Primjena tehnologije rekombinantne DNA
U medicini se koristi za:
proizvodnju velikih količina različitih supstancija za liječenje bolesti (inzulin, interferon, hormon rasta, faktori rasta, faktori zgrušavanja te cjepiva protiv hepatitisa B, herpesa, bjesnoće i mnoga druga) (slika 20.14.)
dijagnostiku (npr. proizvodnja različitih antitijela)
sekvenciranje ljudskoga genoma što je omogućilo identifikaciju gena za različite bolesti
gensku terapiju (primjer: https://openstax.org/books/concepts-biology/pages/10-2-biotechnology-in-medicine-and-agriculture)
Genska terapija je postupak kojim se ljudske stanice transformiraju stranom DNA kako bi se izliječio neki poremećaj koji je posljedica nefunkcioniranja jednog ili više gena. Kao vektori za ubacivanje gena u stanice pacijenta koriste se vektori iz retrovirusa, adenovirusa ili lentivirusa. Genska terapija odobrena je na ljudima 1990. od Američkog instituta za zdravlje. Prvi pacijent je bila četverogodišnja djevojčica s nasljednim imunološkim poremećajem SCID zbog mutacije gena za enzim adenozinsku deaminazu. Kod te bolesti enzim se ne sintetizira, a on je ključan za sazrijevanje T i B stanica koje su nužne za adekvatan imunološki odgovor organizma. Stoga su te osobe još u dječjoj dobi podložne raznim infekcijama, a svaka manja infekcija može biti opasna za život. Postupci genske terapije mogu se provoditi ex vivo (izvan organizma) ili in vivo (u organizmu). Danas je tehnologijom rekombinantne DNA uz pomoć sekvenciranja genoma moguće raditi personaliziranu ili preciznu medicinu i liječiti teške bolesti poput AIDS-a, hemofilije, cistične fibroze, dijabetesa, karcinoma i dr.
Slika 20.14. Kloniranje ljudskog gena za inzulin i proizvodnja inzulina u genetički modificiranim bakterijama (crtež Renata Horvat).
U poljoprivredi se (komercijalno) koristi za:
proizvodnju genetički modificiranih biljaka otpornih na: herbicide (slika 20.15.), sušu, hladnoću, visoku temperaturu, preveliku količinu soli, bolesti (20.16.), štetne kukce, loše uvjete skladištenja i transporta
proizvodnju biljaka bolje prehrambene vrijednosti (manjeg sadržaja toksičnih tvari, povećanog sadržaja vitamina, promijenjenog sadržaja masnih kiselina, lakše probavljivosti itd.).
proizvodnju ukrasnog bilja promijenjene boje cvijeta
Slika 20.15. Proizvodnja biljaka rezistentnih na herbicid korištenjem prirodnog načina trasformacije pomoću Ti plazmida (crtež Renata Horvat).
Prva transgena biljka, rajčica FLAVR SAVR, stavljena je na tržište 1994. godine. Biljka je imala ugrađeni gen s reduciranom aktivnošću enzima poligalakturonaze (normalna aktivnost enzima uzrokuje prerano sazrijevanje ploda). Nažalost nije se dugo održala na tržištu zbog problema sa dostavom. Trenutno su na tržištu dostupne različite vrste genetički modificiranih biljaka poput soje, riže, kukuruza, krumpira, jabuke, patlidžana, pamuka, papaje i dr.
Slika 20.16. Transgena šljiva rezistentna na pox virus (fotografija: Scott Bauer, USDA ARS; https://openstax.org/books/concepts-biology/pages/10-3-genomics-and-proteomics).
U industriji se koristi za:
proizvodnju genetički modificiranih bakterija koje razgrađuju toksični otpad
proizvodnju genetički modificiranih kvasaca koji koriste celulozu za proizvodnju glukoze i alkohola za gorivo
uzgoj algi u marikulturi
poboljšanje metoda u prehrambenoj industriji.
Kloniranje je danas rutinska procedura važna za: istraživanje razvojnih procesa u organizmu, stvaranje transgenih organizama, istraživanje ekspresije gena, istraživanje procesa starenja te istraživanja interakcije genoma i citoplazme.
Tehnologija rekombinantne DNA je vrlo korisna i potrebna, ali njena primjena uvijek zahtijeva oprez te postavlja mnoga etička pitanja. Ta tehnologija se ubrzano razvija i donosi nova otkrića. Tako najnovija otkrića tehnologije CRISPR/Cas9 ili tzv. molekularnih škara omogućavaju precizno uređivanje genoma, izrezivanje “loših” gena i potencijalno liječenje bolesti. Za ovu su tehnologiju znanstvenice Emmanuelle Charpentier i Jennifer Doudna dobile 2020. g. Nobelovu nagradu za kemiju.