Βιοτεχνολογία

Ινσουλίνη από ένα βακτήριο

Οι άνθρωποι με διαβήτη τύπου 1 δεν φτιάχνουν ινσουλίνη, την ορμόνη που επιτρέπει στα κύτταρα να πάρουν τη γλυκόζη από το αίμα. Χωρίς ενέσεις ινσουλίνης δεν μπορούν να ζήσουν.

Για σχεδόν εξήντα χρόνια, από το 1922, η ινσουλίνη έβγαινε από το πάγκρεας χοίρων και αγελάδων των σφαγείων. Χρειάζονταν τεράστιες ποσότητες ζώων, και η ζωική ινσουλίνη διέφερε λίγο από την ανθρώπινη.

Το 1978 ερευνητές κατάφεραν κάτι που ακουγόταν σαν επιστημονική φαντασία: έβαλαν το ανθρώπινο γονίδιο της ινσουλίνης σε ένα βακτήριο, το E. coli. Το βακτήριο διάβασε το γονίδιο και έφτιαξε ανθρώπινη ινσουλίνη. Από το 1982 αυτή η ινσουλίνη πουλιέται στα φαρμακεία, και σήμερα σχεδόν όλη η ινσουλίνη στον κόσμο φτιάχνεται από γενετικά τροποποιημένους μικροοργανισμούς.

Αυτό είναι βιοτεχνολογία: η χρήση ζωντανών οργανισμών, ή μερών τους, για να φτιάξουμε κάτι χρήσιμο. Η ιδέα όμως δεν είναι καινούργια. Είναι χιλιάδων ετών.

Η παλιά βιοτεχνολογία: ζύμωση

Κάθε φορά που τρως γιαούρτι ή ψωμί, τρως προϊόν βιοτεχνολογίας. Οι άνθρωποι τη χρησιμοποιούσαν χιλιάδες χρόνια πριν μάθουν ότι υπάρχουν μικρόβια.

Στη ζύμωση μικροοργανισμοί διασπούν σάκχαρα χωρίς οξυγόνο και αφήνουν πίσω χρήσιμα προϊόντα:

Στην ίδια οικογένεια ανήκουν και τα αντιβιοτικά που είδες νωρίτερα: η πενικιλίνη φτιάχνεται σε μεγάλες δεξαμενές από έναν μύκητα.

Εδώ ο άνθρωπος διαλέγει τον κατάλληλο οργανισμό και του δίνει τις σωστές συνθήκες. Δεν αλλάζει το DNA του.

Η νέα βιοτεχνολογία: γενετική μηχανική

Από τη δεκαετία του 1970 μπορούμε να κάνουμε κάτι πολύ πιο άμεσο: να μεταφέρουμε ένα γονίδιο από έναν οργανισμό σε άλλον. Αυτό λέγεται γενετική μηχανική, και το DNA που προκύπτει λέγεται ανασυνδυασμένο DNA.

Για την ινσουλίνη, τα βήματα είναι περίπου αυτά:

1. Κόβεις το ανθρώπινο γονίδιο της ινσουλίνης. Το «ψαλίδι» είναι ειδικά ένζυμα, οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες, που κόβουν το DNA σε συγκεκριμένες σειρές γραμμάτων.
2. Παίρνεις ένα πλασμίδιο: ένα μικρό κυκλικό κομμάτι DNA που έχουν πολλά βακτήρια εκτός από το κύριο χρωμόσωμά τους. Το ανοίγεις με το ίδιο ένζυμο.
3. Κολλάς το γονίδιο μέσα στο πλασμίδιο με ένα άλλο ένζυμο, τη λιγάση.
4. Βάζεις το πλασμίδιο σε βακτήρια. Αυτά πολλαπλασιάζονται σε μεγάλες δεξαμενές και καθένα φτιάχνει ινσουλίνη.
5. Η ινσουλίνη καθαρίζεται από τα βακτήρια και γίνεται φάρμακο.

Με τον ίδιο τρόπο φτιάχνονται σήμερα η αυξητική ορμόνη, παράγοντες πήξης για την αιμορροφιλία, και το εμβόλιο της ηπατίτιδας Β, που φτιάχνεται από ζυμομύκητες.

Και στα φυτά: το καλαμπόκι Bt έχει πάρει ένα γονίδιο από ένα βακτήριο του εδάφους και φτιάχνει μόνο του μια πρωτεΐνη που σκοτώνει ορισμένα έντομα-εχθρούς του. Ένας οργανισμός που έχει πάρει γονίδιο με αυτόν τον τρόπο λέγεται γενετικά τροποποιημένος οργανισμός (ΓΤΟ).

Διαβάζοντας το DNA

Η βιοτεχνολογία δεν αλλάζει μόνο το DNA· μαθαίνει και να το διαβάζει.

Ορισμένα κομμάτια του DNA διαφέρουν πολύ από άνθρωπο σε άνθρωπο. Αν συγκρίνεις αρκετά τέτοια σημεία, παίρνεις ένα γενετικό αποτύπωμα: ένα σχέδιο που είναι πρακτικά μοναδικό για τον καθένα (εκτός από τα μονοζυγωτικά δίδυμα). Χρησιμοποιείται:

• στην αστυνομία, για να συγκριθεί DNA από τον τόπο ενός εγκλήματος με DNA υπόπτων,
• για να αναγνωριστούν θύματα μεγάλων καταστροφών,
• για να επιβεβαιωθεί η συγγένεια ανθρώπων.

Επειδή από τον τόπο ενός εγκλήματος μπορεί να υπάρχει μόνο μια τρίχα ή μια σταγόνα, η PCR (αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης) φτιάχνει εκατομμύρια αντίγραφα ενός κομματιού DNA μέσα σε λίγες ώρες. Την ίδια μέθοδο χρησιμοποίησαν τα εργαστήρια για τα τεστ του κορονοϊού.

Ποιο εργαλείο λύνει το πρόβλημα;

Διάλεξε ένα πρόβλημα και μετά μια τεχνική. Θα δεις αν ταιριάζει και γιατί.

Διάλεξε πρόβλημα

Χρειάζονται τόνοι ανθρώπινης ινσουλίνης κάθε χρόνοΝα φτιάξεις γιαούρτι από γάλαΝα αναγνωριστεί ποιος άφησε μια τρίχα στον τόπο μιας κλοπήςΈνα καλαμπόκι που προστατεύεται μόνο του από ένα έντομο

Διάλεξε τεχνική

Ζύμωση με μικροοργανισμούςΓονίδιο σε μικροοργανισμόΓενετικά τροποποιημένο φυτόΑνάλυση DNA

Δεν ταιριάζειΗ απλή ζύμωση δεν δίνει ανθρώπινες πρωτεΐνες. Ο μικροοργανισμός πρέπει πρώτα να πάρει το γονίδιο.

Τα ερωτήματα

Μια τόσο ισχυρή τεχνολογία θέτει ερωτήματα που δεν απαντά μόνο η Βιολογία. Αφορούν και την κοινωνία, τον νόμο, την ηθική.

• ΓΤΟ στη διατροφή. Μεγάλοι επιστημονικοί οργανισμοί έχουν καταλήξει ότι τα ΓΤΟ που έχουν εγκριθεί και κυκλοφορούν είναι ασφαλή για κατανάλωση όσο και τα αντίστοιχα συμβατικά. Η συζήτηση συνεχίζεται για άλλα θέματα: επιπτώσεις στο περιβάλλον, έντομα που αποκτούν ανθεκτικότητα, εξάρτηση των αγροτών από λίγες εταιρείες. Στην Ευρωπαϊκή Ένωση οι κανόνες είναι αυστηροί και τα τρόφιμα με ΓΤΟ πρέπει να το γράφουν στην ετικέτα.
• Γενετικά δεδομένα. Το DNA σου λέει πράγματα και για τους συγγενείς σου. Ποιος έχει δικαίωμα να το διαβάσει; Μια ασφαλιστική εταιρεία; Ένας εργοδότης;
• Επέμβαση στο ανθρώπινο DNA. Νέα εργαλεία, όπως το CRISPR, κόβουν το DNA σε ένα ακριβές σημείο. Ήδη χρησιμοποιούνται σε θεραπείες για ασθένειες του αίματος, σε κύτταρα του ίδιου του ασθενούς. Η αλλαγή όμως του DNA σε έμβρυα, που θα περνούσε και στις επόμενες γενιές, απαγορεύεται στις περισσότερες χώρες.

Δεν υπάρχει μία σωστή απάντηση σε όλα αυτά. Υπάρχουν όμως καλύτερα και χειρότερα επιχειρήματα — και για να τα κρίνεις χρειάζεσαι να ξέρεις τι κάνει πραγματικά η τεχνολογία.

Ας το κάνουμε μαζί

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση