Wat is Recombinant DNA-technologie?

Recombinant DNA, of rDNA, is DNA dat wordt gevormd door DNA uit verschillende bronnen te combineren via een proces dat genetische recombinatie wordt genoemd. Vaak zijn de bronnen van verschillende organismen. In het algemeen, DNA van verschillende organismen heeft dezelfde chemische algemene structuur. Om deze reden is het mogelijk om DNA uit verschillende bronnen te maken door strengen te combineren.

Belangrijkste leerpunten

Recombinant DNA heeft talloze toepassingen in wetenschap en geneeskunde. Een bekend gebruik van recombinant-DNA is bij de productie van insuline. Voorafgaand aan de komst van deze technologie was insuline grotendeels afkomstig van dieren. Insuline kan nu efficiënter worden geproduceerd met behulp van organismen zoals E. coli en gist. Door het invoegen van de

In de jaren zeventig ontdekten wetenschappers een klasse van enzymen die specifiek DNA afsneden nucleotide combinaties. Deze enzymen staan ​​bekend als restrictie-enzymen. Door die ontdekking konden andere wetenschappers DNA uit verschillende bronnen isoleren en het eerste kunstmatige rDNA-molecuul maken. Andere ontdekkingen volgden en vandaag bestaan ​​er een aantal methoden om DNA te combineren.

Terwijl verschillende wetenschappers behulpzaam waren bij het ontwikkelen van deze recombinant-DNA-processen, was Peter Lobban, een afgestudeerde student onder toezicht van Dale Kaiser op de afdeling Biochemie van Stanford University, wordt meestal gecrediteerd als de eerste die het idee van recombinant suggereert DNA. Anderen bij Stanford waren behulpzaam bij het ontwikkelen van de originele technieken die werden gebruikt.

Hoewel mechanismen sterk kunnen verschillen, omvat het algemene proces van genetische recombinatie de volgende stappen.

1. Een specifiek gen (bijvoorbeeld een menselijk gen) wordt geïdentificeerd en geïsoleerd.
2. Dit gen wordt ingevoegd in een vector. Een vector is het mechanisme waarmee het genetische materiaal van het gen in een andere cel wordt gebracht. Plasmiden zijn een voorbeeld van een algemene vector.
3. De vector wordt ingevoegd in een ander organisme. Dit kan worden bereikt door een aantal verschillende genoverdracht methoden zoals ultrasoonapparaat, micro-injecties en elektroporatie.
4. Na de introductie van de vector worden cellen die de recombinante vector hebben geïsoleerd, geselecteerd en gekweekt.
5. Het gen wordt tot expressie gebracht zodat het gewenste product uiteindelijk kan worden gesynthetiseerd, meestal in grote hoeveelheden.

Recombinante DNA-technologie wordt gebruikt in een aantal toepassingen, waaronder vaccins, voedingsproducten, farmaceutische producten, diagnostische testen en genetisch gemodificeerde gewassen.

Vaccins met virale eiwitten geproduceerd door bacteriën of gist van gerecombineerde virale genen wordt als veiliger beschouwd dan die gecreëerd door meer traditionele methoden en bevattende virale deeltjes.

Zoals eerder vermeld, is insuline een ander voorbeeld van het gebruik van recombinant-DNA-technologie. Eerder werd insuline verkregen van dieren, voornamelijk van de pancreas van varkens en koeien, maar met behulp van recombinant DNA-technologie om het humane insuline-gen in bacteriën of gist in te voegen, maakt het eenvoudiger om groter te produceren hoeveelheden.

Een aantal andere farmaceutische producten, zoals antibiotica en menselijke eiwitvervangingen, worden geproduceerd door vergelijkbare methoden.

Een aantal voedingsproducten wordt geproduceerd met behulp van recombinant-DNA-technologie. Een veel voorkomend voorbeeld is het chymosine-enzym, an enzym gebruikt bij het maken van kaas. Traditioneel wordt het gevonden in stremsel dat wordt bereid uit de maag van kalveren, maar produceert Chymosine door genetische manipulatie is veel eenvoudiger en sneller (en vereist niet het doden van jongeren dieren). Tegenwoordig wordt het grootste deel van de in de Verenigde Staten geproduceerde kaas gemaakt met genetisch gemodificeerde chymosine.

Recombinante DNA-technologie wordt ook gebruikt op het gebied van diagnostische tests. Genetische tests voor een breed scala aan aandoeningen, zoals cystische fibrose en spierdystrofie, hebben geprofiteerd van het gebruik van rDNA-technologie.

Recombinante DNA-technologie is gebruikt om zowel insecten- als herbicideresistente gewassen te produceren. De meest voorkomende herbicideresistente gewassen zijn resistent tegen de toepassing van glyfosaat, een veel voorkomende onkruidverdelger. Een dergelijke gewasproductie is niet zonder probleem, aangezien velen de veiligheid op lange termijn van dergelijke genetisch gemanipuleerde gewassen in twijfel trekken.

Wetenschappers zijn enthousiast over de toekomst van genetische manipulatie. Hoewel technieken aan de horizon verschillen, hebben ze allemaal de precisie gemeen waarmee het genoom kan worden gemanipuleerd.

Een voorbeeld hiervan is CRISPR-Cas9. Is is een molecule waarmee DNA op een uiterst precieze manier kan worden ingebracht of verwijderd. CRISPR is een afkorting voor "Clustered Regular Interspaced Short Palindromic Repeats", terwijl Cas9 staat voor "CRISPR-geassocieerd eiwit 9". De afgelopen jaren is de wetenschappelijke gemeenschap enthousiast over de vooruitzichten voor het gebruik ervan. Bijbehorende processen zijn sneller, nauwkeuriger en goedkoper dan andere methoden.

Hoewel veel van de vorderingen preciezere technieken toelaten, worden ook ethische vragen gesteld. Omdat we bijvoorbeeld de technologie hebben om iets te doen, betekent dat dan dat we het moeten doen? Wat zijn de ethische implicaties van preciezere genetische tests, vooral als het gaat om menselijke genetische ziekten?

Van het vroege werk van Paul Berg die het internationale congres over recombinante DNA-moleculen in 1975 organiseerde, tot het heden richtlijnen van de National Institutes of Health (NIH), zijn een aantal geldige ethische zorgen geuit en aangesproken.

De NIH-richtlijnen merken op dat ze "veiligheidspraktijken en insluitingsprocedures beschrijven voor fundamenteel en klinisch onderzoek met recombinant of synthetisch nucleïnezuurmoleculen, inclusief de oprichting en het gebruik van organismen en virussen die recombinant of synthetisch nucleïnezuur bevatten moleculen. "De richtlijnen zijn bedoeld om onderzoekers juiste gedragsrichtlijnen te geven voor het uitvoeren van onderzoek in dit veld.

Bio-ethici beweren dat de wetenschap altijd ethisch in evenwicht moet zijn, zodat vooruitgang de mensheid ten goede komt, in plaats van schadelijk.

• Kochunni, Deena T en Jazir Haneef. "5 stappen in Recombinant DNA-technologie of RDNA-technologie." 5 stappen in Recombinant DNA Technology of RDNA Technology ~, www.biologyexams4u.com/2013/10/steps-in-recombinant-dna-technology.html.
• Levenswetenschappen. "De uitvinding van Recombinant DNA Technology LSF Magazine Medium." Medium, LSF Magazine, 12 nov. 2015, medium.com/lsf-magazine/the-invention-of-recombinant-dna-technology-e040a8a1fa22.
• "NIH Guidelines - Office of Science Policy." National Institutes of Health, U.S. Department of Health and Human Services, osp.od.nih.gov/biotechnology/nih-guidelines/.