Genové inženýrství (Josef „Faskal“ Novák)

727 views

Published on

Genové inženýrství je soubor technik, kterými lze cíleně upravovat genetickou informaci.Tyto metody se zdají být uměle vytvořené, ale ve skutečnosti jsou přírodou hojně používané. Co všechno jsme od virů, bakterií i našich buněk odkoukali a k čemu nám to může sloužit?

Published in: Technology
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
727
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
3
Actions
Shares
0
Downloads
4
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Genové inženýrství (Josef „Faskal“ Novák)

  1. 1. Genové inženýrství
  2. 2. Genové inženýrství● Genové inženýrství je soubor technik určených k cílené manipulaci genetické informace● Cílené manipulaci? – alternativně: aplikace genetických poznatků na křížení zvířat a rostlin
  3. 3. Centrální „dogma“ molekulární biologie
  4. 4. Úvod Struktura DNA● Určena 1953● Primární sekvence: pořadí bazí● Dvoušroubovice tvořená dvěma antiparalelními vlákny● Hlavní nositel genetické informace (spolu s RNA a epigenetickou informací)
  5. 5. Úvod Co je gen● Definováno každým oborem jinak● Pro genové inženýrství – úsek DNA kódující protein+příslušné regulační oblasti● Pro klasického genetika - „vloha“● Identifikace genu: – Genetické metody (mutace+mapování) – Biochemické metody – nalezení proteinu => zpětné určení zodpovědného genu
  6. 6. Univerzální genetický kód● Všechny organismy používají stejný genetický kód (několik výjimek, hlavně obsazení nekódujících pozic)● DNA z různých organismů je vzájemně kompatibilní
  7. 7. Základy vztah genotypu a fenotypu● Gen kóduje protein, který má nějakou funkci● Monogenní znaky● Polygenní znaky – Výška, inteligence, hmotnost, krevní tlak – Většina chorob – Neléčitelné genovou terapií
  8. 8. Inspirace přírodou Mobilní elementy● Transpozomy a retroelementy● Úseky DNA, které jsou schopné se množit v rámci genomu – Nosí informaci pro svou replikaci a často selekční výhodu – resistenci nebo vyvolávají patogenitu – Často se nesprávně vloží ● Inaktivace rozrušeného místa => rakovina ● Při vyštěpení mohou vzít část hostitelské DNA – Genová duplikace● Bakteriální integrativní plasmidy
  9. 9. Restrikčně modifikační systém
  10. 10. Inspirace přírodou Selekční znaky● Využívání resistence na antibiotika● Obnova poškozených biosyntetických drah● Umožňují vybrat jednotlivé buňky, které si osvojily vnesenou DNA● Poznámka – existující resistence bakterií proti těžkým kovům (stříbro)
  11. 11. Nová metoda Sekvenace
  12. 12. Nová metoda PCR● Vyžaduje znalost sekvence
  13. 13. Izolace „speciální“ DNA● Forenzní analýza – Mitochondriální DNA, DNA pro určení identity – aDNA maximálně sto (stovky?) tisíc let (izolace DNA z dinosaurů nepotvrzena) ● DNA musí být rychle zmražena nebo vysušena (mumie)● Izolace DNA pro potřeby genového inženýrství● Praktická ukázka izolace DNA z rostlinného vzorku dnes večer!
  14. 14. Bezpečnost ● Biohazard I – běžná laboratoř, bakterie a viry neinfekční pro člověka ● Biohazard II – málo infekční (obtížně šiřitelné) ● Biohazard III – nebezpečné a exotické choroby ● Biohazard IV – choroby smrtelné, neléčitelné a bez známé prevenceOtázka – zařaďte: ebola chřipka (běžná), SARS,salmonela, tuberkulóza, HIV, GMO
  15. 15. Hlavní využití primární výzkum● Knock-out● Knock-down● Knock-in● Zkoumání lokalizace a exprese● Úpravy pro usnadnění biochemických analýz
  16. 16. Bakteriálníbeta-svorka+GFP
  17. 17. Zeleně: Tubulin+GFPOtázka:Jak se liší uspořádánítubulinu v buňkách sprůduchy a bez nic?
  18. 18. Zeleně:14-3-3-φ/GFPtransgeneČerveně:Autofluorescencechlorofylu
  19. 19. Využití: produkce proteinů ve velkém● První – inzulin v bakteriích (1977)● Rostlinné očkování● Produkce enzymů – Vylepšení produkce „přírodních“ enzymů● Hypoteticky možnost libovolný protein produkovat ve velkém množství – Protein pavoučího vlákna => lepší, než kevlar
  20. 20. GMO Plodiny● Cílené úpravy, technicky stejné, jako ty probíhající přirozeně, které jsou ale velmi nepravděpodobné● Plodiny nesoucí Bt toxin – v „běžných podmínkách“ (využívání pesticidů) srovnatelný výnos, bez použití pesticidů výnos +80 % – Budoucí uplatnění GMO hlavně v rozvojových zemích● Možný přenos DNA na člověka? – „Rostliny mají geny ?!?“● Pokud je GMO riziko, pak hlavně pro životní prostředí (ryby)● 25 let zkoumání, 130 nezávislých týmů, konsenzus – bezpečné při dodržení předběžné opatrnosti
  21. 21. Únik resistence na antibiotika● Horizontální genový transfer – Běžný jev, hlavně prokatyota a nižší eukaryota – Genom bakterie Wolbachia (endosymbiont) se v evoluci přenesl do některých druhů hmyzu – Separovaná germinální linie u zvířat● Používané selekční znaky se běžně vyskytují – Resistence na ampicilin nese 10 % půdních bakterií – Přenos resistence
  22. 22. Výhody● Omezení využití pesticidů a zvýšení resistence – Využitelné pro rozvojové země – „Obsahuje GMO x 12x povrchově ošetřeno pesticidy“● Úprava obsahu živin – Zlatá rýže, sója s upraveným obsahem aminokyselin
  23. 23. Nevýhody● Mezinárodní korporace● Závislost zemědělce na výrobci (i u konvenčních – heterózní efekt)● Možnost vzniku resistence u příbuzných plevelů (x DNA jako DNA – stejně dobře se může přenést i „přirozená“ resistence)● Možnost úniku GMO do prostředí => ekologická katastrofa?● Bt toxin a ničení včelstev? Úhyn motýla monarch?● Setkání s látkami, se kterými se člověk v evoluci nesetkal? (x kiwi, mechanismus trávení)
  24. 24. Nechvalně známý Pusztai affair● Jedna z prvních velkých nezávislých studií o bezpečnosti GMO (1998)● Lektin ze sněženky do brambor => imunodeficience u potkanů a pomalejší růst● Špatný pokus – Kontrolní brambory obsahovaly +20 % proteinů a potkanům byly podávány především brambory – Dalším skupinám se výsledky nepodařilo zopakovat – Peer Review: „experiments were poorly designed, contained uncertainties in the composition of diets, did not have a large enough number of rats, used incorrect statistical methods and lacked consistency within experiments“● Hysterie ze strany tisku, předtím snad snaha umlčet Puszataiho
  25. 25. Nová plodina musí být testována● Výzkum vložené DNA a syntetizovaných proteinů● Analýza chemického složení plodiny, měření obsahu živin (ptáci preferují GMO před BIO), přítomnost známých toxinů a alergenů (vnesení genu může změnit jejich regulaci)● Určení, jestli nevznikají nové alergeny – Odhad průměrné spotřeby – Test na zvířatech: krátkodobý (několik dní), dlouhodobý (několik málo generací)● Lepší kontrola, než u konvenčních metod
  26. 26. „přírodní experimenty“● Experimenty s blokací myostatinu● Vychází z přirozeně vzniklých mutantů – Stovky let testování konzumenty
  27. 27. Využití: Genová terapie● Úprava genetické informace za účelem opravit existující chybu● Odpůrci: velmi emocionální apokalyptické vize, „pokoušení osudu a hraní na boha“● Zastánci: zázračná léčba umožňující vymýcení nemocí● Reálně: poměrně omezená metoda na pouze některé cíle, v současnosti stále experimentální procedura
  28. 28. Nosiče DNA● Stabilní/dočasná● Vnesení nahé DNA● Lipozomy● Virové – Odvozené od (vykuchaných) virů – Integrativní – nebezpečí vzniku rakoviny (x chemoterapie, imunosuprese, rengen/CT) – Stabilně přítomné
  29. 29. Čas na diskuzi● Aplikované flebotonium
  30. 30. Děkuji za pozornost Mgr. Josef „Faskal“ Novák faskal@seznam.cz

×