סקירה כללית
אורגניזמים טרנסגניים מהונדסים גנטית לשאת גנים טרנסגנים ממין אחר כחלק מהגנום שלהם. הטרנסגן עשוי להיות גרסה שונה של אחד מהגנים של האורגניזם או גן שאינו קיים בגנום שלהם. טרנסגנים נוצרים בדרך כלל על ידי טכניקות שיבוט DNA ו-DNA רקומביננטי. חיידקים, צמחים ובעלי חיים מהונדסים מאפשרים למדענים לטפל בשאילתות ביולוגיות ולתכנן פתרונות מעשיים.
יצירת אורגניזם מהונדס
מדענים מתחילים בתהליך של טרנסגנזה ע"י הכנסת טרנסגן לגנום של אורגניזם על ידי בחירת טכניקה מתאימה. ישנן מספר שיטות ביולוגיות, כימיות ופיזיקליות של הנדסה גנטית. שיטה ביולוגית נפוצה כוללת החדרה בתיווך וירוס של DNA זר לגנום התא המארח, הנקראת טרנסדוקציה. שיטה כימית פופולרית משתמשת בסידן פוספט (Ca3(PO4)2). השיטה מבוססת על יצירת משקע DNA של Ca3(PO4)2 כדי להקל על קשירת DNA וכניסה לתאים. שיטות פיזיקליות כגון הזרקת מיקרו, טכניקה המשתמשת במחט דקה מזכוכית כדי להחדיר ידנית חומר גנטי לתאים באופן מלאכותי להכנסת DNA בכוח.
ברגע שנכנס לתא, טרנסגן יכול להשתלב באופן אקראי או באתר ספציפי בגנום בעזרת אנזימי תיקון DNA (כלומר, רקומבינציה). תאים מהונדסים אלה מתרבים ומשכפלים את הטרנסגן כחלק מהגנום שלהם, ומבטאים באופן יציב את הגן המעניין של החוקר. טרנסגן עשוי שלא להשתלב בגנום, ולפיכך לגרום רק לביטוי חולף של הגן המעניין של החוקר. בדרך כלל, סמן הניתן לבחירה (לדוגמה, גן עמידות לאנטיביוטיקה) או גן מדווח (למשל, GFP) כלולים יחד עם הגן המעניין, כך שניתן לזהות תאים עם שילוב טרנסגני מוצלח.
ניתן להחדיר טרנסגנים לבעלי חיים וצמחים
בבעלי חיים, הטרנסגן מוחדר בדרך כלל לביצית מופרית בשלב מוקדם על ידי הזרקת מיקרו. התקווה היא שהטרנסגן ישתלב בתאי הנבט תאי קדם רבייה שהופכים לגמטות (כלומר ביצית או זרע) כך שיתבטא בכל תאי האורגניזם המתפתח. יתר על כן, שילוב קו הנבט הוא תורשתי, כלומר ניתן להעביר את הטרנסגן לדורות על ידי רבייה. החיות הטרנסגניות מוצלבות לאחור, הצאצאים מזדווגים עם ההורה כדי ליצור שורות של חיות שהן הומוזיגוטיות עבור הטרנסגן.
טרנסגנזה של צמחים משתמשת באופן שגרתי בשיטה ביולוגית, כגון משלוח וקטור חיידקי, כדי להחדיר DNA זר לתאים. אגרובקטריום טומפציאנס (שנודע בעבר כ-Agrobacterium tumefaciens) הוא חיידק פתוגני שוכן בקרקע שיכול להדביק צמחים ולשלב את ה-DNA הפלסמיד שלו בגנום הצמח. מדענים שינו את אגרובקטריום טומפציאנס כך שה-DNA הפלסמיד יכול לשאת טרנסגן. דגימות רקמות צמחיות מעובדות עם אגרובקטריום טומפציאנס כדי לאפשר זיהום ושילוב של הטרנסגן. רקמות אלו מעובדות עוד יותר על מדיה סלקטיבית המעוררת צמיחת יריות ושורשים עד שניתן להעביר את הצמח המתהווה לאדמה. הצמחים המהונדסים הללו מוצלבים לאחור כדי ליצור קווים של צמחים מהונדסים עם תשואה גבוהה.
שימושים מעשיים של אורגניזמים מהונדסים
לאורגניזמים טרנסגניים יש יישומים רבים בחקלאות, במדע, בתעשייה וברפואה. לדוגמה, יוצרו צמחים מהונדסים שעמידים בפני חרקים כדי להגדיל את היבול ולהפחית את השימוש בחומרי הדברה (למשל, תירס Bt); חיידקים הונדסו לשימוש במחקר ביו-רפואי ולייצור דלק ביולוגי; ובעלי חיים מהונדסים שימשו לייצור תרופות כגון חלבונים אנושיים וליצירת מודלים של מחלות אנושיות. מדענים ממנפים את הכוח של צמחים, חיידקים ובעלי חיים מהונדסים כדי לחקור ביטוי גנים, ליצור מוצרי גנים רצויים או לקדם תכונות יקרות ערך.
