Knippen en plakken van genen

Manipulatie

Gemiddeld is een gen 3000 basenparen lang. Al het DNA in de kern van een zoogdiercel bij elkaar telt ongeveer drie miljard basenparen. Zouden we op een willekeurige plek prikken, dan hebben we dus een trefkans van één op een miljoen om een bepaald gen te vinden. Een echte naald in een hooiberg. Door het gebruik van restrictie-enzymen kunnen we het gewenste stukje uit de grote brij lichten. Daardoor wordt het gen toegankelijk voor verder onderzoek. Of het DNA nu uit een bacterie, plant of dier komt, doet niet ter zake, het enzym knipt er overeenkomstige stukjes uit. Stukjes van verschillende herkomst kunnen vervolgens door een enzym, DNA-ligase, in een reageerbuis aan elkaar worden gelast tot zogenaamd recombinant-DNA. Door dit in te bouwen in een gastheercel, wordt het bij elke deling gekopieerd. Dit proces noemt men gene cloning, het kloneren van genen.

Bacteriën als chemicaliënfabriek

Aanvankelijk werden vooral bacteriën gebruikt voor het inbouwen van genen. Escherichia coli, algemeen in onze darmen, wordt hierbij veel toegepast. Deze bacteriën delen zich bij voldoende voedsel ongeveer eens in de 20 minuten. Met deze snelheid kunnen ze in nog geen 11 uur vijf miljard cellen produceren, ongeveer zoveel als er mensen zijn op aarde. In korte tijd kunnen we zo dus een bijna onbeperkte hoeveelheid van een gewenst gen aanmaken. Daardoor wordt een onderzoek naar de volgorde van de basen, aanzienlijk vergemakkelijkt. Met de inbouwtechniek wordt echter niet alleen een vreemd gen ingebracht, maar ook de werking van dat gen. Daar kunnen we ons voordeel mee doen. Zo kon men al in 1979 menselijke insuline laten aanmaken door E. coli- bacteriën, een grote stap vooruit in de behandeling van suikerpatiënten.

Transgene organismen

Niet alleen bacteriën maar ook cellen van meercellige organismen kunnen door genen van andere organismen in te bouwen, worden gedwongen bepaalde producten aan te maken. Daarvan wordt gebruik gemaakt bij gentherapie in geval van erfelijke ziekten bij de mens. Hierbij brengen we goede genen in lichaamscellen in om de functie van defecte genen op te vangen. In principe kunnen we dit ook doen bij geslachtscellen, zodat de nakomelingen deze genen ook krijgen. Dit gebeurt al bij landbouwhuisdieren en agrarische planten. Zo kunnen ze een bepaald gewenst kenmerk krijgen, bijvoorbeeld resistentie tegen een ziekte, of gewenste producten leveren. Ze helpen ons verder om basale biologische processen, zoals de manier waarop een gen in het organisme tot uitdrukking komt, beter te begrijpen. Zulke organismen noemen we transgeen. Het betreffende gen is een transgen.

Voorbeelden

In verschillende landen wordt druk geëxperimenteerd. In Nederland is de stier Herman hiervan het voorlopige resultaat. De overheid staat hier echter met enige huiver tegenover en vertraagt het onderzoek. Het gekloonde schaap Dolly in Schotland bezit het menselijke gen voor een eiwit dat actief is bij de stolling van het bloed. Het moet met de melk worden afgescheiden. Het is van groot belang voor de behandeling van patiënten met hemofilie. Het vermenigvuldigen van transgene individuen is bij planten gemakkelijker dan bij dieren, omdat hier het gen niet in een geslachtscel, maar in een gewone lichaamscel kan worden ingebouwd. Uit deze lichaamscel kunnen we vervolgens een hele plant kweken, die het gen dan ook in de geslachtscellen heeft en het dus kan overdragen aan het nageslacht. Zo tracht men onder andere planten te kweken die resistent zijn tegen schadelijke insecten.