Ocena brak

INŻYNIERIA GENETYCZNA

Autor /IdaD Dodano /23.07.2013

Inżynieria genetyczna jest terminem określającym wszelkie techniki biologii molekularnej wykorzystywane obecnie do poznania struktury i funkcji genów, jak również obejmuje metody manipulowania materiałem genetycznym w celu modyfikacji genetycznej organizmów. Warto jest zauważyć, że termin inżynieria genetyczna został wprowadzony ze względu na szybko wzrastającą liczbę zastosowań techniki biologii molekularnej w tym klonowania DNA dla celów naukowych i technologicznych. Obecnie możemy powiedzieć, że termin ten tyczy się takich procesów jak:

-    sekwencjonowanie DNA,

-    klonowanie DNA,

-    terapia genowa,

-    modyfikacja organizmów, organizmy transge-niczne,

-    diagnostyka mutacji.

Inżynieria genetyczna jest jedną z najmłodszych gałęzi współczesnej nauki. Jej początki sięgają lat 70. XX wieku. Uważa się, że odkrycie dwóch podstawowych enzymów używanych w badaniu DNA dały podwaliny na rozwój obecnej inżynierii genetycznej.

Enzymy te to enzymy restrykcyjne enzymy tnące cząsteczkę DNA w określonych miejscach i ligazy - enzymy pozwalające na łączenie pociętych fragmentów DNA. Pozwoliło to na pierwsze próby analizy genów poprzez ich wycinanie z genomu i wprowadzanie do innych komórek, a więc proces klonowania genów. Pozwala to także na izolację określonego genu, jak również odpowiedniego odcinka DNA i jego sekwencjonowanie, a więo proces pozwalający ustalić ułożenie kolejnych nukleotydów na nici DNA. Obecnie został już całkowicie poznany genom człowieka, jak również" wielu innych organizmów żyjących na Ziemi.

Następnie stało się możliwe manipulowanie genami poprzez precyzyjne wprowadzanie zmian mutacyjnych i rekombinacyjnych w genach. Proces ten nazywamy ukierunkowaną mutagenazą. Pozwala to na sprawdzenie głównych funkcji genów poprzez wprowadzenie do organizmu modelowego - laboratoryjnego zmutowanej formy określonego genu.

Kewoiucyjną techniką okazała się technika PCR _ (od ang. polymerase Chain reaction - reakcja ;uchowa polimerazy) opracowana dopiero ołowie lat 80. XX wieku. Pozwala ona na po-enie, a więc amplifikację określonego odcinka DNA, który jest otoczony przez znaną krótką sekwencję. Obecnie jest to technika powszechnie stosowana w inżynierii genetycznej. Dzięki niej stała się możliwa szybka analiza określonych genów dla celów diagnostycznych, izolacji genów itp.

Dziś jest to technika, która jest alternatywną 'dro-jla klonowania. Jednakże ze względu na swo-irostotę, jak również wysoką czułość reakcja PCR umożliwiła analizę DNA ze szczątków kopalnych, jak i z innych materiałów biologicznych, jak śliny czy plamy krwi. Przyczyniło się to do zwiększenia wiedzy o organizmach żyjących wcześniej na naszej planecie. Inżynieria genetyczna jest także cennym narzędziem w diagnostyce genetycznej organizmów, wykorzystywanej nawet w kryminalistyce.

Obecnie inżynieria genetyczna wkracza w coraz to nowe dziedziny życia. Jej możliwości z roku na rok stają się coraz większe. Ze względu na bardzo szybki rozwój technik inżynierii genetycznej budzi ona wiele kontrowersji natury etycznej, jak również budzi duże nadzieje związane z poprawą życia na Ziemi. Poniżej przedstawione zostały wybrane zagadnienia z zastosowań inżynierii genetycznej.

Klonowanie całych organizmów, w tym człowie-Ka, budzi wielkie dylematy obecnej nauki, zarówno wśród naukowców jak i etyków. Jednakże możliwość klonowania całego organizmu daje możliwość jego ochrony. Obecnie poprzez działalność człowieka wiele gatunków zwierząt i roślin jest bliskie wyginięcia, lub wyginęły zupełnie. Dysponując kilkoma chociaż komórkami danego organizmu, można go odtworzyć.

Stwarza to możliwość przedłużenia życia określonych gatunków poprzez możliwość wyhodowania ich w laboratorium, a następnie wpuszczenie do naturalnego środowiska życia. Dysponując materiałem genetycznym organizmu już niewystępującego na Ziemi, przynajmniej na dzień dzisiejszy, spekuluje się możliwość jego odtworzenia poprzez sklonowanie w komórkach jego DNA. Pomysł ten, co prawda może kojarzyć się z filmem Jurasie Park, jednakże stworzyłoby to możliwość ponownego zasiedlenia danych ekosystemów przez organizmy, które wytępione zostały poprzez działalność człowieka. 

Obecnie wysiłki inżynierii genetycznej skupiają się wokół poprawy organizmów hodowlanych. Przyczynia się to do modyfikacji genetycznej roślin uprawnych i zwierząt hodowlanych w celu poprawy plonów, wydajności, jak również ich ochrony przed licznymi infekcjami i chorobami. Modyfikacje genetyczne są także przyszłością dla krajów trzeciego świata, które nie są w stanie wyprodukować dostatecznej ilości żywności. Stworzenie np. odmian zbóż o niskich wymaganiach wodnych i klimatycznych jest szansą w walce z głodem w tych krajach.

Inne modyfikacje genetyczne na drodze inżynierii genetycznej kierują się w stronę wyprodukowania odmian roślin odpornych na działanie pestycydów czy herbicydów, jak również dążą do wyprodukowania roślin, które same będą odporne na działania negatywne owadów czy chwastów.

Modyfikacje wśród zwierząt hodowlanych kierują się w stronę zwiększenia, np. produkcji mleka przez krowy. Należy pamiętać, że obecnie nasza wiedza na temat modyfikowania organizmów nie jest jeszcze dobrze rozwinięta i często dochodzi do skutków ubocznych, które nie są pożądane w rolnictwie. Jednakże owe badania stwarzają duże perspektywy i nadzieje na hodowlę w coraz bardziej zanieczyszczonym środowisku. 

Wykorzystanie technik inżynierii genetycznej pomocne jest także w procesie otrzymywania leków. Poprzez modyfikacje genetyczne możemy wyhodować bakterie, które zawierać będą w swoim genomie np. gen ludzkiej insuliny. Hodowla takiej bakterii pozwala na izolowanie ludzkiej insuliny, a następnie na jej podawanie pacjentom cierpiącym na cukrzycę. Do momentu wprowadzenia inżynierii genetycznej do farmaceutyki insulina otrzymywana była z trzustek wieprzowych, które oczywiście nie są tak wydajne jak normalna ludzka insulina. Oprócz insuliny, korzystając z inżynierii genetycznej, otrzymywane są także liczne hormony, czynniki krzepniecia kiwi, antybiotyki. 

Problemem współczesnej medycyny jest niemożność leczenia chorób o podłożu genetycznym. Obecnie wysiłki lekarzy w takich schorzeniach kierują się w stronę leczenia objawowego. W wyniku licznych prac genetyków nad sekwencjono-waniem genomu człowieka, naukowcy poznali prawdziwe przyczyny wielu chorób i dokładne uszkodzenia genów, przyczyniających się do wystąpienia oznak chorobowych.

Z tego powodu jedną z możliwości wykorzystania inżynierii genetycznej dla celów medycznych jest próba naprawiania wadliwych genów, poprzez wprowadzenie nowego niezmutowanego genu do organizmu, lub też określonych typów komórek. Takie podejście do problemu medycznego nazywamy terapią genową. Obecnie trwają liczne badania i próby leczenia takich chorób jak np. mukowiscydoza, czy różne odmiany nowotworów.

Pamiętać należy, że głównym problemem w terapii genowej jest sposób dostarczenia zdrowego genu do organizmu. Jednym z najlepszych nośników DMA - wektorem są zmodyfikowane wirusy. Jednakże znane są przypadki, kiedy następował zgon pacjenta po podaniu za dużej dawki wirusa ze zdrowym genem.

Modyfikowanie genetyczne niektórych organizmów pozwala na zwiększenie wydajności procesów technologicznych. Pozwala to na otrzymywanie coraz to zdrowszych i bogatych w substancje odżywcze produktów żywnościowych. Inną możliwością wykorzystania inżynierii genetycznej są procesy towarzyszące utylizacji odpadów. Obecnie staje się możliwe zmodyfikowanie wybranych szczepów bakteryjnych zdolnych do rozkładu ścieków w celu odzyskiwania czystej wody. Inżynieria genetyczna w służbie ochrony środowiska daje nadzieję na bezpieczne, oczyszczanie naszej planety.

Jak widać możliwości inżynierii genetycznej są ogromne. Jednakże oprócz wielu zalet, techniki inżynierii genetycznej nie są pozbawione swoich wad, które wzbudzają czasami liczne rzesze przeciwników badań genetycznych.

Podobne prace

Do góry