Inżynieria genetyczna i jej praktyczne zastosowanie

8 stycznia 1964 roku, Muriel Roger, amerykańska genetyczka z Instytutu Rockefellera, dokonała wszczepienia pojedynczego genu do obcej komórki. To wydarzenie zapoczątkowało rozwój nowego działu nauk biotechnologicznych zwanym inżynierią genetyczną. Słowo inżynieria oznacza, że dochodzi do skonstruowania czegoś całkiem nowego. W przypadku inżynierii genetycznej, naukowcy wykorzystują części żywych organizmów, jako podstawowy materiał budulcowy do tworzenia nowych lub zmian już istniejących organizmów żywych. Tymi częściami są najczęściej plazmidy czyli koliste cząsteczki DNA występujące w komórkach bakterii , wirusy posiadające zmodyfikowany fragment DNA a nawet drożdże. Są one wektorami genetycznymi. Inżynieria genetyczna znalazła zastosowanie w medycynie, farmaceutyce, w rolnictwie i hodowli zwierząt (transgenizacja organizmów)

Na początek weźmy pod uwagę inżynierię genetyczną zastosowaną w medycynie
i farmaceutyce. Ma ona szczególne znaczenie ponieważ może ona służyć człowiekowi. Już teraz mamy do czynienia z terapią genową. Ta metoda leczenia ma szczególne znaczenie w leczeniu chorób mono genetycznych (wywołanych mutacją jednego genu) jak np. ciężkiego złożonego niedoboru odporności, hemofilii A i B, anemii sierpowatej. Sama terapia polega na oddziaływaniu na materiał genetyczny pacjenta. Uszkodzone geny mogą zostać zastąpione prawidłowo działającymi genami wprowadzonymi do komórek pacjenta, a ich produkty - białka, pozwalają na przywrócenie właściwych funkcji komórek. Ponadto do komórek pacjenta można dostarczyć inne geny, których produkty przeciwdziałają rozwojowi choroby. Rozwój terapii genowej może stworzyć możliwości leczenia choroby Parkinsona oraz mukowiscydozy. Nadzieją jest jeszcze zastosowanie jej do walki z chorobami nowotworowymi, jednak na razie musimy poczekać na dalszy rozwój terapii genowej. Nadzieję stwarza też możliwość przeszczepienia człowiekowi genetycznie zmienionych narządów zwierzęcych, jednak narządy przeszczepione od świni zostały odrzucone przez organizm. Reakcję tę wywołało zmodyfikowane enzymatycznie białko znajdujące się na powierzchni komórek narządów świni. Gdyby udało by się pozbyć tego enzymu, przeczep prawdopodobnie został by przyjęty przez organizm.

Rozwój inżynierii genetycznej doprowadził do wyhodowania organizmów roślinnych
i zwierzęcych posiadających zmodyfikowany materiał genetyczny o materiał obcego organizmu, wprowadzony przez wektory genetyczne. Tym sposobem otrzymano transgeniczne organizmy. Roślinom modyfikowanym genetycznie można było nadal odporność na herbicydy, niektóre choroby, owady, warunki atmosferyczne albo też poprawić cechy jakościowe i użytkowe danych roślin. Nie wiadomo do teraz czy warzywa modyfikowane genetycznie spożywane przez człowieka dają jakieś efekty uboczne dlatego też nie są one dopuszczone do handlu, za to rośliny modyfikowane genetycznie można wykorzystać do wytwarzania danych substancji. Przykładem jest sałata transgeniczna produkująca szczepionkę na zapalenie wątroby typu B - została ona opracowana przez naukowców z Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu pod kierownictwem prof. Legockiego. W ten sposób można uzyskiwać także inne białka, enzymy, antybiotyki. Zwierzęta są modyfikowane w celu uzyskania zwierząt o pożądanych cechach w hodowli - szybciej rosnące świnie, ryby, zastosowaniu ich w produkcji białek, enzymów, innych substancji wykorzystanych w przemyśle farmaceutycznym (jako bioreaktory), uodpornieniu na choroby. Pierwszą transgenizacja zwierzęcia przeprowadzono w 1980 roku. Otrzymano mysz z hormonem wzrostu szczura. Mysz ta, była dwukrotnie większa od przeciętnego osobnika jej gatunku. Modyfikacje zwierząt nie są tak popularne jak roślin, głównie ze względu na trudności w samym procesie modyfikacji, proces jest bardzo skomplikowany i trwa długo, koszty są bardzo duże. Zwierzęta modyfikowane genetycznie często chorują albo są bezpłodne.

Najbardziej kontrowersyjnym zagadnieniem, którym zajmuje się inżynieria genetyczna jest klonowanie. Jest to proces, który można rozumieć na kilka sposobów. Po pierwsze na najniższym stopniu organizacji, czyli otrzymywanie kopii fragmentów nici DNA, drugim znaczeniem jest reprodukcja całych linii komórek, z których każda jest kopią oryginału, trzeci, nieco wyższy stopień złożoności przedstawia klonowanie jako proces reprodukcji embrionów dokonywanej poprzez podział bliźniaczy, którego dokonuje się na bardzo wczesnych etapach rozwoju embrionalnego. A ostatecznie proces ten polega na stworzeniu osobnika identycznego z osobnikiem, z którego pobrane zostało jądro komórkowe z pominięciem (sciaga.pl) rozmnażania płciowego w warunkach in vitro. Najczęściej stosowaną techniką w klonowaniu jest przeniesienie jądra komórkowego komórki somatycznej jednego organizmu do komórki jajowej innego organizmu, z której wcześniej usunięto jej własne jądro. Pierwszą udaną próbą sklonowania większego ssaka było sklonowanie owcy w 1997 roku. Okazało się jednak że sklonowana owca Dolly starzeje się szybko i ma tyle lat, ile owca od której pobrano materiał genetyczny. Jednak w wyniku normalnego zapłodnienia i ciąży Dolly urodziła zdrowe Jagnie, co dało nadzieję na normalne funkcjonowanie i rozmnażanie się sklonowanych osobników, co mogło by pomóc w ratowaniu ginących gatunków zwierząt.

Tak więc, inżynieria genetyczna stwarza wiele możliwości oraz daje dużo nadziei, na np. pokonanie nowotworów, ratowanie ginących gatunków czy tworzeniu leków na choroby genetyczne. Jednak ta nauka jest dość młoda i nie możemy jeszcze stwierdzić, do czego może się nam przydać. Rozwój tej gałęzi biotechnologii daje dużo perspektyw na lepsze jutro i miejmy nadzieję, aby był on wykorzystywany dla, a nie przeciw człowiekowi.