Skriv ett nytt inlägg! Aktuellt just nu (3) Senaste inläggen

01 - Allmänt Artiklar Avel Berättelser Bilder Blocket Annonser m.m. Butiker och länkar Delad glädje är dubbel glädje Filmklipp Foder och godis Färg / Päls / Teckning Försäkringsfrågor / Föreningsfrågor Gratulationer och Glädjebetygelse Iller Beteenden/ Relationer Illern i Media/ Litteratur Kunskaps trådar Leksaker/ Sovställen/ Burar/ Rum Medlemmars Illrar/ Hemsidor/ Bloggar Namnförslag OL. Olika Lekar OT. Off-Topic Omplaceringar/ Säljes/ Köpes Resa Sajten & iFokus Saker att tänka på. Semesterhem/ Efterlysningar/ Samåkning Sjukdomar/ Hälsa/ Operationer Snacksaligt om iller Tips/ Accessoarer/ Aktiviteter Träffar Träffar ( som varit ) Tävlingar Uppfostran Uppfödare Utställningar Älskad och saknad, men aldrig glömda!
Illern i Avel

Hybrid-DNA-teknik

2007-01-25 23:37 #0 av: Faxlin

Hybrid-DNA-tekniken utgör hörnstenen i gentekniken. Den gör det möjligt att fritt flytta (transplantera) gener mellan levande organismer.

 

Med teknikens hjälp kan gener överföras från en individ, en ras eller en art till en annan. Genom ingreppet kan mottagaren förvärva nya egenskaper. Organismer som mottagit främmande genetisk information brukar kallas transgena organismer. Ursprungligen användes hybrid-DNA-tekniken företrädesvis för att överföra gener till enkla organismer som bakterier och jästsvampar. Senare har framsteg gjorts i att överföra gener även till högre organismer, inkl. växter, djur och människor.

Vid tillämpningen av hybrid-DNA-tekniken används en rad olika tekniska redskap. Ett av de viktigaste är restriktionsenzymerna, som är ett slags biokemiska saxar vilka används för att klippa sönder DNA-molekylen i mindre bitar. Restriktionsenzymerna är s.k. endonukleaser, vilka klipper DNA-kedjan vid vissa nukleotidkombinationer. Enzymerna isoleras från bakterier, vilka använder dem för att skydda sig mot främmande DNA. Mer än 900 restriktionsenzymer är i dag kända; de skiljer sig från varandra genom att de klipper DNA-molekyler vid olika nukleotidkombinationer.

Vid ett hybrid-DNA-försök överförs en gen från exempelvis människoceller till en bakterie. DNA isoleras från givaren och klyvs genom behandling med restriktionsenzym i ett antal fragment, som överförs till mottagarorganismen. Ibland anrikas fragmentet med den eftersökta genen före överföringen med hjälp av gelelektrofores (en kemisk-fysikalisk separationsmetod). Överföringen av DNA från givaren till mottagaren underlättas om DNA-fragmenten från givaren först sammankopplas med en vektor (bärar-DNA). Vektorer är DNA-molekyler som har en naturlig förmåga att flytta sig mellan olika individer.

En ofta använd vektor är plasmider, vilka utgörs av små cirkelformiga DNA-molekyler. Plasmiderna finns hos många bakterier. De innehåller genetisk information för sin egen självkopiering samt ofta också gener för vissa egenskaper, t.ex. resistens mot antibiotika. Vid hybrid-DNA-försök klipps plasmiderna upp med hjälp av ett restriktionsenzym och blandas samman med DNA från givaren, vilket klippts upp med samma enzym. För att åstadkomma en stabil förening mellan DNA-molekylerna tillsätts ett enzym, ligas, som har förmågan att "limma ihop" DNA-molekyler. Härigenom uppkommer hybrid-DNA-molekyler, dvs. molekyler som innehåller på konstgjord väg sammanfogade DNA-segment av olika ursprung. Plasmiden fungerar som en bärare för DNA från givaren.

En annan typ av vektor som ofta används vid hybrid-DNA-försök är arvsmassa från virus. Virus är enkla organismer som innehåller en mycket liten mängd arvsmassa, vilka endast kan föröka sig genom att tränga in i levande celler och utnyttja cellers fortplantningsmekanism. Arvsmassa från virus kan sammanfogas med DNA från en givare, och genen från givaren blir ett slags "passagerare" som följer med virusets arvsmassa då den tränger in i värdcellerna. Med virusvektorer kan man åstadkomma en effektiv överföring av givar-DNA till mottagaren.

Hybrid-DNA-molekylerna överförs till mottagarcellerna efter det att dessa behandlats så att de är genomsläppliga för DNA. För att förvissa sig om att mottagarcellerna tagit upp hybrid-DNA brukar man utnyttja vektorer som bär på gener vilka medför att mottagaren förvärvar en lätt påvisbar egenskap, t.ex. motståndskraft mot antibiotika eller cellgifter. Efter upptag av hybrid-DNA uppkommer sålunda en bakterie som på konstgjord väg försetts med ny genetisk information. Inuti bakterien förökar sig hybrid-DNA-molekylerna, och under gynnsamma omständigheter bildas hundratals kopior i varje bakteriecell. Eftersom bakterier förökar sig genom delning flera gånger per timme kan man massframställa hybrid-DNA med den beskrivna tekniken. En konsekvens av tekniken är att identiska bakterier som innehåller ett eftersökt DNA-segment kan massproduceras. Därför brukar man tala om att man klonar DNA med hjälp av det ovan beskrivna förfarandet (klon=population av identiska individer).

Hybrid-DNA-tekniken, med utnyttjande av enkla organismer som bakterier och jästsvampar som mottagare, används i många syften, av vilka de viktigaste är massframställning av identiska DNA-molekyler inom grundforskning samt produktion av läkemedel, vacciner och andra proteiner av kommersiellt intresse inom läkemedelsindustri och biotekniska företag.

Hybrid-DNA-tekniken har revolutionerat den biologiska forskningen genom att den gör det möjligt att framställa enskilda gener i stor skala även från mycket komplexa organismer, såsom växter, djur och människor. Som ett exempel kan nämnas isoleringen av människans gen för faktor VIII, en blodkomponent som behövs för att blodet skall levra sig och som saknas hos personer med blödarsjuka. Det första steget i isoleringen av genen innebar att en samling hybrid-DNA-molekyler, som tillsammans innehöll hela människans arvsmassa, framställdes. Dessa hybrid-DNA-molekyler överfördes sedan till bakterier. Efter överföringen uppkom en blandning av olika bakterier som var och en innehöll ett fragment av människo-DNA. En sådan bakterieblandning brukar kallas för ett DNA-bibliotek. Enskilda bakterier ur blandningen massförökades sedan var för sig, och den bakterieklon som innehöll genen för faktor VIII kunde därefter identifieras.

Förfarandet, vilket innebär att man isolerar och massförökar ett hybrid-DNA innehållande ett eftersökt DNA-segment (gen), kallas molekylär kloning. En av svårigheterna med den molekylära kloningen är att identifiera just den bakterieklon som innehåller den eftersökta genen; eftersom människans arvsmassa innehåller ca 100 000 gener består ett DNA-bibliotek av ett stort antal kloner. En metod som kallas nukleinsyrahybridisering (jfr DNA-hybridisering) kan användas om man känner till delar av genens sammansättning eller sammansättningen av det protein som genen kodar för. Ett sätt att underlätta sökandet är att utgå från mRNA i stället för DNA vid konstruktionen av DNA-biblioteket. mRNA för vissa proteiner är kraftigt anrikat i vissa vävnader; så utgör t.ex. mRNA för globin i en röd blodkropp flera procent av allt mRNA, medan genen blott utgör bråkdelar av en promille i hela arvsmassans DNA. Med hjälp av enzymet omvänt transkriptas kan mRNA omvandlas till DNA på enzymatisk väg, varvid s.k. cDNA (engelska complementary DNA) uppkommer. När cDNA används för att framställa en samling hybrid-DNA-innehållande bakterier uppkommer ett cDNA-bibliotek. cDNA-bibliotek skiljer sig från bibliotek konstruerade från hela arvsmassans DNA genom att intronerna (icke-kodande segment) saknas. Dessa avlägsnas nämligen i samband med att genens DNA transkriberas till mRNA. Även sådana typer av DNA som aldrig transkriberas saknas i cDNA-bibliotek.

DNA som massframställs genom molekylär kloning används inom grundforskningen när man studerar dels uppbyggnaden av enskilda gener från olika organismer på molekylnivå, dels funktionen hos generna.

En annan viktig tillämpning av hybrid-DNA-tekniken är vid framställning av proteiner, t.ex. inom läkemedelsindustrin. Genom att överföra gener från människa till bakterier kan bakteriekloner konstrueras som förmår tillverka mänskliga proteiner, vilka kan användas som läkemedel. Ett välbekant exempel är tillväxthormon. Tillväxthormon bildas i hypofysen. Hos personer som lider av dvärgväxt saknas hormonet eller så bildas det i otillräcklig mängd. Dessa personer kan botas om de under barnaåren får behandling med renframställt hormon. Denna behandlingsmöjlighet har dock varit begränsad p.g.a. att det är svårt att framställa hormonet (som utgörs av ett kort protein) med traditionell teknik. Endast hormon från människa är verksamt, och bara ytterst små mängder kan utvinnas ur hypofyser från avlidna människor. Genom att överföra genetisk information för människans tillväxthormon till bakterier har bakteriekloner framställts som producerar tillväxthormon. Det bakterieproducerade hormonet, som är identiskt med människans tillväxthormon, används framgångsrikt för att bota personer med dvärgväxt orsakad av brist på tillväxthormon. För att få en effektiv produktion av hormonet i bakterien krävs att genen vid insättningen i vektorn kombineras med styrsignaler som gör att den transkriberas effektivt. Som alternativ till att använda gener som framställts med molekylär kloning, vilken är tids- och resurskrävande, kan möjligheten att tillverka gener på syntetisk väg utnyttjas (se vidare nedan).

Ett fåtal läkemedel framställda med hybrid-DNA-teknik finns för tillfället tillgängliga på marknaden. En mycket snabb utveckling är dock att förvänta, och ett stort antal nya genteknikframställda läkemedel torde komma att lanseras under 2000-talet. Fördelen med dessa läkemedel är att de kommer från en beständig råvarukälla, att de har samma sammansättning som kroppens egen motsvarighet till läkemedlet samt att ingen risk föreligger för att smittämnen skall spridas med läkemedlet. Det sistnämnda är eljest en fruktad komplikation då man använder substanser som utvunnits från levande eller avlidna människor (t.ex. tillväxthormon och koagulationsfaktorer, läkemedel mot blödarsjuka).

Hybrid-DNA-tekniken kan också användas för framställning av vacciner. I dessa fall överförs till en mottagare (vanligen en bakterie, en jästsvamp eller en däggdjurscell) den gen från smittämnet vars produkt ger upphov till skyddande antikroppar. Ur mottagarorganismen kan vaccin framställas som innehåller endast den komponent som krävs för att ge upphov till immunitet. Vaccin mot hepatit B har redan framställts med hybrid-DNA-teknik, och i framtiden förväntar man sig att vacciner mot många parasitsjukdomar, som åstadkommer svåra lidanden i tropikerna, skall kunna framställas med hjälp av genteknik, exempelvis vaccin mot malaria.

Fördelen med vaccin framställt med genteknik är att råvarukällan är beständig samt att vaccinerna är helt ofarliga, eftersom de produceras i celler som innehåller endast ett fragment av smittämnets arvsmassa. Dessutom är produktionskostnaderna förhållandevis låga.

Hybrid-DNA-tekniken används också utanför läkemedelsindustrin. I princip kan alla proteiner massframställas med hybrid-DNA-teknik.

Hybrid-DNA-tekniken gör det även möjligt att göra ingrepp i arvsmassan hos växter, och tekniken har redan en stor betydelse inom växtförädlingen. Växtförädling syftar till att förändra kulturväxternas ärftliga egenskaper på ett ändamålsenligt sätt. Gemensamt för de traditionella metoderna är att de arbetar med låg precision och är tidskrävande. Att ta fram en ny sort kan ta 10-15 år. Gentekniken öppnar helt nya perspektiv genom att man med denna teknik till växter kan överföra enskilda gener som förmedlar en definierad egenskap på likartat sätt som beskrivits ovan för bakterier. Vid överföringen används som vektor vanligtvis en plasmid som härstammar från en jordbakterie, Agrobacte´rium tumefa´ciens. I naturen angriper denna bakterie skadade växtceller, och i samband med angreppet överförs en plasmid bestående av en cirkulär DNA-molekyl till växtcellen. Plasmiden hos Agrobacterium tumefaciens har sålunda en naturlig förmåga att överföras till växtceller och att föröka sig i dessa. Vid hybrid-DNA-försök i växter sammanfogas den gen som skall föras över till växten med plasmiden efter att den sistnämnda klippts upp med ett restriktionsenzym. Den därvid uppkomna hybrid-DNA-molekylen förs sedan tillbaka till agrobakterien, som i nästa fas får infektera växtceller. Härvid sker en spontan överföring av hybridplasmiden, och växtceller innehållande hybrid-DNA kan förökas. Från enskilda växtceller kan sedan en fullständig växt bildas som kommer att innehålla ny genetisk information, en s.k. transgen växt.

Arvsmassan från virus som angriper växter kan också användas för överföring av gener till växtceller.

Med hybrid-DNA-teknik har många olika främmande gener överförts till växter. Exempelvis tillåter tekniken att växter görs resistenta mot vissa skadeinsekter genom att man till växten överför en främmande gen som styr tillverkningen av ett protein i växten som är giftigt för insekter.

Gener som gör nyttoväxter okänsliga för medel som används för ogräsbekämpning har också framställts, och man har kunnat förändra växtens egna gener så att dess proteiner har fått en från näringssynpunkt lämpligare sammansättning. I framtiden är det också tänkbart att man kommer att kunna konstruera transgena växter som under inflytande av de tillförda generna tillverkar läkemedel.

Vidare gör hybrid-DNA-tekniken det möjligt att göra ingrepp i celler från däggdjur. Förfarandet liknar det som används när främmande gener förs över till bakterier och växter. Som vektorer kan virus som angriper djur användas. Djurceller som växer i en näringslösning används ibland för tillverkning av läkemedel på samma sätt som bakterier. Vissa komplicerade proteiner blir inte biologiskt aktiva om de tillverkas i enkla mikroorganismer; speciella komponenter som finns i djurceller men saknas i celler från lägre organismer krävs för att dessa proteiner skall veckas korrekt samt genomgå viss förändring (klyvning i mindre bitar, tillägg av kemiska grupper som socker, fosfat etc.).

Gener kan även överföras till djurceller på ett sådant sätt att ett genetiskt förändrat djur skapas (transgent djur). Vid dessa försök överförs den främmande genen till ett befruktat ägg. Överföringen görs med hjälp av mikroinjektion, dvs. en minimal mängd DNA injiceras i ägget med hjälp av en mycket tunn glaskapillär. I gynnsamma fall stannar injicerat DNA kvar i cellkärnan och sammanlänkas med kromosomernas DNA. Det genetiskt förändrade ägget kan senare överföras till en livmoder, där det kan utvecklas till ett transgent djur, dvs. ett djur med en varaktigt förändrad genuppsättning. Transgena möss är förhållandevis enkla att framställa och används inom grundforskningen för att studera olika geners funktion. Tekniken förväntas även få en praktisk tillämpning inom husdjursförädlingen genom att den tillåter framställning av djur som är förändrade så att de växer snabbare, är resistenta mot vissa sjukdomsangrepp etc. En spektakulär framtida möjlighet är att kunna producera vissa läkemedel i djur så att de utsöndras i mjölken från det transgena djuret ("genetic farming"). Exempelvis har transgena får framställts vilkas arvsmassa innehåller människans gen för ett protein som används vid behandling av blödarsjuka. Genen har dessutom modifierats så att den är aktiv företrädesvis i bröstkörtelns celler, och substansen utsöndras med mjölken.

Med hybrid-DNA-tekniken kan man även göra ingrepp i människans arvsmassa, och tekniken kan i framtiden tänkas komma till användning för att bota vissa ärftliga sjukdomar.

 

Källa: NE

 

 

Av: ÅsaF

Datum för publicering

  • 2007-01-25

Cave quid dicis, quando, et cui
Audiatur et altera pars

Anmäl
2007-01-25 23:39 #1 av: NosFeratu

Känner du dig lite intellektuell såhär på kvällskvisten? :)

Anmäl
2007-01-25 23:41 #2 av: Faxlin

haha, japp mycket.
Nejdå jag har hållit på att förbereda dessa artiklar rätt länge nu. Men så bidde det bara så att jag passar på och skickar in alla på en gång.
Men visst kan det vara skönt att få leka intellektuell ibland ;-)

Cave quid dicis, quando, et cui
Audiatur et altera pars

Anmäl
2007-01-25 23:43 #3 av: NosFeratu

Hehe, ja själv orkar jag inte ens läsa alla dom där stora orden ;)

Anmäl
2007-01-25 23:49 #4 av: Robinsnel

haha, Min ena syrra doktorerar i biologi, detta är precis vad hon håller på med... gener o shit.. fast hon håller väl på med växter... sist var det nåt med kolesterol i potäter..

Anmäl
2007-01-25 23:51 #5 av: Faxlin

Men det är otroligt intressant sådant här. jag bara älskar att sitta och läsa om sådant. Ramla över sjuhundra prd som jag inte alls fattar vad de betyder, lämna texten söka runt efter en förklaring på vad ordet betyder. Återgå till texten tills man ramlar över nästa ;-)
Hmm, undrar om jag verkligen behöver skaffa mig ett liv utanför mina djur och ifokus :-)

Cave quid dicis, quando, et cui
Audiatur et altera pars

Anmäl
2007-01-25 23:53 #6 av: skrellet

låter som du håller på att planera en generation superillrar Förvånad

Anmäl

Det finns en till kommentar till den här diskussionen. Den är bara synlig för medlemmar på iFokus. För att läsa kommentaren, logga in eller registrera dig på iFokus.