Какво е генно инженерство
Генното инженерство е една от най-обещаващите, предизвикателни и бъдещи области в биотехнологиите. Тази статия предоставя информация за стъпките, включени в тази процедура и нейните различни предимства и странични ефекти. Всеки протеин или ензим в тялото е кодиран от ген. Гените са отговорни за контролирането на определена черта или функция в организма. Те предават наследствена информация от поколение на поколение; по-точно те са отговорни за генотипните и фенотипните характеристики на индивида. От научна гледна точка, генното инженерство е манипулация или промяна в генетичната структура на организъм, за да се дадат определени белези. Това е изкуствен процес, който използва рекомбинантна ДНК технология и е малко по-различен от естествените методи на развъждане. Произведените по този начин организми се наричат генетично модифицирани организми (ГМО) или трансгенни организми. Тази техника се прилага в други биотехнологични области като клонирането на животни и хора.
Генното инженерство се използва широко в почти всички области, свързани с биотехнологиите, където участва геномът на даден организъм. Процесът на прехвърляне на генетичен материал от един организъм в друг с помощта на вектор или носител се нарича трансформация. Всички експерименти за получаване на терапевтично вещество или организъм върху бактерии, култури и много животни, главно мишки, като експерименти върху хора, не са възможни по очевидни причини.
Методи за директна трансформация Микроинжектиране, макроинжектиране, бомбардиране/биолистични методи, електропорация, медиирана от липозоми трансформация, трансформация и използване на химикали като силицийкарбидни влакна.
Методи за косвена трансформация Векторна трансформация; векторите включват бактериални плазмиди (медиирано от Agrobacteria предаване), ламба бактериофаг и бактериофаг (фаговите частици са много ефективни при превръщането).
Генно инженерство върху хората
При хората методът остава същият, но включва човешки гени за промяна на съществуващия фенотип. Извършена е генетична манипулация, за да се променят определени мутагенни или кодиращи болести гени за лечение на определени генетични заболявания, в допълнение към производството на лекарства и ваксини. Той също така е използван за увеличаване на продължителността на живота и имунитета на тялото и по-специално за изследване на генната експресия. Манипулации с човешки генетичен материал тип 2; соматични, където соматичните клетки се трансформират и клетки от зародишна линия, където трансформацията се извършва в яйцеклетката или в спермата. Така че, в предишната техника на трансформация в соматичните клетки на тялото, тя не се предава по наследство. Първият почти успешен опит с генетична манипулация е извършен върху хора, засегнати от тежък комбиниран имунодефицит (SCID) през 1990 г. Този път е показал положителни резултати, тъй като е дал на хората функционален имунитет, от който преди това са били лишени. Други промени в човешката генетика са с нисък приоритет, тъй като успехът е съмнителен.
Изолиране на ген: избирането на правилния ген и изолирането му е предпоставка за започване на процеса. Желаният ген се изолира и размножава чрез метода PCR (полимеразна верижна реакция). В допълнение, той може да бъде част от геномна библиотека (библиотеки, съдържащи ДНК фрагменти от един конкретен геном), откъдето може да бъде копиран, синтезиран ислед това вмъкнете в ДНК.
Конструкти: Генът, който е изолиран, трябва да бъде тестван за експресия. Следователно всеки ген се състои от промотор, селекция на маркерен ген и терминатор. Промоторната област е отговорна за генната транскрипция и се прекратява при достигане на терминаторната област. Изборът на генен маркер придава антибиотична резистентност на целия конструкт, което помага да се разграничат трансформираните клетки от нетрансформираните клетки. Джийн обаче не може сам да влезе във възела, така че трябва да бъде подравнен с вектора. Този процес се осъществява чрез ензими за ограничаване на смилането, ензими за лигиране и молекулярно клониране с помощта на полимерази.
Трансформация: Бактериите широко използват ген или чужда ДНК, използвайки гореспоменатите методи на трансформация. Веднъж интегрирана в генома или ДНК се репликира с помощта на системата за репликация и произвежда много копия от себе си.
Селекция и потвърждение: Възможно е да се разграничат трансформираните клетки от нетрансформираните чрез отглеждането им в присъствието на антибиотик, кодиращ отделен маркерен ген. Друг метод е да се използва ДНК сонда, комплементарна на вмъкнатия ген, която специфично се свързва с гена и може да бъде проследена и потвърдена с помощта на ДНК картографиране, методи на електрофореза като Southern Blotting и биоанализ.
Ползите от генното инженерство се виждат в областта на селското стопанство, околната среда и производството на храни. Като каза това, тъй като това е област, която включва много изследвания, очевидно е, че има своя справедлив дял от отрицателни ефекти.
Ползи Много генетични заболявания, усложнения като захарен диабет, кистозна фиброза и др. са излекувани с тази техника. Включвапремахване на дефектни гени и модифициране на клетки за получаване на желаната черта с помощта на генна терапия. Инсулинът и човешкият растежен хормон са най-добрите примери за молекули, получени чрез генетична манипулация. Тук генът, кодиращ тези хормони, се трансформира в бактериални клетки в голям мащаб, за да се повиши производството на хормони. Клонирането и трансформацията на животни е извършено изключително върху мишки. Първото успешно обърнато животно беше Доли, клонирана овца. Въпреки това етичните въпроси бяха основна пречка, що се отнася до изследванията. Генното инженерство вече се използва за производство на растения, устойчиви на вредители и болести. Тази техника се използва и за увеличаване на хранителната стойност на растенията. Най-добрият пример би бил BT памук, където Bacillus thureingiensis (бактерия) се използва за вмъкване на различни гени, устойчиви на вредители и болести, в културите. Генетично модифицираните храни са помогнали на хора с висок хранителен прием. Златният ориз и вкусът на вкусни домати са най-добрите примери за такива храни. Недостатъци Тъй като генното инженерство включва строго експериментиране, има голям потенциал гените да причинят нежелани мутации и черти, водещи до алергии в културите, които възпрепятстват хранителната им стойност. Получените черти могат да доведат до нови патогени, които увреждат цялата екосистема. Този метод изисква въвеждане на желания ген на точни места, което изисква голямо умение, особено когато включва много рискови фактори. Освен това трансформацията на един ген е трудна, тъй като това са кодове за няколко признака. Генното инженерство е скъпа техника за извършване. Това изисква квалифицираниработна ръка, отлични и прецизни инструменти и химикали и много сложни лаборатории. И накрая, етиката и спорните въпроси, свързани с използването на животни и растения за манипулация, за които се предполага, че са „Божие творение“, не могат да бъдат пренебрегнати. Тази област е улеснена от огромно количество изследвания, които са започнали преди много време, но продължават и винаги ще продължават, докато съществува биотехнологията.