הבדל מפתח - הנדסה גנטית מול טכנולוגיית DNA רקומביננטי
ניתן לשנות חומרים גנטיים של אורגניזמים באמצעות טכניקות הנדסה גנטית או טכנולוגיית DNA רקומביננטי. טכנולוגיית DNA רקומביננטי היא התהליך המשמש ליצירת מולקולת DNA רקומביננטית הנושאת את ה-DNA המעניין ו-DNA וקטור בעוד שהנדסה גנטית היא מונח רחב המשמש לתיאור התהליכים המעורבים במניפולציה של המבנה הגנטי של אורגניזם. זהו ההבדל העיקרי בין הנדסה גנטית לטכנולוגיית DNA רקומביננטי.
מהי הנדסה גנטית?
הנדסה גנטית הוא מונח רחב המשמש להתייחס למערכת של טכניקות הכרוכות במניפולציה של המבנה הגנטי של אורגניזם. הנדסה גנטית נעשית בתנאי מבחנה (מחוץ לאורגניזם חי, בסביבה מבוקרת).
גנים מקודדים לחלבונים ומבשרי חלבון אחרים החיוניים לצמיחה והתפתחות. כאשר מדענים רוצים לחקור סידור גנים, ביטוי, ויסות גנים וכו', הם מציגים את הגן המסוים הזה לחיידק מארח המסוגל לשכפל את הגן המוכנס וליצור עותקים מרובים של הגן הרצוי באמצעות טכנולוגיית DNA רקומביננטי. זה כרוך בחיתוך שברי DNA ספציפיים, הכנסתם לאורגניזם אחר וביטוים באורגניזם שעבר טרנספורמציה. ההרכב הגנטי של האורגניזם משתנה כאשר מכניסים DNA זר. לכן זה נקרא הנדסה גנטית (מניפולציה גנטית באמצעות טכניקות מתקדמות). כאשר המבנה הגנטי של האורגניזם עובר מניפולציות, המאפיינים של האורגניזם משתנים.ניתן לשפר או לשנות מאפיינים כדי לגרום לשינויים רצויים של האורגניזמים.
יש כמה שלבים עיקריים המעורבים בהנדסה גנטית. אלה הם כלומר, ביקוע וטיהור DNA, ייצור של DNA רקומביננטי (וקטור רקומביננטי), טרנספורמציה של DNA רקומביננטי לאורגניזם מארח, הכפלה של המארח (שיבוט) והקרנה לאיתור תאים שעברו טרנספורמציה (פנוטיפים נכונים).
הנדסה גנטית ישימה למגוון רחב של אורגניזמים כולל צמחים, בעלי חיים ומיקרואורגניזמים. כדוגמה, ניתן לייצר צמחים מהונדסים על ידי החדרת מאפיינים שימושיים כגון עמידות לקוטלי עשבים, סבילות לבצורת, ערך תזונתי גבוה, גידול מהיר, עמידות לחרקים, סבילות לטבול וכו', באמצעות הנדסה גנטית צמחית. המילה טרנסגני מתייחסת לאורגניזמים מהונדסים גנטית. ייצור של גידולים מהונדסים עם מאפיינים משופרים מתאפשר כעת בשל ההנדסה הגנטית. ניתן לייצר גם חיות מהונדסות לייצור תרופות אנושיות כפי שמוצג באיור 01.
Figure_1: בעלי חיים מהונדסים גנטית
להנדסה גנטית יש יישומים רחבים בביוטכנולוגיה, בתחומי הרפואה, המחקר, החקלאות והתעשייה. ברפואה, הנדסה גנטית מעורבת בריפוי גנטי וייצור של הורמוני גדילה אנושיים, אינסולין, תרופות שונות, חיסונים סינתטיים, אלבומים אנושיים, נוגדנים חד שבטיים ועוד. בחקלאות, גידולים מהונדסים גנטית כמו סויה, תירס, כותנה וגידולים אחרים עם מאפיינים בעלי ערך מסוימים נעשים באמצעות הנדסה גנטית. בתעשייה, הנדסה גנטית מיושמת באופן נרחב לייצור מיקרואורגניזמים רקומביננטיים המסוגלים לייצר מוצרים שימושיים כלכלית במיוחד, חלבונים ואנזימים. בקרת זיהום סביבתי (ביורימדיה), שחזור מתכות (ביומימינינג), ייצור פולימרים סינתטיים וכו'.אפשריים גם בתעשיות המשתמשות במיקרואורגניזמים מהונדסים גנטית. במחקר, הנדסה גנטית משמשת ליצירת מודלים של בעלי חיים של מחלות אנושיות מסוימות. עכברים מהונדסים גנטית הם מודל החיות הפופולרי ביותר המשמש חוקרים למחקר ולמצוא טיפולים לסרטן, השמנת יתר, מחלות לב, סוכרת, דלקות פרקים, שימוש בסמים, חרדה, הזדקנות, מחלת פרקינסון וכו'.
מהי טכנולוגיית DNA רקומביננטי?
טכנולוגיית DNA רקומביננטי היא הטכנולוגיה המעורבת בהכנת מולקולת DNA רקומביננטית הנושאת DNA של שני מינים שונים (DNA וקטור וזר) ושיבוט. זה מושג על ידי אנזימי הגבלה ואנזים ליגאז DNA. אנדונוקלאזות של הגבלה הם אנזימים חותכי DNA המסייעים בהפרדה של שברי DNA מתעניינים מאורגניזם ופתיחת וקטורים, בעיקר פלסמידים. DNA ליגאז הוא אנזים המקל על החיבור של קטע DNA מופרד עם וקטור פתוח ליצירת DNA רקומביננטי.יצירת DNA רקומביננטי (וקטור המורכב מ-DNA זר) תלויה בעיקר בוקטור המשמש. וקטור נבחר צריך להיות מסוגל לשכפל עצמי עם כל מקטע DNA המחובר אליו באופן קוולנטי, בתא מארח מתאים. הוא צריך להכיל גם אתרי שיבוט מתאימים וסמנים לבחירה להקרנה. בטכנולוגיית DNA רקומביננטי, וקטורים נפוצים בשימוש הם פלסמידים של חיידקים ובקטריופאג'ים (וירוסים מדביקים חיידקים).
Figure_02: סינתזה של DNA רקומביננטי
DNA רקומביננטי מיוצר במטרה ליצור חלבונים חדשים, לחקור מבנים ותפקודים של גנים, לתמרן את תכונות החלבון, לקצור כמויות גדולות של חלבונים וכו'. לכן יש לשכפל DNA רקומביננטי מסונתז ולבטא בתוך המארח.מכאן שטכנולוגיית ה-DNA הרקומביננטי כוללת את כל התהליך המתרחש בהנדסה הגנטית, החל מהשלב של בידוד ה-DNA הספציפי ועד להקרנה של תאים שעברו טרנספורמציה המורכבים מהתכונה המוכנסת. לכן, ניתן להתייחס לטכנולוגיית DNA רקומביננטי והנדסה גנטית כשני תהליכים הקשורים זה בזה עם מטרה מרכזית אחת עם שלבים דומים: בידוד של הכנסת DNA מעניין, בחירת וקטור מתאים, הכנסת DNA (DNA זר) לוקטור ליצירת מולקולת DNA רקומביננטית., הכנסת מולקולת DNA רקומביננטית למארח מתאים ובחירה של תאי מארח שעברו טרנספורמציה.
מה ההבדל בין הנדסה גנטית לטכנולוגיית DNA רקומביננטי?
הנדסה גנטית לעומת טכנולוגיית DNA רקומביננטי |
|
| הנדסה גנטית הוא מונח רחב המתייחס לתהליך המשמש לתמרן המבנה הגנטי של אורגניזם. | טכנולוגיית DNA רקומביננטי היא הטכניקה המשמשת ליצירת מולקולת DNA רקומביננטית הנושאת DNA של שני מינים שונים. |
| סינתזה של DNA רקומביננטי | |
| DNA רקומביננטי מיוצר | נוצרת מולקולת DNA רקומביננטית. |
סיכום – הנדסה גנטית מול טכנולוגיית DNA רקומביננטי
הנדסה גנטית הוא תחום בביולוגיה מולקולרית העוסק במניפולציה של החומר הגנטי (DNA) של אורגניזם למאפיינים בעלי ערך. טכנולוגיית DNA רקומביננטי היא הטכניקות המשמשות לייצור DNA רקומביננטי. במהלך שני התהליכים מתרחשת מניפולציה של החומר הגנטי של אורגניזם. למרות שיש הבדל בין הנדסה גנטית לטכנולוגיית DNA רקומביננטי, הם קשורים זה בזה, והנדסה גנטית תהיה בלתי אפשרית ללא שימוש בטכנולוגיית DNA רקומביננטי.
