Qu'est-ce que la technologie de l'ADN recombinant?

L'ADN recombinant, ou ADNr, est un ADN qui est formé en combinant l'ADN de différentes sources via un processus appelé recombinaison génétique. Souvent, les sources proviennent de différents organismes. De manière générale, l'ADN de différents organismes a la même structure chimique générale. Pour cette raison, il est possible de créer de l'ADN à partir de différentes sources en combinant des brins.

Points clés à retenir

• La technologie de l'ADN recombinant combine l'ADN de différentes sources pour créer une séquence d'ADN différente.
• La technologie de l'ADN recombinant est utilisée dans un large éventail d'applications, de la production de vaccins à la production de cultures génétiquement modifiées.
• À mesure que la technologie de l'ADN recombinant progresse, la précision de la technique doit être équilibrée par des préoccupations éthiques.

L'ADN recombinant a de nombreuses applications en science et en médecine. Une utilisation bien connue de l'ADN recombinant est dans la production d'insuline. Avant l'avènement de cette technologie, l'insuline provenait en grande partie des animaux. L'insuline peut désormais être produite plus efficacement en utilisant des organismes comme E. coli et la levure. En insérant le gène de l'insuline humaine dans ces organismes, l'insuline peut être produite.

Le processus de recombinaison génétique

Dans les années 1970, les scientifiques ont découvert une classe d'enzymes qui coupaient l'ADN dans des combinaisons de nucléotides spécifiques. Ces enzymes sont appelées enzymes de restriction. Cette découverte a permis à d'autres scientifiques d'isoler l'ADN de différentes sources et de créer la première molécule d'ADNr artificielle. D'autres découvertes ont suivi, et il existe aujourd'hui un certain nombre de méthodes de recombinaison d'ADN.

Alors que plusieurs scientifiques ont joué un rôle déterminant dans le développement de ces processus d'ADN recombinant, Peter Lobban, un étudiant diplômé sous la tutelle de Dale Kaiser au département de biochimie de l'Université de Stanford, est généralement crédité d'être le premier à suggérer l'idée de l'ADN recombinant. D'autres à Stanford ont contribué au développement des techniques originales utilisées.

Bien que les mécanismes puissent différer considérablement, le processus général de recombinaison génétique implique les étapes suivantes.

1. Un gène spécifique (par exemple, un gène humain) est identifié et isolé.
2. Ce gène est inséré dans un vecteur. Un vecteur est le mécanisme par lequel le matériel génétique du gène est transporté dans une autre cellule. Les plasmides sont un exemple de vecteur commun.
3. Le vecteur est inséré dans un autre organisme. Cela peut être réalisé par un certain nombre de méthodes de transfert de gènes différentes comme la sonication, les micro-injections et l'électroporation.
4. Après l'introduction du vecteur, les cellules qui ont le vecteur recombinant sont isolées, sélectionnées et cultivées.
5. Le gène est exprimé de sorte que le produit souhaité puisse éventuellement être synthétisé, généralement en grande quantité.

Exemples de technologie de l'ADN recombinant

Exemples d'ADNr. red_moon_rise / E + / Getty Images

La technologie de l'ADN recombinant est utilisée dans un certain nombre d'applications, notamment les vaccins, les produits alimentaires, les produits pharmaceutiques, les tests de diagnostic et les cultures génétiquement modifiées. 

Vaccins

Les vaccins contenant des protéines virales produites par des bactéries ou des levures à partir de gènes viraux recombinés sont considérés comme plus sûrs que ceux créés par des méthodes plus traditionnelles et contenant des particules virales.

Autres produits pharmaceutiques

Comme mentionné précédemment, l'insuline est un autre exemple de l'utilisation de la technologie de l'ADN recombinant. Auparavant, l'insuline était obtenue à partir d'animaux, principalement à partir du pancréas de porcs et de vaches, mais l'utilisation de la technologie de l'ADN recombinant pour insérer le gène de l'insuline humaine dans des bactéries ou des levures facilite la production de plus grandes quantités.

Un certain nombre d'autres produits pharmaceutiques, comme les antibiotiques et les substituts de protéines humaines, sont fabriqués par des méthodes similaires.

Produits alimentaires

Un certain nombre de produits alimentaires sont fabriqués en utilisant la technologie de l'ADN recombinant. Un exemple courant est l'enzyme chymosine, une enzyme utilisée dans la fabrication du fromage. Traditionnellement, il se trouve dans la présure qui est préparée à partir de l'estomac des veaux, mais la production de chymosine par génie génétique est beaucoup plus facile et plus rapide (et ne nécessite pas la mise à mort de jeunes animaux). Aujourd'hui, la majorité du fromage produit aux États-Unis est fabriqué avec de la chymosine génétiquement modifiée.

Test de diagnostic

La technologie de l'ADN recombinant est également utilisée dans le domaine des tests de diagnostic. Les tests génétiques pour un large éventail de conditions, comme la fibrose kystique et la dystrophie musculaire, ont bénéficié de l'utilisation de la technologie de l'ADNr.

Cultures

La technologie de l'ADN recombinant a été utilisée pour produire des cultures résistantes aux insectes et aux herbicides. Les cultures résistantes aux herbicides les plus courantes sont résistantes à l'application de glyphosate, un herbicide commun. Une telle production végétale n'est pas sans problème car beaucoup remettent en question la sécurité à long terme de ces cultures génétiquement modifiées.

L'avenir de la manipulation génétique

Les scientifiques sont enthousiasmés par l'avenir de la manipulation génétique. Bien que les techniques à l'horizon diffèrent, toutes ont en commun la précision avec laquelle le génome peut être manipulé.

Un tel exemple est CRISPR-Cas9. Il s'agit d'une molécule qui permet l'insertion ou la suppression d'ADN d'une manière extrêmement précise. CRISPR est l'acronyme de "Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats" tandis que Cas9 est l'abréviation de "CRISPR associated protein 9". Au cours des dernières années, la communauté scientifique a été enthousiasmée par les perspectives de son utilisation. Les processus associés sont plus rapides, plus précis et moins coûteux que les autres méthodes.

Si une grande partie des avancées permettent des techniques plus précises, des questions éthiques se posent également. Par exemple, parce que nous avons la technologie pour faire quelque chose, cela signifie-t-il que nous devrions le faire? Quelles sont les implications éthiques de tests génétiques plus précis, en particulier en ce qui concerne les maladies génétiques humaines?

Des premiers travaux de Paul Berg, qui a organisé le Congrès international sur les molécules d'ADN recombinant en 1975, aux directives actuelles établies par les National Institutes of Health (NIH), un certain nombre de préoccupations éthiques valables ont été soulevées et traitées..

Les directives du NIH notent qu'elles "détaillent les pratiques de sécurité et les procédures de confinement pour la recherche fondamentale et clinique impliquant des molécules d'acide nucléique recombinantes ou synthétiques, y compris la création et l'utilisation d'organismes et de virus contenant des molécules d'acide nucléique recombinantes ou synthétiques". Les lignes directrices sont conçues pour donner aux chercheurs des directives de conduite appropriées pour mener des recherches dans ce domaine..

Les bioéthiciens soutiennent que la science doit toujours être équilibrée sur le plan éthique, afin que l'avancement soit bénéfique pour l'humanité plutôt que nocif..

Sources

• Kochunni, Deena T et Jazir Haneef. "5 étapes dans la technologie de l'ADN recombinant ou la technologie RDNA." 5 étapes dans la technologie de l'ADN recombinant ou la technologie RDNA ~, www.biologyexams4u.com/2013/10/steps-in-recombinant-dna-technology.html.
• Sciences de la vie. «The Invention of Recombinant DNA Technology LSF Magazine Medium». Medium, LSF Magazine, 12 nov. 2015, medium.com/lsf-magazine/the-invention-of-recombinant-dna-technology-e040a8a1fa22.
• «NIH Guidelines - Office of Science Policy». National Institutes of Health, US Department of Health and Human Services, osp.od.nih.gov/biotechnology/nih-guidelines/.