Genetické manipulace
Definice
Dle prof. Jaroslava Petra je geneticá manipulace cílený zásah do dědičné informace vybraného organismu – bakterie, rostliny nebo živočicha. Také se můžete setkat s názvem genové inženýrství což je přímá manipulace s geny pro praktick účely.
Vědci nejprve izolují určitý gen, který vyjmou z buňky, upraví ho (naklonují) a přenesou do jiného živého organismu pomocí přenašečů tzv.vektorů (např.virů nebo plasmidů). Tím získají tyto organismy nové vlastnosti. Nejčastěji používaným "hostitelským" organismem je bakterie Escherichia coli, hlavně díky rychlému růstu a dobře prostudovanému metabolismu.
Transgenní organismy
jsou takové organismy, které nesou ve svém genomu geny jiných druhů. Transgenní organismy vznikají oplozením in vitro, . Do vajíček se přenese DNA s požadovaným genem a po té se uměle oplodní spermijemi. Buňky, které se ujmou, vpraví do náhradních matek.
Důležité objevy
Genetické manipulace jsou často vnímány jako novinka. Příroda takové postupy zná ale už odnepaměti a člověk jich využíval při výrobě vína, piva i sýrů. Cíleně však zasahuje člověk do genetické informace jen posledních několik desítek let. K této dovednosti dospěl postupně. Nejprve musely být objeveny patřičné nástroje, jež genetické manipulace umožňují:
V roce 1967 objevení RNA polymerázy .
V roce 1970 objevení reverzní transkriptázy.
V roce 1973 dokázali vědci do DNA viru začlenit geny fága lambda a galaktózový operon Escherichia coli a umožnili tak využití virů pro genové inženýrství.
V roce 1977 objevení RNA sestřihu.
V roce 2003 přečtení lidského genomu (Projekt lidského genomu)
Příklady využití
Produkce proteinů
Některé geneticky podmíněné nemoci u lidí způsobují, že tělo nevytváří potřebný protein. Přenesením genu pro požadovaný protein do bakterie nebo kvasinky, které snadno rostou v kultuře, lze vyprodukovat velké množství jinak málo dostupného proteinu. »Získávání lidského inzulínu probíhá tak, že do DNA bakterie E.coli nebo kvasinky Saccharomyces cerevisiae se vpraví lidský gen pro výrobu lidského inzulinu. Poté se z těchto bakterií či kvasinek izoluje čistý humánní inzulin. Podobně se získává i lidský růstový hormon.«
Nebo mohou vědci vpravením příslušného genu do ovce či krávy docílit toho, že pak tato zvířata produkují mléko s vysokým obsahem požadovaného proteinu, z něhož se pak protein získává pro lékařské účely podstatně snadněji než přečišťováním bakteriálních kultur.
Výzkum chorob
Geneticky upravená zvířata (hlavně laboratorní myši a potkani) slouží i pro výkum lidských chorob. Odstraněním konkrétního genu ze zvířecí DNA, který má ovšem velmi podobnou či stejnou funkci jako u člověka, získají vědci model na němž experimentují. Například Huntingtonova choroba byla mimo jiné zkoumána na geneticky infikovaných makacích.
V laboratořích vznikají geneticky upravené proteiny schopné navázat se na povrchové receptory příslušných buňek a tím "zasednout místo" pro nebezpečné viry, které tak ztratí možnost se do buňky dostat. Mohlo by se tak v budoucnu předejít šíření například viru HIV.
Zvýšení produkce potravin
Úprava rostlin zase pomáhá řešit nedostatek potravin v určitých oblastech. Rostlinám můžeme dát do vínku větší výnosy, lepší nutriční hodnoty, opožděné dozrávání, obranu proti škůdcům, odolnost proti nepřízni počasí či zkažení. Nejrozšířenější geneticky upravenou plodinou je sója, dále jsou rozšířené i kukuřiče, bavlna a řepka. Zlatá rýže, tak se říká upravené rýži s větším obsahem β-karotenů, jejichž nedostatkem trpí miliony lidí v Asii. Využívají se i transgenní hospodářská zvířata. Vědci vyvynuli například prase s libovějším masem nebo ovci s kvalitnější vlnou.
Etické otázky
Genetické manipulace mají své odpůrce i zastánce. Jedni se obávají zvrhnutí se v eugeniku, druzí vidí v "transplantaci" genů týž proces jako v transplantaci orgánů. Tzv.GMO potraviny vyvolávají mnohé diskuse o etice a případných dlouhodobých následcích. Otázek je mnoho: Mohou poškozovat zdraví lidí? Mohou ohrožovat životní prostředí? Mohou při křížení s planými rostlinami vznikat "superplevele? Vědci si jsou rizik dobře vědomi a proto jsou stanovena jasná pravidla v podobě vládních předpisů. Ty zamezují úniku GM organismů z laboratoří, zakazují jasně nebezpečné pokusy (např. přenos rakoviny) nebo přikazují dovozcům jasně označit GM plodiny viz.prohlášení biobezpečnosti. To je platné pro celou EU a tím i pro ČR. Označené musejí být všechny GM potraviny i potraviny jejichž součástí GMO jsou. Označení zatím nepodléhají produkty ze zvířat krmených GMO plodinami.
"Národní akademie věd USA zveřejnila v dubnu 2000 studii že nebyl nalezen žádný vědecký důkaz o tom, že by GM plodiny s rezistencí ke škůdcům způsobovaly nějaká zvláštní rizika pro zdraví a životní prostředí, ale autoři této práce doporučují přísnější předpisy než jsou nyní." (CAMPBELL 2008,str.249)
Přestože jsou před námi ještě mnohá léta výzkumu, už dnes si můžeme pokládat otázku: Co se stane až budou odstraněny technické problémy a člověk bude moct libovolně zasahovat do genomu Země?
Zdroje
CAMPBELL, Neil A., REECE, Jane B. Biologie. 1. vyd. Brno : Computer press, a.s., 2008. 1338 s. ISBN 80-251-1178-4.
GMO Český rozhlas Leonardo [rozhlasový pořad]. 2007 [cit. 2008-11-21]. Dostupný z WWW: <http://www.osel.cz/index.php?clanek=3071 >.
PETR, Jaroslav. Zelená opice s Huntingtonem. Www.osel.cz [online]. 2008 [cit. 2008-11-21]. Dostupný z WWW: <http://www.osel.cz/index.php?clanek=3577>.
Biotechnology and Biological Sciences Research Council [online]. [2008] [cit. 2008-11-21]. Dostupný z WWW: <http://www.bbsrc.ac.uk/life/medicinemakers/life_saving_animals.html>.
Základy virologie [online]. [2008] [cit. 2008-11-25]. Dostupný z WWW: <http://genetika.upol.cz/cz/VS-1kap.pdf>.
Geneticky modifikované plodiny [online]. 2007 [cit. 2008-11-21]. Dostupný z WWW: <http://www.asz.cz/cs/zpravy-z-tisku/rostlinna-vyroba-puda/geneticky-modifikovane-plodiny.html>.
Wikipedie, heslo inzulin [online]. Dostupný z WWW: <http://cs.wikipedia.org/wiki/Inzul%C3%ADn#Hum.C3.A1nn.C3.AD_inzulin>
Odkazy
Související pojmy
Geneticky modifikované potraviny Biotechnologie
Literatura
CAMPBELL, Neil A., REECE, Jane B. Biologie. 1. vyd. Brno : Computer press, a.s., 2008. 1338 s. ISBN 80-251-1178-4. Kapitola 20.
ŠIFNER, František, et al. Vybrané kapitoly z biotechnologií : pro studující učitelství biologie a ekologické výchovy. Praha : Karolinum, 1998. 145 s. ISBN 80-7184-731-3.