ویرایش ژنتیکی و قیچی‌های مولکولی

پیشرفت های علم ویرایش ژنتیکی در ماه August سال ۲۰۱۷ موجب نگرانی های اخلاقی شد ؛ چراکه بعضی ها ممکن است بخواهند نوزادانی را ایجاد کنند که مثلا بتوانند مانند خواننده‌ی ادِل خوانندگی کنند ، مانند Baryshnikov رقص باله اجرا کند یا …

دانشمندان می گویند این ایده های علمی ، تخیلی فراتر از واقعیت هستند ؛ زیرا استعدادهایی به این سبک به هیچ یک از ژن های قابل شناسایی تعلق ندارند ، بلکه ترکیبی از ژن های هر دو والدین هستند.

پروژه ژنوم انسانی

دانشمندان متوجه شدند که پس از کشف ساختار مارپیچ دوقلو در سال ۱۹۵۳ توسط محققان فرانسیس کریک و جیمز واتسون ، یک گام مهمی برای به دست آوردن نقشه کامل ژنوم انسان ساخته شده است.

بر اساس کار آن دو دانشمند ، Frederick Sanger  کشف کرد که چگونه DNA تعیین توالی میشود . وی همچنین فرایند پایه‌های ۴گانه را DNA که توسط حروف شیمیایی A برای آدنین، T برای Thymine، G برای گوانین و C برای سیتوزین تعریف شده است را نیز تعیین کرد.  تا دهه ۱۹۸۰، این فرایند کاملا اتوماتیک شد.


بیشتر بخوانید : چگونگی تعیین جنسیت جنین انسان !


قیچی‌های مولکولی ؛ رفع بیماری و ویرایش DNA

تصور کنید که یک جفت قیچی به سادگی جهش‌های ژنتیکی که میتواند در بدن باعث بیماری شود را قطع میکند . تکنولوژی حال حاضر که از قیچی های مولکولی استفاده میکند نیز چندان دور از این سناریو نیست.

ابزارهای ویرایش ژنی ، مثل CRISPR میتوانند بخش هایی از DNA شما را پیرایش کنند و آن را با قطعات جدید جا‌به‌جا کنند. با اینکه توانی بلقوه برای استفاده از قیچی‌های ژنتیکی بمنظور درمان بیماری‌ها وجود دارد ، خطرات و عواقبی نیز در این مسیر وجود دارد.

در مهندسی ژنتیک ، CRISPR یک تکنولوژی نوین است که میتواند یک جفت از ژن خاصی در بدن را ویرایش کند و به عنوان یک قیچی مولکولی فعالیت کند. به بیان ساده تر ، CRISPR ابزاریست برای برش دادن ژنها در درون سلول.


بیشتر بخوانید : چگونگی تعیین جنسیت جنین انسان !


 

استفاده از قیچی‌های مولکولی

قیچی های مولکولی می توانند یک خطای تک خطی را در کدینگ ژنتیکی در دئوکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA) حل کند یا می توانند اسید ریبونوکلئیک (RNA) را ویرایش کنند.

برای مثال ، CRISPR-Cas9 آنزیمی‌ست که میتواند ژنها را ویرایش کرده و جهش‌ها را از میان بردارد . این جهش‌ها در واقع تغییراتی هستند که در حین کد شدن ژنها رخ میدهند.

به تازگی در یک مقاله‌ی جدید بیان شده که CRISPR-Cas9 توانسته است ژنهای جنین‌های انسانی را که منجر به بیماری‌های قلبی و هیپرتروفی قلبی میشود ، ویرایش کنند.

قیچی مولکولی ممکن است در پزشکی و درمانهای شخصی در آینده نقش مهمی ایفا کند. مثلا تصور کنید که قادر به دریافت درمان بر اساس کد ژنتیک منحصر به فرد خود با کاهش خطر عوارض جانبی باشیم.

CRISPR-Cas9 آنزیمی‌ست که میتواند ژنها را ویرایش کرده و جهش‌ها را از میان بردارد .

ویرایش ژنهای معیوب

فقط پنج سال پس از انتشار تکنولوژی CRISPR-Cas9 که به ژنها اجازه‌ی ویرایش میداد ، گروهی از دانشمندان بین المللی از Oregon ، کالیفرنیا ، کره و چین موفق به ویرایش یک ژن ناقص در یک جنین انسانی شدند.

این ژن معیوب موجب ایجاد نواقص قلبی مادرزادی و قلب و عروق کرونر می شود. این نقص موجب مرگ ناگهانی در ورزشکاران جوان بوده و در هر ۵۰۰ نفر اتفاق می افتد.

این تیم بین المللی دو روش را انجام داد که یکی از آنها موفق تر از دیگری بود. در روش اول از زیگوتی استفاده شد وه اسمرم آن حاوی ژن معیوب بود ‌. آنها ژن مردانه MYBPC3 که ناقص بود را برش دادند و DNA سالم را به داخل سلول تزریق کردند ، با این ایده که ژنوم مردانه الگو سالم را در منطقه برش داده قرار میدهد. اما به جای آن اتفاق غیر منتظره رخ داد. آن زیگوت ، ژن سالم را از ژنوم زن کپی کرده بود !

در طی زمانی که این روش صورت میگرفت ، تنها ۳۶ جنین از ۵۴ جنینِ آزمایش ، اصلاح شدند . با اینکه ۱۳ جنین اضافی فاقد جهش بودند ، اما تمامی سلولهای آنها خالی از جهش نبود.

اما این روش همیشه کارا نیست ، زیرا برخی از جنین ها شامل هردو سلول های اصلاح شده و بدون اصلاح هستند.

روش دوم شامل معرفی قیچی ژنتیکی همراه با سلول های اسپرم به زیگوت حاوی DNA میتوکندریایی قبل از لقاح است.

این امر منجر به موفقیت ۷۲ درصدی شد ، در حالی که تمامی ۴۲ مورد از ۵۸ جنین بدون جهش بودند ، گرچه ۱۶ مورد DNA ناخواسته داشتند.

 

اگر این جنین ها به مرحله نوزادی رسیده و بعدا فرزندانی را به دنیا آورند ،  ژن معیوب به ارث نمی رسد. جنینهایی که برای این مطالعه طراحی شده بودند پس از سه روز از بین رفتند. 


بیشتر بخوانید : همه چیز درباره دیابت حاملگی !


نوزادانِ طراحی شده

ایده‌ی نوزادان طراحی‌شده بسیاری را ترساند. خصوصا هنگامی که با اعتراضاتی در مورد مهندسی ژنتیک دانه و غذا همراه شد. اما بااینکه گام های عظیمی در ویرایش ژن های معیوب برداشته شده است ، ایجاد نوزادانِ طراحی‌شده آسان نیست.

دانشمندان معتقدند که ۹۳۰۰۰ تغییر ژن در تعیین قد انسان نقش دارند. این مطلب به این معناست که ویژگی های انسانی حاصل ترکیبات پیچیده ای از ژنهای متفاوت هستند و منحصرا به یک ژن مخصوص اختصاص پیدا نمیکنند.

 

خطرات و عواقب

یکی از نگرانی های اصلی درباب ویرایش ژنی ، عدم توانایی بر پیش بینی پیامدهای  در درازمدت است. اگرچه حذف جهش ها ممکن است به عنوان یک راه حل ساده برای جلوگیری یا رفع انواع بیماری ها باشد ، اما دشوار است که حدس بزنید چگونه این امر در طول زمان به یک فرد تاثیر می گذارد.

برخی جهش ها روی پروتئینی که بدن شما در نهایت از ژن ایجاد می کند تاثیر نمی گذارد. علاوه بر این، همه جهش ها به مشکلات جدی سلامتی منجر نمی شود.

نگرانی دیگر ، در مورد استفاده از قیچی مولکولی در ایجاد نوزادان و بزرگسالان با استعداد است.  اگر والدین گزینه ای برای از بین بردن یا جلوگیری از بیماری های خاص در فرزندان خود داشته باشند ، برخی از آنها ممکن است آن را به مراتب دیگری بسپارند و از ویژگی های خاصی نظیر مو یا رنگ چشم درخواست کنند. به همین ترتیب ، بزرگسالان ممکن است بخواهند از این تکنولوژی برای تبدیل فرزندانشان به افراد فوق العاده استفاده کنند.