Biotechnologijų taikymas: nuo GMO iki genų terapijos
Taikome molekulinės biologijos žinias, kad suprastume paveldimumą ir šiuolaikines technologijas, kurios keičia mediciną, žemės ūkį ir visą mūsų pasaulį.
Įvadas: biotechnologijų vaisiai
Generuojame audio įrašą...
Dirbtinis intelektas skaito jūsų tekstą. Šis procesas gali užtrukti iki minutės.
Ankstesnėse temose susipažinome su galingais genų inžinerijos įrankiais – nuo restrikcijos fermentų iki CRISPR-Cas9. Šiandien panagrinėsime, kaip šie įrankiai yra taikomi praktiškai, kuriant produktus ir terapijas, kurios tiesiogiai veikia mūsų maistą, sveikatą ir aplinką.
Du ryškiausi ir daugiausiai diskusijų keliantys biotechnologijų taikymo pavyzdžiai yra:
- Genetiškai modifikuoti organizmai (GMO): Organizmai (dažniausiai augalai), kurių genetinė medžiaga buvo pakeista naudojant genų inžinerijos metodus, siekiant suteikti jiems naujų, naudingų savybių.
- Genų terapija: Revoliucinis medicinos metodas, kurio tikslas – gydyti arba išgydyti genetines ligas, įterpiant, išjungiant arba ištaisant genus paciento ląstelėse.
Abi šios sritys demonstruoja milžinišką biotechnologijų potencialą spręsti opiausias žmonijos problemas – nuo maisto trūkumo iki anksčiau nepagydomų ligų. Tačiau kartu jos kelia ir svarbius klausimus apie saugumą, etiką ir ilgalaikį poveikį gamtai bei visuomenei.
Vaizdo įvadas: genų terapijos pagrindai
Šis Amerikos genų ir ląstelių terapijos draugijos (ASGCT) video aiškiai ir vizualiai pristato genų terapijos esmę. Jame paaiškinama, kaip genetinė medžiaga gali būti panaudota ligoms gydyti, kokie yra pagrindiniai iššūkiai ir rizikos. Tai puikus įvadas prieš gilinantis į konkrečius metodus.
Dauguma vaizdo įrašų yra įgarsinti angliškai, bet visuose galima įjungti lietuviškus subtitrus.
1. Įsijunkite vaizdo įrašą.
2. Spauskite mygtuką, kuris yra video langelio apačioje dešinėje pusėje, kol ekrane matote, jog rodomas tekstas.
2. Atverkite nustatymus paspaudus prie pat esantį mygtuką.
4. Spauskite Subtitrai/CC (arba Subtitles/CC).
5. Pasirinkite lietuvių kalbą, jeigu toks pasirinkimas yra. Jeigu ne, apačioje pasirinkite Automatinis vertimas (Auto-translate).
6. Pasirinkite lietuvių kalbą (kitaip – Lithuanian).
Genetiškai modifikuoti organizmai (GMO)
Generuojame audio įrašą...
Dirbtinis intelektas skaito jūsų tekstą. Šis procesas gali užtrukti iki minutės.
Genetiškai modifikuotas organizmas (GMO) – tai organizmas, kurio genomas buvo dirbtinai pakeistas genų inžinerijos metodais, dažniausiai įterpiant geną iš kito organizmo. Organizmai, turintys svetimų rūšių genų, vadinami transgeniniais.
GMO kūrimo tikslai ir pavyzdžiai
Dažniausiai GMO kuriami žemės ūkyje, siekiant pagerinti augalų savybes.
| Tikslas | Pavyzdys | Pritaikytas metodas |
|---|---|---|
| Atsparumas herbicidams | „Roundup Ready“ soja/kukurūzai. Šie augalai turi geną iš bakterijos, kuris leidžia jiems išlikti nupurškus laukus plačiausiai naudojamu herbicidu glifosatu. Tai palengvina piktžolių naikinimą. | Genų inžinerija |
| Atsparumas kenkėjams | Bt kukurūzai/medvilnė. Turi geną iš bakterijos Bacillus thuringiensis, koduojantį baltymą, kuris yra toksiškas vabzdžiams kenkėjams (pvz., kukurūziniam ugniukui), bet nekenksmingas žmonėms. Tai sumažina insekticidų naudojimą. | Genų inžinerija |
| Pagerinta maistinė vertė | Auksiniai ryžiai. Turi geną iš narcizo ir bakterijos, leidžiantį jiems gaminti beta karoteną (vitamino A pirmtaką). Sukurti kovai su vitamino A trūkumu besivystančiose šalyse. | Genų inžinerija |
| Atsparumas ligoms | Papajos, atsparios žiediškosios dėmėtligės virusui. | Genų inžinerija |
| Spartesnis augimas | „AquAdvantage“ lašiša. Pirmoji genetiškai modifikuota lašiša, skirta maistui. Turi augimo hormono geną iš kitos lašišų rūšies, todėl subręsta dvigubai greičiau. | Genų inžinerija |
Diskusijos apie GMO
GMO technologija yra viena labiausiai aptarinėjamų ir kontroversiškų mokslo temų. Svarbu atskirti moksliniais įrodymais pagrįstus argumentus nuo nepagrįstų baimių.
| Argumentai „UŽ“ (potenciali nauda) | Argumentai „PRIEŠ“ (potenciali rizika ir susirūpinimas) |
|---|---|
| Gali padidinti derlių ir padėti išmaitinti augančią populiaciją. | Gali sukelti alergijas (jei perkeliamas genas koduoja alergeną). Tačiau visi GMO yra griežtai tikrinami dėl alergeniškumo. |
| Gali sumažinti pesticidų ir herbicidų naudojimą. | Genų pernaša: atsparumo herbicidams genas gali peršokti į laukines piktžoles. |
| Gali pagerinti maisto kokybę (pvz., daugiau vitaminų). | Poveikis bioįvairovei: Bt augalai gali pakenkti ne tik kenkėjams, bet ir naudingiems vabzdžiams (pvz., monarcho drugeliams). |
| Gali padėti auginti augalus nederlingose ar sausringose žemėse. | Socioekonominiai klausimai: didelės korporacijos, kuriančios GMO sėklas, monopolizuoja rinką ir daro ūkininkus priklausomus. |
Mokslinis konsensusas: Po tūkstančių atliktų tyrimų, didžioji dauguma mokslo organizacijų (pvz., Pasaulio sveikatos organizacija, JAV Nacionalinė mokslų akademija) teigia, kad šiuo metu rinkoje esantys GMO produktai yra tokie pat saugūs vartoti kaip ir jų tradiciniai atitikmenys.
Genų terapija: medicina molekuliniame lygmenyje
Generuojame audio įrašą...
Dirbtinis intelektas skaito jūsų tekstą. Šis procesas gali užtrukti iki minutės.
Genų terapija – tai eksperimentinis gydymo metodas, kurio metu į paciento ląsteles įvedama genetinė medžiaga (DNR arba RNR), siekiant ištaisyti genetinį defektą ir išgydyti ligą.
Pagrindinės genų terapijos strategijos:
- Geno papildymas: Į ląsteles įterpiama sveika, veikianti geno kopija, kuri kompensuoja neveikiančio geno funkciją. Tai dažniausiai taikoma recesyvinėms ligoms.
- Geno „išjungimas“: Naudojami metodai (pvz., RNR interferencija), kurie blokuoja žalingo geno raišką. Taikoma dominantinėms ligoms.
- Geno redagavimas: Naudojant įrankius, tokius kaip CRISPR-Cas9, tiesiogiai ištaisoma klaida (mutacija) pačiame genome.
Genų pristatymas į ląsteles: vektoriai
Didžiausias genų terapijos iššūkis – saugiai ir efektyviai pristatyti genetinę medžiagą į reikiamas ląsteles. Tam naudojami vektoriai. Dažniausiai kaip vektoriai naudojami virusai (pvz., adenovirusai, retrovirusai), kurie natūraliai yra evoliucionavę įterpti savo genetinę medžiagą į ląsteles. Prieš naudojant, virusai yra modifikuojami:
- Pašalinami jų pačių genai, sukeliantys ligą.
- Į jų vietą įterpiamas norimas „gydomasis“ genas.
Genų terapijos būdai:
- Ex vivo (išorėje): Iš paciento paimamos ląstelės (pvz., kraujo kamieninės ląstelės), laboratorijoje jos modifikuojamos (įvedamas genas) ir grąžinamos atgal į pacientą. Šis būdas yra saugesnis ir lengviau kontroliuojamas.
- In vivo (viduje): Vektorius su „gydomuoju“ genu yra suleidžiamas tiesiai į paciento organizmą (pvz., į kraują ar tam tikrą organą).
Sėkmės pavyzdžiai ir iššūkiai
Genų terapija jau sėkmingai pritaikyta gydant kai kurias retas genetines ligas:
- Sunkus kombinuotas imunodeficitas (SCID): Vaikai, gimę be veikiančios imuninės sistemos („berniukai burbuluose“), sėkmingai išgydyti ex vivo genų terapija.
- Spinalinė raumenų atrofija (SMA): Anksčiau mirtina liga, dabar sėkmingai gydoma vaistu „Zolgensma“, kuris yra in vivo genų terapija.
- Įgimtas aklumas (Leberio amaurozė).
- Pjautuvinė anemija ir beta talasemija (naudojant CRISPR technologiją).
Pagrindiniai iššūkiai: Saugumas (galimas imuninis atsakas į vektorių, netaikininis poveikis), didelė kaina (gydymas gali kainuoti milijonus eurų), ilgalaikio poveikio stebėjimas.
Taikomosios biotechnologijos terminų žodynas
Organizmas, kurio genomas buvo dirbtinai pakeistas naudojant genų inžinerijos metodus.
GMO, turintis geną ar genus iš kitos rūšies organizmo.
Transgeniniai augalai, turintys geną iš bakterijos Bacillus thuringiensis, kuris koduoja vabzdžiams toksišką baltymą.
Transgeniniai ryžiai, gaminantys beta karoteną (vitamino A pirmtaką), skirti kovai su vitamino A trūkumu.
Gydymo metodas, kurio metu į paciento ląsteles įvedama genetinė medžiaga, siekiant ištaisyti genetinį defektą.
Nešiklis (dažniausiai modifikuotas virusas), naudojamas pristatyti „gydomąjį“ geną į paciento ląsteles.
Genų terapijos būdas, kai paciento ląstelės modifikuojamos laboratorijoje (išorėje) ir grąžinamos atgal į organizmą.
Genų terapijos būdas, kai vektorius su genu suleidžiamas tiesiai į paciento organizmą (viduje).
Natūralus ląstelės mechanizmas, kurį galima panaudoti genų terapijoje. Mažos RNR molekulės prisijungia prie specifinės iRNR ir ją sunaikina arba blokuoja jos transliaciją, taip „nutildydamos“ geną.
Mokslo sritis, tirianti, kaip individo genetiniai skirtumai veikia jo atsaką į vaistus. Tai personalizuotos medicinos pagrindas.
Apibrėžimų nėra.
Paruošta užbaigimui!
Sveikiname! Užbaigėte visas užduotis šiame mokymosi rinkinyje. Gaukite 100 XP taškų už savo darbą.
Svarbu žinoti:
Kai užbaigsite mokymosi rinkinį, jo nebegalėsite "atbaigti". XP taškai bus pridėti prie jūsų profilio iš karto.
Mokymosi rinkinys užbaigtas
Jūs sėkmingai gavote 100 XP taškų už šį mokymosi rinkinį.
Tęskite mokymąsi
Norėdami gauti XP taškus, užbaikite visas interaktyvias užduotis šioje pamokoje.
% užbaigta
Ką reikia padaryti:
- • Perskaitykite visą pamokos turinį
- • Atsakykite į refleksijos klausimus
- • Palikite komentarą diskusijos temoms
- • Užbaikite visus testus ir praktinius darbus