Генетско инженерство , кое се нарекува и генетска модификација , е директна манипулација на геномот на еден организам преку користење на биотехнологија. Нова ДНК може да се вметне во геномот-домаќин преку претходно издвојување и копирање на потребниот генетски материјал со користење на методите на молекуларно клонирање за да се создаде ДНК секвенца, или преку синтетизирање на ДНК, а потоа вметнување на оваа структура во организмот-домаќин. Гените можат да се отстранат, или „елиминират“, со нуклеаза. Генетско мапирање , е друга техника која користи хомологно рекомбинирње за да го измени ендогениот ген, и може да се користи за бришење ген, отстранување егзони, додавање ген или воведување точкести мутации.
Организамот кој се создава преку генетско инженерство се смета за генетски изменет организам (ГМО). Првите ГМО беа бактерии, во 1973 г.; во 1974 г. беа создадени ГМ глувци. Во 1982 г. се комерцијализираа бактерии кои создаваат инсулин, а генетско изменетата храна се продава од 1994 г. Глофиш (GloFish), кој беше првиот ГМО наменет како милениче, беше најпрво продаден во САД во декември 2003 година.
Техниките на генетско инженерство се применуваат во бројни области, меѓу кои истражувањето, земјоделството, индустриската биотехнологија и медицината. Ензимите кои се користат во прашокот за перење и лековите како инсулинот и хормонот за раст кај луѓето се произведуваат во ГМ клетки. Експерименталните ГМ клеточни линии и ГМ животни како глувците или „зебрафиш“ (zebrafish) се користат за истражувачки цели, додека пак генетски изменети растенија се комерцијализирани.
Дефиниција
Генетското инженерство го изменува составот на еден ораганизам преку употреба на техники кои го отстрануваат наследниот материјал или воведуваат ДНК која е изготвена надвор од организмот било директно во домаќинот или во ќелијата што е потоа споена или хибридизирана со домаќинот. Ова вклучува користење на техники за рекомбинирана нуклеинска киселина (ДНК или РНК) за да се создаде нова комбинација на наследен гентески материјал по кој следи спојувањето на тој материјал било индиректно преку систем вектор или непосредно преку техники на микро-инјектирање, макро-инјектирање и микро-енкапсулација.
Вообичаено, генетското инженерство не вклучува природно размножување на животните и растенијата, вонтелесно оплодување, вбризгување (индукција) на полиплоиди, техники на мутагенеза и клеточно спојување кои не користат во процесот реструктуирани нуклеински киселини или генетски изменет организам. Меѓутоа, Европската комисија, во принцип, го дефинира генетското инженерство и како процес кој вклучува селективно размножување и други средства за вештачка селекција.Staff Economic Impacts of Genetically Modified Crops on the Agri-Food Sector; P. 42 Glossary - Term and Definitions The European Commission Directorate-General for Agriculture, "Genetic engineering: The manipulation of an organism's genetic endowment by introducing or eliminating specific genes through modern molecular biology techniques. A broad definition of genetic engineering also includes selective breeding and other means of artificial selection.", Retrieved 5 November 2012 Иако не се сметаат за генетско инженерство, , истражувањата за клонирање и матични клетки се тесно поврзани и генетското инженерство може да се употреби во нив. Синтетичка биологија е нова дисциплина која го носи генетското инженерство чекор напред преку воведување на вештачко синтетизиран генетски материјал од суровини кои се наоѓаат во еден организам.
Ако генетскиот материјал од друг вид се додаде на домаќинот, организмот кој ќе се добие се нарекува трансгенетски. Ако се користи генетски материјал од исти видови или видови кои можат нормално да се размножуваат со домаќинот организмот којшто ќе се добие се нарекува цисгенетски. Генетското инженерство може да се користи и за отстранување на генетскиот материјал од одредениот организам, на тој начин создавајќи организам со елиминиран ген. Во Европа, генетска модификација е синоним на генетското инженерство, додека пак во Соединатите Американски Држави може да се однесува и на вообичените методи на размножување.Staff Biotechnology - Glossary of Agricultural Biotechnology Terms United States Department of Agriculture, "Genetic modification: The production of heritable improvements in plants or animals for specific uses, via either genetic engineering or other more traditional methods. Some countries other than the United States use this term to refer specifically to genetic engineering.", Retrieved 5 November 2012 Канадскиот регулативен систем се заснова на тоа дали производот има невообичаени одлики независно од методот или потеклото. Со други зборови, производот се регулира како генетски изменет ако носи особина којашто претходно ја немал видот, без разлика дали бил создаден пат на традиционални методи на размножување (на пр. селективно размножување, клеточно спојување, размножување со мутации) или генетско инженерство.Evans, Brent and Lupescu, Mihai (15 July 2012) Canada - Agricultural Biotechnology Annual – 2012 GAIN (Global Agricultural Information Network) report CA12029, United States Department of Agriculture, Foreifn Agricultural Service, Retrieved 5 November 2012Staff (28 November 2005) Health Canada - The Regulation of Genetically Modified Food Glossary definition of Genetically Modified: "An organism, such as a plant, animal or bacterium, is considered genetically modified if its genetic material has been altered through any method, including conventional breeding. A 'GMO' is a genetically modified organism.", Retrieved 5 November 2012 Во научната заедница, обично не се употребува поимот „генетско инженерство“, туку се претпочитаат поспецифични поими како што е „трансгенетски“.
Генетски изменети организми
Растенијата, животните или микроорганизмите коишто се променети преку генетско инженерство се нарекуваат генетски изменети организми или ГМО. Првите организми што беа генетски изменети се бактериите. Плазмидната ДНК што содржи нови гени може да се вметне во ќелијата на бактеријата и тогаш бактеријата ќе ги експресира тие гени. Овие гени можат да кодираат лекови и ензими што преработуваат храна и други супстрати.Panesar, Pamit et al (2010) "Enzymes in Food Processing: Fundamentals and Potential Applications", Chapter 10, I K International Publishing House, ISBN 978-9380026336 Растенијата се модифицираат за заштита од инсекти, отпорност на хербициди, отпорност на вируси, подобрена исхрана, отпорност на притисоците од животната средина и производство на орални вакцини. Повеќето комерцијализирани ГМО се земјоделски културни растенија отпорни на инсекти и/или на хербицид. Генетски изменетите животни се употребуваат за истражување, како примероци и за производство на земјоделски и фармацевтски производи. Ги опфаќаат животните со елиминран ген, со зголемена осетливост на болест, со хормони за зголемен раст и со способност за екпресирање на белковини во своето млеко.
Историја
Илјадници години, луѓето ги менуваат геномите на видовите преку вештачка селекција и понеодамна преку мутагенеза. Надвор од размножувањето и мутациите, генетското инженерство како непосредна манипулација со ДНК од страна на луѓето постои од 1970-тите години. Поимот „генетско инженерство“ прво го образува Џек Вилијамсон во неговиот научна фантастика роман Островот на змејот, објавен во 1951 година, една година пред Алфред Херши и Марта Чејс да ја утврдат улогата на ДНК во наследност, а две години пред Џејмс Ватсон и Францис Крик да докажат дека молекулата на ДНК има двојно спирална структура.
Во 1972 година, Пол Берг ги создаде првте молекули на рекомбинирана ДНК со комбинирање на ДНК од мајмунскиот вирус СВ40 и од ламбда вирус. Во 1973 година, Херберт Бојер и Стенли Кохен го создадоа првиот трансгенетски организам преку вметнување на гени отпорни на антибиотици во плазмидот на бактеријатаE. coli. Една година подоцна, Рудолг Јениш создаде трансгенетски глушец преку воведување на надворешна ДНК во неговиот ембрион, создавајќи го првото трансгенетско животно во светот.Jaenisch, R. and Mintz, B. (1974 ) Simian virus 40 DNA sequences in DNA of healthy adult mice derived from preimplantation blastocysts injected with viral DNA. Proc. Natl. Acad. 71(4) 1250–1254 Овие достигнувања доведоа до загрижености во научната заедница за можните ризици од генетското инженерство, коишто прво беа потемелно разгледани на Конференцијата во Асимолару во 1975 година. Една од главните препораки од оваа средба беше да се воспостави владин надзор врз истражувањата од областа на рекомбинирана ДНК сè додека не се смета дека технологијата е безбедна.
Првата компанија за генетско инженерство, Џенентек, ја основаа Херберт Бојер и Роберт Свансон во 1976 година. а по една година компанијата создаде човечка белковина (соматостатин) во Ешерихија Коли (E.coli). Во 1978 година, Џенентек го најави производството на човечки инсулин добиен по пат на генетско инженерство. Во 1980 година, Врховниот суд на САД во судскиот случај Дајмонд против Чакрабарти пресуди дека генетски изменетиот живот може да се патентира. Во 1982 година, Управата за храна и лекови го одобри пуштањето во употреба на инсулинот произведен од бактерија, брендиран како хумулин.
Во 1970-тите, дипломираниот студент на Универзитетот на Висконсин-Мадисон, Стивен Линдов заедно со Д.Ц. Арни и Ц. Апер ја открија бактеријата што тој ја утврди како Псевдомонас сиринџи (P. Syringae) којашто одигра улога во формирањето на ледени јадра, а во 1977 година, го откри мутираниот ледена нишка. Подоцна, тој успешно го создаде рекомбинираната ледена нишка.H. Patricia Hynes. (1989) Biotechnology in agriculture: an analysis of selected technologies and policy in the United States. Reproductive and Genetic Engineering (2)1:39–49 Во 1983 година, биотехнолошката компанија, Адвенсд Џенетик Сајансес (АГС анг.AGS) поднесе барање за дозвола до американската влада да изврши испитувања на терен на ледената нишка од Псевдомонас сиринџи за заштита на земјоделските култури од замрзнување. Но, групите за животна средина и демонстрантите ги одложија испитувањата преку правни предизвици за четири години.Rebecca Bratspies (2007) Some Thoughts on the American Approach to Regulating Genetically Modified Organisms. Kansas Journal of Law and Public Policy 16:393 Во 1987 година, ледената нишка од Псевдомонас сиринџи''' стана првиот генетски изменет организам (ГМО) што беше пуштен во употреба во животната средина,BBC News 14 June 2002 GM crops: A bitter harvest? кога во Калифорнија поле со јагоди и поле со компири беа испрскани со него.Thomas H. Maugh II for the Los Angeles Times. June 09, 1987. Altered Bacterium Does Its Job : Frost Failed to Damage Sprayed Test Crop, Company Says И на двете испитувања се сптотивставија активистичките групи ноќта пред да се извршат испитувањата: „Првото место за испитување во светот го привлече првиот трашер за поле во светот“.