Wie, um eine GVO – Wissenschaft in den Nachrichten

Wissenschaft in den News Öffnen die Linien der Kommunikation zwischen Forschern, Wissenschaftlern und der breiteren Gemeinschaft zu Machen, Wie die GVO, die von Chelsea Powell Figuren von Anna Maurer-Zusammenfassung:
wie werden GVO hergestellt

Öffnen Sie die Linien der Kommunikation zwischen Forschern, Wissenschaftlern und der breiteren Gemeinschaft

Wie man eine GVO

von Chelsea Powell
Figuren von Anna Maurer

Zusammenfassung: Gentechnisch veränderte Organismen (GVO) sind Organismen, die verändert wurden mit gentechnischen Methoden. Obwohl die Gentechnik ist eine gemeinsame und wesentliche Praxis in der Biotechnologie, der seiner spezifischen Verwendung, in der Kulturen ist umstritten. Die wichtigen Schritte in der Gentechnik sind die Identifizierung einer Eigenschaft von Interesse zu isolieren, die Eigenschaft einfügen, die Eigenschaft in einem gewünschten Organismus, und dann propagieren, dass Organismus. Methoden zur genetischen manipulation haben sich schnell verbessert im Laufe des letzten Jahrhunderts aus einfachen selektiven Zucht, um das einfügen von Genen von einem Organismus in einen anderen, neueren Methoden direkt Bearbeiten des Genoms.

Was ist ein GVO?

Ein häufiges Missverständnis ist, dass irgendein Tier oder eine pflanze betrachtet, die außerhalb unserer Referenz für „Natürliche“ ist ein GVO. Bilder von ungewöhnlich großer Kühe und Tomaten in den Sinn kommen. Allerdings, die wissenschaftliche Gemeinschaft und die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) verwenden eine engere definition für einen GVO: ein Tier oder eine pflanze, das geschaffen wurde, durch Gentechnik [1]. Gentechnik ist ein Begriff verwendet, um zu beschreiben, biotechnologische Methoden, die von Wissenschaftlern genutzt, um direkt zu manipulieren das Genom eines Organismus. Unter diese definition GVO nicht einschließen, Pflanzen oder Tieren hergestellt durch selektive Zucht, oder die Tiere verändert, indem Hormonen oder Antibiotika. In der Tat, wir tun derzeit nicht Fleisch Essen Produkte als GVO, obwohl die Nutztiere gefüttert werden kann eine gentechnisch veränderte Ernte [2].

Das Hauptziel der Mehrheit von Gentechnik durchgeführt auf Nahrung ist die Steigerung der Erträge von Nutzpflanzen und/oder zur Verbesserung der Nährstoff-Wert in der Tierernährung. Keine gentechnisch veränderten Pflanzen auf dem Markt in den Vereinigten Staaten wurden so geändert werden, ungewöhnlich groß (Tabelle 1). Bilder von extrem großen Gemüse verwendet, zur Unterstützung der „Franken-food“ – image von GVO, die wahrscheinlich nicht GVO; ein ungewöhnlich großes Gemüse würde eher über die weniger umstrittenen Methoden der selektiven Züchtung oder Nährstoff-Ergänzungen, nicht Gentechnik.

Der Prozess der Gentechnik

Gentechnik ist weit verbreitet in der biologischen Forschung. Maus-Modelle sind speziell für biomedizinische Studien, Bakterien entwickelt werden, zu produzieren, die Medikamente wie insulin, und ernten sind speziell für die Landwirtschaft. Alle diese Produkte der Gentechnik erstellt wurden, verwenden die gleichen grundlegenden Schritte: ermitteln einer Eigenschaft von Interesse zu isolieren, dass genetisches Merkmal, das einfügen dieses Merkmal in das Genom der gewünschten Organismus, und dann wächst der Organismus entwickelt (Abbildung 1). Diese Schritte werden im folgenden detailliert erläutert, mit Beispielen von Monsanto als auch die details Ihrer Technologien sind öffentlich zugänglich. Andere große Unternehmen wie Syngenta, BASF, Dow, Bayer und Du Pont mit ähnlichen Methoden wie im Blick auf Ihren jeweiligen websites [3, 4, 5, 6, 7].

Schritt 1: Identifizieren einer Eigenschaft von Interesse
Um zu ermitteln, eine wünschenswerte neue Charaktereigenschaft die meisten Wissenschaftler sehen oft die Natur. Erfolgreiche Entdeckung einer neuen genetischen Merkmal von Interesse ist oft eine Kombination von kritischem denken und Glück. Zum Beispiel, wenn Forscher suchen für eine Eigenschaft, die es ermöglichen würden, eine Ernte zu überleben in einer bestimmten Umgebung, Sie suchen für Organismen, die natürlich in der Lage sind, zu überleben in dieser speziellen Umgebung. Oder wenn Forscher mit dem Ziel der Verbesserung der Nährwert der Ernte, würden Sie dem Bildschirm eine Liste der Pflanzen, die Sie vermuten produzieren ein Nährstoff von Interesse.

Ein Beispiel für eine Eigenschaft, die sich derzeit in GVO, die in der identifiziert wurde, durch diese Kombination von Glück und des kritischen Denkens ist die Toleranz gegenüber dem Herbizid Roundup (siehe diesen Artikel). Monsanto erstellt „Roundup Ready“ – Pflanzen zu finden, nachdem Bakterien wachsen in der Nähe einer Roundup-Fabrik, die enthalten ein gen, das Ihnen erlaubt, um zu überleben in der Gegenwart des Herbizids [8]. Obwohl es nicht auf dem Markt in den Vereinigten Staaten, Syngenta entworfen hat Golden Rice mit einem erhöhten Menge an pro-vitamin A, das der menschliche Körper kann Sie sich in der vitamin-A – (siehe diesen Artikel). Forscher bei Syngenta identifiziert das gen-Sequenz produziert, pro-vitamin A und kompiliert eine Liste von Pflanzen, die auf dem Bildschirm mit, dass die Folge [9]. Mit ein wenig Glück, es war eine pflanze in der Natur, mais, enthielt ein gen, das die würde der goldene Reis produzieren pro-vitamin A auf einem Niveau, das könnte erfüllen die ernährungsphysiologischen Bedürfnisse von vitamin-A-Mangel Gemeinschaften.

Schritt 2: Isolieren Sie das genetische Merkmal von Interesse
Die vergleichende Analyse wird verwendet, um zu entschlüsseln, welcher Teil eines Organismus, der Erbgut enthält das Merkmal von Interesse. Die Genome von Pflanzen mit dem Merkmal sind, im Vergleich zum Genom in der gleichen Art ohne das Merkmal, mit dem Ziel der Identifizierung von Genen, die derzeit nur in der ehemaligen [8]. Die Genome der verschiedenen Arten mit der gleichen Eigenschaft kann auch verglichen werden, um zu identifizieren ein gen, als der Fall war während der Entwicklung von Golden Rice [9]. Wenn es keine Datenbank mit den genetischen Informationen für den Vergleich, Wissenschaftler gezielt zu löschen, oder „knock-out“, Teile des Genoms von Interesse, bis die gewünschten Eigenschaften verloren gehen, und dadurch die Gene identifiziert, die dazu führen den Zug.

Um diesen Prozess zu beschleunigen, Monsanto entwickelte und patentierte eine Methode bekannt, wie Samen chipping – [8]. Durch diese Methode Monsanto Rasiert Teile der Samen für die high-throughput-genetische Sequenzierung, während der rest der Samen, die lebensfähig für die Bepflanzung. Dies schafft eine Gendatenbank für Pflanzen vor, Sie sind sogar gewachsen, wo ein barcode-system wird benutzt, um Pflanzen zu Ihren Genotypen. Forscher können dann nutzen diese Datenbank, um neue Merkmale, die von Interesse sowie die Optimierung der erwünschten Merkmalen in eine Ernte, die durch die Auswahl der besten Genotypen basierend auf pflanzlichen Phänotypen.

Schritt 3: Legen Sie die gewünschte genetische Merkmal in ein neues Genom
Veränderung des Genoms von Pflanzen-Samen ist schwierig aufgrund Ihrer starren Struktur. Viele biotech-Unternehmen verwenden, „gene guns“ Schießen Metall-Partikel, beschichtet mit DNA in pflanzlichen Gewebe mit einem .22-Kaliber berechnen [8]. Monsanto arbeitet nicht mehr mit gen-Waffen, sondern nutzt die Vorteile von Bakterien, die sogenannten Agrobacterium tumefaciens, das natürlich dringen in die Samen und alter Pflanzen durch einlegen Stück Ihrer eigenen DNA in das pflanzliche Genom.

In der biotechnologischen Forschung ist es üblich, genetisch Ingenieur Bakterien erzeugen eines gewünschten proteins. Dies geschieht durch Enzyme zum Ausschneiden und einfügen einer DNA-Strang von Interesse in ein plasmid, das ist ein kleines, zirkuläres Molekül von DNA [10]. Bakterien sind dann schockiert mit Wärme oder Strom, so dass die Zellen annehmen, die entwickelt plasmid. Durch ändern von A. tumefaciens, was ist leichter zu ändern als die Samen selbst, die Forscher können die Bakterien natürlicherweise invasiv Verhalten, wie ein Trojanisches Pferd für das einfügen von erwünschten Merkmalen in eine Ernte Genoms.

Schritt 4: den Anbau der GVO
Nach einer Erbanlage wurde erfolgreich eingefügt in das Genom eines Organismus, der veränderte Organismus muss dann in der Lage sein, zu wachsen und zu replizieren, mit seiner neu entwickelte Genom. Erste, Sie das Erbgut der Organismen geprüft werden muss, so dass die Forscher nur vermehrende Organismen, in denen das Genom wurde korrekt bearbeitet.

Biotech-Unternehmen investieren große Summen in zu halten, diese Pflanzen am Leben und reproduzieren, wenn Sie wurden erfolgreich erstellt. Die Unternehmen verwenden spezielle Klima-kontrollierten Klimakammern und Biologen oft schauen Sie auf die Pflanzen von hand, um sicherzustellen, dass Sie wachsen wie erwartet [8].

Während dieses Prozesses, der die biotech-Unternehmen werden mit automatisierten Maschinen, wie Monsanto GenV Pflanzer, um zu verfolgen, Pflanzen und berechnen Sie die optimale Aussaat-und Wachstumsbedingungen zu schaffen, die optimale Erträge. GVO-Saatgut oft kommen mit Anweisungen auf Abstand und Ernährung, das Ergebnis aus diesen Studien.

Zukünftige Richtungen für die Schaffung von GVO

Menschen mit der Fähigkeit zu ändern, die Pflanzen für eine verbesserte Erträge und Nährstoffe in einer bestimmten Umwelt ist ein Eckpfeiler der Landwirtschaft. Die technologische Weiterentwicklung von selektive Zucht, um die Gentechnik eröffnet hat ein großes Reich der Möglichkeiten für die Zukunft unserer Nahrung. Als Techniken für die Gentechnik, wie neue RNAi – und nuklease-basierten Technologien, die es ermöglichen, für die direkte Modifikation des Genoms (siehe dieser Artikel und dieser Artikel), werden ständig verbessert, unsere Fähigkeit zum erstellen neuer GVO wird auch wachsen [11]. Wie unsere wissenschaftlichen Fähigkeiten zu erweitern, ist es wichtig, dass wir über die Ethik und ideale Umgebung GVO, so dass wir effektiv und sicher nutzen diese Technologie in einer Weise, die akzeptabel für die öffentlichkeit.

Tabelle 1. Zusammenfassung der FDA Bestand bereits abgeschlossener Konsultationen Biotechnologie über Gentechnisch veränderte Lebensmittel ab Juni 30th, 2015. Nutzpflanzen in der Reihenfolge des relativen Mengen der gentechnisch veränderten Ernte Konsultationen (mais mit den meisten Konsultationen). Diese Informationen der öffentlichkeit zur Verfügung:
http://www.accessdata.fda.gov/scripts/fdcc/index.cfm?set=Biocon

Chelsea Powell ist ein PhD-student in der Chemischen Biologie-Programm an der Harvard University.

Dieser Artikel ist Teil der August-2015 Special Edition, Genetisch Veränderte Organismen und Lebensmittel.

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