Czym jest inżynieria genetyczna?

Inżynieria genetyczna to inaczej techniki genetyczne wykorzystujące rekombinację DNA, polegające na wprowadzeniu do organizmu biorcy ściśle określonego odcinka DNA w celu wywołania trwałej dziedzicznej zmiany cech biorcy. Metody inżynierii genetycznej pozwalają na manipulowanie genami ludzkimi i zwierzęcymi.
Podstawowe techniki Inżynierii genetyczej:
- Klonowanie DNA
- Sekwencjonowanie DNA
- Krzyżowanie odmiennych gatunków
- Wprowadzenie zmian do informacji genetycznej u danej jednostki lub gatunku
Dziedzina ta ma zastosowanie m.in.
-w farmaceutyce do produkcji leków i różnych substancji, np. insuliny
-w rolnictwie, hodowli zwierząt i klonowaniu
-w medycynie, a szczególną uwagę należy zwrócić na terapię genową, która pomaga w leczeniu chorób genetycznych, do tej pory nieuleczalnych.

Inżynieria Genetyczna

Jak może wyglądać leczenie chorób genetycznych w przyszłości?

Leczenie chorób uwarunkowanych genetycznie w większości przypadków polega na: ograniczeniach dietetycznych, uzupełnianiu brakujących czynników, na przykład witamin, kofaktorów, usuwaniu z organizmu substancji toksycznych. Oprócz leczenia dietetycznego w bardzo wielu zaburzeniach metabolicznych, uwarunkowanych genetycznie jest stosowana transplantacja całych narządów lub tkanek, głównie szpiku kostnego, rzadziej wątroby i nerek.Terapia genowa stwarza jakościowo nowe możliwości leczenia wielu chorób. Znakomita większość zatwierdzonych i przygotowywanych protokółów prób klinicznych terapii genowej dotyczy chorób nowotworowych, znacznie mniej chorób genetycznych. Trzeba zdać sobie sprawę, że terapia genowa dopiero zaczyna się rozwijać. Wydaje się, że w przyszłości terapia genowa będzie stanowić leczenie przyczynowe niektórych chorób dziedzicznych, głównie jednogenowych. Należy przypuszczać, że w niedalekiej przyszłości coraz precyzyjniej będzie można korygować zaburzenia genetyczne występujące w schorzeniach nowotworowych. Można mieć pewność, że terapia genowa będzie stawała się w przyszłości coraz powszechniejszą i skuteczniejszą formą leczenia i zapobiegania wielu chorobom.

Leczenie

Czy edytowanie genomu stanie się codziennością?

Metody edycji genomów eukariotycznych cieszą się rosnącym zainteresowaniem w środowisku naukowym. Modyfikowane genetycznie organizmy są coraz częściej wykorzystywane w wielu dziedzinach nauki. Naukowcy w metodach edycji genomów eukariotycznych upatrują możliwości leczenia ludzi cierpiących na choroby o podłożu genetycznym. Z tego względu ważne jest opracowanie coraz bardziej precyzyjnych i wydajniejszych metod edycji genów. Do najnowszych technik należą systemy oparte na nukleazach, takich jak: ZFN, TALEN i CRISPR/Cas9. U podstaw wspomnianych metod leży precyzyjne rozpoznanie docelowej sekwencji DNA lub RNA przy pomocy specjalnie zaprojektowanych białek (białka ZFN i TALEN dla DNA lub białka CRISPR/Cas dla RNA), a następnie wycięcie wybranego fragmentu przez enzymy – nukleazy. Omawiane techniki przejawiają duży potencjał aplikacyjny, dzięki czemu w przyszłości mają szansę zostać wykorzystane na szeroką skalę.

Naukowiec

Czy istnieje granica, której naukowcy nie powinni przekraczać?

Manipulacji genetycznych można dokonać u człowieka na dwa sposoby: w wyniku somatycznej terapii genowej oraz dokonania modyfikacji na komórkach linii płciowej. Wspomniane metody pozwolą zapewne człowiekowi, faktycznie poprawić Naturę eliminując niepożądane cechy czyniąc ludzi mniej agresywnymi, bardziej radosnymi, bardziej zgodnymi czy mniej podatnymi na depresję. Wykorzystywanie inżynierii genetycznej nie ogranicza się jednak do eliminowania niepożądanych cech. Ludzie mają o wiele większe aspiracje. Początki rozwoju inżynierii genetycznej wiązały się z działaniami mającymi na celu wytworzenie nowej generacji leków, pozwalających skuteczniej leczyć ludzi. Obecnie za pomocą tej techniki podejmuje się próby sięgnięcia do przyczyn chorób. Istnieje coraz większa pokusa, by manipulować także innymi fragmentami DNA. Dyskusyjne jest chociażby to, gdzie przebiega granica między leczeniem a poprawianiem człowieka. Badacze zgadzają się, że pewnych granic nie powinniśmy przekraczać, to możemy mieć niemal całkowitą pewność, że ktoś je kiedyś przekroczy. I nie jesteśmy tego w stanie w żaden sposób zatrzymać.

Leki

Jakie skutki społeczne miałby powszechny dostęp do osobistej informacji genetycznej?

Zakładając że każdy człowiek na ziemii mógłby sprawdzić informacje genetyczną dowolnej osoby, moglibyśmy być narażeni na swojego rodzaju dyskryminację na przykład: ktoś stara się o pracę a pracodawca sprawdza jego DNA i widzi że dana osoba ma predyspozycje do tworzenia się nowotworów i na tej podstawie może nie przyjąć tej osoby do pracy. Dopuszczając typowo terapeutyczną ingerencję w ludzki genom można nie zauważyć kiedy człowiek zacznie zmieniać wyposażenie genetyczne istoty ludzkiej bez jakiegokolwiek uzasadnienia medycznego. Zmiany polegać będą na leczeniu najpoważniejszych genetycznych chorób wywołanych defektem w pojedynczych genach. Uzyskane tym sposobem, raczej pozytywne doświadczenia, przyczynią się zapewne do rozproszenia wielu obaw. Ten stan rzeczy być może zachęci do podejmowania dalszych działań polegających na usuwaniu mutacji, które powodują skłonności do chorób serca, nowotworów, cukrzycy czy astmy. Kolejnym krokiem może być stosowanie implantacji genów, które będą stanowić rodzaj genetycznej szczepionki. Potem być może, za pomocą inżynierii genetycznej wyeliminuje się skłonność do alkoholizmu, hazardu bądź agresji. Niewykluczone także, że następnym celem stanie się stworzenie człowieka dopasowanego do cywilizacji typu High-Technology. Istota ludzka może zapragnąć np. poprawić zdolności percepcji wzrokowej i słuchowej czy zdolności poznawcze człowieka. Natura człowieka stanowi zatem fundament ludzkiego pojęcia moralności, sprawiedliwości i godziwego życia, tak więc wszystkie one uległyby zmianie, jeżeli inżynieria genetyczna stałaby się powszechna.

Genetyka

Czy jesteśmy gotowi na sterowanie własną ewolucją?

Przesunięcie granicy między przypadkiem a swobodną decyzją mogłoby naruszyć samowiedzę ludzi. Największe zastrzeżenia natury moralnej budzi jednak perspektywa wykorzystywania inżynierii genetycznej w celu modyfikacji komórek linii płciowej prowadzącej do tworzenia tzw. dzieci na zamówienie. Genetycy znając gen danej cechy np. wzrostu, koloru oczu czy włosów mogliby na życzenie rodziców stworzyć „ulepszoną" wersję dziecka. Problem wynikający z poprawiania kondycji genetycznej człowieka może się pojawić w sytuacji, gdy dzięki terapii genetycznej „moje dziecko” będzie np. inteligentniejsze i dostanie się na studia, ale tym samym zajmie miejsce innego dziecka. Moja decyzja powoduje zatem koszty dla innych ludzi. Mogłoby to także skutkować międzypokoleniowymi konfliktami, które przejawiałyby się chociażby w tym, że wolą rodzica było, aby jego dziecko, gdy dorośnie zostało lekarzem, a ono wolałoby zostać znanym gitarzystą. Rodzice mogą działać pod wpływem chwilowych trendów lub stereotypów kulturowych. Objęcie nadzorem działań polegających na ingerowaniu w ludzki genom wymaga w pierwszej kolejności wytyczenia granic, czyli odróżnienia czynności terapeutycznych od „ulepszających”. Pierwotnym celem medycyny jest leczenie chorych, a nie zmiana zdrowych w bogów. Obecna wiedza w tym zakresie nie daje żadnych uprawnień, by człowiek zaczął sam kierować własną ewolucją.

Dziecko

Jak uratować świat modyfikując genomy roślin i mikroorganizmów?

Intensywny rozwój przemysłu, komunikacji, rolnictwa oraz postępująca urbanizacja stały się przyczyną coraz gorszego stanu wód, gleb i powietrza. Modyfikacje w produkcji roślinnej to tolerancja na herbicydy, odporność na szkodniki, odporność na różnego rodzaju czynniki stresowe takie jak susza, wysoka temperatura, zasolenie gleby, lub pozwalające na produkcje roślin zawierających określone substancje np. lecznicze. Dodatkowo mają one korzystne oddziaływanie wspomagające niektóre procesy naturalne. Mogą przyczyniać się do usuwania zanieczyszczeń środowiska, ochrony drzew, a także wpływać na zmniejszenie zużycia jego naturalnych zasobów. Ważną rzeczą mającą wpływ na środowisko są biopaliwa, które w przeciwieństwie do paliw kopalnianych, uzyskuje się z odnawialnych źródeł energii. Do ich produkcji używany jest olej rzepakowy oraz bioetanol. Zaletą biopaliw jest ograniczona emisja dwutlenku węgla, który wpływa na efekt cieplarniany. Paliwa kopalniane są natomiast droższe, a ich zasoby stale się zmniejszają. Stosowanie technologii Efektywnych Mikroorganizmów w możliwie szerokim wymiarze, pozwoli rozwiązać część problemów związanych z zanieczyszczeniem środowiska. Daje ona możliwość ograniczenia stosowanych w uprawie środków chemicznych, co skutkuje uzyskaniem zdrowych plonów i poprawą jakości gleby. Za ich pomocą człowiek jest w stanie oczyszczać skażone wody, powietrze, wpływać na kondycję gleby oraz zawarte w niej organizmy. Świadomość ekologiczna człowieka stale wzrasta. Społeczeństwo dąży do poprawy stanu środowiska i przywrócenia równowagi przyrodniczej. Wszystkie działania podjęte w tym kierunku, mogą być łatwiejsze do realizacji przy pomocy roślin i mikroorganizmów.

Mikroorganizmy

Czy są modyfikacje, których nie powinniśmy wprowadzać w genomy, nawet jeśli będziemy potrafili?

Jest wiele przykładów w kinematografii i literaturze przedstawiające ewentualne skutki pewnych modyfikacji dla ludzkości. Świetnym przykładem jest film "Gattaka", który pokazuje możliwe skutki powszechnego dostępu do osobistej informacji genetycznej jak i sterowanie przez ludzi własną ewolucją, oraz książkę "Helisa" M.Elsberg'a o tajemniczych zmianach w kodzie genetycznym ludzi, zwierząt i rośli. Wszystkie wspomniane wcześniej modyfikacje kodu genetycznego ludzi, tworzenie kasty nadludzkiej, modyfikacje zarodków, doping genetyczny, zmniejszenie bioróżnorodności roślin z genami odporności na szkodniki co powoduje uodpornienie szkodników i ich gradacje, krzyżowanie gatunków lub tworzenie nowych. Nie jesteśmy w stanie przewidzieć, jakie konsekwencje będą miały modyfikacje genetyczne za wiele pokoleń.

DNA

Literatura

Moralny spór o genetyczne ulepszenie człowieka
Znaczenie i perspektywy genetyki w rozwoju nauk medycznych
Możliwości wykorzystania efektownych mikroorganizmów w ochronie środowiska
Studia medyczne
Biogospodarka, biotechnologia i nowe techniki inżynierii genetycznej
Współczesne zagadnienia inżynierii środowiska
Postępy biochemii