Tämä materiaali on arkistoitu. Sisältöä ei enää päivitetä. Kaikki sisältö ei välttämättä ole saatavilla.

Johdanto


Geenitekniikan oppimateriaalin läpikäyminen antaa sinulle runsaasti eväitä arvioida, miten suhtautua niinkin kiisteltyyn asiaan kuin esim. geeniruoka tai ihmisen kloonaus. Aineisto tutustuttaa sinut tieteen alaan, joka on kokenut lähes vallankumousta muistuttavan muutoksen viimeisen parinkymmenen vuoden aikana. Alaan, jonka sovellutukset ulottuvat yhä enenevässä määrin jokaisen arkipäivään.

Tulevaisuudessa tällä opilla voi olla yllättävääkin merkitystä, kun kykenemme ymmärtämään, mitä kaikkia tietoja perimästämme voidaan kerätä ja mitä merkitystä tiedolla voi olla esimerkiksi ihmisoikeuksiemme kannalta. Samalla tutustumme tieteen uusimpiin edistysaskeliin esim. lääketieteen ja terveydenhuollon sekä elintarviketuotannon aloilla.

Geenitekniikka, josta käytetään myös nimitystä yhdistelmä-dna-tekniikka (tai rekombinantti-dna-tekniikka), on lyhyessä ajassa mullistanut perinnöllisen tutkimuksen. Sitä hyödyntäen on saatu paljon uutta perustietoa geenien toiminnasta solun sisällä, geenitoiminnan säätelystä, yksilönkehityksestä, tautien etiologiasta, syövän synnystä, perinnöllisistä taudeista, fylogeniasta ym.. Geenitekniikka on nopeuttanut dna:n emäsjärjestyksen tunnistustyötä eli sekvenssointia huimasti. Ihmisen ja monen muun eliölajin koko genomin kartoitus on käynnissä maailmanlaajuisena projektina. Ihmisen kohdalla projektin arvellaan vievän vuoteen 2005. Sen jälkeen tutkittavaa vasta riittääkin, kun selvitetään kaikkien eri geenien tuotteiden merkitys ihmisessä, sekä niiden säätelymekanismit ja keskinäiset vuorovaikutukset.

Geenitekniikan synnyttämiä tuotteita käytetään mm. puunjalostus-, pesuaine-, tekstiili- ja elintarviketeollisuudessa, jätehuollossa ja panimotoiminnassa. Perinteisen jalostuksen rinnalle se on tuonut ns. täsmäjalostuksen, jossa vaikutetaan vain lajin yhteen ominaisuuteen. Suurimmat kasvuennusteet on kuitenkin lääketeollisuudessa, jossa uusilla menetelmillä voidaan nopeuttaa lääkkeiden ja tautien diagnosointiin käytettyjen tuotteiden kehitystyötä jopa parilla vuodella. Pian on ehkä käsillä myös aika, jolloin ei hoideta pelkästään tautien oireita, vaan kykenemme korjaamaan taudin syyn. Esimerkiksi tuottamalla kohdekudokseen ehjän geenin korvaamaan vaurioituneen geenin toimintaa.

Terminä geenitekniikka sekoitetaan usein biotekniikkaan, joka on laajempi käsite ja määritellään: eliöiden , solujen tai solun osien toiminnan hyödyntämiseen perustuvaksi tekniikaksi. Siten esimerkiksi perinteiset oluen paneminen, viinin käyttäminen, juuston teko tai leivän leipominen luetaan biotekniikan piiriin, ilman, että niillä on ollut mitään tekemistä geenitekniikan kanssa. Nykyään tosin näissäkin prosesseissa käytetään “paranneltuja” organismeja, jotka on tuotettu geenitekniikalla.

Geenitekniikassa ei tyydytä käyttämään pelkästään luonnon omia eliölajeja sellaisina kuin ne ovat, vaan siirretään organismeihin perintöainesta eri lähteistä. Tämä ei tarkoita, että pyrittäisiin rakentamaan eliöitä, joiden etupää on krokotiilin ja takapää vaikkapa apinan. Jokaisen lajin yksilönkehitys on niin tarkkaan ohjattu, että hyvin pienet muutokset aiheuttavat kehityksen keskeytymisen - saatikka kahden toisilleen vieraan lajin genomin yhdistäminen. Yhdenkin geenin ilmentäminen vieraassa isännässä on suunnattoman työmäärän takana, eikä aina edes mahdollista; Geeni ei ekspressoidu lainkaan, tai se toimii vain vähän aikaa ja hiljenee sitten kokonaan.

Yhdistelmä-dna-tekniikka hyödyntää bakteereista peräisin olevia katkaisuentsyymejä eli restriktioentsyymejä, joiden tehtävänä bakteereissa on tunnistaa ja pilkkoa vierasta dna:ta. Kullakin restriktioentsyymillä on spesifinen tunnistuskohta, tietty emäsjärjestys dna:ssa, jonka ne tunnistavat ja katkaisevat dna:n kaksoiskierteen tunnistusjakson sisältä tai aivan sen läheisyydestä.

Vektorit, joiden tehtävänä on kuljettaa tai säilöä yhdistelmä-dna-molekyylejä ovat restriktioentsyymien lisäksi aivan yhtä tärkeitä geenitekniikassa . Pelkällä katkotulla dna:lla ei vielä tehdä mitään, mutta sopivaan vektori-kantajaan liitettyinä dna saadaan siirrettyä transformaatiossa isäntäsolun sisään, jossa se vektorista riippuen pääsee itsenjäisesti lisääntymään tai yhdistyy osaksi solun omaa genomia (kloonaus). Isäntäsoluna käytetään usein Escherichia coli-bakteeria, koska se on hyvin käytetty koe-eläimenä ja sille on kehitelty paljon sopivia vektoreita.

Bakteereista eristettyjä plasmideja käytetään yhdistelmä-dna:n siirtäjävektoreina. Ne ovat itsenäisiä, kromosomista irrallaan olevia rengasmaisia dna-molekyylejä, jotka lisääntyvät itsenäisesti ja kykenevät siirtymään bakteerista toiseen. Plasmideissa on myös omia geenejä, jotka bakteereissa välittävät esim. antibiooottiresistenssiä eli antibioottien vastustuskykyjä. Geenitekniikassa käytetyt plasmidit ovat keinotekoisia plasmideja, joihin on koottu sopivia ominaisuuksia eri tarkoituksia varten. Esimerkiksi, jos on tarkoitus, että geeni ekspressoituu (tuottaa proteiinin mallina toimivaa lähetti-RNA:ta), se pitää siirtää nk. ekspressio-vektoriin.

Osa geenitekniikassa käytetyistä vektoreista perustuu faagien (faagit ovat bakteerien viruksia) toimintaan. Niitä käyttäen vieras dna saadaan integroitua eli yhdistettyä osaksi isäntäsolun omaa genomia. On myös kehitelty vektoreita, joilla on kaksi isäntäsolutyyppiä, esimerkiksi bakteeri ja eukaryoottisolu. Korkeammilla eliöillä geeninsäätely on huomattavasti monimutkaisempaa: On kätevintä tehdä ensin perustyö, geeninsiirto ja sopivan yhdistelmän etsiminen ja lisääminen, bakteeri-isännässä, ja siirtää niiltä osin valmis yhdistelmämolekyyli lopulliseen, aitotumalliseen isäntäsoluun.

Yhdistelmjä-dna-molekyylien valmistuksessa on tärkeää löytää isäntäsolujen joukosta oikeanlaiset solut (transformantit eli plasmideja sisäänsä saaneet solut). Selektiolla eli valinnalla tunnistetaan halutut yhdistelmät suuresta solupopulaatiosta.Selektiossa poistetaan solut, joissa plasmidi on yhdistynyt takaisin itsensä kanssa, eikä siten sisällä uutta dna:ta, sekä solut, joihin plasmidi ei ole siirtynyt lainkaan. Selektiossa on paljon hyödynnetty antibioottivastustuskyvyn siirtymistä plasmidin mukana. Esimerkiksi kanamysiini-resistenssin plasmidin mukana saaneet bakteerit kykenevät elämään kanamysiiniä sisältävällä kasvualustalla, muut bakteerit kuolevat.

Uusin virstanpylväs geenitekniikassa saavutettiin , kun kyettiin yhdistämään kloonaus ja geeninsiirto nisäkkääseen. Kesällä 1997 Skotlannissa tuotetut lampaankaritsat oli saatettu alkuun ymppäämällä lampaan onttoon munasoluun tuma toisen lampaan ihosolusta. Kloonattuun ihosoluun oli sitä ennen siirretty jokin ihmisen geeni. Aikaisemmin tämä ei ole onnistunut, koska korkeammilla eliölajeilla eri kudosten dna on pitkälle erilaistunut. Vain kudossolujen tarvitsemat geenit ovat toiminnassa. Nyt keksittiin menetelmä, jolla soluja nälkiinnyttämällä saatiin niiden jakautuminen pysähtymään ja solujen tuma palaamaan ajassa taaksepäin kaiken kehityksen alkuun. Kun tällä tavalla käsitellyn solun tuma siirrettiin munasolun tuman tilalle, solu alkoi vastahedelmöityneen munasolun tavoin jakautua. Näin syntyneet alkiot puolestaan siirrettiin sopivasti käsitellyn lampaan kohtuun kehittymään karitsoiksi

Uusi menetelmä on myös sovellettavissa geeniterapiaan jossa etsitään parannuskeinoja ihmisen sairauksiin geeniteknisin välinein.

Suomalainen geenitekniikan tutkimus on käynyt läpi kansainvälisen arvion ja se on todettu hyvin korkeatasoiseksi. Suomessa on myös useita maailman huippuihin kuuluvia tutkimusryhmiä. Maamme kulkee kuitenkin jälkijunassa innovaatioiden hyödyntämisessä. Hyvät ideat ja prototyypit myydään useimmiten USA:aan, missä riskirahoitusmarkkinat ovat kokonaan toista luokkaa kuin Suomessa. Tutkimuksen painopistealue on Suomessa jo nyt siirtynyt atk:sta geenitekniikkaan ja painottuu sinne tulevaisuudessa vielä enemmän.

Geenitekniikka herättää ihmisissä ristiriitaisia tunteita. Ainakin osaksi se johtuu siitä, että heillä ei ole välineitä, eli tietoa, jolla käsitellä uusia asioita. Jopa tutkijat ovat olleet epätietoisia siitä, mihin kaikki voi vielä johtaa. Siksi on jossain vaiheessa jopa puhuttu yhdistelmä-dna-tutkimuksen jäädyttämisestä. Samalla mahdollisuudet myös hyvään, etenkin sairauksien hoidossa, ovat valtaisat, joten on päätetty vain kontrolloida tutkimusta ja määrätty riskialttiimmat tutkimukset luvanvaraisiksi.

Erityistä vastustusta on herättänyt GMO:ien (geenitekniikalla muunnettujen organismien) käyttö elintarviketuotannossa. Vastustuksen taustalla voi olla elämänkatsomukselliset syyt, pelko GMO-tuotteiden turvallisuudesta terveydelle ja ekosysteemille, tai vain puhtaasti poliittiset ja kaupalliset syyt. Joissain maissa, kiistely on ratkaistu siten, että on perustettu foorumi, jossa tavalliset kansalaiset ja asiantuntijat kohtaavat ja keskustelevat geenitekniikan esiin nostamista asioista. Suomessa toimii asiantuntijaelimenä Geenitekniikan lautakunta ja tutkimuksesta on säädetty geenitekniikkalaissa ja -asetuksessa.

©Internetix / Helena Salo 1997