Kāda ir rekombinantās DNS funkcija?

Restrikcijas fermenti jeb restriktāzes ir baktēriju izcelsmes nukleāzes, kas atpazīst īsu, konkrētu nukleotīdu virkni un pārgriež DNS tieši tajā vietā. Daudzas no tām griež šķībi un atstāj īsus vienpavediena galus, ko sauc par lipīgajiem galiem. Divi dažādas izcelsmes fragmenti ar savstarpēji atbilstošiem lipīgajiem galiem paši salīp kopā, un ferments DNS ligāze šo savienojumu nostiprina.

Vektors visbiežāk ir plazmīda, tas ir, neliela apļveida baktērijas DNS molekula, kas vairojas atsevišķi no hromosomas. Vektorā papildus ievietotajam gēnam ir arī promotors, kas nosaka, cik intensīvi gēnu nolasīt, un atlases marķieris, piemēram, rezistences gēns, kas ļauj no miljoniem šūnu atrast tieši tās, kuras konstrukciju uzņēmušas.

Vislielākā praktiskā nozīme ir zālēm, kas pašas ir olbaltumvielas un kuras ķīmiski sintezēt nav iespējams. Tā ražo cilvēka insulīnu, augšanas hormonu, eritropoetīnu, folikulus stimulējošo hormonu, asins recēšanas faktorus hemofilijas ārstēšanai, interferonus un monoklonālās antivielas.

Tāpat ražo B hepatīta vakcīnu: raugā tiek sintezēts vīrusa virsmas antigēns, un vakcīnā nonāk tikai šī olbaltumviela, nevis vīruss. Ārpus medicīnas tā pašā ceļā iegūst fermentus veļas mazgāšanas līdzekļiem, siera sarecināšanai izmantoto himozīnu un lauksaimniecības kultūru pazīmes.

Rekombinantās tehnoloģijas galvenais ieguvums medicīnā ir nevis lētums, bet drošība. Pirms tās insulīnu ieguva no cūku un liellopu aizkuņģa dziedzeriem, un dzīvnieka olbaltumviela cilvēkam nedaudz atšķiras, tāpēc bija biežākas alerģiskas reakcijas un antivielu veidošanās.

Vēl skaudrāks piemērs ir divas vēsturiskas katastrofas. Augšanas hormonu savulaik ieguva no mirušu cilvēku hipofīzēm, un daļai saņēmēju ar to tika pārnesta Kreicfelda un Jakoba slimība. Asins recēšanas faktorus gatavoja no daudzu donoru plazmas, un pagājušā gadsimta astoņdesmitajos gados liela daļa hemofilijas pacientu šādi inficējās ar HIV un C hepatītu. Abos gadījumos tieši pāreja uz rekombinantu produktu šo risku izslēdza.

Rekombinantie preparāti ir recepšu zāles, un to devu pielāgo ārsts, visbiežāk endokrinologs, hematologs vai attiecīgās jomas speciālists. Ja pēc injekcijas parādās izsitumi visā ķermenī, sejas vai lūpu pietūkums vai apgrūtināta elpošana, nekavējoties jāsauc neatliekamā palīdzība, jo tās var būt smagas alerģiskas reakcijas pazīmes.

Rekombinantā DNS tehnoloģija nav gēnu terapija. Rekombinantās zāles gatavo ārpus cilvēka ķermeņa, rūpnīcas šūnās, un pacients saņem gatavu olbaltumvielu, kas darbojas un pēc tam tiek noārdīta. Gēnu terapijā turpretī gēnu konstrukcija tiek ievadīta paša pacienta šūnās, lai tās pašas ražotu trūkstošo olbaltumvielu.

Tāpat tā nav gēnu rediģēšana. Rediģēšanā, piemēram, ar CRISPR sistēmu, mērķtiecīgi tiek mainīta jau esošā organisma DNS konkrētā vietā. Rekombinantās DNS klasiskajā variantā svešs gēns tiek pievienots nesējmolekulā, nemainot saimniekšūnas savas hromosomas saturu.

Un galvenais praktiskais pārpratums: rekombinanti ražots insulīns vai vakcīna nemaina paša cilvēka DNS. Pacients saņem olbaltumvielu, nevis konstrukciju, kas to ražoja.

Rekombinantais cilvēka insulīns bija pirmās šādā veidā ražotās zāles, kas nonāca aptiekā, un tas notika pagājušā gadsimta astoņdesmito gadu sākumā. Tas ir viens no retajiem gadījumiem medicīnā, kad jauna tehnoloģija pilnībā izspieda veco dažos gadu desmitos.

Mazāk zināms ir tas, ka ražošanas saimnieka izvēle nav formalitāte. Baktērija ir lēta un ātra, bet tā nespēj olbaltumvielai pievienot cukuru ķēdes, ko sauc par glikozilēšanu. Daudzām cilvēka olbaltumvielām, piemēram, eritropoetīnam un antivielām, šīs ķēdes ir nepieciešamas pareizai darbībai un noturībai asinīs, tāpēc tās ražo nevis baktērijās, bet zīdītāju šūnu kultūrās. Tieši tāpēc šādas zāles ir tik dārgas.