Genspleising
Hva er genspleising?
Genspleising, også kjent som rekombinant DNA-teknologi, er en teknikk hvor man tvinger sammen DNA fra to eller flere ulike kilder (gjerne fra helt forskjellige arter) som naturlig aldri ville ha paret seg.
Hensikten er ofte å gi en organisme nye, ønskede egenskaper. Når man spleiser et menneskegen som inneholder oppskriften på et bestemt protein inn i for eksempel en bakterie, vil bakterien begynne å lese av menneskegenet og produsere menneskeproteinet. Et klassisk og svært vellykket eksempel på dette er industriell produksjon av insulin for diabetikere.
Bakteriecelle og Plasmider
Hva er plasmider?
Bakterier har sitt hoved-arvemateriale (kromosomet) flytende fritt rundt inni seg. I tillegg danner mange bakterier naturlig plasmider. Dette er små, ringformede DNA-molekyler som er uavhengige av det vanlige kromosomet.
Plasmider inneholder ofte gener som gir bakterien en fordel, for eksempel antibiotikaresistens. Siden disse ringene er små og kan kopiere seg selv raskt inni bakterien, er de utrolig nyttige i genspleising. Forskere kan nemlig "klippe" dem opp, sette inn et menneskelig gen (som insulingenet), "lime" dem sammen igjen, for så å føre plasmidet tilbake inn i bakterien. Slik blir plasmidet en «transportør» av det nye genet!
🧬 Simulasjon: Produksjon av insulin
1. Finne og klippe ut genet
Først må vi klippe ut menneskegenet som har oppskriften på insulin. Til dette bruker vi et restriksjonsenzym (for eksempel EcoRI).
Enzymet gjenkjenner en bestemt bokstavkode (GAATTC) i DNA-et og klipper skjevt. Dette skaper «klebrige ender» (AATTC) som lett kan feste seg til andre matchende ender.
Hvordan få DNA-et inn i cellen?
Å klippe og lime DNA i et reagensrør er bare halve jobben. Den neste store utfordringen i all genteknologi er å transportere det ferdige, rekombinante DNA-et trygt inn i den levende cellen som skal modifiseres. Forskere benytter i hovedsak fire metoder, der valget avhenger av hvilken type celle man jobber med:
Plasmider & Elektrosjokk
Mål: Bakterier og gjær
Små, ringformede DNA-molekyler brukes som «vektorer» (transportører), som i insulin-simulasjonen. Siden bakterien sin cellevegg vanligvis er veldig tett, gis de ofte rask varme eller et kort elektrisk støt (elektroporering). Dette sjokkerer bakterien slik at celleveggen åpner midlertidige små porer hvor plasmidene kan glippe inn.
Virus-vektorer
Mål: Dyre- og menneskeceller
Virus er naturens overlevelseseksperter på å invadere celler og sprøyte arvematerialet sitt inn. Forskere utnytter dette ved å først "tømme" virus for sine sykdomsfremkallende og farlige gener, før de fylles opp med det ønskede reparerte DNA-et. På denne måten infiseres pasienten med kuren! Dette er hovedteknikken som brukes i genterapi på mennesker.
Mikroinjeksjon
Mål: Store isolerte celler (eks. befruktede eggceller)
En mekanisk og veldig presis metode. Cellen suges skånsomt fast til et glassrør slik at den ligger helt rolig under et avansert mikroskop. Deretter bruker forskeren en ekstremt tynn glassnål (flere hundre ganger tynnere enn et hårstrå) til å stikke fysisk hull og sprøyte det nye DNA-et inn i cellekjernen. Metode brukes mye til kloning av dyr (f.eks. ved prøverørsbefruktning).
Genkanon ("Gene Gun")
Mål: Planteceller
I motsetning til dyreceller preges planteceller av robuste og tykke cellevegger av cellulose. Plasmider og virus sliter veldig med å trenge igjennom. Forskerne løser ofte det med "ren vold": I en såkalt «genkanon» dekkes mikroskopiske, tunge partikler (som gull eller wolfram) med DNA. Man bruker så asstrykk til å bokstavelig talt skyte partiklene som små kuler i høy hastighet og sprenge veien igjennom plantens cellevegg.