Sergančiųjų cukriniu diabetu kasmet vis daugėja. Ligai gydyti galima naudoti į gyvulių hormoną panašų insuliną, nors kai kurie žmonės jo netoleruoja. Tai leidžia padaryti genų inžinerija. Išeitis - pagaminti identišką hormoną žmogaus insulinui.
DNR Sandara ir Genetinis Kodas
1953 m. Jamesas Watsonas ir Francis Crickas išaiškino DNR sandarą. DNR yra stambiamolekulinis biopolimeras, kurio molekulę galima įsivaizduoti kaip karolius, kur vienas karoliukas, vadinamas monomeru, yra nukleodidas. Nukleotidai vienas nuo kito skiriasi heterocikline azotine baze, kurių būna keturių rūšių: adeninas (A), guaninas (G), citozinas (C), timinas (T).
Į vieną grandinę nukleotidai jungiasi fosfoesterinėmis jungtimis, susidarančiomis tarp vieno nukleotido fosfato ir kito nukleotido deoksiribozės. Dvi grandinės jungiasi tarp savęs vandeniliniais ryšiais, susidarančiais tarp heterociklinių azotinių bazių. Šios jungiasi tam tikra tvarka - adeninas sudaro du vandenilinius ryšius su timinu, o guaninas tris - su citozinu. Tai komplementarumo principas, kurio biologinė reikšmė: susidaro maksimalus vandenilinių jungčių skaičius ir išlieka vienodas atstumas tarp grandinių, panašiai kaip užtrauktuko.
Komplementarumo principas svarbus DNR dvigubėjant (DNR replikacija), kai procesas vyksta pusiau konservatyviu būdu: DNR grandinės atskiriamos, naujos molekulės susidaro iš vienos senos (motininės) grandinės ir naujai susintetinamos (dukterinės) pagal komplementarumo principą. DNR atkarpa su tam tikra nukleotidų seka yra vadinama genu. Kiekvienas genas koduoja kažkokį baltymą (tiksliau peptidinę grandinę, nes vienas baltymas gali būti sudarytas iš kelių peptidų). Baltymas yra stambiamolekulinis biopolimeras, susidedantis iš daug monomerų - aminorūgščių.
1954 m. fizikas G. Gamovas, biologas teoretikas M. Yčas ir biochemikas A. Ričas sugalvojo biologinio genetinio kodo tripletus. Tai reiškia, kad trijų nukleotidų derinys koduoja vieną aminorūgštį, pavyzdžiui, GGG koduoja proliną, TTT - liziną ir t.t. Kadangi insulinas yra baltymas, tam tikra geno nukleotidų seka nulemia ir šio hormono sandarą. Jeigu sekoje suklystama, gaunamas hormonas, negebantis atlikti savo funkcijų, o žmogus suserga cukriniu diabetu. Vienodas trijų nukleotidų derinys koduoja tą pačią aminorūgštį visuose gyvuose organizmuose. Kitaip sakant, genetinis kodas yra universalus.
Genų Inžinerijos Pradžia ir Insulino Gamyba
Staley ir Herbertas Boyeriai 1973 m. augalų bei gyvūnų genus įterpė į žarnyno lazdelę E.coli. Taigi, pasaulyje 1973 metai vadinami biotechnologijos ir genų inžinerijos mokslo atsiradimo pradžia. 1982 metais buvo pagamintas insulinas. Insulino gamybai naudojamos bakterijos, kurios turi vieną didelę žiedinę DNR ir gali turėti mažą žiedinę DNR, vadinamą plazmide. Plazmidės gali praeiti pro bakterijos sienelę ir plazminę membraną.
Iš bakterijos yra išskiriama plazmidė, kuri fermentu restriktaze (restrikcijos endonukleaze) „įkerpama“. Šis fermentas ypatingas tuo, kad DNR „kerpa“ tik tam tikroje vietoje (turi būti tam tikra nukleotidų seka). Be to, ne iš karto nukerpa abi grandines - iš pradžių vieną, po to - kitą. Susidaro Z pavidalo darinys, dar vadinamas lipniais galais - tai dvi nedidelės viengrandinės DNR atkarpos.
Taigi iš žmogaus išskiriama DNR, o iš jos gaunamas reikalingas genas. Tiesa, insulino geną galima pagaminti ir dirbtiniu būdu. Plazmidės yra sumaišomos su žmogaus DNR, o fermentas ligazė „įklijuoja“ reikiamą geną į plazminę (prie „lipnių galų“ pagal komplementarumo principą). Gaunamos plazmidės su žmogaus genais (rekombinantinės plazmidės), kurios pereina per bakterijos apvalkalą. Tokia bakterija (genetiškai modifikuota) gali gaminti žmogaus insuliną. Belieka bakterijas padauginti ir gauti reikiamą produktą.
Ateities Perspektyvos
Jeigu insulino geną galėtume įterpti į žmogaus kasos Langerhanso ląsteles, tegu pats organizmas gamina reikiamą hormoną. Juolab, kad yra ir geno veikimo reguliacijos mechanizmas. Bet reikėtų prisiminti, kad žmogus - eukariotinis organizmas, o tai reiškia, kad genetinę medžiagą - chromosomas - gaubia apvalkalas. Galimas ir kitas variantas - „ištaisyti“ klaidingus genus.
VU Biotechnologijos instituto mokslininkas prof. V. Šikšnys tyrinėja CRISPR sistemą, leidžiančią tiksliai perkirpti norimą DNR seką įvairiuose organizmuose ir ištaisyti dėl netinkamų genų atsiradusias klaidas. Prof. V. Šikšnys kartu su keturiais kitų šalių mokslininkais, kuriančiais CRISPR technologiją, įvertintas ir prestižine Harvardo universiteto (JAV) įsteigta Warreno Alperto fondo premija, kuri buvo įteikta 2016 m. spalio 6 dieną Harvardo universitete.
Kiti Svarbūs Produktai
Šiuo metu gaminami ir kiti labai svarbūs produktai, tokie kaip interferonas, somatotropinas. Somatotropinas - augimo hormonas, skatinantis vaiko augimą ir normalų brendimą. Kai trūksta šio hormono, sutrinka vaiko fizinė raida, jis nebeužauga.
Genų Inžinerija Žemės Ūkyje
Genų inžinerija taikoma ne tik medicinoje, bet ir žemės ūkyje. Tačiau į medicininius produktus visuomenė žiūri teigiamai, o renkantis maisto produktus parduotuvėje, mums malonesnis užrašas: „Aliejus pagamintas iš Lietuvoje užaugintų genetiškai nemodifikuotų rapsų“. Baiminamasi, kad produktai neseniai naudojami, mažai ištirti, nežinomas galimas poveikis. Genetiškai modifikuoti organizmai gali išstumti natūraliai augančias rūšis iš ekosistemų.
Aštuntojo dešimtmečio pabaigoje ypatingai susidomėta genetiškai modifikuotais augalais, net norėta išvesti tokias maistinių kultūrų veisles, kurios duotų gausų derlių be didesnių trąšų ir pesticidų sąnaudų, reikalautų mažiau priežiūros. 1995 m. JAV ūkininkai užaugino pirmuosius genetiškai modifikuotus kukurūzus, atsparius vabzdžiams ir genetiškai modifikuotas sojas, atsparias herbicidui glifosatui.
Visuomenės Nuomonė apie GMO
Vilniaus universiteto Biotechnologijos instituto Gyvybės mokslų centro vyriausioji mokslo darbuotoja dr. Alma Gedvilaitė genų inžineriją palygina su atomu, kuris gali būti naudojamas ir kaip energija, ir kaip ginklas. Ji teigia, kad žmonės dažnai yra klaidingai bauginami GMO.
Kauno klinikų Genetikos ir molekulinės medicinos klinikos vadovė, gydytoja genetikė dr. Virginija Ašmonienė teigia, jog moksliškai pagrįstų tyrimų, įrodančių, kad GM maistas gali būti žalingas, nėra. Ji patikslina, jog ir natūralioje aplinkoje yra nemažai maisto produktų, turinčių panašių savybių, todėl taip pat nerekomenduojamų alergiškiems žmonėms.
Valstybinės maisto ir veterinarijos tarnybos (VMVT) Maisto skyriaus vyriausioji specialistė Vida Jarošienė teigia, jog rinkoje atsiradęs produktas, turintis savyje GMO, yra traktuojamas kaip saugus. Ji patikslina, jog nuo 2005 metų, kada į Lietuvos rinką pateko pirmieji GMO turinys maisto produktai, jų dalis rinkoje kasmet vis augo. Šiandien Lietuvos gamintojai savo produktuose atsisako GMO, kadangi, tai apsunkina produktų ženklinimą, jei pasitaiko žaliavos ir be GMO.
Geriausia visada būtų puikiai jaustis ir niekada nesirgti. Bet gerai, kad susirgus pvz., cukriniu diabetu, galima sulaukti pagalbos. Jeigu negalima išgydyti ligos, tai nors sušvelniname jos požymius ir pageriname gyvenimo kokybę.