Πώς χρησιμοποιείται το μάτισμα DNA στη βιοτεχνολογία;

Στο μάτισμα DNA, το DNA ενός οργανισμού κόβεται και το DNA ενός άλλου οργανισμού γλιστράει στο κενό. Το αποτέλεσμα είναι ανασυνδυασμένο DNA που περιλαμβάνει χαρακτηριστικά του οργανισμού ξενιστή που τροποποιούνται από το χαρακτηριστικό του ξένου DNA. Είναι απλό στην έννοια, αλλά δύσκολο στην πράξη, λόγω των πολλών αλληλεπιδράσεων που απαιτούνται για να είναι ενεργό το DNA. Το Splice DNA έχει χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία λαμπερού κουνελιού λαγουδάκι, για την αναπαραγωγή μιας αίγας του οποίου το γάλα περιέχει μετάξι αράχνης και για την αποκατάσταση γενετικών ελαττωμάτων σε άρρωστους. Το DNA και οι γενετικές λειτουργίες είναι πολύ περίπλοκες, επομένως δεν μπορείτε να φτιάξετε καμηλοπάρδαλη με χαυλιόδοντες ελεφάντων, αλλά συγκεκριμένα οφέλη συγκεντρώνονται γρήγορα.

Η ινσουλίνη είναι μια ορμόνη που παράγεται στο πάγκρεας. Ρυθμίζει τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα, το οποίο με τη σειρά του ελέγχει μεγάλο μέρος της μεταβολικής δραστηριότητας του σώματος. Ο διαβήτης είναι μια ασθένεια στην οποία ο οργανισμός είτε δεν παράγει ινσουλίνη είτε δεν έχει αρκετή ινσουλίνη για να προκαλέσει τη σωστή μεταβολική δραστηριότητα. Για μεγάλο μέρος του 20ού αιώνα, στους διαβητικούς δόθηκε ινσουλίνη που εξήχθη από χοίρους ή αγελάδες - αλλά δεν είναι ακριβής αντιστοίχιση και θα μπορούσε να προκαλέσει αλλεργικές αντιδράσεις. Οι επιστήμονες συνέδεσαν το γονίδιο της ινσουλίνης σε έναν κυκλικό βρόχο που ονομάζεται πλασμίδιο και στη συνέχεια εισήγαγαν αυτό το πλασμίδιο στα βακτήρια Escherichia coli. Η Ε. Τα βακτήρια coli λειτουργούν ως μικροσκοπικά εργοστάσια που παράγουν ανθρώπινη ινσουλίνη χωρίς κίνδυνο αλλεργικής αντίδρασης.

Το Bacillus thuringiensis, ή Bt, είναι ένα βακτήριο που παράγει πρωτεΐνες που είναι θανατηφόρες για τα έντομα. Οι πρωτεΐνες Bt έχουν χρησιμοποιηθεί ως εντομοκτόνα από τις αρχές της δεκαετίας του 1960. Είναι ελκυστικά εντομοκτόνα επειδή είναι τοξικά για τα παράσιτα αλλά όχι τοξικά για τα πλάσματα που τρώνε τα παράσιτα, ούτε για τον άνθρωπο ή άλλα θηλαστικά. Αλλά τα εντομοκτόνα Bt διαλύονται γρήγορα στο φως του ήλιου και εύκολα ξεπλένονται από τη βροχή. Όταν οι επιστήμονες συνέδεσαν τα γονίδια των τοξινών Bt σε σπόρους βαμβακιού, τα φυτά παρήγαγαν φυσικά την τοξίνη Bt και προστατευόταν από τα παράσιτα, χωρίς να χρειάζονται ψεκασμό.

Μία από τις δυσκολίες στην εξεύρεση αποτελεσματικών θεραπειών για τον καρκίνο είναι να δοκιμάσετε διάφορες επιλογές θεραπείας. Εκτός από τις ηθικές εκτιμήσεις της χρήσης ανθρώπινων ατόμων, χρειάζεται πολύς χρόνος για την πρόοδο του καρκίνου στους ανθρώπους και υπάρχουν πολλές περιβαλλοντικές και συμπεριφορικές αλληλεπιδράσεις που επηρεάζουν την πρόοδο του νόσος. Η μελέτη της νόσου σε ποντίκια ή αρουραίους εξαλείφει πολλές από αυτές τις ανησυχίες: η ασθένεια εξελίσσεται γρήγορα και το περιβάλλον μπορεί να ελεγχθεί αυστηρά. Όμως, αρουραίοι και ποντικοί πάσχουν από καρκίνο αρουραίου και ποντικού - όχι καρκίνου του ανθρώπου - εκτός εάν έχουν γονίδια ανθρώπινης νόσου που συνδέονται στο DNA τους. Το ματισμένο DNA δίνει στους επιστήμονες έναν τρόπο να μελετήσουν την ανθρώπινη ασθένεια σε ζώα.

Το DNA είναι ένα παράδοξο μόριο. Είναι απίστευτα απλό, καθώς έχει μόνο τέσσερα επαναλαμβανόμενα στοιχεία. Αλλά είναι εκπληκτικά περίπλοκο, καθώς το ανθρώπινο DNA έχει 3 δισεκατομμύρια ζεύγη αυτών των συστατικών. Είναι πολύπλοκο και για άλλα πλάσματα και δεν είναι πολύ εύκολο να δούμε πότε και πού ενεργοποιούνται διαφορετικά τμήματα DNA. Με απλά λόγια, υπάρχουν πολλοί επιστήμονες που δεν γνωρίζουν τι κάνει το DNA. Μπορούν να μαζέψουν σε αυτό που λέγεται γονίδιο αναφοράς - ένα μόριο που λάμπει, για παράδειγμα - ακριβώς δίπλα σε ένα άγνωστο γονίδιο. Όταν βλέπουν τη λάμψη που παράγεται από το γονίδιο ρεπόρτερ, γνωρίζουν ότι το άγνωστο γονίδιο ακριβώς δίπλα βρίσκεται επίσης σε λειτουργία.