البـــــوابـــة
في منتصف السبعينات رأى عدد من العلماء المتحمسين إننا على *شفـا ثوره بـيولوجية*
فلقد تقدمت تكنولوجيا ((الهندسة الو راثية)) للحد الذي أصبح لنا معه إن نتطلع إلى اليــوم
الذي يمـكننا فيه بناء الكائـنات الحية بنـفس السهولة التي نبني بها الآن الكمبيوتر0ان فـي مقدور((العقاقير السحرية)) والفاكسينات المهندسة وراثيا إن تغير من الطب بحيث لا يتبقى
من الأمراض الخــطيرة على نهاية هذا القرن سـوى أمراض القلب وأمراض الشيخوخة0
فالهندسة الو راثية مصطلح علمي يعبر عن تلك التقنية الحديثة التي يستغلها للتحكم في بعض مورثـات ا لخلية الحية وتحفيزها للـعمل باستـخدام الطرق المـعملية ، على الرغم من حـداثة الموضوع إلا انه تطور بشكل سريع وكثرت مسمياته فقد أطلق علية اسم *تقنية المورث * وأحيانا أخرى يعرف باسم * إعادة التوليف الو راثي*0
ولعل مصطلح الهندسة الو راثية فيه كثير من المبالغة ولكن الحقيقة العلمية تدل على مدى تقدم التقنية الو راثية وامكان التحكم في بعض الصفات الو راثية للكائن الحي0
الجدير بالذكر إن التعريف الدقيق لهذا النوع من التقنية هو القدرة على تكوين اتحادات وراثية جديدة وذلك بخلـط مـورثات معروفة لخلايا معينـه مـع مورثات فيروسـية أو بلازميدات بكترية وتمكينها من التكاثر وإظهار قدرتها الو راثية في الـتحكم في الخلايا المضيفة التي تلقح بها مثل هذه المواد الو راثية .
بـــنـــية الـــمــــــــادة الوراثيه :ــــــ
تحتوي جميع خلايا الكائنات الحية على ما يعرف بالمادة الوراثيه أو الحامض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين(DNA) وهو الحامل الحقيقي للمورثات(Genes) والمسؤول عن تحديد الصفات الخاصة والفريدة لكل كائن حي0 إن هذا الحامض ماهر إلا عبارة عن مركب جزيء يتكون من شريطين ملتفين بشكل حلزوني ،كل شريط عبارة عن سلسلة طويلة من النوتيدات 0
النواتيدةعباره عن مركب كيميائي يتكون من سكر خماسي ناقص الأكسجين ومجموعة فوسفات وقاعدة نيتروجينية وتختلف النوايتدات بعضها عن بعض في القواعد النيتروجينيه فقط هي :ــ
الادنين(A) والثايمين(T) & السيتوسين(C) والجوانين(G)
يتزاوج الادنين(A) دائما مع الثايمين(T) و يتزاوج السيتوسين(C) دائما مع الجوانين(G) ويرتبط شريطا الــ(DNA) بعضهما مع بعض بروابط هيدروجينية تتكون من الداخل بين القواعد النيتروجينيه المتزاوجه ، وينسب إلى العالمين المشهورين واطسون وكريك تفسير هذا التركيب الجزيئ الــ(DNA) 0
ويتحكم في الصفة الو راثية مورث واحد اواكثر لكن المورث بشكل عام عبارة عن العديد من آلاف القواعد النيتروجينية ذات نمط ترتيبي قاعدي ثابت لذا يعزى التباين الواضح بين الكائنات الحية الى الاختلاف في نمط ترتيب القواعد النيتروجينيه على طول شريط ال(DNA)لكل كائن حي
وتتكون كل من جديلتي جزئ الدنا البشري من تتابع مستمر طولي يتألف من ثلاثة بلايين وحدة بناء يسمى كل منها نيكليوتيدة و تتألف بدورها من ثلاثة مكونات :-
جزئ سكر( ديوكسي ريبوز) ، وجزي فوسفات ، وقاعدة 0
علما بان جزيئا السكر والفوسفات ثابتان، والقاعدة تختلف فهي أربعة أنواع لااكثر < (A) (T) (C) (G)> يمكن تشبية جزي الدنا بكتاب يحتوي على ثلاثة بلايين حرف مكتوبة بلغة لها ربعة أحرف فقط وكما إن تسلسل الاحراف في الكتاب يعطي معاني خاصة فكذلك تسلسل الأركان المثلثات يعطي مركبات خاصة.
والدنا هو ما ينتقل من جيل إلى الجيل الذي يليه هذا هو السبب في إن يطلق اسم المادة الوراثية على جزي الدنا وتكامل الجديلتين يشكل الأساس في نقل المعلومات الواثية0
والهندسة الو راثية هي تقنيه خاصة تأخذ مادة الدنا من الجسد وتدخلها في جسد عائل آخر بغية تبديل وتحوير الصفات الوراثيه في ذلك العائل ، وذلك باستخدام وسائل مختلفة منها صناعة تربية الخلايا وعملية اندماج الخلايا
نـــشأة الهــــندسة الو راثية :ــ
إذا استطاع الباحث أن يغير الترتيب القاعدي لجزي الــ(DNA) في الخلية فمن المـتوقع إن ينعكس هذا التغيربشكل معين على الطبيعة الخاصة لهذة الخليةومثل هذه التغيرات في الصفات الو راثية كثيرا ما تحدث في الطبيعة ، وتعرف هذه الظاهر ه بالطفرة (Mutation) أي التغير في طبيعةالمورثات لخلايا الكائن الحي سواء كان ذلك نتيجة لعمليات التزاوج أم التلقيح أم لعمليات فيزيائية كالتعريض للإشعاع آو المواد الكيميائية.
ولقد مهدت النتائج التي حصل عليها العالمان ابل وتروتنر إلى استنباط علم جديد هو الهندسة الوراثيه ، حيث عرفا إن هناك أنواعا من البكتريا لديها القدرة على تقبل مواد وراثية خارجية عن طريق ظاهرة عملية تعرف باسم النقل آو التحول (Transformation) فلاحظا أن احد أنـواع البكتريا ( Bacillus Subtilis ) بامكانها حمل(DNA) فيروس الجدري وتمكينه من التكـاثر داخل السيتوبلازم البكتيري.
وفي عام1973م ادخل الباحث دي وزملاؤه مصطلحا علميا جديدا هو نقل المورث((Transgenesis ويقصد به نقل معلومات وراثية من خلايا بدائية إلى خلايا راقيه.
تتعرض أحيانا عملية تلقيح الخلايا بدائية النواة بمادة الــ(DNA)الخارجية للفشل ويعزى هذا في كثير من الأحيان إلى هضم هذا الــ(DNA) الغريب اوعدم أمكان تتبع آثاره الجديدة ولكي يتم حمل المادة الو راثية الجديدة وتكاثرها لابد من توفر شرطين أساسين :ــ
1- احتواء هذة المادة الو راثية على ما يعرف بمركز التكاثر( Origin of Replication).
2- اتحاد هذه المادة الوراثيه مع المادة الوراثيه للكائن الحي المضيف.
ولعل من أهم الأسباب التي أدت إلى تطور الهندسة الو راثية هو معرفة أن جزئ الــ(DNA) له القدرة أحيانا على التكاثر في الخلايا المضيفة.
الواسمات الو راثية والتطور:ــ
التنوع يحكم الكون من المادة الجامدة إلى الكائنات الحية ، من الظواهر الملحوظة إلى عمليات التفكير المعقدة،من الأفكار إلى المنتجات الملموسة المصنعة0 إن التابين والتعدد هو السمةالتي تميز كل ما يمكن أن نفكر فية ووجود الحياة ذاتة يتميز بالتنوع الوراثي البلايين من الأنـواع الحية تعمر الأرض وكل منها يمثل تجليات مخطط كوني وهذا ينسق ظهور وتنامي كل أشـكال الحياة من خلال الضغط الانتخابي للتطور.وان ما يميز تعدد الأنواع هو تفرد كل فرد مـن أي نوع بمميزات خاصة به، فان كل البشر مختلفون في كل خصائصهم الجسدية والعقلية فالأعـين الزرقاء،والشعر البني ،والجلد الأشقر،وقصر القامة، كلها تعبيرات مظهرية للتنوع الـو راثي . ونفس الشي للصفات السلوكية مثل التعلم والذاكرة والمزاج الهادئ أو السي .
تمت أول دراسة منهجية التي أجريت عن هذه التباينات على ذبابة الفاكهة لا على البشر فمعدل تكاثر هذه الحشرة سريع بحيث تظهر التغيرات الو راثية بسرعة ولقد تبدو كل ذبابات الفـاكهة متشابه . لكنها ليست كذلك ، إنها تفصح مثل كل الأنواع الحية عن مجال عريض من الصفات المظهرية.
الذي يحدد الفرق بين الأنواع هو إننا كبشر ربما كانت جزيئات دننا أطول من جزيئات دنـا الحيوانات والنباتات، فطول الطاقم الو راثي للبكتـريا هو 4.7 ملـيون زوج من القواعـد ، والخميرة 15 مليون ، ذبابة الفاكهة 155 مليونا، وللبشر 3000 مليون 0 على أن هنـاك الكثير من الاستثناءات لهذه القاعدة؛ فللكثير من الأنواع الأدنى جزيئات دنا أطول من جزيئات
دنا الإنسان ؛ فجزي دنا الفار مثل البشر ،أما الذرة 5000 مليون،بينما زهرةالسوسن9000 مليون. وهذه الاستثناءات تشكل تناقضا وهي لا ترتبط ارتباط مباشرا بتعقيد الكـائن الحـي. والتابين المظهري ينتج عن التباينات الوراثية.
فهذه الفروق بين جزيئات الدنا تتوزع عشوائيا على طول الجزئ فقد تكون ناتجة عن طفـرات "استبدال نيوتيدة بأخرى" أو حذف نيوتيدة أو أكثر . وهذه التباينات التي يمكن تشبيهها بعلامات على طول سلسلة الدنا تسمى"الواسمات الو راثية".
الأدوات الاساسيه للهندسة الوراثيه :ـــــ
من المهم أن نعرف كيف نتمكن من فهم حدود إمكانيات الهندسـة الو راثية ، والمشكلـة هي مشكلة تتعلق بالاعداد0 يحوي الإنسان من الــ(DNA) ما يكفي لصناعة مليون جين لكــن الهندسة الو راثية تدرس جين واحد فقط، ثم هناك مشكلة التعرف على هذا الجين
كيف نتعرف على الجين من بين هذه الجينات الأخرى؟
ستكون الخطوة الأولى هي صناعة ما يسمى"الجزئ الناقل" وهذا يعمل كحـامل جزئ مسـاعد يحمل الجين المرغوب إلى الخلية ثم يساعد في أن يضاعف الجين نفسة( وهو يشبة الشـخص الحامل للمرض الو راثي في كون الشخص يحمل جين دون أن يؤثر فيه)0
والناقل عبارة عن قطعة صغيرة من الــ(DNA) يمكنها أن تضاعف نفسها يكفاه داخل الخـلية ومن الضروري أن تكون قطعة صغيرة لان القطع الكبيرة من الــ(DNA)لا يسهل التعامل معها في لانبوب0 كما يلزم أن تكون كفاءتها في التضاعف عالية لأننا نحتاج قدر كبير منها0 طبيعي إن كل الــ(DNA) يمكنه أن يضاعف نفسة بوجود الإنزيم الذي يسهل هذه العملية وهو إنزيم بلمرة الــ(DNA) إنزيم يساعد في تتابع القواعد التي يضاعفها ويحتاج إلى اشاره(ابدأ هنا)
كي نتلافى التشويش الذي يحدث عند وجود جزيئات من إنزيمين لبلمرة الــ(DNA) يحاولان في اتجاهين متضادين أن ينسخا نفس الجزئ . فيلزم إذن أن يحوى الناقل مثل هذه الإشـارة
إذا كان له أن يصبح نافعا لنا.
لدينا الناقل ونود الآن أن نولج به جينا0فلابد منعزل مقطع من الـ(DNA)لا يحوي إلا الجين الذي نريده.
ظلت هذه المشكلة مستعصـية لسنين طويلة ولم يكـن ذلك بسبب استحـالة تكسير قطـع الـ(DNA)الطويلة إلى أجزاء صغيره (الواقع أن جزيئات الـ(DNA) جدا، والتي نـجدها في الخلايا البشرية جزيئات رهيفة حتى لتتهشم إلى قطع صغيرة بمجرد أن تدلق من أنبوب لأخر)0 ولكن غرضنا ليس بمجرد تكسير الـ(DNA) إلى قطـع بل نريـد من هـذه القطـع أن توافق
الجزي الناقل كما يمكننا إعادة الشكل الصحيح بحيث يمكن أن توصل الأجزاء ثانية في تنـاغم0
إن لقواعد الـ(DNA)آلفة كيميائية مع القواعد المكملة وإننا إذا فصلنا سلسلتي اللولب المزدوج فان هذا الانجذاب بين كل قاعدتين مكملتين سيعيد هما ثانية لبعضهما البعض وانجذاب القـواعد المكملة هو الأساس في التضاعف الذاتي للـ(DNA) والقطع الصغيرة الذي قطعه إنزيم التـحديد حالات حمل أيضا قواعد لم تقترن برفيقتها المكملة أي أنها "بلا سلسلة أخرى"من الـــ(DNA) تتعلق بها0 وهي تلتقط القواعد المكملة الحرة بشكل غير كف 0 لكن ثمة قواعد متاحة امـامها بل وحتى لها نفس التتابع المطلوب لتكـوين سلسلة مكملة للقواعد المقترنـة -هناك القـواعد الموجودة على النتوء القصير وحيد السلسة الذي يبرز من الطرف الأخر المقطوع فلان النـتوء القصير وحيد السلسلة الذي يبرز من الطرف الأخر المقطوع فلان النوايتن قد نـتجا عن قطـع نفس الجزئ فلابد أن يحملا بالضرورة القواعد المكملة0 وبذا يكون الحـل بسيطـا – ينجـذب المقطعان وحيدا السلسلة في الطرفين المقطوعين إلى بعضهما البعض ثانـية . ولان أطـراف الـ(DNA) باجزئها الناتئة هكذا تنزع إلى الالتصاق ثانية بعد البتر ، فإنها تسمـى " الأطـراف اللزجة" وارتباط الأطراف اللزجة ليس متينا0 ويجب أن لا ننسى أن أي إنزيم تحديد يعطي دائما نفس الأطراف اللزجة إن المهم في القطع أو اللصق هو التتابع القصير من القواعــد ولـيس مابينها من القواعد0 وهذا بالضبط ما يحتاجه المهندس الو راثي .
تقنية الأحياء والهندسة الو راثية والطب :ـــ
يقدر العلماء أن الإنسان يصاب بما يقارب 150 مرضا وراثيا كيف ولماذا تحصل هذه الأمراض؟
إن عملية الوراثة تتعرض لأخطار بعضها يجري إصلاحها ذاتيـا وتلقائـيا وبعضـها لا يصلح فيحصل المرض عند انقسام البويضة في عملية النمو يحصل خطا في توزيع الصبغيات،أوان احد الجينات يكون به خطا فيحصل عطل أثناء نقل المورثات إلى الأجيال التالية.
فاالامراض الو راثية ليست واسعة الشيوع لسبب هو أن من يحمـل هذا المرض يحملـة منـذ ولادته0 فإذا كان المرض حاد ولد الفرد مريضا او اصابه المرض في طفولته المبكره ،ان الكثير من الامراض الوراثية تقتل المرضى قبل البلوغ او اثناءه ومعظم الامراض الوراثية سببها جينات متنحية
الانسـولين والهندسة الوراثية :ــ
الان اصبح بامكاننا صنع الانسولين بالهندسة الوراثية نحن نعرف كيف ناخذ الـ(DNA) الادمي ونقطعة بانزيم ونعرف كيف نطعمه مع منشط لاك بحيث يعمل كما يجب داخل الخلايا البشريه لكن فائدتها قليلة في غيرها من الخلايا ، ثم انها لاتعمل اطلاقاداخل كولاىفاكانت التجارب تجرى على البكتريا غير المؤذيه هي سلاله خاصة من ا0كولاى وهي تسكن القناة الهضمية للانسان . والانسان وكثير من الحيوانات يؤوى هذا النمط من البكتريا وهي ان كانت حميدة الا انها ليست هكذا دائما .
وبعدها جاء اكتشاف تركب الأنسولين على يد العالم سَــنجر(Fredric Sanger ) فبدا يدرس تركيب الأنسولين ، المادة التي تفرزها غدة في الجسم وهي مادة بروتينية تستعمل ضد مرض"السكري" فحصل على جائزة نوبل عن تركب الانسولين.
قد اجري تحسين في طريقة العالم كلاين في حينها لم تكن الفئران البالغة هي هدف هذه الهندسة الو راثية ، وإنما حقن الـ(DNA) في بويضة فار مخصبة ثم زرعت بعدئذ في فأره وسمح للبويضة أن تنمو إلى الفأر وليد، وعلى هذا تكون كل خلايا الفار الوليد قد تلقت الجين"الجديد"
لأنها جميعا نشأت عن البويضة المخصبة المهندسة0 فإذا ما تزواجت هذه الفئران المهندسة وراثيا فيما بعد فستمرر الجين "الجديد" الى نسلها تماما كما يحدث مع كل جين آخر ولهذه الطريقة ميزه فعالة جدا إننا نحقن الـ(DNA) نفسة في بويضة الفارة فنحن متأكدون من وصول الـ(DNA)
إلى نواة البويضة وهذا يخالف الطرق التي استخدمها كلاين فقد كانت كفاءة هذه الطرق في إيلاج الـ(DNA) في الخلية منخفضة ،وكانت تعتمد على فصل الخلايا المهندسة وراثيا بعد إتمام خطوة الهندسة الو راثية.
ولقد رأينا هذه العملية تطبق ذاتها على ا0 كولاى ، لنكتشف أيا من الخلايا يحمل بلازميدامهندسا وراثيا0 فإذا كان البلازميدا يحمل جين مقاومة البنسلين ، فما علينا إلا إن ننمى ا0 كولاى في وجود البنسلين فتموت كل الخلايا التي لاتحمل البلازميد0 من الممكن أن نطبق نفس الشى على الخلايا البشرية كما يحدث حاليا حيث آمكن عزل الجين المسؤل عن الأنسولين في الإنسان وتزرع في ا0كولاى التى تنتج الأنسولين .
الســـــرطان والـــوراثــة :ـــ
السرطان هو داء ارتبط اسمه مع اسم الموت حتى صار يضاهيه رهبة و فزعاً و صار كل من يسمع بِاسمه يشعر بالخوف و الحزن و الأسى سواء أكان هو المصاب أم أحد أقاربه أو معارفه و الحقيقة أن السرطان هو داء خطير قد يؤدي إلى الموت لكن ليس بالضرورة ، تستدعي كلمة السرطان صوراً لمستقبل من لجج فنحن نسمع عنه الكثير حتى لتبدو نسبة الإصابة به في المجتمع ككل وكأنها زايد طوال الوقت .
والسرطان بأشكاله المختلفة يأتي في المرتبة الثانية بعد أمراض القلب كمسبب لأعلى نسبة وفيات في الأمم الصناعية ،إذ يموت واحد من بين كل ثلاثة أو أربعة بالسرطان0حتى ونحن ننعم بالصحة الكاملة لانزال نرى في السرطان أفظع حكم بالإعدام ،لكن هذا ظلم فمع وجود العزيمة و الأمل و العلاج الجيد و الحديث أصبح الطب يتحدث عن شفاء من هذا الداء الشرس أو على الأقل يحقق العلاج لفترة جيدة تتفاوت حسب طبيعة الداء و مرحلته و حالة المصاب و الحرب ضد هذا العدو الذي يحارب الإنسان في داخله مستمرة وليس هو أداة فيها و لم يتوقف الأطباء في مراكز الأبحاث يوماً عن البحث الدءوب لمعرفة أسرار و دقائق الداء و بالتالي إيجاد العلاج الشافي الموفق و في كل يوم جديد نسمع عن دواء جديد و علاج جديد قد يحمل في طياته الخلاص النهائي من مرض العصر و الأمر ليس ببعيد فكم من داء كان يقي الموت فيما مضى لم نعد نسمع عنه سوى في الكتب بفضل الثورة العلمية في العلاج و بإمكاننا أن نقول أن الطب قد بدء بفتح نوافذ كانت مغلقة تدخل منها أشعة الأمل و الدفء لكل مصاب بهذا الداء على أمل أن يصبح الداء حكاية منسية أو عنوان نقرأ عنه في كتب التاريخ و ليس في كتب الطب و من شروط كل حرب ناجحة أن نتسلح بالمعرفة و الدراية الجيدة بأسرار العدو حتى لا تكون الحرب ضد المجهول و عسى أن تكون المعرفة هي الدافع للسير قدماً في مواجهة هذا الداء و عدم الوقوف أمامه مطأطئي الر أس . كما ينبغي الإيمان بأن المرض و الشفاء إنما هو بيد الخالق فلا السرطان و لا غيره يستطيع أن يقدم أو يؤخر في الأجل المكتوب.
تحتوي نواة كل خلية في جسم الإنسان على مورثات تشرف و تسيطر على وظائف هذه الخلية و عملها و غذائها و انقسامها و موتها ، و لكل خلية نمط معين من الحياة تحدده مجموعة من المورثات الخاصة تشرف على عملية الانقسام أو شيخوخة و موت الخلية و تدعى مجموعة هذه المورثات بمورثات الموت المبرمج .
و تضبط هذه المورثات عمل مورثتين مسؤولتين إما عن الانقسام و التكاثر أو عن إيقاف ولجم هذا التكاثر .
المورثة الورمية التي تنشط النمو و التكاثر و الانقسام
المورثة الكابحة للورم و هي المورثة التي تقي من حدوث الورم و تعمل مجموعة هذه المورثات بشكل منتظم و متوافق بشكل يضمن سلامة ووظيفة النسج والخلايا ومن برنامج محدد لكل نسيج فمثلاً تشرف هذه المورثات على نسيج بطانة الرحم ليتبدل كل 28 يوم كما أن النسيج يفترض ألا يتجدد بعد الولادة لذلك نجد أن المورثة الورمية متوقفة عن العمل فيه
هذه الأمور تحدث في حال سلامة و انتظام عمل المورثات لكن ماذا يحدث لو تعرض عمل هذه المورثات لخلل بحيث زاد عمل المورثة الورمية أو تعطل عمل المورثة الكابحة ؟
الجواب سيكون هو حدوث الورم .
فالورم هو تكاثر عشوائي و غير مضبوط للخلايا بحيث تفقد الخلية قدرتها على الموت فتنقسم في جميع الاتجاهات دون وجود من يلجمها أو يقيد تكاثرها . و لكن هذا الورم الناشئ ليس بالضرورة أن يكون خبيثاً فيلزمه بعض التغيرات في بنية الخلية حتى يتحول إلى ورم خبيث و يكون هذا الورم الخبيث في بدايته متواضعا في مكانه ، ومع مرور الوقت و حسب شدة خباثته يبدأ بالانتشار و التوسع و الانتقال إلى مناطق بعيدة معطياً النقائل الورمية التي حين وجودها يعني التقدم في مرحلة الورم و صعوبة و تعقيد بالعلاج .
فالسرطان إذاً لا يبدأ دفعة واحدة إنما هناك عدة مراحل يمر بها و هذه المراحل تحتاج إلى زمن قد يمتد لسنوات ، و السرطان إذاً هو داء يصيب مورثات الخلية فيؤدي إلى تكاثرها و هذا لا يعني انه داء وراثي بالضرورة .
والواقع أن لدينا من الأسباب ما يكفي للتفاؤل بالتقدم الذي يتم في الكشف المبكر عن السرطان، وفي علاجة ويزيد من آمالنا تلك التحسينات التى تجرى على الطرق التقليدية ثم دخول الهندسة الو راثية في المجال البيوطبي.
فلقد تقدمت تكنولوجيا ((الهندسة الو راثية)) للحد الذي أصبح لنا معه إن نتطلع إلى اليــوم
الذي يمـكننا فيه بناء الكائـنات الحية بنـفس السهولة التي نبني بها الآن الكمبيوتر0ان فـي مقدور((العقاقير السحرية)) والفاكسينات المهندسة وراثيا إن تغير من الطب بحيث لا يتبقى
من الأمراض الخــطيرة على نهاية هذا القرن سـوى أمراض القلب وأمراض الشيخوخة0
فالهندسة الو راثية مصطلح علمي يعبر عن تلك التقنية الحديثة التي يستغلها للتحكم في بعض مورثـات ا لخلية الحية وتحفيزها للـعمل باستـخدام الطرق المـعملية ، على الرغم من حـداثة الموضوع إلا انه تطور بشكل سريع وكثرت مسمياته فقد أطلق علية اسم *تقنية المورث * وأحيانا أخرى يعرف باسم * إعادة التوليف الو راثي*0
ولعل مصطلح الهندسة الو راثية فيه كثير من المبالغة ولكن الحقيقة العلمية تدل على مدى تقدم التقنية الو راثية وامكان التحكم في بعض الصفات الو راثية للكائن الحي0
الجدير بالذكر إن التعريف الدقيق لهذا النوع من التقنية هو القدرة على تكوين اتحادات وراثية جديدة وذلك بخلـط مـورثات معروفة لخلايا معينـه مـع مورثات فيروسـية أو بلازميدات بكترية وتمكينها من التكاثر وإظهار قدرتها الو راثية في الـتحكم في الخلايا المضيفة التي تلقح بها مثل هذه المواد الو راثية .
بـــنـــية الـــمــــــــادة الوراثيه :ــــــ
تحتوي جميع خلايا الكائنات الحية على ما يعرف بالمادة الوراثيه أو الحامض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين(DNA) وهو الحامل الحقيقي للمورثات(Genes) والمسؤول عن تحديد الصفات الخاصة والفريدة لكل كائن حي0 إن هذا الحامض ماهر إلا عبارة عن مركب جزيء يتكون من شريطين ملتفين بشكل حلزوني ،كل شريط عبارة عن سلسلة طويلة من النوتيدات 0
النواتيدةعباره عن مركب كيميائي يتكون من سكر خماسي ناقص الأكسجين ومجموعة فوسفات وقاعدة نيتروجينية وتختلف النوايتدات بعضها عن بعض في القواعد النيتروجينيه فقط هي :ــ
الادنين(A) والثايمين(T) & السيتوسين(C) والجوانين(G)
يتزاوج الادنين(A) دائما مع الثايمين(T) و يتزاوج السيتوسين(C) دائما مع الجوانين(G) ويرتبط شريطا الــ(DNA) بعضهما مع بعض بروابط هيدروجينية تتكون من الداخل بين القواعد النيتروجينيه المتزاوجه ، وينسب إلى العالمين المشهورين واطسون وكريك تفسير هذا التركيب الجزيئ الــ(DNA) 0
ويتحكم في الصفة الو راثية مورث واحد اواكثر لكن المورث بشكل عام عبارة عن العديد من آلاف القواعد النيتروجينية ذات نمط ترتيبي قاعدي ثابت لذا يعزى التباين الواضح بين الكائنات الحية الى الاختلاف في نمط ترتيب القواعد النيتروجينيه على طول شريط ال(DNA)لكل كائن حي
وتتكون كل من جديلتي جزئ الدنا البشري من تتابع مستمر طولي يتألف من ثلاثة بلايين وحدة بناء يسمى كل منها نيكليوتيدة و تتألف بدورها من ثلاثة مكونات :-
جزئ سكر( ديوكسي ريبوز) ، وجزي فوسفات ، وقاعدة 0
علما بان جزيئا السكر والفوسفات ثابتان، والقاعدة تختلف فهي أربعة أنواع لااكثر < (A) (T) (C) (G)> يمكن تشبية جزي الدنا بكتاب يحتوي على ثلاثة بلايين حرف مكتوبة بلغة لها ربعة أحرف فقط وكما إن تسلسل الاحراف في الكتاب يعطي معاني خاصة فكذلك تسلسل الأركان المثلثات يعطي مركبات خاصة.
والدنا هو ما ينتقل من جيل إلى الجيل الذي يليه هذا هو السبب في إن يطلق اسم المادة الوراثية على جزي الدنا وتكامل الجديلتين يشكل الأساس في نقل المعلومات الواثية0
والهندسة الو راثية هي تقنيه خاصة تأخذ مادة الدنا من الجسد وتدخلها في جسد عائل آخر بغية تبديل وتحوير الصفات الوراثيه في ذلك العائل ، وذلك باستخدام وسائل مختلفة منها صناعة تربية الخلايا وعملية اندماج الخلايا
نـــشأة الهــــندسة الو راثية :ــ
إذا استطاع الباحث أن يغير الترتيب القاعدي لجزي الــ(DNA) في الخلية فمن المـتوقع إن ينعكس هذا التغيربشكل معين على الطبيعة الخاصة لهذة الخليةومثل هذه التغيرات في الصفات الو راثية كثيرا ما تحدث في الطبيعة ، وتعرف هذه الظاهر ه بالطفرة (Mutation) أي التغير في طبيعةالمورثات لخلايا الكائن الحي سواء كان ذلك نتيجة لعمليات التزاوج أم التلقيح أم لعمليات فيزيائية كالتعريض للإشعاع آو المواد الكيميائية.
ولقد مهدت النتائج التي حصل عليها العالمان ابل وتروتنر إلى استنباط علم جديد هو الهندسة الوراثيه ، حيث عرفا إن هناك أنواعا من البكتريا لديها القدرة على تقبل مواد وراثية خارجية عن طريق ظاهرة عملية تعرف باسم النقل آو التحول (Transformation) فلاحظا أن احد أنـواع البكتريا ( Bacillus Subtilis ) بامكانها حمل(DNA) فيروس الجدري وتمكينه من التكـاثر داخل السيتوبلازم البكتيري.
وفي عام1973م ادخل الباحث دي وزملاؤه مصطلحا علميا جديدا هو نقل المورث((Transgenesis ويقصد به نقل معلومات وراثية من خلايا بدائية إلى خلايا راقيه.
تتعرض أحيانا عملية تلقيح الخلايا بدائية النواة بمادة الــ(DNA)الخارجية للفشل ويعزى هذا في كثير من الأحيان إلى هضم هذا الــ(DNA) الغريب اوعدم أمكان تتبع آثاره الجديدة ولكي يتم حمل المادة الو راثية الجديدة وتكاثرها لابد من توفر شرطين أساسين :ــ
1- احتواء هذة المادة الو راثية على ما يعرف بمركز التكاثر( Origin of Replication).
2- اتحاد هذه المادة الوراثيه مع المادة الوراثيه للكائن الحي المضيف.
ولعل من أهم الأسباب التي أدت إلى تطور الهندسة الو راثية هو معرفة أن جزئ الــ(DNA) له القدرة أحيانا على التكاثر في الخلايا المضيفة.
الواسمات الو راثية والتطور:ــ
التنوع يحكم الكون من المادة الجامدة إلى الكائنات الحية ، من الظواهر الملحوظة إلى عمليات التفكير المعقدة،من الأفكار إلى المنتجات الملموسة المصنعة0 إن التابين والتعدد هو السمةالتي تميز كل ما يمكن أن نفكر فية ووجود الحياة ذاتة يتميز بالتنوع الوراثي البلايين من الأنـواع الحية تعمر الأرض وكل منها يمثل تجليات مخطط كوني وهذا ينسق ظهور وتنامي كل أشـكال الحياة من خلال الضغط الانتخابي للتطور.وان ما يميز تعدد الأنواع هو تفرد كل فرد مـن أي نوع بمميزات خاصة به، فان كل البشر مختلفون في كل خصائصهم الجسدية والعقلية فالأعـين الزرقاء،والشعر البني ،والجلد الأشقر،وقصر القامة، كلها تعبيرات مظهرية للتنوع الـو راثي . ونفس الشي للصفات السلوكية مثل التعلم والذاكرة والمزاج الهادئ أو السي .
تمت أول دراسة منهجية التي أجريت عن هذه التباينات على ذبابة الفاكهة لا على البشر فمعدل تكاثر هذه الحشرة سريع بحيث تظهر التغيرات الو راثية بسرعة ولقد تبدو كل ذبابات الفـاكهة متشابه . لكنها ليست كذلك ، إنها تفصح مثل كل الأنواع الحية عن مجال عريض من الصفات المظهرية.
الذي يحدد الفرق بين الأنواع هو إننا كبشر ربما كانت جزيئات دننا أطول من جزيئات دنـا الحيوانات والنباتات، فطول الطاقم الو راثي للبكتـريا هو 4.7 ملـيون زوج من القواعـد ، والخميرة 15 مليون ، ذبابة الفاكهة 155 مليونا، وللبشر 3000 مليون 0 على أن هنـاك الكثير من الاستثناءات لهذه القاعدة؛ فللكثير من الأنواع الأدنى جزيئات دنا أطول من جزيئات
دنا الإنسان ؛ فجزي دنا الفار مثل البشر ،أما الذرة 5000 مليون،بينما زهرةالسوسن9000 مليون. وهذه الاستثناءات تشكل تناقضا وهي لا ترتبط ارتباط مباشرا بتعقيد الكـائن الحـي. والتابين المظهري ينتج عن التباينات الوراثية.
فهذه الفروق بين جزيئات الدنا تتوزع عشوائيا على طول الجزئ فقد تكون ناتجة عن طفـرات "استبدال نيوتيدة بأخرى" أو حذف نيوتيدة أو أكثر . وهذه التباينات التي يمكن تشبيهها بعلامات على طول سلسلة الدنا تسمى"الواسمات الو راثية".
الأدوات الاساسيه للهندسة الوراثيه :ـــــ
من المهم أن نعرف كيف نتمكن من فهم حدود إمكانيات الهندسـة الو راثية ، والمشكلـة هي مشكلة تتعلق بالاعداد0 يحوي الإنسان من الــ(DNA) ما يكفي لصناعة مليون جين لكــن الهندسة الو راثية تدرس جين واحد فقط، ثم هناك مشكلة التعرف على هذا الجين
كيف نتعرف على الجين من بين هذه الجينات الأخرى؟
ستكون الخطوة الأولى هي صناعة ما يسمى"الجزئ الناقل" وهذا يعمل كحـامل جزئ مسـاعد يحمل الجين المرغوب إلى الخلية ثم يساعد في أن يضاعف الجين نفسة( وهو يشبة الشـخص الحامل للمرض الو راثي في كون الشخص يحمل جين دون أن يؤثر فيه)0
والناقل عبارة عن قطعة صغيرة من الــ(DNA) يمكنها أن تضاعف نفسها يكفاه داخل الخـلية ومن الضروري أن تكون قطعة صغيرة لان القطع الكبيرة من الــ(DNA)لا يسهل التعامل معها في لانبوب0 كما يلزم أن تكون كفاءتها في التضاعف عالية لأننا نحتاج قدر كبير منها0 طبيعي إن كل الــ(DNA) يمكنه أن يضاعف نفسة بوجود الإنزيم الذي يسهل هذه العملية وهو إنزيم بلمرة الــ(DNA) إنزيم يساعد في تتابع القواعد التي يضاعفها ويحتاج إلى اشاره(ابدأ هنا)
كي نتلافى التشويش الذي يحدث عند وجود جزيئات من إنزيمين لبلمرة الــ(DNA) يحاولان في اتجاهين متضادين أن ينسخا نفس الجزئ . فيلزم إذن أن يحوى الناقل مثل هذه الإشـارة
إذا كان له أن يصبح نافعا لنا.
لدينا الناقل ونود الآن أن نولج به جينا0فلابد منعزل مقطع من الـ(DNA)لا يحوي إلا الجين الذي نريده.
ظلت هذه المشكلة مستعصـية لسنين طويلة ولم يكـن ذلك بسبب استحـالة تكسير قطـع الـ(DNA)الطويلة إلى أجزاء صغيره (الواقع أن جزيئات الـ(DNA) جدا، والتي نـجدها في الخلايا البشرية جزيئات رهيفة حتى لتتهشم إلى قطع صغيرة بمجرد أن تدلق من أنبوب لأخر)0 ولكن غرضنا ليس بمجرد تكسير الـ(DNA) إلى قطـع بل نريـد من هـذه القطـع أن توافق
الجزي الناقل كما يمكننا إعادة الشكل الصحيح بحيث يمكن أن توصل الأجزاء ثانية في تنـاغم0
إن لقواعد الـ(DNA)آلفة كيميائية مع القواعد المكملة وإننا إذا فصلنا سلسلتي اللولب المزدوج فان هذا الانجذاب بين كل قاعدتين مكملتين سيعيد هما ثانية لبعضهما البعض وانجذاب القـواعد المكملة هو الأساس في التضاعف الذاتي للـ(DNA) والقطع الصغيرة الذي قطعه إنزيم التـحديد حالات حمل أيضا قواعد لم تقترن برفيقتها المكملة أي أنها "بلا سلسلة أخرى"من الـــ(DNA) تتعلق بها0 وهي تلتقط القواعد المكملة الحرة بشكل غير كف 0 لكن ثمة قواعد متاحة امـامها بل وحتى لها نفس التتابع المطلوب لتكـوين سلسلة مكملة للقواعد المقترنـة -هناك القـواعد الموجودة على النتوء القصير وحيد السلسة الذي يبرز من الطرف الأخر المقطوع فلان النـتوء القصير وحيد السلسلة الذي يبرز من الطرف الأخر المقطوع فلان النوايتن قد نـتجا عن قطـع نفس الجزئ فلابد أن يحملا بالضرورة القواعد المكملة0 وبذا يكون الحـل بسيطـا – ينجـذب المقطعان وحيدا السلسلة في الطرفين المقطوعين إلى بعضهما البعض ثانـية . ولان أطـراف الـ(DNA) باجزئها الناتئة هكذا تنزع إلى الالتصاق ثانية بعد البتر ، فإنها تسمـى " الأطـراف اللزجة" وارتباط الأطراف اللزجة ليس متينا0 ويجب أن لا ننسى أن أي إنزيم تحديد يعطي دائما نفس الأطراف اللزجة إن المهم في القطع أو اللصق هو التتابع القصير من القواعــد ولـيس مابينها من القواعد0 وهذا بالضبط ما يحتاجه المهندس الو راثي .
تقنية الأحياء والهندسة الو راثية والطب :ـــ
يقدر العلماء أن الإنسان يصاب بما يقارب 150 مرضا وراثيا كيف ولماذا تحصل هذه الأمراض؟
إن عملية الوراثة تتعرض لأخطار بعضها يجري إصلاحها ذاتيـا وتلقائـيا وبعضـها لا يصلح فيحصل المرض عند انقسام البويضة في عملية النمو يحصل خطا في توزيع الصبغيات،أوان احد الجينات يكون به خطا فيحصل عطل أثناء نقل المورثات إلى الأجيال التالية.
فاالامراض الو راثية ليست واسعة الشيوع لسبب هو أن من يحمـل هذا المرض يحملـة منـذ ولادته0 فإذا كان المرض حاد ولد الفرد مريضا او اصابه المرض في طفولته المبكره ،ان الكثير من الامراض الوراثية تقتل المرضى قبل البلوغ او اثناءه ومعظم الامراض الوراثية سببها جينات متنحية
الانسـولين والهندسة الوراثية :ــ
الان اصبح بامكاننا صنع الانسولين بالهندسة الوراثية نحن نعرف كيف ناخذ الـ(DNA) الادمي ونقطعة بانزيم ونعرف كيف نطعمه مع منشط لاك بحيث يعمل كما يجب داخل الخلايا البشريه لكن فائدتها قليلة في غيرها من الخلايا ، ثم انها لاتعمل اطلاقاداخل كولاىفاكانت التجارب تجرى على البكتريا غير المؤذيه هي سلاله خاصة من ا0كولاى وهي تسكن القناة الهضمية للانسان . والانسان وكثير من الحيوانات يؤوى هذا النمط من البكتريا وهي ان كانت حميدة الا انها ليست هكذا دائما .
وبعدها جاء اكتشاف تركب الأنسولين على يد العالم سَــنجر(Fredric Sanger ) فبدا يدرس تركيب الأنسولين ، المادة التي تفرزها غدة في الجسم وهي مادة بروتينية تستعمل ضد مرض"السكري" فحصل على جائزة نوبل عن تركب الانسولين.
قد اجري تحسين في طريقة العالم كلاين في حينها لم تكن الفئران البالغة هي هدف هذه الهندسة الو راثية ، وإنما حقن الـ(DNA) في بويضة فار مخصبة ثم زرعت بعدئذ في فأره وسمح للبويضة أن تنمو إلى الفأر وليد، وعلى هذا تكون كل خلايا الفار الوليد قد تلقت الجين"الجديد"
لأنها جميعا نشأت عن البويضة المخصبة المهندسة0 فإذا ما تزواجت هذه الفئران المهندسة وراثيا فيما بعد فستمرر الجين "الجديد" الى نسلها تماما كما يحدث مع كل جين آخر ولهذه الطريقة ميزه فعالة جدا إننا نحقن الـ(DNA) نفسة في بويضة الفارة فنحن متأكدون من وصول الـ(DNA)
إلى نواة البويضة وهذا يخالف الطرق التي استخدمها كلاين فقد كانت كفاءة هذه الطرق في إيلاج الـ(DNA) في الخلية منخفضة ،وكانت تعتمد على فصل الخلايا المهندسة وراثيا بعد إتمام خطوة الهندسة الو راثية.
ولقد رأينا هذه العملية تطبق ذاتها على ا0 كولاى ، لنكتشف أيا من الخلايا يحمل بلازميدامهندسا وراثيا0 فإذا كان البلازميدا يحمل جين مقاومة البنسلين ، فما علينا إلا إن ننمى ا0 كولاى في وجود البنسلين فتموت كل الخلايا التي لاتحمل البلازميد0 من الممكن أن نطبق نفس الشى على الخلايا البشرية كما يحدث حاليا حيث آمكن عزل الجين المسؤل عن الأنسولين في الإنسان وتزرع في ا0كولاى التى تنتج الأنسولين .
الســـــرطان والـــوراثــة :ـــ
السرطان هو داء ارتبط اسمه مع اسم الموت حتى صار يضاهيه رهبة و فزعاً و صار كل من يسمع بِاسمه يشعر بالخوف و الحزن و الأسى سواء أكان هو المصاب أم أحد أقاربه أو معارفه و الحقيقة أن السرطان هو داء خطير قد يؤدي إلى الموت لكن ليس بالضرورة ، تستدعي كلمة السرطان صوراً لمستقبل من لجج فنحن نسمع عنه الكثير حتى لتبدو نسبة الإصابة به في المجتمع ككل وكأنها زايد طوال الوقت .
والسرطان بأشكاله المختلفة يأتي في المرتبة الثانية بعد أمراض القلب كمسبب لأعلى نسبة وفيات في الأمم الصناعية ،إذ يموت واحد من بين كل ثلاثة أو أربعة بالسرطان0حتى ونحن ننعم بالصحة الكاملة لانزال نرى في السرطان أفظع حكم بالإعدام ،لكن هذا ظلم فمع وجود العزيمة و الأمل و العلاج الجيد و الحديث أصبح الطب يتحدث عن شفاء من هذا الداء الشرس أو على الأقل يحقق العلاج لفترة جيدة تتفاوت حسب طبيعة الداء و مرحلته و حالة المصاب و الحرب ضد هذا العدو الذي يحارب الإنسان في داخله مستمرة وليس هو أداة فيها و لم يتوقف الأطباء في مراكز الأبحاث يوماً عن البحث الدءوب لمعرفة أسرار و دقائق الداء و بالتالي إيجاد العلاج الشافي الموفق و في كل يوم جديد نسمع عن دواء جديد و علاج جديد قد يحمل في طياته الخلاص النهائي من مرض العصر و الأمر ليس ببعيد فكم من داء كان يقي الموت فيما مضى لم نعد نسمع عنه سوى في الكتب بفضل الثورة العلمية في العلاج و بإمكاننا أن نقول أن الطب قد بدء بفتح نوافذ كانت مغلقة تدخل منها أشعة الأمل و الدفء لكل مصاب بهذا الداء على أمل أن يصبح الداء حكاية منسية أو عنوان نقرأ عنه في كتب التاريخ و ليس في كتب الطب و من شروط كل حرب ناجحة أن نتسلح بالمعرفة و الدراية الجيدة بأسرار العدو حتى لا تكون الحرب ضد المجهول و عسى أن تكون المعرفة هي الدافع للسير قدماً في مواجهة هذا الداء و عدم الوقوف أمامه مطأطئي الر أس . كما ينبغي الإيمان بأن المرض و الشفاء إنما هو بيد الخالق فلا السرطان و لا غيره يستطيع أن يقدم أو يؤخر في الأجل المكتوب.
تحتوي نواة كل خلية في جسم الإنسان على مورثات تشرف و تسيطر على وظائف هذه الخلية و عملها و غذائها و انقسامها و موتها ، و لكل خلية نمط معين من الحياة تحدده مجموعة من المورثات الخاصة تشرف على عملية الانقسام أو شيخوخة و موت الخلية و تدعى مجموعة هذه المورثات بمورثات الموت المبرمج .
و تضبط هذه المورثات عمل مورثتين مسؤولتين إما عن الانقسام و التكاثر أو عن إيقاف ولجم هذا التكاثر .
المورثة الورمية التي تنشط النمو و التكاثر و الانقسام
المورثة الكابحة للورم و هي المورثة التي تقي من حدوث الورم و تعمل مجموعة هذه المورثات بشكل منتظم و متوافق بشكل يضمن سلامة ووظيفة النسج والخلايا ومن برنامج محدد لكل نسيج فمثلاً تشرف هذه المورثات على نسيج بطانة الرحم ليتبدل كل 28 يوم كما أن النسيج يفترض ألا يتجدد بعد الولادة لذلك نجد أن المورثة الورمية متوقفة عن العمل فيه
هذه الأمور تحدث في حال سلامة و انتظام عمل المورثات لكن ماذا يحدث لو تعرض عمل هذه المورثات لخلل بحيث زاد عمل المورثة الورمية أو تعطل عمل المورثة الكابحة ؟
الجواب سيكون هو حدوث الورم .
فالورم هو تكاثر عشوائي و غير مضبوط للخلايا بحيث تفقد الخلية قدرتها على الموت فتنقسم في جميع الاتجاهات دون وجود من يلجمها أو يقيد تكاثرها . و لكن هذا الورم الناشئ ليس بالضرورة أن يكون خبيثاً فيلزمه بعض التغيرات في بنية الخلية حتى يتحول إلى ورم خبيث و يكون هذا الورم الخبيث في بدايته متواضعا في مكانه ، ومع مرور الوقت و حسب شدة خباثته يبدأ بالانتشار و التوسع و الانتقال إلى مناطق بعيدة معطياً النقائل الورمية التي حين وجودها يعني التقدم في مرحلة الورم و صعوبة و تعقيد بالعلاج .
فالسرطان إذاً لا يبدأ دفعة واحدة إنما هناك عدة مراحل يمر بها و هذه المراحل تحتاج إلى زمن قد يمتد لسنوات ، و السرطان إذاً هو داء يصيب مورثات الخلية فيؤدي إلى تكاثرها و هذا لا يعني انه داء وراثي بالضرورة .
والواقع أن لدينا من الأسباب ما يكفي للتفاؤل بالتقدم الذي يتم في الكشف المبكر عن السرطان، وفي علاجة ويزيد من آمالنا تلك التحسينات التى تجرى على الطرق التقليدية ثم دخول الهندسة الو راثية في المجال البيوطبي.
