Yhdistelmä-DNA-tekniikka

Yhdistelmä-DNA-tekniikka on geenitekniikan osa-alue. Se ei ole oma tieteenalansa vaan kokoelma menetelmiä, joilla geneettistä materiaalia voidaan eristää, yhdistellä, muuntaa ja siirtää toiseen organismiin.

Geenimuokkaus on nopeampi ja tarkempi tapa saada aikaan muutoksia, joiden tekeminen risteyttämällä ja valinnalla veisi liian kauan aikaa tai joka voisi olla muuten mahdotonta. Esimerkiksi naudan kymosiini on siirretty teollista tuotantoa varten Kluyveromyces lactis -hiivaan, Aspergillus niger var. awamori -sieneen ja Escherichia coli K12 -bakteeriin. Näitä mikrobeja kasvatetaan säiliössä tuottamaan kymosiinia teollisessa mittakaavassa juustonvalmistusta varten. Normaalisti kymosiinia muodostuu vasikan vatsassa ja tätä ennen kymosiinia (juustonjuoksutinta) on saatu teurastamoista.

Yhdistelmä-DNA-tekniikalla eliöön voidaan siirtää

• sille alun perin vierasta geneettistä materiaalia, jotta se tuottaisi haluttua lopputuotetta
• useampia kopioita eliön omasta geenistä halutun tuotteen määrän lisäämiseksi
• eliön oma geeni yhdistettynä tehokkaaseen promoottoriin jolloin geenin toiminta tehostuu

Nykyään on onnistuttu siirtämään geenejä myös monisoluisiin eläimiin ja kasveihin, mutta ominaisuuksien ilmentäminen riittävän vahvana on vielä vaikeaa.

Siirtogeenisen lääketuotannon periaatteet

Tässä käytetään esimerkkinä insuliinin valmistusta. Insuliini on haiman tuottama hormoni. Se on välttämätön kehon glukoositasapainon säätelyssä. Diabeetikolla haima ei pysty tuottamaan tarpeeksi insuliinia. Ennen kuvatunlaisen tekniikan kehittämistä 1980-luvulla diabeetikoille oli tarjolla ainoastaan eläininsuliinia ja sitäkin vain rajallisia määriä. Yleensä käytettiin teurastetuista sioista saatavaa insuliinia. Nykyään käytössä on lähinnä ihmisinsuliini (jonka käyttö on selvästi jo vähentynyt) ja ennen kaikkea insuliinista tehdyt johdokset. Suomessa ei ole enää rekisteröityjä eläininsuliineja kaupan (2006). Erityisluvalla niitä kuitenkin saa.

Siirtogeeninen insuliinintuotanto

1. Transgeenejä (vieraita geenejä) voidaan liittää uusien isäntien geeneihin ja saada ne esiintymään ainoastaan tietyissä kudoksissa tai kohteissa. Jos käytetään bakteeriviljelmiä, on tuotanto hyvin suoraviivaista. Jos tuotettava molekyyli ei ole liian iso, kelpaa plasmidi DNA:n siirtoon. Ensin ihmis-DNA:sta eristetään haluttu pätkä sopivalla restriktioentsyymillä. Alkuperäinen bakteerin plasmidirengas katkaistaan samalla entsyymillä ja ihmis-DNA:n pätkä liitetään DNA-ligaasilla. Näin saadaan aikaan plasmidi, joka sisältää insuliinin geneettisen koodin.
2. Saatu plasmidi siirretään sitten Escherichia coli -bakteeriin, joka pystyy nyt valmistamaan ihmisen proinsuliinia. Bakteerikantana käytetään tautia aiheuttamatonta laboratoriokantaa.
3. Bakteereita viljellään suurissa säiliöissä, fermentoreissa, joissa bakteerit jakaantuvat ja tuottavat suuria määriä ihmisen proinsuliinia.
4. Bakteerit tapetaan lämpökäsittelyllä ja/tai formaldehydillä ja jäljelle jää proinsuliini.
5. Proinsuliini leikataan entsymaattisesti, jotta saataisiin insuliini proinsuliinista.
6. Liuos sentrifugoidaan, jotta päästäisiin eroon solujäämistä. Puhdistaminen tapahtuu nestekromatografialla ja kiteyttämällä. Näin saadaan aikaan puhdasta ihmisinsuliinia. Saadut kiteet liuotetaan nesteeseen ja pakataan sopiviin pakkauksiin.