Was ist rekombinante DNA-Technologie?

Rekombinante DNA oder rDNA ist DNA, die durch Kombinieren von DNA aus verschiedenen Quellen durch einen als genetische Rekombination bezeichneten Prozess gebildet wird. Oft stammen die Quellen von verschiedenen Organismen. Allgemein gesagt, DNA von verschiedenen Organismen hat die gleiche chemische allgemeine Struktur. Aus diesem Grund ist es möglich, DNA aus verschiedenen Quellen durch Kombinieren von Strängen zu erzeugen.

Die zentralen Thesen

Rekombinante DNA hat zahlreiche Anwendungen in Wissenschaft und Medizin. Eine bekannte Verwendung von rekombinanter DNA ist die Herstellung von

In den 1970er Jahren fanden Wissenschaftler eine Klasse von Enzymen, die DNA spezifisch durchtrennten Nukleotid Kombinationen. Diese Enzyme sind als Restriktionsenzyme bekannt. Diese Entdeckung ermöglichte es anderen Wissenschaftlern, DNA aus verschiedenen Quellen zu isolieren und das erste künstliche rDNA-Molekül zu erzeugen. Weitere Entdeckungen folgten, und heute gibt es eine Reihe von Methoden zur Rekombination von DNA.

Während mehrere Wissenschaftler maßgeblich an der Entwicklung dieser rekombinanten DNA-Prozesse beteiligt waren, war Peter Lobban, ein Doktorand unter der Leitung von Dale Kaiser vom Biochemistry Department der Stanford University wird normalerweise als erster zugeschrieben, der die Idee der Rekombination vorschlägt DNA. Andere in Stanford waren maßgeblich an der Entwicklung der ursprünglich verwendeten Techniken beteiligt.

Während sich die Mechanismen stark unterscheiden können, umfasst der allgemeine Prozess der genetischen Rekombination die folgenden Schritte.

1. Ein spezifisches Gen (zum Beispiel ein menschliches Gen) wird identifiziert und isoliert.
2. Dieses Gen wird in a eingefügt Vektor. Ein Vektor ist der Mechanismus, durch den das genetische Material des Gens in eine andere Zelle transportiert wird. Plasmide sind ein Beispiel für einen gemeinsamen Vektor.
3. Der Vektor wird in einen anderen Organismus eingefügt. Dies kann durch eine Reihe von verschiedenen erreicht werden Gentransfer Methoden wie Ultraschallbehandlung, Mikroinjektionen und Elektroporation.
4. Nach der Einführung des Vektors werden Zellen, die den rekombinanten Vektor aufweisen, isoliert, ausgewählt und kultiviert.
5. Das Gen wird so exprimiert, dass das gewünschte Produkt schließlich synthetisiert werden kann, üblicherweise in großen Mengen.

Die rekombinante DNA-Technologie wird in einer Reihe von Anwendungen eingesetzt, darunter Impfstoffe, Lebensmittel, pharmazeutische Produkte, diagnostische Tests und gentechnisch veränderte Pflanzen.

Impfstoffe mit viralen Proteinen hergestellt von Bakterien oder Hefe aus rekombinierten viralen Genen gelten als sicherer als solche, die mit traditionelleren Methoden hergestellt wurden und enthalten Viruspartikel.

Wie bereits erwähnt, ist Insulin ein weiteres Beispiel für die Verwendung der rekombinanten DNA-Technologie. Zuvor wurde Insulin von Tieren erhalten, hauptsächlich aus der Bauchspeicheldrüse von Schweinen und Kühen, jedoch unter Verwendung von Rekombinanten Die DNA-Technologie zur Insertion des Humaninsulin-Gens in Bakterien oder Hefen macht es einfacher, größere zu produzieren Mengen.

Eine Reihe anderer pharmazeutischer Produkte, wie z Antibiotika und menschlicher Proteinersatz werden durch ähnliche Verfahren hergestellt.

Eine Reihe von Lebensmitteln wird unter Verwendung der rekombinanten DNA-Technologie hergestellt. Ein häufiges Beispiel ist das Chymosin-Enzym Enzym zur Herstellung von Käse verwendet. Traditionell findet man es im Lab, das aus dem Magen von Kälbern hergestellt wird, aber produziert Chymosin durch Gentechnik ist viel einfacher und schneller (und erfordert nicht das Töten von Jungen Tiere). Heute wird ein Großteil des in den USA hergestellten Käses aus gentechnisch verändertem Chymosin hergestellt.

Die rekombinante DNA-Technologie wird auch im Bereich der diagnostischen Tests eingesetzt. Gentests für eine Vielzahl von Erkrankungen wie Mukoviszidose und Muskeldystrophie haben von der Verwendung der rDNA-Technologie profitiert.

Die rekombinante DNA-Technologie wurde verwendet, um sowohl insekten- als auch herbizidresistente Pflanzen zu produzieren. Die häufigsten herbizidresistenten Pflanzen sind resistent gegen die Anwendung von Glyphosat, einem häufigen Unkrautvernichter. Eine solche Pflanzenproduktion ist nicht ohne Probleme, da viele die langfristige Sicherheit solcher gentechnisch veränderter Pflanzen in Frage stellen.

Wissenschaftler sind gespannt auf die Zukunft der genetischen Manipulation. Während sich die Techniken am Horizont unterscheiden, haben alle gemeinsam die Präzision, mit der das Genom manipuliert werden kann.

Ein solches Beispiel ist CRISPR-Cas9. Is ist ein Molekül, das die Insertion oder Deletion von DNA auf äußerst präzise Weise ermöglicht. CRISPR ist eine Abkürzung für "Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats", während Cas9 die Abkürzung für "CRISPR-assoziiertes Protein 9" ist. In den letzten Jahren war die wissenschaftliche Gemeinschaft von Aussichten für ihre Verwendung begeistert. Zugehörige Prozesse sind schneller, präziser und kostengünstiger als andere Methoden.

Während viele der Fortschritte präzisere Techniken ermöglichen, werden auch ethische Fragen aufgeworfen. Bedeutet das zum Beispiel, dass wir es tun sollten, weil wir die Technologie haben, etwas zu tun? Was sind die ethischen Implikationen genauerer Gentests, insbesondere im Zusammenhang mit genetischen Erkrankungen des Menschen?

Von den frühen Arbeiten von Paul Berg, der 1975 den Internationalen Kongress für rekombinante DNA-Moleküle organisierte, bis zur Gegenwart In den von den National Institutes of Health (NIH) festgelegten Richtlinien wurden eine Reihe berechtigter ethischer Bedenken geäußert angesprochen.

In den NIH-Richtlinien wird darauf hingewiesen, dass sie "Sicherheitspraktiken und Eindämmungsverfahren für die Grundlagenforschung und die klinische Forschung mit rekombinanten oder synthetischen Substanzen beschreiben Nukleinsäuremoleküleeinschließlich der Erzeugung und Verwendung von Organismen und Viren, die rekombinante oder synthetische Nukleinsäuren enthalten Moleküle. "Die Richtlinien sollen Forschern Richtlinien für die Durchführung von Forschungsarbeiten in geben dieses Feld.

Bioethiker behaupten, dass die Wissenschaft immer ethisch ausgewogen sein muss, damit der Fortschritt der Menschheit zugute kommt und nicht schädlich.

• Kochunni, Deena T und Jazir Haneef. "5 Schritte in der rekombinanten DNA-Technologie oder RDNA-Technologie." 5 Schritte in der rekombinanten DNA-Technologie oder der RDNA-Technologie ~, www.biologyexams4u.com/2013/10/steps-in-recombinant-dna-technology.html.
• Biowissenschaften. "Die Erfindung der rekombinanten DNA-Technologie LSF Magazine Medium." Medium, LSF Magazine, 12. November 2015, medium.com/lsf-magazine/the-invention-of-recombinant-dna-technology-e040a8a1fa22.
• "NIH-Richtlinien - Office of Science Policy." National Institutes of Health, US-Gesundheitsministerium, osp.od.nih.gov/biotechnology/nih-guidelines/.