Jakie są różne rodzaje technologii rekombinacji DNA?
Technologia rekombinacji DNA obejmuje grupę metod, które wprowadzają obcy kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) do organizmów, w celu badania genetycznego lub wzmocnienia pierwotnego organizmu. Wstawienie obcego DNA można wykonać zarówno w prostych komórkach prokariotycznych, jak i bardziej złożonych eukariotach, ale podczas analizy genetycznej zaangażowane organizmy są często pojedynczymi komórkami. Podczas obchodzenia się z tymi pojedynczymi komórkami stosuje się trzy oddzielne metodologie: transformacja bakteryjna, transformacja niebakteryjna i wprowadzenie faga. Każda z tych trzech metod osiąga mniej więcej to samo, włączając obce DNA do genomu organizmu gospodarza. Każda metoda jest wykonywana inaczej, dlatego każda z nich ma aplikacje w różnych kontekstach.
Jedną z najczęstszych metod technologii rekombinacji DNA jest transformacja bakteryjna. Czasami nazywany po prostu transformacją, polega na zachęcaniu specjalnie przygotowanej komórki bakteryjnej do pobrania kawałka obcego DNA i włączenia go bezpośrednio do genomu bakteryjnego. E. coli, bakterie, które mogą czasami powodować zatrucie pokarmowe, są często wykorzystywane jako gospodarze tej metody, ponieważ łatwo się je rośnie i szybko rozmnaża. Duże ilości transformowanych bakterii mogą dać naukowcom szybkie i łatwe odpowiedzi na pytania dotyczące poszczególnych genów. Powszechnym zastosowaniem transformacji bakteryjnej jest testowanie genów pod kątem oporności na leki i próba przewidywania ich zmian.
Druga odmiana transformacji nazywa się transformacją niebakteryjną. Ta technologia rekombinacji DNA jest prawie identyczna z transformacją bakteryjną, z tym wyjątkiem, że bakterie nie są wykorzystywane jako komórki gospodarza. Transformacja niebakteryjna jest powszechnie stosowana w komórkach eukariotycznych, takich jak komórki drożdży lub roślin. Ten rodzaj transformacji można wykonać, strzelając do fragmentów DNA przyczepionych do małych granulek bezpośrednio do jąder komórkowych lub wstrzykując DNA do jąder komórkowych za pomocą mikroskopijnych igieł. Obie te metody są bardziej inwazyjne niż transformacja bakteryjna, ale istnieją pewne typy komórek, takie jak komórki roślinne, które nie będą łatwo wychwytywać obcego DNA z powodu struktury komórkowej.
Trzecim rodzajem technologii rekombinacji DNA jest wprowadzenie fagów, które polega na użyciu określonych rodzajów wirusów, zwanych fagami, do wstrzykiwania obcego DNA do komórek gospodarza. Wirusy mogą przenosić DNA jednoniciowy lub dwuniciowy, dzięki czemu można je stosować w celu zastąpienia DNA jednoniciowego w określonych lokalizacjach. Nie wszystkie fagi są zdolne do przenoszenia obcego DNA i nie wszystkie fagi, które mogą przenosić obce DNA, są w stanie zainfekować bakterie. Niektóre fagi mogą również przenosić DNA bardziej wydajnie niż inne.
W przeciwieństwie do powszechnego obrazu w kulturze popularnej technologia rekombinacji DNA nie stanowi w istocie grupy metod, które tworzą organizmy „nienaturalne”. Zamiast tego wykorzystuje wspólną genetykę wszystkich organizmów, aby uzyskać informacje, których wygenerowanie w inny sposób byłoby trudne lub prawie niemożliwe. Informacje te są następnie wykorzystywane do bezpośredniego lub pośredniego poprawy zdrowia ludzkiego. Technologia rekombinacji DNA przyniosła wiele korzyści dla zdrowia człowieka, w tym ryż wzmocniony składnikami odżywczymi na obszarach dotkniętych głodem oraz nowe terapie zwalczania chorób genetycznych.