Inżynieria genetyczna

INŻYNIERIA GENETYCZNA


Inżynieria genetyczna- technika genetyczna łączenia poza organizmem fragmentów DNA (kwasu ®deoksyrybonukleinowego) pochodzących a różnych organizmów i następnie wprowadzania ich do bakterii lub innych komórek; wykorzystywana m.in. w przemyśle farmaceutycznym. Wykorzystanie inżynierii genetycznej ma szczególne znaczenie w medycynie i farmakologii. W drugiej połowie lat siedemdziesiątych, gdy narodziła się inżynieria genetyczna i przechodziła burzliwy rozwój, obawiano się jej konsekwencji. Sami naukowcy w 1975 roku wprowadzili roczne moratorium na swoje poczynania i początkowo prace prowadzono w systemach o różnych poziomach zabezpieczeń, z tym o bardzo dużym poziomie izolacji od otoczenia i gdzie zapewniona była ochrona dla samych uczonych i dla otoczenia. Obecnie takie zabezpieczenia stosuje się tylko przy pracy z bardzo zakaźnymi organizmami, a raczej nie przy klonowaniu genów. W 1976 roku w Bostonie praca nad klonowaniem genów bakterii Escherichia coli w tej samej bakterii wymagała wielu różnych zezwoleń i zabezpieczeń. Natomiast praca z wirusem białaczki kociej tego nie wymagała, mimo że wirus ten jest dość zakaźny i stanowi zagrożenia dla innych gatunków 9na szczęście nie dla człowieka).
Organizmy zmodyfikowane genetycznie (inaczej GMO, lub organizmy tramsgeniczne) to rośliny, zwierzęta i drobnoustroje, których geny zostały celowo zmienione przez człowieka. Problem modyfikacji genetycznych od dawna nie jest już tylko sprawą naukowców. Na milionach hektarów pól rosną zboża zmienione metodami inżynierii genetycznej, podczas codziennych zakupów możemy spotkać żywność zawierającą GMO. Ta technologia budzi jednak wiele kontrowersji- debata na jej temat narasta zarówno w Europie, jak i w akceptujących te technologię Stanach Zjednoczonych.
Zwolennicy modyfikacji genetycznych uważają, że można w ten sposób np. poprawić właściwości hodowlanych roślin i zwierząt, i wytwarzanej z nich żywności. Można też produkować leki oraz niszczyć szkodliwe odpady przy użyciu zmienionych genetycznie organizmów.
Przeciwnicy uważają, że nie znając skutków manipulacji genetycznych stwarza się zagrożenie dla przyszłych pokoleń. Ludzie mogą stracić kontrolę nad GMO wprowadzonymi do środowiska. Istnieje obawa, że zmieniona genetycznie żywność może wywołać alergie i inne, nieznane jeszcze skutki dla ludzkiego zdrowia. Krytyka dotyczy także filozoficznych i etycznych aspektów tworzenia GMO.

MODYFIKACJE GENETYCZNE
W miarę poznawania budowy i funkcji genów naukowcy nauczyli się także tworzyć organizmy o układach genów nie istniejących w naturze. Takimi konstrukcjami biologicznymi zajmuje się dziedzina nazwana inżynierią genetyczną, zaś jej produkt to organizmy zmodyfikowane genetycznie, lub inaczej: organizmy transgeniczne. Używa się też określenia GMO, skrótu od angielskiego terminu Genetically Modified Organism. Pod tym zbiorczym określeniem kryje się szereg rodzajów zmian w genach, mających służyć różnym celom. Pod względem charakteru modyfikacji można je podzielić na trzy grupy:
1) zmieniona zostaje aktywność genów naturalnie występujących w danym organizmie. Taką technikę zastosowano np. w przypadku pomidorów Flavr Savr, które jako pierwsze GMO zostały w 1994 roku dopuszczone do sprzedaży w USA. Zmniejszono w nich aktywnosc genów, których odpowiada za proces dojrzewania i mięknięcia pomidora. Ta zmodyfikowany pomidor lepiej znosił transport i dłużej zachowywał świeżość
2) Do organizmu wprowadzone zostają dodatkowe kopie jego własnych genów. Obecnie ten rodzaj modyfikacji stosuje się np. w celu przyspieszenia wzrostu zwierząt. W USA rozważa się możliwość zezwolenia na hodowlę łososi z dodatkowym genem kodującym hormon wzrostu. Dzięki podobnym zmianom można otrzymywać bydło i trzodę chlewną rosnące szybciej i wytwarzającej więcej mięsa. Wprowadzenie dodatkowej kopii genu umożliwia stworzenie ras krów i owiec o większej mleczności.
3) Wprowadzany gen pochodzi z organizmu innego gatunku. Dopiero ten typ modyfikacji daje wyobrażenie o możliwościach inżynierii genetycznej- w naturalnych warunkach nigdy by do takiej krzyżówki nie doszło. Być może dlatego właśnie ten rodzaj manipulacji genetycznych budzi najwięcej kontrowersji. Najbardziej powszechne zastosowanie tego rodzaju modyfikacji to przeniesienie genu z bakterii glebowej Bacilius thuringesis do roślin uprawnych. Dzięki temu wytwarzają one toksynę chroniącą je przed owadami. Istnieją też np. zmodyfikowane genetycznie rośliny, które swą odporność na mróz zawdzięczają genom pochodzącym z arktycznej ryby.
Jedynym z zadań inżynierii genetycznej jest otrzymywanie produktów wyższej jakości.
Organizmy modyfikowane genetycznie mogą przynosić różnorakie korzyści. Stworzenie rośliny uprawnej odpornej na szkodliwe owady oznacza korzyści dla:
1) rolnika (producenta) który ponosi mniejsze koszty dzięki ograniczeniu stosowania pestycydów
2) środowiska- także dzięki ograniczeniu ilości stosowanych środków chemicznych
3) konsumentów, który może otrzymać tańszy towar, wytworzony ponadto bez użycia środków chemicznych

KLONOWANIE
Przebieg procesu klonowania np. u ssaków, przeprowadza się następująco: trzeba pobrać komórkę jajową odpowiedniego gatunku, usunąć z niej jej materiał genetyczny (DNA), wprowadzić do niej jądro komórkowe z komórki organizmu, który ma być klonowany. Po tej manipulacji komórkę jajową wprowadza się do macicy samicy tego samego gatunku i czeka, aż urodzi się zwierzę. Natura natomiast broni się przed takimi sposobami obchodzenia normalnego krzyżowania- w zależności od gatunku i laboratorium udaje się 1 próba na 100(myszy) do 1 próby na 277(owca Dolly). Wytłumaczenie jest proste- choć w każdej komórce somatycznej ciała jest taki sam DNA, pewne obszary jej chromosomów są nieczynne. Powoduje to, że zarodki rozwijające się z komórek jajowych z jądrami komórek somatycznych nie rozwijają się prawidłowo i większość szybko ginie. W normalnych warunkach komórka wymienia (z takiej powst. Dolly), nie steruje przecież całym rozwojem zarodka

NADCHODZI EPOKA DZIEWORÓDZTWA
W firmie biotechnologicznej Advanced Cell Technology w Massachusetts naukowcy sklonowali ludzi zarodek po raz pierwszy osiągnął on stadium szesnastokomórkowego embriona(zarodka). Zespół uczonych z USA i Europy rozszyfrował 90 proc. genomu szympansa. Od stycznia 2004roku dostępna jest terapia genowa przeznaczona do leczenia nowotworów złośliwych. Początkowo jest stosowany jedynie w klinikach onkologicznych w Chinach, ale do jej wprowadzenia przygotowują się również specjaliści w USA. W 1992 roku przeprowadzono pionierski zabieg w dziedzinie terapii genowej u czteroletniej dziewczynki cierpiącej na wrodzony niedobór odporności o nazwie ADA. Od pewnego czasu na całym świecie specjaliści przeprowadzili kilka tysięcy podobnych zabiegów, głównie w leczeniu chorób genetycznych, takich jak hemofilia i mukowiscydoza. Prowadzone są próby leczenia tą metodą innych schorzeń m.in. choroby Parkinsona.

W Chinach w 2003 roku zaszła w ciążę trzydziestoletnia kobieta, u której specjaliści z USA i Chin zamiast komórki jajowej wykorzystali do zabiegu sztucznego zapłodnienia jedynie jądro komórkowe zawierające DNA. Zaburzenia w komórkach jajowych kobiety sprawiły, że tradycyjne metody in vitro nie były skuteczne. Dwaj uczeni z Uniwersytetu z New Yorku i Sun Yat- sen w Guangzhou wprowadzili metodą mikroiniekcji do jajeczka kobiety plemnik jej męża, a następnie pobrali jądra komórkowe obu komórek rozrodczych, zanim zdążyły się połączyć. Jądra wszczepiono do jajeczka pobranego od zdrowej kobiety. Specjaliści uzyskali w ten sposób pięć zarodków, z których rozwinęły się trzy płody. Wprawdzie wszystkie uległy poronieniu- ale nie miało to związku z zabiegiem sztucznego zapłodnienia(żaden z płodów nie miał wad genetycznych).
,,Za kilka, najpóźniej kilkanaście lat każda osoba, która ma kłopoty z płodnością, będzie mogła mieć dzieci’’- twierdzi prof. Alan Trounson. Potomstwo będą mogły mieć nawet osoby, które w ogóle nie wytwarzają komórek rozrodczych!! Dziewicze poczęcie stanie się faktem.
Człowiek jest blisko poznania tajemnicy stworzenia. Według biblijnej Księgi Rodzaju, Bóg tchnął życie w ulepionego z gliny Adama, a potem z jego żebra stworzył Ewę. Ponad 2000 lat po narodzinach Chrystusa ten opis przestaje być jedynie przekazem religijnym. Komórki macierzyste, nazywane świętym Graalem współczesnej medycyny, są już wykorzystywane do regeneracji serca u osób po zawale. W 2003 roku kardiolodzy z Michigan po raz pierwszy zregenerowali u szesnastoletniego chłopca serce uszkodzone na skutek postrzału z pistoletu do wbijania kołków. Specjaliści wszczepili mu pojedyncze komórki macierzyste, które ,,naprawiły’’ ubytki mięśnia sercowego. Wcześniej lekarz w ten sposób regenerowali jedynie serca osób po zawale. W Polsce kilkanaście takich pionierskich zabiegów wykonał prof. Tomasz Siminiak z Akademii Medycznej w Poznaniu. Niedawno przeprowadził on pierwszą próbę użycia komórek macierzystych bez potrzeby otwierania klatki piersiowej- wystarczyło strzyknąć je za pomocą wprowadzonego do tętnicy serca cewnika. Jeśli nawet tylko częściowo ziszczą się nadzieje, jakie pokładamy w komórkach macierzystych, wkrótce nast. nastąpi ogromny przełom w medycynie, a dzięki metodom regeneracji tkanek będzie można ,,naprawiać’’ również inne uszkodzone narządy tj. np. trzustkę, wątrobę. W przyszłości tzw. terapeutyczne klonowanie embrionów prawdopodobnie stanie się normą, a klonowanie dorosłych- niemal powszechnie akceptowaną metodą prokreacji.
,,Skończy się historia człowieka i narodzi się nowa istota’’ Jaka? Mutant doskonały? Czy aby na pewno chcemy takich braci i sióstr, takich potomków?

Źródło: ,,Genetycznie Modyfikowane Organizmy KTO MA RACJE?’’
Artykuł ,,NOWA GENORACJA’’ gazeta Wprost
Biologia2 zakres podstawowy Podręcznik