| تفاصيل الخبر |
الهندسة الوراثية وتطبيقاتها في المجالات البيولوجية والصناعية والطبية
2024-08-24
رئيس باحثين ياسر مرعي نايف الشعباني
تخصص هندسة وراثية وتقنيات احيائية - جامعة بغداد
مركز تنمية حوض أعالي الفرات/ جامعة الانبار
مقدمة:
الهندسة الوراثية (Genetic Engineering): هي تقنية تعديل المادة الوراثية للكائنات الحية وتسمى أيضاً بالتعديل الوراثي هي تلاعب إنساني مباشر بالمادة الوراثية للكائن الحي بطريقة لا تحدث في الظروف الطبيعية تهدف هذه التقنية إلى تحسين الصفات الوراثية للكائنات أو تطوير منتجات جديدة ويعتبر أي كائن حي يتم إنتاجه باستخدام هذه التقنيات كائنا معدلا وراثيا، تعتمد الهندسة الوراثية على مجموعة من الأدوات والتقنيات، مثل CRISPR-Cas9))، لإحداث تغييرات دقيقة في الجينوم.
شهدت العقود الأخيرة من القرن العشرين ثورات علمية أحدثت تغييراً جوهرياً في الحياة البشرية، ويأتي في مقدمتها الثورة في مجال هندسة الجينات التي ترتبط بمجموعة من التجارب البيولوجية، والتي تشمل التحكم في الجينات والاستنساخ الحيوي. وتعنى هندسة الجينات بدراسة تغير الجينات عن طريق إضافة جين أو مجموعة جينات أو تعطيلها في المادة الوراثية للكائن الحي، وذلك لإنتاج صفات مرغوب فيها أو استبعاد صفات غير مرغوب فيها. 
كيفية إجراء الهندسة الوراثية:
تم الهندسة الوراثية بعدة طرق تكون بشكل أساسي مؤلفة من 4 خطوات:
1- عزل الجين المرغوب: يتم العزل من خلال تحديد الجين المرغوب إدخاله إلى الخلايا من خلال معلومات مسبقة عن المورثات والتي يتم الحصول عليها إما من خلال عمل مكتبات من دنا متمم أو )gDNA) ومن ثم تتم مضاعفة هذه الجينات باستخدام تفاعل سلسلة البوليميرز.
2- إدخال أو تحميل الجين المرغوب في حامل مناسب مثل بلازميد. كما يمكن استخدام حوامل أخرى مثل الحوامل الفيروسية أو الليبوزوم.
3- إدخال الحامل في خلايا المتعضية المراد تعديلها، وتتم بعدة طرق منها بندقية الدنا.
4- عزل وفصل الخلايا أو المتعضيات التي تعدلت وراثياً بنجاح عن الطبيعية. ويتم ذلك بعدة طرق منها: استخدام مسبار الدنا للتحري عن الجين المدخل أو باستخدام المعلمات التمييزية (بالإنجليزية: Selectable Marker) للتحري عن صفة مقاومة موجودة مع الحامل وتكون مميزة بمقاومتها لصفة معينة كالمعلمات التمييزية التي تكسب مقاومة لمضاد حيوي معين.
وتلعب الهندسة الوراثية دوراً كبيراً في كثير من التطبيقات من اهمها.:
التطبيقات البيولوجية والزراعية:
1. تحسين المحاصيل الزراعية: يمكن تعديل النباتات جينياً لتحمل الظروف البيئية القاسية مثل الجفاف والملوحة. كما يمكن زيادة مقاومة النباتات للأمراض والآفات، مما يقلل من الحاجة لاستخدام المبيدات الكيميائية, اضافة الى زيادة الانتاجية للنبات.
A - تم تعديل جينوم نبات القطن لكي يكون مهيئاً لإعطاء مواصفات جديدة وخواص لم تكن موجودة من قبل.
B - يمكن زيادة حجم الثمرة بإدخال جين مشفر للعملقة الثمرية الحجمية والتي تعني الزيادة المفرطة في حجم الثمرة.
C - يراعى في عمليات التطعيم الجيني الخاص بإنتاج نباتات مقاومة للحشرات الدقة العالية في اختيار الجينات، حتى لا تؤدي إلى تسمم البشر.
D - زيادة إنتاج حبوب القمح عن طريق الهندسة الوراثية من خلال زيادة عدد السنابل في النبات وزيادة عدد الحبوب في السنبلة الواحدة.
2 . الحيوانات المعدلة وراثياً: تستخدم لتطوير سلالات جديدة من الحيوانات التي تنتج لحوماً أكثر جودة أو حليباً يحتوي على مغذيات إضافية. كما تستخدم لإنتاج حيوانات نموذجية لدراسة الأمراض البشرية.
التطبيقات الصناعية:
1. إنتاج الإنزيمات الصناعية: تُستخدم الهندسة الوراثية لإنتاج إنزيمات تستخدم في الصناعات الغذائية، مثل إنزيمات تحسين الجودة في صناعة الخبز ومنتجات الألبان.
2. الطاقة الحيوية: تطوير ميكروبات معدلة وراثياً لتحويل الكتلة الحيوية إلى وقود حيوي بكفاءة عالية، مما يساهم في إنتاج مصادر طاقة متجددة ومستدامة.
3. معالجة النفايات: استخدام الكائنات الدقيقة المعدلة وراثياً لتحليل الملوثات البيئية والنفايات الصناعية، مما يساعد في تقليل التلوث البيئي
4. إنتاج بروتينات عالية القيمة الحيوية كغذاء للماشية والدواجن.
5. إنتاج أنواع مختلفة من الحيوانات والنباتات التي تتميز بضخامة جسمها مقارنة بالأنواع الناتجة منها، و لاتزال هذه التجارب مقيدة بعدد من القوانين المحددة لها.
6. إنتاج هرمون اللبن في الماشية لزيادة إنتاج الحليب.
7. إنتاج بكتيريا بحرية معاد صياغتها قادرة على القضاء على التلوث الناشئ عن البقع النفطية الكبيرة التي تتسرب إلى البحار والمحيطات، حيث تقوم بتحليلها إلى مركبات بسيطة وهضمها.
8. إنتاج ميكروبات تقوم بمعالجة مياه الصرف الصحي والتخلص من المواد الضارة والروائح وجعلها صالحة لأغراض مختلفة.
التطبيقات الطبية:
1. العلاج الجيني: تهدف هذه التقنية إلى علاج الأمراض الوراثية عن طريق تصحيح أو استبدال الجينات المعيبة في خلايا المريض. مثال على ذلك هو علاج أمراض الدم الوراثية مثل الثلاسيميا وفقر الدم المنجلي.
2. إنتاج الأدوية والبروتينات العلاجية: الهندسة الوراثية تستخدم لإنتاج الأنسولين البشري، وعوامل التخثر لمرضى الهيموفيليا، والعديد من الأدوية البيولوجية الأخرى.
3. تطوير اللقاحات: تُستخدم لتطوير لقاحات جديدة وأكثر فعالية للأمراض المعدية مثل فيروس نقص المناعة البشرية والأنفلونزا. إنتاج بعض الأدوية بكميات كبيرة: يعتبر الإنسولين أول الأدوية البشرية المصنعة بطريق الهندسة الوراثية عام 1982.كما أُمكن من خلال هذه الهندسة الحصول على عامل التجلط البشري وعوامل إذابة الجلطة.
4. إنتاج الهرمونات بكميات وافرة: مثل هرمون النمو عند الإنسان.
5. إنتاج بروتين الإنترفيرون وراثياً، وهو هرمون النمو لمعالجة التقزم البشري وبطء النمو.
6. إنتاج الأنسولين البكتيري بدلاً من التقليدي المستخلص من الخنازير والأبقار.
7. إنتاج أمصال تركيبية خاصة تتضمن عملية إنتاجها بالطرق التقليدية أخطاراً عدة مثل مصل فيروس التهاب الكبد الوبائي والإنفلونزا.
8. إنتاج مواد كيميائية دوائية ومضادات حيوية بتكلفة أقل وبمعدل إنتاج عال.
9. إنتاج أنزيم تنشيط البلازمينوجين النسيجي الذي يستعمل لمنع تخثر الدم داخل جهاز الدوران لمرضى الجلطة القلبية.
10. إنتاج ألبومين بلازما الدم بهدف الحد من مشكلات وأخطار الحصول على بلازما ملوثة من المتبرعين بالدم من المرضى.
11. إنتاج عدد كبير من الأمصال واللقاحات ضد الأمراض البشرية والحيوانية والنباتية.
12. التشخيص المبكر لبعض الأمراض الوراثية مثل الأنيميا المنجلية والبول الفينولي.
13. المعالجة بالجينات مثل: إضافة جين إنتاج الأنسولين في الصبغي البشري مما يؤدي إلى إمكان شفاء المريض بمرض البول السكري شفاء دائماً، وعلاج بعض أمراض نقص المناعة.
14. لقاح منع الحمل المشيمي البشري: استطاع العلماء التوصل إلى لقاح منظم للحمل تستخدمه المرأة من خلال تقنيات الهندسة الوراثية، وهو عبارة عن هرمون (جونادوتروبين) المشيمي البشري، حيث تحقن به المرأة فيعمل على تحفيز الجهاز المناعي لتكوين أجسام مضادة تهاجم البويضة قبل إخصابها وتدميرها، كما يحفز المبيض على عدم إنتاج هرمون (البروجيسترون) الضروري لعملية التبويض. وبهذا اللقاح يمكن للمرأة أن تستخدم حقنة من الهرمون بدلاً من تناول أقراص (البروجيسترون) الصناعي يومياً، أو استخدام اللولب، وما ينتج عن ذلك من تجلط الدم وزيادة في الوزن وغثيان وقيء نتيجة لإحداث الأقراص اضطراباً في الدورة الشهرية.
التحديات والأخلاقيات:
رغم الفوائد الكبيرة للهندسة الوراثية، إلا أنها تثير بعض القضايا الأخلاقية والقانونية. تشمل هذه القضايا المخاوف من آثارها على البيئة والتنوع البيولوجي، وكذلك القلق بشأن التعديلات الوراثية في البشر وإمكانية استخدامها لأغراض غير أخلاقية مثل تحسين الصفات الجينية بطرق انتقائية.
الخاتمة:
الهندسة الوراثية تمثل ثورة في العلم والتكنولوجيا، مع إمكانيات هائلة لتحسين حياتنا في مختلف المجالات. من خلال تطبيقاتها في البيولوجيا والطب والصناعة، يمكننا مواجهة العديد من التحديات الصحية والبيئية. ومع ذلك، يجب التعامل بحذر مع هذه التكنولوجيا لضمان استخدامها بشكل آمن وأخلاقي.
#مركز_تنمية_حوض_اعالي_الفرات
#Upper_Euphrates_Basin_Developing_Center
