|
A californiai San Diegoban bejárhattam egy vezetõ monoklónozással foglalkozó vállalatot, a Hybritechet, amely akkor hat éve mûködött. Laboratóriumról laboratóriumra jártam, ahol minden ajtónál meg kellett állni, hogy beüssem a számkódos nyitószerkezet paneljába a kódot.
- A termékeink rendkívül értékesek és könnyen szállíthatók. – magyarázta Cole Owen, aki körbevezetett. – Ezek a zárak a lopás megnehezítésére kellenek.
A laboratóriumokban száz és száz kísérleti egér él. Õk az antitest gyárak. Itt tanúja voltam, hogyan injektálnak a kutatók antigéneket az állatokba, amellyel az antitest termelést segítik elõ.
Voltak meztelen egerek is. Szõrtelen, csúnyácska állatok, amelyeknek a szõrnövekedést serkentõ génjeit feláldozták, hogy azok helyet más génekkel más genetikai vonásokat érjenek el. Az ilyen vonások egyike, hogy az ilyen egyedek szervezete nem képes kilökni az idegen szöveteket. Mikor az egerek egyikébe hibridóma sejteket injektálnak, az állat ahelyett, hogy kilökné az idegen anyagot, egy inkubátorként viselkedik, amelyben a beinjektált sejtek nagy számban szaporodhatnak és sok antitestet tudnak termelni.
Megfigyelhettem azt is, ahogyan a technikusok szövetmintát vettek egy egérbõl, amely már régebben antitesteket állított elõ, majd a mintát átvitték a fúziós laboratóriumba és daganatos sejtekhez illesztették õket, hogy táptalajt biztosítsanak nekik.
Az összeillesztett sejtekbõl késõbb a személyzet emberei kiválogatják a legtöbb reménnyel kecsegtetõket, majd más egerek alhasi üregébe juttatják azokat. Ez igen alkalmas hely, mivel kedvezõ környezetet biztosít, hogy az antitestek hatalmas mennyiségekben másolódhassanak. Megtudtam, hogy egyetlen egér néhány hét alatt 20 ezer dollár értékû antitestet termel. Nem csoda hát, hogy a helyet ilyen szigorúan õrzik.
A legfontosabb kereskedelmi haszon azonban nem a gyógyszerekbõl származik, amelyekbe éveket és dollármilliókat kell ölni a piacra dobásuk elõtt, hanem diagnosztikai segédeszközökbõl, amelyeket egyszerû laboratóriumi tesztekben lehet használni.
A Hybritech fejlesztette ki például azt a terhességi tesztet, amelynek percek alatt megvan az eredménye. Hasonló Hybritech mütyürök allergiák, vérszegénység, sõt, még szívbetegségek diagnosztizálására is használhatók.
A seattle-i Genetic Systems Corporation jóvoltából a szexuális úton terjedõ betegségeket is könnyen ki lehet mutatni monoklónos antitestek segítségével. Tesztjeik képesek megállapítani gonorrheát, szifiliszt, herpeszt és még sok más fertõzést.
Az emberi betegségek egyik legmakacsabbika a sarlósejtes vérszegénység is genetikai eredetû, úgy gondoljuk hát, hogy gyógymódja is a génsebészetben rejlik.
Ez a betegség majdnem kizárólag az Afrika trópusi éghajlatán élõ fekete embereket sújtja. Itt a malária gyakori kór, így a természet mintegy védekezésképpen az õslakókat egy mutáns génnel ajándékozta meg, aminek segítségével a vörösvérsejtek képesek ellenállni a malária parazitáinak. Sajnos azonban sarlósejtes vérszegénység hordozó egészséges szülõk négy gyermeke közül egy, két mutáns gént örököl. Stresszes körülmények között a gén egy olyan hemoglobint állít elõ, amely kikristályosodik a vörösvérsejtekben, így gömbölyû helyett sarló alakjuk lesz. Ezek a sejtek aztán fájdalmakat okozva elzárhatják a hajszálereket, vagy széthasadhatnak, gyakran halálos vérszegénységbe taszítva ezzel a beteget.
Mivel ezt a betegséget egy gén okozza, okunk van feltételezni, hogy a gyógymódot egy egészséges gén jelentheti, amelyet a páciens vérképzõ szervébe, a csontvelõbe helyeznek. Az ehhez a mûvelethez szükséges alapvetõ eszközök nagy része már rendelkezésünkre áll.
A génsebészet által kiváltott nagy várakozások ellenére néhány szakértõ azt jósolja, hogy az ott elért eredményeket a mezõgazdaságban alkalmazott sokkal kifinomultabb módszerek sikerei nagyban felülmúlják majd.
Csak vegyünk sorra néhányat a lehetõségekbõl: a magvak rosszul mûködõ aminosav termelõ elemeit ki lehetne javítani, amivel meg tudnánk védeni a termést a kártevõktõl. Optimistább nézetek szerint még az is lehetséges, hogy a búzát és a kukoricát úgy manipuláljuk, hogy képesek legyenek saját nitrogén alapú mûtrágyájuk egy részét elõállítani.
A legismertebb új agronómiával foglalkozó cégek egyike, az Agrigenetics, amely a wisconsini Madisonban mûködik megkönnyíti az együttmûködést a különbözõ egyetemeken dolgozó tudósok között.
Ahogy az Agrigenetics területére belépünk, rögtön észrevesszük, hogy ezek az emberek mennyire törõdnek a növényekkel. Az épületeket összekötõ járdákat virágágyak szegélyezik, a pázsit zölden burjánzik, a fõépület hallját is buja vegetáció tölti be. Ahogyan Dr. Timothy Hall meg is jegyezte: - Azt hiszem nekünk is jobb, ha tudjuk, hogyan bánjunk a növényekkel.
A magvakkal foglalkozó társaságok hagyományosan szelektív szaporítással javították termékeik minõségét, azaz úgy párosították õket, hogy a kívánt tulajdonságok mindinkább megjelenjenek, a nemkívánatosak pedig eltûnjenek. Ez azonban meglehetõsen idõigényes mûvelet. Gyakran kíván meg több generáción át tartó kutatást.
Sokkal hatékonyabb mód az, amely szerint új géneket helyezünk közvetlenül a növénybe. Természetesen ez nem könnyû, ám pontosan ez a génsebészet feladata.
Az Agrigenetics kutatói most például egy phaseolin nevû fehérje génjeivel foglalkoznak, amely a francia bab egyik fõ összetevõje. Ez a növény jól ismert errõl az anyagról, ám sajnos nagyon keveset tartalmaz a methionin nevû aminosavból, ami miatt lecsökken a bab tápanyagtartalma.
Hogy manipulálni tudják a phaseolin génjeit, el kell ezeket távolítani a növénybõl és egy másik gazdába kell helyezni, hogy elkülönítve tanulmányozni tudják.
Az Agrigenetics génsebészeinek Dr. Timothy Hall és Dr. John Kemp vezetésével már sikerült a francia bab génjeit átültetni egy napraforgó sejtjeibe. Az új növényt mókásan napbabnak keresztelték. Ez valójában egy jellegtelen, alaktalan szövethalmaz, amely leginkább a kelkáposzta egy dudorára emlékeztet.
Ám ez a kis dudor tud valamit, amit egyetlen napraforgó sem: babproteint termel. Végül Dr. Hall és munkatársai képesek lesznek majd úgy megváltoztatni a klónozott phaseolin géneket, hogy azok több methionint termeljenek. Az így átváltoztatott információhordozókat aztán visszaültetik az eredeti babnövénybe, aminek következtében annak megnövekszik a tápértéke.
Egy világban, amely aratásról aratásra él, a mûtrágya döntõ fontosságú. Az elõállításuk temérdek energiát emészthet fel, amely azért is lényeges, mert az energiaárak az egekbe szöktek az utóbbi évtizedekben. Ezzel szemben az alultápláltság csak növekedett, fõleg a világ szegényebb országaiban.
A génsebészet megoldást jelenthet a mûtrágya egyre emelkedõ árainak kiküszöbölésére is. Néhány mikrobiológus már a génklónozás kezdetei óta arról álmodozik, hogy lehetõség nyíljon bizonyos géneket gabonába (a mezõgazdaság alappillérébe) ültetni. Ezek a gének ideális esetben képesek lennének olyan enzimeket elõállítani, amelyek segítségével a növények nitrogén mûtrágyát tudnának szintetizálni a levegõbõl, mint amire a babfélék például természetesen is képesek.
Valójában bizonyos hüvelyesek a mûtrágyát önmaguk számára nitrogén megkötõ baktériumok segítségével állítják elõ, amelyek a gyökereikben található gyökérgümõkben élnek. A gabonaféléknek sajnos másmilyenek a gyökérgümõik, így nem rendelkeznek ezzel a tulajdonsággal.
Hogy e növényeknek is megadjuk a nitrogén megkötés képességét, az sok nehézségbe ütközhet. Ehhez a folyamathoz a baktérium több, mint 15 féle génjére van szükség. Ezeket úgy kellene elõállítani, hogy mûködjenek is egy másik növény sejtjébe ültetve. Ebbõl az egy sejtbõl pedig reprodukálnia kell önmagát, hogy utána visszahelyezhessék az eredeti példányba. Ez a mûvelet már sok gondot okozott. A tudósok képtelenek voltak így újrateremteni a növényeket. Talán a legnagyobb problémát az jelenti, hogy légmentes környezetet biztosítsanak, mivel az oxigén mélyen károsítja a nitrogén megkötõ rendszert.
Ezért és még sok más okból egy másik jelentõs génsebészeti cég, a wisconsini Agracetus tudósa, Dr. Winston Brill úgy gondolja, hogy a gabonafélék közvetlen ellátása a nitrogén megkötõ génekkel valószínûleg nem lehetséges.
Õ más taktikákat dolgozott ki. – Rá lehetne venni bizonyos gabonagyökereket, hogy formáljanak gyökérgümõket, amelyekben majd kialakulnak a nitrogén megkötõ baktériumok. – magyarázza. – Egy másik lehetõség, hogy génsebészeti úton olyan baktériumokat kellene kialakítani, amelyek gyökérgümõk nélkül is meg tudnak telepedni a gabonagyökereken. - Dr. Brill laboratóriumának egy baktériumtenyészete már képes arra, hogy egy kukorica nitrogénszükségletének egy százalékát fedezni tudja. Ez a látszólag kis eredmény több ezer kukorica tanulmányozásához vezetett. A szelektív tenyésztés ezt az arányt akár tíz százalékra is emelheti.
Mai napig sem tudjuk, hogy hogyan lehetne új géneket illeszteni a gabonafélék sejtjeibe. A megoldást egy 1948-as felfedezés jelentheti, amely Dr. Barbara McClintock nevéhez fûzõdik. A genetikusnõ szokásos munkáját, a kukorica genetikai tanulmányozását végezte, amellyel kapcsolatos kutatásai egy éven belül meghozták a Nobel díjat a 81 éves tudósnõnek.
Dr. McClintock rájött, hogy bizonyos gének nem feltétlenül maradnak egy helyen a kromoszómán belül, hanem egyik pontról a másikra ugrálnak, van, hogy egy másik kromoszómába is helyet átlépnek. Kutatásait egészen addig szkepticizmus fogadta, amíg ezek az „ugrógének” bizonyításra nem találtak egy muslincákban élõ baktériumnál. Most már e szállítóelemeket lehetséges mesterséges géntovábbítókként kezelik.
Dr. James Peacock és munkatársai a canberrai Nemzetközösségi Tudományos és Ipari Kutatószervezet (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) tagjai képesek voltak elkülöníteni a Dr. McClintock által említett részecskéket. A csoport reméli, hogy a szállítóelemek használata új távlatokat nyit majd meg a kukorica termesztésben.
Hogy miért törekszünk ennyire a növényállomány növelésére, amikor az Egyesült Államok gazdái már így is felesleget termelnek? Válaszként Dr. David Padwa, az Agrigenetics elnöke egy napilapot vett a kezébe és rámutatott a pirossal bekarikázott fõcímekre. A cikkek aszályokról, termések odaveszésérõl és gazdák csõdjérõl adtak lesújtó tudósítást.
Padwa folytatta: - Egy év alatt 55 százalékkal esett az elõállított felesleg mértéke. Így a hajszálnyi 5 százalékos szükségességi küszöb felett maradtunk. A világnak általánosan 5-tõl 10 hétig terjedõ kész élelmiszer készlete van. A tízhetes tartalék mennyiség közelében az árak élesen lezuhannak és a gazdák csõdbe mennek. Az öt hetes tartalék körül az élelmiszer megdrágul, ritka lesz és a fogyasztók felháborodnak. Az 1983-as aszály majdnem megközelítette ezt az alsó értéket. És különben is, ha nekünk feleslegünk is van, a világ szegényebb részein milliók éheznek.
Mikor fognak a génsebészet eredményei hozzájárulni a mezõgazdasághoz is? David Padwa véleménye szerint a kilencvenes évek végéig csak néhány termék kerül majd piacra, majd ezt egy fokozatos emelkedés követi majd. Dr. Brill sokkal optimistább: - Két évvel ezelõtt még azt mondtam volna, hogy legalább tíz évbe telik majd, mire ide eljutunk. A jövõben lehet, hogy még jobban meglepõdünk.
A biotechnológia szerepe az egészségügyben és az élelmiszeriparban jelentõsebb, mint jövõ energiaforrásának elõállításában, mivel nem tudunk élettelen anyagokat klónozni, mint például a gáz, vagy az olaj. Azonban talán képesek leszünk génsebészettel olyan anyagokat elõállítani, amelyek megnövelik a tartalékainkat.
Az egyik ilyen problémát a petróleum jelenti, amely nem jön fel a kihasznált olajkutakból. Egyedül az Egyesült Államok talajában több, mint 200 milliárd hordónyi és több milliárd dollárt érõ olaj rejtõzik csapdába esve. Dr. Orlo Childs szerint az Atizona Egyetemrõl: - Az olaj nagy része még akkor is a föld alatt marad, ha vizes öblögetést alkalmazunk, mivel erõsen rátapadt a telér oldalát alkotó sziklákra. Gondoljanak csak arra, hogy mi történik, ha egy üvegedénybe olajat és vizet, vagy higanyt öntünk. Az olaj megnedvesíti az edényt és vékony réteget alkot rajta, ugyanúgy, mint a föld alatti üreg falán. A víz felgyöngyösödik rajta és csak néhány nedves foltot hagy maga után. A higany is cseppekbe áll össze és olyan gyorsan végigfolyik a tálban, mintha vigyázna rá, hogy egyetlen nedves foltot se hagyjon. Az elképzelésünk azon alapul, hogy az olajat hasonlóvá tegyük a higanyhoz.
Néhány baktérium segíthetne, ha rá vehetnénk õket, hogy bizonyos részecskéket bocsássanak ki, amelyek fellazítanák az olajréteget. Ám a föld alatti extrém körülmények nagyon megnehezítik ezt a látszólag egyszerû elképzelést. Egy erre alkalmas baktérium igencsak félelmetes lehet. Tudnia kell olajat lazítani, életben maradni magas hõmérséklet és sókoncentráció mellett, persze oxigén nélkül. (Ezt a környezetet anaerobnak nevezik.)
Néhány baktérium megfelel egyik-másik követelménynek, sõt, amelyek az óceán mélyén forró kürtõk mellett élnek akár alkalmasak is lehetnének. Minden szükséges jellegzetesség egyetlen organizmusba plántálása nem is lenne olyan nehéz, ha többet tudnánk ezeknek az élõlényeknek a genetikai jellemzõirõl. Sajnálatos módon azonban elég hiányosak az ismereteink e téren.
Hosszú idõ múlva, mikorra már teljesen kifacsartuk Földünk olaj és gáztartalékait, szükségünk lesz megújuló energiaforrásokra. Ezen a területen a biotechnológia már otthonosabban mozog, így valószínûleg képes lesz betölteni a megfelelõ feladatot.
Dr. Melvin Calvin, a California Egyetem munkatársának megállapítása szerint: - A zöld növények a létezõ legjobb átalakítói és tárolói a napenergiának. – A növények képesek maguktól cukrot elõállítani, amit mi egy évezrede kihasználunk az alkohol erjesztésére. Ha az alkoholt gázolajjal keverjük, egy gazohol nevû anyagot kapunk. Ennek ismeretében könnyen tervezhetünk olyan autókat, amelyek üzemelnének akár tiszta alkohollal is. Sajnos azonban az alkohol desztillálásával is rengeteg értékes energiát veszítünk.
Képzeljünk el inkább egy valódi petróleum fát. Csak be kell vezetnünk egy csövet a törzsébe, (mint ahogyan a juharfából vonják ki a nedvét) és már folyna is a benzin. Egy pontosan ilyen fa él Dr. Calvin faiskolájában. A fa neve Copaifera multijuga, és alkalmas arra, hogy megcsapolva körülbelül negyvenöt és fél litert adjon évente egy dízelhez meglepõen hasonló anyagból. A Copaifera viszont trópusi növény, így az Egyesült Államokban nem nagyon növekszik. Dr. Calvin erre a problémára talált ki egy genetikai megoldást.
Az Euphorbia lathyris egy kaktusz-szerû növény, amely igen jól alkalmazkodott az északi klímához is és hasonló, bár gyengébb minõségû olajat termel. Ennek a kaktusznak hiányzik az az enzimje, amely a Copaiferát kevésbé alkalmassá teszi. Dr. Calvin reméli, hogy egy napon sikerül majd azonosítania és átplántálnia azt a gént, amellyel jobb minõségûvé tudná tenni az Euphorbia olaját.
És mi a helyzet a hegyekben álló hulladék anyagainkkal, a háztartási szeméttel, a fûrészporral és a kukoricatorzsákkal? Az Egyesült Államokban vannak olyan farmok, amelyek évente 200 milliárd tonna kukoricatorzsát termel. Ezeket természetesen el lehet égetni, hogy energiát nyerjünk, ám van egy sokkal hatékonyabb felhasználási módjuk is. Mégpedig az, hogy cukorrá, majd alkohollá alakítjuk õket.
Ezek a hulladékok mind tartalmaznak cellulózt, amely kémiai kötésekkel összekapcsolódott cukormolekulák láncolata. Ezt az összetartóerõt a legtöbb baktérium nem képes áttörni. Ez az oka annak, hogy például a korpa és a zeller emésztetlenül haladnak végig a testünkön. Néhány enzim viszont elvégzi ezt a munkát. A génsebészet lehetõvé teszi, hogy átültessük ezeket olyan mikroorganizmusokba, amelyek le tudják bontani a cellulózt cukorrá.
Egy évtizeden belül lehet, hogy a cukrot még metánná, azaz természetes gázzá is át tudjuk majd alakítani.
Tíz évvel ezelõtt, a gén klónozás kezdeti szakasza elõtt sok ember, beleértve magukat a klónozókat is potenciális veszélyforrást láttak a technológiájukban. Ez irányban a végsõ meggyõzõdést a rekombináns DNS hordozására kiválasztott coli baktérium okozta.
Mi történne, ha egy ilyen átalakított baktérium elszabadulna és befészkelné magát az emberek bélrendszerébe? Milyen elõreláthatatlan problémákat okozna például egy cellulóz lebontó génekkel átalakított példány?
Ezek a félelmek a rekombináns DNS-sel kapcsolatos kutatások 18 hónapos beszüntetéséhez vezettek, ám ekkora aggodalom talán alaptalan volt. A különleges terhelés hatására, amelyet a klónozók mérnek a coli baktériumra, az elveszti az emberi bélrendszerben való életképességét. Azaz nem nagyon tudná felvenni a versenyt más baktériumokkal, amelyek azon a helyen élnek.
A mikrobiológusok egy megbízható jegyzéke elutasított minden a génsebészet biztonságosságát megkérdõjelezõ kritikát. Az általános vélemény azonban inkább az, hogy ha az emberek valamilyen génmanipulációról hallanak, nyugtalanok lesznek ha a lehetséges kimenetelére gondolnak.
Ezt a nyugtalanságot 1982-ben fedezte fel az USÁ-ban az Elnöki Bizottság Egészségügyi és Biogyógyászati Etikai Problémák és Viselkedés Kutató Csoportja ( President’s Commission for the Study of Ethical Problems in Medicine and Biomedical and Behavioral Research). A bizottság eredményei szerint néhány ember még a sarlósejtes vérszegénység gyógyítása ellen is tiltakozna. Ám jó és rossz közt gyakran ingadozik a határ. – Ami az egyik embernek gyógymód, az a másiknak az emberi tulajdonságokkal való játszadozás. – állítja Alexander Capron, a bizottság akkori elnöke.
Képzeljünk el egy gyermeket, akinek az intelligencia hányadosa a jóval átlag alatti 80-as értéket mutatja. Ha képesek lennénk ennek a gyereknek genetikai úton megemelni az IQ-ját, vajon megtehetnénk-e? Megtehetnénk-e, hogy egy átlagos intelligencia szintû gyereknek átlagon felüli 120-as, 140-es IQ-t csinálunk? Ma ezek a változtatások legalább olyan elérhetetlenek, mint amilyen nehezek a kérdések, így talán egy kissé elhamarkodott dolog azon töprengeni, hogy mi a kezelés és mi a génekkel játszadozás.
Sokkal idõszerûbb azonban az a kérdés, hogy szabad-e manipulálni egy emberi embriót? Egy ilyen esetben nem csak a páciens ügyébe avatkozunk bele, hanem az utódaikéba is. Ez a lehetõség elméletben már sokkal valóságosabb. A szuperegér a példa rá, hogy emlõsök embrióiba új, aktív géneket tudunk ültetni. Igazából a szelektív tenyésztés technikája is már évszázadok óta az emberek rendelkezésére áll, mégsem nagyon élnek vele.
Capron úr bizottsága azt javasolta, hogy hozzanak létre egy szövetségi testületet, amely felügyelne és korlátozásokat eszközölne az emberi lények génsebészetében. Eközben létrejött a Rekombináns DNS Tanácsadó Bizottság ( Recombinant DNA Advisory Committee), amelyet a Nemzeti Egészségügyi Intézetek ( National Institutes of Health) hozott létre kifejezetten ellenõrzõ szerepkörre. Így mindenrõl jelentést kér és jóvá kell hagynia az emberi lényekben szánt szándékkal eszközölt genetikai változtatásokat. Ennek megszegése a támogatás elvesztését és komoly büntetést von maga után.
Írta: Robert F. Weaver
Fordította: Kálvin Krisztina
|
