اصلاح ژنتیک چیست و چه کاربردهایی دارد؟

آیا تابه‌حال فکر کرده‌اید که چگونه می‌توانیم خصوصیات ژنتیکی یک موجود زنده را به‌دلخواه تغییر دهیم؟ آیا تصور می‌کنید که امکان ایجاد صفات جدید در گیاهان، حیوانات یا حتی انسان‌ها وجود دارد؟ همه این موارد تنها به کمک یک حوزه جذاب و هیجان‌انگیز به نام اصلاح ژنتیک امکان‌پذیر است. اگر شما هم دوست دارید پاسخی برای سؤال اصلاح ژنتیک چیست پیدا کنید، در ادامه با ما همراه باشید.

اصلاح ژنتیکی، یک فناوری نوین است که با استفاده از ابزارها و تکنیک‌های پیشرفته، به انسان اجازه می‌دهد تا به طور مستقیم در ژنتیک ارگان‌های زنده دخالت کند و خصوصیات آن‌ها را تغییر دهد. این امر در زمینه‌های مختلفی کارایی دارد و در بیش‌تر موارد باعث بهبود شرایط می‌شود.

بااین‌حال، اصلاح ژنتیکی همچنان با چالش‌های فنی، اخلاقی و قانونی روبرو است و نیاز به بررسی و کنترل دقیق دارد. همچنین، نگرانی‌هایی درباره پتانسیل سوءاستفاده و تأثیرات ناخواسته این تکنولوژی نیز وجود دارد. با ما در ادامه همراه باشید تا اطلاعات دقیق‌تری دراین‌رابطه به دست آورید.

اصلاح ژنتیک چیست؟

مهندسی ژنتیک یک شاخه از بیوتکنولوژی است که شامل دستکاری محتوای ژنتیکی موجود‌های زنده برای تغییر ویژگی‌های آن‌ها یا به وجود آمدن صفات جدید می‌شود.

در روش‌هایی مانند آی وی اف که به‌عنوان روش درمان ناباروری شناخته می‌شود، آزمون‌های زیادی انجام می‌شوند که از جمله آن‌ها می‌توان به نمونه برداری از جنین سه روزه اشاره کرد. این کار به دلیل اطمینان از سلامت جنین صورت می‌گیرد و نتایج مشابه آن را می‌توان در علم اصلاح ژنتیک جستجو کرد که به دنبال بهبود بیماری‌ها و مشکلات ژنتیکی در انسان‌ها است.

اصلاح ژنتیکی می‌تواند به دو روش بسیار متفاوت استفاده شود. ویرایش ژنوم سوماتیک، ژن‌ها را در سلول‌های پیکری بیمار تغییر می‌دهد تا یک بیماری درمان شود. چندین درمان ژنی در حال نزدیک‌شدن به استفاده بالینی هستند، اما به دلیل قیمت بالا، هنوز عملیاتی نشده‌اند.

در مقابل، ویرایش ژنوم که قابل به ارث‌ رسیدن است و به تغییر ژن‌ها در تخمک‌ها، اسپرم یا جنین‌های زودرس منجر می شود که به‌منظور کنترل ویژگی‌های فرزندان آینده استفاده می‌گردد. این تغییرات بر همه  سلول های فرد اثر می‌گذارد و تمام نسل‌های بعدی را تحت‌تأثیر قرار می‌دهد.

به دلایل ایمنی، اخلاقی و اجتماعی، ویرایش ژنوم قابل ارث‌بردن به طور گسترده‌ای غیرقابل‌قبول در نظر گرفته می‌شود. این کار در ۷۰ کشور، توسط یک قرارداد بین‌المللی، ممنوع شده است. بااین‌حال، در سال ۲۰۱۸ یک دانشمند دستاورد تولد دوقلوهایی را اعلام کرد که جنین‌های آنها را ویرایش کرده بود.

به همین دلیل هم این روزها برای متولد شدن فرزندان سالم‌تر، عمدتاً از روش‌هایی مانند: کمک باروری استفاده می‌شود که با کمک تجهیزات مرکز ناباروری انجام می‌شوند.

تاریخچه دستکاری ژنتیکی

حال که با پاسخ سوال اصلاح ژنتیک چیست آشنا شدید باید به سراغ تارییخچه آن برویم. یک پیشرفت عظیم در فناوری اصلاح ژنتیکی در سال ۱۹۷۳ رخ داد، زمانی که هربرت بویر و استنلی کوهن با همکاری یکدیگر توانستند اولین موجود مهندسی ژنتیکی موفق را به وجود آورند. این دو دانشمند یک روش بسیار دقیق برای برش یک ژن از یک موجود زنده و سپس جای‌گذاری آن در موجود زنده دیگر را توسعه دادند. با استفاده از این روش، آنها یک ژن کدگذاری مقاوم به آنتی‌بیوتیک را از یک نوع باکتری برداشته و به موجود دیگری منتقل کردند و بدین ترتیب مقاومت آنتی‌بیوتیکی را در موجود زنده مقصد ایجاد کردند.

یک سال بعد، رودولف یانیش و بئاتریس منتز از یک روش مشابه در حیوانات استفاده کردند و DNA خارجی را به جنین‌های موش وارد کردند.

اگرچه این فناوری جدید راه‌های بی‌شماری برای پژوهش‌ها باز کرد، اما فوراً پس از توسعه آن، رسانه‌ها، مقامات دولتی و دانشمندان نگرانی‌هایی درباره تأثیرات احتمالی بر روی سلامت انسان و اکوسیستم زمین مطرح کردند.

تا اواسط سال ۱۹۷۴، تعلیق پروژه‌های مرتبط با GMO در سراسر جهان رعایت شد و زمانی برای گردهمایی کارشناسان فراهم شد تا در همان سال کنفرانس ایسیلومار ۱۹۷۵ برگزار شود. در این کنفرانس، دانشمندان، وکلای حقوقی و مقامات دولتی به مدت سه روز درباره ایمنی آزمایش‌های GMO بحث کردند. در نهایت، شرکت‌کنندگان به این نتیجه رسیدند که پروژه‌های GMO باید با رعایت رهنمودهای خاصی ادامه یابند. به‌عنوان‌مثال، در کنفرانس، ضوابط ایمنی تعیین شدند تا خطرات هر آزمایش را کاهش دهند.

کاربردهای اصلاح ژنتیکی کدام‌اند؟

یکی از مواردی که در درک سوال اصلاح ژنتیک چیست کمک میکند، کاربردهای آن است. خرید تجهیزات آزمایشگاهی کاری حساس و بسیار تخصصی است که باید توسط افراد با تجربه صورت گیرد و این موضوع در مورد آزمایشگاه‌های ژنتیکی هم وجود دارد. نتیجه دقت این دستگاه‌ها است که باعث می‌شود اصلاح ژنتیکی امروزه تا این حد کاربرد داشته باشد. در ادامه با ما باشید تا چند مورد از مهم‌ترین کاربردهای این علم را بررسی کنیم.

1. درمان بیماری‌های ژنتیکی

اصلاح ژنتیکی می‌تواند در درمان بیماری‌های ژنتیکی مؤثر باشد. با دستکاری ژنتیکی، می‌توان مشکلات ژنتیکی را تا حد زیادی برطرف کرد و عوارض بیماری‌ها را کاهش داد. مثلاً درمان بیماری‌های موروثی مانند بیماری هموفیلی را می‌توان به کمک اصلاح ژنتیکی و داروهای ساخته شده برای آن تا حدی انجام داد.

2. پژوهش‌های علمی

استفاده از اصلاح ژنتیکی در پژوهش‌های علمی می‌تواند به توسعه دانش و درک ما از عملکرد ژنتیکی و بیولوژیکی موجود‌های زنده کمک کند. این امر می‌تواند به پیشرفت در علم پزشکی منجر شود. جالب است بدانید که اطلاعات به‌دست‌آمده از این طریق را می‌توان در روش‌های درمان ناباروری مانند آی وی اف هم استفاده کرد. ای وی اف چیست ، سؤالی است که در بلاگی با همین نام به آن پاسخ داده‌ایم و توصیه می‌کنیم حتماً آن را مطالعه کنید.

مهم است برای استفاده از اصلاح ژنتیکی، اصول اخلاقی، قوانین و دستورالعمل‌های مربوطه رعایت شود تا از جنبه‌های اختلاف‌انگیز و پتانسیل‌های منفی آن جلوگیری شود.

3. پیشگیری از بیماری‌ها

اصلاح ژنتیکی می‌تواند در پیشگیری از بیماری‌های ژنتیکی نقش مهمی ایفا کند. با تغییر ژنتیکی، می‌توان ویژگی‌های مقاومت به بیماری را در افراد بهبود بخشید و از انتقال بیماری به نسل‌های آینده جلوگیری کرد. برای مثال، در برخی موارد، اصلاح ژنتیکی و یا تست های ژنتیکی پیش آگهی دهنده می‌تواند ریسک ابتلا به سرطان‌های موروثی را کاهش دهد.

4. تولید دارو

اصلاح ژنتیکی در سلول‌ها و میکروب‌ها می‌تواند به تولید داروهایی با کارایی بیشتر و قدرت درمانی بالاتر کمک کند. این موضوع امروزه یکی از مهم‌ترین کاربردهای علم ژنتیک است که در همه کشورها انجام می‌شود.

5. بهبود ویژگی‌های محصولات کشاورزی

اصلاح ژنتیکی در کشاورزی می‌تواند باعث بهبود ویژگی‌هایی مانند :مقاومت به آفات و بیماری‌ها، افزایش بازدهی محصولات، بهبود کیفیت و افزایش محتوای مواد مغذی در محصولات کشاورزی شود.

تجهیزات موردنیاز برای اصلاح ژنتیک کدام‌اند؟

یکی از شرایط تاسیس کلینیک ناباروری این است که از تجهیزات مدرن و دقیق برای انجام آزمایش‌ها استفاده شود. این موضوع در مورد تاسیس آزمایشگاه‌های ژنتیک هم وجود دارد و حتی در این مورد شرایط سخت‌گیرانه‌تر و دقیق‌تر هستند.

با هم در ادامه این بخش، چند مورد از تجهیزات مهم و اساسی برای دست‌کاری ژنتیکی را بررسی می‌کنیم:

– CRISPR-Cas9

 CRISPR-Cas9 یک سیستم ویرایش ژنوم است که بر اساس سیستم دفاعی باکتری‌ها در برابر ویروس‌ها کشف شده است. این سیستم امکان تغییر مستقیم و هدفمند ژنوم را فراهم می‌کند. با استفاده از راهنماهای RNA و آنزیم Cas9، بخشی از ژنوم موردنظر قابل‌تغییر و ویرایش است.

– تفنگ ژن

این ابزار برای واردکردن ژن به سلول‌ها استفاده می‌شود. از طریق تفنگ ژن، ژنی که قرار است وارد سلول شود، به‌صورت ذرات میکروسکوپی به سلول هدف تحویل می‌شود و این کار بادقت بسیار بالایی انجام خواهد گرفت.

– پلاسمیدها

 پلاسمیدها، قطعه‌های کوچکی از DNA هستند که می‌توانند در سلول‌ها تکثیر شوند. در اصلاح ژنتیکی، پلاسمیدها به‌عنوان وکتورهای ژنتیکی برای حمل و انتقال بخش‌های موردنظر ژنتیکی به سلول‌ها استفاده می‌شوند.

– DNA لیگاز

DNA لیگاز آنزیمی است که برای اتصال قطعات DNA به هم استفاده می‌شود. در فرایند اصلاح ژنتیکی، این آنزیم برای اتصال قطعات ژنتیکی موردنظر در محل‌های مورد نظردر ژنوم استفاده می‌شود.

– آنزیم‌های محدودکننده

آنزیم‌های محدودکننده قادرند به طور ویژه برش دقیق در توالی‌های خاص DNA انجام دهند. این آنزیم‌ها در فرایند اصلاح ژنتیکی برای برش دقیق قطعات موردنیاز در ژنوم استفاده می‌شوند.

این تجهیزات و آنزیم‌ها تنها بخشی از ابزارهای مورداستفاده در مهندسی ژنتیک هستند. در هر پروژه و به وابستگی به نوع اصلاح ژنتیکی و موجود زنده مورد بررسی، ابزارهای دیگری نیز ممکن است موردنیاز باشند.

اصلاح ژنتیک؛ راهی برای بهبود و پیشرفت

در این مطلب سعی کردیم تا به طور کامل به سؤال اصلاح ژنتیک چیست ، پاسخ دهیم. در انتها شما با تاریخچه، کاربردها و ابزارهای مورداستفاده در این پروسه آشنا شده‌اید و می‌دانید که تجهیزات زیادی برای این کار استفاده می‌شوند. قیمت این تجهیزات نسبت به قیمت دستگاه میکرومانیپولاتور که در درمان ناباروری استفاده می‌شوند، بسیار بیش‌تر است و این تفاوت کاملاً منطقی است؛ چرا که این تجهیزات حساسیت و دقت عملکرد بسیار بالاتری دارند. باید بدانید که در سال‌های اخیر این علم بسیار بیش‌تر از گذشته شناخته شده است، اما هنوز هم افراد زیادی هستند که به دنبال پاسخ سؤال دستکاری ژنتیکی چیست، هستند. همچنین محدودیت‌ها برای انجام آزمایش‌های گسترده در این زمینه هنوز هم پابرجا بوده و از نظر بسیاری از دولت‌ها و البته افراد، این کار صحیح نیست!