Genetiese manipulasie

Genetiese ingenieurswese word toegepas op verskeie terreine, waaronder navorsing, medisyne, industriële biotegnologie en landbou. In navorsing word GGO's gebruik om geenfunksie en uitdrukking te bestudeer deur verlies aan funksie, toename in funksie, opsporing en ekspressie. Deur gene wat verantwoordelik is vir sekere toestande uit te slaan, is dit moontlik om diere-modelorganismes van menslike siektes te skep. Sowel as die vervaardiging van hormone, entstowwe en ander geneesmiddels kan genetiese ingenieurswese genetiese siektes deur geneterapie genees. Dieselfde tegnieke wat gebruik word om medisyne te vervaardig, kan ook in industriële toepassings gebruik word, soos die vervaardiging van ensieme vir wasmiddels, kaas en ander produkte.

Hoofartikel: Geneties gemanipuleerde organisme

Herbert Boyer[1] en Stanley Cohen[2] het in 1973 die eerste geneties gemodifiseerde organisme gemaak, 'n bakterie wat weerstandig is teen die antibiotikum kanamisien. Die eerste geneties gemodifiseerde dier, 'n muis, is in 1974 geskep deur Rudolf Jaenisch,[3] en die eerste plant is in 1983 geproduseer. In 1994 is die Flavr Savr-tamatie[4] vrygestel, die eerste gekommersialiseerde geneties gemodifiseerde voedsel. Die eerste geneties gemodifiseerde dier wat gekommersialiseer is, was die GloFish[5] (2003) en die eerste geneties gemodifiseerde dier wat vir voedselgebruik goedgekeur is, was die AquAdvantage-salm[6] in 2015.

A. tumefaciens wat homself aan 'n wortelsel heg

Die skep van 'n GMO is 'n meerstapproses. Genetiese ingenieurs moet eers kies watter geen hulle in die organisme wil plaas. Dit word aangedryf deur die doel van die resulterende organisme en is gebou op vroeëre navorsing. Genetiese toetse kan uitgevoer word om moontlike gene te bepaal en dan verdere toetse wat gebruik word om die beste kandidate te identifiseer. Die ontwikkeling van tegnieke soos genoomvolgordetoetse het dit baie makliker gemaak om geskikte gene te vind. [7]

Die volgende stap is om die kandidaatgeen te isoleer. Die sel wat die geen bevat, word oopgemaak en die DNS word gesuiwer.[8] Die geen word geskei deur beperkingsensieme te gebruik om die DNS in fragmente op te sny[9] of polimerase-kettingreaksie (PKR) om die geensegmente te vermenigvuldig.[10] Hierdie segmente kan dan deur gel-elektroforese onttrek word. As die gekose geen of die genoom van die skenkerorganisme goed bestudeer is, kan dit reeds vanaf 'n genetiese biblioteek toeganklik wees. As die DNS-volgorder bekend is, maar geen kopieë van die geen beskikbaar is nie, kan dit ook kunsmatig gesintetiseer word.[11] Sodra die geen geïsoleer is, word die geen in 'n plasmied geligereer wat dan in 'n bakterie geplaas word. Die plasmied word vermenigvuldig wanneer die bakterieë verdeel, en verseker dat onbeperkte kopieë van die geen beskikbaar is.[12]

Voordat die geen in die teikenorganisme ingevoeg word, moet dit met ander genetiese elemente gekombineer word. Dit sluit in 'n promotor- en terminator-streek, wat transkripsie begin en beëindig. 'n Selekteerbare merkergeen word bygevoeg, wat in die meeste gevalle antibiotiese weerstand bied, sodat navorsers maklik kan bepaal watter selle suksesvol getransformeer is. Die geen kan ook op hierdie stadium verander word vir beter uitdrukking of effektiwiteit. Hierdie manipulasies word uitgevoer met behulp van rekombinante DNS-tegnieke, soos beperkingsvertering, ligasies en molekulêre kloning.[13]

Daar is 'n aantal tegnieke wat gebruik word om genetiese materiaal in die gasheergenoom in te voeg. Sommige bakterieë kan van self vreemde DNS opneem. Hierdie vermoë kan in ander bakterieë deur spanning veroorsaak word. Die geabsorbeerde DNS kan óf met die genoom integreer óf as buite-chromosomale DNS bestaan. DNS word gewoonlik met behulp van mikro-inspuiting in dierselle ingevoeg, waar dit direk in die kern van die sel ingespuit kan word, of deur middel van virusse.[14]

By plante word die DNS dikwels ingevoeg met behulp van bakteriële rekombinasie.[15][16] Ander metodes sluit in biolisties, waar deeltjies van goud of wolfram met DNS bedek word en dan in jong plantselle geskiet word,[17] en elektroporasie, wat die gebruik van 'n elektriese skok behels om die selmembraan deurlaatbaar te maak vir plasmied-DNS.[18]

Aangesien slegs 'n enkele sel met genetiese materiaal getransformeer word, moet die organisme uit daardie enkele sel hergenereer word. By plante word dit bewerkstellig deur weefselkultuur te gebruik.[19][20] By diere is dit nodig om seker te maak dat die ingevoegde DNS in die embrioniese stamselle teenwoordig is.[15] Bakterië bestaan ​​uit 'n enkele sel en reproduseer klonaal, sodat wedergeboorte nie nodig is nie. Selekteerbare merkers word gebruik om transformeerde- van ongetransformeerde selle maklik te onderskei, en 'n aantal strategieë is ontwikkel om die merker van die volwasse transgeniese plant te verwyder.[21]

Verdere toetse word gedoen om te bevestig dat 'n organisme die nuwe geen bevat.[22] Die teenwoordigheid van die geen waarborg nie dat dit op gepaste vlakke in die teikenweefsel uitgedruk sal word nie, sodat metodes wat die geenprodukte (RNS en proteïen) soek en meet, ook gebruik word.[23]

Die nuwe genetiese materiaal kan willekeurig in die gasheergenoom ingevoeg word of op 'n spesifieke plek geteiken word deur tegnieke soos TALEN en CRISPR / Cas9 te gebruik.[24][25][26][27]

Kritici, soos Greenpeace,[28] het op verskeie gronde beswaar gemaak teen die gebruik van genetiese ingenieurswese, insluitend etiese, ekologiese en ekonomiese probleme. Baie van hierdie probleme behels GG-gewasse of voedsel wat daaruit geproduseer word, of dit veilig is en watter uitwerking dit op die omgewing sal hê. Hierdie kontroversies het gelei tot hofsake, internasionale handelsgeskille en protesoptogte en tot beperkende regulering van kommersiële produkte in sommige lande.[29]

Beskuldigings dat wetenskaplikes 'God speel' en ander godsdienstige kwessies, word van die begin af aan die tegnologie toegeskryf.[30] Ander etiese kwessies wat geopper word, is die patentering van lewe,[31] die gebruik van intellektuele eiendomsregte,[32] die etikettering van produkte,[33][34] die beheer van die voedselvoorraad[35] en objektiwiteit van die reguleringsproses.[36] Alhoewel daar twyfel geopper is,[37] het die meeste studies bevind dat die groei van GG-gewasse voordelig vir die boere is.[38][39][40]

Die "vloei" van gene tussen GG-gewasse en versoenbare plante, tesame met 'n toenemende gebruik van selektiewe onkruiddoders, kan die risiko vir die ontwikkeling van "superonkruid" verhoog.[41] Ander omgewingsvraagstukke behels die potensiële impak op nie-teiken organismes in, insluitend grondmikrobes,[42] en 'n toename in sekondêre en weerstandbiedende insekplae.[43][44] Baie van die omgewingsimpakte op GG-gewasse kan baie jare neem om te begryp, en kom ook voort in die konvensionele landboupraktyke.[42][45] Met die kommersialisering van geneties gemanipuleerde visse is daar kommer oor wat die gevolge vir die omgewing sal wees as hulle ontsnap.[46]

Daar is drie belangrikste kommer oor die veiligheid van geneties gemanipuleerde voedsel: of dit 'n allergiese reaksie kan veroorsaak; of die gene van die voedsel na menslike selle kan oordra; en of die gene wat nie vir menslike verbruik goedgekeur is nie, na ander gewasse kan strek.[47] Daar is 'n wetenskaplike konsensus[48][49][50] dat voedsel wat tans uit GG-gewasse beskikbaar is geen groter risiko vir menslike gesondheid inhou as konvensionele voedsel nie,[51][52][53][54][55] maar dat elke GG-voedsel voor die inleiding van geval tot geval getoets moet word.[47][56] Nietemin, is die publiek baie minder geneig as wetenskaplikes om GG-voedsel as veilig te beskou.[57][58][59][60]

• GGO-samesweringsteorieë