Hoe gaat dat, genetische manipulatie?

Genetische manipulatie: het maken van het genconstruct

Genetische manipulatie (GM) wordt gebruikt om genen en delen van DNA in een cel te brengen, meestal om een gen in te brengen dat een gewenst eiwit maakt. Omdat een gen in elk organisme op dezelfde wijze wordt vertaald in een eiwit, kan een gen bijvoorbeeld van een vis, en in een heel andere soort overgebracht worden, bijvoorbeeld de tomaat.

Voor GM is een aantal technieken beschikbaar om DNA uit te knippen, op goed geluk of op specifieke plaatsen. Als een stuk DNA uitgeknipt is kunnen de eigenschappen bestudeerd worden, het kan vermenigvuldigd worden en kan het in het DNA van een ander organisme gebracht worden.

GM maakt het mogelijk om door de soortbarrière te breken die wel bestaat voor de klassieke veredeling. Van nature kan je geen antivriesgen uit een vis in een tomaat of aardbei stoppen, of een insect-dodend gif van een bacterie in maïs, aardappel, katoen, koolzaad of soja, of menselijke genen in een varken. Met GM kan dat wel.
Er is wel een probleem - een gen uit een vis zal niet werken in een tomaat tenzij er een promotor aan zit die de tomaat herkent. Zo'n promotor zou identiek of gelijkend moeten zijn aan een promotor uit de tomaat. De meeste bedrijven en wetenschappers hebben geen zin om te zoeken naar een passende promotor uit de tomaat; het zou jaren duren voor ze begrijpen hoe het interne communicatie- en reguleringssysteem van de tomaat werkt. Om lang testen en aanpassen te voorkomen, wordt de meeste GM bij planten gedaan met virale promotors.

Virussen zijn erg actief. Niets, of bijna niets zal ze stoppen als ze eenmaal een geschikte gastheer gevonden hebben. Ze stoppen hun eigen genetische informatie in het DNA van hun slachtoffer, de cel wordt aangezet tot het vermenigvuldigen van het virus en het virus verspreid zich razendsnel over de andere cellen. Virussen kunnen dit doen omdat ze een heel sterke promotor hebben ontwikkeld die de gastheer dwingt om continu de genen van het virus af te lezen en om te zetten in de eiwitten van het virus. Door simpelweg de promotor uit een virus te nemen en het voor het gewenste gen te plaatsen, zorg je ervoor dat de plant waarin je het inbouwt overal continu het eiwit aanmaakt dat je wilt hebben (tenminste, dat dacht men). Een veel gebruikte promotor is die van het mozaiekvirus.

De combinatie van het gen met een promotor wordt een genconstruct (zie figuur) genoemd.
Deze techniek lijkt op het eerste gezicht misschien geweldig, maar het nadeel is dat het gen niet uitgeschakeld kan worden. De plant heeft geen zeggenschap over de expressie van het nieuwe gen, zelfs als het nieuwe gen op een bepaald moment nadelig is voor de plant, bijvoorbeeld omdat de energie die er in dit eiwit gestoken wordt niet gebruikt kan worden om verdedigende stoffen te maken, of om te groeien.

Het verhaal van de virale promotor is in theorie heel mooi, maar vaak werkt het gen, om redenen die nog niet opgehelderd zijn, slechts een beperkte tijd en wordt dan stil (gene silencing). Maar van te voren is niet te voorspellen of dit zal gebeuren.

Precies?

Hoewel genetische manipulatie vaak een precieze techniek genoemd wordt, is de uiteindelijke stap om het genconstruct in een organimse in te brengen nogal grof. Het is niet precies en het is niet voorspelbaar. Het nieuwe gen komt op een willekeurige plek in het DNA terecht, waar het het functioneren of reguleren van een ander gen kan verstoren. Als het nieuwe gen terecht komt in het 'stille' niet actieve DNA van een cel terechtkomt, kan het invloed hebben op de regulatie of expressie van genen in de hele omgeving. het kan potentieel zorgen dat genen in het 'stille' DNA actief worden.

Vaak zal er niet 1 gen worden ingebouwd, maar een serie genen. Hoewel men beoogt om hiermee de expressie en het functioneren van het eerste gen ten goede te komen, veroorzaakt het ook meer beinvloeding en vergroot het het risico van onvoorspelbare effecten.