Genski inženiring , umetno manipuliranje, spreminjanje in rekombinacija DNA ali drugih molekul nukleinske kisline, da bi spremenili organizem ali populacijo organizmov.
genski inženiring Gensko spremenjeni losos (zgoraj) in naravni losos iste starosti (spodaj). Sposobnost načrtovanja in natančnega urejanja genomov živali, čeprav je lahko koristna, je sprožila etična vprašanja. Paul Darrow - The New York Times / Redux
Spoznajte genski inženiring in kako se mikrobi uporabljajo za njihovo gensko spreminjanje za uporabo v zdravilih, hrani in gorivu. Pregled genskega inženiringa, zlasti v zvezi z mikrobi. Odprta univerza (založniški partner Britannica) Oglejte si vse videoposnetke za ta članek
kako delujejo restrikcijske endonukleaze?
Izraz genski inženiring sprva se je skliceval na različne tehnike, ki se uporabljajo za spreminjanje ali manipulacijo organizmov s postopki dednosti in razmnoževanje . Izraz je kot tak zajemal tako umetno selekcijo kot vse posege biomedicinskih tehnik, med njimi umetno osemenjevanje, oploditev in vitro (npr. dojenčki v epruveti), kloniranje in genska manipulacija. V zadnji polovici 20. stoletja pa se izraz bolj natančno nanaša na metode tehnologija rekombinantne DNA (ali kloniranje genov), pri katerem se molekule DNA iz dveh ali več virov kombinirajo bodisi znotraj celic bodisi in vitro in se nato vstavijo v gostiteljske organizme, v katerih so sposobne širiti .
Možnost tehnologije rekombinantne DNA se je pojavila z odkritjem restrikcijski encimi leta 1968 švicarski mikrobiolog Werner Arber. Naslednje leto je ameriški mikrobiolog Hamilton O. Smith očistil tako imenovane restrikcijske encime tipa II, za katere je bilo ugotovljeno, da so za genski inženiring bistveni za njihovo sposobnost cepiti določeno mesto znotraj DNA (v nasprotju z restrikcijskimi encimi tipa I, ki cepijo DNA na naključnih mestih). Na podlagi Smithovega dela je ameriški molekularni biolog Daniel Nathans v letih 1970–1971 pomagal napredovati v tehniki rekombinacije DNA in pokazal, da so lahko encimi tipa II koristni v genetskih študijah. Genetski inženiring, ki temelji na rekombinaciji, so leta 1973 pionirji ameriških biokemikov Stanleyja N. Cohena in Herberta W. Boyerja, ki sta med prvimi razrezala DNK na drobce, se znova pridružila različnim fragmentom in vstavila nove gene v E. coli bakterije, ki so se nato razmnožile.
Večina tehnologije rekombinantne DNA vključuje vstavljanje tujih genov v plazmide običajnih laboratorijskih sevov bakterij. Plazmidi so majhni obročki DNA; niso del bakterije kromosom (glavno odlagališče genskih informacij organizma). Kljub temu so sposobni usmerjati sintezo beljakovin in se, tako kot kromosomska DNA, razmnožujejo in prenašajo na potomstvo bakterije. Tako lahko z vključitvijo tuje DNA (na primer gena sesalcev) v bakterijo pridobijo skoraj neomejeno število kopij vstavljenega gena. Poleg tega, če vstavljeni gen deluje (tj. Če usmerja sintezo beljakovin), bo spremenjena bakterija proizvedla protein, ki ga določa tuja DNA.
Spoznajte tehnologijo CRISPR in kako lahko preoblikuje medicino in družbo. Kaj je CRISPR in kako lahko preoblikuje medicino in družbo? Svetovni festival znanosti (založniški partner Britannica) Oglejte si vse videoposnetke za ta članek
kako se kite pritrdijo na kost
Naslednja generacija tehnik genskega inženiringa, ki se je pojavila v začetku 21. stoletja, se je osredotočila na urejanje genov. Urejanje genov na podlagi tehnologije, znane kot CRISPR-Cas9, omogoča raziskovalcem, da prilagodijo gensko zaporedje živega organizma z zelo specifičnimi spremembami njegove DNK. Urejanje genov ima široko paleto aplikacij, ki se uporabljajo za gensko spreminjanje rastlin in živine ter laboratorijskih vzorčnih organizmov (npr. Miši). Popravek genskih napak, povezanih z boleznimi pri živalih, kaže, da ima urejanje genov potencialno uporabo pri genski terapiji za ljudi.
Genski inženiring je napredoval v razumevanju številnih teoretičnih in praktičnih vidikov delovanja in organizacije genov. S tehnikami rekombinantne DNA so nastale bakterije, ki so sposobne sintetizirati človeka inzulin , človeški rastni hormon, alfa interferon, a hepatitis B cepivo in druge medicinsko koristne snovi. Rastline se lahko gensko prilagodijo, da jim omogočijo pritrditev dušika, genetske bolezni pa je mogoče odpraviti z zamenjavo disfunkcionalnih genov z normalno delujočimi geni. Kljub temu je bila posebna skrb usmerjena v takšne dosežke zaradi strahu, da bi lahko povzročili vnašanje neugodnih in morda nevarnih lastnosti v mikroorganizme, ki jih prej niso imeli - npr. Odpornost na antibiotike, nastajanje toksinov ali nagnjenost k povzročanju bolezni . Prav tako se je povečala uporaba urejanja genov pri ljudeh etično zaskrbljenost, zlasti glede morebitne uporabe za spreminjanje lastnosti, kot sta inteligenca in lepota.
gensko spremenjena koruza (koruza) Gensko spremenjena koruza (koruza). S74 / Shutterstock.com
Leta 1980 so bili novi mikroorganizmi, ustvarjeni z raziskavami rekombinantne DNK, patentirani, leta 1986 pa je ameriško ministrstvo za kmetijstvo odobrilo prodajo prvega živega gensko spremenjenega organizma - virusa, ki se uporablja kot cepivo psevdorabij, iz katerega je bil izrezan en gen . Od takrat je bilo podeljenih več sto patentov za gensko spremenjene bakterije in rastline. Patenti na gensko spremenjene in gensko spremenjene organizme, zlasti na pridelke in druga živila, pa so bili a sporen vprašanje, in to so ostali tudi v prvi polovici 21. stoletja.
