Gélelektroforézis A 80-as évektől kezdve számtalan technikai újítás segítette a biotechnológia fejlődését, nézzünk ezek közül párat!
Gélelektroforézis
Ez az eljárás arra szolgál, hogy nagyság szerint szétválogassuk a DNS darabokat. Az agaróz gélben az agar részecskéi térhálós szerkezetet alkotnak, aminek réseiben víz van. Ilyen gélből készítenek el egy lapot, majd az egyik végébe helyezik a vizsgálni kívánt DNS mintát. A DNS negatív töltésű, tehát ha egyenáramot kapcsolnak a géllap két végébe, akkor elindul a pozitív pólus felé. A térhálós szerkezetben csak lassan vánszorog előre, hiszen minduntalan beleakad az agar szálakba. Sebességét végső soron a mérete határozza meg, a kisebb darabok gyorsabban, a nagyobbak lassabban jutnak előre. Ezzel a módszerrel akár az egy bázispárnyi hosszúságban különböző DNS darabokat is elválaszthatjuk egymástól.
Didezoxi szekvenálás
Ez a módszer lehetővé teszi egy DNS szakasz bázissorredjének
leolvasását. Az első hosszabb 
DNS
szakasz, amit leolvastak egy bakteriofág, a ?X174 genetikai állománya volt.
A vizsgálandó DNS-ból négy adagot vizsgálnak. Mindegyiket olyan közegbe teszik,
amiben jelen van a DNS polimeráz enzim és a DNS-t felépítő négy nukleotida.
Mindegyik rendszerben azonban az egyik nukleotidának egy olyan változata is
megtalálható, ami 3' szénatomon is csak hidrogént tartalmaz a hidroxi csoport
helyett. Az ilyen (didezoxi) nukleotid beépülése esetén a lánc nem tud tovább
növekedni, hiszen a következő nukleotida nem tud kapcsolódni a 3' véghez. Az
egyik rendszerben ddATP, a másikban ddGTP, a harmadikban ddCTP, a negyedikben
ddTTP van a négy megszokott DNS építőkő mellett. A DNS polimeráz mindegyik rendszerben
dolgozni kezd, de a ddATP-t tartalmazó rendszerben lesznek olyan DNS szálak,
melyeknél megáll minden adenin után, a ddGTP-t tartalmazóban olyan, amiben megáll
minden guanin után stb. Az egyes rendszerek termékeit gélelektroforézisben megfuttatva
azok hosszúság alapján szétválaszthatók és ezután egyszerűen leolvasható a bázisok
sorrendje. Ezzel a módszerrel legfeljebb 100-150 bázis hosszúságú szakaszok
olvashatók le.
Polimeráz láncreakció
Ezzel az elmés módszerrel egy olyan DNS szakaszt másolhatunk le nagyon gyorsan tetszőleges kópiában, aminek ismerjük az elejét és a végét. Az eljárásban elsőként felmelegítik a DNS-t, hogy elváljanak egymástól a szálak, majd lehűtik, hogy hozzákapcsolódjanak az ismert (elejével és végével megegyező) DNS darabok, ezekhez kapcsolódva kezd el dolgozni a DNS polimeráz, adott idő elteltével újra felmelegítik, így megint szétválnak a szálak és így tovább. A módszerrel az elkészült kópiák száma exponenciálisan nő. A rendszer ráadásul automatizálható, tehát elég csak betölteni este a mintát a gépbe és reggelre fél kilónyi DNS várja a lelkes kutatót. A polimeráz láncreakció jól használható arra, hogy nagyon kis mennyiségű (pl. egy bűntény színhelyéről származó) DNS-ből vizsgálható mennyiséget készítsenek.
Próbáld, ki tudnád-e irányítani a folyamatot!
DNS ujjlenyomat
Az emeberi DNS vizsgálatával hamar fény derült arra, hogy az emberi DNS nagy része nem kódol géneket, kezdetben ezeket a részeket szemét DNS -nek (junk DNA) nevezték (ezek szerepéről bővebben a következő fejezetben). A nem kódoló DNS egyik jellegzetes formája a tandem ismétlődés, ezek olyan régiók, melyek oda-vissza olvasva is azonosak (mint a rétipipitér) és többnyire egymás után több példány is található belőlük. Ezeket a változó számú tandem ismétlődéseket (variable number of tandem repeats, VNTR) vizsgálva fedezték fel, hogy kiválóan alkalmazhatók az egyedek azonosítására. Mivel ilyen VNTR szekvenciából vagy harminc különféle van és mindegyiket két változatban is tartalmazza egy testi sejt (egyet az apától kapott, egyet az anyától kapott kromoszómán), ezek mintázata (vagyis, hogy melyik hány másolatban fordul elő) az egyénre jellemző. Már 7 VNTR azonosításával 1:1 000 000 biztonsággal lehet személyazonosságot megállapítani.
Molekuláris törzsfák
A DNS szekvenálás kidolgozásával lehetővé vált az is, hogy
összevessék különféle élőlények génjeit. Ezek segítségével megállapíthatók a
leszármazási kapcsolatok. A molekuláris törzsfák vizsgálata sok szempontból
átrendezte a rendszertant, új királyságok (Archea, Chromista) létrehozásához
is vezetett.
A nem kódoló régiók sokkal gyorsabban változnak (hiszen nem hat rájuk a szelekció),
így ezek összehasonlítása arra használható, hogy emberi populációkat hasonlítsunk
össze. Ma már ezzel a technikával megállapítható akár egyetlen ember genetikai
öröksége is. Ezek a vizsgálatok is hoztak meglepő eredményeket, például az ember
eredetével vagy a baszkok és apacsok rokonságával kapcsolatban.
Klónozás
A testi sejtes klónozás lényege, hogy egy petesejtből (amely haploid) kiveszik a sejtmagot és helyébe egy testi sejt magját (amely diploid) helyezik be. Aprócska áramütéssel a sejtet osztódásra késztetik, a 32 sejtes embriót pedig egy anyába ültetik be. Az így létrejött egyed genetikailag pontos mása lesz annak, amelyikből a sejtmagot vették.
1. Az így
készített klón nem lesz 100%-os mása a donor (sejtmagot adó) egyednek. Miért?
Mindezek az eredmények, mechanizmusok, technikák előrevetik egy új technikai forradalom lehetőségét.
Mezőgazdaság
A biotechnológiát többféleképpen lehet felhasználni a mezőgazdaságban.
Előállíthatók olyan fajták, melyek maguk termelnek a kórokozók számára mérgező
anyagot. Ebben az esetben nincsen szükség a növényvédő-szerekre, azok nem terhelik
a talajt és biztosan csak azok az állatok hullanak el, melyek károsítják a növényt.
Bevihetünk olyan géneket is a termesztendő növényekbe, melyek ellenállást biztosítanak
bizonyos gyomirtókkal szemben. Az ilyen növényt elég csak évente egyszer-kétszer
az adott gyomirtóval permetezni, ami olcsóbb is, biztosabb és kisebb terhelést
jelent a környezetre. Előállíthatók olyan állatfajták (pl. halak) melyek jól
bírják a hideget és a sarkvidéken is tenyészthetők. Kiüthetjük a paradicsomból
a megpuhulásért felelős gént, miáltal az sokkal hosszabban eltarthatóvá válik.
Humanitárius célokra is felhasználható a géntechnológia. Az arany rizsben bekapcsoltak
olyan géneket, melyek a normál rizsben inaktiválva vannak, ezáltal ez a genetikailag
módosított rizs béta-karotint termel a magban is. A béta-karotinból tud a szervezet
A vitamint előállítani, azokon a terülteken, ahol a rizs a fő táplálék és amúgy
is gond a népesség táplálása, a korai gyermekbetegségek és elhalálozások legfőbb
oka az A vitamin hiánya. Az arany rizst kifejlesztő cégek a fejlődő országoknak
ingyen adják a vetőmagot.
Az arany rizs honlapja
Orvoslás
Már korábban is említettük, hogy rekombináns technika tette
lehetővé az olcsó inzulin vagy az olcsó véralvadási faktor előállítását. De
azt a fertőző májgyulladás elleni oltást, amit mindannyian megkaptatok szintén
genetikailag módosított élőlények, ebben az esetben élesztőgombák gyártják.
A gombába ugyanis csak a vírus burkának génjét vitték be, így az olyan vírusburkokat
gyárt, amiben nincsen benne a vírus örökítő anyaga. Mivel ez külsőre azonos
a vírussal, a szervezetbe jutva ez is immunizál.
Sok olyan betegség van, amit genetikai meghibásodás, mutáció okoz. Ilyen a vérzékenység,
a cisztás fibrózis vagy a veleszületett immunhiány. Ez utóbbinál egy hibás gén
miatt nem képződnek nyiroksejtek. Az így született gyerekek még a legóvatosabb
kezelés mellett is legfeljebb négy-öt évig élnek. Ha viszont kiveszik csontvelő-sejtjeiket
és abba belehelyezik a jól működő gént, majd ezt visszaültetik a gyerek csontvelőjébe,
akkor helyreállhat az immunrendszer. Ilyen génterápiát sikerrel alkalmaztak
már több mint 20 esetben. A génterápia, a klónozás és az őssejtek felhasználása
lehetőséget ad arra is, hogy az ember regenerációs képességei soha nem látott
mértékűek legyenek. A nem túl távoli jövőben lehetőséggé válhat valakinek új
szerveket növeszteni a saját ősejtjeiből, ezeket a szervezet a magáénak ismeri
fel, tehát nem ad ellenük immunreakciót, nem löki ki őket. Az sem lehetetlen,
hogy ezeket az őssejteket genetikailag módosítsák, kijavítva bennük az esetlegesen
betegséget okozó hibákat.
Még nagyobb szerepe lehet a genetikai eredményeknek a megelőzésben. Már ma is
nagyon sok gén egyes alléljairól tudjuk, hogy növelik bizonyos betegségek kialakulásának
kockázatát. Jól ismert tény, hogy míg egyesek koleszterin-szintje a zsírszegény
diéta mellett is elég magas, másoknak három tábla abált szalonna elfogyasztása
után sem emelkedik fel a koleszterinszintjük a határértékek fölé. Ezt a különbséget
az eltérő genetikai állomány és az emiatt eltérő anyagcsere okozza. Már ma is
képesek vagyunk bárkinek megmondani, hogy a genetikai jellegei alapján, milyen
veszélyekkel kell számolnia. De nem csak a betegségek előfordulásának valószínűségét
tudja előre jelezni a genetikai profil, hanem az egyes gyógyszerek hatékonyságát
is. Egy-egy betegségre ma általában azt a gyógyszert adják, ami a legtöbb esetben
hatásos, ha ez nem működik, akkor próbálkoznak a következővel és így tovább.
Annak, hogy kinél melyik gyógyszer hatásos gyakran genetikai háttere van, így
ez a genetikai elemzés alapján előre megállapítható. Ezt nevezik molekuláris
tenyérjóslásnak .
A jelenlegi és az eljövendő orvoslás paradigmája:
 |
 |
Bűnüldözés
A
DNS-ujjlenyomat minden eddiginél hatékonyabb módszert kínál arra, hogy egy egyént
beazonosítsanak. Az utóbbi tizenöt évben az USA-ban 13 ember, akit korábban
már halálra ítéltek, ártatlansága bizonyosodott be ezzel a módszerrel. A Georgia
Innocence Project négy év alatt 193 ártatlanul elítéltet tudott kiszabadítani
a DNS ujjlenyomatok alapján. A képen látható Robert Clark (balra) 25 év ártatlanul
letöltött börtön után szabadult.
Természetesen nem csak a bűnüldöző szervek érdeklődhetnek valaki genetikai profilja
iránt, fontos lehet ez az egészség- és életbiztosítóknak is, akik az egyéni
díjszabást a kockázatokhoz kívánják mérni. Egyes munkáltatókat is érdekelhet,
hogy milyen betegségekre, esetleg milyen viselkedésre hajlamos, akit foglalkoztatni
akarnak.
Mezőgazdaság
A legnagyobb felzúdulás talán a biotechnológia mezőgazdasági
alkalmazását övezi. A 
genetikailag
módosított szervezetek (GMO-k) az ellenzőik által előszeretettel génpiszkált
elnevezéssel illetett fajtákkal szembeni fenntartásokat néhány pontban foglaltuk
össze.
• Immunológia
A táplálékba bevitt gének termékei válthatnak ki immunreakciót a fogyasztókban.
Nem tudhatjuk pontosan azt sem, hogy a bevitt gén milyen egyéb (esetleg mérgező,
vagy allergizáló) anyagok termelését okozzák a növényben.
• Ökológia
A GMO-k jelentős hatással lehetnek a környező élővilágra. A növények körében
nem ritka a hibridek kialakulása és egyes vírusok is képesek lehetnek géneket
egyik fajból a másikba szállítani. Így viszont létrejöhetnek olyan szupergyomok
, amikkel szemben az ökoszisztémák védtelenek. Az is gondot okozhat, hogy
a növényekben kifejeződő rovarölő anyagok nem csak azok kártevőire hatnak, hanem
például a virágporral a környező fák levelére jutva minden ott élő rovarra.
Alapvető probléma lehet a GMO növénytermesztéssel, hogy még tovább csökkenti
a területek diverzitását, ami a nagyüzemi gazdálkodás miatt már amúgy is kicsi.
• Gazdaság, politika
A GMO vetőmagok függésbe hozzák a termelőket a mezőgazdasági multiktól.
Egy adott gyomirtóval szemben rezisztens növény termesztéséhez minden évben
meg kell venni az adott gyomirtót a cégtől. Egy létező, de nem használt technológia
azt is lehetővé teszi, hogy az eladott magokból fejlődő növény csak csírázásra
képtelen magokat termeljen, tehát a magot is évente kelljen vásárolni. Ezen
vélemények szerint a GMO-k egy új, a multinacionális cégek által gyakorolt gyarmatosítás
eszközei.
2.
Nézz utána, mely országokban és milyen mértékben termelnek GMO-kat!
3. Keress utána, mi az a roundup-ready fajta!
Orvoslás
Érthetően itt kevesebb ellenzője van az új módszereknek, hiszen azok a gyógyítás céljait szolgálják. Ennek ellenére ezekkel kapcsolatban is felhívják a figyelmet veszélyekre és etikai megfontolásokra. Egyes génterápiás beavatkozásoknál a bevitt sejtek (valószínűleg a genetikai módosítás miatt) elrákosodtak. Valós etikai aggályokat vet fel a klónozás és az embrionális őssejtek használata. Ebben az esetben azért hoznának létre emberi embriókat, hogy azok egyes sejtjeit felhasználják (ezt ma sehol nem csinálják). A szaporítási célú, reprodukciós klónozás szintén ingoványos terület. Sokan attól is tartanak, hogy ezek a hatékony, de nagyon drága módszerek még tovább távolítják egymástól a szegény és gazdag országok életminőségét. Szerintük nem olyan betegségek kezelésére kellene költeni milliárdok, mint az öröklött immunhiány, amiben legfeljebb 1000 gyermek szenved az egész bolygón, hanem inkább a maláriával kellene foglalkozni, aminek évente 3 000 000 áldozata van. Többen tartanak attól, hogy az emberi gének vizsgálata és módosítása megnyithatja az utat az embertenyésztés, az eugenika új korszaka felé.
Bűnüldözés
A nyugati államokban sokan vannak, akik féltik egyéni szabadságjogaikat az túlzott állami beavatkozástól. Szerintük a DNS ujjlenyomat minden korábbinál több információt ad az egyénekről az állam kézébe, ami még totálisabb kontrolt tesz lehetővé. Ráadásul a DNS minta megszerzése nem is olyan feltűnő, mint az ujjlenyomat vagy a fénykép készítése, elég hozzá egy eldobott zsebkendő, megnyalt borítók, hajszál stb. Sokan figyelmeztetnek arra, hogy elkövetkezhet a genetikai alapú diszkrimináció új korszaka is, amikor valakit nem a tulajdonságai, hanem a génjeiben rejlő lehetőségek miatt és hátrányos megkülönböztetés. Arra is figyelmeztetnek, hogy a DNS ujjlenyomat vizsgálata a megbízhatóság hamis illúzióját keltheti. Ítéltek már el valakit DNS bizonyítékok alapján, mígnem kiderült, hogy létezik egy egypetéjű ikertestvére (akiről ő nem is tudott), aki a valódi tettes volt. 1993-ban egy orvos az ellene felhozott nemi erőszak vádjával szemben kétszer is meghamisította a DNS vizsgálat eredményét úgy, hogy egy a vénájába vezetett csőből adott idegen vért az azonosításhoz, így természetesen nem volt kimutatható az egyezés.
gél-elektroforézis,
DNS ujjlenyomat, szekvenálás, GMO, génterápia, klónozás