A laborokban folyó génsebészet forradalmasította a gyógyászati eljárásokat. Azonkívül, hogy már önmagában is rendkívül ötletes és izgalmas módszerekről van szó, olyan lehetőségek is rendelkezésre állnak, melyek nélkül a mai orvostudomány nem lehetne ilyen sikeres. Jelen bejegyzésben a génsebészet egyik ágával fogunk érthetően, leegyszerűsítve foglalkozni.
Az előző cikkekben a véralvadás egyik nagyon súlyos örökletes fajtájáról a hemofília A-ról esett szó. Azt is láttuk, hogy az orvostudomány és a labortechnikák fejlődésével ez a betegség megfelelő kezelés mellett már a legtöbb esetben nem jelenti a hétköznapi élet gátját. Még a súlyos hemofília A-val élők is gyakorlatilag teljes életet élhetnek. Az áttörést kezdetben a vérkészítmények jelentették. Ezzel azonban sajnos, mint láttuk, halálos, vagy nagyon súlyos fertőzések átvitelére került sor, melyek a hemofíliás betegek életét borzasztóan megnehezítették, noha az eredeti probléma maga kezelve volt (http://www.medukacio.hu/index.php/item/a-verzekenyseg-ii). A laboratóriumi géntechnika fejlődése azonban segítségünkre sietett, és lehetővé tette a VIII-as faktor előállítását. (Ennek a faktornak a hiánya okozza a hemofília A-t, lásd.: http://www.medukacio.hu/index.php/item/a-verzekenyseg-i). Az ehhez szükséges technika az ún. rekombináns technika. Mit is jelent ez? Jelen bejegyzésben erről lesz szó.
Ahogy az ma már mindenki számára nyilvánvaló, a DNS kettős spirálja szolgálja génjeink átörökítését. A DNS molekuláinak egy része alkotja a géneket. Tehát szó sincs arról, hogy az egész DNS csak az átadandó információkért lenne felelős. Annak csak egy része szolgál erre. A többi terület is nagyon fontos, de most nem erről esik szó. Mire is jók a gének? A gének hordozzák azokat az adatokat, melyek alapján a sejtek rettenetesen bonyolult, és nagyon erősen szabályozott módon a saját vagy a szervezet számára szükséges fehérjéket előállítja. Ennek megfelelően tehát a VIII-as alvadási faktornak is van génje, amelyről ez a fehérje, a VIII-as fakor termelődik. A hemofila A esetében ebben a génben következik be mutációs hiba. Ennek eredménye a megfelelően működő VIII-as faktor alacsony szintje.
A rekombináns géntechnika segítségével lehetőség van többek között arra, hogy hiányzó fehérjéket (pl. VIII-as faktor) baktériumokkal, növényi, állati, emberi sejttel állítassuk elő.
A rekombináns technika lényege
Számos technikát alkalmaznak, melyek egyszerűbbek vagy bonyolultabbak lehetnek a maguk előnyeivel és hátrányaival. Most az érthetőség kedvéért a legtöbbet bemutatott példát írom le egy baktérium esetében, azt is rendkívül leegyszerűsítve, csak a lényegre és az érthetőségre összpontosítva, egyes lépéseket, melyek a megértést nehezítenék kihagyva.
A DNS molekula dezoxi-ribonukleotidokból (innentől: nukleotidok) áll. A rekombináns technikát az tette lehetővé, hogy felfedeztek olyan enzimeket, ún.: restrikciós enzimeket (restrikciós endonukleázok), amik a DNS nukleotidjait csak egy előre meghatározott helyeken hasítják, ha úgy tetszik, szakítják el. Így meghatározott hosszúságú nukleotid szakaszok keletkeznek. Ezek a szakaszok összeilleszthetőek, majd az ún. DNS-ligázzal (egy enzim) végleg összekapcsolhatóak. Így jöhetnek létre a rekombináns DNS-ek. Ezek pedig később sokszorosíthatóak, tanulmányozhatóak, azonosíthatóak stb.
A sokszorosítás történhet például baktériumban. A sokszorosítani kívánt DNS darabot be kell tudnunk juttatni egy baktériumba. A bejuttatás egy ún. vektor segítségével történik. A vektor is tartalmaz valamilyen DNS darabot, melyet a mi DNS darabunkkal kell összekapcsolni. A vektor lehet egy baktérium plazmid (ez maga is egy egyes baktériumokban található plusz DNS), de lehet vírus is, mely pl. baktériumokat szokott megtámadni. (Nemcsak az embert támadják vírusok…). Ezeket a vírusokat fágoknak hívjuk. A fágok viszonylag nagy DNS szakaszok baktériumokba való bejuttatására alkalmas. Most a bakteriális plazmid-DNS-sel foglalkozunk.
A fentiek értelmében tehát első lépésben el kell hasítanunk egy restrikciós endonukleázzal azt a DNS-t is, aminek a kiválasztott szakaszát sokszorosítani akarjuk, és ugyanezzel a restrikciós endonukleázzal elhasítjuk a vektorként használt plazmid DNS-t is. Mivel ugyanazt az enzimet használtuk hasításra a plazmid és a vizsgálni kívánt DNS szakasz esetében is, ezért azoknak a végei egymással a DNS-ligáz segítségével összeilleszthetőek lesznek. Így jön létre a rekombináns plazmid. Bizonyos ionok hatására a baktériumok membránja áteresztővé válik átmenetileg, és a rekombináns plazmidunk így bejuttatható. A plazmidot tartalmazó baktérium majd osztódik a plazmiddal, és ezzel együtt természetesen kiválasztott DNS darabunkkal együtt is. A DNS szakaszról pedig, amit a plazmidba juttattunk, az a fehérje keletkezik, amit a DNS szakasz kódolt. Így termelhet nekünk baktérium egy előre megválasztott terméket.
Természetesen nem csak baktériumok lehetnek fehérjetermelők, hanem növényi, állati vagy emberi sejtek is a maguk előnyeivel és hátrányaival.
A rekombináns technika óriási előretörést jelent számos gyógyászati területen, melyek nélkül számos betegség hatékony terápiája már most is, és a jövőben majd még többé, elképzelhetetlen lesz.
Rekombináns technikával előállított emberi fehérjék:
- inzulin
- növekedési hormon
- szöveti plazminogén aktivátor
- alfa-1-antitripszin
- alvadási faktorok
- eritropoetin
- interferonok
- leukotriének
- oltóanyagok
