הנדסה גנטית

הנדסה גנטית (או מודיפיקציה גנטית) היא שינוי מכוון של גנים ביצורים חיים. DNA הוא החומר התורשתי, כלומר הקוד שמקודד לתכונות; בעזרת שיטות ביוטכנולוגיות מוחדרים גנים חדשים כדי לשנות תכונות של צמחים, בעלי חיים, מיקרואורגניזמים ולעיתים גם לתפעול טיפולים רפואיים.

הרעיון לשנות גנים באופן מלאכותי הוצע כבר ב-1934, אך ההתקדמות המעשית הגיעה בשנות ה-70. בשנת 1972 יצר פול ברג DNA רקומביננטי, שילוב של מקטעים ממקורות שונים. ב-1973 הרברט בוייר וסטנלי כהן החדירו DNA רקומביננטי לתא חיידקי. בשנות ה-70 וה-80 פותחו חלבונים חשובים בתאים מהונדסים, כמו אינסולין לפציינטים עם סוכרת. ב-1975 נערכה ועידת Asilomar שבה דנו ברגולציה ובזהירות נדרשת בעבודה עם DNA רקומביננטי. ב-2012 הושקה שיטת CRISPR, המאפשרת עריכה מדויקת וקלה יותר של גנים.

הנדסה גנטית מאפשרת להוסיף תכונות חדשות לאורגניזמים. בחקלאות משדרגים גידולים כדי להיות עמידים למזיקים או לשפר ערכים תזונתיים. דוגמה מוכרת היא "אורז זהוב" (Golden Rice) שמייצר בטא-קרוטן, חומר שנמוך בכמותו יכול לגרום למחסור בוויטמין A. ברפואה עובדים על ריפוי גני, החלפת גן פגום בגן תקין, אך הטכניקות עדיין בשלבי פיתוח ומציבות אתגרים של הגעה לתאים הנכונים והשפעה מספקת.

יש מספר שיטות להכניס DNA זר לתאים:

אגרובקטריום הוא חיידק שמטבעו יכול להעביר מקטע DNA לצמח. פלסמיד הוא מעגלון DNA קטן שנושא גנים. חוקרים משתמשים בפלסמידים של אגרובקטריום כדי להחדיר גנים רצויים לצמחים. קיימות גרסאות משופרות של השיטה, כולל מערכות בינאריות המאפשרות גמישות רבה יותר.

אפשר להשתמש בנגיפי DNA (לא נגיפי RNA) כדי לשאת מקטעי DNA ולתפוס תאים צמחיים. לשיטה יש מגבלות בגודל ההכנסה ובסכנת מוטציות בנגיפים.

שיטה שממזגת שני תאים לצורך העברת רכיבים כמו כלורופלסטים (אברוני התא שמכילים DNA המשפיע על תכונות כגון עמידות לכימיקלים). כך ניתן ליצור תערובות של תכונות משני תאים.

בהעברה ישירה מדגירים פרוטופלסטים (תאים ללא דופן תאים) עם מקטעי DNA. אלקטרופורציה משתמשת בפולסים חשמליים כדי לשפר חדירת ה-DNA. מיקרו הזרקה משתמשת במחט זעירה להזרקת DNA ישירות לתאים.

בשיטה זו מצפים חלקיקי מתכת קטנים ב-DNA ומפגיזים רקמות צמחיות. החלקיקים מעבירים את ה-DNA פנימה בלי להזדקק לפרוטופלסטים או אגרובקטריום.

מזון מהונדס גנטית הוא גידול שאליו הוכנסו גנים במעבדה לקבלת תכונה רצויה, למשל עמידות למזיקים או הארכת חיי מדף. גידולים מסחריים מהונדסים נמצאים בעיקר בתירס, סויה, קנולה וכותנה, והייצור מרוכז במדינות מסוימות. יש דאגות לגבי בטיחות, אלרגנים וסכנות סביבתיות, ולכן קיימת רגולציה במקומות שונים. באיחוד האירופי יש חובת סימון למוצרי GMO; בארצות הברית דורשת הרשות להגנת המזון והתרופות בדיקות, אך לא תמיד סימון.

הרעיון הוא להחליף או לתקן גן פגום בגנום של המטופל. כדי שזה יעבוד צריך שהגן התקין יגיע לרקמות הנכונות ויותמר במידה מספקת כדי לבטל את ההשפעה של הגן הפגום. ניסויים קליניים התחילו אך התוצאות מוגבלות, והתחום עדיין מתפתח.

הנדסה גנטית מעלה שאלות מוסריות וחברתיות. הטיעונים בעד מדגישים שיפור בריאות ואיכות חיים. הטיעונים נגד מדגישים סכנות בלתי צפויות במערכות אקולוגיות ועל אפשרות של אלרגנים חדשים במזון. הנושא דורש שקילה מדוקדקת של סיכונים, חקיקה ופיקוח. התחום שהתפתח סביב זה נקרא ביואתיקה.

הנדסה גנטית היא שינוי מבוקר של גנים. גן הוא חלק ב-DNA. DNA הוא הקוד שגורם לתכונות לחיות ולצמחים.

בסוף המאה ה-20 מדענים למדו איך לשלב מקטעי DNA ממקום אחד לאחר. בכמה מקרים המציאו חומרים חשובים כמו אינסולין בעזרת חיידקים מהונדסים. בשנים האחרונות פותחה שיטה חדשה וקלה יותר לערוך גנים בשם CRISPR.

הנדסה גנטית משדרגת צמחים כדי להיות עמידים למזיקים או בריאים יותר. דוגמה: "אורז זהוב" מייצר חומר שהגוף הופך לוויטמין A. גם מפתחים רעיונות לריפוי מחלות על ידי תיקון גנים פגומים, אבל זה עדיין במכשולים וניסויים.

שיטות נפוצות:
- חיידקים: חיידק בשם אגרובקטריום יכול להעביר DNA לצמחים.
- נגיפים: משתמשים בנגיפים כדי לשאת DNA לתאים.
- אקדח חלקיקים: יורים חלקיקי מתכת מצופים ב-DNA אל רקמות צמח.
- מיקרו הזרקה: מזריקים DNA ישירות לתא במחט זעירה.
- אלקטרופורציה: נותנים פולס חשמלי כדי לפתוח את קרומי התא.
- איחוי תאים: מגלגלים שתי תאים ביחד כדי לשלב תכונות.

יש שאלות על בטיחות ועל ההשפעה על הסביבה. במקומות שונים בעולם יש חוקים שמוודאים בדיקות לפני שיווק. יש גם דיונים אם לסמן מזון מהונדס גנטית או לא.