Генетско инженерство

Генетско инженерство , кое се нарекува и  генетска модификација , е директна манипулација на геномот на еден организам преку користење на биотехнологија. Нова ДНК може да се вметне во геномот-домаќин преку претходно издвојување и копирање на потребниот генетски материјал со користење на методите на молекуларно клонирање за да се создаде ДНК секвенца, или преку синтетизирање на ДНК, а потоа вметнување на оваа структура во организмот-домаќин. Гените можат да се отстранат, или „елиминират“, со нуклеаза.  Генетско мапирање ,  е друга техника која користи хомологно рекомбинирње за да го измени ендогениот ген, и може да се користи за бришење ген, отстранување егзони, додавање ген или воведување точкести мутации.

Организамот кој се создава преку генетско инженерство се смета за генетски изменет организам (ГМО). Првите ГМО беа бактерии, во 1973 г.; во 1974 г. беа создадени ГМ глувци. Во 1982 г. се комерцијализираа бактерии кои создаваат инсулин, а генетско изменетата храна се продава од 1994 г. Глофиш (GloFish), кој беше првиот ГМО наменет како милениче, беше најпрво продаден во САД во декември 2003 година.

Техниките на генетско инженерство се применуваат во бројни области, меѓу кои истражувањето, земјоделството, индустриската биотехнологија и медицината. Ензимите кои се користат во прашокот за перење и лековите како инсулинот и хормонот за раст кај луѓето се произведуваат во ГМ клетки. Експерименталните ГМ клеточни линии и ГМ животни како глувците или „зебрафиш“ (zebrafish) се користат за истражувачки цели, додека пак генетски изменети растенија се комерцијализирани.

Дефиниција
Генетското инженерство го изменува составот на еден ораганизам преку употреба на техники кои го отстрануваат наследниот материјал или воведуваат ДНК која е изготвена надвор од организмот било директно во домаќинот или во ќелијата што е потоа споена или хибридизирана со домаќинот. Ова вклучува користење на техники за рекомбинирана нуклеинска киселина (ДНК или РНК) за да се создаде нова комбинација на наследен гентески материјал по кој следи спојувањето на тој материјал било индиректно преку систем вектор или непосредно преку техники на микро-инјектирање, макро-инјектирање и микро-енкапсулација.

Вообичаено, генетското инженерство не вклучува природно размножување на животните и растенијата, вонтелесно оплодување, вбризгување (индукција) на полиплоиди, техники на мутагенеза и клеточно спојување кои не користат во процесот реструктуирани нуклеински киселини или генетски изменет организам. Меѓутоа, Европската комисија, во принцип, го дефинира генетското инженерство и како процес кој вклучува селективно размножување и други средства за вештачка селекција.Staff Economic Impacts of Genetically Modified Crops on the Agri-Food Sector; P. 42 Glossary - Term and Definitions The European Commission Directorate-General for Agriculture, "Genetic engineering: The manipulation of an organism's genetic endowment by introducing or eliminating specific genes through modern molecular biology techniques. A broad definition of genetic
engineering also includes selective breeding and other means of artificial selection.",  Retrieved 5 November 2012 Иако не се сметаат за генетско инженерство, , истражувањата за клонирање и матични клетки се тесно поврзани и генетското инженерство може да се употреби во нив. Синтетичка биологија е нова дисциплина која го носи генетското инженерство чекор напред преку воведување на вештачко синтетизиран генетски материјал од суровини кои се наоѓаат во еден организам.

Ако генетскиот материјал од друг вид се додаде на домаќинот, организмот кој ќе се добие се нарекува трансгенетски. Ако се користи генетски материјал од исти видови или видови кои можат нормално да се размножуваат со домаќинот организмот којшто ќе се добие се нарекува цисгенетски. Генетското инженерство може да се користи и за отстранување на генетскиот материјал од одредениот организам, на тој начин создавајќи организам со елиминиран ген. Во Европа, генетска модификација е синоним на генетското инженерство, додека пак во Соединатите Американски Држави може да се однесува и на вообичените методи на размножување.Staff Biotechnology - Glossary of Agricultural Biotechnology Terms  United States Department of Agriculture, "Genetic modification: The production of heritable improvements in plants or animals for specific uses, via either genetic engineering or other more traditional methods. Some countries other than the United States use this term to refer specifically to genetic engineering.", Retrieved 5 November 2012 Канадскиот регулативен систем се заснова на тоа дали производот има невообичаени одлики независно од методот или потеклото. Со други зборови, производот се регулира како генетски изменет ако носи особина којашто претходно ја немал видот, без разлика дали бил создаден пат на традиционални методи на размножување (на пр. селективно размножување, клеточно спојување, размножување со мутации) или генетско инженерство.Evans, Brent and Lupescu, Mihai (15 July 2012) Canada - Agricultural Biotechnology Annual – 2012  GAIN (Global Agricultural Information Network) report CA12029, United States Department of Agriculture, Foreifn Agricultural Service, Retrieved 5 November 2012Staff (28 November 2005) Health Canada - The Regulation of Genetically Modified Food  Glossary definition of Genetically Modified: "An organism, such as a plant, animal or bacterium, is considered genetically modified if its genetic material has been altered through any method, including conventional breeding. A 'GMO' is a genetically modified organism.", Retrieved 5 November 2012 Во научната заедница, обично не се употребува поимот „генетско инженерство“, туку се претпочитаат поспецифични поими како што е „трансгенетски“.

Генетски изменети организми

Растенијата, животните или микроорганизмите коишто се променети преку генетско инженерство се нарекуваат генетски изменети организми или ГМО. Првите организми што беа генетски изменети се бактериите. Плазмидната ДНК што содржи нови гени може да се вметне во ќелијата на бактеријата и тогаш бактеријата ќе ги експресира тие гени. Овие гени можат да кодираат лекови и ензими што преработуваат храна и други супстрати.Panesar, Pamit et al (2010) "Enzymes in Food Processing: Fundamentals and Potential Applications", Chapter 10, I K International Publishing House, ISBN 978-9380026336 Растенијата се модифицираат за заштита од инсекти, отпорност на хербициди, отпорност на вируси, подобрена исхрана, отпорност на притисоците од животната средина и производство на орални вакцини. Повеќето комерцијализирани ГМО се земјоделски културни растенија отпорни на инсекти и/или на хербицид. Генетски изменетите животни се употребуваат за истражување, како примероци и за производство на земјоделски и фармацевтски производи. Ги опфаќаат животните со елиминран ген, со зголемена осетливост на болест, со хормони за зголемен раст и со способност за екпресирање на белковини во своето млеко.

Историја

Илјадници години, луѓето ги менуваат геномите на видовите преку вештачка селекција и понеодамна преку мутагенеза. Надвор од размножувањето и мутациите, генетското инженерство како непосредна манипулација со ДНК од страна на луѓето постои од 1970-тите години. Поимот „генетско инженерство“ прво го образува Џек Вилијамсон во неговиот научна фантастика роман Островот на змејот, објавен во 1951 година, една година пред Алфред Херши и Марта Чејс да ја утврдат улогата на ДНК во наследност, а две години пред Џејмс Ватсон и Францис Крик да докажат дека молекулата на ДНК има двојно спирална структура.


 Во 1972 година, Пол Берг ги создаде првте молекули на рекомбинирана ДНК со комбинирање на ДНК од мајмунскиот вирус СВ40 и од ламбда вирус. Во 1973 година, Херберт Бојер и Стенли Кохен го создадоа првиот трансгенетски организам преку вметнување на гени отпорни на антибиотици во плазмидот на бактеријатаE. coli. Една година подоцна, Рудолг Јениш создаде трансгенетски глушец преку воведување на надворешна ДНК во неговиот ембрион, создавајќи го првото трансгенетско животно во светот.Jaenisch, R. and Mintz, B. (1974 ) Simian virus 40 DNA sequences in DNA of healthy adult mice derived from preimplantation blastocysts injected with viral DNA. Proc. Natl. Acad. 71(4) 1250–1254    Овие достигнувања доведоа до загрижености во научната заедница за можните ризици од генетското инженерство, коишто прво беа потемелно разгледани на Конференцијата во Асимолару во 1975 година. Една од главните препораки од оваа средба беше да се воспостави владин надзор врз истражувањата од областа на рекомбинирана ДНК сè додека не се смета дека технологијата е безбедна.

Првата компанија за генетско инженерство, Џенентек, ја основаа Херберт Бојер и Роберт Свансон во 1976 година. а по една година компанијата создаде човечка белковина (соматостатин) во  Ешерихија Коли  (E.coli). Во 1978 година, Џенентек го најави производството на човечки инсулин добиен по пат на генетско инженерство. Во 1980 година, Врховниот суд на САД во судскиот случај Дајмонд против Чакрабарти пресуди дека  генетски изменетиот живот може да се патентира. Во 1982 година, Управата за храна и лекови го одобри пуштањето во употреба на инсулинот произведен од бактерија, брендиран како хумулин.

Во 1970-тите,  дипломираниот студент на Универзитетот на Висконсин-Мадисон, Стивен Линдов  заедно со Д.Ц. Арни и Ц. Апер ја открија бактеријата што тој ја утврди како  Псевдомонас сиринџи (P. Syringae) којашто одигра улога во формирањето на ледени јадра, а во 1977 година, го откри мутираниот ледена нишка. Подоцна, тој успешно го создаде рекомбинираната ледена нишка.H. Patricia Hynes. (1989) Biotechnology in agriculture: an analysis of selected technologies and policy in the United States.  Reproductive and Genetic Engineering (2)1:39–49   Во 1983 година, биотехнолошката компанија, Адвенсд Џенетик Сајансес (АГС анг.AGS) поднесе барање за дозвола до американската влада да изврши испитувања на терен на ледената нишка од  Псевдомонас сиринџи за заштита на земјоделските култури од замрзнување. Но, групите за животна средина и демонстрантите ги одложија испитувањата преку правни предизвици за четири години.Rebecca Bratspies (2007) Some Thoughts on the American Approach to Regulating Genetically Modified Organisms.  Kansas Journal of Law and Public Policy 16:393  Во 1987 година, ледената нишка од  Псевдомонас сиринџи''' стана првиот генетски изменет организам (ГМО) што беше пуштен во употреба во животната средина,BBC News 14 June 2002 GM crops: A bitter harvest? кога во Калифорнија поле со јагоди и поле со компири беа испрскани со него.Thomas H. Maugh II for the Los Angeles Times. June 09, 1987.  Altered Bacterium Does Its Job : Frost Failed to Damage Sprayed Test Crop, Company Says И на двете испитувања се сптотивставија активистичките групи ноќта пред да се извршат испитувањата: „Првото место за испитување во светот го привлече првиот трашер за поле во светот“.

Првите испитувања на терен на генетски изменетите растенија беа во Франција и САД во 1986 година, тутуните беа изменети за да бидат отпорни на хербициди. Народна Република Кина е првата земја што ги комерцијализираше трансгенетските растенија, воведувајќи, во 1992 година, тутун отпорен на вируси. Во 1994 година, Калџин доби дозвола за комерцијално пуштање во употреба на доматот Флавр Савр, домат изменет за подолго да издржува на рафтовите. Во 1994 година, Европската Унија го одобри тутунот изменет да биде отпорен на хербицидот бромоксинил, правејќи го да биде првото генетски изменето растение комерцијализирано во Европа. Во 1995 година, по одобрувањето од ФДА, Агенцијата за заштита на животната средина го одобри како безбеден компирот БТ (Bt), правејќи го првото растение што произведува пестициди да биде одобрено во САД.Genetically Altered Potato Ok'd For Crops Lawrence Journal-World - 6 May 1995 Во 2009 година, комерцијално се одгледаа 11 трансгенетски растенија во 25 земји, од кои најголеми области имаше во САД, Бразил, Аргентина, Индија, Канада, Кина, Парагвај и Јужна Африка.Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2009 ISAAA Brief 41-2009, 23 February 2010. Retrieved 10 August 2010

Во доцните 1980-ти и раните 1990-ти, организации, меѓу кои и ФАО и СЗО,WHO (1987): Principles for the Safety Assessment of Food Additives and Contaminants in Food, Environmental Health Criteria 70. World Health Organization, GenevaWHO (1991): Strategies for assessing the safety of foods produced by biotechnology, Report of a Joint FAO/WHO Consultation. World Health Organization, GenevaWHO (1993): Health aspects of marker genes in genetically modified plants, Report of a WHO Workshop. World Health Organization, GenevaWHO (1995): Application of the principle of substantial equivalence to the safety evaluation of foods or food components from plants derived by modern biotechnology, Report of a WHO Workshop. World Health Organization, Geneva даваа совети за одредување на безбедноста на генетски изменетите растенија и храна.
Во 2010 година, научници од Институтот Џ. Крег Вентер, објавија дека го создале првиот вештачки бактериски геном, и го додале на клетка која не содржи ДНК. Произлезената бактерија, наречена Синтија, е првата форма на вештачки живот во светот.

Процес

Првиот чекор е да се избере и да се издвои генот што ќе се вметне во генетски изменетиот организам. Од 2012 година, повеќето комерцијализирани ГМ растенија имаат во нив пренесени гени што овозможуваат заштита од инсекти или отпорност на хербициди. Генот може да се издвои со користење на рестриктивни ензими за да се раздели ДНК на делови и со користење на гелна електрофореза за да се одделат според должината. Исто така, и полимеро-верижната реакција (ПВР) може да се употреби за да се зголеми еден генетски сегмент, што потоа ќе се издвои преку гелна електрофореза. Ако избраниот ген или геномот на организмот-дарител е добро проучен може да биде присутен во генетската библиотека. Ако ДНК секвенцата е позната, а нема примероци од генот што е на располагање, таа може вештачки да се синтетизира.

Генот што ќе се вметне во генетски изменетиот организам мора да се комбинира со други генетски елементи за да функционира соодветно. Тој може да се модифицира и во оваа етапа за подобра експресија или делотворност. Како и генот што ќе се вметне, така и повеќето сегменти содржат промотерни и терминаторни сегменти, како и генот селективен маркер. Промоторната област иницира транскрипција на генот и може да се користи за контролирање на положбата и нивото на експресија на генот, додека терминаторната област ја завршува транскрипцијата. Селективниот маркер, кој во повеќето случи му дава на организмот во којшто е експресиран отпорност на антибиотици, е потребен за да се одреди кои клетки ќе се преобразат со новиот ген. Сегментите се создаваат со користење на техники за рекомбинирана ДНК, како што се рестриктивни прикази, лигациии и молекуларно клонирање. Манипулацијата на ДНК обично се случува во плазмидот.

Најпознатата форма на генетско инженерство вклучува вметнување на нов генетски материјал каде било во геномот-домаќин.  Други техники овозможуваат новиот генетски материјал да се вметне на одредено место во геномот-домаќин или предизвикуваат мутации на посакуваните генски локуси способни за елиминирање на ендогени гени.  Техниката на генетско мапирање користи хомологно рекомбинирање за да ги мапира посакуваните промени на одреден ендоген ген. Ова се случува многу ретко и обично има потреба од користење на селективни маркери.  Честотата на генетското мапирање може значително да се подобри со употребата на генетско- изменетите нуклеази како што е нуклеазата цинков прст, генетски-изменетата ендонуклеаза на домаќинот, или нуклеази создадени од ТАЛ ефектори.
За дополнително да се подобри генетското мапирање, проектираните нуклеази можат да се користат и за воведување на мутации во ендогените гени што предизвикуваат генетско елиминирање.

Трансформација

Околу 1% од бактериите се природно способни да заземат туѓа ДНК, но може да се наведат и кон други бактерии. Напрегањето на бактериите, на пример со топлински шок или електричен шок, може да ја направи клеточната мембрана пропустлива за ДНК што потоа може да се вклучи во нивниот геном или да постои како екстрахромозомална ДНК. ДНК обично се вметнува во животниските клетки преку микроинјекција, каде што може да се инјектира преку клеточната јадрена обвивка директно во јадрото или со употреба на вирални вектори. Кај растенијата, ДНК обично се вметнува со користење на “Агробактериската”-посредувачка рекомбинација или преку биолистика.

Кај “Агробактериската”-посредувачка рекомбинација плазмидната стуктура содржи Т-ДНК, ДНК што е одговорна за вметнување на ДНК во геномот-домаќин на растението. Овој плазмид се трансформира во Агробактерија што не содржи плазмиди и тогаш растителните клетки се заразени. Тогаш, Агробактерија природно ќе го вметне генетскиот материјал во растителните клетки. Кај биолистиката, трансформациските честички од злато или волфрам се обвиени со ДНК и потоа инјектирани во младите растителни клетки или во растителните ембриони. Дел од генетскиот материјал ќе навлезе во клетките и ќе ги трансформира. Овој метод може да се користи на растенија што не се осетливи на инфекција од Агробактерија, а овозможува и трансформација на растителните пластиди. Друг метод на трасформација на растителните и животниските клетки е електропорација. Електропорацијата вклучува подложување на растителните или животинските клетки на електричен шок, кој може да ја направи клеточната мембрана пропустлива за плазмидна ДНК. Во некои случаи, електропоратираните клетки ја вклучуваат ДНК во својот геном. Заради штетата предизвикана на клетките и ДНК, делотворноста на трансформацијата од биолистиката и од електропорацијата е помала отколку од агробактериската-посредувачка рекомбинација и од микроинјектирањето.

Зашто често само една клетка се трансформира со генетскиот материјал, организмот треба да се регенерира од таа единствена клетка. Бидејќи бактериите се состојат од една клетка и клонично се размножуваат регенерацијата не е потребна. Кај растенијата ова се постигнува со употреба на ткивна култура. Секој растителен вид има различни потреби за успешна регенерација преку ткивната култура. Ако постапката е успешна, се произведува зрело растение што содржи трансген во секоја клетка. Кај животните е неопходно да се утврди дека вметната ДНК е присутна во ембрионални матични клетки. Селективните маркери се користат за лесно да се распознаваат трансформнираните и нетрансформираните клетки. Иако се развиени бројни стратегии за отстранување на селективниот маркер од зрелите трансгенетски растенија, овие маркери се обично присутни во трансгенетскиот организам. Кога ќе се создаде потомството, може врз него да се извршат тестови за откривање на присуството на генот. Целото потомство од првата генерација ќе биде хетерозиготна за вметнатиот ген и мора да се спојат заедно за да создадат хомозиготно животно.

Дополнителните испитувања користат ПВР, Саутер хибридизација, и се спроведува ДНК секвенционирање за да се утврди дека еден организам го содржи новиот ген. Овие испитувања го утврдуваат и хромозомското место и бројот на копии на вметнатиот ген. Присуството на генот не гарантира дека ќе се експресира на соодветните нивоа во одреденото ткиво па се употребуваат методи што се грижат за и ги мерат генските производи (РНК и белковина). Тие вклучуваат нортерн хибридизација, квантитатив РТ-ПЦР, Вестерн блот, имунофлуоресценција, ЕЛИСА и фенотипска анализа. За стабилна трансформација генот треба да се пренесе на потомството според моделот на Менделовите закони, па и потомството на организмот се проучува.

Уредување на геномот

Уредувањето на геномот е вид на генетско инженерство во кое ДНК се вметнува, заменува или отстранува од геномот со користење на вештачки добиени нуклеази или со "молекуларни ножици". Нуклеазите создаваат одреден двоен расцеп на нишката (ДСБ) на посакуваните места во геномот, и ги поттикнува клеточните ендогени механизми да го поправат предизвиканиот прекин преку природни процеси на хомологно рекомбинирање (ХР) и спојување на нехомологни краеви (НХЕЈ). Во моментов има четири фамилии на генетски-изменети нулеази: мегануклеази, нуклеази цинков прст (ЗФН), ТАЛЕН (TALENs), and ЦРИСПРи.

 Примени 

Генетското инженерство се применува во медицината, истражувањата, индустријата и земјоделството и може да се кориси на голем број растенија, животни и микроорганизми.

 Медицина 

Во медицината, генетското инженерство се користи за масивно производство на инсулин, човечки хормони за раст, фолистим (за лекување на неплодност), човечки албумин, моноклонални антитела, антихемофилни фактори, вакцини и многу други лекови.(10 December 2012) Engineering algae to make complex anti-cancer 'designer' drug PhysOrg, Retrieved 15 April 2013 Вакцинацијата обично вклучува инјектирање слаби, живи, мртви или неактивни форми на вируси или нивните отрови во личноста што е имунизирана. Генетски изменетите вируси се развиваат за сè уште да можат да даваат имуност, но ги немаат заразните секвенци. Хибридомите на глушецот, клетки споени заедно за да создадат моноклонални антитела, се очовечија преку генетското инженерство за да создаваат човечки моноклонални антитела. Генетското инженерство покажа ветување за лекување на одредени форми на рак.Coghlan, Andy (26 March 2013) Gene therapy cures leukaemia in eight days The New Scientist, Retrieved 15 April 2013Coghlan, Andy (10 February 2013)  Liver cancer survival time tripled by virus New Scientist, Retrieved 15 April 2013

Генетското инженерство се користи за да се создадат животински модели на човечки болести. Генетски изменетите глувци се најчестите животниски модели за генетско инженерство. Тие се користат за да се проучува и обликува рак (онкоглушец), дебелина, срцеви болести, дијабетес, артритис, дрогирање со отровни материи, вознемиреност, стареење и Паркинсонова болест. Можните лекови може да се испитуваат на овие модели од глувци. Исто така, се одгледани и генетски изменети свињи со цел да се зголеми успешноста во пресадувањето на органи од свиња на човек.

Генотерапијата е генетско инженерство на луѓе преку заменување на неисправните човечки гени со функционални копии. Ова може да се случи во соматските или герминативни ткива. Ако генот се вметне во герминативното ткиво, тој може да се пренесе на потомците на таа личност. Генотерапијата успешно се користи за лекување на бројни болести, меѓу кои и СЦИД поврзана со X, хронична лимфоцитна лекемија (ЦЛЛ), и Паркинсонова болест. Во 2012 година, по нејзиното прифаќање од Европската комисија, Глибера стана првата генетска терапија одобрена за клиничка употреба и во Европа и во САД.Gallagher, James. (2 November 2012) BBC News – Gene therapy: Glybera approved by European Commission. Bbc.co.uk. Посетено на 15 December 2012. Исто така, постојат и етички загрижености за тоа дали треба технологијата да се употребува не само за лекување, но и за подобрување, модифицирање или изменување на изгледот на човечките суштества, приспособливоста, интелегенцијата, карактерот или однесувањето. Тешко е да се воспостави и разликата помеѓу лек и подобување. Трансхуманистите го сметаат разубувањето на луѓето пожелно.

 Истражување 

Генетското инженерство е важна алтака за научниците. Гените и другите генетски информации од голем број организми се трансформираат во бактерии за зачувување и модиифкација, создавајќи во процесот генетски изменети бактерии. Бактериите се евтини, лесни за одледување, клонални, се размножуваат брзо, доста лесно се трансформираат и речиси бесконечно може да се зачуваат на температура од -80 °C. Штом генот е издвоен може да се зачува во бактерија обезбедувајќи неограничена понуда за истражување.

Им се врши генетско инженерство на организмите за да се откријат функциите на одредени гени. Ова може да биде ефектот на фенотипот на организмот, каде што генот се екпресира или со кои други гени си влијаат. Овие експерименти обично вклучуваат губење на функцијата, добивање функција, следење и експресија.

 Експерименти за губење на функцијата, како што е случајот со експериментот за генско елиминирање, се оние екперименти каде што организмот се модифицира за да нема активност на еден или повеќе гени. Експериментот за елиминирање вклучува создавање и манипулација на ДНК структурата вонтелесно, кој, при едноставено елиминирање, се состои од копија од посакуваниот ген што е така изменет за да биде нефукционален. Ембрионските матични клетки го припојуват изменетиот ген, кој ја заменува веќе присутната функционална копија. Овие матични клетки се инјектираат во бластоцистите, кои се всадени во сурогат мајките. Ова овозможува екпериментаторот да ги анализира недостатоците што ги предизвикува ова мутација и со тоа да ја одреди улогата на одредени гени. Ова се користи особено често во развојната биологија. Друг метод, корисен во организми како што е Дрозофила (овошна мушичка), е да се предизвикаат мутации кај голема популација и потоа да се извршат тестови кај потомството за да се открие дали ја има посакуваната мутација. Сличен процес може да се користи и кај растенијата и кај прокариотите.
 Експреименти за добивање на функции, логичка копија на организмите со елиминиран ген. Овие експерименти се вршат во комбинација со експериментите за елиминирање за попрецизно да се воспостави функцијата на посакуваниот ген. Процесот е прилично ист како оној во нокаут инженерството, освен тоа што структурата е наменета да ја зголеми функцијата на генот, обично преку обезбедување на дополнителни копии на генот или преку почесто предизвикување на синтеза на белковината.
 Експерименти за следење, коишто бараат да се добијат инфромации за местото и интеракцијата на посакуваната белковина. Еден начин за да се направи ова е да се замени дивиот тип со 'соединет' ген, што е спротивставување на дивиот тип со елементи за известување како што е зелената флуоресцентна белковина (ГФП) што ќе овожможи лесна визуализација на производите од генетската модификација. Додека ове е корисна техника, манипулацијата може да ја уништи функцијата на генот, создавајќи несакани ефекти и можеби ставајќи ги под сомнение резултатите од експериментот. Во моментов се во развој пософистицирани техники што може да ги следат производите на белковината без притоа да ја намалуваат нивната функција, како што е собирањето на мали секвенци коишто ќе послужат како обврзувачки мотиви за моноклоналните антитела.
 Анализите на експресијата''' се стремат да откријат каде и кога се создаваат одредени белковини. Во овие експерименти, ДНК секвенцата пред ДНК што ја кодира белковината, позната како генски промотер, е повторно воведен во организам со регион што кодира белковина заменета со известувачки ген како што е ГФП или ензим што ја катализира продукцијата на бојата. На овој начин, може да се набљудуваат времето и местото каде што се создава одередена белковина. Анализите на експресијата може да се оденсат чекор напред преку менување на промотерот за да се открие кои делчиња се суштински за соодветната експресија на генот и се всушност ограничени од белковинските фактори за транскрипција; овој процес е познат како удирање на промотерот.

Индустриски 

Со користењето на техниките за генетско инженерство, може да  се трансформираат микроорганизми како што се бактериите или квасецот, или да се трансформираат клетките на повеќеклеточните организми како што се инсектите или цицачите, преку генетско кодирање на корисните белковини, како што е ензимот, така што трансформираниот организам прекумерно ќе ја  изрази посакуваната белковина.  Може да се произведат масивни количини на белковина преку одгледување на трансформираниот организам во биореакторска опрема со користење на техниките на индустриска ферментација, а потоа прочистување на белковината. Некои гени не функционираат добро во бактериите, па затоа може да се користат и квасец, клетки од инсекти или клетки од цицачи, од кои секој е еукариот. Овие техники се користат за да се произведат лекови како што е инсулинот, човечки хормон за раст и вакцини, додатоци како што е триптофанот, помош во производството на храна (Химозин во правење на сирење) и горива. Други примени во кои се вклучува испитувањето на генетски изменетите бактерии вклучуваат поттикнување на бактеријата да извршува задачи што се надвор од нејзиниот природен круг, како што е создавањето на биогоривата,Summers, Rebecca (24 April 2013) Bacteria churn out first ever petrol-like biofuel New Scientist, Retrieved 27 April 2013 чистењето на дамките од масло, јагленот и други отровни отпадоци и откривање на арсеник во водата за пиење.Sanderson, Katherine (24 February 2012) New Portable Kit Detects Arsenic In Wells Chemical and Engineering News, Retrieved 23 January 2013

Експериментални, лабораториски измерени индустриски примени
Во науката за материјалите, генетски изменетиот вирус се користи во академските лаборатории како скеле за склопување на литиумска батерија што е попријателски настроена кон животнат средина.

Се произведуваат бактерии за да функционираат како сензори преку изразување на флуоресцентната белковина во одредени околински услови.

Земјоделство

Една од најпознатите и контроверзни примени на генетското инженерство е создавањето и употребата на генетски изменети растенија или генетски изменети организми, како што е гентски изменетата риба, кои се користат за производство на генетски изменета храна и материјали со разни намени.  Во создавањето на генетски изменетите растенија постојат четири главни цели.

Едната цел, и првата којашто се реализира комерцијално, е да се обезбеди заштита од заканите од животната средина, како што е ладното (во случајот на бактеријата ледена нишка), или од патогените, ако што се инсектите или вирусите, и/или отпорност на хербициди. Има развиено или се во развој и растенија отпорни на габички и вируси. They have been developed to make the insect and weed management of crops easier and can indirectly increase crop yield.

Друга цел во создавањето на ГМО, е да се измени квалитетот на производството, на пример зголемување на хранливата вредност или обезбедување на покорисни индустриски квалитети или количества на производството. На пример, компирот Амфлора произведува покорисни индустриски мешавини од скроб. Кравите се изменети за да создаваат повеќе белковини во нивното млеко за да се олесни производството на сирење. Сојата и канолата генетски се модифицираат за да произведуваат поздрави масла.Rapeseed (canola) has been genetically engineered to modify its oil content with a gene encoding a "12:0 thioesterase" (TE) enzyme from the California bay plant (Umbellularia californica) to increase medium length fatty acids, see: Geo-pie.cornell.edu

Другата цел се состои од поттикнување на ГМО да произведе материјали што обично не ги создава. Еден пример е "фарминг", кое ги употребува растенијата како биореактори за да произведе вакцини, интермедијарни лекови или самите лекови; корисниот производ се прочистува од плодот и потоа се користи во стандардните фармацевтски процеси на производство.  Кравите и козите генетски се модифицираат за да експресираат лекови и други белковини во нивното млеко, а во 2009 година ФДА го одобри лекот што се произведе во козјото млеко.

Друга цел во создавањето на ГМО, е директно да се подобри производот преку забрзување на растот или преку зацврстување на организмот (кај растенијата, преку подобрување на отпорноста на сол, ладно или суша). Некои животни што се значајни за земјоделството се генетски изменети со хормони за растење за да се зголеми нивната големина.

Генетското инженерство на земјоделски култури може ја зголеми стапката на раст и отпорноста на различни болести што ги предизвикуват патогените и паразитите. Ова е корисно бидејќи може значително да го зголеми производството на изворите на храна  преку употребата на помлаку извори што би биле потебни како домаќини на светските растечки популации. Овие изменети растенија ќе ја намалат и употребата на хемикалии, како што се ѓубривата и пестицидите, и на тој начин ќе се намали сериозноста и честотата на штетите што ги предизвикуваат овие хемиски загадувања.Carrington, Damien (13 June 2012) GM crops good for environment, study finds The Guardian. Retrieved 16 June 2012

Биоуметност и забава
Генетското инженерство се употребува и за создавање на Биоуметност. Одредени бактерии генетски се модифицираат за да создават црно-бели фотографии.

Генетското инженерство се користи и за да се создадат романски елементи како што се каранфили со боја на лаванда,Phys.Org website. April 4, 2005 Plant gene replacement results in the world's only blue rose сини розиs, и светкава риба.Published PCT Application WO2000049150 "Chimeric Gene Constructs for Generation of Fluorescent Transgenic Ornamental Fish."  National University of Singapore 

Уредување

Уредувањето на генетското инженерство се однесува на преземените пристапи на владата за да ги одреди и контролира ризиците што се поврзани со развојот и пуштањето во употреба на генетски изменетите растенија. Постојат разлики меѓу земјите во уредувањето на ГМ растенија, од кои некои од позначајните разлики се помеѓу САД и Европа. Во дадена земја, уредувањето се разликува зависно од наменетата употреба на производите од генетското инженерство. На пример, растението што не е наменето за употреба како храна обично властите што се одговорни за безбедноста на храната не го разгледуваат.

Поврзано

Наводи

 Дополнителна литература 

Надворешни врски

GMO Safety - Information about research projects on the biological safety of genetically modified plants. 
GMO-compass, news on GMO en EU 

Категорија:Генетско инженерство
Категорија:Нови технологии
Категорија:Биоинженерство
Категорија:Биотехнологија
Категорија:Молекуларна биологија