Genų inžinerija

VILNIUS, 2013

Prof. Kęstutis Sasnauskas

Vilniaus universiteto Biotechnologijos institutas

Dvigubos spiralės modelį 1953 m. pasiūlė James Watson ir Francis Crick. Nobelio

premija.

Kur buvo nustatyta DNR struktūra?

Genų inžinerija įgalina paimti genetinę informaciją, ją

pertvarkyti pagal mūsų poreikius ir perkelti ją iš vieno

organizmo į kitą.

DNR karpymas DNR susiuvimas

• Pagrindinė prielaida genų inžinerijai

atsirasti – restrikcijos modifikacijos

reiškinio tyrimai ir II klasės restrikcijos –

modifikacijos fermentų suradimas

..aatcgaattcctttccagttggatcccccaaaagggcccattaaccctgaattctt....

EcoRI BamHI SmaI EcoRI

II klasės RM sistemos atpažįsta specifinę DNR nukleotidų seką ir ją skelia

5’-G’AATTC-3’

3’-CTTAA’G-5’ 2013 m. – apie 300 skirtingas sekas

skaldančių fermentų

Restriction Enzyme: Six-base cutters

Click on any enzyme name to view its fragment sizes

DNR ligazės

T4 DNR ligazė gali sujungti DNR fragmentus

GENŲ INŽINERIJA įgalino:

• Iškirpti konkretų DNR fragmentą iš

genomo

• Įvesti norimą DNR fragmentą į norimą

organizmą, nepaisant tarprūšinių skirtumų

• 1973m. pirma genų inžinerijos

eksperimento publikacija – revoliucijos

pradžia

DNR VEKTORIAI – mažos DNR molekulės, pritaikytos svetimos DNR

fragmentų įsiuvimui ir padauginimui

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c5/Blue-white_test.jpg

GENŲ INŽINERIJA = REKOMBINANTINIŲ DNR

TECHNOLOGIJOS

REKOMBINANTINĖ DNR

REKOMBINANTINIAI MIKROORGANIZMAI

REKOMBINANTINIAI BALTYMAI

Medicinai reikalingi žmogaus kraujo baltymai:

Augimo hormonas, interferonai, interleukiniai ,

insulinas ir kt.

Medicininei diagnostikai ir vakcinoms

reikalingi virusų baltymai – HBV, HPV

Adenovirusai

AAV

Retrovirusai

Adenovirusų

vektoriai

Retrovirusų

vektoriai

SCID –X1 su X chromosoma susijęs pilnas imunodeficitas (severe combined

immunodeficiency)

Mutacija γc citokinų receptorių subvienete (X chromosoma), blokuojamas imuninės

sistemos vystymasis

GENŲ TERAPIJA

Genų terapija SCID X1

Citokinų receptorių su γc subvienetu funkcijos

Genų terapija SCID X1

Buble boy

Genų terapija SCID X1

Kaulų čiulpų kamieninės ląstelės CD34+ (17-19x106

/kg) ex vivo paveikiamos retrovirusų vektoriumi.

A.Fisher – MLV vektorius. Iš 9 vienas mirė nuo leukemijos, dar trys susirgo, du

buvo išgydyti, vienas mirė dėl kitų priežasčių;

A.Thrasher – MLV – gibono LV env vektorius- Iš 10 – visi buvo sveiki, 2007 m.

vienas susirgo leukemija

AAV

Reumatoidinis

artritas

AAV2/tgAAC94

TNFR:Fc (TNFα receptor:

immunoglobulin [IgG1] Fc) –

AAV vektoriaus pagalba

įvedamas genas,

koduojantis antikūnus prieš

TNF

TNF – auglių nekrozės

faktorius

TRANSGENEZĖ

Medicinai reikalingų baltymų gamyba

Organų donorystei

Gyvuliai su pagerintomis technologinėmis

savybėmis

Genų pašalinimas – genų funkcijų tyrimams

Ligų modeliai: vėžio, diabeto, širdies-

kraujagyslių, nervų ligų...(apie 500 modelių)

Humanizuotos pelės, žiurkės

Humanizuoti monokloniniai antikūnai

Genų įvedimas arba

genų pašalinimas

Transgeniniai augalai

Transgeniniai augalai

Ti plazmidės

Transgeniniai augalai

Karoteno biosintezė ryžiuose

Folatų

biosintezė

ADCS – aminodeoksichorizmato sintetazė

GTPCHI – GTP-ciklohidrolazė I;

Folatai (vitaminas B9) yra ypatingai svarbūs junginiai organizmų vystymosi metu, jų trūkumas sukelia sunkias

anemijos formas (megaloblastinė anemija), nervų sistemos vystymosi sutrikimus. Ryžiai – 100k, pamidorai -25k.

GENOMŲ TYRIMAI - GENOMIKA

Žmogaus genomo I variantas paskelbtas 2001 m.

3 200 000 000 nukleotidų porų

Individualių genomų klubas

J.C.Venter, 2007 M.Kriek, 2008 J.Watson, 2008

Vieno nukleotido polimorfizmas Kopijų skaičiaus variacijos

•Diseaseoma

Koreliacijų, tarp ligų ir genomo pokyčių suradimas kuria pagrindus

vadinamajai 4P (angl.) medicina:

Predictive - prognozuojanti

Personalized - personalizuota

Preventive –prevencinė, profilaktinė

Participatory – atliekama kartu dalyvaujant

Genomika

Proteomika

Transkriptomika

Metabolomika - naujos tyrimų kryptys

Genomų skirtumai susiejami su organizmų

savybėmis, polinkiais, nustatomas ryšys tarp genomo

pokyčių ir ligų

Personalizuota medicina

1000 genomų projektas

Genomas – 1000$

Molekulinė diagnostika

Metagenomika:

Mikrobioma - visų žmogaus

mikroorganizmų DNR sekos

Viroma – visų žmogaus virusų nukleotidų

sekos

Mikrobiota –organizme gyvenantys

mikroorganizmai

H.sapiens 1014

Mikroorganizmų 1015

Virusų 1016

BIOS – gyvybė, gyvenimas

TECHNE – menas, amatas

LOGOS – žodis, sąvoka, mokslas

Tai su gyvybe susijusių dalykų panaudojimas praktinėms problemoms

spręsti arba naudingiems produktams kurti

Su genų inžinerija susijusi biotechnologija vadinama modernioji

biotechnologija

Kas yra biotechnologija?

UAB Fermentas, ThermoFisher Scientific nuo 2010

Sicor Biotech Teva

Modernioji BIOTECHNOLOGIJA

LIETUVOJE

UAB Biotechfarma, UAB Biocentras, UAB Bioka, UAB Profarma, UAB Nomads,

UAB Baltymas, IMD Technologies …

AČIŲ UŽ DĖMESĮ