Was sind die verschiedenen Arten der rekombinanten DNA-Technologie?
Die rekombinante DNA-Technologie umfasst eine Gruppe von Methoden, mit denen fremde Desoxyribonukleinsäure (DNA) in Organismen eingeführt wird, entweder zur genetischen Untersuchung oder zur Verbesserung des ursprünglichen Organismus. Die Insertion von Fremd-DNA kann sowohl in einfache prokaryontische Zellen als auch in komplexere Eukaryonten erfolgen. Bei der genetischen Analyse handelt es sich jedoch häufig um Einzelzellen. Beim Umgang mit diesen einzelnen Zellen werden drei getrennte Methoden angewendet: bakterielle Transformation, nicht-bakterielle Transformation und Phageneinführung. Mit jeder dieser drei Methoden wird ungefähr dasselbe erreicht: Fremd-DNA wird in das Genom eines Wirtsorganismus eingebaut. Jede Methode wird anders ausgeführt, und daher hat jede Methode Anwendungen in unterschiedlichen Kontexten.
Eine der häufigsten Methoden der rekombinanten DNA-Technologie ist die bakterielle Transformation. Manchmal wird dies einfach als Transformation bezeichnet. Dabei wird eine speziell präparierte Bakterienzelle dazu angeregt, ein Stück fremder DNA aufzunehmen und direkt in das Bakteriengenom einzubauen. E. coli, die Bakterien, die manchmal eine Lebensmittelvergiftung verursachen können, werden häufig als Wirte für diese Methode verwendet, da sie leicht zu züchten sind und sich schnell vermehren. Große Mengen transformierter Bakterien können Wissenschaftlern schnelle und einfache Antworten auf Fragen zu bestimmten Genen geben. Eine häufige Anwendung für die bakterielle Transformation besteht darin, Gene auf Arzneimittelresistenz zu testen und zu antizipieren, wie sie sich verändern.
Eine zweite Art der Transformation wird als nichtbakterielle Transformation bezeichnet. Diese rekombinante DNA-Technologie ist nahezu identisch mit der bakteriellen Transformation, mit der Ausnahme, dass Bakterien nicht als Wirtszellen verwendet werden. Die nicht-bakterielle Transformation wird üblicherweise in eukaryotischen Zellen wie Hefe- oder Pflanzenzellen verwendet. Diese Art der Transformation kann durchgeführt werden, indem DNA-Fragmente, die an winzigen Pellets haften, direkt in Zellkerne geschossen werden, oder indem DNA mit mikroskopischen Nadeln in Zellkerne injiziert wird. Beide Methoden sind invasiver als die bakterielle Transformation, aber es gibt bestimmte Zelltypen, wie Pflanzenzellen, die aufgrund der Zellstruktur nicht leicht Fremd-DNA-Stücke aufnehmen können.
Eine dritte Art der rekombinanten DNA-Technologie ist die Einführung von Phagen, bei der bestimmte Virustypen, sogenannte Phagen, zur Injektion von Fremd-DNA in Wirtszellen verwendet werden. Viren können entweder einzelsträngige oder doppelsträngige DNA tragen, so dass sie an bestimmten Stellen einzelsträngige DNA ersetzen können. Nicht alle Phagen können fremde DNA transportieren, und nicht alle Phagen, die fremde DNA transportieren können, können Bakterien infizieren. Einige Phagen können DNA auch effizienter als andere transportieren.
Im Gegensatz zu dem in der Populärkultur vorherrschenden Bild handelt es sich bei der rekombinanten DNA-Technologie nicht um eine Gruppe von Methoden, mit denen "unnatürliche" Organismen erzeugt werden. Stattdessen nutzt es die gemeinsame Genetik aller Organismen, um Informationen zu erhalten, die sich nur schwer oder kaum auf andere Weise generieren lassen. Diese Informationen werden dann entweder direkt oder indirekt zur Verbesserung der menschlichen Gesundheit verwendet. Die rekombinante DNA-Technologie hat der menschlichen Gesundheit viele Vorteile gebracht, darunter mit Nährstoffen angereicherter Reis in Gebieten, die von einer Hungersnot betroffen sind, und neue Therapien zur Bekämpfung genetisch bedingter Krankheiten.