Inżynieria genetyczna

W roku 1953 dwóch naukowców - James Watson i Francis Crick stworzyli przestrzenny model budowy kwasu deoksyrybonukleinowego, powszechnie znanego jako DNA. Odkrycie to dało podwaliny współczesnej genetyki, która stanowi obecnie najprężniej rozwijającą się dziedzinę nauki. Uczeni zajmują się tak zwaną inżynierią genetyczną. Słowo "inżynieria" oznacza w tej nazwie budowanie, tworzenie, projektowanie. W genetyce podstawowym materiałem budulcowym nie jest cement, lecz ciała żywych organizmów oraz ich łańcuchy DNA. Inżynieria genetyczna umożliwia dowolne mieszanie genów, co w rezultacie pozwala na dokonywanie istotnych zmian w wyglądzie lub właściwościach, danych organizmów. Czy manipulowanie tak delikatnym dziełem natury, jakim jest kod genetyczny jest dla nas przyszłościowym osiągnięciem, czy ogromnym zagrożeniem?

Łańcuch DNA składa się z genów. Każdy gen determinuje określoną cechę, na przykład kolor oczu lub skręt włosów. Cały zestaw genów znajdujący się w komórce odpowiada za wszystkie cechy danego organizmu. Ingerencja inżynierów genetycznych w genom polega na rozrywaniu struktur DNA za pomocą enzymów restrykcyjnych. W przerwanych miejscach umieszczają oni nowe fragmenty łańcucha i ponownie zespajają całość. Przenoszenie fragmentów DNA odbywa się za pomocą np. wirusów, plazmidów i kosmidów, zwanych wektorami. W ten sposób możliwa jest dowolna wymiana genów między organizmami. Jedną z technik stosowanych w inżynierii jest sztuczne powielanie wybranych genów w celu uwydatnienia cechy determinowanej przez te geny.
Głównym założeniem inżynierii genetycznej jest polepszanie jakości życia ludzkiego. Zaczęto więc od modyfikacji żywności. Zarówno zbóż jak i innych roślin spożywczych. Poprzez wprowadzenie obcego genu do komórek roślinnych uzyskuje się odmiany o większej odporności na szkodliwe czynniki pogodowe i choroby. Rośliny takie dają obfitsze plony i są tańsze w uprawie oraz zawierają więcej składników odżywczych. Żywność poddawana modyfikacjom dłużej zachowuje świeżość i ładny wygląd. Ponadto inzynieria genetyczna umożliwiła wytworzenie wielu substancji chemicznych w postaci np. szczepionek i innych preparatów stosowanych w hodowli zwierząt i przetwórstwie spożywczym.
Szczególną uwagę chciałabym jednak zwrócić na obszar medycyny, gdyż stanowi ona największe pole zainteresowania inżynierii genetycznej. Ze względu na przedmiot badań i zabiegów, jakim jest człowiek, budzi ona wiele kontrowersji w społeczeństwie, o których wspomnę później. Teraz pragnę skupić się na najcenniejszych dla ludzkości osiągnięciach w tej dziedzinie:
Po pierwsze, możliwe stało się badanie dziecka, gdy znajduje się ono jeszcze w stadium prenatalnym. Poprzez badanie płynu owodniowego lub samego płodu można ustalić, czy w organizmie płodu nie zachodzą przemiany chromosomowe, lub nie występują inne metaboliczne schorzenia genetyczne, które są przyczyną ciężkich wad rozwojowych. Diagnozę prenatalną można prowadzić także jeszcze przed poczęciem się dziecka, poprzez badanie rodziców. Jest stosowana zwłaszcza wtedy, kiedy istnieje podejrzenie wystąpienia schorzeń, które nie powodując zmian chorobowych u rodziców, mogą jednak zagrozić prawidłowemu rozwojowi płodu. Do chorób tego typu należą np. toksoplazmoza, bruceloza i listeriza, które powodują około jednej trzeciej wszystkich przedwczesnych poronień, martwych urodzeń i innych wad rozwojowych u noworodków. Diagnoza prenatalna umożliwia zdobycie informacji, które umożliwiają podjęcie przez rodziców odpowiedzialnej decyzji, czy zgadzają się na posiadanie dziecka z wadami rozwojowymi, czy też rezygnują z rodzicielstwa. W przypadku istnienia płodu nie mającego szans na przeżycie i prawidłowy rozwój po urodzeniu, badania prenatalne mogą być przesłanką dla dokonania aborcji. Jeżeli jednak w wyniku badań genetycznych, diagnoza prenatalna pozwala wykluczyć wady rozwojowe dziecka, to przyczynia się do wyeliminowania podejrzeń i obaw wystąpienia schorzeń. Kiedy schorzenia lub wady okazują się stosunkowo niewielkie, precyzja badań genetycznych umożliwia podjęcie decyzji o donoszeniu ciąży i poddaniu dziecka terapii jeszcze przed porodem.
Po drugie, inzynieria genetyczna umożliwiła badania nad tzw. terapią genową, czyli ingerencją w substancję dziedziczną i jej zmianą poprzez manipulację na genach. Polega to na wprowadzeniu do komórek narządów nowych genów, które zastąpiłyby geny wadliwe, odpowiedzialne za dane schorzenie lub w inny sposób wzmocniły i uodporniły organizm na daną chorobę. Te dodatkowe geny nie byłyby jednak dziedziczne i w następnym pokoleniu schorzenie mogłoby znowu się pojawić. Aby tego uniknąć należałoby prowadzić terapię genową komórek rozrodczych, polegającą na wprowadzeniu genów do narządów rozrodczych lub do samych zarodków w bardzo wczesnym stadium ich rozwoju. W ten sposób zmodyfikowany materiał genetyczny stawałby się dziedziczny, uodporniając następne pokolenia na dane choroby. Jest to szczególnie istotne w przypadku takich schorzeń jak nowotwory, cukrzyca, wrodzone choroby metabolizmu w tym np. otyłości, hemofilii, choroby Parkinsona, Alzheimera, AIDS, i zespołu Downa. Doniosłość tego rodzaju terapii trudna jest do przecenienia i choć dzisiaj pozostaje jeszcze w sferze doświadczalnej, to już przewiduje się powstanie nowej gałęzi medycyny: "chirurgii genowej".
Po trzecie, inżynieria genetyczna może znaleźć swoje zastosowanie w transplantologii. Wykorzystując metodę klonowania, możnaby wytworzyć tkanki i organy do przeszczepów. W związku z tym, że materiał genetyczny pochodziłby od pacjenta, zagrożenie odrzuceniem przeszczepionego narządu przez organizm przestałoby istnieć. Do wyprodukowania takiego narządu służyć mają komórki macierzyste z których pobiera się materiał genetyczny pacjenta i wszczepia do komórki jajowej z której z kolei usunięto jądro. Dalszy rozwój zarodka następuje już pod kontrolą genomu pacjenta, co umożliwia wyhodowanie dowolnej tkanki lub organu posiadającego materiał genetyczny chorego. Obecnie, kiedy do transplantacji narządów używa się organów pochodzących od innego osobnika istnieje duże niebezpieczeństwo, że organizm chorego potraktuje przeszczepi jako obce ciało. Decyduje tutaj oczywiście materiał genetyczny jądra komórkowego przeszczepianego organu, który odpowiedzialny jest za wszystkie cechy i funkcjonowanie organu. Transplantacja jądra komórkowego rozwiązuje problem bezpłodnych mężczyzn. Niektórzy z nich nie wytwarzają plemników, które do komórki jajowej wnoszą materiał genetyczny ojca. Pobranie jądra z komórek mężczyzny i wszczepienie do komórki jajowej matki sprawi, że mężczyzna będzie biologicznym ojcem dziecka. Zdecydowanie inna sytuacja jest z dzieckiem poczętym metodą in vitro, gdzie materiał genetyczny pochodzi z plemnika obcego, anonimowego mężczyzny.

Inżynieria genetyczna jako rewolucyjna i kontrowersyjna dziedzina nauki ciągnie za sobą wiele obaw i zagrożeń. Obawy społeczeństwa pochodzą głównie z niewiedzy oraz poglądów etyczno-religijnych dyktowanych przez Kościół. Ludzie z reguły podchodzą nieufnie i sceptycznie do aspektów, których nie rozumieją lub których działania nie mogą odczuć na własnej skórze. W wielu religiach, inżynieria genetyczna odbierana jest jako postępowanie niemoralne, ingerujące w boską wolę. Mało kto sięga do obiektywnych źródeł naukowych po wiedzę na ten temat. Jednak wiele tych obaw ma dobre uzasadnienie. Głównie skupiają się one wokół militariów i biologii.
Wojsko może prowadzić tajne badania nad bronią genetyczną, której podstawą mogłyby być mikroorganizmy o nieobliczalnej sile rażenia. W przypadku dostania się takiej broni w ręce terrorystów lub silnych krajów, stajemy w obliczu zagrożenia, przed którym trudno jest się zabezpieczyć. Istnieją też obawy, że wojsko może wykorzystywać inżynierię genetyczną do produkcji "super żołnierzy". Ludzi o specjalnie zmodyfikowanym materiale genetycznym, o zwiększonej odporności na trudy walki i uszkodzenia ciała, a przede wszystkim bezwzględnie posłusznych i odważnych. Taka wizja bardziej przypomina film fantastyczny, niż realną rzeczywistość, ale pamiętać musimy, że większość wynalazków ludzkiej techniki bardzo szybko znajdowało swoje zastosowanie w sferze militarnej. Aby zapobiec takiemu scenariuszowi konieczna jest całkowita kontrola laboratoriów wolskowych oraz bezwzględny zakaz posługiwania się technikami klonowania.
Biologiczne zagrożenie ze strony inżynierii genetycznej polega na deformacji i wpływie na ludzką egzystencję. Transfery ludzkich genomów moga doprowadzić do stworzenia zupełnie nowego organizmu o trudnych dzisiaj do wyobrażenia właściwościach. Celem inżynierii genetycznej jest terapia, kiedy jednak z czasem naukowcom trudno będzie wyznaczyć granice, których przekraczać nie powinni. Jeżeli weźmiemy przy tym pod uwagę powstanie rynku zapotrzebowania na usługi genetyczne, to istnieje realne niebezpieczeństwo nadużywania tej technologii. W stosunkowo krótkim czasie stoimy przed niebezpieczeństwem potraktowania człowieka przedmiotowo, jako "królika doświadczalnego". Wiele technologii będących w fazie laboratoryjnej, będzie musiało być wypróbowane na pacjentach, a przewidywalność skutków inżynierii genetycznej jest zbyt mała, aby być pewnym jej skutków. Istnieją obawy wykorzystywania ludzi biednych, bezdomnych, chorych psychicznie do eksperymentów genetycznych. Już teraz ostre sprzeciwy budzi perspektywa używania do eksperymentów genetycznych zarodków, np. tych, które stanowią nadwyżkę w procesie zapłodnienia in vitro. Ponadto, jeśli zaczniemy wpływać na naturalną zasadę mieszania się ludzkich genomów, możemy paradoksalnie doprowadzić do wyginięcia naszego gatunku. Może się tak stać z powodu zmniejszenia zróżnicowania genetycznego, ponieważ im większe zróżnicowanie tym większa zdolność dostosowania się gatunku do zmieniających się warunków i gwarancja jego przetrwania. Trudno przewidzieć jakie będą konsekwencje manipulacji genetycznych w kolejnych pokoleniach.

Inżynieria genetyczna niesie wiele możliwości dla medycyny i przemysłu spożywczego na świecie. Wynika to z rosnących wciąż potrzeb i wyzwań przed jakimi staje medycyna w walce z nieuleczalnymi chorobami. Dzięki osiągnięciom genetyków prowadzone są nieustannie badania nad nowymi szczepionkami, hodowlą zastępczych organów, czy bezpośrednim usuwaniem wadliwych genów. Inżynieria genetyczna chce więc służyć nie tylko żyjącym obecnie, ale również przyszłym pokoleniom. Z powodu rewolucjonizmu współczesnych odkryć, społeczeństwo ma wiele wątpliwości i obaw w stosunku do inżynierii genetycznej. Głównie jednak wynikają one z niewiedzy. Mimo to, ludzka ułomność polega na tym, że nawet najlepsze osiągnięcie wykorzystuje on przeciwko samemu sobie. Z tego względu konieczna jest stała, ścisła kontrola nad wszelkimi ośrodkami badań w zakresie inżynierii genetycznej. Uwzględniając wszelkie środki ostrożności, powinniśmy pozwolić inżynierii genetycznej rozwijać się i przede wszystkim zadbać o to, by jej owoce były wykorzystywane w jak najlepszy sposób.