Definiție

Inginerie genetică sau modificare genetică este un domeniu al geneticii care modifică ADN-ul unui organism prin schimbarea sau înlocuirea unor gene specifice. Utilizată în sectoarele agricol, industrial, chimic, farmaceutic și medical, ingineria genetică poate fi aplicată la producția de drojdii de bere, terapii împotriva cancerului și culturi și animale modificate genetic, printre nenumărate alte opțiuni. Singurul criteriu este ca produsul modificat să fie – sau să fi fost cândva – un organism viu care conține ADN.

Exemple de inginerie genetică

Exemplele de inginerie genetică sunt enumerate în funcție de sector în acest articol, unde fiecare sector aplică modificarea ADN-ului cu un scop diferit. Întrucât genomul uman conține între 20.000 și 25.000 de gene și întrucât aceste gene se pot extinde de la doar câteva sute de perechi de baze până la peste 2 milioane, domeniul de aplicare al ingineriei genetice este imens. Cu toate acestea, există o mulțime de întrebări etice care se referă la cât de departe ar trebui să meargă acest tip de cercetare și ce aplicații sunt acceptabile.

Industria chimică

Industria chimică utilizează ingineria genetică atunci când produce microorganisme vii modificate pentru producția chimică. Nu este posibilă ingineria genetică a unei substanțe chimice sau a unui material, cum ar fi un acid sau o bară de oțel – acestea nu conțin ADN; totuși, bacteriile care produc acid, de exemplu, pot fi modificate genetic.

Compușii chimici naturali sunt esențiali pentru existența vieții. Aceștia au fost imitați de-a lungul anilor de copii create de om (sintetice). Un exemplu de inginerie genetică în industria chimică de astăzi este o enzimă numită protează. Ingineria proteazei este baza modificării genetice în fabricarea detergenților de rufe.

Proteazele sunt enzime care se găsesc în fiecare organism viu; funcția lor este de a cataliza (accelera) descompunerea legăturilor esterice și peptidice care se găsesc în multe tipuri de pete de rufe. Genele proteazei oferă celulelor instrucțiunile de fabricație pentru producerea proteazei în interiorul celulei (sinteza proteinelor). Prin manipularea acestor gene, putem schimba forma finală a proteazei și unele dintre caracteristicile sale.

Detergenții mai vechi nu au avut acces la tehnologia de inginerie genetică, dar chiar și atunci, cercetătorii au reușit să modifice proteazele prin selectarea și producerea celor mai bune tulpini. Cu ajutorul ingineriei genetice, aceste enzime pot fi îmbunătățite în continuare pentru a obține alburi și mai albe. Odată ce gena pentru producerea proteazei a fost decodificată, a fost posibilă extragerea și modificarea acesteia. Au fost făcute multe modificări care îmbunătățesc rezultatele de îndepărtare a petelor la diferite niveluri de pH și de temperatură a apei, de exemplu.

Alte exemple de inginerie genetică în industria chimică includ gestionarea apelor reziduale mai puțin dăunătoare pentru mediu. Aceasta implică modificarea genelor numeroaselor tipuri de bacterii care digeră deșeurile fără ca acestea să lase în urmă subproduse la fel de dăunătoare. Un alt exemplu este fabricarea de materiale plastice biodegradabile folosind tulpini de cianobacterii modificate genetic.

Producția de culturi

Exemplele de inginerie genetică legate de producția de culturi sunt adesea folosite pentru a ne spune de ce să nu le cumpărăm sau să nu le mâncăm; cu toate acestea, o populație în creștere, fără timp, spațiu sau, adesea, fără cunoștințele necesare pentru a produce culturi la domiciliu, înseamnă că trebuie să ne folosim terenurile agricole mai eficient. În același timp, este important să nu reducem habitatele naturale din întreaga lume. Culturile modificate genetic (GM) reprezintă un răspuns sub forma unui randament sporit al culturilor pe o parcelă mai mică. Modificarea genetică a unei culturi se concentrează pe creșterea rezistenței la boli, pe creșterea conținutului de fibre și nutrienți sau pe creșterea randamentului – de preferință o combinație a celor trei. Dacă putem obține toate mineralele și vitaminele de care avem nevoie de la o super-tomată care crește foarte repede, fără a avea nevoie de pesticide sau îngrășăminte, și care va crește chiar și în condiții de secetă, atunci subiectul culturilor modificate genetic pare brusc foarte atractiv.

O mulțime de comentarii publice negative au făcut ca culturile modificate genetic să fie nepopulare; multe culturi modificate genetic – chiar și atunci când sunt cultivate în mod legal – nu pot găsi o piață suficient de mare. Acest lucru înseamnă că fermierii rareori doresc să-și asume riscul financiar de a le cultiva.

Nu există dovezi științifice că o cultură modificată genetic este periculoasă pentru consum în comparație cu o cultură nemodificată genetic, dar ingineria genetică este destul de nouă și nu putem spune cu siguranță dacă efectele pe termen lung sunt dăunătoare pentru oameni sau pentru animalele care le consumă (pe care le-am putea mânca apoi în hamburgerii noștri). Singura cultură modificată genetic cultivată legal în Uniunea Europeană (UE) este porumbul MON 810. Producția acestui porumb în UE ar putea fi, de asemenea, interzisă în viitor. Legea federală din SUA este strictă în ceea ce privește testarea OMG-urilor, dar producția, vânzarea și consumul de culturi modificate genetic sunt legale.

Elevarea animalelor

Exemplele de inginerie genetică în creșterea animalelor ar trebui să menționeze întotdeauna o restricție a Food and Drug Administration care a fost ridicată recent. Importul, vânzarea și creșterea ouălor de somon modificat genetic erau interzise în SUA, deși acest lucru nu se datora temerilor că mâncarea acestor pești ar putea fi periculoasă pentru sănătatea noastră – interdicția se datora legilor privind etichetarea. În prezent, această interdicție a fost ridicată.

În somonul AquaAdvantage, oamenii de știință au combinat genele somonului Chinook și cele ale somnului oceanic destul de urât (mai jos) pentru a produce un somon cu creștere continuă (somonul crește de obicei în mod sezonier) care folosește și necesită mai puține calorii decât alternativele sălbatice sau de crescătorie. Compania a petrecut douăzeci de ani testând această nouă sursă de hrană; argumentele împotriva folosirii somonului modificat genetic se bazează, de obicei, pe faptul că douăzeci de ani nu reprezintă o perioadă foarte lungă din durata medie de viață a omului.

În timp ce carnea de vită modificată genetic este greu de găsit, este totuși posibil ca friptura dumneavoastră să fi mâncat cândva hrană modificată genetic. De asemenea, este posibil ca aceasta să fi fost – când era în viață – injectată cu hormon de creștere bovin recombinant modificat genetic (rBGH). Acest hormon este, de asemenea, injectat în vacile de lapte. S-a raportat că laptele de la vacile tratate cu rBGH conține niveluri mai ridicate de IGF-1, un hormon care pare să crească riscul de cancer de sân, de prostată, de colon și de plămâni la om. Acesta este doar unul dintre motivele pentru care produsele modificate genetic sunt atât de controversate. Dar studiile au arătat, de asemenea, că utilizarea furajelor modificate genetic crește nivelul de sănătate al animalelor și, adesea, înseamnă că fermierii nu mai au nevoie să injecteze antibiotice și hormoni în animalele lor – deoarece aceste substanțe chimice pot trece în sângele persoanelor care mănâncă animalele sau le beau laptele, acesta poate fi un rezultat dublu pozitiv. Juriul încă nu s-a pronunțat.

Puiul modificat genetic nu este disponibil în supermarketul dvs. local (încă), dar puii hrăniți cu furaje modificate genetic sunt adesea etichetați ca atare. Deci este vorba de reziduurile digerate ale diferitelor culturi modificate genetic și nu de o pasăre modificată genetic care se prăjește în cuptor.

Ouale de găină modificată genetic sunt studiate ca o viitoare sursă de compuși chimici naturali. Găinile femele pot fi modificate genetic pentru a produce ouă care conțin cantități mai mari de anumite proteine. Aceste proteine sunt utilizate în mod obișnuit în procesele de fabricație a medicamentelor farmaceutice. Prețurile viitoarelor medicamente ar putea fi mult mai accesibile datorită tehnologiei de modificare genetică.

Terapie împotriva cancerului

Exemplele de inginerie genetică în terapia împotriva cancerului încep deja să arate rezultate foarte pozitive. Oul de găină își face apariția și aici. În acest domeniu al ingineriei genetice, sunt modificate genele bacteriene care produc anumite proteine. Aceste proteine – poate ați auzit de proteina Cas9, foarte studiată – formează anticorpi care ajută la distrugerea virușilor. Acest tip de proteină susține, de asemenea, un mecanism care alertează răspunsul imunitar la om. Întrucât acest răspuns este adesea suprimat de celulele canceroase, Cas9 ar putea ajuta organismul să recunoască și apoi să lupte împotriva cancerului. Cas9 este deja studiat și testat pentru afecțiuni genetice, cum ar fi boala celulelor secerătoare și fibroza chistică.

Boala ereditară

Bolile și afecțiunile ereditare ar putea deveni de domeniul trecutului datorită ingineriei genetice – există doar o singură problemă, utilizarea etică a embrionilor umani în scopuri de cercetare.

Ingineria genetică embriologică este legală în unele țări, iar aceste țări sunt foarte criticate. Dar când He Jiankui a editat genele unor embrioni gemeni și apoi i-a implantat într-o femeie care a dat naștere acestor copii modificați genetic, lumea a luat-o razna, iar Jiankui a fost ulterior încarcerat. Nu numai că efectele pe termen lung ale ingineriei genetice sunt necunoscute, dar orice modificare ar putea să se transmită la generațiile următoare sau să continue să se schimbe fără controlul natural pe care îl reprezintă evoluția. Pentru persoanele care cred că viața începe la concepție sau care consideră că un embrion este o persoană vie și conștientă, există și mai multe argumente etice.

Multor părinți care se supun procesului de fertilizare in vitro (FIV) li se oferă opțiunea de diagnosticare genetică preimplantațională (PGD). Acesta verifică ADN-ul ovulului fertilizat înainte ca acesta să fie introdus în uter. Scopul este de a depista posibilele mutații genetice. Părinților li se permite să renunțe la ovulele „defecte”. Mulți consideră că acest lucru este foarte greșit, deoarece nu am căzut de acord asupra a ceea ce se consideră a fi o mutație nedorită. O greșeală genetică care provoacă un avort spontan ar fi acceptabilă, poate. Dar cum rămâne cu sexul, bolile psihice ereditare, culoarea ochilor? În ultimii ani, mai multe clinici de fertilitate din India au fost reclamate pentru că au promis cuplurilor urmași de sex masculin, de exemplu. Acesta nu este un exemplu de inginerie genetică, dar multe grupuri se tem că anumite alegeri fiziologice ar putea ajunge în ingineria genetică fără a fi controlate. Astăzi, modificarea genetică la om urmează practic aceleași argumente etice ca și avortul.

Pro și contra ingineriei genetice

Pro și contra ingineriei genetice nu sunt deloc clare. În domeniul modificării genetice umane, convingerile noastre personale afectează modul în care această tehnologie se va dezvolta și va progresa. În țările în care legea prevede că viața umană începe în săptămâna 24, este mai probabil ca ingineria genetică a embrionilor care nu sunt duși la termen să fie acceptată. Această chestiune etică face parte din ceea ce se numește argumentul privind calitatea de persoană a fătului și este principalul motiv pentru care ingineria genetică la om întâmpină atât de multă rezistență.

În mediul agricol, temerile publicului se referă la efectele pe termen lung ale consumului de alimente modificate genetic. Aceste temeri îi împiedică pe fermieri să producă culturi modificate, deoarece s-ar putea să nu le poată vinde și, în multe țări, este ilegal să le cultive. Chestiunile personale sunt adesea opinii; adevăratele argumente pro și contra se referă la rezultatele cercetărilor științifice pe termen lung. Din nefericire, editarea genomului este o tehnologie nouă și nu dispunem de date care să acopere mai mult de câțiva ani – cu siguranță nimic care să acopere durata de viață a uneia sau mai multor generații.

Poroane

Poroanele ingineriei genetice ar trebui să înceapă cu faptul că acest subiect ne-a permis să aflăm mult mai multe despre genele noastre și ale altor organisme. Datorită ingineriei genetice aflăm cum funcționează întreaga gamă de organisme care conțin ADN – de la bacterii la oameni.

Ingineria genetică ne-a oferit cunoștințe noi și neașteptate care ne spun cum se dezvoltă anumite boli. Domeniul a oferit, de asemenea, terapii țintite care pot vindeca sau cel puțin ameliora aceste boli. Nu numai acțiunea produselor farmaceutice, ci și producția mai ieftină a acestora – ca în cazul ouălor de găină modificate genetic – poate fi eficientizată prin intermediul acestei tehnologii.

Combinația dintre o populație globală în creștere și nevoia de a menține un raport foarte instabil între terenurile agricole și habitatele naturale a dus la dezvoltarea culturilor modificate genetic. Aceste culturi sunt concepute pentru a avea un randament mai mare, pentru a utiliza mai puțini nutrienți pentru a crește și pentru a necesita o suprafață mai mică sau mai puține substanțe chimice (erbicide și pesticide). Oamenii de știință pot chiar să îmbunătățească gustul, valorile nutritive, culorile și formele.

Bacteriile modificate genetic ajută la producerea de biocombustibili din culturi modificate genetic. Biocombustibilii reduc efectele poluării cauzate de combustibilii fosili. Cianobacteriile ne ajută să producem materiale plastice biodegradabile, iar alte microorganisme modificate genetic descompun deșeurile noastre. Modificarea genetică este strâns legată de ecologia și viitorul nostru.

Și folosim mai puțin din resursele pământului atunci când animalele noastre cresc mai repede. Atunci când vitele de carne cresc până la dimensiunea maximă într-un an în loc de doi sau trei, asta înseamnă doi ani în minus din amprenta de carbon a fiecărui animal. Atunci când genele bovinelor sunt modificate pentru a lupta împotriva bolilor, laptele și carnea noastră au mai puține reziduuri de antibiotice și hormoni. Ingineria genetică înseamnă mai puțină presiune pentru a transforma ecosisteme naturale importante, pe cale de dispariție, în fabrici de producere a alimentelor.

Cons

Cons-urile se bazează în principal pe lipsa studiilor pe termen lung privind efectele ingineriei genetice, atât asupra unui organism, cât și asupra organismelor care îl consumă. Poate chiar și asupra celor care trăiesc alături de el. Ca în cazul tuturor tehnologiilor noi, dar cu potențial dăunător, pur și simplu nu avem suficiente date.

Un alt factor este că, deși am decodificat genomul uman, nu știm tot ce trebuie să știm despre fiecare funcție din corpul uman. De exemplu, microbiomul intestinal este un subiect fierbinte destul de recent. Oamenii de știință acceptă acum că bacteriile din intestin afectează în mod direct creierul – ceea ce era rareori cazul acum zece ani. Dar modul exact în care neurotransmițătorii din creier interacționează cu substanțele chimice din tractul digestiv este încă un mister. Exemple ca acesta înseamnă că mulți oameni susțin că nu ar trebui să încercăm să reparăm ceva dacă nu știm exact cum funcționează, nu știm care vor fi efectele pe termen lung sau nu știm dacă este de fapt stricat în primul rând.

Există și alte obstacole, desigur. Înainte de a ști dacă ingineria genetică poate elimina în siguranță o afecțiune fatală pentru totdeauna, trebuie să ne dăm seama dacă este corect să modificăm ADN-ul embrionilor, să-i lăsăm să crească și să se nască, iar apoi să le cercetăm viața de la naștere până la bătrânețe (și poate și pe copiii și nepoții lor) pentru a ne asigura că noul leac este sigur.

Bibliografie