الدرس 133 : تقنيات التكنولوجيا الجزيئية ( الهندسة الوراثية ) - تقنية DNA معاد الإتحاد

>

ثانياً : تقنية DNA معاد الإتحاد : 

♦ هى عملية إدخال قطعة أو جين من الـ DNA الخاص بكائن حى كالإنسان إلى خلايا كائن حى آخر كالبكتيريا ليتم لصقها ودمجها فى DNA هذا الأخير لتحقيق أغراض معينة حيث يزيد عدد وحدات الجزء المُدخل بنفس المعدل الذى يزيد به DNA الذى يحتويه . 

♦ يمكن مستقبلاً إستخدام تلك التقنية كما يتخيل العلماء فى إدخال نُسخ جينات طبيعية إلى خلايا أفراد بها جينات غير سليمة ( مصابة بالعطب ) لشفائهم دون الحاجة للإستخدام المستمر للعقاقير لعلاج النقص الوراثى . 

ملحوظة : 

فى تجربة التحول البكتيرى للعالم جريفث تم دخول جزء من DNA البكتيريا S المميتة الميتة واندمج واتحد مع DNA البكتيريا R الغير مميتة الحية فتحولت الأخيرة إلى مميتة وأصبح DNA البكتيريا R هو DNA معاد الإتحاد .

التطبيقات العملية لتكنولوجيا DNA معاد الإتحاد ( أهمية DNA معاد الإتحاد ) :

( أ ) فى مجال الطب : 

إنتاج بروتينات مفيدة على نطاق تجارى وبكميات كبيرة من بعض أنواع البكتيريا المهندسة والمعدَّلة وراثياً .
مثل :
1- إنتاج هرمون الأنسولين البشرى ( لعلاج مرضى السكر ) : 

رخصت الولايات المتحدة الأمريكية عام 1982 م إستخدام الأنسولين المصنع بتكنولوجيا DNA معاد الإتحاد وكان أول بروتين يتم إنتاجه بواسطة تلك التقنية . 

♦ خطوات إنتاجه بتكنولوجيا DNA معاد الإتحاد : 
♢ من خلية بيتا فى البنكرياس يتم عزل الجين المسئول عن تكوينه أو m.Rna وتكوين الجين منه بإنزيم النسخ العكسى. 
♢  زرع هذا الجين فى بلازميد . 

♢ زرع البلازميد فى خلية بكتيرية وبذلك إكتسبت البكتيريا ذلك الجين . 

♢ عند تكاثر البكتيريا ( بالإنشطار الثنائى ) يتضاعف الجين مع تضاعف البلازميد الذى يحتويه . 

♢ يمكن زرع تلك البكتيريا فى أمعاء الإنسان لتصبح البكتيريا منتجة للأنسولين ولكن تُفقد السيطرة على تلك البكتيريا ، ويمكن إبقائها فى أنبوبة إختبار للتحكم الكامل بها ثم إستخلاص الأنسولين الناتج وإعطائه للمريض عن طريق الحَقن .

♦ الأنسولين البشرى المُصنع بواسطة DNA معاد الإتحاد ( فى البكتيريا )
وإن كان مازال مرتفع التكلفة إلا أنه أفضل لبعض المرضى الذين لايتحملون الفروق الطفيفة بين الأنسولين البشرى والأنسولين المستخلص من بنكرياس المواشى والخنازير بعملية طويلة وتحتاج لجهد وباهظة التكاليف حيث قد يسبب الأنسولين المستخلص من المواشى والخنازير حساسية بسبب إختلاف طفيف فى تركيبه الكيميائى عن تركيب أنسولين البشر، ولكن مع تحسن طرق الإنتاج قد يصبح الأنسولين البكتيرى أقل تكلفة . 

ملحوظة : 

= يختلف الأنسولين المستخلص من بنكرياس الخنازير عن الأنسولين البشرى فى الحمض الأمينى رقم 30 فى السلسلة B حيث يكون الثريونين THR فى البشرى والألانين ALA فى أنسولين الخنزير . 

= يختلف الأنسولين المستخلص من بنكرياس الماشية عن الأنسولين البشرى فى الحمض الأمينى رقم 30 فى السلسلة B حيث يكون الثريونين THR فى البشرى والألانين فى أنسولين الماشية بالإضافة إلى الحمض الأمينى رقم 8 ورقم 10 فى السلسلة A حيث يكونا فالين فى أنسولين الماشية ويكون الحمض الأمينى رقم 8 فى أنسولين البشر ثريونين THR والحمض الأمينى رقم 10 يكون إيزوليوسين IIE . 

2- إنتاج الإنترفيرونات :

♦ بروتينات تُبنى وتنطلق داخل جسم الإنسان من الخلايا المصابة بأى فيروس لترتبط بالخلايا الحية السليمة المجاورة لها لتعمل على وقايتها من مهاجمة الفيروس حيث أنها تحث تلك الخلايا السليمة على إنتاج نوع من الإنزيمات تثبط وتوقف عمل إنزيمات النسخ العكسى فى الفيروس وبالتالى توقف تضاعف الفيروس ( وبالأخص التى تكون مادته الوراثية أو محتواه الجينى عبارة عن RNA مثل فيروس شلل الأطفال والإنفلونزا ) .

♦ حتى عام 1970 م كان الإنترفيرون البشرى يُستخلص بصعوبة من خلايا الإنسان ، لذلك كان نادر الوجود وغالى الثمن . 

♦ تمكن الباحثون فى مصانع الأدوية فى الثمانينات من عزل 15 جين بشرياً للإنترفيرون وزرعه فى بلازميدات ثم إدخاله فى خلايا بكتيرية للحصول على بكتيريا تنتج الإنترفيرون ولذلك أصبح وفيراً ورخيص الثمن . 

♦ خطوات إنتاجه بتكنولوجيا DNA معاد الإتحاد : 

♢ من خلية بشرية يتم عزل الجين المسئول عن تكوينه أو m.Rna وتكوين الجين منه بإنزيم النسخ العكسى . 

♢ زرع تلك الجينات فى بلازميد . 

♢ زرع البلازميد فى خلية بكتيرية وبذلك إكتسبت البكتيريا ذلك الجين . 

♢ عند تكاثر البكتيريا ( بالإنشطار الثنائى ) يتضاعف الجين مع تضاعف البلازميد الذى يحتويه ، لتصبح البكتيريا منتجة للإنترفيرون .

♦الإنترفيرونات مفيدة فى علاج بعض الأمراض الفيروسية كفيروس إلتهاب الكبد الوبائى ومفيدة كذلك فى علاج بعض أنواع السرطان فهى طريقة لضبط ووقف نمو الخلايا السرطانية الذى تقضى على أعداد هائلة جداً من البشر سنوياً ، ولكن الدراسات المبدئية لإستخدامها كعلاج للسرطان كانت مخيبة للآمال وممكن أن يكون السبب فى ذلك وجود مشاكل تقنية يمكن التغلب عليها مستقبلاً . 

ملحوظة : 

= السرطان تسببه فيروسات أو يحدث بسبب إنقسام للخلايا بدون حاجة وبلاعقل بشكل غير طبيعى يخرج عن السيطرة فيتكون ورم سرطانى لتنفصل منه خلايا تنتقل إلى مناطق أخرى سليمة بالجسم لإصابتها ، ولكن فى الجسم السليم يكون إنقسام الخلية وتكاثرها بحسب الحاجة وبنفس معدل موتها . 

= عملية إنتاج الإنترفيرون بالهندسة الوراثية عن طريق تقنية Dna معاد الإتحاد أصعب من عملية إنتاج الأنسولين البشرى بنفس التقنية بسبب وجود 15 جين للإنترفيرون. 

( ب ) تطلعات مستقبلية لإستخدام تكنولوجيا DNA معاد الإتحاد فى مجال الزراعة : 

عن طريق زرع جين يحمل صفة جديدة فى بلازميد ثم وضع البلازميد داخل الخلية النباتية ليندمج مع DNA أحد كروموسوماتها وعندما تنقسم الخلية فإن كل خلية ناتجة عن الإنقسام سيكون بداخلها الجين الجديد وبالتالى يكتسب النبات صفة جديدة بوجود ذلك الجين .

قد يستطيع الباحثون الزراعيون فى المستقبل من : 1- إدخال جينات فى النبات تجعله يقاوم المبيدات العشبية 

عند رش المبيدات التى تقضى على الحشائش والأعشاب الضارة كالنجيليات بالنبات قد تقضى على النبات بشكل غير مقصود ، وباستخدام DNA معاد الإتحاد ممكن إدخال جينات تجعل النبات يكتسب صفة مقاومة المبيدات العشبية وينمو بشكل قوى فى حين تموت الأعشاب المجاورة بفعل المبيدات . 

2- إدخال جينات فى النبات تجعله يقاوم أمراض نباتات المحاصيل ( القمح والشعير والأرز والذرة ) باستخدام DNA معاد الإتحاد يمكننا إدخال جينات تُكسِب النبات صفة مقاومة أمراض نباتات المحاصيل فمثلاً : 

- يمكن إدخال جين تخليق إنزيمات تحطم سموم تلك الحشرات فى خلايا النبات
 وبالتالى لايضره هجوم الحشرات والآفات الزراعية الأخرى . 

- كما يمكن إدخال جين فى خلايا النبات يعمل على تكوين بروتين سام للحشرات المهاجمة
 يتم عزله من بكتيريا تعيش فى التربة . 

3- عزل ونقل الجينات المسئولة عن تكوين العقد البكتيرية على جذور النباتات البقولية مثل الفول والتى تستضيف البكتيريا إلى نباتات محاصيل أخرى لاتستطيع إستيعاب تلك البكتيريا بسبب عدم وجود تلك العقد على جذورها بهدف الإستفادة من قدرة هذه البكتيريا على تثبيت نيتروجين الهواء الجوى بدل من إضافة الأسمدة النيتروجينية الملوثة للمياه فى المناطق الزراعية والمرتفعة الثمن يوم بعد يوم . 

ملحوظة : 

-- تعيش تلك البكتيريا فى التربة على عقد جذور النباتات البقولية كالفول والترمس والعدس وتحتوى على إنزيمات تحول نيتروجين الجو من الحالة الغازية إلى مركبات نيتروجينية فى داخل أجسامها مثل البروتينات وبذلك يتحول النيتروجين الجوى إلى نيتروجين عضوى لأن النبات لا يستطيع الاستفادة من النيتروجين الغازى N2 ثم تحول تلك البكتيريا النيتروجين العضوى إلى نيتروجين معدنى فى صورة الأمونيوم +NH4 أو نترات -NO3 يستفيد منها النبات لينمو بشكل سليم وفى نفس الوقت تتغذى تلك البكتيريا على المواد الكربوهيدراتية الضرورية من العقد الجذرية ( علاقة تبادل منفعة ) .

-- أى كائن يتم أدخال قطعة أو جين فيه من DNA كائن آخر يسمى كائن مُعدَّل وراثياً .

-- لمعرفة وظيفة جين معين لم تُكتشف بعد

يعطله العلماء أو يتلفوه أو ينزعوه من الزيجوت ( أول خلية فى الكائن الحى والتى تحمل الصفات الوراثية للكائن الحى الذى سينتج عنها ) قبل أن يبدأ فى الإنقسام لتكوين الكائن ، ثم يتابعوا ويلاحظوا التغيرات التى تطرأ عليه طوال حياته .

( جـ ) فى مجال التجارب والأبحاث :

1- تمكن الباحثون من زرع جين العيون الحمراء ( لون الياقوت الأحمر ) من سلالة الدروسوفيلا ذات العيون الحمراء محل جين لون العيون البنية فى خلايا جنين سلالة الدروسوفيلا ذات العيون البنية . 

♢ تم هذا الزرع فى خلايا مقرر لها أن تكون أعضاء تكاثر " مناسل " ( بمعنى أن ذلك التغيير أو الطفرة ستورث للأجيال التالية لأن الأمشاج ستنتج من إنقسام ميوزى لخلايا فى أعضاء التكاثر ) . 

♢ نما الجنين إلى فرد يحمل صفة الجين المزروع (بمعنى أن عيونه ذات لون أحمر بدلاً من لون العيون البنى ) ، وعند تزاوجه مع فرد عومل بنفس الطريقة أنتج أفراد لها نفس لون العين .

2- تمكن الباحثون من إدخال جين يحمل شفرة هرمون النمو من فأر من النوع الكبير أو من الإنسان إلى فئران من النوع الصغير . نمت تلك الفئران الصغيرة إلى ضعف حجمها فأصبحت فى حجم الفئران الكبيرة وقد إنتقلت هذه الصفة إلى الأجيال التالية . 

المخاوف من الهندسة الوراثية ( بعض مخاطر DNA معاد الإتحاد ) : 

DNA معاد الإتحاد سلاح ذو حدين فعلى الرغم من أهميته فى مجالات عديدة إلا أن له مخاطر كثيرة قد تكون مدمرة فمثلاً : 

من المحتمل إنتاج سلالات جديدة مرضية وبائية يصعب التحكم فيها من سلالات لم تكن مرضية وبالتالى إنتشار أمراض وبائية عالمية غير معروفة 

كأن يتم إدخال جين مسئول عن إنتاج مادة سامة خطرة فى خلايا بكتيرية وإطلاق تلك البكتيريا فى العالم ولكن هذا الإحتمال ضعيف لأنه على الرغم من أن البكتيريا المستخدمة فى هذه التجارب هى إيشيريشيا كولاى E.COLI التى تعيش فى أمعاء الإنسان إلا أن السلالات المستخدمة من إيشيريشيا كولاى فى التجارب المعملية أصبحت غير قادرة على الحياة إلا فى أنابيب الإختبار وستموت لو نقلت لجسم الإنسان لأنها لم تعش فى جسم الإنسان منذ آلاف الأجيال . 

ملحوظة : 

بعض سلالات بكتيريا إيشيريشيا كولاى تعيش معيشة تكافلية فى جسم الإنسان وبعض الفقاريات فهى تجد الأمعاء مأوى ومكان دافئ به الغذاء الذى تحتاجه وتعطى الإنسان مادة غذائية أساسية هى فيتامين K الذى تمتصه الأمعاء ويستخدم فى تجلط الدم .

• شارك هذه المقالة