Что такое технология рекомбинантных ДНК?

Рекомбинантная ДНК, или рДНК, представляет собой ДНК, которая образуется путем объединения ДНК из разных источников в процессе, называемом генетической рекомбинацией. Часто источники из разных организмов. Вообще говоря, ДНК Из разных организмов имеет одинаковую химическую общую структуру. По этой причине можно создавать ДНК из разных источников путем объединения нитей.

Ключевые вынос

Рекомбинантная ДНК имеет многочисленные применения в науке и медицине. Одним из хорошо известных применений рекомбинантной ДНК является получение инсулин. До появления этой технологии инсулин в основном поступал от животных. Инсулин теперь можно производить более эффективно, используя такие организмы, как Е. коли и дрожжи. Вставив

В 1970-х годах ученые обнаружили класс ферментов, которые разрывают ДНК в определенных нуклеотид комбинации. Эти ферменты известны как ферменты рестрикции. Это открытие позволило другим ученым изолировать ДНК из разных источников и создать первую искусственную молекулу рДНК. Затем последовали другие открытия, и сегодня существует ряд методов рекомбинации ДНК.

В то время как несколько ученых сыграли важную роль в разработке этих процессов рекомбинантной ДНК, Питер Лоббан, аспирант под опекой Дейлу Кайзеру на факультете биохимии Стэнфордского университета обычно приписывают то, что он первым предложил идею рекомбинантного ДНК. Другие в Стэнфорде сыграли важную роль в разработке оригинальных методов.

Хотя механизмы могут сильно различаться, общий процесс генетической рекомбинации включает следующие этапы.

1. Определенный ген (например, человеческий ген) идентифицирован и выделен.
2. Этот ген вставлен в вектор. Вектор - это механизм, с помощью которого генетический материал гена переносится в другую клетку. Плазмиды являются примером общего вектора.
3. Вектор вставляется в другой организм. Это может быть достигнуто рядом различных перенос генов такие методы, как обработка ультразвуком, микроинъекции и электропорация.
4. После введения вектора клетки, которые имеют рекомбинантный вектор, выделяют, отбирают и культивируют.
5. Ген экспрессируется так, что желаемый продукт в конечном итоге может быть синтезирован, обычно в больших количествах.

Технология рекомбинантной ДНК используется в ряде применений, включая вакцины, пищевые продукты, фармацевтические продукты, диагностические тесты и генетически модифицированные культуры.

Вакцины с вирусными белками, произведенными бактерии или дрожжи из рекомбинированных вирусных генов считаются более безопасными, чем те, которые созданы более традиционными методами и содержат вирусные частицы.

Как упоминалось ранее, инсулин является еще одним примером использования технологии рекомбинантных ДНК. Ранее инсулин получали от животных, главным образом из поджелудочной железы свиней и коров, но с использованием рекомбинантных ДНК-технология для вставки гена человеческого инсулина в бактерии или дрожжи упрощает производство больших величины.

Ряд других фармацевтических продуктов, таких как антибиотики и замены человеческого белка, производятся аналогичными методами.

Ряд пищевых продуктов производится с использованием технологии рекомбинантных ДНК. Одним из распространенных примеров является фермент химозин, фермент используется в производстве сыра. Традиционно он содержится в сычужном ферменте, который готовится из желудков телят, но производит химозин с помощью генной инженерии намного проще и быстрее (и не требует убийства молодых животные). Сегодня большая часть сыра, производимого в Соединенных Штатах, производится с использованием генетически модифицированного химозина.

Технология рекомбинантных ДНК также используется в области диагностических исследований. Генетическое тестирование для широкого спектра состояний, таких как муковисцидоз и мышечная дистрофия, выиграли от использования технологии рДНК.

Технология рекомбинантной ДНК использовалась для производства устойчивых к насекомым и гербицидам культур. Наиболее распространенные устойчивые к гербицидам культуры устойчивы к применению глифосата, распространенного средства уничтожения сорняков. Такое растениеводство не без проблем, так как многие ставят под сомнение долгосрочную безопасность таких генно-инженерных культур.

Ученые взволнованы будущим генетических манипуляций. Хотя методы на горизонте отличаются, все имеют общую точность, с которой можно манипулировать геном.

Одним из таких примеров является CRISPR-Cas9. Is - это молекула, которая позволяет очень точно вставлять или удалять ДНК. CRISPR является аббревиатурой от «Clustered Regulars Interspaced Short Palindromic Retats», в то время как Cas9 является сокращением от «CRISPR ассоциированного белка 9». За последние несколько лет научное сообщество взволновано перспективами его использования. Связанные процессы быстрее, точнее и дешевле, чем другие методы.

В то время как большая часть достижений учитывает более точные методы, этические вопросы также поднимаются. Например, поскольку у нас есть технология, чтобы что-то делать, значит ли это, что мы должны это делать? Каковы этические последствия более точного генетического тестирования, особенно в том, что касается генетических заболеваний человека?

От ранних работ Пола Берга, организовавшего Международный конгресс по молекулам рекомбинантных ДНК в 1975 году, до нынешних руководящие принципы, изложенные Национальными институтами здравоохранения (NIH), был поднят ряд обоснованных этических проблем и адресованный.

Руководящие принципы NIH, отмечают, что они "детализируют методы безопасности и процедуры сдерживания для фундаментальных и клинических исследований с участием рекомбинантных или синтетических молекулы нуклеиновой кислоты, включая создание и использование организмов и вирусов, содержащих рекомбинантную или синтетическую нуклеиновую кислоту молекулы. "Руководящие принципы предназначены, чтобы дать исследователям надлежащие руководящие принципы поведения для проведения исследований в это поле.

Биоэтики утверждают, что наука всегда должна быть этически сбалансированной, чтобы развитие приносило пользу человечеству, а не вредило.

• Кочунни, Дина Т и Джазир Ханиф. «5 шагов в технологии рекомбинантной ДНК или технологии РДНК». 5 шагов в технологии рекомбинантной ДНК или технологии РДНК ~, www.biologyexams4u.com/2013/10/steps-in-recombinant-dna-technology.html.
• Естественные науки. «Изобретение технологии рекомбинантных ДНК LSF Magazine Medium». Medium, журнал LSF, 12 ноября 2015, medium.com/lsf-magazine/the-invention-of-recombinant-dna-technology-e040a8a1fa22.
• «Руководство NIH - Управление научной политики». Национальный институт здравоохранения, Министерство здравоохранения и социальных служб США, osp.od.nih.gov/biotechnology/nih-guidelines/.