الهندسة الوراثية.. تجارب و تطبيقات تأخذ طريقها للاتساع

عواطف مدلول

من المعروف ان جسم الانسان يحتوي على 23 زوجا من الكروموزومات وكلها متشابهة ما عدا الزوج الجنسي فهو موجود على شكل كروموسومين احدهما كبير X والاخر قصير Y اذ يتكون كل كروموزوم من سلسلتين من حمض الـ DNA الذي تم اكتشاف تركيبه من قبل العالمين واطسون وكريك وعلى اساسه انطلقت الهندسة الوراثية واخذت تتسع تطبيقاتها وتختلف حيث اصبح بالامكان التحكم بصفات وجينات الكائن الحي سواء اكان انسانا ام حيوانا ام نباتا


وان كان ذلك الاتساع لايخلو من اضرار اكد عليها علماء هذا المجال فكيف يمكن استخدام ذلك العلم لخدمة البشرية؟

تساؤل تم طرحه:
في حلقة نقاشية نظمتها وزارة الزراعة للدكتورة سحر احمد البياتي مسؤولة الوحدة البحثية في قسم المختبرات تناولت فيها تقنيات وتطبيقات الهندسة الوراثية قائلة: اقدم التطبيقات المعروفة والمسجلة في الهندسة الوراثية هي منحوتة عمرها 2800 سنة عثر عليها في قصر اشورناصر بال الثاني (883 ـ 859) قبل الميلاد تظهر عملية تلقيح النخيل وبفضل هذه الممارسات يوجد الان اكثر من ثلاثمائة نوع من التمور كما ان جورج مندل في حوالي العام 1962 م وضع اساس علم الوراثة باكتشافه لقانوني انعزال العوامل الوراثية والتوزيع الحر بالاضافة الى ان علم الهندسة الوراثية ظهر منذ حوالي الاربعين عاما وكان المفتاح لظهوره هو اكتشاف واطسون وكريك للتركيب البنائي لجزيئة الـ DNA الحمض النووي منقوص الاوكسجين الذي هو السر الوراثي.

تصنيع البروتين
*وحددت عوامل نشوء وتطور الهندسة الوراثية من خلال معرفة تفاصيل التركيب البنائي لجزيئة DNA ادت بدورها الى فهم الطريقة التي يعمل بها داخل الخلية الحية تضاعفه REPLICATION نسخ الشفرة الور اثية لتكوين جزيئة الحمض النووي الرايبي الرسول (MRNA) بعملية تدعى (Transcription) ومن ثم انتقال الـ MRNA الى السايتوبلازم وبالتحديد الى الرايبوسومات لتصنيع البروتين في عملية تدعى (Translation) اي ترجمة الشفرة الوراثية الى بروتين.
العامل الاخر هو معرفة تفاصيل عمل DNA خارج الخلية الحية قادت بدورها الى نشوء فكرة هل يمكن ان اضاعف ال DNA خارج الخلية الحية في انبوبة الاختبار؟ ومن هنا جاء العامل القوي الذي ساهم في نشوء وتطور الهندسة الوراثية وهو تفاعل انزيم البلمرة لسلسلة DNA (Rolymeyase chain Reaction) والمعروف بالPCR وال PCR هو ببساطة عملية مضاعفة جين معين من بين آلاف الجينات او قطعة معينة من ال DNA من بين ملايين القطع الاخرى من غير ان احتاج الى عزل لذلك الجين اوقطعة ال DNA من مصدرها الذي هو الجينوم وحتى تكون عندنا في نهاية التفاعل بملايين النسخ اكتشفت هذه الطريقة من قبل العالم Kari Nules ونال عليها جائزة نوبل سنة 1985.
ان اهم تطبيقات ال PCR هو في تشخيص المسببات المرضية ومضاعفة اعداد الجينات لاستخدامها في تجارب لاحقة من تجارب الهندسة الوراثية حيث يعد ال PCR طريقة لتكثير اعداد الجينات خارج الخلية الحية (invetro Gene colning)

انزيمات لاصقة
واضافت الدكتورة سحر عوامل اخرى قائلة: العامل الاخر المهم الذي ادى الى تطور الهندسة الوراثية هو اكتشاف واستخلاص الانزيمات القاطعة واللاصقة لسلسة ال DNA وهذه الانزيمات موجودة في كل الاحياء وبانواع مختلفة لكن الذي يهمنا منها في الهندسة الوراثية هي تلك التي تتعرف على تسلسل معين للقواعد النتروجينية في جزيئة ال DNA وتقطع ضمن هذا التسلسل وتسمى بالمقصات البايولوجية (biological scissors) اما الانزيمات اللاصقة فهي التي تعيد لصق جزيئة ال DNA باعادتها لتكوين الاواصر الفوسفاتية ثنائية الاستر بين حامض الفسفوريك وسكر الرايبوز منقوص الاوكسجين واللذين يمثلان العمود الفقري لجزئية ال DNA ومن العوامل ايضا امكانية قطع ولصق ال DNA ادت بدورها الى ظهور وتطور العمليات التي باتت تعرف بال DNA المركب (Recombinant DNA) وكلونة الجينات (cloning gene) وهذا يعني مضاعفة اعداد الجينات داخل الخلية الحية (gene cloning in vivo) وال DNA المركب (recombinant DNA) هو عبارة عن DNA مختلف صناعيا عن طريق ربط قطعتين او اكثر من ال DNA اخذت من احياء مختلفة وهذه الاحياء قد تكون بعيدة كل البعد عن بعضها الاخر مثال على ذلك يمكن استخلاص ال DNA من الاسماك القطبية التي تتحمل البرودة وقطع الجزء الذي يمنحه صفة تحمل البرودة باستخدام الانزيم القاطع BAMHI ولصق ذلك الجزء في الDNA المستخلص من الطماطة بعد قطعه بنفس الانزيم القاطع ولصقه بالانزيم اللاصق DNA LIGAISE لانتاج طماطة تتحمل البرودة ويمكن زراعتها في الشتاء حتى تكون قطع الDNA المركب مفيدة يجب ان تتضاعف مرات عديدة حتى تكون بكمية مناسبة للغرض الذي صممت من اجله انتاج العديد من النسخ ال DNA المركب عموما هو ما يدعى بال COLNING وباستخدام تقنية تركيب الـ DNA،
(RECOMBINANT DNA) وكلونة الجينات (GENE CLONING) اصبح بالامكان انتاج العديد من البروتينات العلاجية.

هرمونات النمو
*واشارت البياتي الى اهم التطبيقات التي تستخدم بها الهندسة الوراثية وهي: في مجال انتاج البروتينات العلاجية التي اصبحت من اهم الصناعات صحيا بالاضافة لكونها مربحة ماديا، الانسولين لمرضى السكر وعوامل تخثر الدم لمرضى الهيموفيليا وخاصة FACTOR8 والانترفينرونات لعلاج بعض انواع السرطانات وهرمونات النمو وغيرها الكثير ومن تطبيقات الهندسة الوراثية ايضا انتاج لقاحات ال DNA والفكرة بصورة عامة هي بدل استعمال الجراثيم المضعفة او المقتولة نستعمل قطعة ال DNA التي تشفر للبروتين الاستضدادي حيث نقوم بحقن ال DNA في الجلد او العضلة وهو بدوره سوف ينسخ (TRANSCRIPT) الى جزيئة MRNA والذي سوف يترجم الى بروتين وهذا البروتين الغريب سوف يحفز جهاز المناعة.
ادخال موروثات

وفي الحلقة النقاشية تم تعريف الهندسة الوراثية بانها التقنية التي تتعامل مع الجينات او الوحدات الوراثية المتواجدة على الكروموسومات فصلا ووصولا وادخالا لاجزاء منها من كائن الى اخر بغرض احداث حالة تمكن العلماء من معرفة وظيفة الجين او بهدف الحصول على طبعات كثيرة من نواتجه او بهدف استكمال ما نقص منه في خلية مستهدفة فبعد ان عرف العلماء طبيعة ووظيفة الصبغات او الكروموزومات وهي اجسام صغيرة جدا لا ترى بالعين وتوجد داخل كل خلية وهي مكونة من اشرطة مسجل عليها صفات الكائن المادية وهذه الاشرطة تسمى الجينات وتقدم العلم فاكتشف ان تلك الموروثات او حاملات الصفات ما هي الاسلم مزدوج من مادة تسمى DNA الحمض النووي المعروف الان بحامل الشفرة الوراثية وبعدها درس العلماء خصائصه وتعرفوا عليها فوجدوا ان ال DNA هو حامل الشفرة الوراثية وان الصفات التي يحملها تترجم منه الى بروتينات تتجسد على هيئة الصفة المطلوب تنفيذها وان كل خيط يمكن ان يكون قالبا يتكون عليه خيط جديد يتزاوج معه مستخدما وحداته البنائية من السيايتوبلازم. انه يمكن قطع ووصل هذا اللولب المزدوج بوسائل تقنية متعددة وفي اماكن مختلفة كما يمكن بسهولة فصل زوجي اللولب ويمكن قص ولصق قطعة منه من مكان لاخر وان تغييرا او تدميرا يشوه هذا النظام يؤدي الى امانتيجة قاتلة للكائن او حالة مرضية مترتبة على تعطيل صفة من صفاته والتي تختلف من حيث اهميته وان تركيب DNA ومكوناته هي سكر وادنين وفوسفات وهذه التركيبة مشتركة في جميع الكائنات من الفيروس الى الفيل وتلك الملحوظات فتحت الطريق امام العلماء لمزيد من التجارب من خلال ادخال واخراج اجزاء من تلك الشفرة الوراثية ومن خلال قطع ووصل اجزائها بل ومحاولة ادخال اجزاء من DNA لكائن معين الى اجزاء من DNA لكائن اخر ومن خلال ذلك انفتحت الابواب امام علوم ما يسمى بالهندسة الوراثية فقد تمكن العلماء من ادخال جينات (موروثات) من حيوان بكتريا بل ومن انسان الى بكتريا او حيوان وكانت المفاجأة المذهلة ان البكتريا المطعمة بالجين الغريب اخذت بالانقسام لتنتج طبعات كثيرة من ذلك الجين امكن من خلالها دراسته دراسة مستفيضة بل وامكن من خلال ادخال جينات معينة من الانسان الى الحيوان ان نحصل على نواتج ذلك الجين بكميات كبيرة من خلال البان هذا الحيوان.

صفات سرطانية
واختمت حديثها :بقول وليام بيتز عالم الهندسة الوراثية وصاحب مؤلف الهندسة الوراثية للجميع ان وظيفة معظم ما نحمله من DNA لايزال سرا والحقيقة ان معظمه يبدو بلا فائدة وان 90% من بعض اطوال الجينات لايحمل معلومات ويقول ايضا ان علماء البيولوجيا لايعلمون الا القليل جدا من معضلة اسرار الجينات وان العلماء اذا ادخلوا جينا (صفة) في خلية مستهدفة فسيواجه هذا الجين المدخل احد مصيرين اما ان يلتحم بـ (DNA) الموجود فعلا في الخلية او يظل منعزلا عنه كمقطع مستقل والعلماء لا يستطيعون ان يحددوا ما سيحدث بل كل ما يعملونه هو ان يقوموا بالقاء الشفرة الوراثية المأخوذة من كائن في الخلية المستهدفة ثم ينتظرون فقد تستطيع الخلية دمجها في المكان المناسب وقد لا تستطيع ولا علم للعلماء بالنتيجة مسبقا ولا دخل لهم في اتمامها الدقيق.
وقد تؤدي بعض تقنيات الهندسة الوراثية المصاحبة للجينات المدخلة الى الخلية المستهدفة الى اكساب الخلية صفات سرطانية كما يحدث احيانا نتيجة استخدام الفيروسات او مكوناتها لدمج جين معين في خلية حيوانية مستهدفة.

 

شكرا

 

شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك ... لك مني أجمل تحية .

 

مشكور مرورك الجميل استاذة اليمان

 

مشكور مرورك الجميل استاذ محمد عبد الوهاب