Na świecie stale obserwujemy niezwykły rozwój nauki. Dzieki temu nasze życie w znacznym stopniu się upraszcza. Jadnak największą uwagę mediów oraz świata skupia w ostatnim czasie rozwój nauk genetycznych. Może dlatego, że budzą one nadal ogromną kontrowersję? Nauki genetyczne, czyli sama genetyka, biotechnologia, inżynieria genetyczna czy biologia molekularna w zasadzie dopiero niedawno zaczęły się wyłaniać na światło dzienne, jednak w bardzo krótkim czasie osiągnęły ogromnych rozmiarów sukcesy w świecie ludzi, nie tylko w swoich dziedzinach. Naukom tym zawdzięczamy bardzo wiele. Począwszy od odkrycia DNA do wynalezienia wiele leków na dręczące społeczeństwo choroby w zasadzie cywilizacyjne, takie jak nowotwory. Działania naukowców na tych płaszczyznach są niezwykle precyzyjne i bardzo dokładne. Odkrycia genetyczne wykorzystuje medycyna, farmacja, policja, przemysł i inne. Czasami nawet sami nie zdajemy sobie sprawy wykonując najprostsze czynności życiowe jak wiele otaczających nas zjawisk oraz przedmiotów i zachowań pochodzi właśnie od nauki.
Skupmy się jednak na testach genetycznych, a dokładniej na chyba najbardziej rozpowszechnionej ich formie a mianowicie na testach na ojcostwo. Jest to chyba w ostatnim czasie najpopularniejsza forma zastosowania biotechnologii. Testy DNA, które wykorzystują w swojej metodyce techniki oraz reakcje zarówno biotechnologii, inżynierii genetycznej, jak i biologii molekularnej. W zasadzie testy takie opierają się na szeregu czynności, które w przypadku każdej badanej osoby są takie same. Warto dodać, że metody te są bardzo ale to bardzo dokładne i precyzyjne. Te dziedziny nauki nie pozwalają sobie bowiem na chociażby najmniejszy błąd. Tu wszystko odbywa się pod okiem specjalistów, w sposób niezwykle szczegółowy. Mimo iż bardzo dużo słyszymy o testach genetycznych na ojcostwo to jednak tak do końca nie możemy sobie wyobrazić jak wygląda cała procedura ich wykonywania.
Wszystko zaczyna się od tego, że człowiek składa się z ogromnej liczby komórek, które różnią się między sobą kształtem, wielkością, ale przede wszystkim chyba pełnionymi w organizmie ludzkim funkcjami. Ze względu właśnie na te role, komórki naszego ciała grupują się w różne tkanki i organy. Ale jest jedna cecha która łączy wszystkie komórki, a mianowicie jest to fakt, że każda z nich posiada identyczny element jakim jest DNA. Ale czym tak naprawdę jest DNA i czym są tak popularne ostatnio geny? Tak wiele o tym słyszymy, ale co to właściwie jest? Wszystkie czynności życiowe organizmu oraz procesy wzrostu i rozwoju można sprowadzić do reakcji biochemicznych, które zachodzą w komórkach. Jednak wszystkie te procesy nie zachodzą chaotycznie, a są ściśle ze sobą powiązane i kontrolowane. Jednak żeby tak było coś musi sprawować nad nimi kontrolę. DNA to związek organiczny, o dość skomplikowanej budowie, ale stanowiący zarazem nasz materiał genetyczny. To w nim zapisana jest nasza informacja genetyczna. Ta niewielka cząsteczka decyduje o całym naszym życiu!!! Można śmiało stwierdzić, że człowiek tak naprawdę jest niewolnikiwem DNA. Decyduje ono między innymi o tym jak wyglądamy, jak funkcjonuje nasz organizm, ale nie tylko. Decyduje także w dużym stopniu o tym jakimi jesteśmy ludźmi, o naszych cechach charakteru oraz zachowaniach w różnych sytuacjach. Struktura DNA to tak zwana podwójna helisa, przypominająca trochę zwiniętą sprężynkę, a dokładnie polega to na tym, że struktura ta składa się z dwóch oplatających się, równoległych, położonych od siebie w pewnej odległości nici. Każda z tych nici zbudowana jest z małych podjednostek, zwanych nukleotydami. Te zaś składają się z reszty kwasu fosforowego oraz cząsteczki cukru pentozowego o nazwie dezoksyryboza (stąd nazwa DNA = kwas dezoksyrybonukleinowy), natomiast do środka helisy skierowane są połączone z cząsteczkami cukru zasady azotowe. Struktura cząsteczek DNA umożliwia bezpieczne przechowywanie informacji genetycznej i jej dokładne podwajanie. Te nukleotydy są jednak poukładane w nici DNA w szczególnej i charakterystycznej dla danego osobnika kolejności. DNA występuje w naszych komórkach w postaci chromosomów. Każda komórka posiadająca jądro komórkowe zawiera aż 46 chromosomów. Dokładnie są to 22 pary oraz dodatkowo 2 chromosomy płci - X żeński oraz Y męski. Komórki płciowe ludzi, to jest plemniki mężczyzny i komórki jajowe kobiety zawierają po 23 chromosomy. Natomiast w wyniku połączenia plemnika i komórki jajowej powstaje płód - nowe życie. Żeby rodzące się dziecko było zdrowe potrzebuje 46 chromosomów, które są w pełni funkcjonalne. Takie dziecko otrzymuje połowę swojego materiału genetycznego od biologicznej matki, a połowę od biologicznego ojca. Ostatnie zdanie stanowi podstawę do przeprowadzania testów genetycznych na ojcostwo oraz do wszelkich czynności i zabiegów mających na celu określanie pokrewieństwa pomiędzy osobnikami. Jeśli natomiast chodzi o gen, to jest to nic innego jak odcinek DNA, którym zapisana jest informacja o budowie określonego białka budującego nasze ciało oraz odpowiedzialnego za funkcjonowanie odpowiadających mu procesów. Gen ponadto jest podatawową jednostką dziedziczenia.
Kiedy chcemy wykonać test genetyczny na ojcostwo zwykle zasięgamy informacji o istniejących na ryku firmach specjalizujących się w tej właśnie działalności. Po wstępnym kontakcie z jakąkolwiek z tych firm dostajemy bardzo dokładne wskazówki jak poostępować, aby wykonać odpowiednie badanie. Na początku musimy w każdym przypadku pobrać próbkę materiału do badań. Próbke taką pobiera się od dziecka oraz od domniemanego ojca. Można także próbke pobrać od matki dziecka lecz nie jest to konieczne, jej obecność jednak znacznie upraszcza cały proces. Oczywiście w tej kwestii nie ma się czego obawiać, gdyż jest to zabieg zupełnie bezbolesny i nieinwazyjny i w zasadzie trwa około 30 sekund. Taką próbkę może w sumie stanowić każda komórka ludzkiego organizmu. Badania można wykonywać poszukując materiału wyjściowego w kropli krwi, suchej plamie krwi, włosie z cebulką, niedopałku papierosowego, smoczku, szczoteczkce do zębów, grzebieniu czy nawet na poślinionym znaczku pocztowym, na którym znajdują się nasze komórki itp. Takie próbki nazywa się mikrośladami, a używa się ich zwykle w sytuacjach, gdy pobranie DNA od osoby bezpośrednio jest niemożliwe. Jednak teraz firmy wykonujące testy genetyczne w dużym stopniu ułatwiły sprawę swoim klientom i znacznie uprościły całą procedurę. Natomiast samo DNA pobiera się w bardzo prosty sposób, można to nawet wykonać samemu w domowych warunkach. Wszystko wykonuje się za pomocą specjalnie do tego celu przygotowanymi wymazówek. Są to aplikatory przypominające patyczek zakończony bawełnianm wacikiem. Warto dodać, że takie wymazówki są jałowe. Czynność pobrania DNA powinno się wykonywać w rękawiczkach jednorazowych w celu uniknięcia dostania się do próbki obcego DNA lub innych zanieczyszczeń, które mogłoby w znacznym stopniu utrudnić całe badanie i w pewien sposób wpłynąć na ostateczne wyniki testów. Materiał pobiera się z jamy ustnej, a dokładnie poprzez pocieranie, przez kilka sekund bawełnianym aplikatorem wewnętrznej strony policzka. W ten sposób na aplikatorze pozostają komórki naszego naskórka błony śluzowej jamy ustnej, które zawierają DNA - nasz materiał genetyczny. Następnie takie wymazówki z pobraną próbką powinno się pozostawić na około 3 - 4 godzinki w celu ich wysuszenia. Trzeba tu jednak pamiętać o zachowaniu sterylności, w przeciwnym wypadku, próbka może okazać się bezwartościowa. Po wyschnięciu wymazówki z materiałem są pakowane w specjalne koperty i odsyłane do laboratorium. Tam natomiast są poddawane bardzo dokładnej analizie przez szereg najlepszych specjalistów.
Wszystko zaczyna się od wstępnego przygotowania materiału badawczego (w naszym przypadku komórek z wewnętrznej strony policzka pobranych za pomocą wymazówki) do izolacji DNA. W tym celu musimy przeprowadzić kilka niezbędnych procesów takich jak oczyszczanie, homogenizacja oraz zawieszanie w buforze. Teraz kilka słów w celu wyjaśnienia po co to wszystko. DNA musi zostać oczyszczone, gdyż do naszych testów genetycznych potrzebujemy jego czystej formy, a podczas pobierania wymazówką do próbki badawczej dostarczamy oprócz interesującego nas materiału genetycznego także różne „śmieci” organiczne, na przykład pozostałości innych komórek, zanieczyszczenia zewnętrzne itp. Proces homogenizacji to nic innego jak wytwarzanie jednolitej i trwałej mieszaniny ze składników, które w warunkach naturalnych nie mieszają się. Po uzyskaniu takiego stanu zawiesza się taką mieszaninę naszych komórek naskórka pochodzących z policzka w odpowiednim buforze, który ma na celu pozostawienie tych właśnie komórek w dobrym, stabilnym stanie. Następnie prowadzi się dezintegrację oraz lizę (rozpuszczenie) komórek, po to by wydobyć z ich wnętrza nasze DNA. W tym celu stosuje się różne specjalistyczne procesy, takie jak homogenizacja, rozcieranie, sonifikacja, rozpuszczenie z użyciem enzymów czy też środków chemicznych, tak zwanych detergentów. Wybiera się do tego najlepiej pasujący do danych komórek wariant, a wszystko ma na celu uwolnienie DNA z komórek do roztworu. Kiedy w próbce mamy nasze DNA to przed przystąpieniem do dalszych działań musimy je zabezpieczyć przed różnymi zagrożeniami i uszkodzeniami. Bardzo dużym zagrożeniem dla DNA są przede wszystkim, tak zwane enzymy nukleolityczne, które moga strawić nasz materiał genetyczny. Enzymy te, to nic innego jak aktywne cząsteczki białkowe, zatem do ich dezaktywacji stosuje się inne enzymy, należące do grupy enzymamów proteolitycznych, które je niszczą. W ten sposób jednak nie pozbywamy się innych komponentów komórkowych, pozostają bowiem też inne składniki, takie jak RNA, białka, tłuszcze itp., które jednak nie są nam potrzebne. Teraz aby się ich pozbyć naukowcy stosują rozmaite związki chemiczne. Po takiej ekstrakcji kwasy nukleinowe znajdują się przeważnie w dużym rozcieńczeniu w fazie wodnej, zanieczyszczonej już tylko małocząsteczkowymi związkami. Wtedy dodawany jest specjalny rozpuszczalnik, który ma na celu zmniejszenie rozpuszczalności naszego DNA i przekształca je w nitkowate osady (takie białe niteczki widoczne gołym okiem), które zbiera się poprzez odwirowanie roztworu. Następnie nasze DNA przemywa się alkoholem etylowym o stężeniu 70 %, suszy i zawiesza , to znaczy umieszcza w odpowiednim buforze. Po przeprowadzeniu tych wszystkich etapów otrzymujemy materiał genetyczny w czyściutkiej formie, gotowy do analizy. Ilości otrzymanego w ten sposób DNA są jednak stosunkowo niewielkie i dlatego też poddaje się je odpowiedniej reakcji, pozwalającej na namnożenie określonych odcinków DNA w nieograniczonych ilościach. Dodatkowym atutem tego procesu jest bardzo krótki czas, bowiem w ciągu kilku godzin można wytworzyć kilka milionów kopii wybranych fragmentów DNA. Proces ten nosi nazwę PCR, czyli Łańcuchowej Reakcji Polimerazy. Dokładnie mówiąc, jest to reakcja umożliwiająca namnożenie, bądź mówiąc fachowym językiem amplifikację DNA z użyciem odpowiedniego enzymu o nazwie polimeraza DNA. Jest to metoda, która zrewolucjonizowała świat genetyki a swojemu odkrywcom (Mullis i Smith) zagwarantowała nagrodę Nobla. Do przeprowadzenia reakcji PCR porzebujemy substratu, czyli matrycy DNA (w naszym przypadku jest to oczyszczona próbka naszego materiału genetycznego, pobranego na samym początku na wymazówkę), krótkich jednoniciowych fragmentów DNA tak zwanych starterów, które będą rozpoczynąc nsz proces (są one przygotowywane przez firmy biotechnologiczne i dostępne w sprzedaży w postaci odpowiednich zestawów), nukleozydotriifosforanów oraz polimerazy DNA - enzymu katalizującego cały proces. Aby przeprowadzić PCR próbkę DNA poddaje się działaniu wysokiej temperatury (około 95 stopni Celsjusza) przez czas około 1 minuty i wtedy DNA denaturuje i rozpada się na poojedyńcze nici. Następnie temperatura obniżana jest do około 50 stopnni Celsjusza i umożliwia to przyłączenie się starterów do naszej matrycy w odpowiednich miejscach. Dalej temperaturę znowu się zmienia, tym razem na 72 stopnie Celsjusza i wtedy dokonuje się właściwy etap procesu, tak zwana polimeryzacja, czyli powielania interesującego nas fragmentu (obszra na DNA znajdujący się pomiędzy przyczepionymi starterami). Tak wygląda jeden cykl PCR - u, zatem składa się on z 3 etapów i powoduje podwojenie ilości DNA.. Jednak cykle powtarza się wielokrotnie w zależności od ilości materiału jaką chcemy uzyskać. Sama polimeraza jest enzymem termostabilnym i zatem jest odporna na podgrzewanie i ochładzanie i zachowując przy tym swoje właściwości. W reakcji łańcuchowej polimerazy powiela się specyficzne fragmenty DNA. Są to niekodujące sekwencje, zwane w skrócie STR - ami. STR-y następnie znakowane są za pomocą barwników fluorescencyjnych, co w znacznym stopniu ułatwia późniejszą ich identyfikację oraz analizę. Ale to jeszcze nie koniec badania! Dalsze czynności związane są z pewnym bardzo profesjonalnym urządzeniem, z tak zwanym sekwenatorem kapilarnym. Jest to bardzo precyzyjny analizator, który ma możliwość rozdziału elektroforetycznego fragmentów kwasu dezoksyrybonukleinowego metodą kapilarną, z dokładnością do 1 nukleotydu. W czasie takiej elektroforezy sprzęt ten wykorzystuje fakt ujemnego naładowania cząsteczek DNA. Do niego wprowadzane są próbki, gdzie następuje automatyczny ich rozdział pod kątem wielkości cząsteczek a umieszczony w urządzeniu laser zczytuje z materiału potrzebne informacje i przesyła je do podłączonego komputera. Na samym końcu przeprowadzana jest analiza szczegółowa otrzymanych wyników.
Jeśli chodzi zaś o wyniki to są one niezwykle dokładne. Wszystko dlatego, że jak wynika z powyższego tekstu wykorzystują one najnowocześniejsze techniki i metody. Ponadto każda próbka dla pewności poddawana jest analizie po dwa razy. Za pomocą testów genetycznych możemy wykluczyć ojcostwo z całkowitą, 100 % pewnością, natomiast jego potwierdzenie to pewność rzędu 99,999 %. Oczywiście wszystko pod warunkiem, że matka i ojciec dziecka nie są ze sobą spokrewnieni. Istnieje również przypadek, w którym nie da się całkowicie ustalić ojcostwa. Przypadki takie są bardzo rzadkie i występują w momencie, gdy domniemany ojciec dziecka posiada brata bliźniaka jednojajowego.
Jak widać cała procedura testów genetycznych na ojcostwo jest bardzo specjalistyczna i wieloetapowa. Takie działania mają na celu oczywiście zapewnienie jak najbardziej wiarygodnych i dokładnych wyników. Myślę, że badania DNA to jedna z najbardziej precyzyjnych metod na rynku i chyba najpopularniejsza forma zastosowań nauk genetycznych. Myślę, żę warto wspierać w dużym stopniu rozwój nauki gdyż ona w ogromnym stopniu przyczynia się do poprawy warunków naszego życia na ziemi. Oczywiście jeśli chodzi otesty genetyczne, opierające się na analizie DNA to testy potwierdzające czy też wykluczające ojcostwo niesą jedyną formą ich zastosowania. Mogę tylko krótko wspomnieć, że są one także wykorzystywane do diagnozowania wielu niebezpiecznych dla ludzi chorób i schorzeń ale także stanowią niezwykłe ułatwienie pracy kryminologów. Dlatego na koniec napiszę tylko, że ludzie nie powinni się obawiać nowych odkryć nauki, bo to co jest dla nas niezrozumiałe niekoniecznie jest złe. Naprawdę warto nad tym pomyśleć, gdyż czasami to właśnie takie wynalzaki w dużym stopniu mogą przyczynić się do zmiany naszego życia, a w niektórych przypadkach mogą je nawet ratować. Człowiek bez osiągnięć nauki bowiem, pewnie jeszcze nadal mieszkałby w zimnych i ciemnych jaskiniach i wyruszał na polowania. Spojrzmy jak bardzo jednak zmienił się nasz świat.