Genetiese manipulasie

in Wikipedia, die vrye ensiklopedie
Jump to navigation Jump to search

Star of life caution.svg

Vrywaring: Die mediese inligting verskaf op Wikipedia dien slegs as 'n riglyn en dra geen waarborg van feitelike korrektheid nie.
Enige vrae of klagtes oor u persoonlike gesondheid behoort na 'n dokter verwys te word.

Genetiese manipulasie, ook genetiese ingenieurswese of genetiese modifikasie genoem, is die direkte manipulasie van die gene van 'n organisme deur biotegnologie. Dit is 'n stel tegnologieë wat gebruik word om die genetiese samestelling van selle te verander, insluitend die oordrag van gene binne en oor spesiegrense om verbeterde of nuwe organismes te produseer. Nuwe DNS word verkry deur die genetiese materiaal wat van belang is, met behulp van rekombinante DNS-metodes te isoleer en te kopieer, of deur die DNS kunsmatig te sintetiseer. 'n Konstruk word gewoonlik geskep en gebruik om hierdie DNS in die gasheerorganisme in te voeg. Die eerste rekombinante DNS-molekule is in 1972 deur Paul Berg gemaak deur DNS van die aapvirus SV40 met die lambda-virus te kombineer. Sowel as om gene in te voeg, kan die proses gebruik word om gene te verwyder, of "uit te klap". Die nuwe DNS kan willekeurig ingevoeg word, of op 'n spesifieke deel van die genoom gerig word.

Toepassings[wysig | wysig bron]

Genetiese ingenieurswese is op verskeie terreine toegepas, waaronder navorsing, medisyne, industriële biotegnologie en landbou. In navorsing word GGO's gebruik om geenfunksie en uitdrukking te bestudeer deur verlies aan funksie, toename in funksie, opsporing en ekspressie. Deur gene wat verantwoordelik is vir sekere toestande uit te slaan, is dit moontlik om diere-modelorganismes van menslike siektes te skep. Sowel as die vervaardiging van hormone, entstowwe en ander geneesmiddels kan genetiese ingenieurswese genetiese siektes deur geneterapie genees. Dieselfde tegnieke wat gebruik word om medisyne te vervaardig, kan ook in industriële toepassings gebruik woord, soos die vervaardiging van ensieme vir wasmiddel, kaas en ander produkte.

Geneties gemanipuleerde organisme[wysig | wysig bron]

Hoofartikel: Geneties gemanipuleerde organisme

Herbert Boyer[1] en Stanley Cohen[2] het in 1973 die eerste geneties gemodifiseerde organisme gemaak, 'n bakterie wat weerstandig is teen die antibiotikum kanamisien. Die eerste geneties gemodifiseerde dier, 'n muis, is in 1974 geskep deur Rudolf Jaenisch,[3] en die eerste plant is in 1983 geproduseer. In 1994 is die Flavr Savr-tamatie[4] vrygestel, die eerste gekommersialiseerde geneties gemodifiseerde voedsel. Die eerste geneties gemodifiseerde dier wat gekommersialiseer is, was die GloFish[5] (2003) en die eerste geneties gemodifiseerde dier wat vir voedselgebruik goedgekeur is, was die AquAdvantage-salm[6] in 2015.

Metodes[wysig | wysig bron]

A. tumefaciens wat homself aan 'n wortelsel heg

Die skep van 'n GMO is 'n meerstapproses. Genetiese ingenieurs moet eers kies watter geen hulle in die organisme wil plaas. Dit word aangedryf deur die doel van die resulterende organisme en is gebou op vroeëre navorsing. Genetiese toetse kan uitgevoer word om moontlike gene te bepaal en dan verdere toetse wat gebruik word om die beste kandidate te identifiseer. Die ontwikkeling van tegnieke soos genoomvolgordetoetse het dit baie makliker gemaak om geskikte gene te vind. [7]

Die volgende stap is om die kandidaatgeen te isoleer. Die sel wat die geen bevat, word oopgemaak en die DNS word gesuiwer.[8] Die geen word geskei deur beperkingsensieme te gebruik om die DNS in fragmente op te sny[9] of polimerase-kettingreaksie (PKR) om die geensegmente te vermenigvuldig.[10] Hierdie segmente kan dan deur gel-elektroforese onttrek word. As die gekose geen of die genoom van die skenkerorganisme goed bestudeer is, kan dit reeds vanaf 'n genetiese biblioteek toeganklik wees. As die DNS-volgorder bekend is, maar geen kopieë van die geen beskikbaar is nie, kan dit ook kunsmatig gesintetiseer word.[11] Sodra die geen geïsoleer is, word die geen in 'n plasmied geligereer wat dan in 'n bakterie geplaas word. Die plasmied word vermenigvuldig wanneer die bakterieë verdeel, en verseker dat onbeperkte kopieë van die geen beskikbaar is.[12]

Voordat die geen in die teikenorganisme ingevoeg word, moet dit met ander genetiese elemente gekombineer word. Dit sluit in 'n promotor- en terminator-streek, wat transkripsie begin en beëindig. 'n Selekteerbare merkergeen word bygevoeg, wat in die meeste gevalle antibiotiese weerstand bied, sodat navorsers maklik kan bepaal watter selle suksesvol getransformeer is. Die geen kan ook op hierdie stadium verander word vir beter uitdrukking of effektiwiteit. Hierdie manipulasies word uitgevoer met behulp van rekombinante DNS-tegnieke, soos beperkingsvertering, ligasies en molekulêre kloning.[13]

Daar is 'n aantal tegnieke wat gebruik word om genetiese materiaal in die gasheergenoom in te voeg. Sommige bakterieë kan van self vreemde DNS opneem. Hierdie vermoë kan in ander bakterieë deur spanning veroorsaak word. Die geabsorbeerde DNS kan óf met die genoom integreer óf as buite-chromosomale DNS bestaan. DNS word gewoonlik met behulp van mikro-inspuiting in dierselle ingevoeg, waar dit direk in die kern van die sel ingespuit kan word, of deur middel van virusse.[14]

By plante word die DNS dikwels ingevoeg met behulp van bakteriële rekombinasie.[15][16] Ander metodes sluit in biolisties, waar deeltjies van goud of wolfram met DNS bedek word en dan in jong plantselle geskiet word,[17] en elektroporasie, wat die gebruik van 'n elektriese skok behels om die selmembraan deurlaatbaar te maak vir plasmied-DNS.[18]

Aangesien slegs 'n enkele sel met genetiese materiaal getransformeer word, moet die organisme uit daardie enkele sel hergenereer word. By plante word dit bewerkstellig deur weefselkultuur te gebruik.[19][20] By diere is dit nodig om seker te maak dat die ingevoegde DNS in die embrioniese stamselle teenwoordig is.[15] Bakterië bestaan ​​uit 'n enkele sel en reproduseer klonaal, sodat wedergeboorte nie nodig is nie. Selekteerbare merkers word gebruik om transformeerde- van ongetransformeerde selle maklik te onderskei, en 'n aantal strategieë is ontwikkel om die merker van die volwasse transgeniese plant te verwyder.[21]

Verdere toetse word gedoen om te bevestig dat 'n organisme die nuwe geen bevat.[22] Die teenwoordigheid van die geen waarborg nie dat dit op gepaste vlakke in die teikenweefsel uitgedruk sal word nie, sodat metodes wat die geenprodukte (RNS en proteïen) soek en meet, ook gebruik word.[23]

Die nuwe genetiese materiaal kan willekeurig in die gasheergenoom ingevoeg word of op 'n spesifieke plek geteiken word deur tegnieke soos TALEN en CRISPR / Cas9 te gebruik.[24][25][26][27]

Kontroversie[wysig | wysig bron]

Kritici, soos Greenpeace,[28] het op verskeie gronde beswaar gemaak teen die gebruik van genetiese ingenieurswese, insluitend etiese, ekologiese en ekonomiese probleme. Baie van hierdie probleme behels GG-gewasse of voedsel wat daaruit geproduseer word, of dit veilig is en watter uitwerking dit op die omgewing sal hê. Hierdie kontroversies het gelei tot hofsake, internasionale handelsgeskille en protesoptogte en tot beperkende regulering van kommersiële produkte in sommige lande.[29]

Beskuldigings dat wetenskaplikes 'God speel' en ander godsdienstige kwessies, word van die begin af aan die tegnologie toegeskryf.[30] Ander etiese kwessies wat geopper word, is die patentering van lewe,[31] die gebruik van intellektuele eiendomsregte,[32] die etikettering van produkte,[33][34] die beheer van die voedselvoorraad[35] en objektiwiteit van die reguleringsproses.[36] Alhoewel daar twyfel geopper is,[37] het die meeste studies bevind dat die groei van GG-gewasse voordelig vir die boere is.[38][39][40]

Die "vloei" van gene tussen GG-gewasse en versoenbare plante, tesame met 'n toenemende gebruik van selektiewe onkruiddoders, kan die risiko vir die ontwikkeling van "superonkruid" verhoog.[41] Ander omgewingsvraagstukke behels die potensiële impak op nie-teiken organismes in, insluitend grondmikrobes,[42] en 'n toename in sekondêre en weerstandbiedende insekplae.[43][44] Baie van die omgewingsimpakte op GG-gewasse kan baie jare neem om te begryp, en kom ook voort in die konvensionele landboupraktyke.[42][45] Met die kommersialisering van geneties gemanipuleerde visse is daar kommer oor wat die gevolge vir die omgewing sal wees as hulle ontsnap.[46]

Daar is drie belangrikste kommer oor die veiligheid van geneties gemanipuleerde voedsel: of dit 'n allergiese reaksie kan veroorsaak; of die gene van die voedsel na menslike selle kan oordra; en of die gene wat nie vir menslike verbruik goedgekeur is nie, na ander gewasse kan strek.[47] Daar is 'n wetenskaplike konsensus[48][49][50] dat voedsel wat tans uit GG-gewasse beskikbaar is geen groter risiko vir menslike gesondheid inhou as konvensionele voedsel nie,[51][52][53][54][55] maar dat elke GG-voedsel voor die inleiding van geval tot geval getoets moet word.[56][57] Nietemin, is die publiek baie minder geneig as wetenskaplikes om GG-voedsel as veilig te beskou.[58][59][60][61]

Sien ook[wysig | wysig bron]

Verwysings[wysig | wysig bron]

  1. "Die pioniers van molekulêre biologie: Herb Boyer" (in Engels). Time Magazine, March 9, 1981 cover of TIME. 9 Februarie 2002. Besoek op 7 Mei 2019.
  2. Stanley N Cohen (Engels). Shaw Prize. Argief geskep van die oorspronklike op 18 September 2019. URL besoek op 18 September 2019.
  3. Rudolf Jaenisch (Engels). Whitehead Institute. Argief geskep van die oorspronklike op 26 Oktober 2012. URL besoek op 18 September 2019.
  4. Stone, Brad. Die Flavr Savr arriveer (Engels). Argief geskep van die oorspronklike op 14 Mei 2008. URL besoek op 18 September 2019.
  5. Chimeriese genekonstruksie vir die opwekking van fluoresserende transgeniese siervis (Engels). Published PCT Application WO2000049150. PATENTSCOPE. URL besoek op 18 September 2019.
  6. Inligtingspakket: AquAdvantage-salm (Engels) (PDF). Food and Drug Administration Center for Veterinary Medicine (20 September 2010). URL besoek op 18 September 2019.
  7. Koh, Hee-Jong; Kwon, Suk-Yoon; Thomson, Michael (26 Augustus 2015). Huidige tegnologieë in molekulêre plantteling: 'n Gidsboek vir molekulêre plantteling vir navorsers (in Engels). Springer. p. 242. ISBN 978-94-017-9996-6.
  8. Nicholl, Desmond S.T. (29 Mei 2008). 'n Inleiding tot genetiese ingenieurswese (in Engels). Cambridge University Press. p. 34. ISBN 978-1-139-47178-7.
  9. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). "8". Isoleer, kloneer en bepaling van die volgorde van DNS (in Engels) (4th uitg.). New York: Garland Science.
  10. Kaufman, RI; Nixon, BT (Julie 1996). “Gebruik van PCR om gene te isoleer wat vir sigma54-afhanklike aktivators kodeer van verskillende bakterieë” (in Engels). Journal of Bacteriology 178 (13): 3967–70. doi:10.1128/jb.178.13.3967-3970.1996.
  11. Liang, J; Luo, Y; Zhao, H (2011). “Sintetiese biologie: om sintese in biologie te plaas” (in Engels). Wiley Interdisciplinary Reviews: Systems Biology and Medicine 3 (1): 7–20. doi:10.1002/wsbm.104.
  12. 5. Die proses van genetiese modifikasie (Engels). www.fao.org. URL besoek op 29 April 2017.
  13. Berg, P; Mertz, JE (Januarie 2010). “Persoonlike besinning oor die ontstaan en ontstaan van rekombinante DNS-tegnologie” (in Engels). Genetics 184 (1): 9–17. doi:10.1534/genetics.109.112144.
  14. Chen, I; Dubnau, D (Maart 2004). “DNS opname tydens bakteriële transformasie” (in Engels). Nature Reviews. Microbiology 2 (3): 241–9. doi:10.1038/nrmicro844.
  15. 15,0 15,1 National Research Council (US) Committee on Identifying and Assessing Unintended Effects of Genetically Engineered Foods on Human Health (1 Januarie 2004). Metodes en meganismes vir genetiese manipulasie van plante, diere en mikroörganismes (in Engels). National Academies Press (US).
  16. Gelvin, SB (Maart 2003). “Agrobacterium-bemiddelde planttransformasie: die biologie agter die genestryd-instrument” (in Engels). Microbiology and Molecular Biology Reviews 67 (1): 16–37, table of contents. doi:10.1128/MMBR.67.1.16-37.2003.
  17. Head G, Hull Roger H, Tzotzos George T (2009). Geneties gemodifiseerde plante: die beoordeling van veiligheid en die bestuur van risiko (in Engels). London: Academic Pr. p. 244. ISBN 978-0-12-374106-6.
  18. Darbani, B; Farajnia, S; Toorchi, M; Zakerbostanabad, S; Noeparvar, S; Stewart C.N.year=2010. “DNS-Afleweringsmetodes om transgeniese plante te produseer” (in Engels). Biotechnology(Faisalabad) 7 (3): 385–402. doi:10.3923/biotech.2008.385.402.
  19. Tuomela, M; Stanescu, I; Krohn, K (Oktober 2005). “Valideringsoorsig van bio-analitiese metodes” (in Engels). Gene Therapy 12 Suppl 1 (S1): S131-8. doi:10.1038/sj.gt.3302627.
  20. Narayanaswamy, S. (1994). Plantsel- en weefselkultuur (in Engels). Tata McGraw-Hill Education. pp. vi. ISBN 978-0-07-460277-5.
  21. Hohn, B; Levy, AA; Puchta, H (April 2001). “Uitskakeling van seleksie-merkers van transgeniese plante” (in Engels). Current Opinion in Biotechnology 12 (2): 139–43. doi:10.1016/S0958-1669(00)00188-9.
  22. Setlow, Jane K. (31 Oktober 2002). Genetiese ingenieurswese: Beginsels en metodes (in Engels). Springer Science & Business Media. p. 109. ISBN 978-0-306-47280-0.
  23. Deepak, S; Kottapalli, K; Rakwal, R; Oros, G; Rangappa, K; Iwahashi, H; Masuo, Y; Agrawal, G (Junie 2007). “Revolusionerende opsporing en uitdrukking analise van gene” (in Engels). Current Genomics 8 (4): 234–51. doi:10.2174/138920207781386960.
  24. Christian, M; Cermak, T; Doyle, EL; Schmidt, C; Zhang, F; Hummel, A; Bogdanove, AJ; Voytas, DF (Oktober 2010). “Gerig op dubbelstring-breuke van DNS met TAL effekternuklease” (in Engels). Genetics 186 (2): 757–61. doi:10.1534/genetics.110.120717.
  25. Li, T; Huang, S; Jiang, WZ; Wright, D; Spalding, MH; Weeks, DP; Yang, B (Januarie 2011). “TAL nucleases (TALNs): hybrid proteins composed of TAL effectors and FokI DNA-cleavage domain” (in Engels). Nucleic Acids Research 39 (1): 359–72. doi:10.1093/nar/gkq704.
  26. Esvelt, KM; Wang, HH (2013). “Genoom-skaalingenieurswese vir stelsels en sintetiese biologie” (in Engels). Molecular Systems Biology 9: 641. doi:10.1038/msb.2012.66.
  27. Tan WS, Carlson DF, Walton MW, Fahrenkrug SC, Hackett PB (2012). "Presisie redigering van groot diere genome". Vooruitgang in genetika Volume 80. Vooruitgang in genetika (in Engels). 80. pp. 37–97. doi:10.1016/B978-0-12-404742-6.00002-8. ISBN 978-0-12-404742-6. PMID 23084873.
  28. Genetiese Ingenieurswese (Engels). Greenpeace International (19 Julie 2017). Argief geskep van die oorspronklike op 19 Julie 2017. URL besoek op 15 Oktober 2019.
  29. Sheldon, Ian M. (1 Maart 2002). “Regulering van biotegnologie: sal ons ooit GGO's 'vrylik' verhandel?” (in Engels). European Review of Agricultural Economics 29 (1): 155–76. doi:10.1093/erae/29.1.155.
  30. (Desember 2009) “Speel God? Sintetiese biologie as 'n teologiese en etiese uitdaging” (in Engels). Systems and Synthetic Biology 3 (1–4): 47–54. doi:10.1007/s11693-009-9028-5.
  31. (Oktober 2000) “Die patentering van die lewe: geneties veranderde muise is 'n uitvinding, verklaar die hof” (in Engels). CMAJ 163 (7): 867–8.
  32. Zhou W (10 Augustus 2015). "Die patente-landskap van geneties gemodifiseerde organismes". Science in the News (in Engels). Besoek op 5 Mei 2017.
  33. Waarom die nuwe GGO-wet op voedsel-etikettering so kontroversieel is (Engels). Huffington Post (20 April 2016). URL besoek op 5 Mei 2017.
  34. Miller H (12 April 2016). "GGO-voedseletikette is betekenisloos". Los Angeles Times (in Engels). ISSN 0458-3035. Besoek op 5 Mei 2017.
  35. Savage S. "Wie beheer die voedselvoorraad?". Forbes (in Engels). Besoek op 5 Mei 2017.
  36. Knight AJ (14 April 2016). Wetenskap, risiko en beleid (in Engels). Routledge. p. 156. ISBN 978-1-317-28081-1.
  37. Hakim D (2016-10-29). "Twyfel oor die beloofde oorvloed van geneties gemodifiseerde gewasse". The New York Times (in Engels). ISSN 0362-4331. Besoek op 5 Maart 2017.
  38. (2013-02-01) “Ekonomiese en agronomiese impak van gekommersialiseerde GG-gewasse: 'n meta-analise” (in Engels). The Journal of Agricultural Science 151 (1): 7–33. doi:10.1017/S0021859612000111.
  39. Finger, Robert (2011-05-10). “'n Meta-analise oor koste op die plaasvlak en voordele van GG-gewasse” (in Engels). Sustainability 3 (5): 743–62. doi:10.3390/su3050743.
  40. (3 November 2014) “'N Metaanalise van die gevolge van geneties gemanipuleerde gewasse” (in Engels). PLOS ONE 9 (11): e111629. doi:10.1371/journal.pone.0111629.
  41. Qiu, Jane (2013). “Geneties gemodifiseerde gewasse dra voordele oor na onkruid in” (in Engels). Nature. doi:10.1038/nature.2013.13517.
  42. 42,0 42,1 GGO's en die omgewing (Engels). www.fao.org. URL besoek op 5 Mei 2017.
  43. (2016-12-30) “Veldevolueerde weerstand in koringoorwurm teen CRY-proteïene, uitgedruk deur transgeniese suikermielies” (in Engels). PLOS ONE 11 (12): e0169115. doi:10.1371/journal.pone.0169115.
  44. Qiu, Jane (2010-05-13). “Gebruik van GG-gewasse maak geringe plae 'n groot probleem” (in Engels). Nature News. doi:10.1038/news.2010.242.
  45. (Mei 2013) “Gevallestudies: 'n harde blik op GG-gewasse” (in Engels). Nature 497 (7447): 24–6. doi:10.1038/497024a.
  46. Is GMO-visse veilig vir die omgewing? (Engels). URL besoek op 2017-05-07.
  47. Genetiese gemodifiseerde voedsel (Engels). URL besoek op 7 Mei 2017.
  48. (Maart 2014) “'n Oorsig van die afgelope tien jaar van geneties-ontwerpte gewasveiligheidsnavorsing” (in Engels). Critical Reviews in Biotechnology 34 (1): 77–88. doi:10.3109/07388551.2013.823595.
  49. Toestand van voedsel en landbou 2003–2004. Landboubiotegnologie: voldoen aan die behoeftes van die armes. Gesondheids- en omgewingsimpakte van transgeniese gewasse (Engels). Food and Agriculture Organization of the United Nations. URL besoek op 8 Februarie 2016.
  50. (Mei 2011) “Plantgenetika, volhoubare landbou en wêreldwye voedselsekerheid” (in Engels). Genetics 188 (1): 11–20. doi:10.1534/genetics.111.128553.
  51. Verklaring deur die AAAS-direksie oor etikettering van geneties gemodifiseerde voedsel (Engels). American Association for the Advancement of Science (20 Oktober 2012). URL besoek op 8 Februarie 2016.
  52. 'n Dekade van EU-befondsde GGO-navorsing (2001–2010) (PDF) (in Engels). Directorate-General for Research and Innovation. Biotechnologies, Agriculture, Food. European Commission, European Union. 2010. doi:10.2777/97784. ISBN 978-92-79-16344-9. Besoek op 8 Februarie 2016.
  53. AMA-verslag oor geneties gemodifiseerde gewasse en voedsel (Engels). American Medical Association (Januarie 2001). Argief geskep van die oorspronklike op 7 September 2012. URL besoek op 19 Maart 2016.
  54. Beperkings op geneties gemodifiseerde organismes: Verenigde State. Openbare en wetenskaplike mening. Library of Congress (9 Junie 2015). URL besoek op 8 Februarie 2016.
  55. National Academies Of Sciences, Engineering; Division on Earth Life Studies; Board on Agriculture Natural Resources; Committee on Genetically Engineered Crops: Past Experience Future Prospects (2016). Geneties-ontwikkelde gewasse: ervarings en vooruitsigte (in Engels). The National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine (US). p. 149. doi:10.17226/23395. ISBN 978-0-309-43738-7. PMID 28230933. Besoek op 19 May 2016.
  56. Algemene vrae oor geneties gemanipuleerde voedsel (Engels). World Health Organization. URL besoek op 8 Februarie 2016.
  57. (Julie 2003) “Codex-riglyne vir GG-voedsel sluit die ontleding van onbedoelde effekte in” (in Engels). Nature Biotechnology 21 (7): 739–41. doi:10.1038/nbt0703-739.
  58. Funk, Cary; Rainie, Lee (29 Januarie 2015). Openbare en wetenskaplikes se sienings oor wetenskap en samelewing (Engels). Pew Research Center. URL besoek op 24 Februarie 2016.
  59. (Julie 2001) “Openbare sienings oor GGO's: dekonstruksie van die mites. Belanghebbendes in die GGO-debat beskryf die openbare mening dikwels as irrasioneel. Maar verstaan hulle die publiek regtig?” (in Engels). EMBO Reports 2 (7): 545–8. doi:10.1093/embo-reports/kve142.
  60. Final Report of the PABE research project (Desember 2001). Openbare persepsies van landboubiotegnologieë in Europa (Engels). Commission of European Communities. URL besoek op 24 Februarie 2016.
  61. (Mei 2016) “Bewyse vir absolute morele opposisie teen geneties gemodifiseerde voedsel in die Verenigde State” (in Engels). Perspectives on Psychological Science 11 (3): 315–24. doi:10.1177/1745691615621275.