مهندسی ژنتیک چیست؟
- مهندسی ژنتیک که گاهی اصلاح ژنتیک نیز نامیده می‌شود، عبارتی است که برای ایجاد تغییر DNA ژنوم موجودات زنده به‌کار می‌رود.
- این عبارت به معنای تغییر در یک جفت باز (A-T یا C-G ) ؛ حذف یک ناحیه کامل از DNA یا افزایش بیان یک ژن وحتی استخراج ژن از ژنوم موجود زنده دیگر و ترکیب کردن آن با DNA فرد است.
- مهندسی ژنتیک توسط دانشمندان با هدف بهبود یا متعادل کردن ویژگی‌های یک موجود زنده انجام می‌شود.
- مهندسی ژنتیک می‌تواند برای هر موجودی ازویروس گرفته تا گوسفند به کار برده‌شود؛ برای مثال مهندسی ژنتیک می‌تواند برایافزایش ارزش غذایی گیاهان یا مقاوم کردن آن‌ها در برابر علف‌کش ها به کار برده شود.
مهندسی ژنتیک چگونه کار می‌کند؟
برای توضیح نحوه کار مهندسی ژنتیک ما به بررسی مثالی از انسولین، پروتئينی که به تنظیم قند خون کمک می‌کند، می‌پردازیم.
به صورت نرمال انسولین در پانکراس تولید می‌شود اما در افراد مبتلا به دیابت نوع یک، در تولید انسولین اختلال وجود دارد؛ بنابراین این افراد برای تنظیم قند خون بدنشان به تزریق انسولین نیاز دارند.
مهندسی ژنتیک انسولینی که بسیار شبیه به انسولین انسانی است را با استفاده از مخمر و باکتری E. coli تولید کردهاست.
تولید انسولین با این روش در سال ۱۹۸۲ برای انسان مجاز اعلام شد.
فرایند مهندسی ژنتیک
- یک قطعه کوچک DNA حلقوی به نام پلازمید از سلول باکتری یا مخمر استخراج می‌شود.
- توسط آنزیم‌هایی که اصطلاحا قیچی مولکولی نامیده می‌شوند، ناحیه کوچکی از پلازمید را برش می‌دهند.
- ژن انسولین انسانی به شکف ایجاد شده در پلازمید اضافه می‌شود. در این مرحله پلازمید اصلاح ژنتیکی شده‌است.
- پلازمید اصلاح شده را به یک باکتری یا مخمر جدید عرضه می‌کنیم.
- این سلول به سرعت تقسیم می‌شود و شروع به تولید انسولین خواهد کرد.
- برای افزایش تقسیم سلولی و درنهایت افزایش تولید انسولین، محیط لازم برای رشد و تقسیم سلول را فراهم می‌کنیم.
- با فیلتر کردن انسولین را استخراج می‌کنیم.
- بعد از خالص سازی و بسته بندی انسولین، آن را برای استفاده بیماران توزیع می‌کنیم.
کاربردهای دیگر مهندسی ژنتیک
- اولین موجود زنده اصلاح شده ژنتیکی یک باکتری در سال ۱۹۷۳ بود.
- در سال ۱۹۷۴ با تکنیکی مشابه اصلاح ژنتیکی روی موش انجام شد.
- در سال ۱۹۹۴ اولین غذای اصلاح شده ژنتیکی در دسترس قرار گرفت.
- مهندسی ژنتیک تعدادی برنامه کاربردی مفید از جمله پژوهش‌های علمی، کشاورزی و فناوری دارد.
- در گیاهان مهندسی ژنتیک برای بهبود ارزش غذایی و میزان رشد محصولات کشاورزی مانند سیب زمینی، گوجه‌فرنگی و برنج استفاده شده‌است.
- در حیوانات مهندسی ژنتیک برای تولید گوسفندانی که در شیرشان پروتئینی دارند که می‌تواند برای درمان فیبروز کیستیک به کار رود و همچنین برای به کار بردن کرم‌هایی که در تاریکی می‌درخشند و می‌توانند اطلاعات بیشتری در مورد بیماری‌هایی مثل آلزایمر در اختیار ما قرار دهند؛ استفاده شده‌است.
آلزایمر و کرم‌ها!
کرم نماتد، الگانس، فقط دارای حدود ۳۰۰ سلول در سیستم عصبی خود هستند و یک مدل بسیار ساده برای مطالعه بیماری آلزایمر محسوب می‌شوند. همچنین با توجه به این واقعیت که سول‌های عصبی این کرم به دلیل وجود پروتئین فلورسنت سبز (GFP) در تاریکی می‌درخشد، امکان تماشای محل و فعالیت پروتئین‌های مختلف در آن زیر میکروسکپ وجود دارد.ماده ژنتیک الگانس به راحتی قابل اصلاح ژنتیکی برای تولید پروتئین‌های خاص می‌باشد.
در انسان، ژن APP کد کننده یک پروتئین مرتبط با پلاک های آمیلوئیدی که مشخصه‌ی افراد مبتلا به بیماری آلزایمر هستند. بنابراین برای مطالعه آلزایمر محققان سلول‌های عصبی کرم را اصلاح ژنتیکی کردند یعنی با اضافه کردن ژن APP ، کرم‌ها را به آلزایمر مبتلا کردند. با نشان دار کردن پروتئین APP توسط پروتئین فلورسنت سبز رنگ امکان مشاهده مرگ سلول‌هایی که با APP در ارتباط هستند در طی افزایش سن، فراهم شد.
یافته‌های حاصل از این روش در نهایت نقش APP را در انسان‌های مبتلا به آلزایمر به صورت دقیق‌تری مشخص کرد.
