Przeczytaj
Historia transformacji genetycznych
Po zbadaniu w 1869 r. DNA i określeniu – blisko 100 lat później – jego właściwości kolejni naukowcy odkrywali zależności pomiędzy genami a dziedziczeniem cech. Obecnie dzięki metodom inżynierii genetycznej nie trzeba tracić czasu oraz zasobów na selekcję i rozmnażanie najlepszych osobników w hodowli czy na plantacjach. Organizmy mogą otrzymać konkretne geny odpowiedzialne za obecność pożądanej cechy, co pozwala na możliwie szybkie osiągnięcie danego celu.
Jak poprawnie nazywać zmodyfikowane organizmy?
Precyzyjne określenia genetycznie zmodyfikowanych organizmów i znajomość ich definicji są konieczne dla zrozumienia wielu zagadnień. Skrót GMO oznacza genetycznie zmodyfikowany organizm – gdy mówi się o konkretnym organizmie, np. myszy, należy określać ją jako GM mysz (genetycznie zmodyfikowana mysz), a nie mysz GMO. Organizm GMO cechuje zmiana materiału genetycznego dokonana w sposób niemożliwy do przeprowadzenia w naturalnych warunkach.
Transgeneza
Transgeneza indukowanaTransgeneza indukowana i naturalnanaturalna różnią się sposobem osiągnięcia modyfikacji: w laboratorium – metodami inżynierii genetycznej, naturalnie – przez krzyżowanie osobników o pożądanych cechach. Mają jednak ten sam cel, w którym się je przeprowadza. Słowo „transgenezatransgeneza” jest potocznie używane do określenia wszystkich rodzajów modyfikacji.
TransgenTransgen to gen wprowadzony do modyfikowanego ustroju. Może pochodzić z podobnego organizmu, np. z innego szczepu tego samego gatunku bakterii, a modyfikację z jego zastosowaniem nazywa się precyzyjnie cisgenezącisgenezą. Może także zostać pobrany z zupełnie innego organizmu, np. innej bakterii lub nawet zwierzęcia – jego wykorzystanie określa się jako transgenezę. Te dwa rodzaje modyfikacji zostały nazwane analogicznie do izomerów związków chemicznych: cis to izomer mający dane grupy funkcyjnegrupy funkcyjne po tej samej stronie cząsteczki, a trans – po różnych. Transformant z kolei to organizm otrzymany dzięki transformacji genetycznej.
Transgeneza naturalna jest zwykle czasochłonna – do jej przeprowadzenia potrzeba rozmnażania kolejnych pokoleń organizmów i selekcjonowania tych o najlepszych cechach. Im więcej etapów pracy, tym łatwiej o błąd. Możliwe jest też krzyżowanie tylko osobników tego samego gatunku lub gatunków blisko spokrewnionych (np. potomkiem osła i klaczy jest muł). Osobnik, którego rodzice należą do dwóch gatunków, to hybryda. Hybrydy są często niepłodne, co jest istotną wadą transgenezy naturalnej. Znacznie szybszym i dającym zawsze płodne osobniki, ale jednocześnie wymagającym zastosowania specjalistycznego sprzętu, procesem jest transgeneza indukowana. Przeprowadza się ją kilkoma metodami.
Przebieg transgenezy indukowanej
Głównym celem transgenezy jest umieszczenie DNA w komórce biorcy. Osiąga się to poprzez dodanie do mieszaniny komórek i DNA związków chemicznych (np. chlorku wapnia) zwiększających przepuszczalność błon komórkowych. Innym sposobem jest bezpośrednie wprowadzenie DNA do komórki poprzez mikroiniekcję, czyli wstrzyknięcie go do niej, lub mikrowstrzeliwanie, czyli wystrzelenie go w jej kierunku tak, aby przekroczyło błonę siłą rozpędu.
Możliwe także jest umieszczenie DNA w pobliżu komórek tak, aby same je wchłonęły. W tym celu do roztworu dodaje się kryształki węgliku krzemu (mające przeciąć błonę i pozwolić DNA wejść do komórki), a komórki poddaje się elektroporacji, czyli przepuszcza przez roztwór impuls elektryczny (którego oddziaływanie powoduje przerwanie ciągłości błony). Można również zamknąć DNA w liposomach, czyli pęcherzykach tłuszczu, które zostaną wchłonięte przez komórki, lub stosować makroiniekcję, czyli wstrzykiwanie DNA bezpośrednio do roztworu w oczekwianiu, że komórki samodzielnie je wchłoną – jest na to pewna szansa, jeżeli są one aktywne podziałowo i mają podwyższoną przepuszczalność błon.
Wektorowe metody transgenezy
Wymienione metody polegają na dostarczeniu DNA do komórek bez użycia nośnika – wektorawektora; określa się je jako bezwektorowe. Stosuje się także metody wektorowe, ułatwiające precyzyjne umieszczenie transgenu we wskazanym miejscu. Wektorami mogą być np. plazmidyplazmidy bakteryjne lub całe organizmy, np. bakterie z rodzaju Agrobacterium wykorzystywane do transformacji genetycznej roślin.
Transformacje genetyczne to rozległy temat wymagający omówienia w odrębnych lekcjach.
Słownik
genetyczna modyfikacja komórek, do których wprowadzono jeden lub więcej genów pochodzących z tego samego gatunku lub gatunku blisko spokrewnionego
atomy lub grupy atomów nadające danej cząsteczce organicznej szczególne właściwości
cząsteczka pozachromosomowego DNA zdolna do autonomicznej replikacji w komórce; niektóre plazmidy mogą być wykorzystywane jako wektory w inżynierii genetycznej
obcy gen przeniesiony z komórek jednego organizmu do innego przy użyciu metod i technik inżynierii genetycznej, nadający modyfikowanemu organizmowi nowe cechy
wprowadzenie obcego fragmentu DNA do komórki
sztuczne nadanie organizmowi nowej dla niego cechy poprzez umieszczenie w jego genomie genu pochodzącego z innego organizmu
rozmnażanie kolejnych pokoleń organizmów i selekcjonowanie tych o najlepszych cechach
cząsteczka chemiczna lub organizm przenoszący DNA do komórki biorcy