Hvor kunstig modifisert en organisms DNA i et laboratoriesystem?

Alle levende vesener har en serie gener i sitt DNA som bestemmer egenskapene til hvert enkelt individ. Fra hårfargen på en Yorkshire terrier til fargen på øynene til en papegøye, høyden på en sjiraff eller smaken av en mandarin, bestemmes alt av genene.

Generens sett som hvert levende vesen har er kjent som sin genotype, og de observerbare egenskapene som disse genene produserer i individet er kjent som deres Fenotype.

Mange ganger er forskere interessert i å endre gener i DNA for å oppnå en bestemt fenotype. I noen tilfeller kan denne fenotypen være motstanden til en plante for en pest, eller størrelsen og smaken av en frukt. Imidlertid kan denne modifiseringen i andre tilfeller søke å kurere en arvelig sykdom eller til og med kreft.

Men hvordan gjør forskere, genetikere og molekylære biologer å kunstig endre DNA for å oppnå disse formålene? De gjør det gjennom forskjellige genteknikker. Disse teknikkene lar den endre den genetiske koden, eller sette inn gener og andre stykker genetisk materiale fra ett individ til et annet.

De mest brukte teknikkene er:

• Induserte mutasjoner ved hjelp av stråling og ved kjemiske mutaner.
• Transformasjon.
• Transfeksjon.
• Transduksjon.

Induserte mutasjoner

En mutasjon er enhver endring i den normale sekvensen av DNA. Disse kan oppstå, og faktisk forekommer de naturlig av forskjellige mekanismer når celler blir delt eller reprodusert, som er en av kreftene som driver evolusjonen i levende vesener.

I tillegg til å skje naturlig, oppdaget forskere for mange år siden at mutasjoner kunne induseres i laboratoriet. Dette gjøres gjennom mutagene midler (Mutations Generators) fysiske og kjemiske.

Induserte mutasjoner, som de innfødte, forekommer helt tilfeldig. Dette betyr at vi ikke kan kontrollere hvilket gen eller hvilken bestemt celle som vil lide en mutasjon, og heller ikke hvilken spesiell mutasjon som vil lide.

Som en konsekvens, når biologer ønsker å utvikle en tørke mer motstandsdyktig plante for å bekjempe verdenssult, for eksempel hva de vanligvis gjør, er å indusere mutasjoner i millioner og millioner av celler i den planten, med håp om at noen av disse cellene inneholder den ønskede mutasjon. Når de får det, reproduserer de den cellen til du får en komplett plante.

Som nevnt ovenfor, er det to hovedklasser av mutagener, fysikere og kjemikere.

Mutasjoner indusert av fysiske mutaner

Det mest brukte fysiske mutagenet i laboratoriet for å indusere mutasjoner er ioniserende stråling. Dette har muligheten til å generere store endringer i DNA som:

• Slettinger eller eliminering av komplette del av DNA eller kromosomer.
• Investeringer fra sekvensen.
• Translokasjoner der et stykke av et kromosom flytter til et annet sted som er annerledes enn den opprinnelige posisjonen.

Induserte mutasjoner ved hjelp av kjemiske mutaner

Kjemiske mutaner er kjemiske stoffer som reagerer med DNA eller som forstyrrer replikasjonen deres som generelt produserer spesifikke endringer i sekvensen. Mange av kreftfremkallende stoffer som noen konserveringsmidler eller kunstige fargestoffer er kjemiske mutagener.

Transformasjon

I tillegg til induserte mutasjoner, bruker bioteknologer og genetiske ingeniører også andre teknikker for å modifisere DNA. En av disse teknikkene er transformasjonen, som består av prosessen der en bakterie absorberer DNA fra en annen bakterie gjennom celleveggen.

Transformasjonen brukes ikke bare av forskere til å produsere bakterier med spesielle genetiske egenskaper, men det er også en av måtene som ufarlige eller til og med gunstige bakterier som de vi har i tarmen blir omgjort til patogene bakterier som er i stand til å bli syke.

Transfeksjon

Når transformasjonsprosessen beskrevet ovenfor utføres hos dyr, kalles det transfeksjon. Med andre ord, transfeksjon er måten bioteknologer introduserer fremmed DNA for dyreceller som menneskelige celler.

Ettersom dyreceller ikke har den naturlige kapasiteten til å absorbere DNA i det ytre miljøet, utføres en prosess som kalles elektroporering normalt, som genererer store porer i cellemembranen som DNA kan komme inn.

Transduksjon

Transformasjon og transfeksjon er ikke veldig effektive måter å introdusere gener i en celle siden DNA lett brytes når den er utenfor cellen. Av denne grunn, når du vil endre koden til en organisme, brukes et system som er opprettet av natur vanligvis til dette formålet: viruset.

Virus er store molekylære komplekser dannet av proteiner og DNA eller RNA. Det er mange forskjellige typer virus som virker på forskjellige måter, men prinsippet er alltid det samme: Ved å infisere en celle, introduserer viruset sitt DNA for å tvinge cellemaskineriet til å reprodusere det og oversette det til mer virale partikler.

Transduksjon er en genetisk modifiseringsprosess som drar nytte av denne særegenheten til virus, men for å introdusere DNA som forskere ønsker, i stedet for virus -DNA.

Ved å bruke forskjellige molekylære biologiteknikker, får forskere skallet til et virus og introduserer DNA de vil inkludere i cellen. Deretter infiserer de cellen med dette modifiserte "viruset".

Vaksiner mot koronavirus: Et eksempel på genetisk modifisering ved transduksjon

Det kan virke rart å tro at millioner av mennesker har fått genetisk terapi nylig, men dette er sant på noen måter. Dette er fordi noen av vaksinene som ble brukt, og som fortsetter å bli brukt for å bekjempe sykdommen produsert av koronavirus SARS-CoV-2, Covid-19, bruker prinsippet om transduksjon for å genetisk modifisere pasientens celler.

Eksempler på dette er de virale vektorvaksinene som Janssen -vaksine, av Johnson og Johnson, og Chadox1 utviklet seg mellom University of Oxford og AstraZeneca Company i Storbritannia. Denne vaksinen ble produsert ved hjelp av skallet til et sjimpansevirus der genene produsert av Puyas of Coronavirus -kronen ble introdusert.

Referanser

1. Spanish Pediatrics Association. (2020, 14. desember). Virale vektorvaksiner: Chadox1 ved University of Oxford og AstraZeneca. Gjenopprettet fra https: // vaccunasaep.Org/fagpersoner/nyheter/covid-vacunas-Victor-viral-chadox1-Oxford-Astrazeneca
2. International Atomic Energy Association, IAEA. (s. F.). Induksjon av mutasjoner i planter | Oiea. Gjenopprettet fra https: // www.IAEA.org/es/emner/induksjon-av-mutasjoner
3. Medlineplus. (2021, 15. juli). Covid-19-vaksine, viral vektor (Janssen [Johnson og Johnson]): Medlineplus medisiner. Gjenopprettet fra https: // medlineplus.Gov/spansk/medikamentfo/medisiner/A621007-ES.Html
4. Novak, f. J., & Brunner, h. (1992). Fytoteknikk: indusert mutasjonsteknologi for forbedring av avlinger. OIEA Bulletin, 25-33. Gjenopprettet fra https: // www.IAEA.org/nettsteder/standard/filer/34405682533_es.PDF