Ako umelo upravil DNA organizmu v laboratórnom systéme?

Všetky živé bytosti majú vo svojej DNA sériu génov, ktoré určujú charakteristiky každého jednotlivca. Od farby vlasov Yorkshiru teriéra až po farbu očí papagája, výška žirafy alebo chuť mandarínky, všetko je určené génmi.

Sada génov, ktoré má každá živá bytosť, je známa ako jej genotyp a pozorovateľné vlastnosti, ktoré tieto gény produkujú u jednotlivca, sú známe ako ich Fenotyp.

Vedci sa mnohokrát zaujímajú o modifikáciu génov v DNA, aby získali konkrétny fenotyp. V niektorých prípadoch môže byť tento fenotyp odolnosť rastliny na mor alebo veľkosť a chuť ovocia. V iných prípadoch sa však táto modifikácia môže snažiť vyliečiť dedičnú chorobu alebo dokonca rakovinu.

Ako však vedci, genetici a molekulárni biológovia robia umelo modifikovať DNA na dosiahnutie týchto účelov? Robia to prostredníctvom rôznych genetických techniky inžinierstva. Tieto techniky mu umožňujú modifikovať genetický kód alebo vložiť gény a ďalšie kúsky genetického materiálu z jedného jednotlivca do druhého.

Najpoužívanejšie techniky sú:

• Indukované mutácie pomocou žiarenia a chemickými mutanmi.
• Transformácia.
• Transfekcia.
• Prenos.

Indukované mutácie

Mutácia je akákoľvek zmena v normálnej sekvencii DNA. Môžu sa vyskytnúť a v skutočnosti sa vyskytujú prirodzene rôznymi mechanizmami, keď sú bunky rozdelené alebo reprodukované, čo je jednou z síl, ktoré poháňajú vývoj v živých bytostiach.

Okrem prirodzene sa vedci pred rokmi zistili, že mutácie by sa dali vyvolať v laboratóriu. Toto sa uskutočňuje prostredníctvom mutagénnych látok (generátory mutácií) fyzikálny a chemický.

Indukované mutácie, rovnako ako domorodci, sa vyskytujú úplne náhodne. To znamená, že nemôžeme kontrolovať, ktorý gén alebo ktorú konkrétnu bunku bude trpieť mutáciou, ani to, čo bude mať konkrétna mutácia.

V dôsledku toho, keď biológovia chcú vyvinúť sucho odolnejšiu rastlinu v boji proti svetovému hladu, je zvyčajne to, čo robia, indukujú mutácie v miliónoch a miliónoch buniek tejto rastliny, s nádejou, že niektoré z týchto buniek obsahujú požadované mutácia. Potom, keď ju dostanú, reprodukujú túto bunku, kým nedostanete kompletnú rastlinu.

Ako je uvedené vyššie, existujú dve hlavné triedy mutagénov, fyzikov a chemikov.

Mutácie vyvolané fyzickými mutanmi

Najpoužívanejším fyzickým mutagénom v laboratóriu na vyvolanie mutácií je ionizujúce žiarenie. To má schopnosť generovať veľké zmeny v DNA, ako napríklad:

• Delécie alebo eliminácia kompletných kusov DNA alebo kúskov chromozómov.
• Investície zo sekvencie.
• Preklady, v ktorých sa kúsok chromozómu presúva na iné miesto odlišné od jeho pôvodnej polohy.

Indukované mutácie pomocou chemických mutánov

Chemické mutány sú chemické látky, ktoré reagujú s DNA alebo ktoré interferujú v ich replikácii, ktorá vo všeobecnosti produkuje špecifické zmeny v sekvencii. Mnoho karcinogénnych látok, ako sú niektoré konzervačné látky alebo umelé farbivá, sú chemické mutagény.

Transformácia

Okrem indukovaných mutácií používajú biotechnológi a genetickí inžinieri aj ďalšie techniky na modifikáciu DNA. Jednou z týchto techník je transformácia, ktorá pozostáva z procesu, v ktorom baktéria absorbuje DNA inej baktérie cez bunkovú stenu.

Transformáciu nielenže vedci používajú na výrobu baktérií so špeciálnymi genetickými charakteristikami, ale je tiež jedným zo spôsobov neškodných alebo dokonca prospešných baktérií, ako sú tie, ktoré máme v čreve.

Transfekcia

Ak sa proces opísaného transformácie vykonáva u zvierat, potom sa nazýva transfekcia. Inými slovami, transfekcia je spôsob, akým biotechnologisti zavádzajú cudziu DNA do živočíšnych buniek, ako sú ľudské bunky.

Pretože živočíšne bunky nemajú prirodzenú kapacitu na absorbovanie DNA vonkajšieho prostredia, normálne sa vykonáva proces nazývaný elektroporácia, ktorý vytvára veľké póry v bunkovej membráne, cez ktorú môže DNA vstúpiť.

Prenos

Transformácia a transfekcia nie sú príliš účinné spôsoby, ako zaviesť gény do bunky, pretože DNA sa ľahko rozbije, keď je mimo bunky. Z tohto dôvodu, keď chcete zmeniť kód organizmu, systém sa zvyčajne používa na tento účel: vírus.

Vírusy sú veľké molekulárne komplexy tvorené proteínmi a DNA alebo RNA. Existuje mnoho rôznych typov vírusov, ktoré pôsobia rôznymi spôsobmi, ale princíp je vždy rovnaký: infekciou bunky vírus zavádza svoju DNA na vynútenie bunkových mechanizmov na jeho reprodukciu a preklad do vírusových častíc.

Transdukcia je proces genetickej modifikácie, ktorý využíva túto zvláštnosť vírusov, ale na predstavenie DNA, ktorú vedci chcú, namiesto vírusovej DNA namiesto vírusovej DNA.

Vedci pomocou rôznych techník molekulárnej biológie získajú škrupinu vírusu a zavedú DNA, ktorú chcú zahrnúť do bunky. Potom infikujú bunku týmto modifikovaným „vírusom“.

Vakcíny proti koronavírusu: príklad genetickej modifikácie transdukciou

Môže sa zdať čudné myslieť si, že milióny ľudí nedávno dostali genetickú terapiu, ale v niektorých ohľadoch to platí. Dôvodom je, že niektoré z vakcín, ktoré boli použité a ktoré sa naďalej používajú na boj proti chorobe spôsobenej koronavírusom SARS-COV-2, Covid-19, používajú princíp transdukcie na geneticky modifikáciu buniek pacienta.

Príkladmi sú vírusové vakcíny proti vektorom, ako je vakcína proti Janssen, Johnson a Johnson a Chadox1 vyvinuté medzi Oxfordskou univerzitou a spoločnosťou AstraZeneca vo Veľkej Británii. Táto vakcína bola vyrobená pomocou škrupiny vírusu šimpanza, v ktorom boli zavedené gény produkované Puyasom koronavírusovej koruny.

Odkazy

1. Združenie španielskej pediatrie. (2020, 14. decembra). Vírusové vektorové vakcíny: Chadox1 University of Oxford a Astrazeneca. Obnovené z https: // vaccunasaep.Org/profesionáli/novinky/covid-vakunas-vitor-viral-chadox1-Oxford-AstraZeneca
2. Medzinárodná asociácia atómovej energie, IAEA. (s. F.). Indukcia mutácií v rastlinách Oiea. Obnovené z https: // www.Iaea.org/es/témy/indukcia mutácií
3. Medlineplus. (2021, 15. júla). Covid-19 Vakcína, vírusový vektor (Janssen [Johnson a Johnson]): MedlinePlus lieky. Obnovené z https: // MedlinePlus.Vláda/španielčina/droginfo/liek/a621007-es.Html
4. Novak, f. J., & Brunner, h. (1992). Fytotechniky: indukovaná technológia mutácie na zlepšenie plodín. Bulletin oiea, 25-33. Obnovené z https: // www.Iaea.org/stránky/predvolené/súbory/34405682533_es.PDF