Transgene organismen zijn genetisch gemanipuleerd om transgenen – genen van een andere soort – als onderdeel van hun genoom te dragen. Het transgen kan een andere versie zijn van een van de genen van het organisme of een gen dat niet in hun genoom voorkomt. Transgenen worden meestal gegenereerd door recombinant DNA en DNA-kloneringstechnieken. Transgene bacteriën, planten en dieren stellen wetenschappers in staat biologische vragen te beantwoorden en praktische oplossingen te bedenken.
Wetenschappers beginnen het proces van transgenese – het introduceren van een transgen in het genoom van een organisme – door een geschikte techniek te kiezen. Er zijn verschillende biologische, chemische en fysische methoden voor transgenese. Een veelgebruikte biologische methode omvat de virus-gemedieerde introductie van vreemd DNA in het genoom van een gastheercel, genaamd transductie. Een populaire chemische methode maakt gebruik van calciumfosfaat (Ca 3 (PO 4 ) 2 ). De methode is gebaseerd op de vorming van een Ca 3 (PO 4 ) 2 / DNA-neerslag om DNA-binding aan binnendringende cellen te vergemakkelijken. Fysieke methoden zoals micro-injectie – een techniek waarbij een dunne glazen naald wordt gebruikt om handmatig genetisch materiaal in cellen in te brengen – introduceren DNA op een kunstmatige en hardhandige wijze.
Eenmaal in de cel kan een transgen willekeurig of op een specifieke plaats in het genoom integreren met behulp van DNA-reparatie-enzymen (dwz recombinatie). Deze transgene cellen vermenigvuldigen zich vervolgens en repliceren het transgen als onderdeel van hun genoom, waarbij ze het interessante gen van de onderzoeker stabiel tot expressie brengen. Een transgen integreert mogelijk niet in het genoom en induceert daarom alleen tijdelijke expressie van het gen van interesse van de onderzoeker. Gewoonlijk wordt een selecteerbare marker (bijv. Antibioticaresistentie-gen) of een reportergen (bijv. GFP) samen met het gen van belang opgenomen, zodat cellen met succesvolle transgene integratie kunnen worden geïdentificeerd.
Bij dieren wordt het transgen doorgaans door middel van micro-injectie in het vroege stadium van een bevruchte eicel ingebracht. De hoop is dat het transgen zal integreren in de geslachtscellen – reproductieve voorlopercellen die gameten worden (dwz eicel of sperma) – zodat het tot expressie komt in alle cellen van het zich ontwikkelende organisme. Bovendien is kiembaanintegratie erfelijk, wat betekent dat het transgen generaties lang kan worden doorgegeven door te fokken. De transgene dieren worden teruggekruist – de nakomelingen worden met de ouder gepaard – om lijnen van dieren te creëren die homozygoot zijn voor het transgen.
Bij plantentransgenese wordt routinematig een biologische methode gebruikt, zoals de aflevering van bacteriële vectoren, om vreemd DNA in cellen te introduceren. Rhizobium radiobacter (voorheen bekend als Agrobacterium tumefaciens ) is een in de bodem levende , pathogene bacterie die planten kan infecteren en zijn plasmide-DNA kan integreren in het genoom van de plant. Wetenschappers hebben R. radiobacter gemodificeerd zodat het plasmide-DNA een transgen kan dragen. Plantenweefselmonsters worden gekweekt met R. radiobacter om infectie en integratie van het transgen mogelijk te maken. Deze weefsels worden verder gekweekt op selectieve media die scheut- en wortelgroei induceren totdat de plant kan worden overgebracht naar aarde. Deze transgene planten worden teruggekruist om lijnen van transgene planten met een hoge opbrengst te creëren.
Transgene organismen hebben veel toepassingen in de landbouw, wetenschap, industrie en geneeskunde. Er zijn bijvoorbeeld transgene planten geproduceerd die resistent zijn tegen insecten om de opbrengst te verhogen en het gebruik van pesticiden te verminderen (bijv. Bt-maïs); bacteriën zijn ontwikkeld voor gebruik in biomedisch onderzoek en om biobrandstoffen te produceren; en transgene dieren zijn gebruikt om medicijnen te vervaardigen – zoals menselijke eiwitten – en om modellen van menselijke ziekten te creëren. Wetenschappers maken gebruik van de kracht van transgene planten, bacteriën en dieren om genexpressie te onderzoeken, gewenste genproducten te creëren of waardevolle eigenschappen te bevorderen.
