a1fa22.
• "NIH Guidelines - Office of Science Policy." National Institutes of Health, Ministerstvo zdravotnictví a humanitních služeb USA, osp.od.nih.gov/biotechnology/nih-guidelines/.