GMOとは何ですか？

GMOとは？

GMOは「遺伝子組み換え生物」の略です。遺伝的改変は何十年もの間行われており、特定の形質や特性を持つ植物や動物を作るのに最も効果的かつ迅速な方法です。それは、DNA配列に対する正確な特異的変化を可能にする。 DNAは本質的に生物全体の青写真を構成するため、DNAの変化はその生物が果たす機能を変化させる。

<！過去40年間に開発された技術を使ってDNAを直接操作すること以外はこれを行う方法は他にありません。

生物をどのように遺伝的に改変しますか？実際、これはかなり広い質問です。生物は植物、動物、真菌、または細菌であってもよく、これらはすべて約40年間遺伝子操作されていてもよい。遺伝子組み換え生物の最初のものは、1970年代初期の細菌でした。それ以来、遺伝的に改変された細菌は、植物や動物の両方で遺伝子改変を行っている数十万の研究室の研究の拠点になっています。基本的な遺伝子シャッフリングと修飾の大部分は、細菌、主に大腸菌のいくつかの変異を用いて設計され、調製され、次いで標的生物に移される。

<！植物、動物、または微生物を遺伝的に変更する一般的なアプローチは、概念的には似ています。しかし、植物細胞と動物細胞との間の一般的な違いのために、特定の技術にはいくつかの違いがある。

例えば、植物細胞は細胞壁を有し、動物細胞は細胞壁を有さない。植物および動物の遺伝的改変の理由

GM動物は、主に研究目的のために作られ、しばしば薬物開発に使用されるモデル生物システムとして作られる。ペットとしての蛍光魚や病気を運ぶ蚊の防除を助けるGM蚊など、他の商業目的で開発されたいくつかのGM動物が存在しています。

<！しかし、これらは基本的な生物学的研究の外では比較的限られた適用である。これまでのところ、GM動物は食物源として承認されていない。まもなく、AquaAdvantage Salmonが承認プロセスを進める中で、それが変わる可能性があります。

しかし、植物では状況が異なります。多くの植物が研究のために改変されているが、ほとんどの作物の遺伝子改変の目的は、商業的または社会的に有益な植物株を作ることである。例えば、レインボー・パパイヤのような病害を引き起こす有害生物への抵抗性が改善された植物、あるいは寒冷な地域で成長する能力があれば、収量を増やすことができます。エンドレスサマートマトのような熟した果物は、収穫後の棚の時間が長くなります。また、ビタミンAが豊富になるように設計されたゴールデンライスや、非褐変の北極リンゴなどの果物の有用性など、栄養価を高める形質も作られています。本質的に、特定の遺伝子の付加または阻害で現れる任意の形質を導入することができる。複数の遺伝子を必要とする形質も管理することができるが、これには商業作物でまだ達成されていないより複雑なプロセスが必要である。

遺伝子とは？

新しい遺伝子がどのように生物に導入されるかを説明する前に、遺伝子が何であるかを理解することが重要です。おそらく多くの人が知っているように、遺伝子はDNAでできており、その一部はA、T、C、Gの4つの塩基で構成されています。遺伝子のDNA鎖を一列に並べたこれらの塩基の直線的な順序は、特定のタンパク質のコード。文章のテキストコード行の文字と同じです。タンパク質は、様々な組合せで一緒に連結されたアミノ酸からなる大きな生体分子である。適切なアミノ酸の組み合わせが一緒に連結されると、アミノ酸鎖は特定の形状を有するタンパク質に一緒に折り畳まれ、適切な化学的特徴が一緒になって特定の機能または反応を行うことが可能になる。生き物は主にタンパク質でできています。いくつかのタンパク質は、化学反応を触媒する酵素である。他のものは物質を細胞に輸送し、またいくつかは他のタンパク質またはタンパク質カスケードを活性化または不活性化するスイッチとして働く。

新しい遺伝子が導入されると、細胞に新しいタンパク質を作るためのコード配列が与えられます。

細胞はどのように遺伝子を編成するのですか？植物および動物細胞では、ほとんどすべてのDNAが染色体に巻き取られたいくつかの長い鎖の中で秩序づけられている。遺伝子は、実際には、染色体を構成するDNAの長い配列のちょうど小さな部分です。細胞が複製するたびに、すべての染色体が最初に複製されます。これは、細胞のための中央命令セットであり、各子孫細胞はコピーを得る。したがって、細胞が特定の形質を付与する新しいタンパク質を作ることを可能にする新しい遺伝子を導入するためには、長い染色体鎖の1つに少量のDNAを挿入するだけでよい。一旦挿入されると、DNAは他のすべての遺伝子と同じように細胞複製すると、任意の娘細胞に渡されます。実際、ある種のDNAは染色体とは別の細胞で維持され、遺伝子は染色体DNAに組み込まれないようにこれらの構造を用いて導入することができる。しかしながら、このアプローチでは、細胞の染色体DNAが改変されるので、通常、いくつかの複製の後、すべての細胞に維持されない。作物工学に使用されるプロセスのような永続的かつ遺伝的な遺伝的改変のために、染色体改変が用いられる。

新しい遺伝子はどのように挿入されていますか？

遺伝子工学とは、新しいDNA塩基配列（通常は全遺伝子に対応する）を生物の染色体DNAに挿入することを単に意味する。概念的には単純なように思えるかもしれませんが、技術的には少し複雑になります。適切なDNA配列を適切なシグナルで染色体に取り込んで、細胞が遺伝子であることを細胞に認識させて新しいタンパク質を作ることができるようにするためには、多くの技術的詳細があります。

ほとんどすべての遺伝子工学手順に共通する4つの重要な要素があります：

まず、遺伝子が必要です。つまり、特定の塩基配列を持つ物理的なDNA分子が必要です。伝統的に、これらの配列は、いくつかの面倒な技術のいずれかを用いて生物から直接得られた。今日、生物からDNAを抽出するのではなく、科学者は通常、基本的なA、T、C、Gの化学物質から合成するだけです。得られたら、配列は、小さな染色体（プラスミド）のような細菌DNAの断片に挿入することができ、細菌は迅速に複製するので、必要な量の遺伝子を作製することができる。

遺伝子を取得したら、それを認識して発現させるために、周囲のDNA配列に囲まれたDNA鎖に遺伝子を配置する必要があります。基本的に、これは遺伝子を発現するように細胞にシグナルを送るプロモーターと呼ばれる小さなDNA配列が必要であることを意味します。挿入される主な遺伝子に加えて、しばしば第2の遺伝子がマーカーまたは選択を提供するために必要とされる。この第2の遺伝子は、本質的に、遺伝子を含む細胞を同定するために使用されるツールである。最後に、新しいDNA（すなわち、プロモーター、新規遺伝子、および選択マーカー）を生物の細胞に送達する方法を有することが必要である。これを行うにはいくつかの方法があります。植物にとって、私の好むものは、DNAコーティングされたタングステンまたは金粒子を細胞に撃つために改造22ライフルを使用する遺伝子銃アプローチです。動物細胞には、DNAをコートまたは複合し、細胞膜を通過させる多数のトランスフェクション試薬がある。また、遺伝子を細胞に運ぶ遺伝子ベクターとして使用できる改変されたウイルスDNAと一緒にDNAをスプライシングすることも一般的である。修飾されたウイルスDNAは、通常のウイルスタンパク質でカプセル化されて、細胞に感染し、遺伝子を有するDNAを挿入することができるが、新しいウイルスを作製するために複製することができない偽ウイルスを作製することができる。多くの双子葉植物について、遺伝子は、アグロバクテリウム・ツメファシエンス細菌のT-DNA担体の改変された変異体中に配置することができる。他にもいくつかのアプローチがあります。しかし、ほとんどの場合、少数の細胞のみが遺伝子を取り上げて、このプロセスの重要な部分である操作された細胞の選択を行う。これは、選択またはマーカー遺伝子が通常必要である理由である。

しかし、あなたは遺伝子操作されたマウスやトマトをどうやって作りますか？ GMOは数百万の細胞を有する生物であり、上記の技術は実際に単一細胞を遺伝子操作する方法を実際にしか説明していない。しかしながら、生物全体を生成するプロセスは、基本的に、生殖細胞（すなわち、精子および卵細胞）に対するこれらの遺伝子工学技術の使用を含む。キー遺伝子が挿入されると、残りのプロセスは基本的に遺伝子育種技術を使って、体内のすべての細胞に新しい遺伝子を含む植物または動物を産生する。遺伝子工学は実際に細胞にしか行われていません。生物学は残りをする。