Hoe gaat dat, genetische manipulatie?

Genetische manipulatie: het genconstruct inbrengen

Het inbrengen van een gen gebeurt op dit moment op verschillende manieren. Het gen kan met een vector in de ontvangende cel(kern) gebracht worden. Als vector worden vaak bacteriële plasmiden gebruikt, of virussen(a). Een andere methode is de 'shotgun' techniek, ook bekend als bio-ballistics, waar men minuscule stukjes goud waarop het gen gebracht is in een plaat met plantencellen schiet, hopend dat bij een van de pogingen het gen in het DNA brengt (b).

Wat is een plasmide?
Plasmiden zitten in veel bacteriën en zijn kleine ringen DNA met een beperkt aantal genen. Het DNA op een plasmide is niet noodzakelijk voor het overleven van de bacterie, maar kan het leven een stuk makkelijker maken.
Bacteriën hebben een bacterieel chromosoom waarop alle erfelijke informatie staat die noodzakelijk is om te overleven en om zich te vermenigvuldigen. Het plasmide is er om snel informatie uit te wisselen.
Als je een chromosoom zou vergelijken met een boekenplank met handboeken en gebruiksaanwijzingen, en een enkel gen met een recept of een specifieke bouwinstructie, kan een plasmide gezien worden als een folder.

Werken met plasmiden is relatief makkelijk
Plasmiden kunnen zichzelf kopiëren, en kunnen makkelijk uitgewisseld worden. Plasmiden bevatten vaak genen voor antibiotica resistentie. Dit soort infomatie, die eenvoudig doorgegeven kan worden tussen bacteriën, kan bacteriën de kans geven om te overleven als ze dreigen ten onder te gaan aan antibiotica medicijnen. Plasmiden zijn verantwoorlijk voor het snelle verspreiden van resistentie tegen antibiotica.
Plasmiden zijn relatief klein, vermenigvuldigen zich snel en zijn dus makkelijk om te onderzoeken en te manipuleren. Het is makkelijk om te onderzoeken welke basenvolgorde op het DNA staan. Bij bepaalde teken-volgordes, zoals CAATTG, is het makkelijk om te knippen met speciale enzymen (zie onder eiwitten). Deze knipenzymen, die restrictie-enzymen genoemd worden, maken deel uit van de GM gereedschap van de biochemisten.

Dus als ik een gen van een vis over wil brengen naar een plasmide, moet ik het volgende doen; ik stop heel veel van een bekend plasmide in een reageerbuis, en voeg een specifiek enzym toe dat maar op 1 plaats zal knippen. Ik laat het enzym een uurtje zijn werk doen, zuiver het verknipte plasmide DNA en meng het met kopiën van het vissegen. Na een tijdje zal het vissegen zich invoegen in de geknipte ring van het plasmide. Dan voeg ik een 'plak-enzym' toe (een ligase) en stop het gewijzgde plasmide terug in een bacterie. Die bacterie laat ik groeien en zich vermenigvuldigen.

Hoe weet ik nou of het gelukt is?
Om snel te kunnen zien of het inbouwen van een gen gelukt is, bouw ik niet alleen het gewenste gen in maar ook een gen waaraan ik snel kan zien of het in de bacterie zit. Daarvoor werd vaak antibiotica resistentie gebruikt maar dat is voor nieuwe toepassingen in Nederland niet meer toegestaan. Met de resistentie was het gemakkelijk om te kijken of inbouw gelukt was; door antibiotica op de bacteriën te brengen gingen alle bacteriën zonder het marker gen dood. De bacteriën die zijn blijven leven hebben het marker gen en waarschijnlijk ook het gewenste gen.