สิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม ( GMO ) คือสิ่งมีชีวิต ใดๆ ที่มี วัสดุ พันธุกรรมถูกเปลี่ยนแปลงโดยใช้เทคนิคทางวิศวกรรมพันธุกรรมคำจำกัดความที่แน่นอนของสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรมและสิ่งที่ประกอบขึ้นเป็นวิศวกรรมพันธุกรรมนั้นแตกต่างกันไป โดยที่พบได้บ่อยที่สุดคือสิ่งมีชีวิตที่ถูกเปลี่ยนแปลงในลักษณะที่ "ไม่เกิดขึ้นตามธรรมชาติโดยการผสมพันธุ์และ/หรือการรวมตัวใหม่ ตามธรรมชาติ " ^{[ 1 ]}สิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิดได้รับการดัดแปลงพันธุกรรม (GM) รวมถึงสัตว์ พืช และจุลินทรีย์

การดัดแปลงพันธุกรรมอาจรวมถึงการนำยีนใหม่เข้ามา หรือการเพิ่มประสิทธิภาพ เปลี่ยนแปลง หรือกำจัด ยีนที่มีอยู่เดิม ในการดัดแปลงพันธุกรรมบางอย่าง ยีนจะถูกถ่ายโอน ภายในสายพันธุ์เดียวกันข้ามสายพันธุ์ (สร้างสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม) และแม้กระทั่งข้ามอาณาจักรการสร้างสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรมเป็นกระบวนการหลายขั้นตอน วิศวกรพันธุกรรมต้องแยกยีนที่ต้องการแทรกเข้าไปในสิ่งมีชีวิตเจ้าบ้านและรวมเข้ากับองค์ประกอบทางพันธุกรรมอื่นๆ รวมถึง บริเวณ โปรโมเตอร์และเทอร์มิเนเตอร์และมักจะมีเครื่องหมายคัดเลือกด้วยมีเทคนิคหลายอย่างที่ใช้ได้สำหรับการแทรกยีนที่แยกได้เข้าไปในจีโนมของเจ้าบ้านความก้าวหน้าล่าสุดโดยใช้เทคนิคการแก้ไขจีโนม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง CRISPRทำให้การผลิตสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรมง่ายขึ้นมากเฮอร์เบิร์ต โบเยอร์และสแตนลีย์ โคเฮนสร้างสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรมตัวแรกในปี 1973 ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่ต้านทานต่อยาปฏิชีวนะคานามัยซินสัตว์ดัดแปลงพันธุกรรมตัวแรกคือหนู ถูกสร้างขึ้นในปี 1974 โดยรูดอล์ฟ เยนิชและพืชดัดแปลงพันธุกรรมตัวแรกถูกผลิตขึ้นในปี 1983 ในปี 1994 มะเขือเทศพันธุ์ Flavr Savrได้ถูกวางจำหน่าย ซึ่งเป็นอาหารดัดแปลงพันธุกรรมเชิงพาณิชย์ชนิดแรก สัตว์ดัดแปลงพันธุกรรมตัวแรกที่วางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์คือปลาGloFish (2003) และสัตว์ดัดแปลงพันธุกรรมตัวแรกที่ได้รับการอนุมัติให้ใช้เป็นอาหารคือปลาแซลมอน AquAdvantageในปี 2015

แบคทีเรียเป็นสิ่งมีชีวิตที่ง่ายที่สุดในการดัดแปลงพันธุกรรมและถูกนำมาใช้ในการวิจัย การผลิตอาหาร การทำให้บริสุทธิ์ของโปรตีนในระดับอุตสาหกรรม (รวมถึงยา) การเกษตร และศิลปะ มีศักยภาพที่จะนำไปใช้เพื่อวัตถุประสงค์ด้านสิ่งแวดล้อมหรือเป็นยา เชื้อราก็ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมด้วยเป้าหมายที่คล้ายคลึงกัน ไวรัสมีบทบาทสำคัญในฐานะพาหะในการแทรกข้อมูลทางพันธุกรรมเข้าไปในสิ่งมีชีวิตอื่น การใช้งานนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งกับการบำบัดยีน ในมนุษย์ มีข้อเสนอที่จะกำจัด ยีน ที่ก่อให้เกิดโรคออกจากไวรัสเพื่อสร้างวัคซีน พืชได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เพื่อสร้างสีใหม่ในพืช ส่งมอบวัคซีน และเพื่อสร้างพืชผลที่ได้รับการปรับปรุง พืชผลที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเป็น GMO ที่เป็นที่ถกเถียงกันมากที่สุดในที่สาธารณะ แม้ว่าจะมีประโยชน์ต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อมมากที่สุดก็ตาม^{[ 2 ]}โดยทั่วไปแล้วสัตว์นั้นยากต่อการเปลี่ยนแปลงมากกว่า และส่วนใหญ่ยังอยู่ในขั้นตอนการวิจัย สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเป็นสิ่งมีชีวิตต้นแบบ ที่ดีที่สุด สำหรับมนุษย์ ปศุสัตว์ได้รับการดัดแปลงโดยมีเจตนาที่จะปรับปรุงลักษณะที่สำคัญทางเศรษฐกิจ เช่น อัตราการเจริญเติบโต คุณภาพของเนื้อสัตว์ องค์ประกอบของนม ความต้านทานต่อโรค และการอยู่รอดปลาที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมถูกนำมาใช้ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เลี้ยงเป็นสัตว์เลี้ยง และเป็นแหล่งอาหาร วิศวกรรมพันธุกรรมได้รับการเสนอให้เป็นวิธีควบคุมยุง ซึ่งเป็นพาหะนำโรคอันตรายหลายชนิด แม้ว่าการบำบัดด้วยยีนในมนุษย์จะยังค่อนข้างใหม่ แต่ก็มีการนำมาใช้รักษาความผิดปกติทางพันธุกรรมเช่น ภาวะ ภูมิคุ้มกันบกพร่องอย่างรุนแรงและ โรคตาบอด แต่ กำเนิดของเลเบอร์

มีการคัดค้านมากมายเกี่ยวกับการพัฒนาพืชดัดแปลงพันธุกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ ข้อคัดค้านเหล่านี้ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับพืชดัดแปลงพันธุกรรม ความปลอดภัยของอาหารที่ผลิตจากพืชเหล่านั้น และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการปลูกพืช ข้อกังวลอื่นๆ ได้แก่ ความเป็นกลางและความเข้มงวดของหน่วยงานกำกับดูแล การปนเปื้อนของอาหารที่ไม่ดัดแปลงพันธุกรรม การควบคุมอุปทานอาหารการจดสิทธิบัตรสิ่งมีชีวิตและการใช้สิทธิในทรัพย์สินทางปัญญาแม้ว่าจะมีฉันทามติทางวิทยาศาสตร์ว่าอาหารที่ได้จากพืชดัดแปลงพันธุกรรมในปัจจุบันไม่ได้ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพของมนุษย์มากกว่าอาหารทั่วไป แต่ความปลอดภัยของอาหารดัดแปลงพันธุกรรมยังคงเป็นประเด็นสำคัญที่นักวิจารณ์ให้ความสนใจการถ่ายทอดยีนผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เป้าหมาย และการหลุดรอดเป็นข้อกังวลด้านสิ่งแวดล้อมที่สำคัญ หลายประเทศได้นำมาตรการกำกับดูแลมาใช้เพื่อจัดการกับข้อกังวลเหล่านี้ มีข้อแตกต่างในกฎระเบียบสำหรับการปล่อยพืชดัดแปลงพันธุกรรมระหว่างประเทศ โดยความแตกต่างที่เห็นได้ชัดที่สุดเกิดขึ้นระหว่างสหรัฐอเมริกาและยุโรป ประเด็นสำคัญที่หน่วยงานกำกับดูแลให้ความสนใจ ได้แก่ ควรติดฉลากอาหารดัดแปลงพันธุกรรมหรือไม่ และสถานะของสิ่งมีชีวิตที่ได้รับการแก้ไขยีน

นิยามของสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม (GMO) นั้นไม่ชัดเจนและแตกต่างกันอย่างมากระหว่างประเทศ องค์กรระหว่างประเทศ และชุมชนอื่นๆ ในความหมายที่กว้างที่สุด นิยามของ GMO อาจรวมถึงสิ่งใดก็ตามที่มีการเปลี่ยนแปลงยีน รวมถึงที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ^{[ 3 ] [ 4 ]}หากมองในมุมมองที่แคบลง นิยามของ GMO อาจครอบคลุมสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่มีการเปลี่ยนแปลงยีนโดยมนุษย์ ซึ่งจะรวมถึงพืชผลและปศุสัตว์ทั้งหมด ในปี 1993 สารานุกรมบริแทนนิกาได้นิยามวิศวกรรมพันธุกรรมว่า "เทคนิคต่างๆ มากมาย ... ซึ่งรวมถึงการผสมเทียมการปฏิสนธิในหลอดทดลอง ( เช่นเด็กหลอดทดลอง) ธนาคารอสุจิการโคลนนิ่งและการดัดแปลงยีน" ^{[ 5 ]}สหภาพยุโรป (EU) ได้รวมคำจำกัดความที่กว้างขวางเช่นเดียวกันไว้ในการตรวจสอบเบื้องต้น โดยกล่าวถึง GMOs ที่ผลิตโดย " การผสมพันธุ์แบบเลือกสรรและวิธีการคัดเลือกเทียมอื่นๆ" ^{[ 6 ]}คำจำกัดความเหล่านี้ได้รับการปรับเปลี่ยนอย่างรวดเร็วโดยมีการเพิ่มข้อยกเว้นหลายประการอันเป็นผลมาจากแรงกดดันจากชุมชนวิทยาศาสตร์และเกษตรกรรม ตลอดจนการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์ คำจำกัดความของ EU ในภายหลังได้ยกเว้นการผสมพันธุ์แบบดั้งเดิม การปฏิสนธิในหลอดทดลอง การเหนี่ยวนำโพลี พลอย ดีการผสมพันธุ์โดยการกลายพันธุ์และเทคนิคการรวมเซลล์ที่ไม่ใช้กรดนิวคลีอิกแบบลูกผสมหรือสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรมในกระบวนการ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

แนวทางอื่นคือคำจำกัดความที่จัดทำโดยองค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ องค์การอนามัยโลกและคณะกรรมาธิการยุโรปซึ่งระบุว่าสิ่งมีชีวิตจะต้องถูกเปลี่ยนแปลงในลักษณะที่ไม่ "เกิดขึ้นตามธรรมชาติโดยการผสมพันธุ์และ/หรือการรวมตัวกัน ตามธรรมชาติ " ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]} ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ เช่น การค้นพบการถ่ายโอนยีนในแนวนอนซึ่งเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่ค่อนข้างพบได้ทั่วไป ยิ่งทำให้เกิดความสับสนเกี่ยวกับสิ่งที่ "เกิดขึ้นตามธรรมชาติ" ซึ่งนำไปสู่การปรับเปลี่ยนและข้อยกเว้นเพิ่มเติม^{[ 13 ]}มีตัวอย่างพืชผลที่ตรงกับคำจำกัดความนี้ แต่โดยปกติแล้วจะไม่ถือว่าเป็น GMO ^{[ 14 ]}ตัวอย่างเช่น พืชธัญพืชไตรติเคิลได้รับการพัฒนาอย่างสมบูรณ์ในห้องปฏิบัติการในปี 1930 โดยใช้เทคนิคต่างๆ เพื่อเปลี่ยนแปลงจีโนม^{[ 15 ]}

สิ่งมีชีวิตที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรม (GEO) อาจถือได้ว่าเป็นคำที่แม่นยำกว่า GMO เมื่ออธิบายถึงจีโนมของสิ่งมีชีวิตที่ได้รับการดัดแปลงโดยตรงด้วยเทคโนโลยีชีวภาพ^{[ 16 ] [ 8 ]} พิธีสารคาร์ตาเฮนาว่าด้วยความปลอดภัยทางชีวภาพใช้คำว่าสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม ( LMO ) ในปี 2000 และกำหนดความหมายว่า "สิ่งมีชีวิตใดๆ ที่มีชุดวัสดุพันธุกรรมใหม่ที่ได้รับมาจากการใช้เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่" ^{[ 17 ]}เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ยังถูกนิยามเพิ่มเติมว่า "เทคนิคกรดนิวคลีอิกในหลอดทดลอง รวมถึงกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) ลูกผสม และการฉีดกรดนิวคลีอิกเข้าไปในเซลล์หรือออร์แกเนลล์โดยตรง หรือการหลอมรวมเซลล์ที่นอกเหนือจากวงศ์อนุกรมวิธาน" ^{[ 18 ]}

เดิมที นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้ใช้คำว่า GMO กันอย่างแพร่หลายเพื่ออธิบายสิ่งมีชีวิตที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรม จนกระทั่งการใช้คำว่า GMO กลายเป็นเรื่องปกติในสื่อกระแสหลัก^{[ 19 ]}กระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกา (USDA) ถือว่า GMO คือพืชหรือสัตว์ที่มีการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่นำมาโดยวิศวกรรมพันธุกรรมหรือวิธีการแบบดั้งเดิม ในขณะที่ GEO หมายถึงสิ่งมีชีวิตที่มีการนำยีนเข้ามา กำจัด หรือจัดเรียงใหม่โดยใช้ชีววิทยาโมเลกุล โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เทคนิค ดีเอ็นเอลูกผสมเช่นทรานส์เจเนซิส^{[ 20 ]}

คำจำกัดความเหล่านี้เน้นที่กระบวนการมากกว่าผลิตภัณฑ์ ซึ่งหมายความว่าอาจมี GMO และไม่ใช่ GMO ที่มีจีโนไทป์และฟีโนไทป์ที่คล้ายคลึงกันมาก^{[ 21 ] [ 22 ]}สิ่งนี้ทำให้เหล่านักวิทยาศาสตร์เรียกมันว่าเป็นหมวดหมู่ที่ไม่มีความหมายทางวิทยาศาสตร์^{[ 23 ]}โดยกล่าวว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะจัดกลุ่ม GMO ประเภทต่างๆ ทั้งหมดไว้ภายใต้คำจำกัดความเดียวกัน^{[ 24 ]}นอกจากนี้ยังก่อให้เกิดปัญหาสำหรับ สถาบันและกลุ่ม เกษตรอินทรีย์ที่ต้องการห้าม GMO ^{[ 25 ] [ 26 ]}มันยังก่อให้เกิดปัญหาเมื่อมีการพัฒนากระบวนการใหม่ๆ คำจำกัดความปัจจุบันมีมาก่อนที่การแก้ไขจีโนมจะได้รับความนิยม และมีความสับสนว่าพวกมันเป็น GMO หรือไม่ สหภาพยุโรปได้ตัดสินว่าพวกเขากำลัง^{[ 27 ]}เปลี่ยนคำจำกัดความของ GMO เพื่อรวม "สิ่งมีชีวิตที่ได้มาจากการกลายพันธุ์ " แต่ได้ยกเว้น "สิ่งมีชีวิตที่ได้มาจากการใช้เทคนิคการกลายพันธุ์บางอย่าง กล่าวคือ สิ่งมีชีวิตที่ใช้กันทั่วไปในหลายๆ การใช้งานและมีประวัติความปลอดภัยมายาวนาน" ออกจากการควบคุม สิ่งนี้หมายถึงการกลายพันธุ์แบบสุ่มแบบดั้งเดิม ( การเพาะพันธุ์โดยการกลายพันธุ์ด้วย รังสี/สารเคมี ) ^{[ 28 ]} และจะไม่ยกเว้น "เทคนิคใหม่" (โดยเฉพาะเทคนิคที่เกิดขึ้นใหม่นับตั้งแต่มีการนำคำสั่ง GMO มาใช้) เช่น การแก้ไขยีน^{[ 9 ]}ในทางตรงกันข้าม USDA ได้ตัดสินว่าสิ่งมีชีวิตที่ได้รับการแก้ไขยีนไม่ถือว่าเป็น GMO ^{[ 29 ]}

ความไม่สอดคล้องและความสับสนที่มากขึ้นยังเกี่ยวข้องกับแผนการติดฉลาก "ไม่ใช่จีเอ็มโอ" หรือ "ปลอดจีเอ็มโอ" ต่างๆ ในการตลาดอาหาร ซึ่งแม้แต่ผลิตภัณฑ์เช่นน้ำหรือเกลือ ซึ่งไม่มีสารอินทรีย์และวัสดุพันธุกรรม (และดังนั้นจึงไม่สามารถดัดแปลงพันธุกรรมได้ตามนิยาม) ก็ยังถูกติดฉลากเพื่อสร้างความประทับใจว่า "ดีต่อสุขภาพมากขึ้น" ^{[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]}

การสร้างสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม (GMO) เป็นกระบวนการหลายขั้นตอน วิศวกรพันธุกรรมต้องแยกยีนที่ต้องการแทรกเข้าไปในสิ่งมีชีวิตเจ้าบ้าน ยีนนี้สามารถนำมาจากเซลล์^{[ 33 ]}หรือสังเคราะห์ขึ้นเอง^{[ 34 ]}หากยีนที่เลือกหรือจีโนม ของสิ่งมีชีวิตผู้ให้ได้รับ การศึกษามาอย่างดีแล้ว ก็อาจเข้าถึงได้จากคลังยีนยีนนั้นจะถูกรวมเข้ากับองค์ประกอบทางพันธุกรรมอื่นๆ รวมถึง บริเวณ โปรโมเตอร์และเทอร์มิเนเตอร์และเครื่องหมายที่เลือกได้^{[ 35 ]}

มีเทคนิคหลายอย่างที่ใช้ในการแทรกยีนที่แยกได้เข้าไปในจีโนมของโฮสต์แบคทีเรียสามารถถูกชักนำให้รับ DNA จากภายนอกได้ โดยปกติแล้วจะใช้ความร้อนช็อกหรืออิเล็กโทรโพเรชัน [ ^{36 ] โดย}ทั่วไปแล้ว DNA จะถูกแทรกเข้าไปในเซลล์สัตว์โดยใช้ไมโครอินเจคชัน ซึ่งสามารถฉีดผ่าน เยื่อหุ้มนิวเคลียสของเซลล์ เข้าไปใน นิวเคลียสโดยตรงหรือผ่านการใช้ เวก เตอร์ไวรัส^{[ 37 ]}ในพืช DNA มักจะถูกแทรกโดยใช้การรวมตัวใหม่ที่เกิดจากAgrobacterium [ ^{38 ] [ 39 ]}ไบโอลิสติกส์^{[ 40 ] หรือ}อิเล็กโทรโพเรชัน

เนื่องจากเซลล์เพียงเซลล์เดียวเท่านั้นที่ถูกเปลี่ยนแปลงด้วยสารพันธุกรรม สิ่งมีชีวิตจึงต้องถูกสร้างขึ้นใหม่จากเซลล์เดียวนั้น ในพืช วิธีนี้ทำได้โดย การ เพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ^{[ 41 ] [ 42 ]}ในสัตว์ จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่า DNA ที่แทรกเข้าไปนั้นมีอยู่ในเซลล์ต้นกำเนิดของตัวอ่อน [ ^{38 ] การ}ทดสอบเพิ่มเติมโดยใช้PCR , Southern hybridizationและการจัดลำดับ DNAจะดำเนินการเพื่อยืนยันว่าสิ่งมีชีวิตนั้นมียีนใหม่^{[ 43 ]}

โดยทั่วไปแล้ว สารพันธุกรรมใหม่จะถูกแทรกเข้าไปในจีโนมของโฮสต์แบบสุ่ม เทคนิค การกำหนดเป้าหมายยีนซึ่งสร้างการแตกของสายคู่ และใช้ประโยชน์จาก ระบบการซ่อมแซมการรวมตัวของโฮโมโลจัสตามธรรมชาติของเซลล์ ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อกำหนดเป้าหมายการแทรกไปยัง ตำแหน่งที่แน่นอนการแก้ไขจีโนมใช้เอนไซม์นิวคลีเอส ที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรม เพื่อสร้างการแตกที่จุดเฉพาะ มีเอนไซม์นิวคลีเอสที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมสี่ตระกูล ได้แก่^{เมกะนิวคลีเอส [ 44 ] [ 45} ] นิวคลีเอสแบบนิ้วสังกะสี [ ^{46 ] [ 47 ] นิวคลีเอสแบบ}ตัวกระตุ้นการถอดรหัสคล้าย เอฟเฟกต์ (TALENs) ^{[ 48 ] [ 49 ]}และระบบ Cas9-guideRNA (ดัดแปลงมาจาก CRISPR) ^{[ 50 ] [ 51 ]} TALEN และ CRISPR เป็นสองระบบที่ใช้กันมากที่สุด และแต่ละระบบก็มีข้อดีของตัวเอง^{[ 52 ]} TALENs มีความจำเพาะต่อเป้าหมายมากกว่า ในขณะที่ CRISPR ออกแบบได้ง่ายกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่า^{[ 52 ]}

มนุษย์ได้ทำการเลี้ยงพืชและสัตว์มาตั้งแต่ราว 12,000 ปีก่อนคริสตกาล โดยใช้การผสมพันธุ์แบบเลือกสรรหรือการคัดเลือกโดยมนุษย์ (ซึ่งแตกต่างจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติ ) ^{[ 53 ] : 25} กระบวนการผสมพันธุ์แบบเลือกสรรซึ่งใช้สิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะ ที่ต้องการ (และด้วยเหตุนี้จึงมียีน ที่ต้องการ ) ในการผสมพันธุ์เพื่อสร้างรุ่นต่อไป และสิ่งมีชีวิตที่ไม่มีลักษณะดังกล่าวจะไม่ถูกนำมาผสมพันธุ์ เป็นต้นกำเนิดของแนวคิดการดัดแปลงพันธุกรรมในปัจจุบัน^{[ 54 ] : 1 [ 55 ] : 1} ความก้าวหน้าต่างๆ ในด้านพันธุศาสตร์ทำให้มนุษย์สามารถเปลี่ยนแปลง DNA และยีนของสิ่งมีชีวิตได้โดยตรง ในปี 1972 พอล เบิร์กได้สร้าง โมเลกุล DNA ลูกผสม ตัวแรกขึ้นมา โดยการรวม DNA จากไวรัสลิงเข้ากับ DNA ของไวรัสแลมบ์ดา^{[ 56 ] [ 57 ]}

เฮอร์เบิร์ต โบเยอร์และสแตนลีย์ โคเฮนสร้างสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรมตัวแรกในปี 1973 ^{[ 14 ]}พวกเขานำยีนจากแบคทีเรียที่ให้ความต้านทานต่อยาปฏิชีวนะคานามัยซินแทรกเข้าไปในพลาสมิดจากนั้นชักนำให้แบคทีเรียอื่น ๆ รวมพลาสมิดเข้าไปด้วย แบคทีเรียที่รวมพลาสมิดเข้าไปได้สำเร็จจะสามารถอยู่รอดได้ในสภาวะที่มีคานามัยซิน^{[ 58 ]}โบเยอร์และโคเฮนแสดงออกยีนอื่น ๆ ในแบคทีเรีย ซึ่งรวมถึงยีนจากคางคกXenopus laevisในปี 1974 ทำให้เกิด GMO ตัวแรกที่แสดงออกยีนจากสิ่งมีชีวิตในอาณาจักรที่ แตกต่างกัน ^{[ 59 ]}

ในปี พ.ศ. 2517 รูดอล์ฟ เยนิชได้สร้างหนูทรานส์เจนิกโดยการนำดีเอ็นเอจากภายนอกเข้าไปในตัวอ่อน ทำให้หนูทรานส์เจนิกเป็นสัตว์ทรานส์เจนิกตัวแรกของโลก^{[ 60 ] [ 61 ]}อย่างไรก็ตาม ต้องใช้เวลาอีกแปดปีกว่าจึงจะมีการพัฒนาหนูทรานส์เจนิกที่สามารถส่งต่อยีนทรานส์เจนิกไปยังลูกหลานได้^{[ 62 ] [ 63 ]}ในปี พ.ศ. 2527 ได้มีการสร้างหนูที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมซึ่งมีออนโคยีน ที่ถูกโคลน ทำให้พวกมันมีแนวโน้มที่จะเป็นมะเร็ง^{[ 64 ]}ในปี พ.ศ. 2532 ได้มีการสร้างหนูที่มียีนถูกกำจัดออกไป (เรียกว่าหนูน็อคเอาท์ ) ในปี พ.ศ. 2532 สัตว์เลี้ยงทรานส์เจนิกตัวแรกถูกผลิตขึ้นในปี พ.ศ. 2528 ^{[ 65 ]}และสัตว์ตัวแรกที่สังเคราะห์โปรตีนทรานส์เจนิกในน้ำนมของพวกมันคือหนูในปี พ.ศ. 2530 ^{[ 66 ]} หนูเหล่านี้ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้ผลิต เนื้อเยื่อพลาสมีโนเจนแอคติเวเตอร์ของมนุษย์ ซึ่ง ^เป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการสลายลิ่มเลือด^[ 67 ^]

ในปี พ.ศ. 2526 พืชดัดแปลงพันธุกรรม ชนิดแรก ได้รับการพัฒนาโดยMichael W. Bevan , Richard B. FlavellและMary-Dell Chiltonพวกเขาติดเชื้อยาสูบด้วยAgrobacteriumที่ได้รับการดัดแปลง พันธุกรรม ด้วยยีนต้านทานยาปฏิชีวนะ และใช้ เทคนิค การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อเพื่อปลูกพืชใหม่ที่มียีนต้านทานดังกล่าว^{[ 68 ]}ปืนยีนถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี พ.ศ. 2530 ทำให้สามารถดัดแปลงพันธุกรรมพืชที่ไม่ไวต่อการติดเชื้อAgrobacterium ได้ ^{[ 69 ]}ในปี พ.ศ. 2543 ข้าวสีทองที่อุดมด้วยวิตามินเอเป็นพืชชนิดแรกที่ได้รับการพัฒนาให้มีคุณค่าทางโภชนาการเพิ่มขึ้น^{[ 70 ]}

ในปี 1976 Genentechซึ่งเป็นบริษัทวิศวกรรมพันธุกรรมแห่งแรก ก่อตั้งขึ้นโดย Herbert Boyer และRobert Swansonหนึ่งปีต่อมา บริษัทได้ผลิตโปรตีนของมนุษย์ ( somatostatin ) ในE. coli Genentech ประกาศการผลิตอินซูลิน ของมนุษย์ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรม ในปี 1978 ^{[ 71 ]}อินซูลินที่ผลิตโดยแบคทีเรีย ซึ่งมีชื่อทางการค้าว่าHumulinได้รับการอนุมัติให้วางจำหน่ายโดยสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาในปี 1982 ^{[ 72 ]}ในปี 1988 มีการผลิตแอนติบอดีของมนุษย์ตัวแรกในพืช^{[ 73 ]}ในปี 1987 สายพันธุ์ของPseudomonas syringaeกลายเป็นสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรมตัวแรกที่ถูกปล่อยสู่สิ่งแวดล้อม^{[ 74 ]}เมื่อมีการฉีดพ่นลงในแปลงปลูกสตรอว์เบอร์รีและมันฝรั่งในแคลิฟอร์เนีย^{[ 75 ]}

พืชดัดแปลงพันธุกรรมชนิดแรกคือ ต้นยาสูบที่ต้านทานยาปฏิชีวนะ ถูกผลิตขึ้นในปี 1982 ^{[ 76 ]}จีนเป็นประเทศแรกที่ทำการค้าพืชดัดแปลงพันธุกรรม โดยนำยาสูบที่ต้านทานไวรัสมาใช้ในปี 1992 ^{[ 77 ]}ในปี 1994 Calgeneได้รับการอนุมัติให้วางจำหน่าย มะเขือเทศ Flavr Savr ในเชิงพาณิชย์ ซึ่งเป็นอาหารดัดแปลงพันธุกรรมชนิดแรก^{[ 78 ]}นอกจากนี้ ในปี 1994 สหภาพยุโรปได้อนุมัติยาสูบที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้ต้านทานต่อสารกำจัดวัชพืชโบรโมซินิลทำให้เป็นพืชดัดแปลงพันธุกรรมชนิดแรกที่วางจำหน่ายในยุโรป^{[ 79 ]}มันฝรั่งที่ต้านทานแมลงได้รับการอนุมัติให้วางจำหน่ายในสหรัฐอเมริกาในปี 1995 ^{[ 80 ]}และภายในปี 1996 ได้รับการอนุมัติให้ปลูกพืชดัดแปลงพันธุกรรม 8 ชนิด และพืชดอกไม้ 1 ชนิด (ดอกคาร์เนชั่น) ในเชิงพาณิชย์ใน 6 ประเทศ รวมทั้งสหภาพยุโรป^{[ 81 ]}

ในปี 2010 นักวิทยาศาสตร์ที่สถาบัน J. Craig Venterประกาศว่าพวกเขาสร้างจีโนม แบคทีเรียสังเคราะห์ตัวแรกขึ้นมา พวกเขาตั้งชื่อมันว่าSynthia และมันเป็น สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์ชนิดแรกของโลก^{[ 82 ] [ 83 ]}

สัตว์ดัดแปลงพันธุกรรมตัวแรกที่วางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์คือGloFishซึ่ง เป็น ปลาซีบราที่มี การเพิ่ม ยีนเรืองแสงเข้าไป ทำให้มันเรืองแสงในที่มืดภายใต้แสงอัลตราไวโอเลต [ ^{84 ] มัน}ถูกวางจำหน่ายในตลาดสหรัฐอเมริกาในปี 2546 ^{[ 85 ]}ในปี 2558 ปลาแซลมอน AquAdvantageกลายเป็นสัตว์ดัดแปลงพันธุกรรมตัวแรกที่ได้รับการอนุมัติให้ใช้เป็นอาหาร^{[ 86 ]}การอนุมัตินี้สำหรับปลาที่เลี้ยงในปานามาและจำหน่ายในสหรัฐอเมริกา^{[ 86 ]}ปลาแซลมอนเหล่านี้ถูกดัดแปลงพันธุกรรมด้วย ยีนควบคุม ฮอร์โมนการเจริญเติบโตจากปลาแซลมอนชินุกแปซิฟิกและโปรโมเตอร์จาก ปลา โอเชียนพาวท์ทำให้มันสามารถเติบโตได้ตลอดทั้งปี แทนที่จะเติบโตเฉพาะในช่วงฤดูใบไม้ผลิและฤดูร้อนเท่านั้น^{[ 87 ]}

พืชได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เพื่อแสดงสีดอกไม้ใหม่ ส่งมอบวัคซีน และสร้างพืชผลที่ได้รับการปรับปรุง พืชหลายชนิดมีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงหมายความว่าเซลล์เดียวจากพืชที่โตเต็มที่สามารถเก็บเกี่ยวได้ และภายใต้สภาวะที่เหมาะสม เซลล์นั้นสามารถพัฒนาเป็นพืชใหม่ได้ ความสามารถนี้สามารถนำมาใช้ประโยชน์โดยวิศวกรพันธุกรรม โดยการเลือกเซลล์ที่ได้รับการเปลี่ยนแปลงอย่างสำเร็จในพืชที่โตเต็มวัย จากนั้นจึงสามารถปลูกพืชใหม่ที่มีทรานส์ยีนในทุกเซลล์ผ่านกระบวนการที่เรียกว่า การเพาะ เลี้ยงเนื้อเยื่อ^{[ 88 ]}

ความก้าวหน้าส่วนใหญ่ในสาขาวิศวกรรมพันธุกรรมมาจากการทดลองกับยาสูบความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อและ กลไก เซลล์พืชสำหรับพืชหลากหลายชนิดมีต้นกำเนิดมาจากระบบที่พัฒนาขึ้นในยาสูบ^{[ 89 ]}ยาสูบเป็นพืชชนิดแรกที่ถูกดัดแปลงโดยใช้วิศวกรรมพันธุกรรมและถือเป็นสิ่งมีชีวิตต้นแบบไม่เพียงแต่สำหรับวิศวกรรมพันธุกรรมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสาขาอื่นๆ อีกมากมาย^{[ 90 ]}ด้วยเหตุนี้ เครื่องมือและขั้นตอนการดัดแปลงพันธุกรรมจึงได้รับการพัฒนาอย่างดี ทำให้ยาสูบเป็นหนึ่งในพืชที่ง่ายที่สุดในการดัดแปลง พันธุกรรม ^{[ 91 ]}สิ่งมีชีวิตต้นแบบที่สำคัญอีกชนิดหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับวิศวกรรมพันธุกรรมคือArabidopsis thalianaจีโนมขนาดเล็กและวงจรชีวิตสั้นทำให้ง่ายต่อการจัดการและมีโฮโมล็อก จำนวนมาก กับพืชเศรษฐกิจที่สำคัญ^{[ 92 ]}เป็นพืชชนิดแรก ที่ได้ รับการจัดลำดับจีโนม มีแหล่งข้อมูลออนไลน์มากมาย และสามารถดัดแปลงพันธุกรรมได้โดยการจุ่มดอกไม้ลงในสารละลายAgrobacterium ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรม ^{[ 93 ]}

ในการวิจัย พืชได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อช่วยค้นหาหน้าที่ของยีนบางชนิด วิธีที่ง่ายที่สุดคือการกำจัดยีนออกไปและดูว่าฟีโนไทป์ ใด พัฒนาขึ้นเมื่อเทียบกับ รูป แบบปกติความแตกต่างใดๆ อาจเป็นผลมาจากยีนที่หายไป ต่างจากการกลายพันธุ์วิศวกรรมพันธุกรรมช่วยให้สามารถกำจัดยีนเป้าหมายได้โดยไม่รบกวนยีนอื่นๆ ในสิ่งมีชีวิต^{[ 88 ]}ยีนบางชนิดแสดงออกเฉพาะในเนื้อเยื่อบางชนิดเท่านั้น ดังนั้นยีนรายงาน เช่นGUSสามารถติดเข้ากับยีนที่สนใจเพื่อให้มองเห็นตำแหน่งได้^{[ 94 ]}วิธีอื่นๆ ในการทดสอบยีนคือการเปลี่ยนแปลงยีนเล็กน้อยแล้วนำกลับไปใส่ในพืชและดูว่ายังคงมีผลต่อฟีโนไทป์เหมือนเดิมหรือไม่ กลยุทธ์อื่นๆ ได้แก่ การติดยีนเข้ากับโปรโมเตอร์ ที่แข็งแรง และดูว่าเกิดอะไรขึ้นเมื่อมีการแสดงออกมากเกินไป บังคับให้ยีนแสดงออกในตำแหน่งที่แตกต่างกันหรือในระยะการพัฒนาที่ แตกต่างกัน ^{[ 88 ]}

พืชดัดแปลงพันธุกรรมบางชนิดมีไว้ เพื่อ ความสวยงาม โดยเฉพาะ มีการดัดแปลงเพื่อสีดอก กลิ่น รูปทรงดอก และโครงสร้างของต้น^{[ 95 ]}ไม้ประดับดัดแปลงพันธุกรรมชนิดแรกที่วางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์คือไม้ประดับที่มีสีเปลี่ยนแปลง^{[ 96 ]}ดอกคาร์เนชั่นวางจำหน่ายในปี 1997 โดยพืชดัดแปลงพันธุกรรมที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือกุหลาบสีน้ำเงิน (จริงๆ แล้วเป็นสีลาเวนเดอร์หรือสีม่วงอ่อน ) ซึ่งสร้างขึ้นในปี 2004 ^{[ 97 ]}กุหลาบเหล่านี้วางจำหน่ายในญี่ปุ่น สหรัฐอเมริกา และแคนาดา^{[ 98 ] [ 99 ]}ไม้ประดับดัดแปลงพันธุกรรมอื่นๆ ได้แก่ดอกเบญจมาศและดอกเพทูเนีย [ ^{95 ] นอกจาก}การเพิ่มคุณค่าทางสุนทรียภาพแล้ว ยังมีแผนที่จะพัฒนาไม้ประดับที่ใช้น้ำน้อยลงหรือทนต่อความหนาวเย็น ซึ่งจะช่วยให้สามารถปลูกนอกสภาพแวดล้อมตามธรรมชาติได้^{[ 100 ]}

มีการเสนอให้ดัดแปลงพันธุกรรมของพืชบางชนิดที่เสี่ยงต่อการสูญพันธุ์เพื่อให้ทนทานต่อพืชรุกรานและโรคต่างๆ เช่นด้วงมรกต ในต้นแอช ในอเมริกาเหนือ และโรคเชื้อราCeratocystis plataniในต้นแพลนทรีใน ยุโรป ^{[ 101 ]}ไวรัสจุดวงแหวนในมะละกอทำลายต้นมะละกอในฮาวายในช่วงศตวรรษที่ 20 จนกระทั่ง ต้น มะละกอ ที่ดัดแปลง พันธุกรรมได้รับความต้านทานจากเชื้อโรค^{[ 102 ]}อย่างไรก็ตาม การดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อการอนุรักษ์ในพืชยังคงเป็นเพียงการคาดเดาเป็นส่วนใหญ่ ข้อกังวลที่สำคัญคือสายพันธุ์ที่ดัดแปลงพันธุกรรมอาจไม่มีความคล้ายคลึงกับสายพันธุ์ดั้งเดิมมากพอที่จะอ้างได้อย่างแท้จริงว่ากำลังอนุรักษ์สายพันธุ์ดั้งเดิมอยู่ แต่สายพันธุ์ที่ดัดแปลงพันธุกรรมอาจมีความแตกต่างทางพันธุกรรมมากพอที่จะถือว่าเป็นสายพันธุ์ใหม่ ซึ่งจะลดคุณค่าในการอนุรักษ์ของการดัดแปลงพันธุกรรมลง^{[ 101 ]}

พืชดัดแปลงพันธุกรรมคือพืชที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อใช้ในการเกษตรพืชรุ่นแรกที่พัฒนาขึ้นมานั้นใช้สำหรับเป็นอาหารสัตว์หรืออาหารของมนุษย์ และให้ความต้านทานต่อศัตรูพืช โรค สภาพแวดล้อม การเน่าเสีย หรือการบำบัดทางเคมีบางชนิด (เช่น ความต้านทานต่อสารกำจัดวัชพืช ) พืชรุ่นที่สองมีเป้าหมายเพื่อปรับปรุงคุณภาพ โดยมักจะเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางโภชนาการ พืชดัดแปลงพันธุกรรมรุ่นที่สามอาจใช้เพื่อวัตถุประสงค์ที่ไม่ใช่อาหาร รวมถึงการผลิตยาเชื้อเพลิงชีวภาพและสินค้าที่มีประโยชน์ทางอุตสาหกรรมอื่นๆ ตลอดจนการบำบัดทางชีวภาพ^{[ 103 ]}

การพัฒนาการเกษตรมีเป้าหมายหลักสามประการ ได้แก่ การเพิ่มผลผลิต การปรับปรุงสภาพการทำงานของแรงงานภาคเกษตร และความยั่งยืนพืชดัดแปลงพันธุกรรมมีส่วนช่วยปรับปรุงผลผลิตโดยการลดแรงกดดันจากแมลง เพิ่มคุณค่าทางโภชนาการ และทนต่อสภาวะแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย ต่างๆ แม้จะมีศักยภาพดังกล่าว แต่ในปี 2018 พืชที่นำมาปลูกเพื่อการค้าส่วนใหญ่ยังจำกัดอยู่เพียงพืชเศรษฐกิจเช่น ฝ้าย ถั่วเหลือง ข้าวโพด และคาโนลา และลักษณะที่นำมาใช้ส่วนใหญ่ให้ความทนทานต่อสารกำจัดวัชพืชหรือความต้านทานต่อแมลง^{[ 103 ]}ถั่วเหลืองคิดเป็นครึ่งหนึ่งของพืชดัดแปลงพันธุกรรมทั้งหมดที่ปลูกในปี 2014 ^{[ 104 ]}การนำไปใช้โดยเกษตรกรเป็นไปอย่างรวดเร็ว ระหว่างปี 1996 ถึง 2013 พื้นที่เพาะปลูกพืชดัดแปลงพันธุกรรมทั้งหมดเพิ่มขึ้นถึง 100 เท่า^{[ 105 ]}อย่างไรก็ตาม การแพร่กระจายทางภูมิศาสตร์นั้นไม่สม่ำเสมอ โดยมีการเติบโตอย่างมากในทวีปอเมริกาและบางส่วนของเอเชีย และมีน้อยในยุโรปและแอฟริกา^{[ 103 ]} การกระจาย ตัวทางเศรษฐกิจและสังคมมีความสม่ำเสมอมากขึ้น โดยประมาณ 54% ของพืชดัดแปลงพันธุกรรมทั่วโลกปลูกในประเทศกำลังพัฒนาในปี 2013 ^{[ 105 ]}แม้ว่าจะมีการตั้งข้อสงสัย^{[ 106 ]} แต่ การศึกษาส่วนใหญ่พบว่าการปลูกพืชดัดแปลงพันธุกรรมเป็นประโยชน์ต่อเกษตรกรผ่านการลดการใช้ยาฆ่าแมลง ตลอดจนเพิ่มผลผลิตพืชและกำไรของฟาร์ม^{[ 107 ] [ 108 ] [ 109 ]}

พืชดัดแปลงพันธุกรรมส่วนใหญ่ได้รับการดัดแปลงให้ทนต่อสารกำจัดวัชพืชที่เลือกไว้ ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็น สารที่ มีไกลโฟเสตหรือกลูโฟซิเนตเป็นส่วนประกอบ พืชดัดแปลงพันธุกรรมที่ได้รับการออกแบบให้ทนต่อสารกำจัดวัชพืชมีให้เลือกมากกว่าพันธุ์ต้านทานที่ได้รับการพัฒนาตามปกติ^{[ 110 ]}ในสหรัฐอเมริกา ถั่วเหลือง 93% และข้าวโพดดัดแปลงพันธุกรรมส่วนใหญ่ที่ปลูกนั้นทนต่อไกลโฟเสต^{[ 111 ]}ยีนส่วนใหญ่ที่ใช้ในการสร้างความต้านทานต่อแมลงในปัจจุบันมาจาก แบคทีเรีย Bacillus thuringiensisและเข้ารหัสสำหรับเดลต้าเอนโดท็อกซินบางส่วนใช้ยีนที่เข้ารหัสสำหรับโปรตีนฆ่าแมลงแบบพืช [ ^{112 ] ยีน}เดียวที่ใช้ในเชิงพาณิชย์เพื่อป้องกันแมลงที่ไม่ได้มาจากB. thuringiensisคือCowpea trypsin inhibitor (CpTI) CpTI ได้รับการอนุมัติให้ใช้ในฝ้ายครั้งแรกในปี 1999 และปัจจุบันอยู่ระหว่างการทดลองในข้าว^{[ 113 ] [ 114 ]}พืชดัดแปลงพันธุกรรมน้อยกว่าหนึ่งเปอร์เซ็นต์มีลักษณะอื่นๆ ซึ่งรวมถึงการให้ความต้านทานต่อไวรัส การชะลอความแก่และการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของพืช^{[ 104 ]}

ข้าวสีทองเป็นพืชดัดแปลงพันธุกรรมที่รู้จักกันดีที่สุดซึ่งมุ่งเน้นการเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการ โดยได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมด้วยยีน 3 ยีนที่สังเคราะห์เบต้าแคโรทีนซึ่งเป็นสารตั้งต้นของวิตามินเอในส่วนที่กินได้ของข้าว^{[ 70 ]}มีจุดประสงค์เพื่อผลิตอาหารเสริมที่จะปลูกและบริโภคในพื้นที่ที่มีวิตามินเอในอาหารไม่เพียงพอ [ ^{115 ]}ซึ่งคาดว่าในแต่ละปีจะทำให้เด็กอายุต่ำกว่า 5 ปีเสียชีวิต 670,000 คน^{[ 116 ] และ}ทำให้เกิดภาวะตาบอดถาวรในวัยเด็กอีก 500,000 ราย^{[ 117 ]}ข้าวสีทองดั้งเดิมผลิตแคโรทีนอยด์ได้ 1.6 ไมโครกรัมต่อกรัมและการพัฒนาเพิ่มเติมทำให้ปริมาณนี้เพิ่มขึ้นเป็น 23 เท่า^{[ 118 ]}ได้รับการอนุมัติให้ใช้เป็นอาหารครั้งแรกในปี 2018 ^{[ 119 ]}

พืชและเซลล์พืชได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อการผลิตยาชีวภาพในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพซึ่ง^เป็นกระบวนการที่เรียกว่าฟาร์มิง (pharming ) งานวิจัยได้ดำเนินการกับผักตบชวาLemna minor [ ^{120 ]}สาหร่ายChlamydomonas reinhardtii ^{[ 121 ]}และมอสPhyscomitrella patens [ ^{122 ] [ 123 ] ยา}ชีวภาพที่ผลิตได้ ได้แก่ไซโตไคน์ ฮอร์โมนแอนติบอดีเอนไซม์และวัคซีนซึ่งส่วนใหญ่สะสมอยู่ในเมล็ดพืช ยาหลายชนิดยังมีส่วนประกอบจากพืชธรรมชาติ และเส้นทางที่นำไปสู่การผลิตยาเหล่านี้ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมหรือถ่ายโอนไปยังพืชชนิดอื่นเพื่อผลิตในปริมาณที่มากขึ้น^{[ 124 ]}ตัวเลือกอื่นสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ ได้แก่โพลิเมอร์ชีวภาพ^{[ 125 ]}และเชื้อเพลิงชีวภาพ [ ^{126 ] แตก}ต่างจากแบคทีเรีย พืชสามารถดัดแปลงโปรตีนหลังการแปลรหัสทำให้สามารถสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้นได้ นอกจากนี้ ยังก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนน้อยลงด้วย^{[ 127 ]}การบำบัดรักษาได้ถูกเพาะเลี้ยงในเซลล์แครอทและยาสูบที่ดัดแปลงพันธุกรรม^{[ 128 ]}รวมถึงยาที่ใช้รักษาโรคเกาเชอร์^{[ 129 ]}

การผลิตและการเก็บรักษาวัคซีนมีศักยภาพสูงในพืชดัดแปลงพันธุกรรม วัคซีนมีราคาแพงในการผลิต ขนส่ง และบริหารจัดการ ดังนั้นการมีระบบที่สามารถผลิตวัคซีนได้ในท้องถิ่นจะช่วยให้เข้าถึงพื้นที่ยากจนและกำลังพัฒนาได้มากขึ้น^{[ 124 ]}นอกจากการทำให้วัคซีนที่แสดงออกในพืชบริสุทธิ์แล้ว ยังสามารถผลิตวัคซีนที่รับประทานได้ในพืชอีกด้วย วัคซีนที่รับประทานได้จะกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันเมื่อรับประทานเข้าไปเพื่อป้องกันโรคบางชนิด การเก็บรักษาไว้ในพืชช่วยลดต้นทุนในระยะยาว เนื่องจากสามารถกระจายได้โดยไม่ต้องเก็บรักษาในที่เย็น ไม่จำเป็นต้องทำให้บริสุทธิ์ และมีความเสถียรในระยะยาว นอกจากนี้ การอยู่ในเซลล์พืชยังช่วยป้องกันกรดในลำไส้เมื่อย่อยอาหารได้อีกด้วย อย่างไรก็ตาม ต้นทุนในการพัฒนา ควบคุม และกักเก็บพืชดัดแปลงพันธุกรรมนั้นสูง ทำให้การพัฒนาวัคซีนจากพืชในปัจจุบันส่วนใหญ่ถูกนำไปใช้ในทางการสัตวแพทย์ซึ่งมีการควบคุมที่ไม่เข้มงวดเท่า^{[ 130 ]}

พืชดัดแปลงพันธุกรรมได้รับการเสนอให้เป็นหนึ่งในวิธีการลดการปล่อยก๊าซ ที่เกี่ยวข้องกับการเกษตร เนื่องจากผลผลิตที่สูงขึ้น การใช้สารกำจัดศัตรูพืชลดลง การใช้เชื้อเพลิงรถแทรกเตอร์ลดลง และไม่ต้องไถพรวน ตามการศึกษาในปี 2021 การนำพืชดัดแปลงพันธุกรรมมาใช้อย่างแพร่หลายในสหภาพยุโรปเพียงแห่งเดียวจะช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ 33 ล้านตันเทียบเท่าคาร์บอนไดออกไซด์ 7.5% ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการเกษตร^{[ 131 ]}

สัตว์ดัดแปลงพันธุกรรมส่วนใหญ่ยังอยู่ในขั้นตอนการวิจัย โดยมีจำนวนน้อยที่ใกล้จะเข้าสู่ตลาด^{[ 132 ]}ณ ปี 2018 มีสัตว์ดัดแปลงพันธุกรรมเพียง 3 ชนิดที่ได้รับการอนุมัติ ซึ่งทั้งหมดอยู่ในสหรัฐอเมริกา แพะและไก่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อผลิตยา และปลาแซลมอนได้รับการเพิ่มขนาดการเจริญเติบโต^{[ 133 ]}แม้จะมีความแตกต่างและความยากลำบากในการดัดแปลง แต่เป้าหมายสุดท้ายก็คล้ายคลึงกับพืช สัตว์ดัดแปลงพันธุกรรมถูกสร้างขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ในการวิจัย การผลิตผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมหรือผลิตภัณฑ์บำบัด การใช้งานทางการเกษตร หรือการปรับปรุงสุขภาพ นอกจากนี้ยังมีตลาดสำหรับการสร้างสัตว์เลี้ยงดัดแปลงพันธุกรรมอีกด้วย^{[ 134 ]}

กระบวนการดัดแปลงพันธุกรรมของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมนั้นช้า ยุ่งยาก และมีราคาแพง อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีใหม่ๆ กำลังทำให้การดัดแปลงพันธุกรรมง่ายขึ้นและแม่นยำยิ่งขึ้น^{[ 135 ]}สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมตัวแรกถูกผลิตขึ้นโดยการฉีดดีเอ็นเอของไวรัสเข้าไปในตัวอ่อน แล้วจึงนำตัวอ่อนไปปลูกถ่ายในตัวเมีย^{[ 60 ]}ตัวอ่อนจะเจริญเติบโต และหวังว่าสารพันธุกรรมบางส่วนจะถูกรวมเข้ากับเซลล์สืบพันธุ์ จากนั้นนักวิจัยจะต้องรอจนกว่าสัตว์จะถึงวัยเจริญพันธุ์ แล้วจึงตรวจสอบลูกหลานเพื่อหาการมีอยู่ของยีนในทุกเซลล์ การพัฒนาระบบ แก้ไขยีน CRISPR -Cas9 เป็นวิธีที่ราคาถูกและรวดเร็วในการดัดแปลงเซลล์สืบพันธุ์ โดยตรง ซึ่งช่วยลดเวลาที่จำเป็นในการพัฒนาสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมลงครึ่งหนึ่งอย่างมีประสิทธิภาพ^{[ 136 ]}

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเป็นแบบจำลองที่ดีที่สุดสำหรับโรคของมนุษย์ ทำให้สัตว์ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมมีความสำคัญต่อการค้นพบและการพัฒนายาและวิธีการรักษาโรคร้ายแรงหลายชนิด การกำจัดยีนที่รับผิดชอบต่อความผิดปกติทางพันธุกรรมของมนุษย์ช่วยให้นักวิจัยสามารถศึกษาถึงกลไกของโรคและทดสอบวิธีการรักษาที่เป็นไปได้หนูที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ใช้กันมากที่สุดในการวิจัยทางชีวการแพทย์เนื่องจากมีราคาถูกและง่ายต่อการจัดการ หมูก็เป็นเป้าหมายที่ดีเช่นกัน เนื่องจากมีขนาดร่างกายและลักษณะทางกายวิภาคที่คล้ายคลึงกันสรีรวิทยา การตอบสนอง ทางพยาธิสรีรวิทยาและอาหาร ที่คล้ายคลึงกัน ^{[ 137 ]}ไพรเมตที่ไม่ใช่มนุษย์เป็นสิ่งมีชีวิตแบบจำลองที่คล้ายคลึงกับมนุษย์มากที่สุด แต่การยอมรับจากสาธารณชนในการใช้พวกมันเป็นสัตว์ทดลองยังไม่มากนัก^{[ 138 ]}ในปี 2552 นักวิทยาศาสตร์ได้ประกาศว่าพวกเขาประสบความสำเร็จในการถ่ายทอดยีนเข้าไปใน สายพันธุ์ ไพรเมต ( มาร์โมเซ็ต ) เป็นครั้งแรก^{[ 139 ] [ 140 ]}เป้าหมายการวิจัยแรกของพวกเขาสำหรับลิงมาร์โมเซ็ตเหล่านี้คือโรคพาร์กินสันแต่พวกเขายังพิจารณาถึงโรคกล้ามเนื้ออ่อนแรงเอแอลทีและโรคฮันติงตันด้วย^{[ 141 ]}

โปรตีนของมนุษย์ที่แสดงออกในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีแนวโน้มที่จะคล้ายคลึงกับโปรตีนตามธรรมชาติมากกว่าโปรตีนที่แสดงออกในพืชหรือจุลินทรีย์ การแสดงออกที่เสถียรได้เกิดขึ้นแล้วในแกะ หมู หนู และสัตว์อื่นๆ ในปี 2552 ยาชีวภาพของมนุษย์ตัวแรกที่ผลิตจากสัตว์ดังกล่าว ซึ่งก็คือแพะได้รับการอนุมัติ ยาATrynเป็นยาต้านการแข็งตัว ของเลือด ที่ช่วยลดโอกาสการเกิดลิ่มเลือดระหว่างการผ่าตัดหรือการคลอดบุตรและสกัดจากน้ำนมแพะ^{[ 142 ]}อัลฟา-1-แอนติทริปซินของมนุษย์เป็นโปรตีนอีกชนิดหนึ่งที่ผลิตจากแพะและใช้ในการรักษาผู้ที่มีภาวะขาดโปรตีนนี้^{[ 143 ]}อีกด้านหนึ่งทางการแพทย์คือการสร้างหมูที่มีศักยภาพมากขึ้นสำหรับการปลูกถ่ายอวัยวะของมนุษย์ ( การปลูก ถ่ายข้ามสายพันธุ์ ) หมูได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อให้อวัยวะของพวกมันไม่สามารถมีเรโทรไวรัสได้อีกต่อไป^{[ 144 ]}หรือมีการดัดแปลงเพื่อลดโอกาสการถูกปฏิเสธ^{[ 145 ] [ 146 ]}หมูไคเมอริกสามารถมีอวัยวะของมนุษย์ได้อย่างสมบูรณ์^{[ 137 ] [ 147 ]}การปลูกถ่ายหัวใจหมูที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมครั้งแรกในมนุษย์เกิดขึ้นในปี 2023 ^{[ 148 ]}และไตในปี 2024 ^{[ 149 ] [ 150 ]}

ปศุสัตว์ได้รับการดัดแปลงโดยมีจุดประสงค์เพื่อปรับปรุงลักษณะที่สำคัญทางเศรษฐกิจ เช่น อัตราการเจริญเติบโต คุณภาพของเนื้อสัตว์ องค์ประกอบของน้ำนม ความต้านทานต่อโรค และอัตราการรอดชีวิต สัตว์ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้เติบโตเร็วขึ้น มีสุขภาพดีขึ้น^{[ 151 ]}และต้านทานโรคได้ ดีขึ้น ^{[ 152 ]}การดัดแปลงยังช่วยปรับปรุงการผลิตขนแกะและสุขภาพเต้านมของวัวอีกด้วย^{[ 132 ]}แพะได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้ผลิตน้ำนมที่มีโปรตีนไหมคล้ายใยแมงมุมที่แข็งแรงในน้ำนม^{[ 153 ]}หมูที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมชื่อEnviropigถูกสร้างขึ้นโดยมีความสามารถในการย่อยฟอสฟอรัส จากพืช ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าหมูทั่วไป^{[ 154 ] [ 155 ]}พวกมันสามารถลดมลพิษทางน้ำได้เนื่องจากขับถ่ายฟอสฟอรัสในมูลสัตว์น้อยลง 30 ถึง 70% ^{[ 154 ] [ 156 ]}วัวนมได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้ผลิตน้ำนมที่เหมือนกับน้ำนมแม่ของมนุษย์^{[ 157 ]}สิ่งนี้อาจเป็นประโยชน์ต่อคุณแม่ที่ไม่สามารถผลิตน้ำนมแม่ได้ แต่ต้องการให้ลูกได้รับน้ำนมแม่แทนนมผง^{[ 158 ] [ 159 ]}นักวิจัยยังได้พัฒนาวัวที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้ผลิตน้ำนมที่ไม่ก่อให้เกิดอาการแพ้^{[ 160 ]}

นักวิทยาศาสตร์ได้ดัดแปลงพันธุกรรมสิ่งมีชีวิตหลายชนิด รวมถึงสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบางชนิด เพื่อให้มีโปรตีนเรืองแสงสีเขียว (GFP) เพื่อวัตถุประสงค์ในการวิจัย^{[ 161 ]} GFP และยีนรายงานอื่นๆ ที่คล้ายกัน ช่วยให้สามารถมองเห็นและระบุตำแหน่งของผลิตภัณฑ์จากการดัดแปลงพันธุกรรมได้ง่าย^{[ 88 ]}หมูเรืองแสงได้รับการเพาะพันธุ์เพื่อศึกษาการปลูกถ่ายอวัยวะของมนุษย์ การสร้างเซลล์รับแสงในดวงตาขึ้นใหม่^และหัวข้ออื่นๆ^{[ 162 ]}ในปี 2011 แมวเรืองแสงสีเขียวถูกสร้างขึ้นเพื่อช่วยค้นหาวิธีการรักษาโรคเอดส์และโรคอื่นๆ^{[ 163 ]}เนื่องจากไวรัสภูมิคุ้มกันบกพร่องในแมวมีความเกี่ยวข้องกับHIV [ ^{164 ]}

มีข้อเสนอแนะว่าวิศวกรรมพันธุกรรมอาจถูกนำมาใช้เพื่อนำสัตว์ที่ ใกล้ สูญพันธุ์กลับคืนมาโดยเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงจีโนมของญาติใกล้ชิดที่ยังมีชีวิตอยู่ให้คล้ายกับสัตว์ที่สูญพันธุ์ไปแล้ว และปัจจุบันกำลังมีการทดลองกับนกพิราบโดยสาร^{[ 165 ]}ยีนที่เกี่ยวข้องกับแมมมอธขนปุยได้ถูกเพิ่มเข้าไปในจีโนมของช้างแอฟริกาแม้ว่าหัวหน้าทีมวิจัยจะกล่าวว่าเขาไม่มีเจตนาที่จะสร้างช้างที่มีชีวิต และการถ่ายโอนยีนทั้งหมดและการย้อนกลับวิวัฒนาการทางพันธุกรรมหลายปีนั้นยังห่างไกลจากความเป็นไปได้^{[ 166 ] [ 167 ]}เป็นไปได้มากกว่าที่นักวิทยาศาสตร์จะใช้เทคโนโลยีนี้เพื่ออนุรักษ์สัตว์ใกล้สูญพันธุ์โดยการนำความหลากหลายที่สูญหายกลับคืนมา หรือถ่ายโอนข้อได้เปรียบทางพันธุกรรมที่พัฒนาแล้วจากสิ่งมีชีวิตที่ปรับตัวได้ไปยังสิ่งมีชีวิตที่กำลังดิ้นรน^{[ 168 ]}

การบำบัดด้วยยีน^{[ 169 ]}ใช้ไวรัสที่ได้รับการดัดแปลงทางพันธุกรรมเพื่อส่งยีนที่สามารถรักษาโรคในมนุษย์ได้ แม้ว่าการบำบัดด้วยยีนจะยังค่อนข้างใหม่ แต่ก็ประสบความสำเร็จบ้างแล้ว มีการใช้เพื่อรักษา^ความผิดปกติทางพันธุกรรมเช่นภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่องอย่างรุนแรง [ ^{170 ]}และ โรค ตาบอดแต่กำเนิดของเลเบอร์^{[ 171 ] นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาวิธีการรักษาสำหรับโรคอื่นๆ ที่ปัจจุบันรักษาไม่หาย อีก}หลายชนิด เช่น โรค ซิสติกไฟโบรซิส^{[ 172 ] โรคโลหิตจางชนิดเคียว [} 173 ^{]โรคพาร์}กินสัน^{[ 174} ] [ ^{175 ] โรคมะเร็ง[} 176 ] ^{[ 177 ] [ 178 ]โรคเบาหวาน} [ 179 ^{] โรค}หัวใจ^{[ 180 ]}และโรคกล้ามเนื้อเสื่อม [ ^{181 ]} การรักษาเหล่านี้มีผลต่อ เซลล์ร่างกายเท่านั้น ซึ่ง ^{หมายความว่า การเปลี่ยนแปลงใด ๆ}จะไม่สามารถถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้ การบำบัดยีน ในเซลล์สืบพันธุ์ส่งผลให้การเปลี่ยนแปลงใดๆ สามารถถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้ ซึ่งก่อให้เกิดความกังวลในแวดวงวิทยาศาสตร์^{[ 182 ] [ 183 ]}

ในปี 2015 CRISPR ถูกนำมาใช้เพื่อแก้ไข DNA ของตัวอ่อนมนุษย์ ที่ไม่สามารถมีชีวิต รอด ได้ ^{[ 184 ] [ 185 ]}ในเดือนพฤศจิกายน 2018 เหอ เจียนควิประกาศว่าเขาได้แก้ไขจีโนมของตัวอ่อนมนุษย์สองตัว โดยพยายามปิดใช้งาน ยีน CCR5ซึ่งเป็นยีนที่สร้างตัวรับที่ไวรัส HIV ใช้ในการเข้าสู่เซลล์ เขากล่าวว่าเด็กหญิงฝาแฝดลูลู่และนานาเกิดเมื่อไม่กี่สัปดาห์ก่อนหน้านี้ และพวกเธอมีสำเนาของยีน CCR5 ที่ทำงานได้พร้อมกับยีน CCR5 ที่ถูกปิดใช้งาน ( ภาวะโมเสก ) และยังคงมีความเสี่ยงต่อการติดเชื้อ HIV งานวิจัยนี้ถูกประณามอย่างกว้างขวางว่าผิดจริยธรรม อันตราย และยังไม่ถึงเวลาอันควร^{[ 186 ]}

ปลาที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมถูกนำมาใช้ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เลี้ยงเป็นสัตว์เลี้ยง และเป็นแหล่งอาหารการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำเป็นอุตสาหกรรมที่กำลังเติบโต โดยปัจจุบันผลิตปลาได้มากกว่าครึ่งหนึ่งของปริมาณปลาที่บริโภคทั่วโลก^{[ 188 ]}ด้วยวิศวกรรมพันธุกรรม ทำให้สามารถเพิ่มอัตราการเจริญเติบโต ลดปริมาณอาหารที่บริโภค กำจัดคุณสมบัติที่ก่อให้เกิดภูมิแพ้ เพิ่มความทนทานต่อความเย็น และเพิ่มความต้านทานต่อโรคได้ นอกจากนี้ ปลายังสามารถใช้ในการตรวจจับมลพิษทางน้ำหรือทำหน้าที่เป็นเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพได้อีกด้วย^{[ 189 ]}

หลายกลุ่มได้พัฒนาปลาซีบราฟิชเพื่อตรวจจับมลพิษโดยการติดโปรตีนเรืองแสงเข้ากับยีนที่ถูกกระตุ้นโดยการมีอยู่ของสารมลพิษ จากนั้นปลาจะเรืองแสงและสามารถใช้เป็นเซนเซอร์ด้านสิ่งแวดล้อมได้^{[ 190 ] [ 191 ]} GloFish เป็นแบรนด์ของปลาซีบรา ฟิชเรืองแสงที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรม มีสีแดง เขียว และส้มเรืองแสงสดใส เดิมทีได้รับการพัฒนาโดยกลุ่มหนึ่งเพื่อตรวจจับมลพิษ แต่ปัจจุบันเป็นส่วนหนึ่งของการค้าปลาสวยงาม กลายเป็นสัตว์ดัดแปลงพันธุกรรมตัวแรกที่วางจำหน่ายเป็นสัตว์เลี้ยงในที่สาธารณะเมื่อปี 2546 ในสหรัฐอเมริกา^{[ 192 ]}

ปลา GM ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิจัยพื้นฐานด้านพันธุศาสตร์และการพัฒนา ปลาสองชนิดที่นิยมดัดแปลงมากที่สุด ได้แก่ ปลาซีบราฟิชและ ปลาเมดากะ เนื่องจากมี คอเรียน (เยื่อในไข่) ที่โปร่งใส พัฒนาอย่างรวดเร็ว และตัวอ่อนระยะเซลล์เดียวสามารถมองเห็นและฉีดดีเอ็นเอทรานส์เจนิกได้ง่าย^{[ 193 ]}ปลาซีบราฟิชเป็นสิ่งมีชีวิตต้นแบบสำหรับกระบวนการพัฒนาการสร้างใหม่พันธุศาสตร์ พฤติกรรม กลไกของโรค และการทดสอบความเป็นพิษ^{[ 194 ]}ความโปร่งใสของพวกมันช่วยให้นักวิจัยสามารถสังเกตขั้นตอนการพัฒนา การทำงานของลำไส้ และการเจริญเติบโตของเนื้องอกได้^{[ 195 ] [ 196 ]}การสร้างโปรโตคอลทรานส์เจนิก (ทั้งสิ่งมีชีวิต เซลล์ หรือเนื้อเยื่อเฉพาะ ติดแท็กด้วยยีนรายงาน) ได้เพิ่มระดับข้อมูลที่ได้รับจากการศึกษาปลาเหล่านี้^{[ 197 ]}

ปลาจีเอ็มโอได้รับการพัฒนาโดยใช้ตัวกระตุ้นที่ผลักดันให้เกิดการผลิตฮอร์โมนการเจริญเติบโต มากเกินไป เพื่อใช้ใน อุตสาหกรรมการเพาะ เลี้ยง สัตว์น้ำ เพื่อเพิ่มความเร็วในการเจริญเติบโตและอาจลดแรงกดดันในการจับปลาในธรรมชาติ ส่งผลให้มีการเพิ่มการเจริญเติบโตอย่างมากในหลายสายพันธุ์ รวมถึงปลาแซลมอน^{[ 198 ]}ปลา เทราต์ ^{[ 199 ]}และปลานิล^{[ 200 ]} บริษัทเทคโนโลยีชีวภาพ AquaBounty Technologiesได้ผลิตปลาแซลมอน (เรียกว่าปลาแซลมอน AquAdvantage ) ที่สามารถเจริญเติบโตเต็มที่ได้ในเวลาครึ่งหนึ่งของปลาแซลมอนในธรรมชาติ^{[ 201 ]}ได้รับการอนุมัติจากหน่วยงานกำกับดูแลในปี 2015 ซึ่งเป็นอาหารจีเอ็มโอที่ไม่ใช่พืชชนิดแรกที่วางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์^{[ 202 ]}ณ เดือนสิงหาคม 2017 ปลาแซลมอนจีเอ็มโอวางจำหน่ายในแคนาดา^{[ 203 ]}การขายในสหรัฐอเมริกาเริ่มขึ้นในเดือนพฤษภาคม 2021 ^{[ 204 ]}

ในการวิจัยทางชีววิทยา แมลงวันผลไม้ดัดแปลงพันธุกรรม ( Drosophila melanogaster ) เป็นสิ่งมีชีวิตต้นแบบที่ใช้ในการศึกษาผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมต่อการพัฒนา^{[ 206 ]}แมลงวันผลไม้มักถูกเลือกใช้มากกว่าสัตว์ชนิดอื่น ๆ เนื่องจากมีวงจรชีวิตสั้นและต้องการการดูแลรักษาน้อย นอกจากนี้ยังมีจีโนมที่ค่อนข้างเรียบง่ายเมื่อเทียบกับสัตว์มีกระดูกสันหลัง หลายชนิด โดยทั่วไปจะมีเพียงสำเนาเดียวของแต่ละยีน ทำให้ การวิเคราะห์ ลักษณะภายนอกทำได้ง่าย^{[ 207 ]} Drosophilaถูกนำมาใช้ในการศึกษาพันธุศาสตร์และการถ่ายทอดทางพันธุกรรม การพัฒนาของตัวอ่อน การเรียนรู้ พฤติกรรม และการแก่ชรา^{[ 208 ]}การค้นพบทรานสโพซอนโดยเฉพาะอย่างยิ่งp-elementในDrosophilaเป็นวิธีการแรก ๆ ในการเพิ่มทรานส์ยีนลงในจีโนมของพวกมัน แม้ว่าในปัจจุบันจะมีเทคนิคการแก้ไขยีนที่ทันสมัยกว่าเข้ามาแทนที่แล้ว^{[ 209 ]}

เนื่องจากยุงมีความสำคัญต่อสุขภาพของมนุษย์ นักวิทยาศาสตร์จึงกำลังมองหาวิธีการควบคุมยุงผ่านทางวิศวกรรมพันธุกรรม ยุงที่ต้านทานโรคมาลาเรียได้รับการพัฒนาในห้องปฏิบัติการโดยการใส่ยีนที่ลดการเจริญเติบโตของปรสิตมาลาเรีย^{[ 210 ]}จากนั้นใช้เอนโดนิวคลีเอสแบบโฮมมิ่งเพื่อแพร่กระจายยีนนั้นอย่างรวดเร็วทั่วประชากรยุงตัวผู้ (เรียกว่ายีนไดรฟ์ ) ^{[ 211 ] [ 212 ]}แนวทางนี้ได้รับการพัฒนาต่อไปโดยใช้ยีนไดรฟ์เพื่อแพร่กระจายยีนที่ทำให้ตายได้^{[ 213 ] [ 214 ]}ในการทดลอง ประชากร ยุงลาย Aedes aegyptiซึ่งเป็นพาหะสำคัญที่สุดของไข้เลือดออกและไวรัสซิกา ลดลงระหว่าง 80% ถึง 90% ^{[ 215 ] [ 216 ] [ 214 ]}อีกแนวทางหนึ่งคือการใช้เทคนิคแมลงที่เป็นหมันโดยที่ยุงตัวผู้ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้เป็นหมันจะแข่งขันกับยุงตัวผู้ที่สามารถอยู่รอดได้ เพื่อลดจำนวนประชากร^{[ 217 ]}

แมลงศัตรูพืชชนิดอื่นที่น่าสนใจคือผีเสื้อกลางคืนผีเสื้อกลางคืนชนิด Diamondbackก่อให้เกิดความเสียหายมูลค่า 4 ถึง 5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในแต่ละปีทั่วโลก^{[ 218 ]}วิธีการนี้คล้ายกับเทคนิคการทำให้เป็นหมันที่ทดสอบกับยุง โดยที่ตัวผู้จะถูกดัดแปลงพันธุกรรมด้วยยีนที่ป้องกันไม่ให้ตัวเมียที่เกิดมาเจริญเติบโต เต็มที่ ^{[ 219 ]}พวกมันได้รับการทดลองภาคสนามในปี 2017 ^{[ 218 ]}ก่อนหน้านี้มีการปล่อยผีเสื้อกลางคืนที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมในการทดลองภาคสนาม^{[ 220 ]}ในกรณีนี้ สายพันธุ์ของ หนอน เจาะฝ้ายสีชมพูที่ถูกทำให้เป็นหมันด้วยรังสีได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้แสดงโปรตีนเรืองแสงสีแดงทำให้ง่ายขึ้นสำหรับนักวิจัยในการตรวจสอบพวกมัน^{[ 221 ]}

หนอนไหม ซึ่งเป็นระยะตัวอ่อนของBombyx moriเป็นแมลงที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจในการเลี้ยงไหมนักวิทยาศาสตร์กำลังพัฒนากลยุทธ์เพื่อเพิ่มคุณภาพและปริมาณของไหม นอกจากนี้ยังมีศักยภาพในการใช้เครื่องจักรผลิตไหมเพื่อสร้างโปรตีนที่มีค่าอื่นๆ^{[ 222 ]}โปรตีนที่พัฒนาขึ้นในปัจจุบันที่สามารถแสดงออกโดยหนอนไหม ได้แก่อัลบูมินในซีรั่มของมนุษย์คอลลาเจน α-chain ของมนุษย์แอนติบอดีโมโนโคลนอลของหนูและN-ไกลคาเนส [ ^{223 ] มี}การสร้างหนอนไหมที่สามารถผลิตไหมแมงมุมซึ่งเป็นไหมที่แข็งแรงกว่าแต่เก็บเกี่ยวได้ยากมาก^{[ 224 ]}และแม้แต่ไหมชนิดใหม่ๆ^{[ 225 ]}

มีการพัฒนาระบบเพื่อสร้างสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรมในสัตว์ชนิดอื่นๆ อีกมากมาย ไก่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ มากมาย ซึ่งรวมถึงการศึกษาการพัฒนาของตัวอ่อน^{[ 226 ]}การป้องกันการแพร่กระจายของไข้หวัดนก^{[ 227 ]}และการให้ข้อมูลเชิงลึกด้านวิวัฒนาการโดยใช้วิศวกรรมย้อนกลับเพื่อสร้างฟีโนไทป์ที่คล้ายไดโนเสาร์^{[ 228 ]}ไก่ดัดแปลงพันธุกรรมที่ผลิตยาKanumaซึ่งเป็นเอนไซม์ที่ใช้รักษาโรคหายากในไข่ของมัน ได้รับการอนุมัติจากหน่วยงานกำกับดูแลของสหรัฐฯ ในปี 2015 ^{[ 229 ]}กบดัดแปลงพันธุกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งXenopus laevisและXenopus tropicalisถูกนำมาใช้ใน การวิจัย ชีววิทยาการพัฒนากบดัดแปลงพันธุกรรมยังสามารถใช้เป็นเซนเซอร์ตรวจจับมลพิษ โดยเฉพาะสารเคมีที่รบกวนระบบต่อมไร้ท่อ [ ^{230 ] มี}ข้อเสนอให้ใช้การดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อควบคุมคางคกอ้อยในออสเตรเลีย^{[ 231 ] [ 232 ]}

หนอนตัวกลมCaenorhabditis elegansเป็นสิ่งมีชีวิตต้นแบบที่สำคัญชนิดหนึ่งสำหรับการวิจัยชีววิทยาโมเลกุล [ ^{233 ] การ}แทรกแซง RNA (RNAi) ถูกค้นพบในC. elegans ^{[ 234 ]}และสามารถเหนี่ยวนำได้โดยการป้อนแบคทีเรียที่ดัดแปลงให้แสดงออกRNA สองสาย^{[ 235 ]}นอกจากนี้ยังค่อนข้างง่ายที่จะผลิตหนอนตัวกลมที่ดัดแปลงพันธุกรรมได้อย่างเสถียร และสิ่งนี้พร้อมกับ RNAi เป็นเครื่องมือหลักที่ใช้ในการศึกษายีนของพวกมัน^{[ 236 ]}การใช้หนอนตัวกลมที่ดัดแปลงพันธุกรรมที่พบได้บ่อยที่สุดคือการศึกษาการแสดงออกและตำแหน่งของยีนโดยการติดยีนรายงาน ยีนดัดแปลงยังสามารถรวมกับเทคนิค RNAi เพื่อกู้คืนฟีโนไทป์ ศึกษาการทำงานของยีน ถ่ายภาพการพัฒนาของเซลล์แบบเรียลไทม์ หรือควบคุมการแสดงออกสำหรับเนื้อเยื่อหรือระยะการพัฒนาที่แตกต่างกัน^{[ 236 ]}หนอนตัวกลมที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมถูกนำมาใช้ในการศึกษาไวรัส^{[ 237 ]}พิษวิทยา^{[ 238 ]}โรค^{[ 239 ] [ 240 ]}และตรวจจับสารมลพิษในสิ่งแวดล้อม^{[ 241 ]}

ยีนที่ทำให้เกิดภาวะผิวเผือกในแตงกวาทะเลถูกค้นพบและนำมาใช้ในการสร้างแตงกวาทะเลสีขาวซึ่งเป็นอาหารรสเลิศที่หายาก เทคโนโลยีนี้ยังเปิดโอกาสให้ตรวจสอบยีนที่รับผิดชอบต่อลักษณะที่ผิดปกติบางอย่างของแตงกวาทะเล รวมถึงการจำศีลในฤดูร้อนการควักไส้ และการสลายร่างกายเมื่อตาย^{[ 242 ]}หนอนแบนมีความสามารถในการสร้างตัวเองขึ้นใหม่จากเซลล์เดียว^{[ 243 ]}จนถึงปี 2017 ยังไม่มีวิธีที่มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนแปลงพวกมัน ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการวิจัย ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ได้สร้างหนอนแบนที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเป็นครั้งแรกโดยใช้การฉีดไมโครและการฉายรังสี^{[ 244 ]}หนอนขน ซึ่ง เป็นหนอนทะเลชนิดหนึ่งได้รับการดัดแปลงแล้ว เป็นที่น่าสนใจเนื่องจากวงจรการสืบพันธุ์ของมันสอดคล้องกับข้างขึ้นข้างแรม ความสามารถในการสร้างใหม่ และอัตราการวิวัฒนาการที่ช้า^{[ 245 ] สัตว์ใน กลุ่ม} Cnidariaเช่นไฮดราและดอกไม้ทะเลNematostella vectensisเป็นสิ่งมีชีวิตต้นแบบที่น่าสนใจสำหรับการศึกษาการวิวัฒนาการของภูมิคุ้มกันและกระบวนการพัฒนาบางอย่าง^{[ 246 ]}สัตว์อื่นๆ ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรม ได้แก่^หอยทาก[ 247 ^{] จิ้งจก}เต่า [ 248 ^{] กุ้ง}เครย์ฟิชหอยนางรมกุ้งหอยกาบหอยเป๋าฮื้อ^{[ 249 ]}และฟองน้ำ^{[ 250 ]}

Ochrophytes เป็นกลุ่มสาหร่าย ที่มีความหลากหลายซึ่งประกอบด้วยสิ่งมีชีวิต ที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจ เช่นไดอะตอมและสาหร่ายเคลป์^{[ 251 ]}

สาหร่ายสีน้ำตาล 4 ชนิด: ^{[ 252 ]}

• เอ็กโทคาร์ปัส สปีชีส์
• สคิโตไซฟอน พรอมิสคูส
• Laminaria digitata (สาหร่ายทะเลชนิดหนึ่ง)
• Undaria pinnatifida (สาหร่ายวากาเมะ)

Saccharina japonica (สาหร่ายเคลป์หวาน) ^{[ 253 ]}

เอกสารเกี่ยวกับการใช้การดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อการอนุรักษ์ป่าสาหร่ายทะเล^{[ 254 ]}

การทบทวนวรรณกรรม^{[ 255 ]}

Phaeodactylum tricornutum ^{[ 256 ] [ 257 ] [ 258 ] [ 259 ] [ 260 ]}

Thalassiosira pseudonana ^{[ 261 ]}

Chaetoceros muelleri ^{[ 262 ]}

Nannochloropsis oceanica ^{[ 263 ]}

เชื้อราสามารถนำมาใช้ในกระบวนการต่างๆ ได้มากมายเช่นเดียวกับแบคทีเรีย สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม ยีสต์ได้รวมข้อดีของแบคทีเรียเข้าด้วยกัน คือเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่จัดการและเจริญเติบโตได้ง่าย พร้อมกับการดัดแปลงโปรตีนขั้นสูงที่พบในยูคาริโอตพวกมันสามารถนำมาใช้ผลิตโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ซับซ้อนเพื่อใช้ในอาหาร ยา ฮอร์โมน และสเตียรอยด์^{[ 264 ]}ยีสต์มีความสำคัญต่อการผลิตไวน์ และในปี 2016 ยีสต์ดัดแปลงพันธุกรรมสองชนิดที่เกี่ยวข้องกับการหมักไวน์ได้รับการจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ในสหรัฐอเมริกาและแคนาดา ชนิดหนึ่งเพิ่ม ประสิทธิภาพ การหมักมาโลแลคติกในขณะที่อีกชนิดหนึ่งป้องกันการผลิต สารประกอบ เอทิลคาร์บาเมต ที่เป็นอันตราย ในระหว่างการหมัก^{[ 265 ]}นอกจากนี้ยังมีความก้าวหน้าในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจากเชื้อราดัดแปลงพันธุกรรม อีกด้วย ^{[ 266 ]}

เชื้อราซึ่งเป็น เชื้อก่อโรคที่พบได้บ่อยที่สุดในแมลง จึงเป็นสารชีวภัณฑ์ กำจัดศัตรูพืชที่น่าสนใจ ต่างจากแบคทีเรียและไวรัส เชื้อรามีข้อได้เปรียบในการทำให้แมลงติดเชื้อได้โดยการสัมผัสเพียงอย่างเดียว แม้ว่าประสิทธิภาพของเชื้อราจะด้อยกว่าสารเคมีกำจัดศัตรูพืชก็ตามวิศวกรรมพันธุกรรมสามารถปรับปรุงความรุนแรงของเชื้อราได้ โดยปกติแล้วจะทำได้โดยการเพิ่มโปรตีนที่มีความรุนแรงมากขึ้น^{[ 267 ]}เพิ่มอัตราการติดเชื้อหรือเพิ่มความคงทนของสปอร์^{[ 268 ]}พาหะนำโรคหลายชนิดมีความอ่อนไหวต่อเชื้อราที่ก่อโรคในแมลง ยุงเป็นเป้าหมายที่น่าสนใจสำหรับการควบคุมทางชีวภาพยุงเป็นพาหะนำโรคอันตรายหลายชนิด รวมถึงมาลาเรียไข้เหลืองและไข้เลือดออกยุงสามารถวิวัฒนาการได้อย่างรวดเร็ว ดังนั้นจึงเป็นการสร้างสมดุลระหว่างการกำจัดยุงก่อนที่เชื้อพลาสโมเดียมที่ยุงเป็นพาหะจะกลายเป็นโรคติดเชื้อ แต่ก็ไม่เร็วเกินไปจนทำให้ ยุง ดื้อต่อเชื้อรา โดยการดัดแปลงพันธุกรรมของเชื้อรา เช่นMetarhizium anisopliaeและBeauveria bassianaเพื่อชะลอการพัฒนาความสามารถในการติดเชื้อของยุงแรงกดดันในการคัดเลือกเพื่อพัฒนาความต้านทานจึงลดลง^{[ 269 ]}กลยุทธ์อีกอย่างหนึ่งคือการเพิ่มโปรตีนให้กับเชื้อราที่ขัดขวางการแพร่กระจายของมาลาเรีย^{[ 269 ]}หรือกำจัดพลาสโมเดียม ออก ไปทั้งหมด^{[ 270 ]}

เห็ด Agaricus bisporusหรือเห็ดกระดุมขาวทั่วไป ได้รับการแก้ไขยีนเพื่อต้านทานการเปลี่ยนสีเป็นสีน้ำตาล ทำให้มีอายุการเก็บรักษา ที่ยาวนานขึ้น กระบวนการนี้ใช้ CRISPRเพื่อกำจัดยีนที่เข้ารหัสเอนไซม์โพลีฟีนอลออกซิเดส เนื่องจากไม่ได้นำ DNA จากภายนอกเข้าไปในสิ่งมีชีวิต จึงไม่ถือว่าอยู่ภายใต้การควบคุมของกรอบ GMO ที่มีอยู่ และด้วยเหตุนี้จึงเป็นสิ่งมีชีวิตที่ได้รับการแก้ไขด้วย CRISPR ตัวแรกที่ได้รับการอนุมัติให้เผยแพร่ ^{[ 271 ]}สิ่งนี้ได้เพิ่มความเข้มข้นของการถกเถียงว่าสิ่งมีชีวิตที่ได้รับการแก้ไขยีนควรได้รับการพิจารณาว่าเป็นสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรมหรือไม่ ^{[ 272 ]}และควรมีการควบคุมอย่างไร ^{[ 273 ]}

ซ้าย:แบคทีเรียที่ได้รับการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมด้วยpGLOภายใต้แสงปกติ ขวา:แบคทีเรียที่ได้รับการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมด้วย pGLO ที่มองเห็นได้ภายใต้แสงอัลตราไวโอเลต

แบคทีเรียเป็นสิ่งมีชีวิตกลุ่มแรกที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมในห้องปฏิบัติการ เนื่องจากความง่ายในการดัดแปลงโครโมโซมของพวกมัน^{[ 274 ]}ความง่ายนี้ทำให้แบคทีเรียกลายเป็นเครื่องมือสำคัญในการสร้าง GMO อื่นๆ ยีนและข้อมูลทางพันธุกรรมอื่นๆ จากสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิดสามารถเพิ่มลงในพลาสมิดและแทรกเข้าไปในแบคทีเรียเพื่อการจัดเก็บและการดัดแปลง แบคทีเรียมีราคาถูก เพาะเลี้ยงง่าย สามารถขยายพันธุ์แบบโคลนได้ขยายพันธุ์ได้อย่างรวดเร็ว และสามารถเก็บรักษาไว้ที่อุณหภูมิ -80 °C ได้เกือบตลอดไป เมื่อแยกยีนออกมาแล้ว ก็สามารถเก็บไว้ภายในแบคทีเรียได้ ทำให้มีแหล่งจัดหาที่ไม่จำกัดสำหรับการวิจัย^{[ 275 ]}พลาสมิดแบบกำหนดเองจำนวนมากทำให้การจัดการ DNA ที่สกัดจากแบคทีเรียทำได้ค่อนข้างง่าย^{[ 276 ]}

ความง่ายในการใช้งานทำให้พวกมันเป็นเครื่องมือที่ยอดเยี่ยมสำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่ต้องการศึกษาการทำงานของยีนและวิวัฒนาการสิ่งมีชีวิตต้นแบบที่ง่ายที่สุดมาจากแบคทีเรีย โดยความเข้าใจเบื้องต้นส่วนใหญ่เกี่ยวกับชีววิทยาโมเลกุล ของเรา มาจากการศึกษาEscherichia coli [ ^{277 ] นัก}วิทยาศาสตร์สามารถจัดการและรวมยีนภายในแบคทีเรียได้อย่างง่ายดายเพื่อสร้างโปรตีนใหม่หรือโปรตีนที่ถูกรบกวน และสังเกตผลกระทบที่มีต่อระบบโมเลกุลต่างๆ นักวิจัยได้รวมยีนจากแบคทีเรียและอาร์เคียทำให้เกิดความเข้าใจว่าทั้งสองชนิดนี้แยกสายวิวัฒนาการกันอย่างไรในอดีต^{[ 278 ]}ในสาขาชีววิทยาสังเคราะห์พวกมันถูกนำมาใช้เพื่อทดสอบวิธีการสังเคราะห์ต่างๆ ตั้งแต่การสังเคราะห์จีโนมไปจนถึงการสร้างนิวคลีโอไทด์ใหม่^{[ 279 ] [ 280 ] [ 281 ]}

แบคทีเรียถูกนำมาใช้ในการผลิตอาหารมาเป็นเวลานานแล้ว และมีการพัฒนาและคัดเลือกสายพันธุ์เฉพาะเพื่อใช้ในงานดังกล่าวในระดับอุตสาหกรรมพวกมันสามารถใช้ในการผลิตเอนไซม์กรดอะมิโน สารปรุงแต่งรสและสารประกอบอื่นๆ ที่ใช้ในการผลิตอาหาร ด้วยความก้าวหน้าของวิศวกรรมพันธุกรรม การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมใหม่ๆ สามารถนำมาใช้กับแบคทีเรียเหล่านี้ได้อย่างง่ายดาย แบคทีเรียที่ใช้ในการผลิตอาหารส่วนใหญ่เป็นแบคทีเรียกรดแลคติกและนี่คือจุดที่การวิจัยส่วนใหญ่เกี่ยวกับการดัดแปลงพันธุกรรมของแบคทีเรียที่ใช้ในการผลิตอาหารได้มุ่งไป แบคทีเรียสามารถถูกดัดแปลงให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ลดการผลิตสารพิษที่เป็นผลพลอยได้ เพิ่มผลผลิต สร้างสารประกอบที่ดีขึ้น และกำจัดวิถีที่ไม่จำเป็น [ 265 ] ผลิตภัณฑ์อาหารจากแบคทีเรียที่ดัดแปลงพันธุกรรม ได้แก่ อัลฟา-อะไมเลส ซึ่งเปลี่ยนแป้งให้^{เป็นน้ำตาลโมโนแซ็กคาไรด์}ไคโมซิน ซึ่งทำให้โปรตีนในนมจับตัวเป็นก้อนสำหรับการทำชีส และเพคติเนสซึ่งช่วยปรับปรุงความใสของน้ำผลไม้^{[ 282 ]}ส่วนใหญ่ผลิตในสหรัฐอเมริกา และถึงแม้จะมีกฎระเบียบที่อนุญาตให้ผลิตในยุโรป แต่ในปี 2015 ก็ยังไม่มีผลิตภัณฑ์อาหารที่ได้จากแบคทีเรียวางจำหน่ายในยุโรป^{[ 283 ]}

แบคทีเรียที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมถูกนำมาใช้ในการผลิตโปรตีนจำนวนมากเพื่อใช้ในอุตสาหกรรม โดยทั่วไปแล้วแบคทีเรียจะถูกเพาะเลี้ยงจนมีปริมาณมากก่อนที่จะกระตุ้นยีนที่เข้ารหัสโปรตีน จากนั้นจึงเก็บเกี่ยวแบคทีเรียและแยกโปรตีนที่ต้องการออกมา^{[ 284 ]}ต้นทุนการสกัดและการทำให้บริสุทธิ์ที่สูงส่งผลให้มีการผลิตเฉพาะผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูงในระดับอุตสาหกรรมเท่านั้น^{[ 285 ]}ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่เหล่านี้เป็นโปรตีนของมนุษย์ที่ใช้ในทางการแพทย์^{[ 286 ]}โปรตีนเหล่านี้จำนวนมากไม่สามารถหรือยากที่จะได้รับโดยวิธีการทางธรรมชาติ และมีโอกาสน้อยที่จะปนเปื้อนด้วยเชื้อโรค ทำให้มีความปลอดภัยมากขึ้น^{[ 284 ]}การใช้แบคทีเรียดัดแปลงพันธุกรรมทางการแพทย์ครั้งแรกคือการผลิตโปรตีนอินซูลินเพื่อรักษาโรคเบาหวาน^{[ 287 ]}ยาอื่นๆ ที่ผลิตได้ ได้แก่ปัจจัยการแข็งตัวของเลือด^{เพื่อ}รักษา^โรคฮีโมฟีเลีย [ ^{288 ]}ฮอร์โมนการเจริญเติบโตของมนุษย์ เพื่อรักษาโรค แคระแกร็นหลายรูปแบบ[ ^{289 ] [ 290 ]}อินเตอร์เฟรอนเพื่อรักษามะเร็งบางชนิดอิริโทรโปเอตินสำหรับผู้ป่วยโลหิตจาง และตัวกระตุ้นพลาสมิโนเจนในเนื้อเยื่อซึ่งละลายลิ่มเลือด^{[ 284 ]}นอกเหนือจากทางการแพทย์แล้ว ยังมีการใช้แบคทีเรียเหล่านี้ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ [ ^{291 ] มี}ความสนใจในการพัฒนาระบบการแสดงออกภายนอกเซลล์ภายในแบคทีเรียเพื่อลดต้นทุนและทำให้การผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆ ประหยัดมากขึ้น^{[ 285 ]}

ด้วยความเข้าใจที่มากขึ้นเกี่ยวกับบทบาทของไมโครไบโอมที่มีต่อสุขภาพของมนุษย์ ทำให้มีศักยภาพในการรักษาโรคโดยการดัดแปลงพันธุกรรมของแบคทีเรียให้กลายเป็นตัวแทนในการรักษาได้ แนวคิดต่างๆ ได้แก่ การดัดแปลงแบคทีเรียในลำไส้เพื่อให้ทำลายแบคทีเรียที่เป็นอันตราย หรือการใช้แบคทีเรียเพื่อทดแทนหรือเพิ่มเอนไซม์หรือโปรตีนที่ขาดไป งานวิจัยหนึ่งมุ่งเน้นไปที่การดัดแปลงLactobacillusซึ่งเป็นแบคทีเรียที่ให้การป้องกันHIV ตามธรรมชาติ ด้วยยีนที่จะช่วยเพิ่มการป้องกันนี้ให้ดียิ่งขึ้น หากแบคทีเรียไม่ก่อตัวเป็นกลุ่มภายในร่างกายของผู้ป่วย บุคคลนั้นจะต้องรับประทานแบคทีเรียที่ดัดแปลงแล้วซ้ำๆ เพื่อให้ได้ปริมาณที่ต้องการ การทำให้แบคทีเรียสามารถก่อตัวเป็นกลุ่มได้อาจเป็นวิธีแก้ปัญหาในระยะยาว แต่ก็อาจทำให้เกิดข้อกังวลด้านความปลอดภัยได้เช่นกัน เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างแบคทีเรียกับร่างกายมนุษย์ยังไม่เป็นที่เข้าใจดีเท่ากับยาแผนปัจจุบัน มีข้อกังวลว่าการถ่ายทอดยีนในแนวนอนไปยังแบคทีเรียอื่นๆ อาจมีผลกระทบที่ไม่ทราบแน่ชัด ณ ปี 2018 มีการทดลองทางคลินิกที่กำลังดำเนินการอยู่เพื่อทดสอบประสิทธิภาพและความปลอดภัยของการรักษาเหล่านี้^{[ 292 ]}

แบคทีเรียถูกนำมาใช้ในการเกษตรมานานกว่าศตวรรษ พืชผลได้รับการปลูกเชื้อด้วยไรโซเบียม (และเมื่อเร็ว ๆ นี้คืออะโซสปิริลลัม ) เพื่อเพิ่มผลผลิตหรือเพื่อให้สามารถปลูกได้นอกถิ่นที่อยู่ ดั้งเดิม การใช้แบคทีริโอเฟอโรนซิส (Bt) และแบคทีเรียอื่น ๆ สามารถช่วยปกป้องพืชผลจากการระบาดของแมลงและโรคพืช ด้วยความก้าวหน้าทางวิศวกรรมพันธุกรรม แบคทีเรียเหล่านี้ได้รับการดัดแปลงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและขยายช่วงโฮสต์ นอกจากนี้ยังมีการเพิ่มเครื่องหมายเพื่อช่วยในการติดตามการแพร่กระจายของแบคทีเรีย แบคทีเรียที่อาศัยอยู่ตามธรรมชาติในพืชผลบางชนิดก็ได้รับการดัดแปลงเช่นกัน ในบางกรณีเพื่อแสดงออกถึงยีน Bt ที่รับผิดชอบต่อความต้านทานต่อศัตรูพืช สายพันธุ์ของแบคทีเรียPseudomonas ทำให้เกิดความเสียหายจากน้ำค้างแข็งโดย การสร้างผลึกน้ำแข็งรอบ ๆ ตัวเอง ซึ่งนำไปสู่การพัฒนาแบคทีเรียที่ไม่มีการสร้างน้ำแข็งซึ่งมีการกำจัดยีนที่สร้างน้ำแข็งออกไป เมื่อนำไปใช้กับพืชผล พวกมันสามารถแข่งขันกับแบคทีเรียที่ไม่ได้รับการดัดแปลงและให้ความต้านทานต่อน้ำค้างแข็งได้บ้าง^{[ 293 ]}

การใช้งานอื่นๆ ของแบคทีเรียดัดแปลงพันธุกรรม ได้แก่การบำบัดทาง ชีวภาพ ซึ่งใช้แบคทีเรียในการเปลี่ยนสารมลพิษให้เป็นรูปแบบที่มีความเป็นพิษน้อยลง วิศวกรรมพันธุกรรมสามารถเพิ่มระดับของเอนไซม์ที่ใช้ในการย่อยสลายสารพิษ หรือทำให้แบคทีเรียมีความเสถียรมากขึ้นภายใต้สภาวะแวดล้อม^{[ 294 ]}ศิลปะชีวภาพยังถูกสร้างขึ้นโดยใช้แบคทีเรียดัดแปลงพันธุกรรม ในช่วงทศวรรษ 1980 ศิลปินJon Davisและนักพันธุศาสตร์Dana Boydได้แปลงสัญลักษณ์ภาษาเยอรมันสำหรับความเป็นหญิง (ᛉ) เป็นรหัสไบนารี จากนั้นเป็นลำดับดีเอ็นเอ ซึ่งถูกแสดงออกในEscherichia coli [ ^{295 ] สิ่ง}นี้ได้รับการพัฒนาไปอีกขั้นในปี 2012 เมื่อมีการเข้ารหัสหนังสือทั้งเล่มลงบนดีเอ็นเอ^{[ 296 ]}ภาพวาดยังถูกสร้างขึ้นโดยใช้แบคทีเรียที่แปลงสภาพด้วยโปรตีนเรืองแสง^{[ 295 ]}

ไวรัสมักถูกดัดแปลงเพื่อให้สามารถใช้เป็นพาหะในการแทรกข้อมูลทางพันธุกรรมเข้าไปในสิ่งมีชีวิตอื่น กระบวนการนี้เรียกว่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและหากประสบความสำเร็จ ผู้รับ DNA ที่นำเข้ามาจะกลายเป็นสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม ไวรัสแต่ละชนิดมีประสิทธิภาพและความสามารถที่แตกต่างกัน นักวิจัยสามารถใช้สิ่งนี้เพื่อควบคุมปัจจัยต่างๆ รวมถึงตำแหน่งเป้าหมาย ขนาดของส่วนที่แทรกเข้าไป และระยะเวลาของการแสดงออกของยีน ลำดับที่เป็นอันตรายใดๆ ที่มีอยู่ในไวรัสจะต้องถูกกำจัดออกไป ในขณะที่ลำดับที่ช่วยให้สามารถส่งยีนได้อย่างมีประสิทธิภาพจะถูกเก็บไว้^{[ 297 ]}

แม้ว่าเวกเตอร์ไวรัสจะสามารถใช้เพื่อแทรก DNA เข้าไปในสิ่งมีชีวิตเกือบทุกชนิดได้ แต่มีความสำคัญเป็นพิเศษในด้านศักยภาพในการรักษาโรคในมนุษย์ แม้ว่าส่วนใหญ่จะยังอยู่ในขั้นตอนการทดลอง^{[ 298 ]}แต่ก็ประสบความสำเร็จบ้างในการใช้ยีนบำบัดเพื่อทดแทนยีนที่บกพร่อง ซึ่งเห็นได้ชัดที่สุดในการรักษาผู้ป่วยที่มีภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่องอย่างรุนแรงที่เกิดจากการขาดเอนไซม์อะดีโนซีนดีอะมีเนส (ADA-SCID) ^{[ 299 ]}แม้ว่าการเกิดโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาวในผู้ป่วย ADA-SCID บางราย^{[ 300 ]}ประกอบกับการเสียชีวิตของเจสซี เกลซิงเกอร์ในการทดลองเมื่อปี 1999 จะทำให้การพัฒนาแนวทางนี้ล่าช้าไปหลายปี^{[ 301 ]}ในปี 2009 ความก้าวหน้าครั้งสำคัญอีกครั้งเกิดขึ้นเมื่อเด็กชายอายุ 8 ขวบที่เป็นโรคตาบอดแต่กำเนิดของเลเบอร์กลับมามองเห็นได้ปกติ^{[ 301 ]}และในปี 2016 GlaxoSmithKlineได้รับการอนุมัติให้ทำการตลาดการรักษาด้วยยีนบำบัดสำหรับ ADA-SCID ^{[ 299 ]} ณ ปี 2018 มี การทดลองทางคลินิกจำนวนมากที่กำลังดำเนินการอยู่ รวมถึงการรักษาโรคฮีโมฟี เลีย เนื้องอกสมอง ชนิดกลิโอบลาสโตมาโรค แก รนูโลมาเรื้อรัง โรคซิสติกไฟโบรซิสและมะเร็งชนิดต่างๆ^{[ 300 ]}

ไวรัสที่ใช้กันทั่วไปในการนำส่งยีนมาจากอะดีโนไวรัสเนื่องจากสามารถบรรทุกดีเอ็นเอต่างประเทศได้มากถึง 7.5 กิโลเบส และติดเชื้อเซลล์โฮสต์ได้ค่อนข้างหลากหลาย แม้ว่าจะทราบกันดีว่าสามารถกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันในโฮสต์และให้การแสดงออกในระยะสั้นเท่านั้น เวกเตอร์ทั่วไปอื่นๆ ได้แก่อะดีโนแอสโซซิเอตไวรัสซึ่งมีความเป็นพิษต่ำกว่าและให้การแสดงออกในระยะยาวกว่า แต่สามารถบรรทุกดีเอ็นเอได้เพียงประมาณ 4 กิโลเบส^{[ 300 ]}ไวรัสเฮอร์พีสซิมเพล็กซ์เป็นเวกเตอร์ที่น่าสนใจ เนื่องจากมีความสามารถในการบรรทุกมากกว่า 30 กิโลเบสและให้การแสดงออกในระยะยาว แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพในการนำส่งยีนน้อยกว่าเวกเตอร์อื่นๆ^{[ 302 ]}เวกเตอร์ที่ดีที่สุดสำหรับการรวมยีนเข้ากับจีโนมของโฮสต์ในระยะยาวคือเรโทรไวรัสแต่แนวโน้มในการรวมแบบสุ่มของพวกมันเป็นปัญหาเลนติไวรัสเป็นส่วนหนึ่งของตระกูลเดียวกับเรโทรไวรัส โดยมีข้อได้เปรียบในการติดเชื้อทั้งเซลล์ที่กำลังแบ่งตัวและไม่แบ่งตัว ในขณะที่เรโทรไวรัสจะกำหนดเป้าหมายเฉพาะเซลล์ที่กำลังแบ่งตัวเท่านั้น ไวรัสอื่นๆ ที่ถูกใช้เป็นพาหะ ได้แก่อัลฟาไวรัส ฟลาวิไวรัสไวรัสโรคหัดแรบโดไวรัสไวรัสโรคนิวคาส เซิ ลพอกซ์ไวรัสและพิคอร์นาไวรัส^{[ 300 ]}

วัคซีนส่วนใหญ่ประกอบด้วยไวรัสที่ถูกทำให้ฤทธิ์อ่อนลง ถูกทำลาย ทำให้อ่อนแอลง หรือถูกฆ่าด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง จน คุณสมบัติ ที่เป็นอันตราย ของ ไวรัสไม่ส่งผลอีกต่อไป ในทางทฤษฎีแล้ว วิศวกรรมพันธุกรรมสามารถใช้สร้างไวรัสที่เอาส่วนยีนที่เป็นอันตรายออกไปได้ ซึ่งจะไม่ส่งผลกระทบต่อความสามารถในการติดเชื้อ ของไวรัส กระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันตามธรรมชาติ และไม่มีโอกาสที่ไวรัสจะกลับมามีฤทธิ์ก่อโรคได้อีก ซึ่งอาจเกิดขึ้นได้กับวัคซีนบางชนิด ดังนั้นโดยทั่วไปแล้ววัคซีนเหล่านี้จึงถือว่าปลอดภัยและมีประสิทธิภาพมากกว่าวัคซีนแบบดั้งเดิม แม้ว่าจะยังคงมีความกังวลเกี่ยวกับการติดเชื้อที่ไม่ใช่เป้าหมาย ผลข้างเคียงที่อาจเกิดขึ้น และการถ่ายทอดยีนในแนวนอนไปยังไวรัสอื่น^{[ 303 ]}แนวทางที่เป็นไปได้อีกประการหนึ่งคือการใช้เวกเตอร์เพื่อสร้างวัคซีนใหม่สำหรับโรคที่ไม่มีวัคซีนหรือวัคซีนที่ไม่ได้ผลอย่างมีประสิทธิภาพ เช่นโรคเอดส์มาลาเรียและวัณโรค[ 304 ^{] วัคซีน}ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการป้องกันวัณโรค คือ^{วัคซีน} Bacillus Calmette–Guérin (BCG)ซึ่งให้การป้องกันเพียงบางส่วนเท่านั้น วัคซีนที่ดัดแปลงซึ่งแสดง แอนติเจน M tuberculosisสามารถเพิ่มการป้องกัน BCG ได้^{[ 305 ]}ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าปลอดภัยที่จะใช้ในการทดลองระยะที่ 2แม้ว่าจะไม่ได้มีประสิทธิภาพเท่าที่หวังไว้ในตอนแรกก็ตาม^{[ 306 ]}วัคซีนแบบเวกเตอร์อื่นๆ ได้รับการอนุมัติแล้ว และกำลังอยู่ระหว่างการพัฒนาอีกมากมาย^{[ 304 ]}

อีกหนึ่งการใช้งานที่เป็นไปได้ของไวรัสที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมคือการดัดแปลงไวรัสเพื่อให้สามารถรักษาโรคได้โดยตรง ซึ่งอาจทำได้โดยการแสดงออกของโปรตีนป้องกันหรือโดยการกำหนดเป้าหมายเซลล์ที่ติดเชื้อโดยตรง ในปี 2547 นักวิจัยรายงานว่าไวรัสที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมซึ่งใช้ประโยชน์จากพฤติกรรมเห็นแก่ตัวของเซลล์มะเร็งอาจเป็นอีกทางเลือกหนึ่งในการฆ่าเนื้องอก^{[ 307 ] [ 308 ]}ตั้งแต่นั้นมา นักวิจัยหลายคนได้พัฒนาไวรัสทำลายเซลล์มะเร็งที่ ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมซึ่งมีแนวโน้มที่ดีในการรักษา โรคมะเร็งหลายชนิด^{[ 309 ] [ 310 ] [ 311 ] [ 312 ] [ 313 ]}ในปี 2560 นักวิจัยได้ดัดแปลงพันธุกรรมไวรัสให้แสดงออก โปรตีน defensin ของผักโขม ไวรัสนี้ถูกฉีดเข้าไปในต้นส้มเพื่อต่อสู้กับโรคใบเขียวของส้มซึ่งทำให้ผลผลิตส้มลดลง 70% ตั้งแต่ปี 2548 ^{[ 314 ]}

โรคไวรัสตามธรรมชาติ เช่น โรค ไมโซมาโตซิสและโรคเลือดออกในกระต่ายถูกนำมาใช้เพื่อช่วยควบคุมประชากรศัตรูพืช เมื่อเวลาผ่านไป ศัตรูพืชที่รอดชีวิตจะดื้อยา ทำให้นักวิจัยต้องมองหาวิธีการอื่น ไวรัสที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมที่ทำให้สัตว์เป้าหมายเป็นหมันผ่านการคุมกำเนิดด้วยภูมิคุ้มกันได้ถูกสร้างขึ้นในห้องปฏิบัติการ^{[ 315 ]}เช่นเดียวกับไวรัสอื่นๆ ที่กำหนดเป้าหมายไปที่ระยะการพัฒนาของสัตว์^{[ 316 ]}มีข้อกังวลเกี่ยวกับการใช้วิธีนี้ในเรื่องการควบคุมไวรัส^{[ 315 ]}และการติดเชื้อข้ามสายพันธุ์^{[ 317 ]}บางครั้งไวรัสชนิดเดียวกันสามารถถูกดัดแปลงเพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน การดัดแปลงพันธุกรรมของไวรัสไมโซมาได้รับการเสนอเพื่ออนุรักษ์กระต่ายป่าในยุโรปในคาบสมุทรไอบีเรียและเพื่อช่วยควบคุมพวกมันในออสเตรเลีย เพื่อปกป้องสายพันธุ์ไอบีเรียจากโรคไวรัส ไวรัสไมโซมาได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อสร้างภูมิคุ้มกันให้กับกระต่าย ในขณะที่ในออสเตรเลีย ไวรัสไมโซมาชนิดเดียวกันนี้ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อลดความสามารถในการสืบพันธุ์ในประชากรกระต่ายออสเตรเลีย^{[ 318 ]}

นอกเหนือจากชีววิทยาแล้ว นักวิทยาศาสตร์ยังใช้ไวรัสที่ได้รับการดัดแปลงทางพันธุกรรมเพื่อสร้างแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและ วัสดุ นาโนโครงสร้าง อื่นๆ เป็นไปได้ที่จะดัดแปลงแบคทีริโอเฟจให้แสดงโปรตีนที่ดัดแปลงบนพื้นผิวและเชื่อมต่อกันในรูปแบบเฉพาะ (เทคนิคที่เรียกว่าการแสดงผลของเฟจ ) โครงสร้างเหล่านี้มีศักยภาพในการใช้งานสำหรับการจัดเก็บและสร้างพลังงานการตรวจจับทางชีวภาพและการสร้างเนื้อเยื่อใหม่ โดยมีวัสดุใหม่บางชนิดที่ผลิตขึ้นในปัจจุบัน ได้แก่ควอนตัมดอท ผลึกเหลวนาโนริงและนาโนไฟเบอร์ [ ^{319 ] แบตเตอรี่}ถูกสร้างขึ้นโดยการดัดแปลงแบคทีริโอเฟจ M13เพื่อให้เคลือบตัวเองด้วยเหล็กฟอสเฟตแล้วประกอบตัวเองตามท่อนาโนคาร์บอนซึ่งสร้างตัวกลางที่มีการนำไฟฟ้าสูงสำหรับใช้ในแคโทด ทำให้สามารถถ่ายโอนพลังงานได้อย่างรวดเร็ว สามารถสร้างได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่าด้วยสารเคมีที่ไม่เป็นพิษ ทำให้เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น^{[ 320 ]}

สิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรมอยู่ภายใต้การกำกับดูแลของหน่วยงานรัฐบาล ซึ่งรวมถึงการวิจัยและการปล่อยสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม รวมถึงพืชผลและอาหาร การพัฒนากรอบการกำกับดูแลเกี่ยวกับวิศวกรรมพันธุกรรมเริ่มต้นขึ้นในปี 1975 ที่เมืองอาซิโลมาร์รัฐแคลิฟอร์เนียการประชุมที่อาซิโลมาร์ได้แนะนำแนวทางปฏิบัติเกี่ยวกับการใช้เทคโนโลยีรีคอมบิแนนท์และผลิตภัณฑ์ใดๆ ที่ได้จากเทคโนโลยีดังกล่าวอย่างระมัดระวัง^{[ 321 ]}พิธีสารคาร์ตาเฮนาว่าด้วยความปลอดภัยทางชีวภาพได้รับการรับรองเมื่อวันที่ 29 มกราคม 2000 และมีผลบังคับใช้เมื่อวันที่ 11 กันยายน 2003 ^{[ 322 ]}เป็นสนธิสัญญาระหว่างประเทศที่ควบคุมการถ่ายโอน การจัดการ และการใช้สิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม^{[ 323 ]}หนึ่งร้อยห้าสิบเจ็ดประเทศเป็นสมาชิกของพิธีสารนี้ และหลายประเทศใช้พิธีสารนี้เป็นจุดอ้างอิงสำหรับกฎระเบียบของตนเอง^{[ 324 ]}

โดยทั่วไปแล้ว มหาวิทยาลัยและสถาบันวิจัยจะมีคณะกรรมการพิเศษที่รับผิดชอบในการอนุมัติการทดลองใดๆ ที่เกี่ยวข้องกับวิศวกรรมพันธุกรรม การทดลองหลายอย่างยังต้องได้รับอนุญาตจากกลุ่มควบคุมหรือกฎหมายระดับชาติด้วย บุคลากรทุกคนต้องได้รับการฝึกอบรมเกี่ยวกับการใช้ GMO และห้องปฏิบัติการทุกแห่งต้องได้รับการอนุมัติจากหน่วยงานกำกับดูแลเพื่อทำงานกับ GMO ^{[ 325 ]}กฎหมายที่ครอบคลุม GMO มักจะมาจากข้อบังคับและแนวทางปฏิบัติที่มีอยู่สำหรับสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่ GMO แม้ว่าจะมีข้อกำหนดที่เข้มงวดกว่าก็ตาม^{[ 326 ]}มีระบบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการประเมินความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับ GMO และสารอื่นๆ ต่อบุคลากรในห้องปฏิบัติการและชุมชน โดยจะจัดอยู่ในหนึ่งในสี่ประเภทความเสี่ยงตามความรุนแรง ความรุนแรงของโรค วิธีการแพร่กระจาย และความพร้อมของมาตรการป้องกันหรือการรักษา มีระดับความปลอดภัยทางชีวภาพ สี่ระดับ ที่ห้องปฏิบัติการสามารถจัดอยู่ในนั้นได้ ตั้งแต่ระดับ 1 (ซึ่งเหมาะสมสำหรับการทำงานกับสารที่ไม่เกี่ยวข้องกับโรค) ไปจนถึงระดับ 4 (การทำงานกับสารที่เป็นอันตรายถึงชีวิต) ประเทศต่างๆ ใช้ระบบการตั้งชื่อที่แตกต่างกันเพื่ออธิบายระดับต่างๆ และอาจมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับสิ่งที่สามารถทำได้ในแต่ละระดับ^{[ 326 ]}

กฎระเบียบเกี่ยวกับการปล่อย GMO แตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ โดยความแตกต่างที่เห็นได้ชัดที่สุดเกิดขึ้นระหว่างสหรัฐอเมริกาและยุโรป^{[ 327 ]}กฎระเบียบจะแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์การใช้งานของผลิตภัณฑ์จากวิศวกรรมพันธุกรรม ตัวอย่างเช่น พืชที่ไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อใช้เป็นอาหาร โดยทั่วไปจะไม่ได้รับการตรวจสอบจากหน่วยงานที่รับผิดชอบด้านความปลอดภัยของอาหาร^{[ 328 ]}บางประเทศได้ห้ามการปล่อย GMO หรือจำกัดการใช้งาน ในขณะที่บางประเทศอนุญาตให้ใช้ได้โดยมีกฎระเบียบที่แตกต่างกันอย่างมาก^{[ 329 ] [ 330 ] [ 331 ] [ 332 ]}ในปี 2559 มี 38 ประเทศที่ห้ามหรือจำกัดการเพาะปลูก GMO อย่างเป็นทางการ และ 9 ประเทศ (แอลจีเรีย ภูฏาน เคนยา คีร์กีซสถาน มาดากัสการ์ เปรู รัสเซีย เวเนซุเอลา และซิมบับเว) ห้ามการนำเข้า^{[ 333 ]}ประเทศส่วนใหญ่ที่ไม่อนุญาตให้เพาะปลูก GMO ก็ยังอนุญาตให้ทำการวิจัยโดยใช้ GMO ได้^{[ 329 ]}แม้จะมีกฎระเบียบ แต่การปล่อยที่ผิดกฎหมายก็เกิดขึ้นบ้างในบางครั้ง เนื่องจากการบังคับใช้กฎหมายที่อ่อนแอ^{[ 8 ]}

สหภาพยุโรป (EU) แยกความแตกต่างระหว่างการอนุมัติสำหรับการเพาะปลูกภายใน EU และการอนุมัติสำหรับการนำเข้าและการแปรรูป^{[ 334 ]}ในขณะที่ GMO เพียงไม่กี่ชนิดได้รับการอนุมัติสำหรับการเพาะปลูกใน EU แต่ GMO จำนวนมากได้รับการอนุมัติสำหรับการนำเข้าและการแปรรูป^{[ 335 ]}การเพาะปลูก GMO ได้ก่อให้เกิดการถกเถียงเกี่ยวกับตลาด GMO ในยุโรป^{[ 336 ]}ขึ้นอยู่กับกฎระเบียบการอยู่ร่วมกัน แรงจูงใจในการเพาะปลูกพืช GM จะแตกต่างกันไป^{[ 337 ]}นโยบายของสหรัฐอเมริกาไม่ได้เน้นที่กระบวนการมากเท่ากับประเทศอื่นๆ แต่พิจารณาความเสี่ยงทางวิทยาศาสตร์ที่ตรวจสอบได้และใช้แนวคิดเรื่องความเท่าเทียมกันอย่างมีนัยสำคัญ [ ^{338 ] มี}การถกเถียงกันว่าสิ่งมีชีวิตที่ได้รับการแก้ไขยีนควรได้รับการควบคุมเช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรมหรือไม่ กฎระเบียบของสหรัฐอเมริกาถือว่าพวกมันแยกจากกันและไม่ได้ควบคุมภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน ในขณะที่ในยุโรป GMO คือสิ่งมีชีวิตใดๆ ที่สร้างขึ้นโดยใช้เทคนิคทางวิศวกรรมพันธุกรรม^{[ 29 ]}

หนึ่งในประเด็นสำคัญที่เกี่ยวข้องกับหน่วยงานกำกับดูแลคือ ผลิตภัณฑ์ GMO ควรติดฉลากหรือไม่คณะกรรมาธิการยุโรปกล่าวว่า การติดฉลากและการตรวจสอบย้อนกลับที่บังคับใช้เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้ผู้บริโภคสามารถเลือกได้อย่างมีข้อมูล หลีกเลี่ยงการโฆษณาที่อาจเป็นเท็จ^{[ 339 ]}และอำนวยความสะดวกในการเรียกคืนผลิตภัณฑ์หากพบผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ต่อสุขภาพหรือสิ่งแวดล้อม^{[ 340 ]}สมาคมการแพทย์อเมริกัน^{[ 341 ]}และสมาคมอเมริกันเพื่อความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์^{[ 342 ]}กล่าวว่า หากไม่มีหลักฐานทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับอันตราย แม้แต่การติดฉลากโดยสมัครใจก็อาจทำให้เข้าใจผิดและจะทำให้ผู้บริโภคตื่นตระหนกโดยไม่ถูกต้อง การติดฉลากผลิตภัณฑ์ GMO ในตลาดเป็นข้อบังคับใน 64 ประเทศ^{[ 343 ]}การติดฉลากอาจเป็นข้อบังคับจนถึงระดับปริมาณ GMO ที่กำหนด (ซึ่งแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ) หรือเป็นไปโดยสมัครใจ ในสหรัฐอเมริกา มาตรฐานการเปิดเผยข้อมูลอาหารดัดแปลงพันธุกรรมแห่งชาติ (วันที่บังคับใช้: 1 มกราคม 2022) กำหนดให้ต้องติดฉลากอาหาร GMO ^{[ 344 ]}ในแคนาดา การติดฉลากอาหารดัดแปลงพันธุกรรมเป็นไปโดยสมัครใจ^{[ 345 ]}ในขณะที่ในยุโรป อาหารทุกชนิด (รวมถึงอาหารแปรรูป ) หรืออาหารสัตว์ที่มี GMO ที่ได้รับการอนุมัติมากกว่า 0.9% จะต้องติดฉลาก^{[ 346 ]}ในปี 2014 ยอดขายผลิตภัณฑ์ที่ติดฉลากว่าไม่ใช่ GMO เพิ่มขึ้น 30 เปอร์เซ็นต์เป็น 1.1 พันล้านดอลลาร์^{[ 347 ]}

มีข้อโต้แย้งเกี่ยวกับ GMO โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับการปล่อย GMO ออกสู่ภายนอกสภาพแวดล้อมในห้องปฏิบัติการ ข้อพิพาทนี้เกี่ยวข้องกับผู้บริโภค ผู้ผลิต บริษัทเทคโนโลยีชีวภาพ หน่วยงานกำกับดูแลของรัฐบาล องค์กรไม่แสวงหาผลกำไร และนักวิทยาศาสตร์ ข้อกังวลเหล่านี้ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับพืชดัดแปลงพันธุกรรม และความปลอดภัยของอาหารที่ผลิตจากพืชเหล่านั้น รวมถึงผลกระทบที่การปลูกพืชเหล่านั้นจะมีต่อสิ่งแวดล้อม ข้อโต้แย้งเหล่านี้นำไปสู่การฟ้องร้อง ข้อพิพาททางการค้าระหว่างประเทศ การประท้วง และการควบคุมผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์อย่างเข้มงวดในบางประเทศ^{[ 348 ]}ข้อกังวลส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับผลกระทบต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อมของ GMO ซึ่งรวมถึงว่า GMO อาจก่อให้เกิดอาการแพ้หรือไม่ ยีนที่ถูกถ่ายทอดอาจถ่ายโอนไปยังเซลล์ของมนุษย์ได้หรือไม่ และยีนที่ไม่ได้รับการอนุมัติสำหรับการบริโภคของมนุษย์อาจแพร่เข้าสู่ห่วงโซ่อาหารได้หรือ ไม่ ^{[ 11 ]}

มีฉันทามติทางวิทยาศาสตร์^{[ 349 ] [ 350 ] [ 351 ] [ 352 ]}ว่าอาหารที่ได้จากพืชดัดแปลงพันธุกรรมที่มีอยู่ในปัจจุบันไม่ได้ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพของมนุษย์มากกว่าอาหารทั่วไป^{[ 353 ] [ 354 ] [ 355 ] [ 356 ] [ 357 ]}แต่จำเป็นต้องมีการทดสอบอาหารดัดแปลงพันธุกรรมแต่ละชนิดเป็นรายกรณี ก่อนที่จะนำมาใช้^{[ 358 ] [ 359 ] [ 360 ]}อย่างไรก็ตาม ประชาชนทั่วไปมีแนวโน้มที่จะมองว่าอาหารดัดแปลงพันธุกรรมปลอดภัยน้อยกว่านักวิทยาศาสตร์^{[ 361 ] [ 362 ] [ 363 ] [ 364 ]}สถานะทางกฎหมายและข้อบังคับของอาหารดัดแปลงพันธุกรรมแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ บางประเทศห้ามหรือจำกัดอาหารดัดแปลงพันธุกรรม ในขณะที่บางประเทศอนุญาตให้ใช้ได้โดยมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันอย่างมาก^{[ 329 ] [ 365 ] [ 331 ] [ 332 ]}

จนกระทั่งช่วงทศวรรษ 1990 การไหลของยีนเข้าสู่ประชากรป่าถูกมองว่าไม่น่าจะเกิดขึ้นและเกิดขึ้นได้ยาก และหากเกิดขึ้นก็สามารถกำจัดได้ง่าย เชื่อกันว่าสิ่งนี้จะไม่เพิ่มต้นทุนหรือความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อมเพิ่มเติม – ไม่คาดว่าจะเกิดผลกระทบใดๆ นอกเหนือจากผลกระทบที่เกิดจากการใช้สารกำจัดศัตรูพืชอยู่แล้ว^{[ 366 ]}อย่างไรก็ตาม ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา ได้มีการสังเกตพบตัวอย่างดังกล่าวหลายกรณี การไหลของยีนระหว่างพืชดัดแปลงพันธุกรรมและพืชที่เข้ากันได้ พร้อมกับการใช้สารกำจัดวัชพืช แบบสเปกตรัมกว้างที่เพิ่มขึ้น ^{[ 367 ]}สามารถเพิ่มความเสี่ยงของประชากรวัชพืชที่ดื้อต่อสารกำจัดวัชพืช^{ได้ [} 368 ^{] การ}ถกเถียงเกี่ยวกับขอบเขตและผลที่ตามมาของการไหลของยีนทวีความรุนแรงขึ้นในปี 2001 เมื่อมีการตีพิมพ์บทความที่แสดงให้เห็นว่าพบทรานส์ยีนใน ข้าวโพด พื้นเมือง ในเม็กซิโก ซึ่งเป็นศูนย์กลางความหลากหลายของพืชชนิดนี้^{[ 369 ] [ 370 ]}พบว่าการไหลของยีนจากพืชดัดแปลงพันธุกรรมไปยังสิ่งมีชีวิตอื่นๆ โดยทั่วไปแล้วจะต่ำกว่าที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ^{[ 371 ]}เพื่อแก้ไขข้อกังวลบางประการเหล่านี้ จึงมีการพัฒนา GMO บางชนิดที่มีลักษณะเฉพาะเพื่อช่วยควบคุมการแพร่กระจาย เพื่อป้องกันไม่ให้ปลาแซลมอนดัดแปลงพันธุกรรมผสมพันธุ์กับปลาแซลมอนป่าโดยไม่ตั้งใจ ปลาทั้งหมดที่เลี้ยงไว้เพื่อเป็นอาหารจึงเป็นตัวเมีย เป็นไตรพลอยด์ 99% เป็นหมันในการสืบพันธุ์ และเลี้ยงในพื้นที่ที่ปลาแซลมอนที่หลุดออกมาไม่สามารถอยู่รอดได้^{[ 372 ] [ 373 ]}แบคทีเรียยังได้รับการดัดแปลงให้พึ่งพาธาตุอาหารที่หาไม่ได้ในธรรมชาติ^{[ 374 ]}และเทคโนโลยีการจำกัดการใช้ทางพันธุกรรมได้รับการพัฒนาขึ้น แม้ว่าจะยังไม่ได้วางจำหน่ายในตลาด ซึ่งทำให้พืชดัดแปลงพันธุกรรมรุ่นที่สองเป็นหมัน^{[ 375 ]}

ข้อกังวล ด้านสิ่งแวดล้อมและการเกษตร อื่นๆ ได้แก่ การลดลงของความหลากหลายทางชีวภาพ การเพิ่มขึ้นของศัตรูพืชรอง (ศัตรูพืชที่ไม่ใช่เป้าหมาย) และการพัฒนาของแมลงศัตรูพืชที่ดื้อยา^{[ 376 ] [ 377 ] [ 378 ]}ในพื้นที่ของจีนและสหรัฐอเมริกาที่มีพืช Bt ความหลากหลายทางชีวภาพโดยรวมของแมลงเพิ่มขึ้น และผลกระทบของศัตรูพืชรองมีน้อยมาก^{[ 379 ]}พบว่าการดื้อยาพัฒนาได้ช้าเมื่อปฏิบัติตามกลยุทธ์ที่ดีที่สุด^{[ 379 ]}ผลกระทบของพืช Bt ต่อสิ่งมีชีวิตที่เป็นประโยชน์ที่ไม่ใช่เป้าหมายกลายเป็นประเด็นสาธารณะหลังจากบทความในปี 1999 ชี้ให้เห็นว่าพืชเหล่านี้อาจเป็นพิษต่อผีเสื้อโมนาร์ชการศึกษาติดตามผลในภายหลังแสดงให้เห็นว่าระดับความเป็นพิษที่พบในภาคสนามไม่สูงพอที่จะเป็นอันตรายต่อตัวอ่อน^{[ 380 ]}

ข้อกล่าวหาที่ว่านักวิทยาศาสตร์กำลัง " เล่นเป็นพระเจ้า " และประเด็นทางศาสนา อื่นๆ ได้ถูกนำมาเชื่อมโยงกับเทคโนโลยีนี้ตั้งแต่เริ่มต้น^{[ 381 ]}ด้วยความสามารถในการดัดแปลงพันธุกรรมของมนุษย์ที่สามารถทำได้ในปัจจุบัน จึงมีข้อกังวลด้านจริยธรรมเกี่ยวกับขอบเขตที่เทคโนโลยีนี้ควรจะก้าวไป หรือควรจะนำมาใช้เลยหรือไม่^{[ 382 ]}การถกเถียงกันมากมายเกิดขึ้นเกี่ยวกับเส้นแบ่งระหว่างการรักษาและการปรับปรุง และการดัดแปลงควรจะสามารถถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้หรือไม่^{[ 383 ] ข้อ}กังวลอื่นๆ ได้แก่ การปนเปื้อนของอาหารที่ไม่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรม^{[ 384 ] [ 385 ]}ความเข้มงวดของกระบวนการกำกับดูแล^{[ 386 ] [ 387 ]}การรวมศูนย์การควบคุมแหล่งอาหารในบริษัทที่ผลิตและจำหน่าย GMO ^{[ 388 ]}การกล่าวเกินจริงถึงประโยชน์ของการดัดแปลงพันธุกรรม^{[ 389 ]}หรือข้อกังวลเกี่ยวกับการใช้สารกำจัดวัชพืชที่มีไกลโฟเซต^{[ 390 ]}ประเด็นอื่นๆ ที่ถูกหยิบยกขึ้นมา ได้แก่การจดสิทธิบัตรสิ่งมีชีวิต^{[ 391 ]}และการใช้สิทธิในทรัพย์สินทางปัญญา^{[ 392 ]}

การยอมรับ GMO ของผู้บริโภคมีความแตกต่างกันอย่างมาก โดยชาวยุโรปมีแนวโน้มที่จะมองอาหาร GMO ในแง่ลบมากกว่าชาวอเมริกาเหนือ^{[ 393 ]} GMO เข้ามามีบทบาทในช่วงที่ความเชื่อมั่นของประชาชนต่อความปลอดภัยของอาหารอยู่ในระดับต่ำ ซึ่งเป็นผลมาจากเหตุการณ์อาหารที่น่าตกใจเมื่อเร็วๆ นี้ เช่นโรคสมองอักเสบในวัว (Bovine spongiform encephalopathy ) และเรื่องอื้อฉาวอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมผลิตภัณฑ์ของรัฐบาลในยุโรป^{[ 394 ]} สิ่งนี้ควบคู่ไปกับการรณรงค์ที่ดำเนินการโดย องค์กรไม่แสวงหาผลกำไรต่างๆ(NGO) ประสบความสำเร็จอย่างมากในการขัดขวางหรือจำกัดการใช้พืช GMO ^{[ 395 ]} NGO เช่นสมาคมผู้บริโภคอินทรีย์ (Organic Consumers Association ) สหภาพนักวิทยาศาสตร์ผู้ห่วงใย (Union of Concerned Scientists) [ ^{396 ] [ 397 ] [ 398 ] กรี}นพีซและกลุ่มอื่นๆ กล่าวว่าความเสี่ยงยังไม่ได้รับการระบุและจัดการอย่างเพียงพอ^{[ 399 ]}และยังมีคำถามที่ยังไม่ได้รับคำตอบเกี่ยวกับผลกระทบระยะยาวต่อสุขภาพของมนุษย์จากอาหารที่ได้จาก GMO พวกเขาเสนอให้มีการติดฉลากบังคับ^{[ 400 ] [ 401 ]}หรือระงับผลิตภัณฑ์ดังกล่าว^{[ 388 ] [ 386 ] [ 402 ]}

• ISAAA database
• GMO-Compass: Information on genetically modified organisms