Metodami inżynierii genetycznej, z wykorzystaniem GMO, uzyskuje się ludzką insulinę. Insulinę wykorzystuje się do leczenia cukrzycy typu I (insulinozależna). Przed rozwojem technik inżynierii genetycznej insulinę pozyskiwano z tkanek zwierzęcych np. Trzustek świń.

a. Wyjaśnij, na czym polega powyższa technika inżynierii genetycznej.




b. Wyjaśnij, dlaczego insulina produkowana metodami inżynierii genetycznej znacznie poprawiła jakość leczenia pacjentów z cukrzycą. W odpowiedzi posłuż się dwoma argumentami.
.


Odpowiedź :

a)
Ludzką insulinę uzyskuje się poprzez produkcję białek rekombinowanych metodą nadekspresji.

Metoda ta polega na produkcji białka przy pomocy różnych systemów ekspresji wykorzystujących zarówno bakterie, grzyby jak i hodowle komórek eukariotycznych.

b)

  1. Insulina uzyskana w sposób rekombinowany ma takie same właściwości jak białko naturalne. Dodatkowo, dzięki technikom inżynierii genetycznej jej właściwości mogą być nawet ulepszone (np. poprzez wprowadzenie mutacji powodujących zwiększona stabilność białka).
  2. Możliwe jest uzyskanie w prosty i szybki sposób ilości insuliny, która zaspokaja potrzeby chorych.
  3. Koszt wyprodukowania białka rekombinowanego jest znacząco niższy niż izolacji z tkanek zwierzęcych.
  4. Białko rekombinowane w przeciwieństwie do białek pochodzenia zwierzęcego nie jest immunogenne.

Produkcja białek rekombinowanych na przykładzie komórek E. coli

Do produkcji białek rekombinowanych wykorzystuje się specjalnie przygotowane wektory ekspresyjne zawierające sekwencję DNA kodującą dane białko.

Wektor ekspresyjny zawiera również silny indukowany promotor, który umożliwia produkcję dużej ilości białka np. w komórkach bakteryjnych czy drożdżowych oraz marker selekcyjny (gen kodujący oporność na antybiotyk).

Dodatkowo, wektor może zawierać dodatkowe sekwencje tzw. metki, które mogą zwiększać stabilność, rozpuszczalność oraz ułatwiać izolację i oczyszczanie białka rekombinowanego.

Tak przygotowany wektor ekspresyjny wykorzystuje się do transformacji np. komórek bakteryjnych E. coli.

Dzięki obecności markera selekcyjnego jesteśmy w stanie wyselekcjonować te bakterie, które pobrały dany wektor ekspresyjny. Następnie wyselekcjonowane bakterie hoduje się w specjalnie przygotowanym medium z dodatkiem odpowiedniego antybiotyku.
Kiedy hodowla bakteryjna jest w odpowiedniej fazie wzrostu, dodajemy substancji będącej induktorem, która umożliwia wydajną produkcję białka docelowego.

Po określonym czasie hodowli, komórki bakteryjne są zbierane (poprzez odwirowanie), a następnie izolowane jest z nich białko docelowe.

Metoda ta umożliwia otrzymanie dużej ilości poprawnie sfałdowanego preparatu białkowego o wysokiej jakości.

#SPJ4