Geenitekniikka – mitä on geenimuuntelu, GMO ja keskeiset menetelmät
Ytimekäs katsaus geenitekniikkaan, geenimuunteluun (GMO) ja keskeisiin menetelmiin — sovellukset, riskit ja etiikka selkeästi ja luotettavasti.
Geenitekniikka (GE), jota kutsutaan myös geenimuunteluksi, on sovelletun biologian osa-alue. Siinä eliön perimää muutetaan biotekniikan menetelmillä tarkoituksena muuttaa organismin ominaisuuksia tai saada se tuottamaan jotain uutta ainetta. Tekniikat ovat kehittyneet nopeasti viime vuosikymmeninä; tässä annetaan selkeä yleiskatsaus keskeisistä lähestymistavoista ja sovelluksista ilman syvällisiä teknisiä yksityiskohtia.
Keskeiset menetelmät
- Uutta DNA:ta voidaan lisätä isäntäorganismin genomiin. Menetelmässä hankitaan haluttu DNA-sekvenssi (esim. geeni), liitetään se sopivaan kantajaan ja siirretään isäntäorganismiin molekyylibiologisen vektorin avulla. Tällä tavoin syntyneitä organismeja kutsutaan usein transgeeneiksi.
- Geenit voidaan poistaa eli ”tyrmätä” käyttämällä muun muassa spesifisiä katkaisevia entsyymejä kuten sinkkisormi-nukleaaseja. Nykyään yleisesti käytettyjä geeninmuokkausmenetelmiä ovat myös TALEN- ja CRISPR/Cas-järjestelmät, jotka mahdollistavat kohdennetun DNA:n leikkauksen ja sitä kautta halutun geenimuutoksen tai -poiston.
- Geenin kohdentaminen perustuu rekombinaatioon (rekombinaatio), ja sitä voidaan käyttää esimerkiksi geenin poistamiseen, eksonien poistamiseen, uuden geenin lisäämiseen tai tiettyjen mutaatioiden käyttöönottoon. Kohdennetulla muokkauksella voidaan korjata virheellisiä geenejä tai liittää ominaisuuksia tarkemmin paikalleen genomissa.
Sovellukset ja historia
Geenitekniikan avulla luodut organismit tunnetaan yleisesti nimellä geneettisesti muunnettu organismi (GMO). Ensimmäiset muuntogeeniset organismit olivat bakteereja 1973, ja muuntogeenisiä hiiriä valmistettiin 1970-luvulla. Esimerkiksi insuliinia tuottavia bakteereja alettiin kaupallisesti käyttää ja myydä vuonna 1982, mikä on yksi lääketieteellisen geenitekniikan varhaisista sovelluksista. Muuntogeenisiä elintarvikkeita, kuten eräitä viljelykasveja, on ollut markkinoilla vuodesta 1994 lähtien.
Geenitekniikoita käytetään laajalti tutkimuksessa, maataloudessa, teollisessa biotekniikassa ja lääketieteessä. Arkiesimerkkejä ovat pyykinpesuaineissa käytettävät entsyymit sekä lääkkeet, kuten insuliini ja ihmisen kasvuhormoni, joita valmistetaan muuntogeenisissä soluissa. Lisäksi GM-eläimiä, kuten koe-eläinhiiriä tai näytekaloja, käytetään biologisen toiminnan tutkimukseen ja lääketutkimuksiin.
Hyödyt ja riskit
Geenitekniikan mahdollisuuksia ovat esimerkiksi parempi tautien hoito (geeniterapia), tehokkaampi tuotanto teollisille entsyymeille, maatalouskasvien parempi sato, kestävyys tauteja tai kuivuudelle, sekä uusien lääkkeiden ja diagnostisten työkalujen kehitys. Tekniikoilla voidaan myös vähentää ympäristörasitusta esimerkiksi pienentämällä torjunta-aineiden tarvetta.
Kriitikot ovat kuitenkin nostaneet esiin useita eettisiä ja ekologisia huolia. Taloudellisia huolenaiheita herättää se, että muuntogeeniset tekniikat ja muuntogeeniset organismit saattavat olla teollis- ja tekijänoikeuksien piirissä. Tämä voi johtaa markkinakonsolidaatioon ja vaikutuksiin pienviljelijöiden asemaan. Ekologisia riskejä ovat esimerkiksi geenien siirtyminen luonnonlajeihin (gene flow), resistenssin kehittyminen tuholaisissa, uusien allergeenien tai haitallisten aineiden mahdollinen esiintyminen sekä odottamattomat vaikutukset ekosysteemeissä. Lisäksi on keskustelua geneettisten muutosten pitkäaikaisista vaikutuksista ja aineiston hallinnasta.
Sääntely ja turvallisuus
Erilaiset maat ja alueet ovat kehittäneet sääntelykäytäntöjä geenimuuntelulle ja GMO:ille. Sääntely kattaa usein riskinarvioinnin, vaikutusten seurannan, merkinnät ja ympäristöön pääsyn estämiseen tarkoitetut toimenpiteet. Turvallisuusarvioinnissa otetaan huomioon mm. mahdollinen allergisuus, toksisuus, geenin siirtymisen riski ja taloudelliset vaikutukset. Monet tutkimukset ja kansainväliset järjestöt korostavat, että sekä mahdollisuudet että riskit on arvioitava tapauskohtaisesti.
Lyhyesti: geenitekniikka tarjoaa tehokkaita välineitä biotieteisiin ja sovelluksiin, mutta sen käyttöön liittyy tärkeitä eettisiä, ympäristöllisiä ja yhteiskunnallisia kysymyksiä. Käytännön päätökset edellyttävät tieteellistä arviointia, läpinäkyvää keskustelua ja asianmukaista sääntelyä.
Muokkaamaton seeprakala, vertailun vuoksi.
Stanley Cohen
Herbert Boyer
Herbert Boyer ja Stanley Cohen loivat ensimmäisen geneettisesti muunnetun organismin vuonna 1973.
Synteettinen genomiikka
Kyky rakentaa pitkiä emäspariketjuja halvalla ja tarkasti suuressa mittakaavassa antaa tutkijoille mahdollisuuden tehdä kokeita genomeilla, joita ei ole luonnossa. Synteettisen genomiikan" ala on alkanut siirtyä tuottavaan vaiheeseen.
Muuntogeeniset elintarvikkeet
Muuntogeeniset organismit ovat myös mukana muuntogeenisiä elintarvikkeita koskevissa kiistoissa, jotka koskevat sitä, ovatko muuntogeenisistä viljelykasveista tuotetut elintarvikkeet turvallisia, pitäisikö ne merkitä ja tarvitaanko muuntogeenisiä viljelykasveja maailman elintarviketarpeiden tyydyttämiseen. Nämä kiistat ovat johtaneet oikeudenkäynteihin, kansainvälisiin kauppakiistoihin ja protesteihin sekä kaupallisten tuotteiden rajoittavaan sääntelyyn useimmissa maissa.
Voimme nyt tuottaa ja käyttää muuntogeenisiä ja geenimuunneltuja siemeniä. Jotkin suuret maat, kuten Intia ja Kiina, ovat jo päättäneet, että ne tarvitsevat geenimuunneltua viljelyä väestönsä ruokkimiseksi. Muut maat keskustelevat vielä asiasta. Tähän keskusteluun osallistuvat tutkijat, maanviljelijät, poliitikot, yritykset ja YK:n järjestöt. Jopa ne, jotka osallistuvat muuntogeenisten taimien tuotantoon, eivät ole täysin samaa mieltä.
Aiheeseen liittyvät sivut
- Genomin muokkaus
- Sinkkisormi
- Geenin tyrmäys
- Geenin kohdentaminen
- Muuntogeeniset elintarvikkeet
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on geenitekniikka?
V: Geenitekniikka (GE) on sovelletun biologian osa-alue, jossa organismin perimää muutetaan biotekniikan avulla.
K: Mitä tekniikoita geenitekniikassa käytetään?
V: Geenitekniikassa käytettäviä tekniikoita ovat muun muassa uuden DNA:n lisääminen isännän perimään, geenien poistaminen tai "tyrmääminen" sinkkisormi-nukleaasi-nimisen entsyymin avulla ja geenin kohdentaminen, jossa geenin muuttamiseen käytetään rekombinaatiota.
K: Mikä on geneettisesti muunnettu organismi (GMO)?
V: Geneettisesti muunnettu organismi (GMO) on organismi, jota on muutettu geenitekniikan avulla.
K: Milloin ensimmäiset GMO:t luotiin?
V: Ensimmäiset muuntogeeniset organismit olivat bakteerit, jotka luotiin vuonna 1973, ja muuntogeeniset hiiret valmistettiin vuonna 1974.
K: Miten geenitekniikkaa on käytetty?
V: Geenitekniikkaa on käytetty tutkimuksessa, maataloudessa, teollisessa biotekniikassa ja lääketieteessä. Esimerkiksi pyykinpesuaineissa käytettäviä entsyymejä ja lääkkeitä, kuten insuliinia ja ihmisen kasvuhormonia, valmistetaan nykyään muuntogeenisillä soluilla.
K: Mitä vastalauseita geenitekniikan käytöstä on esitetty?
V: Geenitekniikan käyttöä vastaan on esitetty eettisiä, ekologisia ja taloudellisia huolenaiheita, jotka liittyvät teollis- ja tekijänoikeuslainsäädäntöön.
K: Ketkä ovat saaneet Nobelin palkinnon genetiikkaa koskevasta työstään?
V: John B. Gurdon ja Shinya Yamanaka saivat Nobelin fysiologian tai lääketieteen palkinnon vuonna 2012 keksinnöstään, jonka mukaan kypsiä soluja voidaan ohjelmoida uudelleen niin, että niistä tulee pluripotentteja; Emmanuelle Charpentier ja Jennifer Doudna saivat Nobelin palkinnon vuonna 2020 kehittäessään menetelmän genomin muokkaamiseen.
Etsiä