Artykuły

Kategoria: Artykuły

Tagi: biotechnologia biotechnologia medyczna

Data: 2012-06-20

Inżynieria genetyczna a postęp biotechnologiczny – czy boimy się zwierząt transgenicznych?

Obawy przed nieznanym towarzyszyły człowiekowi od początku jego istnienia. Co pewien czas dowiadujemy się, czegoś nowego np. iż szkodliwa jest kawa, opalanie się, palenie papierosów, często nie znając rozsądnych argumentów w danej sprawie na podstawie naszej niekompletnej wiedzy podejmujemy decyzje iż należy tego unikać

Co to są zwierzęta transgeniczne?

Pierwsze próby otrzymania transgenicznych myszy pojawiły się już w na początku lat 80 – siątych XX wieku. Nazwę „transgeniczne” nadali Gordon i współpracownicy w 1980 roku zwierzętom, które zawierają włączony w ich genom obcy DNA, wprowadzony jedną z metod laboratoryjnych. Obecnie nazwa „transgeniczny” ma szersze znaczenie i obejmuje organizmy poddane innego rodzaju modyfikacjom genetycznym, np. zwierzęta z knock – out’em (wyłączeniem funkcji) genów, lub z przejściową ekspresją obcych genów w komórkach somatycznych.

Sposoby otrzymywania zwierząt transgenicznych

Dotychczasowe osiągnięcia biotechnologii i embriologii doświadczalnej pozwoliły na opracowanie wielu skutecznych technik uzyskiwania zwierząt transgenicznych, które różnią się od siebie nie tylko metodycznie ale również uzyskiwaną efektywnością. Możemy wyróżnić:

    1. mikroinjekcja in vitro DNA do zygoty
    2. infekcję wczesnego zarodka zrekombinowanym wektorem pochodzenia wirusowego
    3. modyfikację genetyczną pierwotnych komórek węzła zarodkowego ES (ang. Embryonic Stem Cells)
    4. transplantacja jąder komórkowych

Niewątpliwie najstarszą i najczęściej stosowaną techniką wprowadzania egzogennej informacji genetycznej do organizmu wyższego jest mikroiniekcji DNA. Metoda ta polega na mikroiniekcji DNA do jednego z przedjądrza zapłodnionej komórki jajowej i jej modyfikacje, tzn. mikroiniekcja do pęcherzyka zarodkowego niedojrzałego oocytu lub do jąder komórkowych zarodka dwukomórkowego przy pomocy mikrochirurgicznej szklanej pipety, określana jest dzisiaj mianem techniki standardowej. Praktycznie wszystkie transgeniczne organizmy, jakie do tej pory udało się uzyskać, wyprodukowano, stosując tę technikę.

Ta sprawdzona i skuteczna metoda posiada wiele zalet, m.in. wprowadzony gen może być obecny w każdej komórce powstałego organizmu, co pozwala na ocenę ekspresji genów w różnych rodzajach komórek, możliwa jest także kontrola aktywności wprowadzonego genu podczas całego cyklu życiowego.

Niestety dość często spotykanym problemem mikroiniekcji, prócz niedużej przeżywalności nastrzykniętych zygot a także niskiego poziomu integracji z genomem zarodka, jest obserwowany niski poziom ekspresji wprowadzonego genu.

Wspomniane problemy powodują, iż ta metoda transgenezy jest, jak się okazuje, techniką w dużej mierze bardzo kosztowną i mało efektywną.

Metoda transplantacji jądra komórkowego do dziś jest stosowaną techniką klonowania. Polega ona na przenoszeniu jądra komórkowego od dawcy do biorcy. Niezapłodniona komórka jajowa stanowi komórkę biorcy z której – za pomocą mikropipety – usuwa się jądro komórkowe. Później w pozbawionej jądra komórce jajowej umieszcza się jądro komórkowe dawcy (ściślej – komórkę dawcy wraz z jądrem komórkowym), który ma być skopiowany. Niektóre ze zmodyfikowanych w ten sposób komórek jajowych zaczynają się rozwijać jak normalne zarodki i po przeszczepieniu ich do macicy matki zastępczej można otrzymać z nich potomstwo.

W 1997 roku tą metodą sklonowano pierwszego na świecie dorosłego ssaka – owcy, której nadano imię Dolly (Jan Wilmut).

Niestety metoda transplantacji jąder komórkowych nie jest techniką wydajną. Narodziny Dolly to zaledwie jeden pomyślnie zakończony eksperyment spośród 277 podjętych prób. Prócz tego wiele zwierząt uzyskanych w wyniku klonowania tą techniką wykazuje wady rozwojowe.

Należy nadmienić, iż współczesna biotechnologia dysponuje także innymi metodami, które pozwalają uzyskiwać transgeniczne zwierzęta. Opracowanie nowych sekwencji w konstrukcji transgenu (np. chroniących transgeny MAR, ang. matrix attachment regions, LCR, ang. locus control regions) bądź też zastosowanie tzw. wzmacniaczy (ang. enhancers) znacznie wpłynęło na uzyskanie większej liczby modyfikowanych genetycznie osobników. Kolejną próbą udoskonalania technik transgenezy była modyfikacja za pomocą spermy jako wektora, a także zastosowanie metody transfekcji niezapłodnionych oocytów wektorami retrowirusowymi. Wspomniane metody cechuje jednak bardzo niska wydajność, brak powtarzalnych wyników w przypadku zastosowania zmodyfikowanych plemników, trudności z uzyskaniem stabilnych linii komórek macierzystych, a w przypadku klonowania powszechnie znane problemy dotyczące tej metody, np. wczesna zamieralność płodów czy wady genetyczne.

Biotechnologia oparta na inżynierii genetycznej stała się w wysokorozwiniętych państwach coraz ważniejszym składnikiem nowoczesnego przemysłu spożywczego, farmaceutycznego, hodowlanego i medycznego. Dziś zmodyfikowane genetycznie organizmy służą do wytwarzania wielu cennych związków potrzebnych lecznictwie np. ludzkich hormonów a zakres możliwości stale się zwiększa.

Jednak dość powszechne obawy przed np. spożywaniem transgenicznej żywności stały się przyczyną hamowania w naszym kraju rozwoju przemysłu biotechnologicznego. Może to w przyszłości skutkować wieloma brakami, zwłaszcza w odniesieniu do biologicznej kondycji człowieka i jego możliwości w ochronie środowiska.

Autor: Mgr Justyna Juszczak

Na podstawie: Bartnik E. Czy boimy się inżynierii genetycznej? Sprawy nauki. Biuletyn Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Wydanie 2003/4.; Houdebine L. M. 2005. Reprod. Dom. Anim., 40, 269 – 281.; Iwona Ostaszewska, Piotr Sablik. 2008. Biotechnologia, 3 (82) 153 – 158.; Jura J. 2005. Metody uzyskiwania zwierząt transgenicznych. Transgeniczne zwierzęta – uzyskiwanie i wykorzystanie w rolnictwie i medycynie, I, Balice, 8.; Jurkiewicz J. 2006. Biotechnologia, 1 (72), 29 – 43.; Konopka W. Zwierzęta transgeniczne w neurobiologii. Konferencja „Nowe metody w neurobiologii” 15. 12. 2004. 21 − 26.; Kornaś A. KONSPEKT. Pismo Akademii Pedagogicznej w Krakowie. Nr 2-3/2006 (26).; Modliński J., Karasiewicz J. 2001. Klonowanie somatyczne ssaków. Medycyna Wieku Rozwojowego, V, Suplement I do nr 1.; Morzyniec A. Inżynieria genetyczna a postęp biotechnologiczny. Zakład Filozofii. Wydział Nauk Społecznych Stosowanych. Akademii Górniczo – Hutniczej., Paszewski A. 2000. Sukcesy naukowe biologów a problemy etyczne. Postępy mikrobiologii 39. 9 – 15.; Smorąg Z., Słomski R.. NAUKA 4/2005. Ksenotransplantacja – możliwości i ograniczenia. 133 – 148.; materiały dostępne w internecie.

Zapraszamy do dyskusji na ten temat na naszym forum http://metlab.pl/forum/topic215-inzynieria-genetyczna-a-postep-biotechnologiczny-czy-boimy-sie-zwierzat-transgenicznych.html