Какво е рекомбинантна ДНК технология?

Рекомбинантната ДНК, или рДНК, е ДНК, която се образува чрез комбиниране на ДНК от различни източници чрез процес, наречен генетична рекомбинация. Често източниците са от различни организми. Общо казано, ДНК от различни организми има една и съща химична обща структура. Поради тази причина е възможно да се създаде ДНК от различни източници чрез комбиниране на нишки.

Ключови заведения

Рекомбинантната ДНК има многобройни приложения в науката и медицината. Една добре известна употреба на рекомбинантна ДНК е в производството на инсулин. Преди появата на тази технология инсулинът до голяма степен идва от животни. Сега инсулинът може да се произвежда по-ефективно, като се използват организми като Е. коли и мая. Чрез поставяне на

През 70-те години учените откриват клас ензими, които разделят ДНК в специфични нуклеотид комбинации. Тези ензими са известни като рестрикционни ензими. Това откритие позволи на други учени да изолират ДНК от различни източници и да създадат първата изкуствена молекула на рДНК. Последвали са други открития и днес съществуват редица методи за рекомбинация на ДНК.

Докато няколко учени играят важна роля в разработването на тези рекомбинантни процеси на ДНК, Питър Лоббан, аспирант под опеката на Дейл Кайзер в катедрата по биохимия на Станфордския университет обикновено се кредитира като първият, който предложи идеята за рекомбинант ДНК. Други от Станфорд играят важна роля в разработването на използваните оригинални техники.

Въпреки че механизмите могат да се различават значително, общият процес на генетична рекомбинация включва следните стъпки.

1. Специфичен ген (например човешки ген) е идентифициран и изолиран.
2. Този ген се вмъква в a вектор. Вектор е механизмът, чрез който генетичният материал на гена се пренася в друга клетка. Плазмидите са пример за общ вектор.
3. Векторът се вкарва в друг организъм. Това може да се постигне с редица различни генен трансфер методи като звука, микроинжекции и електропорация.
4. След въвеждането на вектора, клетките, които имат рекомбинантния вектор, се изолират, селектират и култивират.
5. Генът се експресира така, че желаният продукт в крайна сметка да бъде синтезиран, обикновено в големи количества.

Рекомбинантната ДНК технология се използва в редица приложения, включително ваксини, хранителни продукти, фармацевтични продукти, диагностични тестове и генетично модифицирани култури.

Ваксини с вирусни протеини, произведени от бактерии или мая от рекомбинирани вирусни гени се считат за по-безопасни от тези, създадени по по-традиционни методи и съдържащи вирусни частици.

Както бе споменато по-рано, инсулинът е друг пример за използването на рекомбинантна ДНК технология. Преди това инсулинът се получава от животни, предимно от панкреаса на прасета и крави, но като се използва рекомбинант ДНК технологията за вмъкване на човешкия ген на инсулин в бактерии или дрожди прави по-просто производството на по-големи количества.

Редица други фармацевтични продукти, като антибиотици и човешки протеинови заместители, се получават по сходни методи.

Редица хранителни продукти се произвеждат с помощта на рекомбинантна ДНК технология. Един често срещан пример е ензимът химозин, an ензим използва се при направата на сирене. Традиционно се намира в сирище, което се приготвя от стомаха на телета, но произвежда химозинът чрез генно инженерство е много по-лесен и бърз (и не изисква убиване на млади животни). Днес по-голямата част от сиренето, произведено в САЩ, е направено с генетично модифициран химозин.

Рекомбинантната ДНК технология също се използва в областта на диагностичното тестване. Генетичните тестове за широк спектър от състояния, като муковисцидоза и мускулна дистрофия, се възползват от използването на rDNA технологията.

Използва се рекомбинантна ДНК технология за производство на култури, устойчиви на насекоми и хербициди. Най-често срещаните устойчиви на хербициди култури са устойчиви на прилагане на глифозат, обикновен убиец на плевели. Такова растително производство не е безспорно, тъй като мнозина поставят под въпрос дългосрочната безопасност на такива генно-инженерни култури.

Учените се вълнуват от бъдещето на генетичната манипулация. Докато техниките на хоризонта се различават, всички имат общата точност, с която може да се манипулира геномът.

Един такъв пример е CRISPR-Cas9. Is е молекула, която позволява въвеждането или изтриването на ДНК по изключително прецизен начин. CRISPR е съкращение за "Клъстерирани редовно променени кратки палиндромни повторения", докато Cas9 е стенограма за "CRISPR асоцииран протеин 9". През последните няколко години научната общност се вълнува от перспективите за нейното използване. Свързаните процеси са по-бързи, по-прецизни и по-евтини от другите методи.

Докато голяма част от аванса позволява по-прецизни техники, също се повдигат етични въпроси. Например, тъй като имаме технологията да направим нещо, означава ли това, че трябва да го правим? Какви са етичните последици от по-прецизното генетично тестване, особено що се отнася до генетичните заболявания при човека?

От ранната работа на Пол Берг, който организира Международния конгрес по рекомбинантни молекули на ДНК през 1975 г., до сегашния насоки, определени от Националните здравни институти (NIH), бяха повдигнати редица валидни етични проблеми и адресирани.

Насоките на NIH отбелязват, че те "подробно описват практиките за безопасност и процедурите за ограничаване на основните и клинични изследвания, включващи рекомбинантни или синтетични молекули нуклеинова киселина, включително създаването и използването на организми и вируси, съдържащи рекомбинантна или синтетична нуклеинова киселина молекули. "Насоките са предназначени да дадат на изследователите правилно провеждане на насоки за провеждане на изследвания в това поле.

Биоетиците твърдят, че науката винаги трябва да бъде етично балансирана, така че напредъкът да е от полза за човечеството, а не да е вреден.

• Кочуни, Диена Т и Джазир Ханееф. „5 стъпки в рекомбинантната ДНК технология или RDNA технологията.“ 5 стъпки в рекомбинантната ДНК технология или RDNA технологията ~, www.biologyexams4u.com/2013/10/steps-in-recombinant-dna-technology.html.
• Науки за живота. "Изобретението на рекомбинантната ДНК технология LSF Magazine Medium." Средно, списание LSF, 12 ноем. 2015, medium.com/lsf-magazine/the-invention-of-recombinant-dna-technology-e040a8a1fa22.
• „Насоки на NIH - Служба за научна политика.“ Национални здравни институти, САЩ, Министерство на здравеопазването и човешките услуги, osp.od.nih.gov/biotechnology/nih-guidelines/.