Inżynieria genetyczna

dr Marcin Woźniak

Wykład I dla III roku

biotechnologii

Tematyka wykładów

Podstawowe pojęcia
Szczepy i wektory
Enzymy restrykcyjne
Metody cięcia DNA
Enzymy do rekombinacji in vitro
Biblioteki DNA
Mutageneza

Tematyka wykładów

Transformacja organizmów
Geny selekcyjne i reporterowe
Systemy selekcyjne
Klonowanie ssaków
Terapia genowa

Literatura

Sambrook, E.F. Fritsch and T. Maniatis,
1989. Molecular Cloning. A Laboratory
Manuał, Cold Spring Harbor Laboratory,
Cold Spring Harbor, NY
Węgleński P., 1995. Genetyka
Molekularna. PWN.
Ausbel F. M. (ed) 1992. Current Protocols
in Molecular Biology. Harvard Medical
School

Czym jest a czym nie jest

inżynieria genetyczna

Inżynieria genetyczna:

Wprowadzanie do nici kwasów nukleinowych
komórki obcych genów, które powodują w niej
ekspresję pożądanych, nowych cech [WIEM]

Wytwarzanie, zmienianie lub naprawienie
materiału genetycznego przy pomocy sztucznych
narzędzi [HyperDictionary]

Technologia przygotowywania zrekombinowanego
DNA in vitro przez przecinanie cząsteczek DNA i
łączenie razem fragmentów pochodzących od
więcej niż jednego organizmu [TFD]

Czym jest a czym nie jest

inżynieria genetyczna?

Historia

W roku 1964 Muriel Roger,
amerykańska genetyczka z
Instytutu Rockefellera, dokonała
wszczepienia pojedynczego genu
do obcej komórki
W latach 70 XX w. opracowano
skuteczne metody łączenia ze sobą
heterogennych cząsteczek DNA

Potencjalne korzyści

Leczenie objawowe chorób

genetycznych (produkcja białek:

hemofilia, cukrzyca, zaburzenia wzrostu)
Pozyskiwanie szczepionek (żółtaczka B)
Pozyskiwanie innych substancji
Nadawanie pożądanych cech (oporność

na herbicydy, wirusy)
Leczenie genów i chorób wielogenowych

(nowotwory, alkoholizm, schizofrenia)
Klonowanie terapeutyczne i hodowlane
Odtwarzanie gatunków (muflon)

Wpływ człowieka na geny

Inżynieria genetyczna

Jak to się odbywa?

Problemy techniczne?

Wektory:
wirusy
losowe wbudowywanie DNA
Kontrola ekspresji
Wzajemne oddziaływania
pomiędzy DNA różnych gatunków
(„wyciszanie” genów)

Problemy społeczne?

GMO a organizmy „dzikie”
Żywność GM – czym różni się od

niemodyfikowanej?
Nowe choroby?
Nieprzewidziane toksyny?
Przenoszenie genów z GMO na ludzi
Przenoszenie genów oporności na

antybiotyki

Kłopoty z GMO

Geny zwierzęce, roślinne, bakteryjne i wirusowe są
„siłowo” wprowadzane do roślin dających plony,
omijając ich naturalne mechanizmy obronne i tworząc
potencjalne szlaki przekazywania chorób i wad
genetycznych pomiędzy niespokrewnionymi
gatunkami.

Zabiegom GM poddano już tysiące gatunków roślin.
Badania w Kanadzie dowiodły, że fragmenty wirusów
stosowanych w Gmłatwo rekombinują z innymi
wirusami i mogą doprowadzić do powstania nowych
czynników chorobotwórczych.

Źródło: Fields of genes. Kleiner, K. New Scientist , 16
Aug 97

Kłopoty z GMO

GM rośliny i dodatki są używane w przygotowaniu
ponad 75% przetworzonej żywności.

Większość konsumentów spożywa nieświadomie
GM żywność w każdym posiłku. Zwykle produkty te
nie są znakowane, mimo, że ich skład chemiczny i
biologiczny (toksyny, kancerogeny) nie zawsze jest
w pełni znany

Źródło: GMO Food unacceptably risky, Lovell-Smith,
D, GP Weekly (New Zealand), 28 Jan 98

Kłopoty z GMO

Badania wykazały, że pewne sekwencje DNA mogą
przetrwać w przwodzie pokarmowym i dostać się do
krwioobiegu, wpływając na układ odpornościowy i
podnosząc ryzyko zachorowania na raka.

W 1998 amerykańscy naukowcy wykazali, że geny
wykorzystywane w terapii eksperymentalnej
przedostały się do gonad zwierząt. Możliwe jest
zatem „zanieczyszczenie” jednego gatunku DNA
innego gatunku

Źródło: Suffer the children, Boyce, N, New Scientist,
14 Mar 98;

Can DNA find its way into cells? Cohen, P, New
Scientist, 4 Jan 97

Zasada SE

Substantial Equivalence (faktyczna
równoważność) – środek spożywczy
modyfikowany genetycznie jest uważany za
bezpieczny jeśli jego właściwości (wartość
odżywcza, wygląd) są „faktycznie
równoważne” substancji niemodyfikowanej

Zasada ta nie uwzględnia „efektu pozycji
genu”, nie jest on w żaden sposób oceniany
ani badany

GM nie różni się od

tradycyjnej hodowli?

Łączony jest DNA gatunków, które
nigdy nie zetknęły by się w naturze
Razem z genami przenoszone są
cząstki wirusów, geny reporterowe,
bakteryjne geny oporności
Losowa integracja DNA może dać
nieprzewidywalne efekty

Niepowodzenia GM

1993 – wprowadzono pomidory o
podwyższonej trwałości (Flavr
Savr). Owoce wyhodowane w 1994
łatwo się gniotły, rośliny były
miękkie a konsumenci narzekali na
„metaliczny posmak”. Firma
Calgene poniosła znaczne straty.

Niepowodzenia GM

W Oregonie GM Klebsiella (bakteria
glebowa), która miała wspomagać
rozkład szczątków drzew,
spowodowała spadek żyzności
gleby. 70% roślin hodowanych na
glebie zawierającej tę bakterię
ginie wkrótce po wysianiu

Czy inżynieria genetyczna

jest w ogóle przydatna?

Oczywiście! Ale stosując techniki

IG należy …
… zawsze pamiętać o

potencjalnych zagrożeniach
… zachować naukową rzetelność

przy ocenie wyników badań
…dbać o zapewnienie

zainteresowanym pełnej informacji

Do zobaczenia na następnym
wykładzie