Genomica este stiinta care se ocupa cu studiul genomului organismelor.
Genomica este stiinta care se ocupa cu studiul genomului organismelor.
Genomul este intreaga informatie ereditara a unui organism. Este codificata fie in ADN fie in ARN pentru unele tipuri de virusuri. Genomul include atat genele cat si secventele non codificatoare ale ADN-ului
In timp ce genomica ofera oportunitatea de a corela raspunsul unui organism cu factorii stresanti din mediul (din punct de vedere al modificarii expresiei genelor), intelegerea efectului unor astfel de evenimente asupra organismului uman este departe de a fi indeplinita.
Acest domeniu include eforturi intensive de a determina intreaga secventa a ADN-ului organismelor si mapping-ul genetic in detaliu.
Human Genome Project
Investigarea rolului si functiei unei singure gene este scopul principal al biologiei moleculare sau geneticii si este un subiect comun al cercetarii medicale si biologice moderne.
Investigarea rolului si functiei unei singure gene este scopul principal al biologiei moleculare sau geneticii si este un subiect comun al cercetarii medicale si biologice moderne.
Cercetarea unei singure gene nu intra in cadrul definitiei genomicii, cu exceptia cazului in care scopul analizei acestei informatii genetice si functionale este de a elucida efectul si locul sau in cadrul intregii retele a genomului.
Biologia moleculara se ocupa cu intelegerea interactiunilor dintre diferite sisteme ale celulei (inclusiv interactiunile dintre AND, ARN si biosinteza proteinelor) si deasemenea cu intelegerea modului in care aceste interactiuni sunt reglate.
Tehnici de biologie moleculara
Etape ale izolarii şi purificarii AND-ului genomic:
Etape ale izolarii şi purificarii AND-ului genomic:
1. Obţinerea sedimentului celular.
2. Distrugerea peretelui celular: distrugerea peretelui celular se realizeaza prin tratament cu lizozim.
3. Liza peretelui nuclear.
4. Deproteinizare enzimatică.
5. Precipitarea proteinelor cu soluţie salină: proteinele/peptidele sunt precipitate cu soluţie KCl.
6. Precipitarea acizilor nucleici: precipitarea acizilor nucleici se realizeaza cu alcool izopropilic
7. Indepărtarea moleculelor de ARN din extract: In marea majoritate a experimentelor, în vederea îndepărtării moleculelor ARN din extract se efectueaza şi tratament cu RNază A
8. Este necesară şi parcurgerea unei etape de spălare a sedimentului ADN cu etanol 70% rece.
9. Resuspendarea sedimentului ADN: Sedimentul ADN este uscat 20 min apoi resuspendat în TE.
Extractele ADN sunt scanate în registrul de lungimi de undă cuprins între 200 nm şi 350 nm. Acest registru a fost ales având în vedere următoarele :
Extractele ADN sunt scanate în registrul de lungimi de undă cuprins între 200 nm şi 350 nm. Acest registru a fost ales având în vedere următoarele :
- faptul că moleculele de ADN (atât d.c., cât şi m.c.) prezintă absorbanţă maximă la lungimi de undă ce variază între 257 şi 260 nm (cel mai frecvent, ADN de origine bacteriană prezintă peak-ul specific la λ = 258 nm);
- absorbanţa maximă pentru proteinele rămase eventual în extract este la λ=280 nm;;
- unele polizaharide absorb radiaţiile luminoase cu λ = 230 nm;
- absorbanţa la 220 nm este dată de oligonucleotide ce reprezintă de obicei molecule de ADN fragmentat artificial în timpul tehnicilor de extracţie şi purificare.
Gradul de contaminare proteică a probelor a fost determinat cu ajutorul raportului A260/A280 ; valoarea optimă a acestui raport este cuprinsă între 1.7 şi 2.0, valori mai mici de 1.7 indicând o contaminare proteică semnificativă; valori mai mari de 2.0 sunt, de obicei, corelate cu contaminarea probelor de ADN cu ARN.
Determinarea concentraţiei ADN-ului din probe se face prin analize spectrofotometrice, folosind relaţia :
A260 = 1 corespunde la o concentraţie de 50 μg ADN d.c. / ml
Reacţia PCR (Polymerase Chain Reaction = Reacţie de Polimerizare în Lanţ) este o metodă de amplificare enzimatică in vitro a unei anumite secvenţe de ADN.
Reacţia PCR (Polymerase Chain Reaction = Reacţie de Polimerizare în Lanţ) este o metodă de amplificare enzimatică in vitro a unei anumite secvenţe de ADN.
Pe scurt, tehnica PCR permite ca o singura copie a unei secvente de ADN sa fie copiata de milioane de ori sau chiar sa fie modificata pe parcursul amplificarii (atunci cand este dorit acest lucru: ex. Introducerea unei mutatii).
Revers PCR (utilizat pentru amplificarea ARN): denaturarea structurilor secundare ale moleculelor ARN, ataşare un primer complementar capului 3’ al moleculei ARN şi are loc sinteza primei catene de ADNc. In această reacţie se foloseşte o ADN polimerază ARN-dependentă (revers-transcriptază), Hibridul ARN:ADN obţinut în această reacţie de revers-transcriere este supus unei reacţii de distrugere a catenei ARN cu RNaza H, după care la catena ADN rămasă este ataşat un primer complementar cu capul 3’ al acesteia. După sinteza celei de-a doua catene ADN, moleculele sunt introduse într-o reacţie PCR obişnuită.
Revers PCR (utilizat pentru amplificarea ARN): denaturarea structurilor secundare ale moleculelor ARN, ataşare un primer complementar capului 3’ al moleculei ARN şi are loc sinteza primei catene de ADNc. In această reacţie se foloseşte o ADN polimerază ARN-dependentă (revers-transcriptază), Hibridul ARN:ADN obţinut în această reacţie de revers-transcriere este supus unei reacţii de distrugere a catenei ARN cu RNaza H, după care la catena ADN rămasă este ataşat un primer complementar cu capul 3’ al acesteia. După sinteza celei de-a doua catene ADN, moleculele sunt introduse într-o reacţie PCR obişnuită.
MS PCR (Mutation Specific PCR): în experimentele de mutageneză situs-specifică, modificările dorite pot fi introduse în ampliconi pe calea primerilor, fie că este vorba de inserţii sau de deleţii.
Obţinerea de sonde ADN/ARN marcate Foarte multe tehnici de obţinere de sonde ADN/ARN folosesc variante de reacţii PCR. Astfel, într-o variantă, se folosesc primeri marcaţi (în sistem radioactiv sau neradioactiv de marcare) şi dNTP nemarcate. Ampliconii obţinuţi într-o asemenea reacţie sunt molecule dublu-catenare marcate la capete (primerii unei reacţii PCR intră în structura produşilor de reacţie).
Real Time PCR (PCR cantitativ),
Real Time PCR (PCR cantitativ),
Real Time PCR este o metoda diferita fata de RT-PCR (reverse transcriptase PCR).
Real Time PCR este o metoda care include atat amplificarea fragmentului ADN in timp real cat si analiza acestuia.
Se folosesc cantitati foarte mici de proba. Se pot amplifica atat probe ADN cat si probe ADNc cu aceeasi viteza si eficienta
Un numar mult mai mare de probe de concentratii diferite pot fi analizate in acelasi timp.
Amplificarea fragmentului ADN se poate vizualiza cu ajutorul moleculei reporter pe tot parcursul reactiei, nu la sfarsit.
Real-Time PCR poate fi utilizat pentru:
Real-Time PCR poate fi utilizat pentru:
Genotipare
Trisomii si detectarea numarului de gene unice din genom
Genotiparea microdeletiilor
Haplotipare
Analiza cantitativa a microsatelitilor
Diagnosticul prenatal al celulelor fetale din sangele matern
Diagnosticul cancerelor
Cuantificarea expresiei genelor
Masurarea expunerii la radiatii
Studiul ADN mitocondrial
Detectia metilarii
Detectia inactivarii cromosomului X
Aplicatii Real-Time PCR
Verificarea existentei ADN in probele biologice
Controlul calitatii
Testarea stabilitatii genetice
Monitorizarea eficientei medicamentelor pe AND microorganisme
Detectare si cuantificare a ADN viral
Detectia si cuantificarea patogenilor
Electroforeza in gel
ADN-ul poate fi manipulat in laborator.
ADN-ul poate fi manipulat in laborator.
Clonarea moleculară se referă la procedura de izolare a unei anumite secvenţe ADN şi obţinerea mai multor copii ale acesteia in vitro. Clonarea este frecvent folosită pentru amplificarea secvenţelor ADN ce conţin gene, dar poate fi folosită şi pentru amplificarea oricărei secvenţe ADN cum ar fi promotorii, secvenţe necodate şi secvenţe aleatoare ale ADN.
Enzimele de restrictie sunt o clasa speciala de enzime utilizate pentru a taia ADN-ul la un anumit site de restrictie pe care il recunosc, avand ca rezultat fragmente de ADN de lungimi predictibile. Utilizarea enzimelor de restrictie permite ca fragmente de ADN din surse diferite sa fie reconectate si astfel, prin ligarea lor, este obtinut AND-ul recombinat. Adesea asociat cu organismele modificate genetic, ADN-ul recombinat este utilizat in constructia vectorilor care au la baza plasmidele (fragmente scurte de ADN circular).
Clonarea moleculara si Expresia genelor
Vectorii de expresie sunt un tip specializat de vectori de clonare in care semnalele pentru translatie si transcriptie necesare pentru controlul genei de interes sunt incluse in vectorul de clonare. Aceste semnle pot fi create artificial pentru a controla mai usor expresia genei de interes.
Expresia genelor este o tehnica de clonare ADN care utilizeaza vectori de clonare pentru a genera o biblioteca de clone, in care fiecare clona exprima o proteina. Biblioteca de expresie este analizata pentru identificarea clonei care intereseaza si aceasta este recuperata pentru investigatii ulterioare. Un exemplu ar fi izolarea unei gene care confera rezistenta la antibiotice.
Scop De obicei scopul final al expresiei genelor este a produce o anumita proteina in cantitate mare.
Obţinerea insulinei umane.
Obţinerea insulinei umane.
Noile tehnologii industriale de obţinere a insulinei umane au fost posibile odată cu extragerea genei insulinei (W.Gillbert şi colaboratorii săi, 1980) şi crearea moleculelor recombinate de ADN în baza plasmidelor
Moleculele recombinate de ADN sunt transferate în Escherichia coli, unde are loc realizarea informaţiei genetice codificate în molecula de ADN. Paralel cu proteinele specifice bacteriei, se sintetizează şi insulina. Pentru a proteja insulina umană (ea nu este proprie colibacililor şi este distrusă de enzimele bacteriene), în molecula recombinată de ADN se încadrează, pe lângă gena insulinei, şi o genă reglatoare care codifică proteine specifice colibacililor (galactozidaza). Ca rezultat al manifestării informaţiei genetice a moleculei recombinate de ADN, se obţine o catenă polipeptidică hibridă, din care mai apoi se separă insulina.
Datorită utilizării tehnologiei ADN-ului recombinat, se obţin aproximativ 200 grame de insulină de pe 1 m3 de mediu de cultură, adică tot atâta cât se poate extrage din aproape 1600 kg de pancreas de bou sau porc.
EXPRESIA GENELOR APLICATII
Obţinerea somatotropinei.
Sinteza acestui hormon pe cale artificială s-a început cu producerea de ADNc cu ajutorul revers-transcriptazei, având ca matrice ARNm din hipofize (transcripţie inversă). Acesta a fost clonat, apoi tăiat cu enzime de restricţie pentru obţinerea secvenţei nucleotidice corespunzătoare somatotropinei, cu excepţia fragmentului ce determină primii 23 de aminoacizi. Fragmentul în cauză era clonat separat, ca rezultat al unei sinteze chimice, apoi cele două segmente unite, la ele se adăugă segmente reglatoare şi pe baza plasmidelor se obţine plasmidiul recombinat cu gena HGH (a somatotropinei). Colibacilii, primind acest plasmid recombinat, sintetizau somatotropina (la 1 litru de mediu de cultură se obţine 2,0-2,5 mg somatotropină).
Principiile hibridizării acizilor nucleici Hibridizarea acizilor nucleici reprezintă procesul prin care 2 monocatene ADN sau ARN din surse biologice diferite reformează configuraţia dublu catenară. Din punct de vedere chimic, procesul de hibridizare se bazează pe :
Principiile hibridizării acizilor nucleici Hibridizarea acizilor nucleici reprezintă procesul prin care 2 monocatene ADN sau ARN din surse biologice diferite reformează configuraţia dublu catenară. Din punct de vedere chimic, procesul de hibridizare se bazează pe :
principiul complementarităţii dintre cele 2 catene ale unui duplex ADN sau ARN
eventuala omologie de secvenţă dintre cele 2 surse ADN
Pe aceleaşi principii se pot forma hibrizi ADN : ADN, hibrizi ARN : ARN sau hibrizi ADN : ARN.
In majoritatea cazurilor, scopul tehnicilor de hibridizare este identificarea sau localizarea anumitor fragmente de acizi nucleici.
In foarte multe variante tehnice, hibridizarea acizilor nucleici se realizează pe suport solid (presupunând transferul moleculelor de acizi nucleici pe suportul solid), purtând denumirea de BLOTTING. Exista 3 categorii principale de blotting :
SOUTHERN BLOTTING (dupa numele autorului – Southern, 1975) – tehnică moleculară ce identifică fragmente de ADN folosind sonde ADN sau ARN
NORTHERN BLOTTING - tehnică moleculară ce identifică fragmente ARN folosind sonde ARN sau ADN
WESTERN BLOTTING - tehnică moleculară ce identifică fragmente proteice folosind anticorpi specifici
Proteomica se ocupa cu studiul la scara larga a structurii si functiei proteinelor.
Proteomica se ocupa cu studiul la scara larga a structurii si functiei proteinelor.
Analiza de secvenţă poate furniza mai multe date decât simpla identificare a proteinei. Prin compararea secvenţei unei proteine cu cele stocate în bazele de date, se pot găsi informaţii despre: structura, interacţiile, activitatea biochimică, evoluţia şi chiar rolul potenţial într-o boală.
Structura tridimensională depinde de plierea catenei polipeptidice în spaţiu care reflectă:
Lungimea secvenţei (tip de aminoacizi şi secvenţă)
Structura primară
Modificări post translaţionale suferite de aminoacizi
Funcţia proteinei depinde de structura tridimensională pentru că aceasta specifică forma, distribuţia sarcinilor si poziţia unor aminoacizi cheie.
Proteinele cu secvenţe similare au proprietăţi similare. Paradigma secvenţă similară/ funcţie similară stă la baza bioinformaticii şi ne permite să se facă predicţii structurale şi funcţionale pe baza secvenţei proteice.
PROTEOMICA
Gradul de înrudire corespunde nivelului de conservare a funcţiei. Dacă două secvenţe proteice sunt foarte similare, ar putea reprezenta molecule omoloage care au funcţii identice în specii diferite şi care au acumulat mutaţii datorită speciaţiei. Asemenea proteine se numesc ortoloage (de ex. β globina umană şi de şoarece).
Un grad mai scăzut de omologie ar putea indica faptul că proteinele sunt omoloage dar au evoluat divergent în termeni funcţionali. Asemenea proteine se numesc paraloage şi rezultă din duplicaţia genelor şi divergenţa în cadrul genomului. De ex.: mioglobina şi β globina umane.
Tehnici de determinare a structurii proteinelor:
Tehnici de determinare a structurii proteinelor:
Nu este încă posibil să se anticipeze structura terţiară a unei proteine numai din datele de secvenţă. Tehnicile majore de studiu sunt:
Cristalografia cu raze X
Spectroscopia RMN
Pentru RMN proteinele trebuie să fie solubilizate, să fie stabile şi solubile la concentraţii ridicate şi să nu se agrege sau denatureze în aceste condiţii.
Tehnici de determinare a functiei proteinelor:
Analiza de expresie genica
In cazul analizei ARNm sau a profilului de exprsie genica se monitorizeaza nivelul de expresie a mii de gene SIMULTAN in vederea studierii efectelor anumitor tipuri de tratamente, boli sau analiza genica a diferitelor stadii de dezvoltare a tesuturilor sau a organismelor vii
De exemplu, pe baza analizei microaray se pot identifica genele a caror expresie se modifica ca raspuns la actiunea unui anumit agent patogen sau alt organism, comparand nivelul de expresie din celulele sau tesuturile infectate cu nivelul de expresie din celulele sau tesuturile sanatoase, neinfectate. Microarrays poate fi utilizat pentru a evalua expresia mai multor gene in acelasi timp
Scopul proteomicii structurale este de a găsi membrii reprezentativi ai fiecărei familii de proteine, de a descifra structura, conformaţia şi a furniza o matriţă pentru compararea acestora.
Scopul proteomicii structurale este de a găsi membrii reprezentativi ai fiecărei familii de proteine, de a descifra structura, conformaţia şi a furniza o matriţă pentru compararea acestora.
Medicina personalizata, înseamna acordarea unui tratament individualizat pentru pacienti diferiti care au aceeasi boala. Aceasta diferentiere se bazeaza pe particularitatile de ordin genetic, reflectate în compozitia si functionarea proteomului, ale prezumtivului pacient.
Pe timp ce sunt descoperite diferentele genetice dintre indivizi, cercetatorii se asteapta sa fie capabili de a utiliza aceste noi tehnologii pentru a creea medicamente personalizate ce vor fi mult mai eficiente pentru fiecare pacient in parte.
Exemplu: se spera sa se descopere noi medicamente care vor avea drept tinta inactivarea proteazei HIV-1A, o enzima capabila de a cliva o proteina a virusului imunodeficientei umane in parti mult mai mici, active. Virusul nu poate functiona fara formele active ale acesteia: in consecinta ar fi una din cele mai eficiente terapii impotriva HIV
UniProt
UniProt
Protein Information Resource (PIR)
Swiss-Prot
Protein Data Bank (PDB)
National Center for Biotechnology Information (NCBI)
Human Protein Reference Database
Proteopedia The collaborative, 3D encyclopedia of proteins and other molecules.
In 2009 premiul Nobel pentru Fiziologie si Medicina a fost acordat echipei alcatuite din Elizabeth Blackburn, Carol Greiger şi Jack Szostak pentru descoperirea felului în care cromozomii sunt protejaţi de degradare de catre telomeri şi de enzima telomeraza, în marea parte a regnului animal şi vegetal, de la amibă la om.
In 2009 premiul Nobel pentru Fiziologie si Medicina a fost acordat echipei alcatuite din Elizabeth Blackburn, Carol Greiger şi Jack Szostak pentru descoperirea felului în care cromozomii sunt protejaţi de degradare de catre telomeri şi de enzima telomeraza, în marea parte a regnului animal şi vegetal, de la amibă la om.
Telomerii nu sunt altceva decât extremităţile cromozomilor (în greacă, telos=sfârşit, meros=parte). Sunt secvente de AND repetitiv care se gasesc la capatul unui cromozom
Telomere
Telomerii scurtaţi sunt una dintre cauzele îmbătrânirea, referindu-ne nu numai la cea a celulelor individuale, dar a organismului ca tot unitar.
Telomerii scurtaţi sunt una dintre cauzele îmbătrânirea, referindu-ne nu numai la cea a celulelor individuale, dar a organismului ca tot unitar.
Pe de altă parte, există boli genetice care au drept caracteristică telomerază deficitară, care implică sinteza unor celule incapabile de a-şi îndeplini funcţia.
Efectele variatiilor in vivo a lungimii telomerelor:
A fost raportat ca persoanele peste 60 ani, ale caror celule sanguine au telomere mai scurte au rate mai mari ale mortalitatii
Telomerele mai scurte au fost asociate cu:
Cresterea de 3,2 ori a mortalitatii prin boli cardio-vasculare
Cresterea de 8,5 ori a mortalitatii prin boli infectioase
O supravietuire in urma tuturor patologiilor global scazuta
Cawthon et al, Lancet 361: 393-395, 2003
In schimb, dacă activitatea telomerazei este ridicată, lungimea telomerilor este menţinută, senescenţa celulară fiind întârziată. Este cazul celulelor canceroase, care sunt considerate nemuritoare.
In schimb, dacă activitatea telomerazei este ridicată, lungimea telomerilor este menţinută, senescenţa celulară fiind întârziată. Este cazul celulelor canceroase, care sunt considerate nemuritoare.
Telomeraza este detectata in cantitate mare in 80-90% din formele de cancer invaziv
Nivelul crescut de telomeraza promoveaza fenotipul celular nediferentiat
In plus, telomerele cromozomilor celulelor canceroase sunt mai scurte (dovada a multiple cicluri de replicare), dar nu devin atat de scurte incat sa induca moartea acestora
Daca se introduc mutatii in gena care codifica telomeraza si aceasta devine inactiva:
Este inhibata RAPID cresterea celulelor canceroase
Downregularea RAPIDA a ciclului celular si a progresiei tumorale
Downregularea metabolismului glucozei
Si (posibil) este indusa diferentierea celulara
Din acest motiv, se evaluează în prezent compusi împotriva celulelor cu activitate telomerazică intensă. Rezultatele obtinute pâna acum sunt promitatoare. Deja s-au obtinut o serie de compusi care inhiba activitatea telomerazica la nivelul celulei canceroase, însa se pare ca dozele utilizate sunt destul de mari ceea ce ar putea duce la posibile efecte adverse.
Din acest motiv, se evaluează în prezent compusi împotriva celulelor cu activitate telomerazică intensă. Rezultatele obtinute pâna acum sunt promitatoare. Deja s-au obtinut o serie de compusi care inhiba activitatea telomerazica la nivelul celulei canceroase, însa se pare ca dozele utilizate sunt destul de mari ceea ce ar putea duce la posibile efecte adverse.
La om: Telomeraza este activa in timpul dezvoltarii fetale si ramane activa in diferite celule proliferative
Celule stem cells
Limfocite, foliculii pilosi, etc
Telomeraza este downregulata, dar inca activa, in multe alte celule de tip adult
Epiteliale
Fibroblasti
Endoteliale
CELULELE STEM
Deriva din masa celulara a blastocistului. Pot realiza numeroase diviziuni fara sa se diferentieze. Mentin un set complet de cromozomi
Din ele se pot dezvolta celule ce deriva din toate cele trei foite embrionare. Sunt capabile sa se integreze in toate tesuturile fetale pe parcursul dezvoltarii
Dintr-o singura celula poate rezulta o linie celulara. Pot fi determinate sa prolifereze sau sa se diferentieze.
Le lipseste punctul de control G1. Celulele stem se gasesc de cele mai multe ori in faza S a ciclului celular
Producerea de celule stem pluripotente umane:
Pot deriva din masa celulara a blastocistilor rezultati in urma unor tratamente de fertilizare
Pot deriva din tesut fetal (mai intai s-au folosit celule germinale din tesut fetal de soarece apoi au fost izolate celule germinale umane din tesut fetal de 5-9 saptamani)
Pot fi obtinute pe calea transferului nuclear in celule somatice (cazul oitei Dolly).
CELULELE STEM
Clonarea terapeutica implica indepartarea nucleului dintr-un ou si inlocuirea lui cu nucleul subiectului cercetat.
Desi oul se dezvolta folosind ADN-ul donorului de nucleu, creste intr-un blastocit din care rezulta celule stem embrionice cu potential de a deveni celule utilizabile din punct de vedere terapeutic. Celulele, dezvoltandu-se cu ADN-ul donorului, o data implantate in corp nu vor fi atacate de donorul sistemului imun.
Intr-un studiu s-au folosit celule epiteliale din cozile a 24 de soareci cu Parkinson pentru a crea 187 linii de celule, din care au derivat neuroni dopaminici, acestia fiind ajustati la ADN-ul fiecaruia. In continuare celulele ajustate au fost grefate soarecilor cu acelasi ADN.
Un alt grup, de control, a primit celule cu ADN ce nu se potrivea cu ADN-ul propriu. Soarecii ce au primit neuronii dopaminici compatibili cu propriul ADN au prezentat imbunatatiri neurologice si lipsa raspunsului imunologic in timp ce grupul de control nu.
CELULELE STEM
Rezultate semnificative in prezent:
2008: UCL Institute of Ophthalmology – ameliorarea vederii in urma terapiei genice a unei forme ereditare de cecitate
2007: University of Texas si M. D. Anderson Cancer Center - un studiu pe soareci (combinatie de terapie genica + tehnici nanotehnologice de introducere a genelor) au indus scaderea semnificativa a volumului unor tumori pulmonare
2006: National Cancer Institute (NCI) – au obtinut limfocite modificate genetic care ataca celule tumorale de melanom malign
2005: tratata cu succes surditatea datorata distrugerii celulelor cohleare, la hamsteri, prin introducerea unei gene care a determinat cresterea de noi celule cohleare
Alte rezultate promitatoare – deocamdata neconfirmate prin studii pe animale de laborator sau studii clinice: tratamentul Coreei Huntington, bolii Parkinson, talasemiei, fibrozei chistice, anumitor forme de cancer, leucemii, sicklemie etc
CELULELE STEM
Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină 2007 a fost acordat echipei: Mario Capecchi, Martin J. Evans şi Oliver Smithie. Ei au descoperit cum să folosească celule stem embrionare pentru a crea schimbări genetice precise şi permanente în şoareci.
Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină 2007 a fost acordat echipei: Mario Capecchi, Martin J. Evans şi Oliver Smithie. Ei au descoperit cum să folosească celule stem embrionare pentru a crea schimbări genetice precise şi permanente în şoareci.
Şoarecii produşi în acest fel sunt cunoscuţi ca şoareci “knockout” pentru că schimbarea poate conduce la eliminarea (knock-out) funcţiei unei gene.
Astăzi avem acces la o multitudine de tipuri de șoareci knockout; în total, peste 10.000 de diferite gene au fost modificate. Modificare nu înseamnă neapărat că genele sunt inactivate, ele pot fi activate (knock-on), modificându-li-se funcția, sau înlocuite de alte gene (knock-in). Această tehnică a devenit atât de precisă încât este posibilă activarea genei sau dezactivarea genei numai în anumite țesuturi, de exemplu în celulele sangvine sau sistemul nervos, sau în multe dintre celulele care formează sistemul imun.
De asemenea, este posibilă dictarea cu precizie a nivelului de dezvoltare la care o genă ar trebui să devină activă sau inactivă. Temelia acestui sistem ingenios constă în faptul că genei introduse îi este dat o secventă start specială , în așa numita zonă promoter. Această secvență necesită adiția unor substanțe specifice înainte ca gena să poată fi citită și ca ea să inițieze formarea proteinei. Substanța poate fi un antibiotic, de exemplu, pe care șoarecii îl primesc la un anumit moment dat.
A genetically modified organism (GMO) or genetically engineered organism (GEO) is an organism whose genetic material has been altered using genetic engineering techniques. These techniques, generally known as recombinant DNA technology, use DNA molecules from different sources, which are combined into one molecule to create a new set of genes. This DNA is then transferred into an organism, giving it modified or novel genes. Transgenic organisms, a subset of GMOs, are organisms which have inserted DNA that originated in a different species. Some GMOs contain no DNA from other species and are therefore not transgenic but cisgenic.
A genetically modified organism (GMO) or genetically engineered organism (GEO) is an organism whose genetic material has been altered using genetic engineering techniques. These techniques, generally known as recombinant DNA technology, use DNA molecules from different sources, which are combined into one molecule to create a new set of genes. This DNA is then transferred into an organism, giving it modified or novel genes. Transgenic organisms, a subset of GMOs, are organisms which have inserted DNA that originated in a different species. Some GMOs contain no DNA from other species and are therefore not transgenic but cisgenic.
GMOs have widespread applications. They are used in biological and medical research, production of pharmaceutical drugs, experimental medicine (e.g. gene therapy),
Although geneticists originally studied inheritance in a wide range of organisms, researchers began to specialize in studying the genetics of a particular subset of organisms. The fact that significant research already existed for a given organism would encourage new researchers to choose it for further study, and so eventually a few model organisms became the basis for most genetics research.[67] Common research topics in model organism genetics include the study of gene regulation and the involvement of genes in development and cancer.
Although geneticists originally studied inheritance in a wide range of organisms, researchers began to specialize in studying the genetics of a particular subset of organisms. The fact that significant research already existed for a given organism would encourage new researchers to choose it for further study, and so eventually a few model organisms became the basis for most genetics research.[67] Common research topics in model organism genetics include the study of gene regulation and the involvement of genes in development and cancer.
Organisms were chosen, in part, for convenience—short generation times and easy genetic manipulation made some organisms popular genetics research tools. Widely used model organisms include the gut bacterium Escherichia coli, the plant Arabidopsis thaliana, baker's yeast (Saccharomyces cerevisiae), the nematode Caenorhabditis elegans, the common fruit fly (Drosophila melanogaster), and the common house mouse (Mus musculus).
