9. |
info: 2025-04-29 08:00:04.801 RelationalEventId.CommandExecuted[20101] (Microsoft.EntityFrameworkCore.Database.Command)
240ms [Parameters=[@p25='30031122-d9f2-4565-8736-cdc1bab232d0', @p0='True', @p1=NULL (Size = 4000), @p2='##### Genų technologijos
| Sritis | Aprašymas |
| :---------------------- | :--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| **Transgeniniai organizmai (GMO)** | Organizmai, kurių genomas yra dirbtinai pakeistas, įterpiant kitos rūšies organizmo geną ar genus, arba modifikuojant savus genus, siekiant suteikti organizmui naujų savybių. Tai genų inžinerijos produktas. |
| **Transgeniniai augalai (pavyzdžiai)** | **Pomidorai:** modifikuoti *Bacillus thuringiensis* (Bt) bakterijos genu, koduojančiu Bt toksiną. Šis toksinas apsaugo augalą nuo tam tikrų vabzdžių kenkėjų (ypač lervų). **Sojos:** modifikuotos, kad būtų atsparios herbicidui glifosatui (pvz., esančiam „Roundup“). **Auksiniai ryžiai:** modifikuoti, kad gamintų beta karoteną (vitamino A provitaminą). |
| **Transgeninės bakterijos** | Bakterijos, genetiškai modifikuotos įvairiems tikslams: augalų apsaugai (gamina insekticidus, skatina augimą), aplinkos valymui (skaido teršalus, pvz., naftą), chemijos pramonei (gamina fermentus, bioplastikus), biometalurgijai (padeda išgauti metalus iš rūdų), farmacijai (gamina insuliną, vakcinas, augimo hormoną), maisto pramonei (gamina fermentus sūrių gamybai). |
| **Organizmų klonavimas** | Procesas, kurio metu sukuriami genetiškai identiški individai. Apima DNR klonavimą (specifinio DNR fragmento kopijų pagausinimą), ląstelių klonavimą (genetiškai vienodų ląstelių linijos sukūrimą) ir organizmų klonavimą (genetiškai tapačių daugialąsčių organizmų sukūrimą). |
| **Žinduolių klonavimas (SCNT metodu)** | Naudojamas somatinės ląstelės (pvz., odos ląstelės) branduolys, kuris perkeliamas į enukleotą kiaušialąstę (kiaušialąstę, iš kurios pašalintas jos branduolys). Gautas embrionas stimuliuojamas dalytis ir implantuojamas į surogatinės motinos gimdą. Pirmasis tokiu būdu klonuotas žinduolis buvo avis Doli (gimė 1996 m., paskelbta 1997 m.). |
##### Kamieninės ląstelės
| Tipas | Aprašymas | Potencialas |
| :---------------------------------------- | :---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | :---------- |
| **Kamieninė ląstelė** | Nediferencijuota arba mažai diferencijuota ląstelė, gebanti dalytis (atsinaujinti) neribotai arba daug kartų ir diferencijuotis (specializuotis) į įvairių tipų ląsteles. | - |
| **Embrioninės kamieninės ląstelės (EKSL)** | Gaunamos iš vidinės ląstelių masės ankstyvosios stadijos embriono (blastocistos). Gali diferencijuotis į visų trijų gemalinių lapelių ląsteles. Jų naudojimas tyrimams ir terapijai yra ribojamas dėl etinių priežasčių. | **Pluripotentinės** (daugiagalės) |
| **Suaugusio organizmo (audinių) kamieninės ląstelės** | Randamos įvairiuose organizmo audiniuose (pvz., kaulų čiulpuose, odoje, smegenyse) specializuotose mikroaplinkose (nišose). Paprastai diferencijuojasi į to audinio, kuriame yra, ląstelių tipus. Dalyvauja audinių atsinaujinime ir atsistatyme po pažeidimų. | **Multipotentinės** (keliagalės) arba **Unipotentinės** (vienagalės) |
| **Indukuotos pluripotentinės kamieninės ląstelės (iPKL)** | Suaugusio organizmo diferencijuotos ląstelės (pvz., odos fibroblastai), genetiškai perprogramuotos *in vitro* į būseną, panašią į embrioninių kamieninių ląstelių. Tai leidžia išvengti etinių problemų ir imuninio atmetimo (jei naudojamos autologinės ląstelės). | **Pluripotentinės** (daugiagalės) |
| **Autologinės kamieninės ląstelės** | Kamieninės ląstelės, paimtos iš to paties individo, kuriam jos bus panaudotos gydymui. Nesukelia imuninio atmetimo reakcijos. | Priklauso nuo tipo (pvz., suaugusio ar iPKL) |
| **Alogeninės kamieninės ląstelės** | Kamieninės ląstelės, paimtos iš kito tos pačios rūšies individo (donoro). Gali sukelti imuninį atmetimą, todėl reikalinga imunosupresija arba parenkamas suderinamas donoras. | Priklauso nuo tipo |
*Pastaba: Kartais išskiriamos ir **totipotentinės** (visagalės) ląstelės (pvz., zigota, pirmieji blastomerai), kurios gali sudaryti visą organizmą, įskaitant ir ekstraembrioninius audinius (placentą).*
##### Transgeninių pomidorų (atsparių vabzdžiams) kūrimo etapai
| Žingsnis | Aprašymas |
| :---------------------------------------- | :------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| **1. Tikslinio geno išskyrimas** | Iš *Bacillus thuringiensis* bakterijos DNR išskiriamas genas, koduojantis vabzdžiams toksišką baltymą (Bt toksiną). |
| **2. Rekombinantinės DNR sukūrimas** | Bt toksino genas įterpiamas į specialią DNR molekulę – vektorių (pvz., augalų transformacijai dažnai naudojama *Agrobacterium tumefaciens* bakterijos Ti plazmidė). Vektorius turi papildomų elementų, užtikrinančių geno veikimą augalo ląstelėje. |
| **3. Augalo ląstelių transformacija** | Rekombinantinis vektorius perkeliamas į pomidoro ląsteles (pvz., naudojant *Agrobacterium* tarpininkavimą arba tiesioginius metodus, tokius kaip genų patranka). |
| **4. Selekcija ir regeneracija** | Transformuotos ląstelės auginamos specialioje terpėje, kurioje išgyvena tik tos, kurios sėkmingai įsisavino svetimą geną (atranka pagal žymeklį). Iš atrinktų ląstelių *in vitro* sąlygomis regeneruojamas visas transgeninis pomidoro augalas. |
| **5. Testavimas ir dauginimas** | Gauti transgeniniai augalai testuojami, ar jie gamina Bt toksiną ir ar yra atsparūs tiksliniams vabzdžiams kenkėjams. Sėkmingi augalai dauginami toliau. |
##### Transgeninių bakterijų panaudojimas
| Sritis | Pavyzdžiai |
| :------------------- | :----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| **Augalų apsauga** | Gamina insekticidus (pvz., Bt toksiną), fiksuoja atmosferos azotą, konkuruoja su patogenais, skatina augimą. |
| **Aplinkos valymas (bioremediacija)** | Skaido naftos produktus, pramonines chemines medžiagas, pesticidus, sunkiuosius metalus. |
| **Chemijos pramonė** | Gamina fermentus, aminorūgštis, vitaminus, bioplastikus, tirpiklius. |
| **Biometalurgija** | Padeda išskirti metalus (pvz., varį, auksą, uraną) iš mažo grynumo rūdų. |
| **Farmacija** | Gamina terapinius baltymus (pvz., insuliną, augimo hormoną, kraujo krešėjimo faktorius), antibiotikus, vakcinas. |
| **Maisto pramonė** | Gamina fermentus (pvz., chimoziną sūrių gamybai), konservantus, gerina maisto produktų skonį ir tekstūrą. |
##### Organizmų klonavimo tipai
| Tipas | Aprašymas | Pavyzdys / Metodas |
| :-------------------- | :-------------------------------------------------------------------------------------------------------- | :----------------- |
| **DNR klonavimas (molekulinis)** | Norimo DNR fragmento (pvz., geno) identiškų kopijų pagausinimas (amplifikacija). Tai genų inžinerijos pagrindas. | Polimerazinė grandininė reakcija (PGR), DNR įterpimas į vektorių (pvz., plazmidę) ir jos dauginimas bakterijose. |
| **Ląstelių klonavimas** | Genetiškai identiškų ląstelių populiacijos (ląstelių linijos) sukūrimas iš vienos pradinės ląstelės. | Ląstelių auginimas *in vitro* kultūroje. |
| **Organizmų klonavimas (reprodukcinis)** | Genetiškai tapačių daugialąsčių organizmų kūrimas. | **Augalų:** Vegetatyvinis dauginimas (atlankomis, ūgliais, skiepijimu), audinių kultūros. **Gyvūnų:** Embriono dalijimas, somatinių ląstelių branduolio perkėlimas (SCNT). |
| **Terapinis klonavimas** | Sukuriamas klonuotas embrionas (pvz., SCNT metodu) tam, kad iš jo būtų galima išgauti embrionines kamienines ląsteles, genetiškai identiškas pacientui. Šios ląstelės galėtų būti panaudotos audinių ar organų regeneracijai, nesukeliant imuninio atmetimo. Embrionas nėra implantuojamas į gimdą. | Somatinių ląstelių branduolio perkėlimas (SCNT) kamieninėms ląstelėms gauti. |
##### Žinduolių klonavimo (SCNT metodu) chronologijos gairės
| Metai | Įvykis | Pastabos |
| ---- | ----------------------------------------------------------------------- | :------- |
| 1996 | Gimė avis Doli (Škotija). | Pirmasis žinduolis, klonuotas iš suaugusio individo somatinės ląstelės. Apie tai paskelbta 1997 m. vasarį. |
| 1997 | Klonuota pelė Kumulina (Havajai, JAV). | Klonuota naudojant kumuluso ląsteles (ląsteles, supančias kiaušialąstę). Apie tai paskelbta 1998 m. |
| 1998 | Klonuotos karvės (Japonija, JAV). | Toliau plėtojama SCNT technologija įvairiems gyvūnams. |
| 2000 | Klonuotos kiaulės (JK, JAV, Japonija). | Svarbu ksenotransplantacijos tyrimams. |
| 2000 | Klonuotos ožkos (JAV, Kinija). | Įskaitant transgenines ožkas, gaminančias vaistinius baltymus piene. |
| 2001 | Klonuotas gaūras (reta laukinių galvijų rūšis, JAV). | Pirmas bandymas klonuoti nykstančią rūšį (nors jauniklis nugaišo). |
| 2001 | Klonuota katė CC (CopyCat, JAV). | Pirmas klonuotas naminis gyvūnas augintinis. |
| 2003 | Klonuotas arklys Prometėja (Italija). | Pirmas klonuotas arklinių šeimos atstovas. |
| 2005 | Klonuotas šuo Snupis (Snuppy, Pietų Korėja). | Šunis klonuoti techniškai sudėtingiau nei kitus žinduolius. |
| 2009 | Klonuotas Pirėnų ožys (Ispanija). | Pirmas išnykusios rūšies klonavimas (nors klonas gyveno tik kelias minutes). |
| 2013 | Pirmą kartą iš klonuotų žmogaus embrionų gautos kamieninės ląstelės (JAV). | Žingsnis terapinio klonavimo link. |
##### Žodynėlis
| Sąvoka | Apibrėžimas |
| :------------------- | :------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| **Genų inžinerija** | Tikslinis organizmo genotipo keitimas, siekiant suteikti jam naujų savybių, naudojant rekombinantinės DNR technologijas. |
| **Transgeninis organizmas (GMO)** | Organizmas, kurio genomas yra dirbtinai pakeistas, įterpiant kitos rūšies organizmo geną arba genus, arba modifikuojant savus genus. |
| **Rekombinantinės DNR technologija** | Metodų visuma, leidžianti sujungti skirtingų organizmų DNR fragmentus *in vitro* ir tokiu būdu gauti naujas, dirbtines genų kombinacijas bei perkelti jas į organizmus. |
| **Restrikcijos endonukleazės (restriktazės)** | Fermentai, kurie atpažįsta specifines DNR sekas ir kerpa DNR tose vietose arba šalia jų. Plačiai naudojamos genų inžinerijoje. |
| **DNR zondas** | Žymėta (pvz., radioaktyviai ar fluorescentiškai) trumpa, viengrandė DNR arba RNR molekulė, naudojama specifinei DNR ar RNR sekai aptikti pagal komplementarumo principą. |
| **Vektorius** | DNR molekulė (pvz., plazmidė, virusas), naudojama kaip transporto priemonė svetimai DNR pernešti į ląstelę šeimininkę ir joje padauginti. |
| **PGR (Polimerazinė grandininė reakcija)** | Metodas, leidžiantis *in vitro* daug kartų pagausinti (amplifikuoti) specifinį DNR fragmentą. |
| **Kamieninė ląstelė** | Nediferencijuota arba mažai diferencijuota ląstelė, galinti daugintis (atsinaujinti) ir diferencijuotis į specializuotas ląsteles. |
| **Diferenciacija** | Procesas, kurio metu nespecializuota ląstelė (pvz., kamieninė) virsta specializuota ląstele su specifinėmis struktūromis ir funkcijomis. |
| **Totipotentinė ląstelė** | Ląstelė (pvz., zigota), galinti diferencijuotis į visus ląstelių tipus, įskaitant ekstraembrioninius audinius (placentą), ir suformuoti visą organizmą. Visagalė ląstelė. |
| **Pluripotentinė ląstelė**| Ląstelė (pvz., embrioninė kamieninė ląstelė), galinti diferencijuotis į visų trijų gemalinių lapelių ląsteles, t. y., į beveik visus organizmo audinių tipus, bet ne į placentą. Daugiagalė ląstelė. |
| **Multipotentinė ląstelė**| Ląstelė (pvz., suaugusiojo kamieninė ląstelė), galinti diferencijuotis į kelis, bet ne visus, ląstelių tipus, dažniausiai vieno audinio ar organo ribose. Keliagalė ląstelė. |
| **Autologinės kamieninės ląstelės** | To paties individo kamieninės ląstelės, naudojamos jo paties gydymui. |
| **Somatinė ląstelė** | Bet kuri organizmo ląstelė, išskyrus lytines ląsteles (gametas) ir jų pirmtakes. Turi diploidinį chromosomų rinkinį (žmogaus atveju - 46 chromosomas). |
| **Klonas** | Organizmas arba ląstelė, genetiškai identiška kitam organizmui ar ląstelei, iš kurios ji atsirado nelytiniu būdu. |
| ***In vitro*** | Lotyniškai "stikle". Procesai ar eksperimentai, atliekami kontroliuojamoje aplinkoje už gyvo organizmo ribų (pvz., mėgintuvėlyje, Petri lėkštelėje). |
| ***In vivo*** | Lotyniškai "gyvame". Procesai ar eksperimentai, vykstantys gyvo organizmo viduje. |' (Size = -1), @p3='False', @p4='False' (Nullable = true), @p5='' (Size = 4000), @p6='9b8c16ec-079e-1f31-315e-36765c463d72' (Nullable = true), @p7='0c767110-10e7-191e-714d-3e40cc8a082b' (Nullable = true), @p8=NULL (Size = 4000), @p9='Sukurk išsamų dokumentą lietuvių kalba, apimantį genetines modifikacijas, genetiškai modifikuotus organizmus (GMO), kamienines ląsteles ir klonavimą. Dokumentą turi sudaryti dvi dalys: pirma dalis – išsamus aprašomasis tekstas (santrauka), antra dalis – struktūrizuotos lentelės (konspektas), įskaitant terminų žodynėlį ir klonavimo laiko juostą.
Pirmoje dalyje (santraukoje) paaiškink:
1. **Genetinės modifikacijos pagrindus:** Apibrėžk genetinę modifikaciją, rekombinantinės DNR technologiją, restrikcijos fermentų ir DNR zondų vaidmenį, paaiškink transgeninio organizmo sąvoką.
2. **Genetiškai modifikuotus augalus žemės ūkyje:** Aprašyk atsparumo kenkėjams kūrimą, pateikiant *Bacillus thuringiensis* (BT) toksino pavyzdį kukurūzuose (paaiškink BT toksino veikimo mechanizmą vabzdžio lervoje). Taip pat aprašyk atsparumo herbicidams (pvz., raundapui/glifosatui) suteikimą augalams (pvz., sojoms, rapsams) ir naudą žemės ūkiui, paminint augančio gyventojų skaičiaus kontekstą (9 mlrd. iki 2050 m.).
3. **Mikroorganizmų genų inžinerijos taikymą:** Pateik pavyzdžių aplinkosaugos srityje (teršalų, pvz., naftos, skaidymas; sieros šalinimas iš anglies; „savižudybės genų“ naudojimas), pramonėje (biokatalizė, bioišplovimas metalams, pvz., variui, uranui, auksui, išgauti), farmacijoje (insulino, augimo hormono, vakcinų gamyba) ir augalų apsaugai. Paminėk galimas rizikas (biologiniai ginklai) ir gynybos priemones.
4. **Kamienines ląsteles:** Apibrėžk kamieninę ląstelę ir jos dvi pagrindines savybes (atsinaujinimą ir diferenciaciją). Klasifikuok kamienines ląsteles į gemalo (embrionines) ir suaugusio organizmo audinių kamienines ląsteles. Paaiškink jų kilmę (blastocistos vidinė ląstelių masė, įvairūs audiniai), potencialą (daugiagalės/pluripotentinės vs. multipotentinės), funkcijas (audinių palaikymas, taisymas) ir suaugusiųjų kamieninių ląstelių nišų svarbą.
5. **Kamieninių ląstelių panaudojimą medicinoje:** Aptark gemalo kamieninių ląstelių tyrimų svarbą, etinius prieštaravimus ir teisinį reguliavimą Lietuvoje. Paaiškink suaugusio organizmo kamieninių ląstelių naudojimo privalumus (etiškumas, autologinis panaudojimas be atmetimo). Pateik kaulų čiulpų persodinimo (kraujodaros kamieninių ląstelių transplantacijos) kaip pavyzdį gydant kraujo ligas (pvz., leukemiją). Paminėk kitas tiriamas taikymo sritis (neurodegeneracinės ligos, diabetas, širdies ligos, sąnarių ligos).
6. **Klonavimo sampratą ir tipus:** Apibrėžk klonavimą ir jo tipus: DNR klonavimą, ląstelių klonavimą ir organizmų klonavimą (natūralų ir dirbtinį).
7. **Organizmų klonavimo metodus ir pavyzdžius:** Aprašyk augalų klonavimą (vegetatyvinis dauginimas, audinių kultūros). Aprašyk gyvūnų klonavimo metodus: gemalų dalijimą, *in vitro* apvaisinimą ir gemalų perkėlimą bei somatinės ląstelės branduolio perkėlimo (SCNT) techniką. Detaliai paaiškink SCNT procesą hipotetiniu pavyzdžiu (pvz., žirgo klonavimas). Paminėk svarbiausius klonavimo pasiekimus: avį Doli (1997 m., Škotija), pelę Kumuliną (1998 m.), kiaules (2000+ m.) ir jų potencialą ksenotransplantacijai. Paminėk SCNT metodo neefektyvumą ir klonų sveikatos problemas.
Antroje dalyje (konspekte) pateik struktūrizuotas lenteles, apibendrinančias:
* Genetinės modifikacijos pagrindines sąvokas.
* GMO tipus, tikslus, mechanizmus ir pavyzdžius (augalai, mikroorganizmai).
* Kamieninių ląstelių tipus, kilmę, potencialą, savybes ir naudojimo pavyzdžius bei etiką.
* Klonavimo tipus, metodus ir pavyzdžius (įskaitant SCNT).
* Klonavimo gyvūnų chronologiją (Doli, Kumulina, kiaulės).
* Terminų žodynėlį, paaiškinantį svarbiausias sąvokas (pvz., Autologinės kamieninės ląstelės, Bioišplovimas, BT toksinas, Daugiagalės ląstelės, Diferenciacija, Glifosatas, *In vitro*, Ksenotransplantacija, Multipotentinės ląstelės, Niša (kamieninių ląstelių), Restrikcijos fermentai, SCNT, Somatinė ląstelė, Transgeninis organizmas).
Užtikrink, kad informacija būtų tiksli, aiški ir nuosekliai pateikta.' (Size = 4000), @p10='Biologija / Biologija 11–12 klasės / Vadovėlis (Organizmų požymių paveldėjimas ir genų technologijos)' (Size = 1000), @p11='biologija biologija 1112 klases vadovelis organizmu pozymiu paveldejimas ir genu technologijos' (Size = 1000), @p12='63d6eb4e-8e39-4ac6-8f69-55ee76feccce', @p13='False' (Nullable = true), @p14='' (Size = 4000), @p15='Daugelyje didžiųjų pasaulio miestų (Londone, Paryžiuje ir kt.) yra specialių parduotuvių, kuriose galima įsigyti genetiškai modifikuotų maisto produktų (mėsos, daržovių).
Kitam transgeniniam pomidorui įterptas BT toksino genas. Dirvožemio bakterijos *Bacillus thuringiensis* gamina baltymą BT toksiną, kuris selektyviai jungiasi prie tam tikrų dirvožemio vabzdžių epitelio ląstelių ir jas suardo. Todėl vabzdys žūsta. Reikia pažymėti, kad BT toksinas nekenksmingas stuburiniams gyvūnams. Šiam baltymui jautrūs vabzdžiai yra daugelio augalų (tarp jų pomidorų ir kukurūzų) kenkėjai, su kuriais sudėtinga kovoti tradiciniais metodais. Tad buvo stengiamasi genų technologijos metodais BT toksino geną perkelti į pomidorus ir kukurūzus, kad šie taptų atsparūs kenkėjams.
Žemdirbystėje šio metodo taikymas buvo tikras perversmas. 1996 m. į soją įterptas genas, lemiantis šių augalų atsparumą herbicidams. Nupurškus sojų lauką raundapu (Roundup) (šis herbicidas plačiai naudojamas Lietuvoje), piktžolės žūsta, o sojos puikiai išgyvena. Šie transgeniniai augalai dabar pasaulyje užima šimtus milijonų hektarų. Kodėl jų reikia? Jungtinių Tautų Organizacijos ekspertų duomenimis, 2011 m. gyventojų skaičius pasaulyje pasiekė 7 milijardus. O iki 2050 m. jis išaugs iki 9 milijardų. Tai daugiausia lems demografinis sprogimas silpnos ekonomikos šalyse, daugiausia Afrikoje ir Azijoje. Kad visus žmones būtų galima išmaitinti, mums per artimiausius 40 metų reikės pagaminti tiek maisto, kiek jo turėjome per pastaruosius 8000 metų. Ką daryti? Gaminti daugiau maisto taikant naujas technologijas.
Transgeninių bakterijų sukurta daug daugiau nei transgeninių gyvūnų ir augalų. Šios bakterijos turi įvairių žmonėms naudingų savybių: yra naudojamos augalų apsaugai, vandenims valyti, chemijos pramonėje, perdirbant mineralus, farmacijoje.
Kai kurios bakterijos gali misti nafta. Tikimasi jas genetiškai modifikuoti ir pritaikyti išsiliejusia nafta užterštiems paplūdimiams ir vandens telkiniams valyti. Kitos gali pašalinti sierą iš kurui skirtos anglies, taigi tinka atliekų sąvartynams valyti. Į vieną bakterijų kamieną buvo perkeltas genas, suteikiantis atsparumo tokiems toksinų kiekiams, nuo kurių kiti kamienai žūsta. Kad tokios bakterijos vėliau netaptų nesunaikinama grėsme, į jas įterpti vadinamieji savižudybės genai, kurie šiuos organizmus priversdavo susinaikinti atlikus darbą.
Daugelis kalnakasybos bendrovių bakterijas naudoja įvairiems metalams gauti. Manipuliuojant genais galima sustiprinti šių bakterijų gebėjimą iš nelabai sodrių rūdų išskirti varį, uraną, auksą.
Rekombinantinės DNR technologija gali būti taikoma ir karo pramonėje kuriant ypač pavojingą bakteriologinį ginklą. Antra vertus, genetiškai modifikuojant mikroorganizmus, kuriamos apsaugos nuo tokio ginklo priemonės.
### Santrauka
Genų technologija gali būti naudinga įvairiausioms sritims, kur reikia tirti arba keisti genetinę medžiagą. Tai naujų biotechnologijos produktų, transgeninių organizmų (bakterijų, augalų, gyvūnų), žmogaus ir kitų organizmų genomo analizės, paveldimųjų ir nepaveldimųjų ligų gydymo metodų, pagrįstų rekombinantinės DNR technologija (genų terapija), kūrimas.
Transgeniniais vadinami organizmai, į kuriuos dirbtinai įterpta svetima DNR stabiliai susijungia su generatyvinių (augalų – somatinių) ląstelių branduolio DNR ir yra perduodama tų organizmų palikuoniams.
### Kamieninės ląstelės
Kamieninė ląstelė – nediferencijuota (nespecializuota atlikti kokio nors audinio funkcijas), gebanti atsinaujinti ląstelė. Ji gali tapti bet kurio tipo specializuota ląstele.
Visos kamieninės ląstelės pagal savo kilmę skirstomos į:
* gemalo (gautas iš kelių dienų amžiaus vidinio blastocistos sluoksnio) ar vaisiaus audinių;
* susiformavusio organizmo audinių.
Gemalo kamieninės ląstelės dar vadinamos daugiagalėmis, nes iš jų atsiranda visos suaugusio organizmo audinių ir organų ląstelės, o tokių specializuotų ląstelių organizme priskaičiuojama apie 200 tipų. Prisiminus tai, kad gemalo ląstelės greitai dauginasi (iki gimimo organizmas auga greitai), ir įvertinus jų plačias galimybes diferencijuotis, galima teigti, kad jose slypi didžiulės audinių ir organų formavimo galimybės.
Po gimimo kamieninių ląstelių randama beveik visuose organizmo audiniuose ar organuose, bet čia jų yra labai nedaug. Nėra iki galo aišku, ar šios ląstelės užsilikusios nuo gemalo stadijos, ar organizme kai kurios, pavienės, grįžta į pradinę, t. y. į mažiau specializuotą būseną. Ilgą laiką buvo manoma, kad ląstelių diferenciacija vyksta tik viena kryptimi – jos tampa vis labiau specializuotos, bet pastarųjų metų mokslo darbai rodo, kad ląstelių kultūroje *in vitro* (mėgintuvėlyje) galimas ir atvirkštinis procesas, t. y. iš diferencijuotos ląstelės vėl galima gauti tarsi gemalo kamieninę ląstelę. Suaugusio organizmo audiniuose kamieninės ląstelės aptinkamos tiek pavienės, tiek ir išsidėsčiusios telkiniais, savotiškose „nišose", kuriose jas supa specifinė aplinka ir tokios pat kitos kamieninės ląstelės. Tokių telkinių būna, pavyzdžiui, plauko maišelyje, kaulų čiulpuose, plonųjų žarnų gaurelių kriptose, smegenų specifinėse srityse ir kitose audinių ar organų vietose. Šių ląstelių likimą lemia tiek jas supanti mikroaplinka, tiek ir už „nišos" ribų esančios kaimyninės diferencijuotos ląstelės. Jos išskiria į aplinką specifinių medžiagų ir sukuria sąlygas, leidžiančias kamieninėms ląstelėms „nišoje" išlikti ramybės būsenos (nesidauginti) arba vykdyti „savęs atgaminimo" programą (daugintis liekant tos pačios stadijos) ir kartu išlaikyti savo gebėjimą, reikalui esant, specializuotis reikiama kryptimi. Tam labai daug turi įtakos ir fizinė kamieninių ir jų kaimynių nekamieninių ląstelių sąveika. Kamieninių ląstelių dauginimąsi dažniausiai skatina nauji veiksniai, atsiradę dėl audinio pažeidimų ar kitų pakitimų. Tačiau mechanizmai, lemiantys ramybės būsenos ląstelių pažadinimą ir jas nukreipiantys dauginimosi ar diferenciacijos kryptimi, nėra iki galo ištirti. Dar nepakankamai žinoma ir tai, kaip per kiekvieną dalijimąsi kamieninė ląstelė „renkasi" savo kelią – likti to paties specializacijos lygio ir tik atsigaminti ar pasukti diferenciacijos linkme, t. y. tapti konkrečia specializuota ląstele, tarkime, odos, raumenų, nervų ar kita. Kamieninės ląstelės yra naudojamos medicinai. Ši biomedicinos mokslo kryptis labai sparčiai plėtojama. Reikia naujų žinių, kad išmoktume valdyti tokių įvairialypėmis galiomis pasižyminčių ląstelių likimą.
Mokslinėje literatūroje daugiausia dėmesio skiriama gemalo ar vaisiaus audinių kamieninių ląstelių naudojimo įvairioms ligoms gydyti klausimams. Didžioji dalis tokių tyrimų atliekama su laboratoriniais gyvūnais. Nustatyta, kad gemalo ląstelės, padaugintos *in vitro* (mėgintuvėlyje) ir persodintos į pažeistas vietas, atkuria audinius ar organus, jų funkcijas. Žmogaus gemalo ląsteles naudoti gydymo tikslais daugelyje pasaulio šalių, tarp jų ir Lietuvoje, yra draudžiama.
Antra vertus, mokslui sparčiai žengiant pirmyn, atsiranda galimybės tam naudoti ir savas kamienines ląsteles, išskirtas iš suaugusio organizmo audinių. Šių ląstelių tyrimas ir naudojimas ligoms gydyti neprieštarauja visuotinai priimtoms etikos normoms. Norint išvengti imuninio konflikto, stengiamasi naudoti savas, vadinamąsias autologines, nediferencijuotas (jos dar vadinamos pirmtakėmis) kamienines ląsteles. Seniausias suaugusio organizmo kamieninių ląstelių naudojimo gydymo tikslais pavyzdys – kaulų čiulpų persodinimas sergant kraujo vėžiu. Tam gali tikti tiek savos, tiek artimų giminaičių ar visai negiminingų donorų ląstelės. Kitoms ligoms gydyti bandoma naudoti tiek tų pačių kaulų čiulpų, tiek ir kitų organų kilmės nediferencijuotas ląsteles. Persodinant kamienines ląsteles ieškoma galimybių pagydyti ar palengvinti kai kurių organų ar audinių pažeidimų simptomus ir kitas, dažnai su organizmo senėjimu siejamas negalias, tokias kaip Parkinsono, Alzheimerio ligos, cukrinis diabetas, miokardo infarktas, kai kurių formų vėžys.
### Organizmų klonavimas
Tai dar daugiau diskusijų sukeliantis klausimas, negu transgeninių organizmų kūrimas. Augalai klonuojami (gr. *klonas* – šakelė, ūglis, atžala) jau nuo seniausių laikų. Tai vegetatyvinis dauginimas (skiepijimas, dauginimas atlankomis, auginiais ir pan.). Dabar jie klonuojami (regeneruojami) iš audinių kultūrų (tai jau buvo minėta kalbant apie transgeninius augalus). Iš nedidelės ląstelių grupės susiformuoja *kalius*, kurio visos ląstelės yra genetiškai tapačios. *Kalių* susmulkinus į daugybę mažyčių gabalėlių ir sudarius specialias sąlygas iš kiekvieno jų išauga genetiškai tapatūs augalai. Visi jie – identiški vienos ląstelės klonai (kaip ir bakterijų kolonijos ant standžios terpės).
Klonuoti gyvūnus technologiškai yra kur kas sudėtingiau negu augalus. Tačiau ir natūraliomis sąlygomis gali atsirasti du ar net daugiau genetiškai tapačių individų. Tai identiškieji (monozigotiniai) dvyniai. Identiškieji yra dvyniai, kilę iš vienos ląstelės (zigotos). Jie susiformuoja pirmaisiais zigotos dalijimosi etapais.
Žmogui parūpo prisidauginti individų, turinčių ypač naudingų savybių. Tarkime, turime labai pieningą karvę. Tačiau ji kasmet atsiveda tik po vieną veršiuką, taigi iš viso gyvulys susilauks maždaug 10 veršiukų, iš kurių vidutiniškai tik pusė bus telyčaitės. Dažniausiai karvės kiaušidėse vienu metu susiformuoja tik viena kiaušialąstė, bet taikant hormonus galima paskatinti, kad jų susiformuotų daug. Kiaušialąstės surenkamos ir apvaisinamos mėgintuvėlyje gero veislinio buliaus sperma. Paskui atrenkami moteriškieji gemalai, padalijami ir toliau klonuojami implantuojant atskirus gemalus į skirtingų karvių (įmočių) gimdas. Taip galima išplatinti tam tikrą kloną, pasižymintį naudingomis savybėmis.
Taigi klonavimas yra:
* tikslus vieno geno daugybės kopijų gaminimas taikant rekombinantinės DNR metodus (tai DNR klonavimas);
* tikslus vienos ląstelės daugybės kopijų gaminimas (ląstelių linijos sukūrimas). Visų šių ląstelių genotipas yra tapatus pradinės ląstelės genotipui;
* tikslus genetiškai tapataus daugialąsčio organizmo sukūrimas taikant genų technologiją ir mikromanipuliacijas.
Visuomenę, be abejo, kur kas labiau domina, kaip iš vienos ląstelės galima klonuoti visą organizmą.
#### Žinduolių klonavimas
Pirmasis klonuotas (iš subrendusios somatinės ląstelės) žinduolis buvo garsioji avis Doli, nustebinusi visą pasaulį. 1997 m. vasario 27 dieną ji klonuota Škotijoje. 1998 m. liepos mėnesį pranešta apie pirmąją klonuotą pelę, vardu Kumulina. Mokslininkai manė, kad jų taikyta klonavimo technika kur kas tobulesnė už tą, kurią taikant buvo klonuota avis. Vienos iš ląstelių, supančių besivystančią pelės kiaušialąstę, branduolys, turintis 2n chromosomų rinkinį, mikromanipuliatoriais buvo perkeltas į kitos pelės kiaušialąstę. Taip pakeista kiaušialąstė turėjo dvigubąjį chromosomų rinkinį (visą branduolį), gautą iš pirmosios pelės, o citoplazmą – antrosios. Ši ir pagimdė peliuką, vardu Kumulina, kuris buvo pirmosios pelės klonas. Kumulina išgyveno dvejus metus ir septynis mėnesius (taigi septyniais mėnesiais ilgiau nei paprasta pelė) ir nudvėsė 2000 m. gegužės mėnesį. Senatvėje jai atsirado odos auglys (tokie yra būdingi pagyvenusioms pelėms), kuris sėkmingai pašalintas. Kitais požiūriais Kumulina buvo sveika ir aktyvi ligi paskutiniųjų gyvenimo dienų. 2003 m. vasarį nudvėsė ir avelė Doli.
2000 m. jau klonuotos avys, karvės, ožkos, kiaulės. Ypač sunku klonuoti kiaules, nes jų nėštumas turi būti daugiavaisis. Tačiau 2000 m. kovo 5 dieną britų bendrovei PLL priklausančioje Virdžinijos (JAV) laboratorijoje po Cezario pjūvio pasaulį išvydo penkios identiškos kiaulaitės. Jos visos buvo išaugintos iš vienintelės klonuotos suaugusios kiaulės ląstelės. Kiaulaitės buvo visiškai vienodos, todėl ant užpakalinių kojyčių teko užrašyti jų vardus. Pirmoji kiaulaitė buvo pavadinta Mili (naujojo tūkstantmečio – *millenium* – garbei). Paskutinė gavo Dotkom vardą – ironiška užuomina į komercines internetines bendroves (.com).
Buvo labai laukiama kiaulių klonavimo, nes daugelis jų organų yra panašūs į žmogaus (žmogaus ir kiaulės širdis bei kepenys anatomiškai beveik tapačios). Daug tūkstančių ligonių visame pasaulyje (taip pat ir' (Size = -1), @p16='# Genų Technologijos ir Kamieninės Ląstelės
## Transgeniniai Organizmai ir Jų Kūrimas
Transgeniniai pomidorai, gebantys patys gaminti BT toksiną, yra atsparūs dirvožemio vabzdžiams. Šis procesas prasideda nuo DNR išskyrimo iš *Bacillus thuringiensis* bakterijos. Restrikcijos fermentai suskaido DNR į fragmentus. BT toksino genas identifikuojamas naudojant DNR zondus. Šis genas perkeliamas į pomidoro ląstelių kultūrą. Ląstelės, turinčios BT geną, dauginasi, ir iš jų regeneruojami pomidorų daigai.
BT toksinas, gaminamas *Bacillus thuringiensis*, selektyviai veikia tam tikrų dirvožemio vabzdžių epitelio ląsteles, sukeldamas jų žūtį. Šis toksinas yra nekenksmingas stuburiniams gyvūnams. BT toksino geno perkėlimas į augalus, tokius kaip pomidorai ir kukurūzai, suteikia jiems atsparumą kenkėjams.
1996 m. į soją buvo įterptas genas, suteikiantis atsparumą herbicidui raundapui (Roundup). Tai leidžia naikinti piktžoles, nepažeidžiant sojų. Tokie transgeniniai augalai plačiai auginami visame pasaulyje.
Jungtinių Tautų Organizacijos duomenimis, iki 2050 m. pasaulio gyventojų skaičius išaugs iki 9 milijardų. Norint išmaitinti augančią populiaciją, būtina didinti maisto gamybą, taikant naujas technologijas, įskaitant genų inžineriją.
## Transgeninės Bakterijos
Transgeninės bakterijos turi įvairių pritaikymų:
* Augalų apsauga.
* Vandenų valymas.
* Chemijos pramonė.
* Mineralų perdirbimas.
* Farmacija.
Kai kurios bakterijos gali skaidyti naftą, todėl jos gali būti naudojamos naftos taršai valyti. Kitos bakterijos gali pašalinti sierą iš anglies. Į bakterijas gali būti įterpiami "savižudybės genai", kurie užtikrina, kad bakterijos, atlikusios savo funkciją, susinaikintų.
Kalnakasybos bendrovės naudoja bakterijas metalams, tokiems kaip varis, uranas ir auksas, išgauti iš rūdų.
Rekombinantinės DNR technologija taip pat gali būti panaudota kuriant bakteriologinį ginklą, tačiau genetiškai modifikuoti mikroorganizmai gali būti naudojami ir apsaugai nuo tokio ginklo.
## Kamieninės Ląstelės
Kamieninė ląstelė – tai nediferencijuota ląstelė, gebanti atsinaujinti ir tapti bet kurio tipo specializuota ląstele.
Kamieninės ląstelės skirstomos į:
* **Gemalo kamieninės ląstelės:** Gaunamos iš kelių dienų amžiaus embriono. Jos yra daugiagalės, t. y., gali virsti bet kurio audinio ląstelėmis.
* **Suaugusio organizmo audinių kamieninės ląstelės:** Jų randama įvairiuose suaugusio organizmo audiniuose, tačiau jų kiekis yra nedidelis.
Gemalo kamieninės ląstelės greitai dauginasi ir turi didelį potencialą diferencijuotis.
Suaugusio organizmo audiniuose kamieninės ląstelės randamos "nišose", kur jas supa specifinė aplinka. Jų likimą lemia mikroaplinka ir kaimyninės ląstelės. Kamieninių ląstelių dauginimąsi dažniausiai skatina audinių pažeidimai.
Kamieninės ląstelės naudojamos medicinoje. Gemalo ląstelių naudojimas žmogaus gydymui daugelyje šalių, įskaitant Lietuvą, yra draudžiamas. Tačiau suaugusio organizmo kamieninių ląstelių tyrimai ir naudojimas ligoms gydyti yra etiškai priimtini. Siekiant išvengti imuninio atsako, naudojamos autologinės (savo) kamieninės ląstelės.
Kaulų čiulpų persodinimas sergant kraujo vėžiu yra seniausias kamieninių ląstelių panaudojimo pavyzdys. Kamieninės ląstelės taip pat tiriamos gydant Parkinsono, Alzheimerio ligas, cukrinį diabetą, miokardo infarktą ir kai kurias vėžio formas.
## Organizmų Klonavimas
Organizmų klonavimas – tai genetiškai tapačių individų kūrimas. Augalai klonuojami vegetatyviniu būdu (skiepijant, dauginant atlankomis, auginiais). Taip pat augalai gali būti regeneruojami iš audinių kultūrų.
Gyvūnų klonavimas yra sudėtingesnis. Natūraliai atsirandantys genetiškai tapatūs individai yra identiškieji (monozigotiniai) dvyniai.
Klonavimas gali būti naudojamas siekiant padauginti individus, turinčius naudingų savybių. Pavyzdžiui, iš labai pieningos karvės galima gauti daugiau palikuonių, naudojant hormonus, kurie skatina kiaušialąsčių susidarymą, apvaisinimą *in vitro* ir gemalų implantavimą į kitų karvių gimdas.
Klonavimo tipai:
* **DNR klonavimas:** Tikslaus geno kopijų dauginimas.
* **Ląstelių klonavimas:** Ląstelių linijos sukūrimas, kai visos ląstelės turi tą patį genotipą.
* **Organizmų klonavimas:** Genetiškai tapačių daugialąsčių organizmų kūrimas.
### Žinduolių Klonavimas
Pirmasis klonuotas žinduolis buvo avis Doli (1997 m.). 1998 m. buvo klonuota pelė, vardu Kumulina. Klonuojant naudojamas somatinės (pvz., tešmens) ląstelės branduolys, kuris perkeliamas į kiaušialąstę, iš kurios pašalintas savas branduolys. Gautas gemalas implantuojamas į gimdą.
2000 m. buvo klonuotos avys, karvės, ožkos ir kiaulės. Kiaulių klonavimas svarbus, nes jų organai yra panašūs į žmogaus, todėl jie gali būti naudojami transplantacijai.
' (Size = -1), @p17='Kamieninės ląstelės' (Size = 2000), @p18='Genų technologijos / Kamieninės ląstelės' (Size = 4000), @p19='genu technologijos kamienines lasteles' (Size = 2000), @p20='5', @p21='0', @p22='2', @p23='5', @p24=NULL (DbType = DateTime2)], CommandType='Text', CommandTimeout='30']
SET IMPLICIT_TRANSACTIONS OFF;
SET NOCOUNT ON;
UPDATE [Scanners] SET [Active] = @p0, [CheatSheet] = @p1, [CheatSheet2] = @p2, [Deleted] = @p3, [FactErrors] = @p4, [FactErrorsExplanation] = @p5, [ParentCategory2Id] = @p6, [ParentCategoryId] = @p7, [ProcessorGenerateImagePrompt] = @p8, [Prompt] = @p9, [Reference] = @p10, [ReferenceSlug] = @p11, [SiteId] = @p12, [SpellingErrors] = @p13, [SpellingErrorsExplanation] = @p14, [Summary] = @p15, [Summary2] = @p16, [Title] = @p17, [TitleBackup] = @p18, [TitleSlug] = @p19, [TotalCards] = @p20, [TotalCards2] = @p21, [TotalCategories] = @p22, [TotalPages] = @p23, [Verified] = @p24
OUTPUT 1
WHERE [Id] = @p25;
|