تطبيقات العلوم الوراثية

ما هي العلوم الوراثية؟

تعرف العلوم الوراثية والتي تسمى أيضًا التعديل الجيني بأنها المعالجة المباشرة لجينوم الكائن الحي باستخدام التكنولوجيا الحيوية وهو استخدام الكائنات الحية (خاصة الكائنات الدقيقة) في التطبيقات الصناعية والزراعية والطبية والتكنولوجية الأخرى، وللعلوم الوراثية تطبيقات في الطب والبحوث والصناعة والزراعة، كما يمكن استخدامها على مجموعة واسعة من النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة، ففي الطب تم استخدام الهندسة الوراثية لإنتاج كميات كبيرة من الأنسولين وهرمونات النمو البشري و(follistim) لعلاج العقم والألبومين البشري والأجسام المضادة وحيدة النسيلة والعوامل المضادة للهيموفيليك واللقاحات والعديد من الأدوية الأخرى.

كما يتم هندسة الكائنات الحية وراثيًا لاكتشاف وظائف جينات معينة، حيث تشمل التطبيقات الصناعية تحويل الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا أو الخميرة أو خلايا الثدييات الحشرية بترميز جيني لبروتين مفيد، ويمكن إنتاج كميات كبيرة من البروتين عن طريق إنماء الكائن المحول في المفاعلات الحيوية باستخدام التخمير ثم تنقية البروتين، كذلك تُستخدم الهندسة الوراثية أيضًا في الزراعة لإنشاء محاصيل معدلة وراثيًا أو كائنات معدلة وراثيًا.

الاستنساخ:

هو إنتاج جنين مستنسخ عن طريق زرع نواة خلية جسدية في بويضة، حيث يمكن إدخال (DNA) جديد في جينوم العائل عن طريق عزل ونسخ المادة الجينية ذات الأهمية أولاً باستخدام طرق الاستنساخ الجزيئي لتوليد تسلسل (DNA) أو عن طريق توليف الحمض النووي ثم إدخال هذه التركيبة في الكائن الحي المضيف، ويمكن إزالة الجينات أو “التخلص منها” باستخدام نوكلياز.

تطبيقات العلوم الوراثية:

استهداف الجينات هو أسلوب مختلف يستخدم إعادة التركيب المتماثل لتغيير الجين الداخلي، ويمكن استخدامه لحذف الجين أو إزالة (exons) أو إضافة جين أو إدخال طفرات نقطية، وللهندسة الوراثية تطبيقات في الطب والبحوث والصناعة والزراعة ويمكن استخدامها على مجموعة واسعة من النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة.

أنتجت الهندسة الوراثية مجموعة متنوعة من الأدوية والهرمونات للاستخدام الطبي، على سبيل المثال كان أحد أوائل استخداماته في المستحضرات الصيدلانية هو الربط الجيني لتصنيع كميات كبيرة من الأنسولين المصنوع باستخدام خلايا بكتريا (E. coli) الإنترفيرون الذي يستخدم للقضاء على فيروسات معينة وقتل الخلايا السرطانية، وهو أيضًا نتاج الهندسة الوراثية، مثل منشط البلازمينوجين النسيجي ويوروكيناز اللذين يستخدمان لإذابة جلطات الدم.

منتج ثانوي آخر هو نوع من هرمون النمو البشري، ويتم استخدامه لعلاج التقزم ويتم إنتاجه من خلال البكتيريا والخمائر المعدلة وراثيًا، إذ يتضمن المجال المتطور للعلاج الجيني التلاعب بالجينات البشرية لعلاج أو علاج الأمراض والاضطرابات الوراثية، وغالبًا ما تكون البلازميدات أو الفيروسات المعدلة هي المرسلين لتوصيل المواد الجينية إلى خلايا الجسم، مما يؤدي إلى إنتاج المواد التي ينبغي أن تصحح المرض، وفي بعض الأحيان يتم تغيير الخلايا وراثيًا داخل الجسم إذ في أوقات أخرى يقوم العلماء بتعديلها في المختبر وإعادتها إلى جسم المريض.

منذ التسعينيات تم استخدام العلاج الجيني في التجارب السريرية لعلاج الأمراض والحالات مثل الإيدز والتليف الكيسي والسرطان وارتفاع الكوليسترول، وتتمثل عيوب العلاج الجيني في أنه في بعض الأحيان يقوم الجهاز المناعي للشخص بتدمير الخلايا التي تم تغييرها وراثيًا، كما أنه من الصعب الحصول على المادة الجينية في خلايا كافية للحصول على التأثير المطلوب.

علم الوراثة السلوكي البشري هو تخصص بحثي راسخ في العصر الجيني، ومن المرجح أن تظهر تطبيقات المعلومات الجينية السلوكية في مجالات مثل: العدالة الجنائية والتعليم والتوظيف والتأمين ومع ذلك، فإن البحث الجيني السلوكي في سمات الشخصية والسلوك المعادي للمجتمع ينطوي على مخاطر عديدة على سبيل المثال، قد يتم إساءة استخدام نتائج البحث المبدئية أو الأولية في السياقات القانونية والتجارية، الحذر العلمي والتعليم العام والإعلامي، والتشاور مع الخبراء وحماية السرية أمور ضرورية للاستخدام المسؤول للجينات السلوكية.

البيولوجيا التركيبية:

تشتمل الهندسة الوراثية على تقنيات متعددة للتلاعب المتعمد بالمواد الجينية (بشكل أساسي حمض الديوكسي ريبونوكلييك أو الحمض النووي) لتغيير أو إصلاح أو تحسين الشكل أو الوظيفة، كما تشتمل تقنيات الحمض النووي المؤتلف التي تم تطويرها في النصف الأخير من القرن العشرين على الربط الكيميائي (إعادة التركيب) لخيوط مختلفة من الحمض النووي، بشكل عام باستخدام إما البكتيريا (مثل الإشريكية القولونية) أو العاثيات (مثل الإشريكية القولونية) أو عن طريق الحقن المجهري المباشر، وفي السنوات الأخيرة تم استكمال هذه الأدوات التقليدية بتقنيات جديدة لتصميم وبناء حرفياً لهندسة أشكال حياة جديدة، يشار إليها عمومًا باسم البيولوجيا التركيبية.

تثير الهندسة الوراثية بشكل عام عددًا من القضايا الأخلاقية المهمة، حيث في الزراعة على سبيل المثال سلط علماء الأخلاق الضوء على المخاطر المحتملة على صحة الإنسان المرتبطة بالمحاصيل المعدلة وراثيًا والماشية فضلاً عن المخاوف المعيارية بشأن معاملة الحيوانات والعواقب البيئية للهندسة الوراثية.

في الطب كان هناك جدل أخلاقي كبير حول التمييز المفترض بين البروتوكولات التي تهدف إلى استعادة الوظيفة، وتلك التي تهدف إلى تعزيز الوظيفة بما يتجاوز المعايير النموذجية للأنواع بالإضافة إلى ذلك، اهتم علماء الأخلاق بالمخاطر المحتملة على صحة الإنسان المرتبطة بالهندسة الوراثية للخط الجرثومي، والتي تختلف عن الهندسة الوراثية الجسدية، وأخيرًا في سياق التكاثر جادل علماء الأخلاق بأن الهندسة الوراثية تثير قضايا أخلاقية تتضمن فحص الأجنة ومعالجتها لإزالة أو إدخال خصائص طبية أو تجميلية مختلفة.