Il est facile de voir comment la biotechnologie peut être utilisée en médecine. La connaissance de la constitution génétique de notre espèce, la base génétique des maladies héréditaires et l'invention de la technologie pour manipuler et réparer les gènes mutants fournissent des méthodes de traitement des maladies. La biotechnologie en agriculture Il peut augmenter la résistance aux maladies, aux ravageurs et au stress environnemental pour améliorer à la fois le rendement et la qualité des cultures.

Diagnostic génétique et thérapie génique

Le processus d'examen des anomalies génétiques suspectées avant l'administration du traitement est appelé diagnostic génétique par des tests génétiques. Dans certains cas, lorsqu'une maladie génétique est présente dans la famille d'un individu, les membres de la famille peuvent être invités à subir des tests génétiques. Par exemple, des mutations dans les gènes BRCA peuvent augmenter le risque de développer un cancer du sein et de l'ovaire chez les femmes et certains autres cancers chez les femmes et les hommes. Une femme atteinte d'un cancer du sein peut être dépistée pour ces mutations.

Si l'une des mutations à haut risque est trouvée, ses proches femelles peuvent également vouloir être dépistées pour cette mutation particulière, ou simplement être plus vigilantes aux cancers. Des tests génétiques pour les fœtus (ou les embryons avec FIV) sont également proposés pour déterminer la présence ou l'absence de gènes pathogènes dans les familles atteintes de maladies débilitantes spécifiques.

La thérapie génique c'est une technique génie génétique qu'un jour, il peut être utilisé pour guérir certaines maladies génétiques. Dans sa forme la plus simple, elle consiste à introduire un gène non muté dans un endroit aléatoire du génome pour guérir une maladie en remplaçant une protéine qui peut être absente chez ces individus en raison d'une mutation génétique.

Le gène non muté est généralement introduit dans cellules malade dans le cadre d'un vecteur transmis par un virus, comme un adénovirus, qui peut infecter la cellule hôte et délivrer de l'ADN étranger dans le génome de la cellule cible (figure 10.8). À ce jour, les thérapies géniques ont été principalement des procédures expérimentales chez l'homme. Certains de ces traitements expérimentaux ont été couronnés de succès, mais les méthodes peuvent être importantes à l'avenir, car les facteurs qui limitent leur succès sont résolus.

Production de vaccins, d'antibiotiques et d'hormones

Les stratégies de vaccination traditionnelles utilisent des formes de micro-organismes affaiblies ou inactives ou virus pour stimuler le système immunitaire. Les techniques modernes utilisent des gènes spécifiques de micro-organismes clonés dans des vecteurs et produits en masse par des bactéries pour fabriquer de grandes quantités de substances spécifiques pour stimuler le système immunitaire.

La substance est ensuite utilisée vacuna. Dans certains cas, comme vacuna contre grippe H1N1, des gènes de virus clonés ont été utilisés pour lutter contre les souches en constante évolution de ce virus.

Les les antibiotiques tuent les bactéries et ils sont naturellement produits par des micro-organismes tels que des champignons; la pénicilline est peut-être l'exemple le plus connu. Les antibiotiques sont produits à grande échelle par la culture et la manipulation cellules champignon. Les cellules fongiques ont généralement été génétiquement modifiées pour améliorer les performances du composé antibiotique.

Déjà en 1978, le Technologie ADN recombinant pour produire à grande échelle l'hormone humaine insuline dans E. coli. Auparavant, il n'était possible de traiter le diabète qu'avec de l'insuline de porc, ce qui provoquait des réactions allergiques chez de nombreux humains en raison de différences dans la molécule d'insuline. De plus, l'hormone de croissance humaine (HGH) est utilisée pour traiter les troubles de la croissance chez les enfants. Le gène HGH a été cloné à partir d'une bibliothèque d'ADN complémentaire et inséré dans des cellules d'E. Coli en le clonant dans un vecteur bactérien.

Animaux transgéniques

Bien que plusieurs protéines recombinantes utilisées en médecine soient produites avec succès dans des bactéries, certaines protéines nécessitent un hôte animal eucaryote pour un traitement approprié. Pour cette raison, des gènes ont été clonés et exprimés chez des animaux tels que des moutons, des chèvres, des poulets et des souris. Les animaux qui ont été modifiés pour exprimer l'ADN recombinant sont appelés animaux. transgénique.

Plusieurs protéines humaines sont exprimées dans le lait de brebis et de chèvre transgéniques. Dans un exemple commercial, la FDA a approuvé une protéine anticoagulante sanguine produite dans le lait de chèvre transgénique pour une utilisation chez l'homme. Les souris ont été largement utilisées pour exprimer et étudier les effets des gènes et mutations recombinants.

Plantes transgéniques

Manipulation de l'ADN végétal (création d'organismes génétiquement modifiés ou OGM) a contribué à créer des caractéristiques souhaitables telles que la résistance aux maladies, aux herbicides et aux ravageurs, une meilleure valeur nutritionnelle et une meilleure durée de conservation (figure 10.10). Les plantes sont la source de nourriture la plus importante pour la population humaine. Les agriculteurs ont développé des moyens de sélectionner des variétés de plantes aux caractéristiques souhaitables bien avant que les pratiques biotechnologiques modernes ne soient établies.

Les plantes transgéniques ont reçu de l'ADN d'autres espèces. Parce qu'ils contiennent des combinaisons uniques de gènes et ne sont pas limités au laboratoire, aux plantes transgéniques et autres OGM Ils sont étroitement surveillés par les agences gouvernementales pour s'assurer qu'ils sont propres à la consommation humaine et ne mettent pas en danger d'autres végétaux et animaux.

Étant donné que les gènes étrangers peuvent se propager à d'autres espèces dans l'environnement, en particulier le pollen et les graines des plantes, des tests approfondis sont nécessaires pour garantir la stabilité écologique. Les aliments de base comme le maïs, les pommes de terre et les tomates ont été les premières plantes cultivées à être génétiquement modifiées.

Transformation végétale à l'aide d'Agrobacterium tumefaciens

Chez les plantes, les tumeurs causées par la bactérie Agrobacterium tumefaciens se produisent par transfert d'ADN des bactéries à la plante. L'introduction artificielle d'ADN dans les cellules végétales est plus difficile que dans les cellules animales en raison de la paroi cellulaire épaisse de la plante.

Les chercheurs ont utilisé le transfert naturel d'ADN d'Agrobacterium à un hôte végétal pour introduire des fragments d'ADN de leur choix dans des hôtes végétaux. Dans la nature, les A. tumefaciens pathogènes ont un ensemble de plasmides qui contiennent des gènes qui s'intègrent dans le génome de la cellule végétale infectée. Les chercheurs manipulent les plasmides pour transporter le fragment d'ADN souhaité et l'insérer dans le génome de la plante.

L'insecticide organique Bacillus thuringiensis

Bacillus thuringiensis (Bt) est une bactérie qui produit des cristaux de protéines toxiques pour de nombreuses espèces d'insectes phytophages. Les insectes qui ont mangé la toxine Bt cessent de se nourrir des plantes en quelques heures.

Après l'activation de la toxine dans les intestins des insectes, décès cela se produit en quelques jours. Les gènes de la toxine cristalline ont été clonés à partir des bactéries et introduits dans les plantes, permettant ainsi aux plantes de produire leur propre toxine cristalline Bt qui agit contre les insectes. La toxine Bt est sans danger pour l'environnement et n'est pas toxique pour les mammifères (y compris les humains).

Par conséquent, il a été approuvé pour une utilisation par les agriculteurs biologiques comme insecticide naturel. Cependant, certains craignent que les insectes développent une résistance à la toxine Bt de la même manière que les bactéries développent une résistance aux antibiotiques.

La première culture GM introduite sur le marché a été la tomate FlavrSavr produite en 1994. La technologie génétique moléculaire a été utilisée pour ralentir le processus de ramollissement et de putréfaction causés par les infections fongiques, ce qui a prolongé la durée de conservation du Tomates GM. Une modification génétique supplémentaire a amélioré la saveur de cette tomate. La tomate FlavrSavr n'a pas été maintenue avec succès sur le marché en raison de problèmes d'entretien et d'expédition de la récolte.

En résumé..

Les pruebas genéticas Ils sont effectués pour identifier les gènes qui causent la maladie et peuvent être utilisés au profit des personnes affectées et de leurs familles qui n'ont pas encore développé de symptômes de la maladie. La thérapie génique, par laquelle des gènes fonctionnels sont incorporés dans les génomes d'individus avec un gène mutant non fonctionnel, a le potentiel de guérir des maladies héréditaires.

Les organismes transgéniques ils possèdent de l'ADN d'une espèce différente, généralement généré par des techniques de clonage moléculaire. Les vaccins, les antibiotiques et les hormones sont des exemples de produits obtenus en utilisant la technologie de l'ADN recombinant. Des animaux transgéniques ont été créés à des fins expérimentales et certains sont utilisés pour produire des protéines humaines.

Les gènes sont insérés dans les plantes à l'aide de plasmides de la bactérie Agrobacterium tumefaciens, qui infecte les plantes. Des plantes transgéniques ont été créées pour améliorer les caractéristiques des plantes cultivées, par exemple en leur conférant une résistance aux insectes en insérant un gène pour une toxine bactérienne.