50 idei, które powinieneś znać. GENETYKA. Mark Henderson

Чтение книги онлайн.

       10. Inżynieria genetyczna

      Jeremy Rifkin: „Społeczeństwo powinno zrozumieć, że nowe technologie, zwłaszcza rekombinowanie DNA, pozwolą naukowcom na obejście ograniczeń biologicznych”.

      LINIA CZASU

      1927

      Hermann Muller (1890–1967) sugeruje, że materiałem genetycznym można manipulować w celu wywołania mutacji

      lata 60. XX wieku

      Werner Arber (ur. 1929) odkrywa enzymy restrykcyjne

      1970

      Hamilton Smith (ur. 1931) odkrywa pierwszy enzym restrykcyjny specyficzny dla sekwencji DNA

      1973

      Hermann Muller (1890–1967) sugeruje, że tworzą Genentech, pierwszą firmę biotechnologiczną w dziedzinie inżynierii genetycznej

      1975

      Na konferencji w Asilomar tworzone są protokoły bezpieczeństwa badań z wykorzystaniem rekombinowanego DNA

      Dobry kod jest nie tylko po to, by go złamać i odczytać. Można go wykorzystać w celach bardziej kreatywnych. Jeśli kod życia można poznać, to potencjalnie można go zmieniać i nim manipulować.

      Hermann Muller podczas napromieniowywania swoich muszek owocowych w latach 20. XX wieku zdał sobie sprawę, że wprowadzanie zaplanowanych mutacji może pozwolić ludzkości na prowadzenie ewolucji w wybranym kierunku. Odkrycie podwójnej helisy i złamanie kodu genetycznego oznaczało, że można to osiągnąć w sposób precyzyjny: zamiast czekania ma wywołaną promieniowaniem X mutację o użytecznej funkcji, prawdopodobnie chromosomy i geny można projektować, mając w zamyśle konkretne funkcje. W planie była teraz inżynieria genetyczna.

      Czym innym jest jednak wyobrażenie sobie inżynierii genetycznej, a czym innym wprowadzenie jej w życie. Inżynier, niezależnie od rodzaju, jest niczym bez swoich narzędzi, a trypletów DNA nie można składać za pomocą kleju i nożyczek. Odkrycie w latach 70. XX wieku molekularnego „kleju i nożyczek” – serii enzymów, które można było wykorzystać do pisania i kopiowania genów, wycinania ich i wkładania ich do genomu – spowodowało, że inżynieria genetyczna przestała być fantastyką naukową, a stała się rzeczywistością. Naukowcy mogli od teraz bawić się w Boga, tworzyć nowe kombinacje DNA, które nigdy wcześniej nie istniały w naturze.

      Nożyce molekularne Pierwsze odkryte narzędzia należały do klasy białek zwanych enzymami restrykcyjnymi, które niekiedy nazywano nożycami molekularnymi. Bakterie wykorzystują te związki chemiczne do „zatrzymywania” bakteriofagów, które je infekują, dzięki rozpoznawaniu pewnych sekwencji DNA ich najeźdźcy i szatkowaniu go w tych miejscach.

      Proces, po raz pierwszy opisany przez szwajcarskiego mikrobiologa Wernera Arbera w latach 50. XX wieku, miał oczywisty potencjał do wykorzystania w genetyce. Skoro enzymy te rozpoznają specyficzne kawałki DNA, można je wykorzystać do cięcia go na fragmenty w specyficznych miejscach. W 1972 roku amerykański mikrobiolog Hamilton Smith zidentyfikował enzym restrykcyjny wytwarzany przez bakterię Haemophilus influenzae, który właśnie to robił, atakował faga zawsze w takim samym ciągu sześciu par zasad.

      Obecnie znamy ponad 3000 enzymów restrykcyjnych, a każdy specjalizuje się w jakiejś sekwencji DNA. Są one podstawą inżynierii genetycznej, pozwalając naukowcom na składanie genów i części genów. Jeśli wiadomo, że gen zaczyna się jedną sekwencją DNA, a kończy inną, do wycięcia go można wykorzystać dwa specyficzne enzymy restrykcyjne.

      Rekombinowany DNA Podczas gdy do cięcia DNA można wykorzystać enzymy restrykcyjne, enzymów zwanych ligazami można użyć do ponownego jego posklejania. Jeśli enzymy restrykcyjne są molekularnymi nożycami, to ligazy są molekularnym cementem lub klejem. Rozmaite pocięte fragmenty można połączyć ze sobą i włożyć do genomu innego organizmu. Wynik jest znany pod nazwą rekombinowanego DNA – sekwencji, która została stworzona przez rekombinację segmentów w laboratorium.

      Pierwszy rekombinowany DNA stworzył w latach 70. XX wieku amerykański biochemik Paul Berg, który połączył ze sobą części małpiego wirusa SV40 i bakteriofaga. Pierwotnie planował wprowadzić taki genetycznie zmodyfikowany wirus do bakterii E. coli i pozwolić mu na replikację. Powstrzymał się jednak. SV40 jest nieszkodliwy dla człowieka, lecz co, jeśli inżynieria genetyczna to zmieniła? Wiadomo było, że SV40 przyczynia się do nowotworzenia u myszy, a E. coli bytuje w jelitach człowieka. Jeśli bakterie niosące zrekombinowany wirus uciekłyby, mogłyby infekować ludzi i przekazywać im onkogenne białka SV40.

      Potencjalne zagrożenie biologiczne spowodowało, że Berg zatrzymał się na tym etapie eksperymentów i zaproponował moratorium na umożliwienie СКАЧАТЬ