Izolacija DNA – povijest i primjena

Izolacija DNA, kao i RNA i proteina, je jedna od osnovnih metoda molekularne biologije. Ove molekule se izoliraju iz biološkog materijala za potrebe industrijskih procesa, analitičke ili preparativne svrhe.

Prvu izolaciju DNA je proveo švicarski liječnik Friedrich Miescher 1869. godine. Njega su zanimali osnovni principi života: odrediti kemijski sastav stanica. U početku je njegov rad bio usredotočen na različite vrste proteina koji se nalaze u leukocitima, te je dokazao da su proteini glavna komponenta stanične citoplazme. Tijekom pokusa je primijetio određenu supstancu koja se taložila u slučaju dodatka kiseline, te bila ponovno otopljena nakon podizanja pH na alkalni. Na taj način je prvi puta dobiveni neprerađeni precipitat DNA.

Miescher je kasnije razvio novi protokol, pomoću kojeg je uspješno dobio veće količine pročišćenog nukleina, kasnije nazvanog kao ”nukleinska kiselina”. Od tada do danas je razvijeno mnogo različitih metoda, od kojih su najčešći: alkalna metoda ekstrakcije, etidijum bromid- cezijum klorid (CsCl) gradijentno centrifugiranje, celulozna kromatografija, izolacija nukleinskih kiselina na čvrstoj fazi, pomoću magnetskih kuglica i mnoge druge.

Izolacija DNA – Primjena

Od prve izolacije DNA, kojoj je jedina svrha bila naći odgovore na pitanja vezane uz principe života, ekstrakcija DNA je do danas našla primjenu u različitim poljima, od medicinske dijagnostike, genetičkog inženjerstva životinja i biljaka, do kriminalističke forenzike.

Genetičko inženjerstvo biljaka

Ekstrakcija DNA je ključni korak svake genetičke modifikacije, tako i biljaka. Agrikulturne kompanije koriste izoliranu DNA iz organizama sa željenim osobinama za prijenos tih istih poželjnih osobina u biljku. Nakon izolacije DNA, slijedi njeno umnožavanje kako bi postigle tisuće kopija željenog gena, koji je zatim modificiran kako bi mogao uspješno djelovati unutar biljkinog DNA, nakon čega je insertiran u određene stanice biljke.

Modifikacija životinja

Izolacija DNA je također prvi korak u genetičkom inženjerstvu životinja. Genetičko inženjerstvo životinja podrazumijeva široko polje primjene, od modifikacije pojedinog gena do kloniranja čitave životinjske jedine.

Farmaceutski proizvodi

Proizvodnja mnogih farmaceutskih proizvoda započinje s izolacijom DNA kao prvim korakom. Primjeri takvih farmaceutika su cjepivo za Hepatitis B i humani hormon rasta, kao i inzulin.

Medicinska dijagnostika

Dijagnostika određenih zdravstvenih poteškoća je često ostvarena pomoću DNA izolirane iz pacijenta. Takvom dijagnostikom se utvrđuju Huntingtonova bolest, hemofilija A, Downov sindrom, Tay-Sachsova bolest i mnoge druge. Osim utvrđivanja urođenih bolesti, genetičari pomoću izolirane DNA utvrđuju jesu li pojedinci nositelji određenih nasljednih bolesti, tj. nose li gene za uzročne bolesti bez pojave simptoma.

Potvrda identiteta

Jedan od popularno znanih primjera upotrebe izolacije DNA je za potrebe izrade ”genetičkog otiska prsta”, što je postupak utvrđivanja genetičkog materijala pojedinca s dostupnih genetičkim materijalom. Primjer primjene ovog postupka je testiranje očinstva, pri čemu se potvrđuje nečiji biološki otac. Drugi česti primjer je potvrda identiteta za forenzičke potrebe, pri čemu se genetički materijal pojedinca uspoređuje s onim nađenim na mjestu zločina, npr. uzorkom krvi. Na ovaj način mnogi sumnjivci su uspješno smješteni na mjesto zločina, kao i što su mnoge nevine osobe dokazale nevinost.