ما هي تقنية الحمض النووي المؤتلف؟

الحمض النووي المؤتلف ، أو الحمض النووي الريبي النووي ، هو الحمض النووي الذي يتم تشكيله عن طريق الجمع بين الحمض النووي من مصادر مختلفة من خلال عملية تسمى إعادة التركيب الوراثي. غالبًا ما تكون المصادر من كائنات مختلفة. بشكل عام، الحمض النووي من الكائنات المختلفة لديه نفس التركيب الكيميائي العام. لهذا السبب ، من الممكن إنشاء الحمض النووي من مصادر مختلفة عن طريق الجمع بين فروع.

الماخذ الرئيسية

الحمض النووي المؤتلف له العديد من التطبيقات في العلوم والطب. واحد معروف استخدام الحمض النووي المؤتلف في انتاج الأنسولين. قبل ظهور هذه التقنية ، جاء الأنسولين إلى حد كبير من الحيوانات. يمكن الآن إنتاج الأنسولين بكفاءة أكبر باستخدام كائنات حية مثل E. القولونية والخميرة. عن طريق إدخال الجين للأنسولين من البشر في هذه الكائنات ، يمكن إنتاج الأنسولين.

في السبعينيات ، وجد العلماء فئة من الإنزيمات التي قطعت الحمض النووي بشكل خاص نيوكليوتيد مجموعات. وتعرف هذه الانزيمات باسم الانزيمات المقيدة. سمح هذا الاكتشاف للعلماء الآخرين بعزل الحمض النووي من مصادر مختلفة وإنشاء أول جزيء الحمض النووي الريبي النووي. الاكتشافات الأخرى المتبعة ، واليوم توجد عدة طرق لإعادة تركيب الحمض النووي.

بينما كان للعديد من العلماء دور فعال في تطوير عمليات الحمض النووي المؤتلف ، بيتر لوبان ، طالب دراسات عليا تحت وصاية عادةً ما يُنسب إلى دايل كايزر في قسم الكيمياء الحيوية بجامعة ستانفورد كونه أول من اقترح فكرة المؤتلف الحمض النووي. آخرون في جامعة ستانفورد كان لهم دور أساسي في تطوير التقنيات الأصلية المستخدمة.

في حين أن الآليات يمكن أن تختلف على نطاق واسع ، فإن العملية العامة لإعادة التركيب الجيني تتضمن الخطوات التالية.

1. يتم تحديد جين معين (على سبيل المثال ، جين بشري) ومعزول.
2. يتم إدخال هذا الجين في المتجه. المتجه هو الآلية التي يتم من خلالها نقل المادة الجينية للجينة إلى خلية أخرى. البلازميدات هي مثال على ناقل شائع.
3. يتم إدخال المتجه في كائن حي آخر. ويمكن تحقيق ذلك من خلال عدد من مختلف نقل الجينات طرق مثل صوتنة ، والحقن الدقيقة ، و electroporation.
4. بعد إدخال المتجه ، يتم عزل الخلايا التي تحتوي على المتجهات المؤتلف واختيارها وتربيةها.
5. يتم التعبير عن الجين بحيث يمكن في النهاية تصنيع المنتج المطلوب ، عادةً بكميات كبيرة.

تستخدم تقنية الحمض النووي المؤتلف في عدد من التطبيقات بما في ذلك اللقاحات والمنتجات الغذائية والمنتجات الصيدلانية والاختبارات التشخيصية والمحاصيل المهندسة وراثياً.

اللقاحات مع البروتينات الفيروسية التي تنتجها بكتيريا أو أن الخميرة من الجينات الفيروسية المُعاد توليفها تعتبر أكثر أمانًا من تلك التي يتم إنشاؤها عن طريق طرق تقليدية واحتواءها الجزيئات الفيروسية.

كما ذكر آنفا ، الأنسولين هو مثال آخر على استخدام تقنية الحمض النووي المؤتلف. سابقا ، تم الحصول على الأنسولين من الحيوانات ، في المقام الأول من البنكرياس من الخنازير والأبقار ، ولكن باستخدام المؤتلف تقنية الحمض النووي لإدخال جين الأنسولين البشري في البكتيريا أو الخميرة يجعل إنتاجها أكبر كميات.

وهناك عدد من المنتجات الصيدلانية الأخرى ، مثل مضادات حيوية وبدائل البروتين البشري ، يتم إنتاجها بطرق مماثلة.

يتم إنتاج عدد من المنتجات الغذائية باستخدام تقنية الحمض النووي المؤتلف. ومن الأمثلة الشائعة على ذلك أنزيم الكيموسين إنزيم تستخدم في صنع الجبن. تقليديا ، وجدت في المنفحة التي أعدت من بطون العجول ، ولكن المنتجة الكيموسين من خلال الهندسة الوراثية أسهل بكثير وأسرع (ولا يتطلب قتل الشباب الحيوانات). اليوم ، تصنع غالبية الجبن المنتج في الولايات المتحدة من الكيموسين المعدل وراثيا.

تستخدم تقنية الحمض النووي المؤتلف أيضًا في مجال الاختبارات التشخيصية. وقد استفادت الاختبارات الجينية لمجموعة واسعة من الحالات ، مثل التليف الكيسي والحثل العضلي ، من استخدام تقنية الحمض النووي الريبي النووي.

تم استخدام تقنية الحمض النووي المؤتلف لإنتاج كل من المحاصيل المقاومة للحشرات ومبيدات الأعشاب. أكثر المحاصيل مقاومة لمبيدات الحشائش شيوعًا هي التي تقاوم تطبيق الغليفوسات ، وهو قاتل الأعشاب. مثل هذا الإنتاج للمحاصيل لا يخلو من المشكلة ، حيث يشكك الكثيرون في سلامة هذه المحاصيل المهندسة وراثيا على المدى الطويل

العلماء متحمسون لمستقبل التلاعب الجيني. على الرغم من اختلاف التقنيات في الأفق ، فكلها تشترك في الدقة التي يمكن من خلالها التلاعب بالجينوم.

مثال واحد هو كريسبر Cas9. هو جزيء يسمح بإدخال أو حذف الحمض النووي بطريقة دقيقة للغاية. كريسبر هو اختصار لـ "متكرر متقطع بانتظام متكرّر متكرّر" بينما Cas9 اختصار لـ "بروتين كريسبر المرتبط 9". خلال السنوات القليلة الماضية ، كان المجتمع العلمي متحمسًا لآفاق استخدامه. العمليات المرتبطة أسرع وأكثر دقة وأقل تكلفة من الطرق الأخرى.

في حين أن الكثير من أوجه التقدم تسمح بتقنيات أكثر دقة ، إلا أنه يتم طرح أسئلة أخلاقية. على سبيل المثال ، لأن لدينا التكنولوجيا اللازمة للقيام بشيء ما ، هل يعني ذلك أننا يجب أن نفعل ذلك؟ ما هي الآثار الأخلاقية للاختبارات الجينية الأكثر دقة ، خاصة فيما يتعلق بالأمراض الوراثية البشرية؟

من العمل المبكر الذي قام به بول بيرج الذي نظم المؤتمر الدولي لجزيئات الحمض النووي المؤتلف في عام 1975 ، وحتى الوقت الحالي المبادئ التوجيهية التي وضعتها المعاهد الوطنية للصحة (NIH) ، وقد أثيرت عدد من الشواغل الأخلاقية الصالحة و موجهة.

إرشادات المعاهد الوطنية للصحة ، لاحظ أنها "تفصل ممارسات السلامة وإجراءات الاحتواء للبحوث الأساسية والسريرية التي تشمل المؤتلف أو الاصطناعية جزيئات الحمض النووي، بما في ذلك إنشاء واستخدام الكائنات الحية والفيروسات التي تحتوي على حمض نووي مؤتلف أو اصطناعي الجزيئات. "تم تصميم الإرشادات لإعطاء الباحثين إرشادات سلوكية مناسبة لإجراء البحوث في هذا المجال.

يزعم علماء الأخلاقيات البيولوجية أن العلم يجب أن يكون دائمًا متوازنًا من الناحية الأخلاقية ، بحيث يكون التقدم مفيدًا للجنس البشري أكثر منه ضارًا.

• Kochunni ، دينا T ، وجازر حنيف. "5 خطوات في تقنية الحمض النووي المؤتلف أو تقنية RDNA." 5 خطوات في تقنية الحمض النووي المؤتلف أو تقنية RDNA ~ ، www.biologyexams4u.com/2013/10/steps-in-recombinant-dna-technology.html.
• علوم الحياة. "اختراع مجلة الحمض النووي المؤتلف تكنولوجيا LSF مجلة متوسطة." متوسطة ، مجلة LSF ، 12 نوفمبر 2015 ، medium.com/lsf-magazine/the-invention-of- Reccombinant-dna-technology-e040a8a1fa22.
• "إرشادات المعاهد الوطنية للصحة - مكتب سياسة العلوم." المعاهد الوطنية للصحة ، وزارة الصحة والخدمات الإنسانية بالولايات المتحدة ، osp.od.nih.gov/biotechnology/nih-guidelines/.