Co to jest technologia rekombinacji DNA?

Rekombinowany DNA lub rDNA jest DNA, który powstaje przez połączenie DNA z różnych źródeł w procesie zwanym rekombinacją genetyczną. Często źródła pochodzą z różnych organizmów. Ogólnie rzecz biorąc, DNA z różnych organizmów ma tę samą chemiczną strukturę ogólną. Z tego powodu możliwe jest tworzenie DNA z różnych źródeł poprzez łączenie nici.

Kluczowe dania na wynos

Rekombinowane DNA ma wiele zastosowań w nauce i medycynie. Jednym z dobrze znanych zastosowań rekombinowanego DNA jest produkcja insulina. Przed pojawieniem się tej technologii insulina w dużej mierze pochodziła od zwierząt. Insulinę można teraz produkować bardziej efektywnie, stosując organizmy takie jak E. coli i drożdże. Wstawiając

W latach siedemdziesiątych naukowcy znaleźli klasę enzymów, które specyficznie odcinały DNA nukleotyd kombinacje. Enzymy te znane są jako enzymy restrykcyjne. Odkrycie to pozwoliło innym naukowcom izolować DNA z różnych źródeł i stworzyć pierwszą sztuczną cząsteczkę rDNA. Potem nastąpiły inne odkrycia, a dziś istnieje wiele metod rekombinacji DNA.

Podczas gdy kilku naukowców przyczyniło się do rozwoju tych procesów rekombinacji DNA, Peter Lobban, doktorant pod kierunkiem Dale Kaiser z Wydziału Biochemii Uniwersytetu Stanforda zwykle przypisuje się, że jako pierwszy zasugerował pomysł rekombinacji DNA Inni w Stanford przyczynili się do opracowania oryginalnych stosowanych technik.

Chociaż mechanizmy mogą się znacznie różnić, ogólny proces rekombinacji genetycznej obejmuje następujące etapy.

1. Specyficzny gen (na przykład gen ludzki) jest identyfikowany i izolowany.
2. Ten gen jest wstawiony do wektor. Wektor jest mechanizmem, za pomocą którego materiał genetyczny genu jest przenoszony do innej komórki. Plazmidy są przykładem wspólnego wektora.
3. Wektor jest wstawiany do innego organizmu. Można to osiągnąć na wiele różnych sposobów transfer genów metody takie jak sonikacja, mikroiniekcje i elektroporacja.
4. Po wprowadzeniu wektora komórki zawierające rekombinowany wektor są izolowane, selekcjonowane i hodowane.
5. Gen ulega ekspresji, aby pożądany produkt mógł zostać ostatecznie zsyntetyzowany, zwykle w dużych ilościach.

Technologia rekombinacji DNA jest wykorzystywana w wielu zastosowaniach, w tym w szczepionkach, produktach spożywczych, produktach farmaceutycznych, testach diagnostycznych i genetycznie modyfikowanych uprawach.

Szczepionki zawierające białka wirusowe produkowane przez bakteria lub drożdże z rekombinowanych genów wirusowych są uważane za bezpieczniejsze niż te wytworzone bardziej tradycyjnymi metodami i zawierające cząstki wirusowe.

Jak wspomniano wcześniej, insulina jest kolejnym przykładem zastosowania technologii rekombinacji DNA. Wcześniej insulinę uzyskiwano od zwierząt, głównie z trzustki świń i krów, ale stosując rekombinację Technologia DNA umożliwiająca wstawienie genu ludzkiej insuliny do bakterii lub drożdży ułatwia wytwarzanie większych wielkie ilości.

Wiele innych produktów farmaceutycznych, takich jak antybiotyki i ludzkie zamienniki białka, są wytwarzane podobnymi metodami.

Wiele produktów spożywczych jest wytwarzanych przy użyciu technologii rekombinacji DNA. Jednym z powszechnych przykładów jest enzym chymozyny enzym używany do wyrobu sera. Tradycyjnie występuje w podpuszczce, która jest przygotowywana z żołądków cieląt, ale produkuje chymozyna dzięki inżynierii genetycznej jest znacznie łatwiejsza i szybsza (i nie wymaga zabijania młodych Zwierząt). Obecnie większość sera produkowanego w Stanach Zjednoczonych jest wytwarzana z genetycznie zmodyfikowanej chymozyny.

Technologia rekombinacji DNA jest również stosowana w dziedzinie testów diagnostycznych. Testy genetyczne w szerokim zakresie chorób, takich jak mukowiscydoza i dystrofia mięśniowa, skorzystały na zastosowaniu technologii rDNA.

Technologię rekombinacji DNA zastosowano do produkcji roślin odpornych zarówno na owady, jak i na herbicydy. Najczęstsze uprawy odporne na herbicydy są odporne na stosowanie glifosatu, wspólnego chwastobójcy. Taka produkcja roślinna nie jest bez problemu, ponieważ wielu kwestionuje długoterminowe bezpieczeństwo takich genetycznie zmodyfikowanych upraw.

Naukowcy są podekscytowani przyszłością manipulacji genetycznych. Chociaż techniki na horyzoncie różnią się, wszystkie mają wspólną precyzję, z jaką można manipulować genomem.

Jednym z takich przykładów jest CRISPR-Cas9. Jest cząsteczką, która pozwala na wstawienie lub usunięcie DNA w niezwykle precyzyjny sposób. CRISPR to skrót od „Clustered Regular Regular Interspaced Short Palindromic Repeats”, podczas gdy Cas9 jest skrótem od „białka 9 związanego z CRISPR”. W ciągu ostatnich kilku lat społeczność naukowa była podekscytowana perspektywami jego wykorzystania. Powiązane procesy są szybsze, bardziej precyzyjne i tańsze niż inne metody.

Podczas gdy wiele osiągnięć pozwala na bardziej precyzyjne techniki, pojawiają się również pytania etyczne. Na przykład, ponieważ mamy technologię, aby coś zrobić, czy to oznacza, że ​​powinniśmy to zrobić? Jakie są etyczne konsekwencje bardziej precyzyjnych testów genetycznych, szczególnie w odniesieniu do ludzkich chorób genetycznych?

Od wczesnych prac Paula Berga, który zorganizował Międzynarodowy Kongres na temat Rekombinowanych Molekuł DNA w 1975 r., Po współczesne Wytyczne przedstawione przez National Institutes of Health (NIH), szereg ważnych kwestii etycznych zostało podniesionych i zaadresowany.

Wytyczne NIH zauważają, że „szczegółowo opisują praktyki bezpieczeństwa i procedury przechowawcze dla badań podstawowych i klinicznych z udziałem rekombinacji lub syntezy cząsteczki kwasu nukleinowego, w tym tworzenie i stosowanie organizmów i wirusów zawierających rekombinowany lub syntetyczny kwas nukleinowy cząsteczki. ”Wytyczne mają na celu dać badaczom odpowiednie wytyczne dotyczące prowadzenia badań to pole.

Bioetycy twierdzą, że nauka musi być zawsze zrównoważona etycznie, aby rozwój był korzystny dla ludzkości, a nie szkodliwy.

• Kochunni, Deena T i Jazir Haneef. „5 kroków w technologii rekombinacji DNA lub technologii RDNA”. 5 kroków w technologii rekombinacji DNA lub technologii RDNA ~, www.biologyexams4u.com/2013/10/steps-in-recombinant-dna-technology.html.
• Nauki o życiu. „Wynalazek technologii rekombinowanego DNA Medium magazynowe LSF”. Medium, LSF Magazine, 12 listopada 2015, medium.com/lsf-magazine/the-invention-of-recombinant-dna-technology-e040a8a1fa22.
• „Wytyczne NIH - Biuro Polityki Naukowej”. National Institutes of Health, U.S. Department of Health and Human Services, osp.od.nih.gov/biotechnology/nih-guidelines/.