7.1 – Introduktion til bioteknologi

Bioteknologi er brugen af mikroorganismer, celler eller cellebestanddele, til at fremstille et produkt. Mikroorganismer er blevet brugt i kommerciel produktion af fødevarer, vacciner, antibiotika og vitaminer i årevis. Bakterier er også blevet brugt i minedrift, til at udvinde værdifulde grundstoffer fra malm. Yderligere er dyreceller blevet anvendt til fremstilling af virusvacciner siden 1950’erne. Indtil 1980’erne, blev produkter fremstillet af levende celler, alle lavet af naturligt forekommende celler; forskernes rolle var at finde en passende celle og udvikle en metode til deres dyrkning i stor skala.

I dag, bliver mikroorganismer og planter brugt som ”fabrikker”, til at producere kemikalier som organismen ikke naturligt fremstiller. Dette opnås, ved at indsætte eller modificere gener med rekombineret DNA (rDNA) teknologi, som kaldes gensplejsning. Udviklingen af rDNA teknologi udvider konstant den praktiske anvendelse af bioteknologi, næsten til ud over fantasiens grænser.

7.1.1 Rekombineret DNA teknologi

Rekombinering af DNA, forekommer naturligt i mikroorganismer. I 1970’erne og 1980’erne har forskere udviklet kunstige teknikker til fremstilling af rDNA.

Et gen fra et hvirveldyr, herunder et menneske, kan indsættes i DNA’et hos en bakterie, eller et gen fra en virus kan anvendes i en gærcelle. I mange tilfælde kan modtageren af genet, herefter bringes til at udtrykke genet, som for eksempel kan kode for et kommercielt anvendeligt produkt. Således kan bakterier med gener for humant insulin nu bruges, til at producere insulin til behandling af diabetes og en vaccine mod hepatitis B bliver fremstillet af gær der bærer et gen for en del af hepatitis-virus (gæren producerer et viralt kappeprotein). Forskere håber, at en sådan fremgangsmåde kan være nyttig i fremstilling af vacciner mod andre infektiøse agenser, hvilket eliminerer behovet for at bruge hele organismer, som det gøres i konventionelle vacciner.

rDNA teknikker, kan også anvendes til at lave tusindvis af kopier af det samme DNA molekyle – at opformere DNA – og dermed skabe tilstrækkelig med DNA til forskellige former for eksperimenter og analyse. Denne teknik har praktisk anvendelse i identifikation af mikroorganismer, som for eksempel virus, der ikke kan dyrkes.

7.1.2 En oversigt over DNA rekombineringsprocedurer

En oversigt over nogle af de procedurer, der typisk anvendes til fremstilling af rDNA, sammen med nogle lovende anvendelser, er vist i figur 7.1.2.1. En vektor er et DNA molekyle, der transporterer fremmed DNA ind i en celle. Genet af interesse, indsættes i vektor DNA’et in vitro. I figur 7.1.2.1 er vektoren et plasmid. DNA molekylet der vælges som vektor, skal være selvreplikerende, som for eksempel et plasmid eller et viralt genom. Dette rekombinerede vektor DNA optages af en celle, som for eksempel en bakterie, hvor det kan formere sig. Cellen indeholdende den rekombinerede vektor, dyrkes derefter i en kultur, til dannelse af mange kloner af genetisk identiske celler, der hver bærer kopier af vektoren og dermed mange kopier af genet af interesse. Dette er grunden til at DNA vektorer ofte kaldes genkloningsvektorer eller simpelthen kloningsvektorer. (Ud over at henvise til en kultur af identiske celler, bruges ordet klon også rutinemæssigt som en verbum, til at beskrive hele processen, som i ”at klone et gen”).

Figur 7.1.2.1 – En typisk genmodifikations metode

Det sidste trin afhænger af, genet selv eller produktet fra genet af interesse. Fra en celleklon, kan forskere isolere (”høste”) store mængder af genet af interesse, som derefter kan anvendes til mange forskellige formål. Genet kan endda indsættes i en anden vektor til indførelse i en anden form for celle (som for eksempel en plante- eller dyrecelle). Alternativt, hvis genet af interesse udtrykkes (transskriberes og translateres) i celleklonen, kan dens proteinprodukt høstes og anvendes til mange forskellige formål.

Fordelene ved anvendelsen af rDNA for modtagelse af sådanne proteiner, er illustreret ved en af sine tidligere succeser, produktion af det humant væksthormon (hGH) i E. coli bakterier. Nogle personer producerer ikke tilstrækkelige mængder af hGH, så deres vækst bliver hæmmet. Tidligere, skulle hGH indsamles fra menneskelige hypofyser ved obduktion (væksthormoner fra andre dyr er ikke effektive hos mennesker). Denne praksis var ikke kun dyr, men også farlig da der ved flere lejligheder blev transmitteret neurologiske sygdomme sammen med hormonet. Humant væksthormon, produceret af en genetisk modificeret E. coli er en ren og omkostningseffektiv produktion. Rekombinerede DNA teknikker, resulterer også i hurtigere produktion af hormonet, end de traditionelle metoder kunne præstere.

7.2 – Bioteknologiens værktøjer →