כיצד משתמשים בחיתוך דנ"א בביוטכנולוגיה?

בשיחזור דנ"א, ה- DNA של אורגניזם אחד נחתך וה- DNA של אורגניזם אחר מוחלק בפער. התוצאה היא DNA רקומביננטי הכולל תכונות של האורגניזם המארח ששונה על ידי התכונה ב- DNA הזר. זה פשוט מבחינה מושגית, אבל קשה בפועל, בגלל האינטראקציות הרבות הנדרשות כדי ש- DNA יהיה פעיל. נעשה שימוש ב- DNA מחולק ליצירת ארנב ארנבות זוהר, לגידול עז שחלב מכיל משי עכביש ולתיקון פגמים גנטיים באנשים חולים. פונקציות DNA וגנטיות הן מורכבות מאוד, כך שלא ניתן להכין ג'ירפה עם חבלי פילים, אך יתרונות קונקרטיים צוברים במהירות.

אינסולין הוא הורמון שנוצר בלבלב. זה מווסת את רמות הגלוקוז בדם, אשר בתורו שולט בחלק גדול מהפעילות המטבולית של הגוף. סוכרת היא מחלה שבה הגוף לא מייצר אינסולין או לא מספיק אינסולין כדי לעורר את הפעילות המטבולית הנכונה. במשך מרבית המאה העשרים, אנשים סוכרתיים קיבלו אינסולין המופק מחזירים או פרות - אך אין זה התאמה מדויקת והוא עלול לעורר תגובות אלרגיות. מדענים שחיתו את הגן לאינסולין בלולאה מעגלית המכונה פלסמיד, ואז הכניסו את הפלסמיד הזה לחיידקי Escherichia coli. ה- E. חיידקי קולי פועלים כמפעלים זעירים המייצרים אינסולין אנושי ללא סכנת תגובה אלרגית.

Bacillus thuringiensis, או Bt, הוא חיידק המייצר חלבונים קטלניים למזיקים בחרקים. חלבוני Bt שימשו כקוטלי חרקים מאז תחילת שנות השישים. הם קוטלי חרקים אטרקטיביים מכיוון שהם רעילים למזיקים, אך אינם רעילים ליצורים שאוכלים את המזיקים, וגם לא לבני אדם או ליונקים אחרים. אבל קוטלי חרקים של Bt מתפרקים במהירות באור השמש ונשטפים בקלות על ידי גשם. כאשר מדענים שרטטו את הגנים של רעלני Bt לזרעי כותנה, הצמחים ייצרו באופן טבעי את רעלן ה- Bt והגנו על עצמם מפני המזיקים, מבלי להזדקק לריסוס כלשהו.

אחד הקשיים במציאת טיפולים יעילים בסרטן הוא בדיקת אפשרויות טיפול שונות. מלבד השיקולים האתיים של שימוש בנבדקים אנושיים, לוקח זמן רב עד שהסרטן מתקדם בבני אדם ויש אינטראקציות סביבתיות והתנהגותיות רבות המשפיעות על התקדמות ה- מַחֲלָה. לימוד המחלה בעכברים או חולדות מבטל רבים מהחששות הללו: המחלה מתקדמת במהירות וניתן לשלוט בקפדנות על הסביבה. אך חולדות ועכברים חולות בסרטן חולדות ועכברים - ולא סרטן אנושי - אלא אם כן יש להם גנים למחלות אנוש שנחלקו בדנ"א שלהם. DNA שחבור נותן למדענים דרך לחקור מחלות אנושיות אצל נבדקים בבעלי חיים.

DNA הוא מולקולה פרדוקסלית. זה פשוט להפליא, מכיוון שיש בו רק ארבעה רכיבים חוזרים. אבל זה מורכב להפליא, שכן ל- DNA האנושי יש 3 מיליארד זוגות של אותם רכיבים. זה מורכב גם עבור יצורים אחרים, ולא קל לראות מתי ואיפה רצועות DNA שונות הופכות לפעילות. במילים פשוטות יותר, יש הרבה מדענים שלא יודעים על מה ה- DNA עושה. הם יכולים להתפצל למה שמכונה גן כתב - מולקולה זוהרת, למשל - ממש ליד גן לא ידוע. כאשר הם רואים את הזוהר המיוצר על ידי גן הכתב הם יודעים שהגן הלא ידוע ממש ליד פועל.