Hvad er rekombinant DNA-teknologi?

Rekombinant DNA, eller rDNA, er DNA, der dannes ved at kombinere DNA fra forskellige kilder gennem en proces, der kaldes genetisk rekombination. Ofte er kilderne fra forskellige organismer. Generelt sagt, DNA fra forskellige organismer har den samme kemiske generelle struktur. Af denne grund er det muligt at skabe DNA fra forskellige kilder ved at kombinere strenge.

Key takeaways

Rekombinant DNA har adskillige anvendelser inden for videnskab og medicin. En velkendt anvendelse af rekombinant DNA er til fremstilling af insulin. Før indførelsen af ​​denne teknologi kom insulin stort set fra dyr. Insulin kan nu produceres mere effektivt ved hjælp af organismer som E. coli og gær. Ved at indsætte

I 1970'erne fandt forskere en klasse af enzymer, der adskiller DNA specifikt nukleotid kombinationer. Disse enzymer er kendt som restriktionsenzymer. Denne opdagelse gjorde det muligt for andre forskere at isolere DNA fra forskellige kilder og skabe det første kunstige rDNA-molekyle. Andre fund fulgte, og i dag findes der en række metoder til rekombination af DNA.

Mens adskillige forskere var med til at udvikle disse rekombinante DNA-processer, Peter Lobban, en kandidatstuderende under ledelse af Dale Kaiser i biokemisk afdeling ved Stanford University krediteres normalt for at være den første til at foreslå ideen om rekombinant DNA. Andre på Stanford var medvirkende til at udvikle de anvendte originale teknikker.

Mens mekanismer kan variere vidt, indebærer den generelle proces med genetisk rekombination de følgende trin.

1. Et specifikt gen (for eksempel et humant gen) identificeres og isoleres.
2. Dette gen indsættes i en vektor. En vektor er den mekanisme, hvormed det genetiske materiale fra genet føres ind i en anden celle. Plasmider er et eksempel på en fælles vektor.
3. Vektoren indsættes i en anden organisme. Dette kan opnås ved en række forskellige genoverførsel metoder som sonikering, mikroinjektioner og elektroporering.
4. Efter introduktionen af ​​vektoren isoleres, selekteres og dyrkes celler, der har den rekombinante vektor.
5. Genet udtrykkes således, at det ønskede produkt til sidst kan syntetiseres, sædvanligvis i store mængder.

Rekombinant DNA-teknologi anvendes i en række anvendelser, herunder vacciner, fødevarer, farmaceutiske produkter, diagnostisk test og genetisk konstruerede afgrøder.

Vacciner med virale proteiner produceret af bakterie eller gær fra rekombinerede virale gener betragtes som sikrere end dem, der er skabt ved mere traditionelle metoder og indeholder virale partikler.

Som nævnt tidligere er insulin et andet eksempel på anvendelsen af ​​rekombinant DNA-teknologi. Tidligere blev insulin opnået fra dyr, primært fra bugspytkirtlen hos svin og kø, men under anvendelse af rekombinant DNA-teknologi til at indsætte det humane insulingen i bakterier eller gær gør det enklere at producere større mængder.

En række andre farmaceutiske produkter antibiotika og human proteinerstatninger fremstilles ved lignende metoder.

Et antal fødevarer fremstilles ved hjælp af rekombinant DNA-teknologi. Et almindeligt eksempel er chymosin-enzymet, en enzymet bruges til at fremstille ost. Traditionelt findes det i løb, som tilberedes fra mave hos kalve, men som producerer chymosin gennem genteknologi er meget lettere og hurtigere (og kræver ikke drab på unge dyr). I dag fremstilles et flertal af osten produceret i USA med genetisk modificeret chymosin.

Rekombinant DNA-teknologi anvendes også i det diagnostiske testfelt. Genetisk testning under en lang række tilstande, såsom cystisk fibrose og muskeldystrofi, har draget fordel af brugen af ​​rDNA-teknologi.

Rekombinant DNA-teknologi er blevet brugt til at producere både insekt- og herbicidresistente afgrøder. De mest almindelige herbicidresistente afgrøder er resistente over for påføring af glyphosat, en almindelig ukrudtsmorder. Sådan afgrødeproduktion er ikke uden problemer, da mange sætter spørgsmålstegn ved den langsigtede sikkerhed for sådanne genetisk konstruerede afgrøder.

Forskere er begejstrede for fremtiden for genetisk manipulation. Mens teknikker i horisonten er forskellige, har alle til fælles den præcision, som genomet kan manipuleres med.

Et sådant eksempel er CRISPR-Cas9. Is er et molekyle, der tillader indsættelse eller sletning af DNA på en ekstremt præcis måde. CRISPR er et forkortelse for "Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats", mens Cas9 er kortfattet for "CRISPR-associeret protein 9". I løbet af de sidste flere år har det videnskabelige samfund været begejstret for udsigterne til dets anvendelse. Tilknyttede processer er hurtigere, mere præcise og billigere end andre metoder.

Mens mange af fremskridtene giver mulighed for mere præcise teknikker, rejses der også etiske spørgsmål. For eksempel, fordi vi har teknologien til at gøre noget, betyder det, at vi skal gøre det? Hvad er de etiske konsekvenser af en mere præcis genetisk testning, især når det drejer sig om humane genetiske sygdomme?

Fra det tidlige arbejde af Paul Berg, der organiserede den internationale kongres om rekombinant DNA-molekyler i 1975, til den nuværende retningslinjer fastlagt af National Institutes of Health (NIH), er en række gyldige etiske betænkeligheder blevet rejst og behandlet.

NIH-retningslinjerne bemærker, at de "detaljerede sikkerhedspraksis og indeslutningsprocedurer for grundlæggende og klinisk forskning involverende rekombinant eller syntetisk nukleinsyremolekylerinklusive oprettelse og anvendelse af organismer og vira indeholdende rekombinant eller syntetisk nukleinsyre molekyler. "Retningslinjerne er designet til at give forskerne de rette retningslinjer for adfærd for at udføre forskning i dette felt.

Bioetikere hævder, at videnskaben altid skal være etisk afbalanceret, så fremskridt er gavnligt for menneskeheden snarere end skadeligt.

• Kochunni, Deena T og Jazir Haneef. “5 trin i rekombinant DNA-teknologi eller RDNA-teknologi.” 5 trin i rekombinant DNA-teknologi eller RDNA-teknologi ~, www.biologyexams4u.com/2013/10/steps-in-recombinant-dna-technology.html.
• Biovidenskab. “Opfindelsen af ​​rekombinant DNA-teknologi LSF Magazine Medium.” Medium, LSF Magazine, 12. nov. 2015, medium.com/lsf-magazine/the-invention-of-recombinant-dna-technology-e040a8a1fa22.
• “NIH-retningslinjer - Office of Science Policy.” National Institutes of Health, U.S. Department of Health and Human Services, osp.od.nih.gov/biotechnology/nih-guidelines/.