لقد جعلت العديد من الاكتشافات علم الوراثة أحد أسرع المجالات البحثية تطوّرًا في العالم ، ومع فهم الأساس الجيني للمرض هناك تطوّر متسارع ل الأساس الجيني لخطر الأمراض والتشخيص والعلاج ، وقد حقّقت الهندسة الوراثية تقدّمًا خلال العقود الأخيرة القليلة .
ما هي الكائنات المُستخدمة في البحث الجيني؟
شكّلت كائناتٌ مُعيّنةٌ أصول تجارب البحث الجيني، فقد اكتشف (جريجور مندل – Gregor Mendel) نظريات الوراثة من نباتات البازلاء. بالإضافة إلى أنّ العديد من الدراسات والتجارب الجينية نُفّذت على ما يُعرف بسندريلّا علم الوراثة (ذُبابَةُ الفاكِهَةِ السَّوداءُ البَطْن – Drosophilla melanogaster)، يوجد أكثر من 2500 نوع من ذبابة الفاكهة أحدها ذُبابَةُ الفاكِهَةِ السَّوداءُ البَطْن التي قد استُغلّت على نطاقٍ واسعٍ للبحث.
انجاز علمي هائل: تجارب في الصين لإنتاج فئران من أنثيين دون ذكور، كيف تم ذلك؟
استُخدمت ذبابة الفاكهة ككائن تجربةٍ من بداية القرن العشرين في السنوات المُبكّرة جدًا من تطوير مجال علم الوراثة ، ويُعتبر (توماس هانت مورغان – Thomas Hunt Morgan) في جامعة كولومبيا رائدًا في استخدام ذبابة الفاكهة لدراسة علم الوراثة. إنّ ذبابة الفاكهة من أكثر كائنات التجربة مُلاءمة من أجل العمل الجيني؛ وذلك بسبب دورة حياتها القصيرة البالغة حوالي 10- 11 يوم في درجة حرارة C 22 وبسبب القدرة الإنجابية العالية؛ إذ تُتنج أعدادًا كبيرةً من الأفراد ما يتطلّب تحاليل إحصائية للنتائج. وتضمّ النماذج الأخرى:
- بكتيريا الإِشْريكِيَّةُ القولونِيَّة (Escherichia coli)
- نبات Arabidopsis thaliana
- خميرة الخبز السُّكَيراءُ الجِعَوِيَّة-Saccharomyces cerevisiae
- الدودة الخيطية Caenorhabditis elegans
- فأر المنازل المشهور Mus musculus
ما الذي يُحدّد كائن التجارب الجيد؟
تُختار هذه الكائنات اعتمادًا على صفات كهذه:
- فترة تكاثر قصيرة
- تعديل جيني سهل
- أعداد كبيرة من الأفراد المُنتَجة
- البحث الطبّي والهندسة الوراثية
يضمّ علم الوراثة الطبي دراسات المجموعات السكّانية التي تفحص آثار التغيّرات الوراثية والطفرات والانحرافات على صحّة وأمراض الإنسان. ويمكن أن تساعد مبادئ الترابط الجيني وخرائط النسل الجينية على تحديد المواقع على الجينوم المرتبطة بالأمراض، وقد ساعدت عشوائية مندل على البحث عن مواقع في الجينوم مُرتبطة بالأمراض، إنّ هذه التقنية مفيدة أيضًا للصفات متعدّدة الجينات وليس المُحدّدة من قِبل جين واحد. بعد أن يُحدّد الجين المرتبط بمرض، غالبًا ما تُجرى المزيد من الأبحاث على نفس الجين في النماذج التجريبية وتُثبّت الأنماط الوراثية في الهندسة الوراثية من أجل تحديد الموقع الدقيق للجين.
الصيدلة الجينية – الهندسة الوراثية – الاساس الجيني
يتعرّض أشخاص محددون لآثار جانبية محدّدة لبعض الأدوية وذلك يرجع لقابليتهم الوراثية، ويمكن أن تتنوّع فعالية الأدوية أيضًا مع التركيب الوراثي. إنّ الصيدلة الوراثية علمٌ يساعد على فهم الدور الذي يلعبه التركيب الوراثي في مدى نجاح الدواء بالإضافة إلى ماهيّة الآثار الجانبية المُرجَّح حدوثها (الدواء المصنوع حسب الشخص أو الطلب). على سبيل المثال؛ وُجد أنّ آثار مُثبّطات أنْزيم مُحَوّل الأَنْجيُوتنسِين-ACE (والذي يُحسّن الأعراض والنجاة من قصور القلب) أكبر عند الأوربيين أو البريطانيين من الأمريكيين الأفارقة.
وبشكلٍ مُشابه وطبيعي، تُفكّك بعض مُسكّنات الألم مثل (الكودين – codine) واستقلابها في الكبد عن طريق بروتين CYP2D6. ويمكن للانحرافات الموجودة في المعلومات المُتضمّنة في جين CYP2D6 أن تُسبّب تغييرات في معالجة الجسم للكودين، إذ يتخلّص الأشخاص الذين يمتلكون مستويات قليلة من الأنزيم الذي يقوم باستقلاب الكودين، ويفكّكوه ببطء ما يُطيل بقاءه في الجسم لفترةٍ أكبر، وهذا الاستقلاب البطيء للكودين من المرجح أن يؤدي إلى آثارٍ جانبية تنفّسية.
تُستخدم الأدوية المُستهدِفة لأنماط وراثية مُعيّنة بشكلٍ متزايدٍ، ومثالٌ على ذلك النساء المصابات بسرطان الثدي النَقيلي؛ فمع الإفراط في التعبير عن البروتين المُنتج من قبل جين يُدعى HER2 يمكن أن يتكوّن لديهنّ مرض شرس وتشخيص ضعيف. يمكن لـ (علاج الهيرسيبتين – (Herceptin وهو جسم مضاد طُوّر مخبريًّا ضد منتج جين HER2 ويُدعى الجسم المضاد أُحادِيُّ النَّسِيْلَة أن يرتبط بمواقع المُستقبل على سطح الخلية وبالتالي يحدّ من انقسام الخلية ونمو السرطان.
بحوث الحمض النووي DNA
يُستخدم الحمض النووي DNA من أجل الأبحاث المخبرية؛ إذ تُستخدم أنزيمات القطع بشكلٍ شائع من أجل قصّ تسلسلات مُعيّنة من DNA، ثمّ تصويره باستخدام الرَحَلاَن كَهْرَبِيّ هُلاَمِيّ-gel electrophoresis. يمكن أيضًا مضاعفة الـ DNA أو تعديله أو قصّ قطعٍ محدّدة باستخدام تكنولوجيا متطوّرة من أجل الأبحاث، ويمكن أيضًا مضاعفة الـ DNA باستخدام عمليةٍ تُسمّى تفاعل البلمرة التسلسلي (PCR). ويمكن فك شيفرة الحمض النووي DNA (أي معرفة تسلسله)؛ ما سيسمح للباحثين بتحديد تسلسل نكليوتيدات في أجزاء الحمض النووي DNA، ويصبح هذا تدريجيًا أسهل وأقلّ تكلفةً ويمكن استخدامه أيضًا في البصمة الوراثية أو RFLP تَعَدُّدُ أَشْكَالِ أَطْوالِ الشُّدَفِ المُقْتَطَعَة (Restriction Fragment Length Polymerization).
الهندسة الوراثية – الأساس الجيني
ترجمة: عدي بكسراوي تدقيق: سلام طالب
