Zastosowanie Inżynierii genetycznej w Biotechnologii, medycynie i rolnictwie

Inżynieria genetyczna - co to jest?

Już od dawna rolnicy i hodowcy zwierząt krzyżowali organizmy hodowlane w celu ulepszenia niektórych cech , np. uzyskania większej mleczności. Zabiegi te pochłaniały dużo czasu, a ich rezultaty nie zawsze były zadawalające. W następstwie krzyżowania osobnik potomny dziedziczy materiał genetyczny obu organizmów i oprócz cechy pożądanej przejmuje także inne właściwości. Obecnie zyskaliśmy nowe możliwości otrzymywania organizmów o pożądanych cechach. Posługując się metodami biotechnologii możemy zmieniać, usuwać, a nawet przemieszczać geny pomiędzy organizmami. Właśnie temu służy inżynieria genetyczna.

Inżynieria genetyczna polega na przenoszeniu genów z jednego żywego organizmu do innego. Umożliwia ona uzyskanie szczepów bakterii wytwarzających użyteczne białka, a także wyhodowanie roślin i zwierząt, w których komórkach ulegają ekspresji obce geny. Konsekwencją tych osiągnięć jest ogromny postęp w takich dziedzinach, jak farmaceutyka, medycyna i genetyka człowieka oraz rolnictwo. Współczesna inżynieria genetyczna rozwija się bardzo prędko i stosuje szereg różnych technik. Wiemy, że DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) zawiera instrukcję wszystkich działań żywej komórki. Gen stanowi część składową DNA. Każdy gen zawiera informację zakodowaną w jego chemicznej strukturze, w taki sposób, że cały zestaw genów w komórce determinuje wszystkie cechy organizmu. Geny zawierają w sobie pełną instrukcję chemiczną potrzebną organizmowi do funkcjonowania a ponieważ informacja ta jest przekazywana z pokolenia na pokolenie, potomstwo przejmuje cechy swoich rodziców. Obecnie naukowcy używają enzymów do rozrywania struktur DNA w konkretnych miejscach, wkładają w nie nowe kawałki i na powrót je "sklejają". Mogą oni w ten sposób "wyciąć i wkleić" geny z jednego do drugiego organizmu zmieniając w ten sposób strukturę DNA a zatem także naturalne cechy organizmu.

Medycyna

W medycynie szczególną uwagę zwraca tzw. terapia genowa. Dotyczy ona leczenia chorób genetycznych, do tej pory nieuleczalnych. Polega na wprowadzaniu do komórki pobranej od chorego genu działającego prawidłowo. Ten prawidłowy gen niweluje działanie genu uszkodzonego, odpowiedzialnego za chorobę. Można też wprowadzać geny do narządów pacjenta za pośrednictwem wektorów wirusowych. Metodą terapii genowej można leczyć takie choroby ja białaczka czy hemofilia oraz wiele innych. Cały czas trwają prace nad udoskonalaniem metod, aby osiągać jak najlepsze i najszybsze efekty.

Rolnictwo

Organizmy roślinne i zwierzęce, niosące w sobie obce geny nazywa się organizmami transgenicznymi. Wprowadzanie do komórek roślin nowych genów ma na celu zwiększenie plonów lub poprawę ich jakości. W ten sposób otrzymuje się nowe odmiany smakowe owoców czy kolorystyczne kwiatów, np. bardzo słodkie jabłka lub niebieskie róże. Nie wiadomo do końca, jakie skutki może mieć spożywanie roślin transgenicznych. Z tego względu istnieją zarówno zwolennicy, jak i przeciwnicy tak modyfikowanej żywności.

Terapia genowa

Obiecującą technologią jest terapia genowa. Będzie można wykorzystać ją w celu wyleczenia chorób spowodowanych uszkodzeniem jakiegoś genu, zakaźnych, a nawet nowotworów. Polega ona na wstawieniu, najczęściej poprzez wirusy, prawidłowego genu, który koduje odpowiednie białko. Pierwszą czynnością jest usunięcie z wirusa genów chorobotwórczych, a wstawieniu ludzkich, prawidłowych alleli (odmiany genu). Następnie zarażamy człowieka tym wirusem, najlepiej wstrzyknąć wprost do organu wymagającego terapii, a wirus zakoduje w genotypie człowieka prawidłową informacje. Niestety, ta technika nie jest jeszcze w pełni bezpieczna. Wirus może dokonać zmian w złym miejscu, uszkadzając prawidłowy gen. Eksperci uważają, że jest bardzo małe prawdopodobieństwo, aby tak się stało. Terapia genowa ma już pierwszą ofiarę- Jesse Gelsinger miał mieć wyleczoną wątrobę, jednak po podaniu wirusów, organizm podjął silną walkę z nimi, przez co chłopak zmarł.

Inżynieria genetyczna - zalety i wady

Inżynieria genetyczna wciąż się rozwija, a lista jej zastosowań jest bardzo długa. Jednak jak każda nowa technologia ma swoich zwolenników i przeciwników, a oprócz niewątpliwych zalet posiada także wady. Nie wątpliwie jedną z pozytywnych cech stosowania inżynierii genetycznej jest tworzenie nowych odmian gatunków roślin uprawnych. Dzięki temu uzyskujemy rośliny dające wyższe plony, oraz mające większą odporność na szkodniki, warunki atmosferyczne, czy środki ochrony roślin. A jeśli zmodyfikujemy je jeszcze bardziej możemy uzyskać rośliny o smaczniejszych owocach i bogatszych w związki mineralne i witaminy niezbędna dla ludzkiego organizmu. Jeśli chodzi o człowieka to dzięki wprowadzeniu genu ludzkiego do bakterii to będą one produkowały ludzkie białka jak insulina potrzebna diabetykom chorym na cukrzycę, czynniki krzepliwości krwi dla chorych na hemofilię. Co najważniejsze można produkować tanio i bardzo wydajnie. Dzięki inżynierii genetycznej można tworzyć zwierzęta transgeniczne, w których mleku produkowane były by białka niezbędne dla ludzi chorych. Przyszłościowym zastosowaniem jest terapia genowa. Dzięki niej wielu pacjentów z chorobami genetycznymi będzie miało szanse wyzdrowieć bądź żyć normalnie to wielki krok dla tych ludzi. Niestety jak każda nowoczesna technika, także inżynieria genetyczna nie jest pozbawiona wad. Ingerowanie w geny żywych organizmów i tworzenie na duża skalę mutantów w laboratoriach napotyka na wątpliwości etyczne. Ludzie boją się jeść żywność modyfikowaną genetycznie, gdyż choć niewątpliwie jest ona lepsza od tradycyjnej, to nie poznano jeszcze jej wpływu na organizm człowieka, a negatywne skutki mogą pojawić się dopiero po wielu latach.

Wykonał:

Mateusz Jaczyszyn

Żródła: www.bryk.pl, www.sciaga.pl www.e-biotechnologia.pl