Rekombinante DNA-Technologie: Prinzipien und Anwendungen

Einführung

Rekombinante DNA-Technologie ist das Mittel, durch das ein DNA-Molekül künstlich in vitro, oder in einer kontrollierten Umgebung außerhalb der Zelle, konstruiert wird, indem DNA-Segmente aus mindestens zwei Quellen kombiniert werden. Das neu konstruierte DNA-Molekül enthält spezifische Gene oder Eigenschaften, die für die Forschung in der menschlichen Gesundheit von Vorteil sein können.

Anwendungen

Rekombinante DNA-Techniken wurden für genetische Modifikationen verwendet, wie das Einfügen eines Gens in einen Organismus, das bestimmte Funktionen verändern oder schaffen wird. Zum Beispiel: Hinzufügen eines Hitzebeständigkeitsgens zu landwirtschaftlichen Nutzpflanzen. Rekombinante DNA wird auch verwendet, um therapeutische Produkte wie Impfstoffe, Proteine und Hormone herzustellen.

Durchbruch

Laut IS Johnson in einem Artikel in Science war das erste von der FDA zugelassene kommerzielle Gesundheitsprodukt, das aus rekombinanter DNA stammt, biosynthetisches „menschliches“ Insulin. Insulin ist ein relativ einfaches Protein zum Kopieren, daher war es ein idealer Kandidat.

Verfahren

Zuerst wird das gewünschte DNA-Molekül isoliert, indem die DNA um das Gen von Interesse mit Restriktionsenzymen geschnitten wird. Das Gen wird dann in einen Vektor eingefügt, oder ein Stück DNA, das sich selbst vermehren kann, wodurch ein rekombinantes DNA-Strang entsteht. Vektoren sind meist bakterielle Plasmide oder virale Phagen. Der Vektor wird dann in das speziell vorbereitete DNA einer Wirtszelle aufgenommen.

Bakterien als Wirt

Der häufigste Wirt, der zur Erstellung rekombinanter DNA verwendet wird, sind E. coli-Bakterien. Die E. coli-Zellen nehmen den Vektor mit dem gewünschten Gen auf und fügen es in ihre eigene DNA ein. Die Replikation erfolgt wie normal und erzeugt mehrere neue DNA-Stränge, die das neue Gen enthalten.

Ergebnis

Die Wirtszelle wird beginnen, Proteine auszudrücken, die aus der rekombinanten DNA erstellt wurden und isoliert und gereinigt werden können. Zum Beispiel kann das Insulingen in Bakterien eingefügt werden, wodurch sie das Insulinprotein herstellt, das als therapeutisches Produkt verwendet wird.