Hur konstgjort modifierat en organismens DNA i ett laboratorissystem?

Alla levande varelser har en serie gener i sitt DNA som bestämmer egenskaperna hos varje individ. Från hårfärgen på en Yorkshire terrier till färgen på en papegoja, höjden på en giraff eller smaken av en mandarin, allt bestäms av generna.

Uppsättningen av gener som varje levande varelse har kallas sin genotyp och de observerbara egenskaper som dessa gener producerar hos individen är kända som deras Fenotyp.

Många gånger är forskare intresserade av att modifiera gener i DNA för att få en viss fenotyp. I vissa fall kan denna fenotyp vara motståndet hos en växt till en pest, eller storleken och smaken på en frukt. Men i andra fall kan denna modifiering försöka bota en ärftlig sjukdom eller till och med cancer.

Men hur gör forskare, genetiker och molekylärbiologer för att konstgjort modifiera DNA för att uppnå dessa syften? De gör det genom olika gentekniska tekniker. Dessa tekniker tillåter den att modifiera den genetiska koden, eller infoga gener och andra delar av genetiskt material från en individ till ett annat.

De mest använda teknikerna är:

• Inducerade mutationer med strålning och av kemiska mutans.
• Omvandling.
• Transfektion.
• Överföring.

Inducerade mutationer

En mutation är någon förändring i den normala sekvensen av DNA. Dessa kan förekomma, och i själva verket förekommer de naturligt av olika mekanismer när celler är uppdelade eller reproducerade, vilket är en av de krafter som driver evolutionen i levande varelser.

Förutom att hända naturligtvis upptäckte forskare för många år sedan att mutationer kunde induceras i laboratoriet. Detta görs genom mutagena medel (mutationer generatorer) fysiska och kemiska.

Inducerade mutationer, som de infödda, förekommer helt slumpmässigt. Detta innebär att vi inte kan kontrollera vilken gen eller vilken speciell cell som kommer att drabbas av en mutation, och inte heller vilken speciell mutation kommer att lida.

Som en konsekvens, när biologer vill utveckla en torka mer resistent växt för att bekämpa världshunger, till exempel vad de vanligtvis gör är att inducera mutationer i miljoner och miljoner celler i den växten, med hopp om att någon av dessa celler innehåller de önskade önskade mutation. Sedan, när de får det, reproducerar de den cellen tills du får en komplett växt.

Som nämnts ovan finns det två huvudklasser av mutagener, fysiker och kemister.

Mutationer inducerade av fysiska mutans

Det mest använda fysiska mutagen i laboratoriet för att inducera mutationer är joniserande strålning. Detta har förmågan att generera stora förändringar i DNA som:

• Borttagningar eller eliminering av kompletta delar av DNA eller bitar av kromosomer.
• Investeringar från sekvensen.
• Translokationer där en bit av en kromosom flyttar till en annan plats som skiljer sig från sin ursprungliga position.

Inducerade mutationer med hjälp av kemiska mutans

Kemiska mutaner är kemiska ämnen som reagerar med DNA eller som stör i deras replikation som generellt ger specifika förändringar i sekvensen. Många av cancerframkallande ämnen som vissa konserveringsmedel eller konstgjorda färgämnen är kemiska mutagener.

Omvandling

Förutom inducerade mutationer använder bioteknologer och genetiska ingenjörer också andra tekniker för att modifiera DNA. En av dessa tekniker är transformationen, som består av processen där en bakterie absorberar DNA från en annan bakterie genom sin cellvägg.

Transformationen används inte bara av forskare för att producera bakterier med speciella genetiska egenskaper, utan den är också ett av de sätt som ofarliga eller till och med gynnsamma bakterier som de vi har i tarmen förvandlas till patogena bakterier som kan bli sjuka.

Transfektion

När transformationsprocessen som beskrivs ovan utförs hos djur, kallas den transfektion. Med andra ord är transfektion hur bioteknologer introducerar utländskt DNA för djurceller som mänskliga celler.

Eftersom djurceller inte har den naturliga förmågan att absorbera DNA i den yttre miljön, genomförs en process som kallas elektroporering normalt, vilket genererar stora porer i cellmembranet genom vilket DNA kan komma in.

Överföring

Transformation och transfektion är inte särskilt effektiva sätt att införa gener i en cell eftersom DNA lätt bryts när det är utanför cellen. Av denna anledning, när du vill ändra koden för en organisme, används ett system skapat av naturen vanligtvis för detta ändamål: viruset.

Virus är stora molekylkomplex som bildas av proteiner och DNA eller RNA. Det finns många olika typer av virus som verkar på olika sätt, men principen är alltid densamma: Genom att infektera en cell introducerar viruset sitt DNA för att tvinga cellmaskineriet att reproducera det och översätta det till mer virala partiklar.

Transduktion är en genetisk modifieringsprocess som drar nytta av denna egenhet av virus, men för att introducera DNA som forskare vill, istället för virus -DNA.

Med hjälp av olika molekylära biologitekniker får forskare skalet av ett virus och introducerar DNA som de vill inkludera i cellen. Sedan infekterar de cellen med detta modifierade "virus".

Vacciner mot koronavirus: Ett exempel på genetisk modifiering genom transduktion

Det kan tyckas konstigt att tro att miljoner människor har fått genetisk terapi nyligen, men detta är sant på vissa sätt. Detta beror på att några av de vacciner som applicerades och som fortsätter att appliceras för att bekämpa sjukdomen som produceras av koronavirus SAR-CoV-2, den covid-19, använder principen för transduktion för att genetiskt modifiera patientens celler.

Exempel på detta är de virala vektorvaccinerna som Janssen -vaccinet, av Johnson och Johnson, och Chadox1 utvecklades mellan University of Oxford och AstraZeneca Company of the United Kingdom. Detta vaccin tillverkades med hjälp av skalet från ett schimpansvirus där generna som producerats av Puyas från Coronavirus -kronan introducerades.

Referenser

1. Spansk pediatrikförening. (2020, 14 december). Viral vektorvacciner: Chadox1 från University of Oxford och AstraZeneca. Återhämtat sig från https: // vaccunasaep.Org/proffs/News/Covid-Vacunas-Victor-viral-Chadox1-oxford-astrazeneca
2. International Atomic Energy Association, IAEA. (s. F.). Induktion av mutationer i växter | Oiea. Återhämtat sig från https: // www.Iaea.org/es/ämnen/induktion av mutationer
3. Medlinjeplus. (2021, 15 juli). Covid-19-vaccin, viral vektor (Janssen [Johnson och Johnson]): MedlinePlus-läkemedel. Återhämtat sig från https: // medlineplus.GOV/SPANISK/DRUGINFO/MEDS/A621007-ES.Html
4. Novak, f. J., & Brunner, h. (1992). Phytotechnics: inducerad mutationsteknik för förbättring av grödor. Oiea bulletin, 25-33. Återhämtat sig från https: // www.Iaea.org/webbplatser/standard/filer/34405682533_es.Pdf