• Nie Znaleziono Wyników

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).