استعمالات الهندسة الوراثية ومعوقتها

تقدم المعلومات الوراثية روافد لا تنقطع مع المعلومات التي تساعد في توجيه استعمالات الاحياء لاغراض معينة والتي كان نتيجتها بروز الهندسة الوراثية وتخطي حواجز النوع والجنس في الاحياء مثل ادخال الجينات البشرية والحيوانية في خلايا بسيطة سريعة النمو لانتاج البروتينات البشرية ومن بعض الاستعمالات.

•        ساعدت الهندسة الوراثية في تحسين النباتات وأدائها، وعمليات تربية وتحسين النباتات بدأت منذ أمد ومن زمن بعيد قبل التعرف على القوانين الخاصة بتوارث الصفات والهندسة الوراثية، ولذلك فان التطورات التي حصلت في القرن المنصرم وجعلت عمليات التربية والتحسين تقنية معتمدة على العلم، وقد أثمرت العديد من التجارب في تحسين بعض المحاصيل من ناحية المقاومة للإصابة ببعض الحشرات. وكان ذلك بنقل الجينات بطريقة الهندسة الوراثية لتحمل صفات جديدة لم يكن بالإمكان الوصول إليها بالطرق التقليدية. وقد أنتجت العديد من ضروب الرز والقمح والقطن المقاومة للإصابة بالحشرات والامراض. كما انها ساعدت في عمليات التدعيم الحيوي Biofortification للمحاصيل لغرض مواجهة الجوع وسواء التغذية مثل انتاج الرز الذهبي Golden rice الذي هندس وراثية لزيادة محتواه من فيتامين A والحديد والذي يساعد في انقاذ ملايين البشر والاحياء، كما انه توجد توجهات في عالم النبات لانتاج اللقاحات المأكولة Edible vaccines ضد الامراض المميتة، كما في انتاج بعض الأجسام المضادة للاسهالات في الموز لاستعماله في تغذية الاطفال.

•        ساعدت الهندسة الوراثية وأثمرت في تحديد خرائط القطع Restriction maps للعديد من قطع DNA والتي ساعدت بدورها في ايجاد توالي القواعد النتروجينية في المواد الوراثية DNA sequencing لأنها ستزود بقطع صغيرة من Subclone التي تتعرض لعمليات تحليل دقيق لتحديد التوالي. الخرائط وفرت وسيلة لمعرفة حجوم الجينات وعلاقة ذلك بوظائفها. ووفرت أيضاً معرفة قطع DNA المراد نقلها والتي تعد الخطوة الأولى في عملية الكلونة.

كما ان عملية تحديد توالي القواعد في DNA يساعد في اظهار تركيب الجين وبالتالي امكانية تحديد المنتجات التي يشفر لها، اي معرفة الجينات التركيبية والجينات المنظمة وتحديد المناطق الحساسة Hot spot لحدوث الطفرات. ومقارنة تواليات الجينومات الوراثية يمكن من الكشف عن العلاقة بين الاحياء ومراحلها التطورية وايجاد شبكة من المعلومات تساعد في تصنيف الاحياء والفيروسات ، لان المعلومات عن المناطق الثابتة من الجينومات التي لم يطرأ عليها تغير اثناء التطور يمكن ان تستعمل كأساس للتصنيف مثل تواليات 16S rRNA .

وهناك عدة طرق لتحديد التوالي منها :

•        طريقة Maxam – Gilbert والتي تعتمد على عدم الثباتية الكيماوية والنسبية لبعض أواصر النيوكلوتيدات.

•        طريقة Sanger وتعتمد على قطع وايقاف عملية الاستطالة للـ DNA واندماج dideoxynucleotides في التوالي ثم الكشف عنها.

وقد ساعدت في وضع الخرائط الطبيعية Physical maps للكروموسومات التي تم تحديد تواليات DNA لها، وهذه تكون مهمة من عدة نواحي :

•        يمكن تطبيقها على أي بكتريا وبدون الاعتماد على وجود محددات معينة في الكائن الحي.

•        تمكن من قياس حجم الجينوم بدقة .

•        تمكن من التعرف على كل متضاعف من الجينوم الكلي .

•        استعمال الفيروسات او النواقل المحورة في العلاج الجيني .

•        تعد مكملات لدراسات التواليات.

ومما ساعد في وضع الخرائط الوراثية والفيزياوية او الطبيعية :

1-      استعمال مكتبات الكوزميدات.

2-      استعمال خرائط القطع بالأنزيمات القاطعة .

3-      استعمال فحص التكامل.

4-      استعمال مسابر DNA وتهجين Southern hybridization.

5-      وجود قواعد معلوماتية حيوية (Bioinformatics) للعديد من DNA وبروتينات الاحياء

المعوقات

ان ما ذكر اعلاه حول الهندسة الوراثية وجوانبها المشرقة وامكانيتها التي تكاد ان تكون غير محدودة قد يصطدم بقلة المعلومات – على الاقل في الوقت الحاضر – اذ انه لم يتم لحد الآن وضع الخرائط الكروموسومية للعديد من الاحياء المهمة جداً، وذلك فالحاجة مهمة لوضع قواعد معلوماتية لغرض الرجوع إليها.

كما ان البكتريا والتي تعد أفضل المضايف لتخليق البروتينات ولكن ليس كلها وذلك لان بعضها يحتاج الى وجود الاواصر ثنائية الكبريتيد لغرض بناء البروتينات، كما انه من الصعوبة ادخال DNA لا يحوي على مجموعة المثيل من الخلايا الحيوانية الى البكتريا والا تعرض للهضم بإنزيمات القطع، وان أمكن التغلب عليها في بعض هذه الجوانب.

اضافة الى امكانية تلاشي الاحياء المهندسة وراثيا من البيئة التي يمكن ان تفترس من قبل الاحياء الاخرى كما ان اطلاق الاحياء المهندسة وراثيا الى البيئة لا يزال يلاقي معارضة شديدة. وعليه نشأ علم الاخلاقيات الحيوية Bioethics وهو احد فروع علم الاخلاق والفلسفة وال تفسيرات الاجتماعية الذي يهتم بعلوم الحياة وتأثيراته على المجتمع، ولذلك يلاحظ ان مشروع الجينوم البشري العملاق خصص 3% من ميزانيته للاهتمام بالجوانب الاخلاقية وما يتبعها من جوانب اجتماعية وسياسية. وقد خصص هذا الجزء من الميزانية لدراسة التأثيرات الجانبية المحتملة للأدوية الجديدة المعتمدة في اكتشافها على توالي النيوكلوتيدات في الجينوم البشري وحاجة المرضى لها والإسراع في انتاج المفيد منها، واكثر هذه المجالات تحسسا هو استعمال الاحياء المهندسة وراثيا ربما بشكل مباشر للإنسان كما في استعمال بكتريا حامض اللاكتيك في الأغذية الصحية او المصممة، وكذلك دراسة دور التقنية الحيوية والهندسة الوراثية في بحوث المضغ والاجنة، واستعمال المواد الوراثية في استثمارات التقنية الحيوية، ومشاكل اخرى كثيرة لا تحدها قائمة او تحصرها حدود.

المصادر

الخفاجي , زهرة محمود (2008) . التقنية الحيوية الميكروبية (توجهات جزيئية ) . معهد الهندسة الوراثية والتقنية الحيوية . جامعة بغداد .

مواضيع ذات صلة

الحوامض النوويـــة

تنظيم جينوم الاحيـــاء

التعبير الجيني العام Gene Expression

الانتساخ والترجمـة

جينوم الخلايا بدائية النواة

مشاركة التواليات القصيرة في التطور

البلازميدات

القافزات Transposons

جينوم الخلايا حقيقية النواة

جينومات الفيروسات

تنظيم التعبير الجيني

المنظمات ونقل الاشارات Regulons and signal transduction