Génsebészet („genetic engineering”)
Génsebészet („genetic engineering”)
Az ”új” biotechnológia összes csodája között kétségkívül ez a legfontosabb. Önmagában is az, de alkalmazása, az eddig felsorolt más technikákkal kombinálva, azok lehetőségeit is tovább tágítja. Szemben az eddig felsoroltakkal, amelyek különböző sejtek vagy egyedek teljes örökletes anyagának kombinációin alapulnak, a génsebészet tárgya nem egyed, nem sejt, hanem az átöröklés anyaga: a DNS (dezoxiribonukleinsav). A génsebészet alapja egy, a 70-es évek elején felfedezett biokémiai eljárás, amellyel a DNS-lánc meghatározott, kívánt helyen hasítható és újra összekapcsolható. Ismeretes, hogy az élőlények teljes átöröklési programja egy, a DNS molekulájában kódolt lineáris információsornak tekinthető. Ezt a programot nyugodtan hasonlíthatjuk egy számítógép programját hordozó magnetofonszalaghoz. A génsebészet azt jelenti, hogy a DNS-t ugyanúgy vághatjuk és ragaszthatjuk, mint a mágnesszalagot. Programelemek sorrendjét cserélhetjük meg, különböző programok darabjait összekombinálhatjuk, kihagyhatunk stb. Sőt, az elmúlt évtizedben rohamosan fejlődő kémiai szintézismódszereknek köszönhetően, ma már elvileg tetszőleges DNS-darab kémiai úton is szintetizálható – így olyan információkat is bejuttathatunk a genetikai programba, amelyek a természetben egyáltalán nem fordulnak elő. Természetesen az is lehetséges, hogy a meglévő örökletes információban tetszőleges pontokon meghatározott változtatást eszközöljünk, így bármely kívánt mutációt irányítottan és tervszerűen előidézzük.
A génsebészet angol neve (genetic engineering = génmérnökség) pontosabban fejezi ki a lényeget, mint a meggyökeresedett magyar kifejezés, mert a beavatkozások tervezése és kivitelezése valóban a biológiában eddig teljesen ismeretlen mérnöki pontossággal és megbízhatósággal történhet. Mit jelent az „elvileg tetszőleges” beavatkozás a gyakorlatban? A válasz első fele egyszerű. A DNS-sel valóban gyakorlatilag azt tehetjük, ami tetszik. Itt a korlát csak az idő, a pénz és a kutatói fantázia. Sokkal nehezebb kérdés az, hogy a manipulált DNS-t hogyan juttatjuk be a kívánt élőlénybe, ha bejuttattuk, az hogyan működik; és ha működik, kibírja-e ezt az élőlény (gazda). A válasz ezekre a kérdésekre természetesen attól függ, hogy mi a gazda.
A baktériumoknál a legegyszerűbb a helyzet. A biológusok által legjobban ismert bélbaktériumba, az Escherichia coliba, bármilyen DNS-t be tudunk juttatni, és biztosítani tudjuk a bevitt gén működését. Sőt, az sem jelent leküzdhetetlen akadályt, ha a bevitt gén terméke ártalmas a gazdasejtre. Megvalósítható ugyanis a bevitt gén szabályozása kívülről. Ilyenkor a növekvő baktériumkultúrában a bevitt idegen gén kikapcsolt állapotban van. Egy kívánt pillanatban kémiai vagy hőingerrel a gén bekapcsolható, a termék szintézise megindul, és míg a gazdasejt elpusztul, esetleg elég jelentős mennyiség szintetizálódhat a gén termékéből. Más baktériumfajokkal a dolog nem ilyen egyszerű, elsősorban azért sem, mert ismereteink hiányosabban a génműködés szabályozásáról. A nehézségek azonban minden bizonnyal leküzdhetők.
Csaknem ugyanez a helyzet a legjobban ismert és iparilag legtöbbet alkalmazott egysejtű gombával, az élesztővel. Itt sem gond bármely gén bejuttatása és irányított működtetése.
Lényegesen nagyobb nehézséget jelentenek a magasabb rendű (soksejtű) állatok és növények. Tenyésztett állati vagy növényi sejtekbe megoldottnak tekinthető az információ bejuttatása és kifejeződése, bár ez lényegesen nehezebb (különösen növényeknél), mint baktériumokba vagy élesztőbe. Az egész állat vagy növény azonban elvileg más problémát jelent. A differenciált, soksejtű szervezetekben ugyanis egy gén működésére döntő hatást gyakorol az, hogy hová épült be a kromoszómán (ill. beépült-e egyáltalán). Ezt pedig jelenleg még sehogyan sem tudjuk irányítani. A másik nehézséget az jelenti, hogy soksejtűekben örökletes megváltozás csak úgy idézhető elő, ha a manipulált gént az ivarsejtekbe vagy a megtermékenyített petesejtbe (zigótába) viszik be, ez pedig technikailag igen nehéz feladat. Növényeknél ugyan nincs erre feltétlenül szükség, mert testi sejtekből is felnevelhető teljes növény, ezt viszont épp a gazdaságilag legfontosabb egyszikűeknél egyelőre nem tudjuk biztosan megcsinálni.
E nehézségek ellenére laboratóriumi kísérletekben már évekkel ezelőtt sikeresen előállítottak idegen gént örökletesen, működő formában tartalmazó ún. „transzgénikus” állatokat és növényeket, és ezek száma egyre növekszik.
