Kuinka keinotekoisesti muutti organismin DNA ta laboratoriojärjestelmässä?

Kaikissa elävissä olennoissa on sarja geenejä DNA: ssa, jotka määrittävät kunkin yksilön ominaisuudet. Yorkshiren terrierin hiusväristä papukaijan silmien väriin, kirahvin korkeuteen tai mandariinin makuun, kaikki määritetään geenien mukaan.

Jokaisen elävän olennon geeniryhmä tunnetaan sen genotyypinä ja havaittavissa olevat ominaisuudet, joita nämä geenit tuottavat yksilöllä Fenotyyppi.

Monta kertaa tutkijat ovat kiinnostuneita DNA: n geenien modistamisesta tietyn fenotyypin saamiseksi. Joissakin tapauksissa tämä fenotyyppi voi olla kasvin vastus ruttoon tai hedelmien koko ja maku. Muissa tapauksissa tämä muutos voi kuitenkin pyrkiä parantamaan perinnöllistä sairautta tai jopa syöpää.

Mutta miten tutkijat, geneetikot ja molekyylibiologit tekevät DNA: n keinotekoisesti näiden tarkoituksien saavuttamiseksi? He tekevät sen erilaisten geenitekniikan tekniikoiden avulla. Nämä tekniikat antavat sen modifioida geneettistä koodia tai asettaa geenejä ja muita geneettisiä materiaaleja henkilöstä toiseen.

Eniten käytettyjä tekniikoita ovat:

• Indusoidut mutaatiot säteilyn ja kemiallisten mutanien avulla.
• Muutos.
• Transfektio.
• Transduktio.

Indusoidut mutaatiot

Mutaatio on muutos normaalissa DNA -sekvenssissä. Nämä voivat tapahtua, ja itse asiassa niitä esiintyy luonnollisesti eri mekanismeilla, kun solut jaetaan tai toistetaan, mikä on yksi voimista, jotka ohjaavat kehitystä elävissä olennoissa.

Luonnollisesti tapahtuvan tutkijat havaitsivat vuosia sitten, että mutaatiot voitiin indusoida laboratoriossa. Tämä tehdään mutageenisten aineiden (mutaatiogeneraattoreiden) fysikaalisten ja kemikaalien kautta.

Indusoidut mutaatiot, kuten alkuperäiskansojen, tapahtuvat täysin satunnaisesti. Tämä tarkoittaa, että emme voi hallita sitä, mikä geeni tai mikä tietyllä solulla on mutaatio, eikä mikä erityinen mutaatio kärsii.

Seurauksena on, että kun biologit haluavat kehittää kuivuuden kestävämmän kasvin, esimerkiksi maailman nälän torjumiseksi, se yleensä indusoi mutaatioita miljoonissa ja miljoonissa kasvin soluissa toivoen, että jokin näistä soluista sisältää halutut mutaatio. Sitten, kun he saavat sen, he toistavat sen solun, kunnes saat täydellisen kasvin.

Kuten edellä mainittiin, on kaksi pääluokkaa mutageenejä, fyysikoita ja kemistejä.

Fyysisten mutanien indusoimat mutaatiot

Laboratorion eniten käytetty fysikaalinen mutaageeni mutaatioiden indusoimiseksi on ionisoiva säteily. Tällä on kyky tuottaa suuria muutoksia DNA: ssa, kuten:

• DNA: n tai kromosomien kokonaisten palojen poistot tai eliminointi.
• Sijoitukset järjestyksestä.
• Translokaatiot, joissa pala kromosomista siirtyy toiseen paikkaan, joka on erilainen kuin alkuperäiskanso.

Indusoidut mutaatiot kemiallisten mutanien avulla

Kemialliset mutanit ovat kemiallisia aineita, jotka reagoivat DNA: n kanssa tai jotka häiritsevät niiden replikaatiota, tuottavat yleensä spesifisiä muutoksia sekvenssissä. Monet syöpää aiheuttavista aineista, kuten jotkut säilöntäaineet tai keinotekoiset väriaineet, ovat kemiallisia mutageeneja.

Muutos

Indusoitujen mutaatioiden lisäksi bioteknologit ja geneettiset insinöörit käyttävät myös muita tekniikoita DNA: n muokkaamiseen. Yksi näistä tekniikoista on muutos, joka koostuu prosessista, jossa bakteeri absorboi toisen bakteerin DNA: n soluseinämänsä läpi.

Tutkijat eivät vain käyttäneet muutosta tuottamaan bakteereja, joilla on erityisiä geneettisiä ominaisuuksia, vaan se on myös yksi tapa, jolla vaarattomat tai jopa hyödylliset bakteerit, kuten suolistossa olevat, muuttuvat patogeenisiksi bakteereiksi, jotka kykenevät sairastamaan.

Transfektio

Kun yllä kuvattu muutosprosessi suoritetaan eläimissä, sitä kutsutaan transfektioksi. Toisin sanoen transfektio on tapa, jolla bioteknologit tuovat vieraalle DNA: lle eläinsoluille, kuten ihmisen soluille.

Koska eläinsoluilla ei ole luonnollista kykyä absorboida ulkoympäristön DNA: ta, suoritetaan yleensä elektroporaatioprosessi, joka tuottaa suuria huokosia solukalvossa, jonka kautta DNA voi tulla.

Transduktio

Transformaatio ja transfektio eivät ole kovin tehokkaita tapoja tuoda geenit soluun, koska DNA on helposti rikki, kun se on solun ulkopuolella. Tästä syystä, kun haluat muuttaa organismin koodia, tähän tarkoitukseen käytetään yleensä luonnon luomaa järjestelmää: virus.

Virukset ovat suuria molekyylikomplekseja, jotka ovat muodostuneet proteiineista ja DNA: sta tai RNA: sta. On olemassa monia erityyppisiä viruksia, jotka toimivat eri tavoin, mutta periaate on aina sama: tartuttamalla solua, virus tuo DNA: nsa pakottaakseen solukoneet toistamaan sen ja kääntämään sen viruspartikkeleiksi.

Transduktio on geneettinen modifikaatioprosessi, joka hyödyntää tätä virusten erityispiirteitä, mutta tutkijoiden haluaman DNA: n käyttöönoton sijaan virus -DNA: n sijasta.

Käyttämällä erilaisia ​​molekyylibiologiatekniikoita, tutkijat saavat viruksen kuoren ja esittelevät DNA: n, jonka he haluavat sisällyttää soluun. Sitten he tartuttavat solun tällä modifioidulla "viruksella".

Rokotteet koronavirusta vastaan: Esimerkki geneettisestä modifikaatiosta transduktiolla

Voi tuntua oudolta ajatella, että miljoonat ihmiset ovat saaneet geeniterapiaa viime aikoina, mutta tämä on totta tietyllä tavalla. Tämä johtuu siitä, että jotkut sovellettavista rokotteista ja joita käytetään edelleen Coronavirus SARS-COV-2: n, COVID-19: n tuottaman taudin torjumiseksi, käyttävät transduktion periaatetta potilaan solujen geneettisen modifioimiseksi geneettisesti geneettisesti.

Esimerkkejä tästä ovat virusvektorirokotteet, kuten Janssen -rokote, Johnson ja Johnson, sekä Oxfordin yliopiston ja Yhdistyneen kuningaskunnan AstraZeneca Company -yhtiön välillä kehitetyt Chadox1. Tämä rokote valmistettiin käyttämällä simpanssiviruksen kuorta, jossa koronaviruksen kruunun Puyan tuottamat geenit otettiin käyttöön.

Viitteet

1. Espanjan lastenlääkeyhdistys. (2020, 14. joulukuuta). Virusvektorirokotteet: Oxfordin yliopiston ja AstraZenecan Chadox1. Talteenotettu https: // Vaccunasaep.Org/ammattilaiset/uutiset/covid-vacunas-Victor-Viral-Chadox1-Oxford-Astrazeneca
2. Kansainvälinen atomienergiayhdistys, IAEA. (S. F.-A. Kasvien mutaatioiden indusointi | Oiea. Palautettu https: // www.Iaea.org/es/aiheet/muuttamisen induktio
3. Medlineplus. (2021, 15. heinäkuuta). COVID-19-rokote, virusvektori (Janssen [Johnson ja Johnson]): Medlineplus-lääkkeet. Toipunut https: // Medlineplus.Gov/Espanjan/DrugInfo/Meds/A621007-ES.HTML
4. Novak, f. J -., & Brunner, H. (1992). Phytotechnics: Indusoitu mutaatiotekniikka sadon parantamiseksi. Oiea -tiedote, 25-33. Palautettu https: // www.Iaea.org/sites/oletus/tiedostot/34405682533_es.Pdf