Pojęcie „inżynieria genetyczna” coraz częściej pojawia się w dyskusjach o możliwościach ingerencji człowieka w biologiczną naturę gatunku ludz
kiego. Skala tych ingerencji budzi często obawy, iż nauka p rzestała być odkrywaniem praw natury, a stała się narzędziem manipulacji i wykorzystania znajomości praw do doraźnych interesów. M ówiąc inaczej, postęp nauk biomedycznych zdaje się potwierdzać, iż dom inuje w nim coraz bardziej imperatyw technologiczny („To, co je s t technicznie m ożliw e, m usi być wcześniej czy później wykonane” ), który dusi w zarodku wątpliwości i roz
terki etyczne, aż doprowadzi do braku zasad etycznych w działaniu i stanu
„rozumnej amoralności”3H.
Inżynierię genetyczną trudno jest zdefiniow ać'1'. Najczęściej uważa się, że jest to technika genetyczna łączenia (czyli rekombinacji) poza organizmem fragmentów DNA pochodzących z różnych organizmów, a następnie w pro
wadzania ich do bakterii lub innych kom órek. O kreślone odcinki D N A odpowiadające pojedynczym genom otrzymuje się przez działanie enzym a
mi albo syntetyzuje chemicznie, a następnie włącza do tzw. wektorów, czyli cząsteczek DNA lub wirusów pozbawionych określonych odcinków własne
go DNA, ale zdolnych do replikacji po wprowadzeniu do komórek. W w yn i
38 Tak to określił J. B e r n a r d : Od biologii do etyki..., s. 192.
39 W. K o f t a : Podstawy inżynierii genetycznej. Warszawa 1999, s. 7.
ku replikacji zreko m bino w any ch w ektorów następuje też replikacja w łą
czonego w nie genu (zwana klonowaniem genu), po izolacji wektora otrzy
muje się, przez wycięcie z niego, DNA pojedynczego genu, który nadaje się do dalszej analizy. Geny pochodzenia zwierzęcego, roślinnego, ludz
kiego m o g ą w k om ó rkach bakterii lub innych organizm ó w produkow ać w znacznych ilościach różne białka enzym atyczne i hormony, co stwarza m ożliw ości produkcji przem ysłow ej oraz je s t w ykorzystyw ane w przem y
śle chem icznym , farm aceutycznym . M etody inżynierii genetycznej zosta
ły w ykorzystane do w prow adzenia obcych genów do całych organizmów roślinnych i zw ierzęcych, co daje nowe m ożliw ości w hodowli zwierząt bądź roślin41’.
Termin „inżynieria genetyczna” w szerokim znaczeniu to wszelkie me
tody mające na celu zmiany dziedziczonego materiału istot żywych. Gene
tyka nie ogranicza się tylko do obserwacji zjawisk dziedziczenia, lecz stara się zmieniać dziedzictwo genetyczne żywych istot. Dzieje się to w następu
jący sposób:
- przygotowanie materiału genetycznego (genu), by przenieść go do komórki, która m a być przekształcona - w tym celu gen zostaje przyłączony do wektora (przenośnika), którym może być wirus,
- przeniesienie tego molekularnego tworu do komórki biorcy,
- działanie prowadzące do pobudzenia aktywności wprowadzonego genu (w bakterii prowadzi to np. do produkcji ludzkiej insuliny),
- operacje na organizmach w ielokom órkow ych - wprowadzenie chimery molekularnej (genu + wektora) do zapłodnionej komórki jajowej gospo
darza. Obcy gen łączy się i integruje chemicznie z chrom osomem jaje cz ka. Powstały osobnik będzie mieć ten obcy gen także w swoich gametach.
To ostatnie działanie może doprowadzić do zaskakujących zmian, np.
wstrzyknięcie do zapłodnionej komórki jajowej myszy genu hormonu w zro
stu pozwoliło otrzymać osobniki znacznie przekraczające rozmiarami osob
niki normalne.
Nie należy utożsamiać inżynierii genetycznej z biotechnologią. Pojęcie biotechnologii jest szersze, obejmuje wszelkie wykorzystanie organizmów na potrzeby człowieka (wytwarzanie pożywienia, tkanin, lekarstw). Istnie
nie inżynierii genetycznej datuje się od lat siedemdziesiątych XX wieku, bio
technologia jest stosowana przez ludzi od dawna (udomowienie, krzyżow a
nie, selekcja zwierząt i roślin). Tradycyjna biotechnologia, choć też prow a
dzi do zmiany w składzie genetycznym organizmów, różni się od inżynierii genetycznej pod trzema względami: 1) krzyżowane gatunki były ze sobą spo
40 J. N e w e l l : W roli Stwórcy? D okąd zmierza inżynieria genetyczna. Warszawa 1997;
M.J. R e i s s , R. S t r a u g h a n : Poprawianie natury. Inżynieria genetyczna - nauka i etyka.
Warszawa 1977.
krewnione, w inżynierii genetycznej nie ma ograniczeń w przenoszeniu genów, 2) dokonywane zmiany były powolne (trwały lata, dziesięciolecia), metody inżynierii um ożliw iają szybkie tworzenie nowych organizmów (kil
ka tygodni), 3) skala zmian była niewielka, dotyczyła małej liczby gatun
ków roślin i zwierząt, dzięki inżynierii zmianom genetycznym m ożna p o d dawać różne gatunki, nie tylko te wykorzystywane w rolnictwie.
Początki genetyki nie są zbyt odległe w czasie. Odkrycie zasad dziedzicz
ności przypisuje się Grzegorzow i M endlow i, X IX -w ieczn em u m nichowi działającemu na Morawach, który prowadził badania nad grochem upraw ia
nym w ogródku przyklasztornym. Znaczenie jego prac doceniono dopiero w XX wieku, po odkryciu DNA jako nośnika cech genetycznych. W 1953 r.
James Watson i Francis Crick opublikowali pracę, w której sugerowali ist
nienie DNA w postaci podwójnej helisy (potocznie określanej „podw ójną spiralą” ). DNA tworzy dwa łańcuchy nukleotydów spojonych ze sobą na zasadzie w zajem nych połączeń, przystających do siebie ja k dwie strony zamka błyskawicznego.
Każda żywa komórka zawiera DNA, jed nak konkretna charakterystyka cząsteczki jest różna u różnych osobników. Zmienia się kolejność czterech substancji wchodzących w skład DNA. Substancje te (zasady organiczne) oznaczone literami A (adenina), G (guanina), T (tymina), C (cytozyna) można traktować jak o alfabet, którym zostaje zapisana inform acja genetyczna.
Każda konkretna forma DNA może replikować się w każdym żywym orga
nizmie, ponieważ każdy łańcuch podwójnej spirali może stanowić matrycę czy wzorzec chemiczny, z którego daje się odbić pasujący doń drugi łańcuch.
To tak jakby dwie części zamka błyskawicznego miały się rozsunąć, a każ
da z jego części utworzyłaby model części przeciwnej, z którą m ogłaby się połączyć, tworząc nowy zam ek b ły skaw iczny identyczny z oryginałem . Nieco innego porównania używał F. Crick: „Oba łańcuchy cząsteczki DNA pasujące do siebie podobnie jak rękawiczka pasuje do dłoni zostają rozdzie
lone, przy czym dłoń służy jako forma do stworzenia rękawiczki, podczas gdy rękawiczka służy jako forma do stworzenia nowej dłoni. Tak oto otrzy
mujemy dwie dłonie w rękawiczkach, choć początkowo istniała tylko jedna dłoń w jednej rękawiczce.”41
Następnym osiągnięciem genetyki było złamanie kodu genetycznego, za pomocą którego DNA przenosi swoją informację, tworząc białka sterujące reakcjami chem icznym i, p o dtrzym ującym i życie w szelkich organizmów.
Białka składają się z różnych aminokwasów, a działanie DNA polega na sterowaniu uszeregowaniem poszczególnych aminokwasów, co doprowadza do powstania poszczególnych białek. Istnieje przy tym czynnik pośredniczą
41 Cyt. za: P. S i n g e r, D. W e 11 s: D zieci z probówki. Etyka i praktyka sztucznej prokreacji.
Warszawa 1988, s. 189.
cy, kwas-posłaniec, kwas rybonukleinowy (mRNA). Cztery zmieniające się substancje znajdujące się w DNA (AGCT) zostają przekształcone w mRNA w różne kombinacje trzech z tych substancji. Można powiedzieć, że język genetyczny składa się ze słów trzyliterowych w czteroliterowym alfabecie.
Daje to 64 kombinacje, co wystarcza do określenia 20 aminokwasów, które z ogromnej liczby możliwych wzajemnych kombinacji i uszeregowań two
rzą wszystkie białka występujące w żywych organizmach.
I n fo rm a c ja g e n e ty c z n a c z ło w ie k a (genom ) j e s t z lo k a liz o w a n a w 46 ch ro m o so m ach złożonych głów nie z D N A o w ielkości około 3 mld par zasad. W iększość DNA nie zawiera informacji kodującej określone biał
ka, je d y n ie kilka p ro ce n t ge n o m o w e g o D N A zaw iera geny ulegające ekspresji (wyrażającej się pojaw ieniem określonej cechy związanej z syn
tezą białka). Ich liczba szacow ana je s t na 5 0 -7 0 tys. M ożna przyjąć, że około 90% ludzkiego DNA nie w arunkuje p rzekazyw ania istotnych cech i informacji. Geny zawarte są w 22 parach chrom osom ów (autosomów) i 2 c hro m o som a c h płci X, Y. C a łk o w ita liczba gen ów u czło w iek a wynosi około 64 0 0 0 - 8 0 00042.
W 1988 r. powstała organizacja HU GO (Human Genome Organization), która kieruje projektem poznania ludzkiego genomu. Projekt ten zakłada:
skonstruowanie mapy ludzkiego genomu, utworzenie map wszystkich ludz
kich chrom osomów i chrom osomów innych organizmów, np. muszki owo
cowej, drożdży, nicieni, pałeczki okrężnicy. Przewidywano, że około roku 2005 projekt zostanie zrealizowany. Już w czerwcu 2000 r. ogłoszono, że zakończono pierwszy etap programu - poznano ludzki genom. Jakie będą tego następstwa, trudno przewidzieć. Euforia, jaka zapanowała po ogłosze
niu wyników badań - ja k sądzi Z. Zalewski - skłania do refleksji i posta
wienia zasadniczych pytań: Czy istnieje wzorcowy genom człowieka? Czy nasze genetyczne wyposażenie jest niezmienne? Czy istnieje teoria wyjaśnia
jąca wpływ genów na sposób funkcjonowania ludzkiego organizmu? Czy de- terminizm genetyczny i genetyzacja m edycyny (przekonanie, że predyspo
zycjom genetycznym można skutecznie oraz bezpiecznie przeciwdziałać) nie doprowadzą do segregacji i dyskryminacji społecznej? Pytania można m no
żyć. Posiadanie dużej wiedzy bez zaplecza teoretycznego grozi niekontro
lowanym pędem do stosowania jej jak również sprawdzania m etodą prób i błędów. Stąd, wedle Zalewskiego, nadzieje związane z rozwojem genetyki są złudne, zagrożenia zaś realne.
42 Na razie doliczono się około 30 tys. genów. Zob. Z. Z a 1 e w s k i: Mapa ludzkiego geno
mu - złudne (?) nadzieje i realne (?) zagrożenia. „Sztuka Leczenia” 2001, nr 1.
Zastosowania
W zależności od organizmu, który po dlega m odyfikacji genetycznej, można wskazać na cztery główne obszary zastosowań inżynierii g e netycz
nej4j:
1. Inżyn ieria g en etyczn a m ik r o o r g a n iz m ó w (bakterie, wirusy, drożdże, jednokom órkowe glony i pierwotniaki) doprowadziła do produkcji insuliny ludzkiej oraz hormonu wzrostu, szczepionek, dodatków spożywczych, skład
ników enzymatycznych proszków do prania; znajduje zastosowanie przy pro
dukcji żywności, zwalczaniu szkodników owadzich, ochrony roślin przed mrozem.
2. Inżyn ieria g en e ty c z n a roślin pojawiła się kilka lat później w stosun
ku do inżynierii genetycznej m ikroorganizm ów Przyczyną były trudności związane z wprowadzaniem obcego DNA do komórek roślinnych oraz dłuż
szy czas generacji roślin. M odyfikacja genetyczna roślin je s t stosow ana w celu wytworzenia roślin odpornych na szkodniki (np. kukurydza z genem bakteryjnym wytwarzającym substancje owadobójcze), roślin odpornych na herbicydy, produkcję roślin o pożądanych cechach (np. twardego pomidora dzięki wprowadzeniu genu bakteryjnego, niezamarzającego ziemniaka dzięki wprowadzeniu genu arktycznej ryby).
3. In żyn ie ria g e n ety czn a z w ie r z ą t jest stosowana w celu wytworzenia transgenicznych zwierząt służących do:
- produkcji ludzkich substancji (owca czy krowa z genem ludzkim w y tw a
rzającym antytrypsynę a,(AAT), stosowana w leczeniu rozedmy płuc, czy laktoferynę, białko wspomagające obronę niem owlaka przed infekcjami), - testowania chorób człowieka (transgeniczne myszy i szczury służące do
modelowania chorób ludzkich, np. mukowiscydozy, dystrofii mięśniowej, nowotworów, nadciśnienia, choroby Alzheimera),
- hodowli narządów do przeszczepów dla człowieka (trwają eksperymenty z hodo w lą świń, których narządy zawierające ludzkie białka nie bę d ą odrzucane przez organizm biorcy),
- uszlachetniania i zwiększenia produkcji zwierząt hodowlanych (uodpor
nienie ich na choroby, pasożyty, ograniczenie możliwości odczuwania bólu czy pozbawienie cech - np. pozbawienie indyczek odruchu w ysiad yw a
nia jajek w celu wzrostu nośności).
4. I n ży n ie ria g e n e t y c z n a c z ło w ie k a , czyli m odyfikacja m ateriału g e netycznego w niektórych lub wszystkich kom órkach organizmu ludzkiego, stosow ana je s t w celach terapeutycznych i d osko n a lą c y ch 44. Zw ykle, za
43 M.J. R e i s s , R. S t r a u g h a n : Poprawianie natury. Inżynieria genetyczna...
44 Ścisłe oddzielenie terapii od ulepszania jest trudne, na co wskazywałam w rozdz. V.
W. Frenchem Andersonem 45, przyjmuje się cztery kategorie interwencji ge
netycznych: 1) terapię genetyczną komórek somatycznych, polegającą na zmianie zapisu genetycznego, 2) terapię genetyczną linii rozrodczej (germ - -line) polegającą na zmianie zapisu genetycznego wczesnego zarodka lub ko
mórek rozrodczych, 3) doskonalącą inżynierię genetyczną, wzmocnienie ge
netyczne polegające na udoskonaleniu cechy organizmu przez wprowadze
nie np. hormonu wzrostu, 4) eugeniczną inżynierię genetyczną polegającą na zmianie lub ulepszeniu kompleksu cech (inteligencji, charakteru).
Poza tym wiedza z zakresu inżynierii genetycznej znajduje zastosowa
nie w tzw. daktyloskopii genetycznej (ustalanie sprawców przestępstwa, ana
liza pokrew ieństw a m iędzy osobami), genetycznych testach medycznych służących wykryciu nosicieli chorób genetycznych lub ustaleniu genetycz
nego podłoża wystąpienia chorób.
Z uwagi na duży obszar zastosowania inżynierii genetycznej i charakter ingerencji w procesy życia dyscyplina ta jest przedm iotem wielu dyskusji.
Entuzjaści postępu naukowego powołują się na niewątpliwe korzyści pły
nące z technologii genetycznej, nie dostrzegają niekorzystnych konsekwen
cji bądź bagatelizują je. Przeciwnicy, wyw odzący się z ruchów ekologicz
nych, feministycznych, religijnych traktują technologię genetyczną jako złą, naruszającą ład, porządek natury, zagrażającą istnieniu świata. Istnieją tak
że zwolennicy takiego określenia aksjologicznych priorytetów postępu na
ukowego, by nie zamykać drogi rozwoju współczesnych technologii i j e d nocześnie nie przyznawać badaczom całkowitej autonomii46. Priorytety te ma wyznaczać etyka odpowiedzialności oraz troski nakazująca respektować ży
cie ludzkie wraz z jego ułomnością, przemijalnością, naturalnymi ogranicze
niami (starość, choroba, śmierć) i otwartością (nie można i nie trzeba go za
planować, zbilansować ani poznać jego przyszłości).