not available fi not available
not available 2 not available
www.solunetti.fi
taso 2

Molekyylibiologian kehitys, 1975-2001

Yhdistelmä-DNA-tekniikka on menetelmä, jossa erilaisia DNA-molekyylejä liitetään halutulla tavalla toisiinsa. Apuna tämänkaltaisessa rakentamisessa on tavallisimmin käytetty ns. restriktioentsyymejä. Näiden entsyymien ominaisuuksiin kuuluu se, että yksittäinen entsyymi katkaisee kaksijuosteisen DNA aina tietyn emäsjakson kohdalla toistettavasti. Ensimmäisen restriktioentsyymin HindII eristi Hamilton Smith Hemophilus influenzae bakteerista. Nykyään näitä entsyymejä on runsaasti saatavilla kaupallisilta yhtiöiltä. Hamilton Smith, Werner Arber ja Daniel Nathans (kuvassa oikealla) saivat restriktioentsyymejä koskevista tutkimuksistaan Nobelin lääketieteen palkinnon vuonna 1978.

Syöpää aiheuttavien RNA-virusten lisääntyminen ja toiminta olivat suuri mysteeri ilmiön keksimisen jälkeen. 1960-luvun loppupuolella oli kehitetty teoria, että ne tuottaisivat RNA:sta riippuvaista DNA-polymeraasia, joka käyttää RNA:ta lukumallina (templaattina) tuottaessaan DNA:ta. Asia katsottiin osoitetuksi David Baltimoren ja Howard Teminin toisistaan riippumattomien tutkimustulosten pohjalta. Tästä entsyymistä käytetään nykyään nimitystä käänteiskopioija. Baltimore ja Temin saivat RNA-tuumoriviruksia koskevista tutkimuksistaan lääketieteen Nobelin palkinnon vuonna 1975.

Yksi perinteisistä tavoista monistaa DNA:ta tutkimustarkoituksia varten on sen liittäminen plasmidi-DNA:hen, minkä jälkeen sitä voidaan tuottaa kohtalaisen suuria määriä bakteereissa. 1980-luvulla Kary Mullisin kehittämä, polymeraasiketjureaktioksi (PCR) kutsuttu, Nobelin kemian palkinnon tuottanut menetelmä on mullistanut DNA:n monistamisen. Menetelmällä on helppo tuottaa haluttua DNA-jaksoa tunnetusta DNA:sta käyttäen erityisesti suunniteltuja oligonukleotideja alukkeina DNA-synteesille. Menetelmässä käytetään kuumuutta kestäviä muotoja DNA-polymeraasista, joka peräkkäisten kuumennus- ja jäähdytysvaiheiden aikana tuottaa uusia DNA-jaksoja kohdejaksoihin sitoutuneiden oligonukleotidien jatkoksi. Tällä menetelmällä voidaan tuottaa haluttua DNA:ta hyvin pienistä määristä lähtöaineena toimivaa DNA:ta. Käänteiskopioija-entsyymin avulla voidaan monistaa DNA:ta lähtöaineena toimivasta RNA:sta.

Geeniterapiaan on asetettu suuria lupauksia muun muassa parantumattomien tautien hoitamiseksi. Ensimminen nisäkkäille tehty geeniterapia suoritettiin vuonna 1984 kasvuhormonivajauksesta kärsiville hiirille. Niiden pituuskasvu korjaantui, mutta oli hallitsematonta aiheuttaen jättikasvua. Vuonna 1989 tehtiin ensimmäinen kliininen geeninsiirto ihmiseen, kyseessä tosin oli pelkkä merkkimolekyyli. French Anderson (kuvassa vasemmalla) johti ryhmää, joka suoritti ensimmäisen kliinisesti hyväksytyn geeniterapian ihmiseen vuonna 1990, siirtäen adenosiini deaminaasigeenin sen puutoksesta kärsineen potilaan T-soluihin. Kyseinen puutos aiheuttaa immuunipuolustusjärjestelmän romahtamisen ja alttiuden hengenvaarallisiin infektioihin. Tällä hetkellä on menossa runsaasti geeniterapia-kokeiluja.