Language
Country/Area
No result found
تكنولوجيا إدخال الجينات الغامضة: كيف يقوم العلماء بتعديل الحمض النووي بدقة؟
لقد أتاح تطور تكنولوجيا الهندسة الوراثية تعديل الجينومات الحيوانية والنباتية، مما يسمح للعلماء بإدخال وحذف وتغيير الجينات بطرق متنوعة. وتعود هذه القدرة إلى سنوات من البحث في وظيفة الجينات والتلاعب بها. مع التطور السريع للتكنولوجيا الوراثية، أصبح العلماء قادرين على إجراء عمليات التعديل بدقة، مما يوفر مساحة غير محدودة للخيال للتطور العلمي والزراعي في المستقبل.
يتطلب إنشاء كائن حي مُعدل أو مُحور وراثيًا تنفيذًا دقيقًا لخطوات متعددة، بدءًا من اختيار الجين إلى عزله ودمجه في ناقل مناسب، والذي يستخدم بعد ذلك لإدخال الجين في جينوم المضيف.
تعتمد الهندسة الوراثية على العديد من الاكتشافات العلمية، بما في ذلك إنزيمات القطع، وربطات الحمض النووي، وتطوير تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) وتقنيات التسلسل. وتسمح هذه الأدوات بمعالجة الجينات ليس فقط بكفاءة ولكن أيضًا بدقة. بالمقارنة مع تقنية الإدخال العشوائي القديمة، يمكن للتكنولوجيا الحديثة تحديد نقطة الإدخال بدقة أكبر وتقليل الآثار الجانبية غير الضرورية.
تقليديًا، اعتمد العلماء على تقنيات مثل نوكليازات الانقسام الاختزالي ونوكليازات أصابع الزنك، مما يجعل عملية إدخال الجينات معقدة ويصعب السيطرة عليها. منذ عام 2009، أدت الدقة التي توفرها أنظمة TALEN وCRISPR-based Cas9 إلى تحسين كل هذا بشكل كبير، مما أدى إلى زيادة دقة وكفاءة تحرير الجينات بشكل كبير.
تاريخ الهندسة الوراثية
يمكن إرجاع التلاعب البشري بالجينات إلى الانتقاء الاصطناعي في الزراعة القديمة. في وقت مبكر يعود إلى عام 12000 قبل الميلاد، كان الناس يستخدمون الانتقاء الاصطناعي لإحداث تغييرات جينية في النباتات والحيوانات. مع مرور الوقت، تطور فهمنا لكيفية عمل الجينات، بما في ذلك العمل المبكر لقوانين مندل في الوراثة واكتشاف الحمض النووي كمادة وراثية في عام 1944.
يعود تاريخ أولى نتائج التجارب التي نشرها مندل إلى عام 1865، حيث كشفت عن قوانين الوراثة الجينية وأدت إلى عصر علم الوراثة الحديث.
لقد عزز التقدم العلمي والتكنولوجي في القرن العشرين من تطور علم الوراثة. على سبيل المثال، مهد اكتشاف نوكليازات القيد وربطات الحمض النووي الطريق لتكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف، والتي لا يمكنها فقط ربط الجينات، بل وأيضًا تكوين تركيبة جينية جديدة . وفي وقت لاحق، قام كاري موليس بتطوير تقنية تفاعل البوليميراز المتسلسل في عام 1983، والتي مكنت العلماء من تضخيم أجزاء محددة من الحمض النووي بسرعة وكفاءة ومزيد من الفحص والتعديل.
حدد الجين المستهدف
قبل إجراء تحرير الجينات، يجب عليك أولاً تحديد الجين المستهدف الذي سيتم إدراجه. غالبًا ما تكون هذه العملية مدفوعة باحتياجات العلماء المحددة للكائنات الحية المستهدفة. وقد يتضمن ذلك جينًا واحدًا أو اثنين فقط، أو مسارًا حيويًا أكثر تعقيدًا. بمجرد تحديد الجينات، يمكن للعلماء إدخال الجينات من كائنات حية مختلفة في البكتيريا لتخزينها وتعديلها.
يعمل الباحثون على تحديد أفضل الجينات المرشحة من خلال فحص الجينات ومقارنتها، مما يعزز تحليل الجينات واستخراجها، وبالتالي توفير الدعم للتجارب اللاحقة.
على سبيل المثال، بالنسبة للكائنات الحية التي لا تكون عادة عرضة للتحور، قد يختار العلماء الأفراد الذين تعرضوا للتحور بشكل طبيعي من أجل استكشافهم عن كثب. إن فحص الجينات المستهدفة سيحدد بشكل أكبر مدى تشابهها مع الجينات المعروفة بناءً على وظائفها، وبالتالي تحديد الجينات التي يجب إدراجها. مع التقدم في علم الجينوم، أصبحت المصفوفات الدقيقة وتسلسل الجينوم أكثر كفاءة وسهولة بشكل كبير.
تكنولوجيا التلاعب بالجيناتتتضمن كل عملية من عمليات الهندسة الوراثية تعديلًا دقيقًا للحمض النووي. أولاً، يحتاج العلماء إلى استخراج الحمض النووي من الخلايا، وهي عملية تعتمد عادةً على الأساليب الكيميائية لتفكيك الخلايا وفصل الحمض النووي عن المكونات الخلوية الأخرى باستخدام أساليب مثل الطرد المركزي. بعد الاستخراج، يجب فصل الجين المستهدف، عادةً عن طريق الانقسام التدريجي إلى أجزاء صغيرة بمساعدة نوكليازات التقييد.
في عملية الاستخلاص والتعديل الفعلي للجينات، يستخدم الباحثون إنزيمات مثل RNase لإجراء عمليات مستمرة ودقيقة للتأكد من أن أجزاء الحمض النووي التي تم الحصول عليها كاملة وسليمة، ثم يقومون بإجراء عمليات فحص واستنساخ متعددة.
في هذه العملية، من أجل تمكين التعبير الفعال عن الجين المدخل، من الضروري عادةً إضافة مناطق المحفز والمنهي إلى الجين المُنشأ. تساعد هذه العناصر الإضافية على تنظيم كيفية التعبير عن الجينات وكيفية عملها. وبمجرد إنشاء الجين، يجب إدخاله في جينوم المضيف، وهي عملية تتم باستخدام تقنيات مختلفة، اعتمادًا على الكائن الحي المستهدف.
النظرة المستقبلية
لقد فتح التطور في مجال الهندسة الوراثية فصلاً جديدًا في التكنولوجيا الحيوية. من النباتات المعدلة وراثيا إلى إنشاء نماذج حيوانية، تم استخدام تقنية تحرير الجينات على نطاق واسع في العديد من المجالات مثل الزراعة والطب والعلوم البيئية. مع تحسن التكنولوجيا، هل يمكننا أن نتوقع رؤية اختراقات جديدة في مجال الهندسة الوراثية في المستقبل؟
