Genetyka współczesna

Naukowcy są w stanie kontrolować coraz to nowe aspekty życia. Mogą własne zwierzęta, drzewa i zboża. Ten zakres kontroli to jednak za mało dla przemysłu genetycznego. Poprzez zdobycie praw do własności do genów, przemysł stopniowo przejmuje kontrolę nad życiem. W ten sposób wszystkie istoty żywe mogą stać się jedynie produktami tworzącymi zyski, a wielonarodowe korporacje będą rządzić podstawami istnienia społeczeństwa- rolnictwem, produkcją oraz składem żywności, które konsumujemy.
Inżynieria genetyczna


Inżynieria genetyczna to inaczej ingerencja w materiał genetyczny organizmów, w celu zmiany ich właściwości dziedzicznych. Polega ona na wprowadzaniu do komórek organizmu, którego cechy chcemy zmienić (biorcy), określonego odcinka DNA innego organizmu (dawcy). Odpowiednie fragmenty DNA wycina się z komórek dawcy za pomocą enzymów restrykcyjnych. Następnie tak wydzielone fragmenty DNA wprowadza się do komórek biorcy za pomocą specjalnych przenośników (wektorów). W tej roli wykorzystywane są wirusy lub plazmidy. Wprowadzone do komórki biorcy wraz z przyłączonym fragmentem DNA dawcy umożliwiają namnażanie się w niej genów zawartych w tym DNA. Inżynieria genetyczna ma szerokie zastosowanie:

Hodowla zwierząt :W ostatnich latach duże nadzieje badawcze wiąże się z pracami hodowlanymi genetycznie zmienionych zwierząt. Pierwsza transgeniczna owca Dolly będąca klonem została wyhodowana w 1997 r. ,a wydzielane przez jej organizm mleko ma właściwosci lecznicze dla organizmu ludzkiego. Te szczególne cechy zwierzęcia osiągnieto przez wprowadzenie do jej genomu genu ludzkiego, kodującego czynnik IX, odpowiedzialny za powstawanie białka biorącego udział w procesie krzepnięcia krwi u ludzi chorych na hemofilię.
Hodowla transgenicznych zwierząt zachęca do dalszych badań nad otrzymaniem genetycznie zmienionych dużych zwierząt z defektami genetycznymi naśladującymi ludzkie choroby. Prowadzone na dużą skalę prace badawcze na drobnych ssakach (myszy) nie dały spodziewanych rezultatów, aczkolwiek otrzymane wyniki posłużyły w prawdzie doskonaleniu technik hodowlanych, to jednak wielkość tych zwierząt, specyfika genów i okres życia nie mają bezpośredniego zastosowania dla organizmu ludzkiego. Uważa się więc, że owce, świnie, małpy i inne duże ssaki będą bardziej przydatne w badaniach biomedycznych.



Zwiększenie wydajności roślin i zwierząt
Badania nad poprawianiem metodami inżynierii genetycznej roślin i zwierząt mają na celu zapewnienie komfortu, wygody i zdrowia ludzi spożywających je. Przykładem może być: przedłużenie trwałości pomidora, czy "stworzenie" krowy z wysoko proteinowym mlekiem. Projekty te jednak mają wiele wad np.: pomidory miały zmieniony smak, a krowy chorowały na artretyzm i szybko zdechły.


Odradzanie lub zapobieganie wyginięciu niektórych gatunków zwierząt
Rozmnażanie lub odradzanie zwierząt metodą klonowania lub innymi sposobami inżynierii genetycznej wiąże się z dużym ryzykiem jest jednak także alternatywną metodą. Za kilka lat być może będziemy podziwiać olbrzymiego mamuta włochatego lub tury przechadzające się majestatycznie po polskich parkach narodowych.
U gatunków ginących możemy wykorzystywać sztuczne zapłodnienia i bezpośrednią opiekę nad młodym. Np. w przypadku pandy wielkiej bardzo trudno jest w naturalny sposób zasilić populację, ponieważ samica tego zwierzęcia przeżywa okres rui jedynie raz w roku.

Produkcja leków i szczepionek

To chyba największe zadanie inżynierii genetycznej. Ma ono na celu zapewnienie zdrowia zażywającym dany specyfik. Takie leki i szczepionki nie powodują skutków ubocznych. Jako przykład podam: insulinę podawaną chorym na cukrzycę, hormon wzrostu, czynnik krzepnięcia krwi; szczepionki wirusowe i bakteryjne.
Klonowanie

Technika klonowania polega na przeszczepieniu jądra dowolnej komórki organizmu do komórki jajowej innego organizmu tego samego gatunku. Umożliwia to pozaseksualne mnożenie osobników gatunku ludzkiego o identycznej informacji genetycznej, czego konsekwencją stać się może seryjna produkcja dowolnie planowanych sobowtórów, czyli osobników o identycznych uzdolnieniach fizycznych i duchowych. Jeżeli zatem będzie się dokonywać tego zabiegu na substancji genetycznej wybitnych jednostek, to ile razy uda się ten zanieg szczęśliwie przeprowadzić, otrzyma się w wyniku tylu takimi samymi właściwościami obdarzonych osobników.
Technicznie możliwe stało się klonowanie nowych istot ludzkich w taki sam sposób, w jaki powstała owca Dolly. Techniki inżynierii genetycznej osiągnęły obecnie taki stopień zaawansowania, że każda z setek milionów komórek ludzkiego ciała może być wykorzystana do stworzenia nowej istoty ludzkiej. Jednakże, jak dowodzi tego przykład bliźniąt jednojajowych, klon człowieka nie byłby jego dokładną repliką. Byłaby to osoba o identycznych genach, różniąca się jednak charakterem czy inteligencją od pierwowzoru. Techniki te mogą być zastosowane w przypadkach par niepłodnych, czyli takich, które w sposób naturalny nie mogą mieć dzieci.
Medycyna i farmacja

Geny pochodzenia zwierzęcego czy roślinnego mogą w komórkach bakterii lub innych organizmów podlegać ekspresji i produkować w znacznych ilościach różnego rodzaju białka enzymatyczne i hormony, co stwarza możliwosci produkcji i jest obecnie wykorzystywane przez liczne firmy w przemyśle chemicznym lub farmaceutycznym. Wykorzystuje się ją obecnie w medycynie : zarówno w diagnostyce jak i profilaktyce czy nawet terapii. Przemysł farmaceutyczny skorzystał dzięki stworzeniu szeregu leków dzięki technikom rekombinowanego DNA. Coraz śmielej współczesna biotechnologia próbuje ingerować w naturę. Prawdopodobnie niedługo powszechna stanie się transgenizacja zwierząt i roślin , być może także ich klonowanie. Perspektywy zastosowań są niezmiernie szerokie. Jak każda rewolucyjna idea wywołuje szereg kontrowersji ale i nadziei.




OPISANY JEDEN Z PRZYKŁADÓW OSIĄGNIĘĆ INŻYNIERII GENETYCZNEJ:
Skąd się wzięła Dolly?

Wiadomość o sklonowaniu pierwszego dorosłego ssaka zaskoczyła wszystkich tak dalece, iż można było odnieść wrażenie, że Dolly wzięła się znikąd. A w rzeczywistości sklonowana owca była owocem trwającego dziesięć lat projektu badawczego, kierowanego bez rozgłosu przez Iana Wilmuta - 52-letniego wówczas embriologa o nienagannej reputacji. "Do chwili narodzin Dolly pracował w Instytucie Roslin od 23 lat, po 10 godzin dziennie, opuszczając laboratorium o szóstej wieczorem, by często kontynuować pracę w domu. Praca nad klonowaniem była długa i nużąca. Wymagała benedyktyńskiej cierpliwości i konieczności ślęczenia nad w ciasnym, ogrzanym do temperatury ciała owcy mikroskopem pokoju.
Była to praca, która obchodziła niewielu i której prawie nikt nie chciał finansować".

Dolly powstała z dojrzałej komórki, pobranej z ciała innej sześcioletniej owcy. Dojrzałej, a więc takiej, gdzie informacja zapisana w jądrze komórkowym już raz została odczytana. Wcześniej sądzono, że coś takiego jest możliwe tylko z komórkami zarodka. Dlaczego? No właśnie, dlaczego komórki skóry nie stają się ni stąd ni zowąd komórkami serca, wątroby, czy oka, skoro wszystkie mają takie same geny? Dlatego, że w procesie rożnicowania komórek zaszły, wydawałoby się nieodwracalne zmiany w ich DNA. Duża część DNA zostaje zasłonięta przez białka czyniąc dostępnymi jedynie te jego fragmenty, które dana komórka wykorzystuje do pełnienia swych funkcji. Aby klonowanie się powiodło Wilmut musiał więc nakłonić DNA wyspecjalizowanej komórki do pozbycia się blokujących go białek. W tym celu wstrzymał na tydzień dopływ składników odżywczych. Okazało się, że wygłodzenie doprowadza do zmian w białkowym rusztowaniu, reaktywacji uśpionych genów i powrotu do stanu zarodkowego całej komórki.


Procedura klonowania Dolly przebiegała tak:

* pobranie jądra komórkowego z komórki wymienia dorosłej owcy.
* połączenie tegoż jądra z pozbawioną uprzednio jądra komórką jajową (oocytem).
* wszczepienie tak spreparowanej komórki jajowej matce zastępczej.

Kluczowy był etap drugi. By się powiódł, Keith Campbell - współpracownik Wilmuta zastosował mały "elektrotrick". Po umieszczeniu jądra komórki wymienia w oocycie całość poddał trwającemu mikrosekundy elektrowstrząsowi. Miało to dwa skutki:
- na powierzchni styku wytworzyły się pory ułatwiające połączenie obu struktur,
- do wnętrza oocytu przedostały się jony wapnia, co komórka odczytała jako efekt zapłodnienia i sygnał do rozpoczęcia rozwoju.

Dolly urodziła się za 277 podejściem.

Część co bardziej zszokowanych naukowców powątpiewało, czy rzeczywiście jest ona klonem. Ich zdaniem Willmut mógł wyhodować ją nie z jakiejś obecnej w wymieniu niezróżnicowanej komórki. Na szczęście uczony miał w zamrażarce część oryginalnych komórek wymienia. Stosując metodę genetycznego odcisku palca wykazał, że DNA tych komórek i komórek Dolly są identyczne i żadne nie przypomina ani DNA białej owcy - dawczyni komórki jajowej, ani DNA owcy o czarnym pysku - matki zastępczej Dolly.
Sklonowane jagnie okazało się kamyczkiem wywołującym lawinę. W ciągu paru lat sklonowano dziesiątki myszy i cieląt (w tym kilka transgenicznych), a ponoć nawet uzyskano w ten sposób kilkukomórkowy zarodek ludzki.


Owca Dolly - pierwszy sklonowany ssak.

Dolly w momencie urodzenia miała juz 6 lat! Ponieważ wiek materiału genetycznego sklonowanego organizmu jest identyczny z wiekiem dawcy. Tym samym Dolly miała biologicznie 6 lat w chwili urodzenia, tyle ile miała owca-dawczyni.
Prawidłowość ta powoduje między innymi, że klon nie jest pozbawiony wad genetycznych wieku starczego dawcy i ma mniejszą odporność na choroby. Dolly urodziła się 5 lipca 1996 r. (o istnieniu poinformowano świat dopiero w 1997) jako wynik eksperymentu naukowców Roslin Institute w Edynburgu. Wraz z nią urodziło się także 254 innych sklonowanych organizmów, jednak większość obciążona była mutacjami i błędami genetycznymi, pozostałe były zniekształcone i wszystkie zostały uśmiercone. Nie miała ojca, ale za to aż trzy matki. Jedna dała materiał genetyczny, druga - komórkę jajową (a dokładniej - samą cytoplazmę bez jądra), trzecia zaś nosiła Dolly w brzuchu. "Główna matka", dawczyni materiału genetycznego (uzyskanego z wymienia) w chwili urodzenia się Dolly od dawna już nie żyła. Imię zawdzięcza Dolly Parton, amerykańskiej piosenkarce o obfitym biuście (ponieważ została sklonowana z komórki sutka).

Dolly została uśpiona ze względu na nieuleczalna chorobę płuc po 6 latach 14 lutego 2003 roku (owce żyją średnio 11-12 lat). Wcześniej cierpiała także na zwyrodnieniową chorobę stawów. Wydała na świat 6 zdrowych jagniąt. Po śmierci została wypchana i zaprezentowana publiczności w Edynburskim muzeum 11 kwietnia 2003. Pierwsze próby klonowania podjęte zostały przez Roberta Briggs'a i Thomasa Kinga już w 1956r. Pomimo braku precyzyjnych narzędzi, używali oni własnoręcznie wykonanych mikropipet i igieł preparacyjnych - udało im się przenieść jądra komórkowe pobrane z komórek blastulu do komórek jajowych żab, z których wcześniej usunięty został materiał genetyczny. Otrzymane w ten sposób komórki dzieliły się i różnicowały aż do uzyskania stadium kijanki. Bardzo podobne czynności wykonał twórca owieczki Dolly - Ian Willmut. Do klonowania użył on niezapłodnionego oocytu owcy oraz komórki wymienia pobranej od sześcioletniej owcy. Willmut usunął najpierw materiał genetyczny oocytu a następnie doprowadził do połączenia oocytu z komórką wymienia przez poddanie ich działaniu krótkiego elektrowstrząsu. Dzięki takiemu traktowaniu dochodziło do powstania mikroporów w błonach komórkowych, a w efekcie tego do połączenia obu komórek. Dodatkowo elektrowstrząs pobudzał oocyt do podziałów, jakie zachodziłyby po normalnym zapłodnieniu.
Powstała po fuzji komórka rozwinęła się w zarodek, który po wszczepieniu do organizmu zastępczej matki, rozwinął się w najbardziej znaną owcę świata - Dolly.
Jak na ironię owca, z której pobrano komórkę wymienia, użytą do klonowania, została oddana do rzeźni i najzwyczajniej zjedzona, zanim jeszcze Willmut rozpoczął swoje badania. Twórca owieczki Dolly otrzymał od brytyjskiej instytucji nadzorującej klonowanie zezwolenie na sklonowanie ludzkich embrionów. Doktor Ian Wilmut chce w ten sposób badać rozwój chorób neurologicznych. Do tej pory naukowcy chcieli wykorzystywać komórki pochodzące z ludzkich zarodków do leczenia uszkodzonych tkanek. Dr Ian Wilmut zamierza natomiast badać rozwój choroby neuronu ruchowej, która prowadzi do paraliżu mięśni i ostatecznie do śmierci chorego.

Zespół naukowy pod przewodnictwem dr. Wilmuta planuje klonowanie komórek pobranych od chorych i obserwowanie poszczególnych stadiów rozwoju choroby. Jak twierdzą naukowcy, taka metoda badań powinna w krótkim czasie przybliżyć ich do pozytywnych wyników