Ce este tehnologia ADN-ului recombinant?

ADN-ul recombinant, sau ADNc, este ADN care se formează prin combinarea ADN-ului din diferite surse printr-un proces numit recombinare genetică. Adesea, sursele provin din diferite organisme. În general, ADN-ul de la diferite organisme are aceeași structură chimică generală. Din acest motiv, este posibilă crearea ADN-ului din diferite surse combinând catenele.

Cheie de luat cu cheie

• Tehnologia ADN recombinant combină ADN-ul din diferite surse pentru a crea o secvență diferită de ADN.
• Tehnologia ADN recombinantă este utilizată într-o gamă largă de aplicații, de la producția de vaccinuri la producția de culturi proiectate genetic.
• Pe măsură ce tehnologia ADN-ului recombinant avansează, precizia tehnicii trebuie să fie echilibrată de preocupări etice.

ADN-ul recombinant are numeroase aplicații în știință și medicină. O utilizare bine cunoscută a ADN-ului recombinant este în producerea insulinei. Înainte de apariția acestei tehnologii, insulina provenea în mare parte de la animale. Insulina poate fi acum produsă mai eficient prin utilizarea unor organisme precum E. coli și drojdie. Prin inserarea genei pentru insulina de la oameni în aceste organisme, se poate produce insulina.

Procesul recombinării genetice

În anii '70, oamenii de știință au descoperit o clasă de enzime care au scăpat ADN-ul în combinații de nucleotide specifice. Aceste enzime sunt cunoscute sub denumirea de enzime de restricție. Această descoperire a permis altor oameni de știință să izoleze ADN-ul de diferite surse și să creeze prima moleculă artificială de ADNc. Au urmat alte descoperiri, iar astăzi există o serie de metode pentru recombinarea ADN-ului.

În timp ce mai mulți oameni de știință au fost instrumentali în dezvoltarea acestor procese ADN recombinate, Peter Lobban, un student absolvent sub tutela lui Dale Kaiser în Departamentul de Biochimie al Universității Stanford, este de obicei creditat că este primul care sugerează ideea ADN-ului recombinant. Alții de la Stanford au contribuit la dezvoltarea tehnicilor originale utilizate.

În timp ce mecanismele pot diferi mult, procesul general de recombinare genetică implică următorii pași.

1. O genă specifică (de exemplu, o genă umană) este identificată și izolată.
2. Această genă este introdusă într-un vector. Un vector este mecanismul prin care materialul genetic al genei este transportat într-o altă celulă. Plasmidele sunt un exemplu de vector comun.
3. Vectorul este inserat într-un alt organism. Acest lucru poate fi obținut printr-o serie de metode de transfer de gene diferite, cum ar fi sonicarea, micro-injecțiile și electroporarea.
4. După introducerea vectorului, celulele care au vectorul recombinant sunt izolate, selectate și cultivate.
5. Gena este exprimată astfel încât produsul dorit poate fi în cele din urmă sintetizat, de obicei în cantități mari.

Exemple de tehnologie ADN recombinantă

Exemple de ADNc. red_moon_rise / E + / Getty Images

Tehnologia ADN recombinantă este utilizată într-o serie de aplicații, inclusiv vaccinuri, produse alimentare, produse farmaceutice, teste de diagnostic și culturi proiectate genetic. 

vaccinuri

Vaccinurile cu proteine ​​virale produse de bacterii sau drojdii din gene virale recombinate sunt considerate mai sigure decât cele create prin metode mai tradiționale și care conțin particule virale.

Alte produse farmaceutice

Așa cum am menționat anterior, insulina este un alt exemplu de utilizare a tehnologiei ADN recombinant. Anterior, insulina a fost obținută de la animale, în primul rând din pancreasul porcilor și vacilor, dar folosirea tehnologiei ADN recombinant pentru a introduce gena insulinei umane în bacterii sau drojdie simplifică producerea de cantități mai mari.

O serie de alte produse farmaceutice, cum ar fi antibiotice și înlocuitori de proteine ​​umane, sunt produse prin metode similare.

Produse alimentare

O serie de produse alimentare sunt produse folosind tehnologia ADN recombinantă. Un exemplu obișnuit este enzima chimozină, o enzimă folosită la fabricarea brânzei. În mod tradițional, se găsește în coșul care este preparat din stomacul gambei, dar producerea de chimiozină prin inginerie genetică este mult mai ușoară și mai rapidă (și nu necesită uciderea animalelor tinere). Astăzi, majoritatea brânzei produse în Statele Unite sunt fabricate cu cimozină modificată genetic.

Testarea diagnosticului

Tehnologia ADN recombinantă este, de asemenea, utilizată în domeniul testelor de diagnostic. Testele genetice pentru o gamă largă de afecțiuni, cum ar fi fibroza chistică și distrofia musculară, au beneficiat de utilizarea tehnologiei ADNc.

Culturi

Tehnologia ADN recombinantă a fost utilizată pentru a produce atât culturi rezistente la insecte cât și la erbicide. Cele mai frecvente culturi rezistente la erbicide sunt rezistente la aplicarea glifosatului, un ucigaș de buruieni obișnuit. O astfel de producție de culturi nu este fără probleme, deoarece mulți pun sub semnul întrebării siguranța pe termen lung a unor astfel de culturi proiectate genetic.

Viitorul manipulării genetice

Oamenii de știință sunt încântați de viitorul manipulării genetice. În timp ce tehnicile de la orizont diferă, toate au în comun precizia cu care genomul poate fi manipulat.

Un astfel de exemplu este CRISPR-Cas9. Is este o moleculă care permite introducerea sau ștergerea ADN-ului într-o manieră extrem de precisă. CRISPR este un acronim pentru „Repetări palindromice scurte în regrupare în regrupare”, în timp ce Cas9 este o scurtătură pentru „proteina 9 asociată CRISPR”. În ultimii câțiva ani, comunitatea științifică a fost încântată de perspectivele de utilizare a acesteia. Procesele asociate sunt mai rapide, mai precise și mai puțin costisitoare decât alte metode.

În timp ce o mare parte din avansuri permit tehnici mai precise, se pun întrebări etice. De exemplu, deoarece avem tehnologia pentru a face ceva, asta înseamnă că ar trebui să o facem? Care sunt implicațiile etice ale testării genetice mai precise, în special în ceea ce privește bolile genetice umane?

De la lucrările timpurii ale lui Paul Berg, care a organizat Congresul internațional privind moleculele ADN recombinate în 1975, până la orientările actuale stabilite de Institutele Naționale de Sănătate (NIH), au fost ridicate și abordate o serie de preocupări etice valide..

Ghidurile NIH, notează că acestea „detaliază practicile de siguranță și procedurile de contenție pentru cercetarea de bază și clinică care implică molecule de acid nucleic recombinant sau sintetic, inclusiv crearea și utilizarea organismelor și a virușilor care conțin molecule de acid nucleic recombinant sau sintetic.” Liniile directoare sunt concepute pentru a oferi cercetătorilor ghiduri de conduită adecvată pentru efectuarea cercetărilor în acest domeniu.

Bioeticiștii susțin că știința trebuie să fie întotdeauna echilibrată etic, astfel încât progresul să fie benefic pentru omenire, mai degrabă decât dăunător.

surse

• Kochunni, Deena T și Jazir Haneef. „5 Pași în Tehnologia ADN Recombinantă sau Tehnologia RDNA.” 5 Pași în Tehnologia ADN Recombinantă sau Tehnologia RDNA ~, www.biologyexams4u.com/2013/10/steps-in-recombinant-dna-technology.html.
• Științele vieții. „Invenția tehnologiei ADN recombinate Medium Magazine LSF”. Mediu, LSF Magazine, 12 noiembrie 2015, medium.com/lsf-magazine/the-invention-of-recombinant-dna-technology-e040a8a1fa22.
• „Linii directoare NIH - Office of Science Policy.” Institutele naționale de sănătate, Departamentul Sănătății și Serviciilor Umane din SUA, osp.od.nih.gov/biotechnology/nih-guidelines/.