59
BIOTECHNOLOGIJA BIOTECHNOLOGIJA IR GENETIŠKAI IR GENETIŠKAI MODIFIKUOTI MODIFIKUOTI ORGANIZMAI ORGANIZMAI

Biotechnologijos ir GMO

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Biotechnologijos ir GMO

Citation preview

Page 1: Biotechnologijos ir GMO

BIOTECHNOLOGIJA BIOTECHNOLOGIJA IR GENETIŠKAI IR GENETIŠKAI MODIFIKUOTI MODIFIKUOTI ORGANIZMAIORGANIZMAI

Page 2: Biotechnologijos ir GMO

ĮVADAS Biotechnologiją dalima apibrėžti kaip technologijas,

panaudojančias gyvus organizmus arba jų produktus žmogaus reikmėms

Biotechnologija nėra naujas dalykas Ji prasidėjo maždaug prieš 12,000 metų, kai žmonės ėmė jaukinti

gyvulius ir kultūrinti augalus maisto gamybai

Dabar molekulinė genetika sukūrė naujus ir efektyvesnius organizmų panaudojimo žmogaus reikmėms metodus

Organizmai, turintys rekombinantinę DNR, integruotą į savo genomą, yra vadinami transgeniniais

Rekombinantinė DNR yra chimerinė molekulė, sudaryta iš skirtingų organizmų DNR

Genetiškai modifikuoti organizmai turi iš kitų rūšių perkeltus genus, padedančius suteikti organizmui naujas savybes

9-2

Page 3: Biotechnologijos ir GMO

Molekulinės genetikos metodai yra labai svarbūs gerinant naudojamų mikroorganizmų savybes

Rekombinantinių mikroorganizmų panaudojimas turi labai geras technologines perspektyvas Tačiau yra ir problemų, susijusių su saugumo klausimais ir

neigiama visuomenės dalies nuomone

9.1 MIKROORGANIZMŲ NAUDOJIMAS BIOTECHNOLOGIJOJE

9-3

Page 4: Biotechnologijos ir GMO

Mikroorganizmų plataus panaudojimo sritys

Panaudojimo sritis

Pavyzdžiai

Vaistų gamyba Antibiotikai

Žmogaus rekombinantinio insulino gamyba E.coli ląstelėse

Maisto fermentacija Sūris, jogurtas, actas, vynas, alus, duona

Biologinė kontrolė Augalų ligų, kenkėjų ir pesticidų kontrolė

Simbiozinė azoto fiksacija

Apsauga nuo šalnų

Bioremediacija Aplinkos valymas nuo teršalų, tokių kaip naftos produktai

9-4

Page 5: Biotechnologijos ir GMO

Daugelis svarbių vaistų gaunami iš rekombinantinių mikroorganizmų

Vaistai Poveikis Paskirtis

Insulinas Skatina gliukozės įsisavinimą

Diabeto kontrolei

Audinių plazminogeno aktyvatorius (TPA)

Ištirpdo krešulius Infarkto gydymui

Superoksiddismutazė (SOD)

Antioksidantas Infarkto gydymui

Faktorius VIII Krešėjimo faktorius Hemofilijos gydymui

Renino inhibitorius Mažina kraujo spaudimą Hipertenzijos gydymui

Eritropoetinas Stimuliuoja eritrocitų gamybą

Anemijos gydymui

9-5

Page 6: Biotechnologijos ir GMO

Rekombinantinių mikroorganizmų DNR yra pakeista in vitro, o paskui vėl reintrodukuota atgal į organizmą Tačiau mutacijos ir natūrali plazmidžių pernaša nesukuria

rekombinantinių kamienų!!! Tai yra svarbus skirtumas, žvelgiant iš valstybinio

reguliavimo ir visuomeninio suvokimo pozicijų Kiekvienais metais vis nauji nerekombinantinių

mikroorganizmų kamienai yra tiriami lauko sąlygomis (pvz., biologinės augalų kontrolės reikmėms)

Tačiau rekombinantinių organizmų tyrimai lauko sąlygomis yra labai kontroversiški

Rekombinantinių organizmų “paleidimas” į aplinką

9-6

Page 7: Biotechnologijos ir GMO

Pirmieji rekombinantinių bakterijų lauko bandymai Juos atliko Steven Lindow iš Kalifornijos universiteto

Berklyje Buvo tirti genų inžinierijos būdu sukurtų Pseudomonas

syringae kamienų gebėjimas didinti atsparumą šalnoms Ice+ gamina baltymus, skatinančius ledo kristalų susidarymą Ice– kamienai negamina šių baltymų Nupurškus augalų paviršių Ice– kamienų bakterijomis, jos gali

natūraliai konkuruoti su Ice+ bakterijomis ir taip sumažinti jų proliferaciją

Lindow siekė gauti leidimą Ice– rekombinantinio kamieno lauko bandymams vietovėje Tulelake, Kalifornija

Bandymai vėlavo kelerius metus dėl tesiminių ginčų Kai 1987 metais buvo gautas leidimas, pradėjo veikti vandalai,

kurie naikino bakterijomis nupurkštus pasėlius Tačiau išlikusių augalų tyrimai parodė, kad Ice– iš tiesų apsaugo

tirtus augalus (bulves) nuo šalnų sukeliamų pažaidų

9-7

Page 8: Biotechnologijos ir GMO

Terminas bioremediacija reiškia mikroorganizmų panaudojimą aplinkos taršai sumažinti

Vykstant bioremediacijai mikroorganizmų pagaminti fermentai transformuoja toksiškų teršalų struktūrą

Šis reiškinys vadinamas biotransformacija

Daugeliu atvejų biotransformacijos pasekmė yra biodegradacija

Toksiškas teršalas yra suskaldomas į netoksiškus metabolitus

Gali vykti biotransformacija be biodegradacijos Tokiu atveju teršalas tampa mažiau toksiškas dėl

Oksidacijos ar redukcijos reakcijų Polimerizacijos reakcijos

Mikroorganizmai gali sumažinti teršalų kiekį aplinkoje

9-8

Page 9: Biotechnologijos ir GMO

Jau gerą šimtmetį mikroorganizmai naudojami nutekamiesiems vandenims valyti Dabar bioremediacija taikoma pavojingų ir

aplinkos poveikiui atsparių atliekų tvarkymui Tokie teršalai yra naftos produktai, pesticidai,

organiniai tirpikliai, plastmasės ir kt.

Nuo 1980 rekombinantiniai mikroorganizmai yra patentuojami Pirmasis patentuotas mikroorganizmas buvo

naftą skaidanti bakterija Tačiau ji neturėjo komercinės sėkmės

Ji gali metabolizuoti tik keletą iš daugiau kaip 3000 toksiškų junginių, esančių žalioje naftoje

9-9

Page 10: Biotechnologijos ir GMO

Transgeninių augalų ir gyvūnų kūrimas yra palyginti nauja, įdomi biotechnologijos sritis Ypač didelės permainos gali

įvykti žemės ūkyje Žinoma, tai labai priklauso nuo

visuomenės nuomonės

Paveikslėlyje parodyta transgeninė pelė, turinti žmogaus augimo hormono geną. Šalia – normali pelė.

9.2 AUGALŲ IR GYVŪNŲ GENETINIO MANIPULIAVIMO METODAI

9-10

Page 11: Biotechnologijos ir GMO

Į augalus arba gyvūnus galima įkelti klonuotus genus Tačiau šie genai nebus stabiliai paveldimi, jei

nesiintegruos į šeimininko genomą Ši integracija vyksta dėl rekombinacijos

Klonuoto geno įterpimas į ląstelę gali sukelti dvi pasekmes Genų pakeitimą Genų papildymą

Genų papildymas ir pakeitimas

9-11

Page 12: Biotechnologijos ir GMO

9-12

Jei inaktyvinamas dėl mutacijos => geno nokautas

a) Genų pakeitimas b) Genų papildymas

Homologinėrekombinacija

Nehomologinėrekombinacija

Page 13: Biotechnologijos ir GMO

Bakterijose ir mielėse dažniausiai vyksta genų pakeitimas Jų genomai yra santykinai maži, todėl ir homologinė

rekombinacija su klonuotu genu vyksta gana dažnai Sudėtingų eukariotų organizmuose dažniau vyksta

genų papildymas Jų genomai yra labai dideli, todėl homologinė

rekombinacija su klonuotu genu vyksta retai Dažnis maždaug 0.1%

Todėl norint sukurti aukštesniuosius eukariotus, turinčius pakeistus genus, specialias metodikas

Genų papildymas ir pakeitimas

9-13

Page 14: Biotechnologijos ir GMO

Transgeninius augalus yra sukurti lengviau negu transgeninius gyvūnus Augalų ląstelės yra totipotentinės

Visas organizmas gali būti regeneruotas iš vienos somatinės ląstelės

Agrobacterium tumefaciens yra bakterija, natūraliai sukelianti augalų auglius (galus)

A. tumefaciens gali būti panaudota transgeniniams augalams kurti

9-14

Page 15: Biotechnologijos ir GMO

9-15

Tumor-inducing plasmid

Transferred DNA

Agrobacterium tumefaciens randamos dirvoje.Jos gali infekuoti augalo ląsteles, patekusios per pažeistą augalo vietą

Vykstant infekcijai T DNR, esanti Ti plazmidėje,perkeliama į augalo ląstelę. T DNR integruojasiį augalo ląstelės DNR. Genai, esantys T DNR, sukelia nekontroliuojamą ląstelių dalijimąsi

Page 16: Biotechnologijos ir GMO

9-16

Infekuotų augalo ląstelių augimas suformuojaauglį (galą)

Page 17: Biotechnologijos ir GMO

A. tumefaciens T DNR gali būti panaudojama kaip vektorius klonuotiems genams į augalą įterpti

Tačiau pirmiausia reikia modifikuoti Ti plazmidę Genai, sukeliantys auglio augimą, yra pašalinami Į T DNR yra įterpiami žymintieji genai, kurių dėka

galima vykdyti transformuotų ląstelių selekciją Dažniausiai naudojamas KanR genas

Pridedamos unikalios restrikcijos fermentų kirpimo vietos

9-17

Page 18: Biotechnologijos ir GMO

Klonuojamas genas

Klonuojamas genas yra įterpiamas įTi plazmidės T DNR

Rekombinantinė Ti plazmidė yra pernešama į A. tumefaciens

Rekombinantinė Ti plazmidė

Rekombinan-tinė

Ti plazmidė

Restrikcijosfermento

kirpimo vieta

Augalo ląstelės veikiamos A. tumefaciens.T DNR pernešama ir įjungiama į augaloląstelės chromosomą 9-18

Page 19: Biotechnologijos ir GMO

9-19

Augaloląstelė

Įterpta T DNR, nešanti klonuotą geną

Augalas su klonuotu genu

Page 20: Biotechnologijos ir GMO

A. tumefaciens neinfekuoja visų rūšių augalus Tačiau yra sukurti kiti plazmidės įterpimo metodai

Biolistinė genų pernaša (t.y., biologinė balistika) Antras pagal populiarumą transgeninių augalų kūrimo metodas Vartojamas “DNR šautuvas”, kuriuo į ląsteles iššaunamos

mikroprojektilės, padengtos DNR

Mikroinjekcija DNR injekcijoms į ląsteles naudojamas mikroskopinio dydžio

adatos

Elektroporacija Elektros srovė naudojama laikinoms poroms plazminėje

membranoje sukurti; per šias poras į ląstelę gali patekti DNR

9-20

Page 21: Biotechnologijos ir GMO

Transgeninių organizmų tyrimai gali suteikti žinių apie genų funkcijas Transgeniniai gyvūnai taip naudojami žmogaus

ligų mechanizmams ir gydymo būdams tirti

Transgeniniai organizmai taip pat naudojami žemės ūkyje

9.3 TRANSGENINIŲ AUGALŲ IR GYVŪNŲ PANAUDOJIMAS

9-21

Page 22: Biotechnologijos ir GMO

Nemažai tyrimų atliekama kuriant transgeninius naminius gyvulius Aavis, kiaules, ožkas, galvijus ir pramonines žuvis

Naujausių tyrimų metu bandoma sukurti gyvulius, galinčius gaminti medicinai svarbius baltymus savo pieno liaukose Tai kartais vadinama molekuline gyvulininkyste

Transgeniniai naminiai gyvuliai

9-22

Page 23: Biotechnologijos ir GMO

Baltymai, kurie gali būti gaminami naminių gyvulių piene

Baltymas Šeimininkas

Panaudojimas

Laktoferinas Raguočiai Geležies papildas kūdikių maiste

Audinių plazminogeno aktyvatorius (TPA)

Ožkos Tirpdo kraujo krešulius

Antikūnai Raguočiai Naudojami kovai su specifinėmis ligomis

-1-antitripsinas Avys Emfizemai gydyti

Faktorius IX Avys Kai kurioms paveldimoms hemofilijos formoms gydyti

Panašus į insuliną augimo faktorius

Raguočiai Insulinui gydyti

9-23

Page 24: Biotechnologijos ir GMO

Baltymų gamyba žinduolių organizme yra pranašesnė už gamybą bakterijose

1. Kai kurie baltymai geriau funkcionuoja, jei jų genų ekspresija vyksta žinduoliuose

Taip yra dėl potransliacinės modifikacijos, vykstančios eukariotuose

Bakterijose taip pat vyksta eukariotų baltymų degradacija ir neteisingas antrinių/tretinių struktūrų susidarymas

2. Rekombinantinių baltymų kiekis piene gali būti gana didelis

Daugeliu atveju transgeninė karvė gali gaminti apie ~ 1 g/L transgeninio produkto savo piene

9-24

Page 25: Biotechnologijos ir GMO

9-25

Žmogaushormono genas

Naudojant rekombinantinės DNR technologiją šaliaavies -laktoglobulino geno promotoriaus įklonuojamasžmogaus hormono genas. Šis promotorius funkcionuoja tik pieno liaukų ląstelėse, todėl baltyminis produktas išskiriamasį pieną

-laktoglobulino promotorius

Plazmidinis vektorius

Vektorius išvirkščiamas į avies oocitą.Plazmidė integruojasi į chromosominę DNR. Avies genome atsirandapapildomas žmogaus hormono genas.

Oocitas implantuojamas avies patelei.Gimsta transgeniniai palikuonys

Iš transgeninės avies gaunamas pienas.Jame yra žmogaus hormono baltymas.

Hormonas išskiriamas iš pieno irnaudojamas žmonėms gydytiTransgeninė

avis

Page 26: Biotechnologijos ir GMO

Transgeniniai augalai

Page 27: Biotechnologijos ir GMO

Transgeniniams augalams gali būti suteiktos savybės, naudingos žemės ūkyje Pavyzdžiui, Monsanto Company gamina augalus,

labai atsparius glifosatui Tai yra herbicido RoundupTM aktyvus ingredientas

Lyginant su netransgeniniais augalais, šie augalai auga pakankamai gerai, esant glifosatą turintiems pesticidams

Transgeniniai augalai

9-27

Page 28: Biotechnologijos ir GMO

9-28

Page 29: Biotechnologijos ir GMO

Transgeniniuose augaluose modifikuojami požymiaiPožymis Pavyzdžiai

Augalų apsauga

Atsparumas virusiniams, bakteriniams ir grybiniams patogenams

Augalai, ekspresuojantys amerikinės fitolakos antivirusinį baltymą, yra atsparūs daugeliui virusinių infekcijų

Atsparumas vabzdžiams

Transgeniniai augalai, ekspresuojantys CrylA baltymą iš Bacillus thuringensis yra atspatūs įvairiems vabzdžiams

Atsparumas herbicidams

Turi atsparumo herbicidams genus

Augalų kokybė

Pagerėjęs saugojimas Gaminama antiprasminė RNR, stabdanti augalų nokimą

Pasikeitusi augalo sudėtis

Augalas praturtinamas kai kurias komponentas, pvz., metioninu ar provitaminu A

Nauji produktai

Biodegraduojama plastmasė

Sintetinami polihidroksialkanoatai, iš kurių gaminama biodegraduojama plastmasė

Vakcinos Gaminamos vakcinos prieš hepatitą B, maliariją ir cholerą

Farmaciniai junginiai Gaminamas interferonas, epidermio augimo faktorius ir kt.

Antikūnai Gaminami įvairūs žmogaus antikūnai 9-29

Page 30: Biotechnologijos ir GMO

Bt medvilnės (dešinėje) atsparumas kenkėjams

9-30

Page 31: Biotechnologijos ir GMO

Hepatito B viruso paviršinio baltymo ekspresija transgeninio tabako lapuose

9-31

Page 32: Biotechnologijos ir GMO

Kai kuriuos transgeninius augalus leista naudoti maistui Pirmasis pavyzdys buvo FlavrSavr pomidorai

Į šį transgeninį augalą buvo įterptas genas, koduojantis antiprasminę RNR

Ji yra komplementari poligalakturonazės (fermento, dalyvaujančio nokime - skaldančio pektiną) mRNR

Antiprasminė RNR jungiasi prie mRNR ir blokuoja transliaciją Be to, dvigrandninė RNR yra degraduojama

Vyksta geno nutildymas per RNRi mechanizmą

Praktinis FlavrSavr pomidorų pranašumas yra pailgėjęs laikymo terminas

Jie nepernoksta taip greitai, kaip tradiciniai pomidorai

9-32

Page 33: Biotechnologijos ir GMO

9-33

Page 34: Biotechnologijos ir GMO

“Auksiniai” ryžiai

9-34

Page 35: Biotechnologijos ir GMO

9.4 GENETIŠKAI MODIFIKUOTI ORGANIZMAI IR APLINKA

9-35

Page 36: Biotechnologijos ir GMO

Svarbiausi GMO poveikio aplinkai aspektai

Tiesioginis poveikis (invazyvumas, toksiškumas, atsparumo išsivystymas)

Netiesioginis poveikis (žemės ūkio technologijų pokyčiai, kenkėjų kontrolės strategijos pasikeitimai ir kt.)

Poveikio vertinimo metodų adekvatumas Bioįvairovės molekulinis įvertinimas

9-36

Page 37: Biotechnologijos ir GMO

GMO tiesioginis poveikis bioįvairovei ir aplinkai

Genų pernaša – iš GMO į laukines rūšis, susiformuojant hibridams

Invazyvumas (piktžoliškumas) – GM augalų arba jų hibridų gebėjimas išplisti už pirminių pasėlių laukų ir tapti piktžolėmis arba invazyviomis rūšimis kitų rūšių arealuose

9-37

Page 38: Biotechnologijos ir GMO

GMO tiesioginis poveikis bioįvairovei ir aplinkai

Specifinių GMO požymių, žalingų kitiems organizmams ir pažeidžiančių jų funkciją ekosistemoje, pasireiškimas

Patogeninės genetinės medžiagos (pvz., virusinių vektorių) raiška (ekspresija)

Netikėti reiškiniai, atsirandantys dėl genetinio ir fenotipinio kintamumo, nelauktų požymių pasireiškimas dėl genetinės rekombinacijos

9-38

Page 39: Biotechnologijos ir GMO

Tiesioginį poveikį bioįvairovei ir aplinkai gali turėti įvairios GMO grupės:

Augalai, ypač žemės ūkio Medžiai Mikroorganizmai Žuvys

9-39

Page 40: Biotechnologijos ir GMO

GMO netiesioginis poveikis bioįvairovei ir aplinkai

Žemės ūkio ir aplinkosaugos įprastinių veiklų pasikeitimas

Žemės ūkio technologijų, panaudojant GMO,didesnis tausojantis poveikis aplinkai

9-40

Page 41: Biotechnologijos ir GMO

Žemės ūkio ir aplinkosaugos įprastinių veiklų pasikeitimas

Pasikeitusi pesticidų naudojimo praktika (vabzdžiams atsparių augalų veislių auginimas sumažina pesticidų naudojimo apimtis ir dažnį)

9-41

Page 42: Biotechnologijos ir GMO

Žemės ūkio ir aplinkosaugos įprastinių veiklų pasikeitimas Pasikeitusi herbicidų naudojimo praktika (herbicidams

atsparių augalų veislių auginimas skatina plataus spektro herbicidų naudojimą, o tai kelia pavojų paukščiams, vabzdžiams ir laukiniams augalams)

9-42

Page 43: Biotechnologijos ir GMO

Žemės ūkio ir aplinkosaugos įprastinių veiklų pasikeitimas

Žemės naudojimo pobūdžio pasikeitimas (augalų, atsparių įvairiems abiotiniams veiksniams – sausrai, druskingumui, šalnoms, naudojimas išplečia ž.ū. naudmenų ribas; tai gali turėti tiek teigiamų, tiek neigiamų pasekmių, priklausomai nuo konkrečios situacijos)

9-43

Page 44: Biotechnologijos ir GMO
Page 45: Biotechnologijos ir GMO

Poveikio aplinkai vertinimo metodų adekvatumas

Sutariama dėl to, kad: Būtina vykdyti moksliniais tyrimais paremtą

poveikio aplinkai įvertinimą GMO poveikis aplinkai iš esmės yra tokio paties

pobūdžio, kaip ir kitų biologinių žemės ūkio produktų (naujos augalų veislės, biologinės kontrolės priemonės)

9-45

Page 46: Biotechnologijos ir GMO

Poveikio aplinkai vertinimo metodų adekvatumas

Diskutuojama dėl: Duomenų interpretacijos Atskaitos taško (GMO poveikį lyginti su

egzistuojančiomis žemės ūkio sistemomis ar su baziniais ekologiniais duomenimis?)

Laboratorinių ir lauko ekologinių tyrimų santykio (duomenų ekstrapoliacijos problema)

Tarptautinių tyrimų standartų

9-46

Page 47: Biotechnologijos ir GMO

GMO poveikio bioįvairovei ir aplinkai molekulinis vertinimas

GMO poveikio bioįvairovei ir aplinkai vertinimas reikalauja naujų metodų panaudojimo, tiek atliekant specifinius tyrimus, tiek ir monitoringą: Molekulinių žymenų panaudojimo bioįvairovės įvertinimui Genetinių resursų tyrimo ir genų bankų sudarymo Funkcinės genomikos metodų naudojimo genų kontrolei

9-47

Page 48: Biotechnologijos ir GMO

9-48

Page 49: Biotechnologijos ir GMO

Genų terapija yra klonuotų genų įterpimas į gyvas ląsteles, bandant išgydyti ligą

Tyrimai genų terapijoje yra nukreipti į: Gydyti paveldimas ligas Gydyti vėžį ir širdies ligas Kovoti su infekcijomis, tokiomis kaip AIDS

Žmogaus genų terapija yra savo pradinėje stadijoje Nepaisant to, jau yra kai kurių sėkmingų ir

nesėkmingų gydymo rezultatų

9.5 ŽMOGAUS GENŲ TERAPIJA

9-49

Page 50: Biotechnologijos ir GMO

Ligos, kurios galėtų būti gydomos genų terapija

Ligos tipas Gydoma liga

Kraujo ligos Siklemija, hemofilija, sunkus kombinuoto imunodeficito sindromas (SCID)

Metabolizmo ligos

Glikogeno kaupimo ligos, lizosomų kaupimo ligos, fenilketonurija, Lesch-Nyhan sindromas

Neurologinės ligos

Duchenne raumenų distrofija, miotoninė raumenų distrofija

Plaučių ligos Cistinė fibrozė

Vėžys Smegenų navikai, krūties vėžys, storosios žarnos vėžys, piktybinė melanoma, kiaušidžių vėžys ir kt.

Kardiovaskulinės ligos

Aterosklerozė, hipertenzija

Infekcinės ligos AIDS, latentinės virusinės infekcijos

9-50

Page 51: Biotechnologijos ir GMO

Naudojami du įterpimo metodai

1. Nevirusinis metodas

2. Virusinis metodas

9-51

Genų terapija yra klonuotų genų įterpimas į žmogaus ląsteles

Page 52: Biotechnologijos ir GMO

9-52

Virusas yra genetiškai pakeistas taip, kad jis negali proliferuoti po to, kai pateko

į šeimininko ląstelę

a) Nevirusinis metodas b) Virusinis metodas

DNR-liposomos kompleksas patenka į ląstelę endocitozėsbūdu

Liposoma degraduoja irDNR patenka įcitozolį

DNR importuojama įląstelės branduolį

Retrovirusas patenka į ląstelę endocitozėsbūdu

Viruso apvalkalas išsiskaido, RNR patenka įcitozolį

Vyksta RNR atvirkštinė transkripcija įDNR, kuri keliauja į branduolį

Liposoma

Turi teigiamą krūvį (katijoninį)

DNR, nešanti reikalingą geną

Virusoapvalkalas

Kapsidė RNR

Retroviruso RNR genomasturi genoterapijai reikalingą geną

Page 53: Biotechnologijos ir GMO

9-53

Nesukelia imuninio atsako

Sukelia imuninį atsakąŽemas efektyvumas

Labai efektyvusPRANAŠUMAS

TRŪKUMAS

a) Nevirusinis metodas b) Virusinis metodas

Vykstant rekombinacijai, DNR,turinti reikalingą geną,integruojasi į taikinio ląstelės DNR

Vykstant rekombinacijai, DNR,turinti reikalingą geną,integruojasi į taikinio ląstelės DNR

Page 54: Biotechnologijos ir GMO

Adenozindeaminazės deficitas buvo pirmoji paveldima liga, gydyta genų terapijos metodu

Adenozindeaminazė (ADA) yra fermentas, dalyvaujantis purinų metabolizme Jei abi geno kopijos yra defektyvios, organizmo ląstelėse

kaupiasi dezoksiadenozinas Dezoksiadenozinas yra ypač toksiškas B ir T ląstelėms Šių ląstelių žūtis sukelia ligą, vadinamą sunkiu kombinuotu

imunodeficito sindromu (severe combined immunodeficiency disease - SCID)

Negydomas SCID yra letalus ankstyvame amžiuje

9-54

Pirmoji žmogaus genų terapija

Page 55: Biotechnologijos ir GMO

Adenozindeaminazės (ADA) trūkumą galima gydyti trimis būdais 1. Suderinamo donoro kaulų čiulpų persodinimas 2. Išgrynintu ADA, imobilizuotu ant

polietilenglikolio 3. Genų terapija

1990 rugsėjo 14 d. buvo atlikta pirmoji genų terapija mergaitei, turinčiai ADA trūkumą Prieš klinikinį gydymą normalus ADA genas buvo

klonuotas į retrovirusą, kuris gali infekuoti limfocitus

9-55

Page 56: Biotechnologijos ir GMO

9-56

Tai vadinama ex vivo metodu

Genetinės manipuliacijos vyksta ne žmogaus kūne, tačiau tų manipuliacijų produktai yra reintrodukuojami į organizmą

Limfocitai

Iš SCID paciento paimami limfocitai be ADA

Ląstelės auginamos laboratorijoje

Ląstelės užkrečiamos retrovirusu,turinčiu normalų ADA geną

Vykdoma ADA genu koreguotųlimfocitų reinfuzija į pacientoorganizmą

Page 57: Biotechnologijos ir GMO

Ashanti DeSilva, pirmoji pacientė, kuriai taikyta genų

terapija

9-57

Page 58: Biotechnologijos ir GMO

Cistinė fibrozė (CF) yra viena dažniausių recesyvinių žmogaus paveldimų ligų Ją sukelia geno, koduojančio jonų transporto

baltymus, defektas Tai sukelia nenormalų druskų ir vandens balansą Dėl to plaučiuose renkasi sekretas Išsivysto chroniškos plaučių infekcijos, kurios

būna letalios

9-59

Cistinei fibrozei gydyti gali būti naudojami genoterapiniai aerozoliai

Page 59: Biotechnologijos ir GMO

Plačiai tiriamos CF genų terapijos glimybės CF genų terapijai realizuoti reikia normalų CF geną

pristatyti į plaučių ląsteles Todėl ex vivo metodas, naudotas ADA geno terapijoje, čia netinka

CF geno terapija vykdoma naudojant aerozolinį purškalą Vienu atveju normalus CF genas yra įpakuotas į

adenovirusą Kitu atveju – į liposomą

Inhaliuojant genoterapinį aerozolį plaučių epitelio ląstelės endocitozės būdu pasiima liposomas ir adenovirusus, turinčius normalų CF geną

9-59