مهندسی ژنتیک - کاربردهای عملی مهندسی ژنتیک

مهندسی ژنتیک

پلاسمیدها ، خصوصیات مفیدی برای استفاده به عنوان حامل دارند مانند: اندازه کوچک ، DNA حلقوی ، همانند سازی مستقل ، تکثیر زیاد و شاخصهای مفید دیگر مانند دارا بودن ژنهای مقاومت به آنتی بیوتیک که جداسازی کلنی‌های حاوی پلاسمید را راحتتر می‌کند. در زمینه علوم پایه ، بررسیهایی مانند مکانیزمهای همانند سازی DNAو بیان ژنها در پروکاریوتها ، یوکاریوتها و ویروسها و همچنین چگونگی ساخته شدن و تغییرات پروتئینهای داخلی سلول و همچنین مکانیزم ایجاد سرطان از جمله کاربردهای مهندسی ژنتیک است. مقاومت به آنتی بیوتیکها معمولا یا بوسیله آنزیم هایی ایجاد می‌شود که باعث غیر فعال شدن آنتی بیوتیکها می‌شوند و یا با سنتز پروتئینهایی است که به روشهای مختلف باعث ممانعت از اثر آنتی بیوتیکها می‌شوند.

برای این کار از گونه‌های خاص از میزبان استفاده می‌شود که تونایی ساختن یک ماده متابولیزمی ضروری از دست داده‌اند، در نتیجه این باکتریها بر روی محیطهای بدون این ماده متابولیزمی رشد ، نخواهد کرد. در زمینه کشاورزی که زمینه بسیاری از کاربردهای مهندسی ژنتیک بوده است، تولید گیاهان مقاوم به آفات گیاهی و خشکی ، تولید گیاهان پرمحصول و تولید گاوهای دارای شیر و گوشت بیشتر ، را می‌توان نام برد. میزبان مورد نظر باید خصوصیاتی از قبیل پایداری ژنتیکی ، ژنوم کاملا شناخته شده مشخصات فیزیولوژیک معلوم ، توانایی پذیرش DNA خارجی ، داشتن یک شاخص خاص برای شناسایی در مواقع لزوم و.

برای ویروسها و باکتریوفاژها و همچنین DNA نوترکیب که در داخل کپسید ویروس ها قرار گرفته‌اند (کاسمیدها) روش ورود واضح است و همانند ورود معمولی ویروس ها در سلول های میزبان است. پس از اینکه کلنی‌های حاوی ژن نوترکیب انتخاب و جدا شدند، این کلنی‌ها را به میزان دلخواه تکثیر می‌دهند و سپس ژن تکثیر شده را برای بررسیهای بعدی استخراج کرده قرار می‌دهند. بطور کلی وظیفه مهندسی ژنتیک ایجاد یک حامل مناسب است که بتوانند بطور موثری به داخل میزبان وارد شود به تعداد همانند سازی کند بطور موثر نسخه برداری شود - بطور موثر ترجمه شود. این علم نوین که به تدریج جای خود را در بین علوم دیگر پیدا کرد، با عناوین چون زیست مولکولی ، مهندسی ژنتیک و نهایتا DNA نوترکیب (Recombinant DNA) نامیده می‌شود.

مهندسی ژنتیک چیست؟

در سال 1980 میکروارگانیسمهای “جدید” ایجاد شده توسط تحقیقات DNA نوترکیب قابل ثبت بودند و در سال 1986 وزارت کشاورزی ایالات متحده فروش اولین ارگانیسم زنده ژنتیکی تغییر یافته را تایید کرد – ویروسی که به عنوان واکسن شبه عصبی مورد استفاده قرار گرفت و از آن یک ژن منفرد استفاده کرد. نگرانی خاصی بر مهندسی ژنتیک متمرکز شده است زیرا میتواند باعث ایجاد ویژگی‌های نامطلوب و احتمالاً خطرناک در میکروارگانیسمهایی شود که قبلاً عاری از آنها نبوده‌اند – به عنوان مثال، مقاومت در برابر آنتی بیوتیکها، تولید سموم یا تمایل به ایجاد بیماری. در اواخر قرن بیستم، این اصطلاح به طور خاص به روشهای فناوری DNA نوترکیب (یا شبیه سازی ژن) اشاره کرد، که در آن مولکولهای DNA از دو یا چند منبع در داخل سلولها یا در شرایط آزمایشگاهی ترکیب شده و سپس به موجودات میزبان که قادر به انتشار آنها هستند، وارد میشود.

به طور عملی، برخی از محققان سعی کردند از ویرایش ژن برای تغییر ژنها در اسپرم انسان استفاده کنند، که ژنهای ویرایش شده را به نسلهای بعدی منتقل میکند، در حالی که برخی دیگر به دنبال تغییر ژنهایی بودند که خطر ابتلا به انواع خاصی از سرطان را افزایش میدهند. تکنیک‌های به کار گرفته شده در مهندسی ژنتیک منجر به تولید محصولات مهم پزشکی از جمله انسولین انسانی، هورمون رشد انسانی و واکسن هپاتیت B و همچنین توسعه موجودات اصلاح شده ژنتیکی مانند گیاهان مقاوم در برابر بیماری‌ها شده است. Smith آنزیمهای محدود کننده نوع II را تصفیه کرد، که مشخص شد برای مهندسی ژنتیک به دلیل توانایی آنها در بریدن یک محل خاص در DNA ضروری است (برخلاف آنزیمهای محدودکننده نوع I که DNA را در سایتهای تصادفی میشکنند).

به این ترتیب، این اصطلاح هم انتخاب مصنوعی و هم مداخلات تکنیک‌های پزشکی را شامل میشود، از جمله تلقیح مصنوعی، لقاح آزمایشگاهی (به عنوان مثال، نوزادان “لوله آزمایش”)، شبیه سازی و دستکاری ژن. اگر ژن طبیعی جایگزین آلل جهش یافته باشد، این احتمال وجود دارد که سلولهای دگرگون شده تکثیر شده و به اندازه کافی محصول ژنی طبیعی تولید کنند تا کل بدن بتواند به فنوتیپ ناخوشایند بازگردد. با استفاده از کارهای Smith ، Daniel Nathans زیست شناس مولکولی آمریکایی در پیشبرد تکنیک نوترکیبی DNA در 1970-71 کمک کرد و نشان داد که آنزیمهای نوع II میتوانند در مطالعات ژنتیکی مفید باشند. ثبت اختراعات بر روی ارگانیسمهای دستکاری شده ژنتیکی و اصلاح شده ژنتیکی، به ویژه محصولات زراعی و سایر مواد غذایی، موضوعی بحث برانگیز بود و در بخش اول قرن 21 همچنان باقی ماند.

منبع