Termenul deInginerie geneticprea, acum ceva timp, ca fiind desprins din domeniul tiinifico-fantastic. Astzi, a devenit o realitate bine conturat i cu rezultate promitoare n toate domeniile vieii cotidiene.Ingineria geneticreprezint un ansamblu de metode de lucru prin care se manipuleaz materialul genetic la nivel molecular i celular. Astfel se obin microorganisme,plantei animale reprogramate genetic, n al cror genom sunt incluse gene strine, utile, exprimabile i transmisibile stabil la descendeni.Tehnici utilizate n ingineria geneticIngineria geneticutilizeaz metode de culturin vitroa celulelor i esuturilor animale i vegetale i tehnologiaADN-ului recombinat. Pe aceste metode se bazeaz hibridarea somatic la plante i animale, haploidia prinandrogeneziginogenezexperimental, precum i clonarea.

Hibridarea somatic la plantese realizeaz cu ajutorulprotoplatilor, celule n care s-a distrus peretele celular prin tratamente enzimatice (exemple: celulaza, pectinaza). Drept urmare, fiecarecelulva fi perfect izolat de celelalte, permind efectuarea experimentelor.Protoplatii pot fi izolai din orice organ al plantei. Ei manifesttotipoten, avnd capacitatea s regenereze plante ntregi, prin cultivarea pe mediul artificialin vitro(exemplu mediu solid de agar-agar).Fiind lipsii deperete celular, protoplatii pot fuziona spontan sub influena anumitor substane (nitrat de sodiu, polietilenglicol, ioni de calciu). Dup fuzionarea celulelor, fuzioneaznucleii, se reface peretele celular i ncepe diviziunea celular. Dup circa trei sptmni se formeaz calusuri de culoare verde, care ncep s creasc. Pentru a regenera plantele, calusurile se transfer n medii speciale de difereniere.n urma hibridrii somatice rezult hibrizi interspecifici asemntori cu cei obinui prin hibridarea sexuat.Avantajul hibridrii este acela c se pot obine hibrizi celulari ntre specii diferite care n mod normal nu se pot ncrucia sexuat. Un exemplu este cazul amfiploizilor de tutun (2n = 42 cromozomi) obinui din dou specii de tutun:Nicotianaglauca(2n = 24 cromozomi) iNicotianalangsdorfii(2n = 18 cromozomi). Hibrizii obinui nglobeaz numrul de cromozomi ai celor doi prini.Alte avantaje ale utilizrii protoplatilor sunt: nmulirea vegetativ foarte rapid n urma creia rezultclone; obinerea unor forme poliploide ce vor fi utilizate n ameliorare; inducerea de mutante; transferul de gene sau cromozomi n protoplati; transferul de cloroplaste n protoplati; obinerea unor plante rezistente la viroze, etc.

Haploidia prin androgenez i ginogenez experimentaleste o alt metod de culturin vitro.Androgenezaconst n reprogramarea inormaiei genetice a microsporilor (grunciorilor de polen), n culturiin vitro. Ulterior, prin diviziuni repetate, rezult plante haploide (conin doar jumtate din numrul de cromozomi ai speciei).Exist dou tipuri de androgenez: direct, care se realizeaz prinembriogenez(din microspori se obin embrioizi, care prin diviziuni repetate formeaz plante haploide); indirect, care se realizeaz prinorganogenez(din calus, prin difereniere, se formeaz esuturi i organe, i ulterior, plante haploide).Factorii cu o importan deosebit n reuita androgenezei experimentale sunt: vrsta anterelor, mediul de cultur,hormonii, temperatura i lumina.Plantele haploide obinute prin androgenez prezint urmtoarele avantaje: sunt pure genetic, sunt folosite pentru obinerea liniilor izogene (sunt homozigote pentru toate genele), sunt utilizate pentru producerea de soiuri noi i de hibrizi ce manifest fenomenulheterozis; ajut la identificarea rapid amutaiilorrecesive i la inducerea unor mutaii artificiale.Ginogenezaconst n reprogramarea informaiei genetice a macrosporilor (sacilor embrionari) n culturiin vitro. Astfel, dintr-un nucleu haploid, prin diviziuni repetate, se vor forma plante haploide.Deoarece plantele haploide astfel obinute sunt sterile, ele sunt diploidizate (prin tratamente cu colchicin) i apoi utilizate n diverse experimente.

Hibridarea somatic la animalePrimele ncercri au fost fcute n anul 1960 de ctreGeorges Berskii colaboratorii si, care au folosit celule deoarece, aparinnd la dou linii diferite, cultivate n amestec; ei au descoperit c acestea pot fuziona i forma celule hibride. Aceste celule prezint caracteristici morfologice, fiziologice i biochimice diferite de cele ale celulelor fuzionate, dar nglobeaz numrul total de cromozomi ai genitorilor. Hibridarea celular, la animale, reuete dac sunt rezolvate dou impedimente: gsirea unui agent inductor care s grbeasc fuzionarea celulelor; este utilizat virusulSendaiinactivant; selectarea celulelor hibride din cultur.S-au gsit medii de cultur selective n care celulele hibride se multiplic, iar celulele genitorilor sunt eliminate.O dat ndeplinite aceste condiii, are lor fuzionarea celulelor somatice diferite i formareaheterocarionului.Ulterior, are loc fuzionarea nucleilor, urmat de diviziuni mitotice succesive. n final, se formeaz celulele hibride somatice. Aceste celule nu pot regenera organisme animale hibride. Ele formeazclone celulare hibride, la care sunt eliminai preferenial cromozomii uneia dintre speciile genitoare. Astfel, n culturile celulare hibride om-oarece, se elimin o parte din cromozomii umani. Drept urmare, n descendena hibrid exist o variaie semnificativ a numrului de cromozomi.Importana practic a acestui fenomen const n faptul c pot fi realizate hri cromozomale umane, care permit o identificare precis a genelor normale i mutante pe cromozomi.Celulele hibride care conin restructurri cromozomale sunt testate ulterior, pentru prezena sau absena enzimelor specifice. Astfel, sunt identificate cu precizie genele ce determin apariia maladiilor ereditare umane.n prezent, se produccibrizi, hibrizi celulare rezultai din formarea enucleate cu o celul nucleat.

Clonarea organismelorreprezint un ansamblu de procedee prin care se cultiv o singur celul i se obine o colonie de celule identice. n urma clonrii rezultclone(celule i organisme pure, identice, ce provin dintr-un singur printe).La plante (care prezint fenomenul de totipoten), clonarea se realizeaz prin androgenez i ginogenez. La animale, se realizeaz transplantul de nuclei strini n ovule la care s-au ndeprtat nuclei.Metoda clonrii prezint avantajul c, de la un singur organism adult, se pot obine copii perfect identice, din punct de vedere genetic, ale organismului donator.

Tehnologia ADN-ului recombinatAceast tehnologie grupeaz tehnicile care permit sinteza chimic sau izolarea genelor unor organisme, urmat de ineria acestora n genomul unor celule aparinnd altei specii. Gazda va copia ADN-ul strin inserat artificial i-l va transmite descendenei. Rezult astfelorganisme reprogramate genetic.Avantajul acestei tehnici const n faptul c toate depi barierele de specie (poate transfera ADN-ul de la o specie la alta).Etapele acestei tehnologii sunt: izolarea ADN-ului corespunztor unei anumite gene; multiplicarea sa; construirea unor molecule de ADN hibride; transferul de la o specie la alta.Pentru a obine ADN recombinat se folosescmicroorganisme(colibacili,drojdie de bere,Argobacterium sp.),enzimespecificeivectori.

Realizri i perspective ale ingineriei geneticeSinteza artificial a genelorPrima realizare n domeniu, dateaz din anul 1970, cndHar Gobind Khoranai colaboratorii si au sintetizat artificial la drojdia de bere gena care determin sinteza de ARN-t ce transfer aminoacidul alanina la locul sintezei proteice.Ulterior, s-au realizat sinteze artificiale de gene att la procariote ct i la eucariote. Astfel, s-au sintetizat artificial genele care intervin n producerea hemoglobinei la iepure, ovalbuminei la gin, insulinei, hormonului de cretere, somatostatinei i interferonului la om.n prezent, pentru a sintetiza artificial gene, se pornete de laARN-m folosit ca matri pentru sinteza ADN-ului. De exemplu, pentru artificial a genei ce determin producerea hormonului de cretere uman s-a extras ARN-m din hipofiz i s-a introdus nEscherichia colicare s-a cultivat industrial. Aceasta a produs cantiti crescute de hormon.Prinprogramare geneticse obin substane antitumorale eficiente n terapia cancerului.