علـــــــم الوراثــــــة
الوراثــــة الطبية فى دقيقــــة ...!
*****************************
الأساس الذى تقوم عليه الهندسة الوراثية
لا يتشابه اثنان من بين النساء والرجال والأطفال الذين يعيشون على كوكب الأرض والذين يزيد عددهم على خمسة مليارات
وينطبق نفس الشيء على النباتات والحيوانات والكائنات الدقيقة. وذلك التنوع الأحيائى اللانهائي الموجود فى كل الكائنات الحية
- أو بمعنى أدق: المخزون الجيني -- هو حجر الأساس الذى تقوم عليه الهندسة الوراثية، وقد ساعدت إعادة اكتشاف قوانين
" جريجو يوهان مندل " للوراثة فى فترة مبكرة من هذا القرن على زيادة فهم أصل جوهر التنوع الجينى.
والظواهر الأساسية فى هذه العملية هى
الانفصال والتغيير ثم إعادة تجميع الجينات، وهذه العمليات الثلاث معاً تولد فرصاً للتنوع الجينى الهائل فى الكائنات الحية.
فى الماضى ومنذ أكثر من عشرة آلاف سنة أدى وجود التنوع الجيني إلى تمكين الإنسان من اختيار نباتات مثل: القمح والشعير والأرز
من النباتات البرية لزراعتها. ثم أعقب ذلك تحسين لهذه المحاصيل عن طريق الانتقاء من التنوع الذى ينتج بشكل طبيعى.
ومنذ بداية هذا القرن استخدمت تقنيات التهجين المخطط، ثم أسلوب إدخال التغيرات الوراثية والبيولوجية بهدف تخليق تكوينات جديدة.
وأصبح التهجين -أيضاً- أسلوباً لزيادة نمو المحاصيل والحيوانات، وهى ظاهرة تعرف بالتنشيط التهجينى.
ولقد كان التعرف على الجينات لنوع من نبات القمح شبه القزمى فى اليابان ومن الأرز فى الصين فى الأربعينيات
هو الذى قدم المواد الخام للثورة الخضراء التى شوهدت فى هذين المحصولين فى آسيا فى أواخر الستينيات.
وهكذا أصبح التنوع الأحيائى هو أساس استمرار تحسين النباتات والحيوانات والكائنات الدقيقة التى تهم الزراعة والصناعة والدواء.
لقد فتح جيمس واطسون وفرانسيس كريك مجال الهندسة الوراثية -منذ أربعين عاماً- عندما وصفا التركيب الحلزونى
المزدوج لجزيء الحمض النووى الريبوزى المختزل DNA. ومنذ ذلك الحين انتقل الاهتمام إلى دراسة الأساس الجزيئى
للتنوع الجينى، وإلى توحيد الأساليب التى يمكن أن تساعد على تكوين مجموعات جينية جديدة
عن طريق التحكم بالجينات Genetic manipulation وتقنيات إعادة اتحاد المادة الوراثية
Recombinant DNA والاستنساخ الحيوى Cloning. وقد فتحت هذه التقنيات عالماً جديداً من الهندسة الوراثية يؤدى
إلى إنتاج كائنات حية معدلة وراثياً، أى تحتوى على مادة وراثية DNA أدخلت فيها بطريقة صناعية من كائن حى آخر غير منتسب إليها
**************************************************
مجالات الهندسة الوراثية
الهندسة الوراثية والطب الشرعي
الجينات التى تنقل الرسالة الوراثية من جيل لآخر، وتوجه نشاط كل خلية هى عبارة
عن جزيئات عملاقة تكون ما يشبه الخيوط الرفيعة المجدولة تسمى الحمض النووى الريبوزى المختزل
DNA، وتحتوى هذه الرسالة الوراثية على كل الصفات الوراثية بداية من لون العينين حتى أدق التركيبات
الموجودة بالجسم. وتترتب الجينات فى خلايا الإنسان على 23 زوجًا من الكروموسومات فى نواة الخلية
والكروموسومات مركبة من الحمض النووى وبروتينات، وهذه البروتينات تلعب دوراً هاماً فى المحافظة على هيكل
المادة الوراثية وتنظم نشاط تعبير الجينات الذى يؤدى إلى تكشف وتكوين الفرد الكامل من خلية الزيجوت.
وتوجد بعض الجينات فى الميتوكوندريا، وتورث عن طريق الأم. وتكمن المعلومات الوراثية لأية
خلية من تتابع الشفرة الوراثية تتابع القواعد النيتروجينية الأربع التى وهبها الله للحياة، وهى: الأدينين ( A )
والجوانين ( G ) والسيتوزين ( C ) والثيامين ( T )، التى تكون المادة الوراثية فى صورة كلمات وجمل تقوم
بتخزين المعلومات الوراثية فى لوح محفوظ مسئول عن حياة الفرد. تمكّن إليك جيفرس فى جامعة لستر
بالمملكة المتحدة من اكتشاف اختلافات فى تتابع الشفرة الوراثية فى منطقة الأنترون Intron متمثلة فى الطول والموقع.
وقد وجد أن هذه الاختلافات ينفرد بها كل شخص تماماً مثل بصمة الإصبع -لذلك أطلق عليها بصمة الجينات- باستثناء
نوع نادر من التوائم المتطابقة الناشئة عن انقسام بويضة مخصبة واحدة MZT. وبحساب نسبة التمييز بين الأشخاص
باستخدام بصمة الجينات وجد أن هذه النسبة تصل إلى حوالى 1 : 300 مليون أى أن من بين 300 مليون شخص
يوجد شخص واحد فقط يحمل نفس بصمة الجينات. وقد وجد -أيضاً- أن بصمة الجينات تورث طبقاً لقوانين مندل الوراثية.
*************************************
الهندسة الوراثية والطب البشرى
الهندسة الوراثية البشرية هى إحدى الفروع التطبيقية لعلم الوراثة، وتعتبر ثورة تقنية جبارة تهدف إلى
إضافة جينات جديدة تحمل إلى الكائن الحى صفات لم تكن موجودة من قبل، لحين تجاوز التراكيب الوراثية
الموجودة إلى تراكيب جينية أفضل بقصد إصلاح عيب أو خلل فى المادة الوراثية أو تحسين الصفات العامة
للأفراد عن طريق إعادة صياغة الخريطة الجينية
************************************
الهندسة الوراثية النباتية
تتركز معظم الأبحاث الجارية الآن فى المعاهد والمختبرات على إنتاج أنواع جديدة من النباتات والبذور القادرة
على مضاعفة الإنتاج، والملائمة فى نفس الوقت للظروف البيئية المحلية، وذلك باستخدام الهندسة الوراثية.
وتختص الهندسة الوراثية بصورة مباشرة أو غير مباشرة بحذف مقاطع منها وإضافة مقاطع أخرى؛ بغرض
إعادة تشكيل أو صياغة الخلية أو الكائن باستخدام الإمكانيات الوراثية للكائنات الأخرى المتاحة لإضافة صفات
لم تكن موجودة من قبل. وهو اتجاه جديد فى علم الوراثة الحديثة تبلور نتيجة للتقدم فى عدة علوم
مثل: الوراثة الجزيئية والبيوكيماوية والكيمياء الحيوية والنبات وزراعة الأنسجة وغيرها.
وتنحصر مهمة هذا العلم من منطوق التسمية فى صياغة أشكال من النظم الوراثية المبتكرة،
يتم تجسيدها فى كائنات حية مرغوبة فى التطبيق وكذلك فى الأغراض العلمية
**************************************
تاريخ نشأة الهندسة الوراثية
لم تظهر الهندسه الوراثيه بين عشيـه وضحاها وإنما نشأت نتيجه إجتهادات من الكثير من العلماء عبر مرحل زمنيه مختلفه ، وفيما يلي أبرز الإنجازات والتي أسهمت في نشأت الهندسه الوراثيـه
=============
1866م
أجرى الراهب النمساوى "جريجور يوهان مندل" تجارب على نبات البازلاء من خلال عمليات التهجين، وتوصل إلى مجموعة من القوانين
لتفسير وراثة الخصائص البيولوجية فى الكائنات الحية، ولكن نتائج تجاربه لم تنشر
=============
1900 م
أعاد كل من دى فريز وباستون وآخرون اكتشاف قوانين مندل فى علم الوراثة ثم نشرها فى دورية تصدرها جمعية محلية فى النمسا.
وقد كانت جهود هؤلاء العلماء هى الخطوة الأولى التى بدأها علماء البيولوجيا فى التطوير المعاصر فى علم الوراثة
والتى حولت هذا العلم إلى علم تجريبى دقيق.
=============
1903 م
افترض "ستون" أن الجينات تقع على الكروموسومات
=============
1910م
أثبتت تجارب "مورجان" أن الجينات تقع على الكروموسومات
=============
1911 م
اشتق "جوهانسين" المصطلح العلمى "جين" "Gene"
=============
1918 م
ظهر المصطلح العلمى التقنية البيولوجية"Biotechnologie". باللغة الألمانية
=============
1922 م
أعد "مورجان" أول خريطة للجينات الموجودة على كروموسومات حشرة الفاكهة. (الدوروسوفيلا Drosophila(
=============
1928 م
بداية تجارب التحويل الوراثى Genetic transformation فى البكتريا.
وتعتبر هذه التجارب حجر الأساس للهندسة الوراثية فى صورتها الحديثة.
=============
1933 م
نشرت أول قصة خيال علمى عن الهندسة الوراثية "عالم جديد شجاع
"Brave new world" للكاتب "الدوس هكسلى".
=============
1938 م
ظهور المصطلح العلمى "البيولوجيا الجزيئية" "Molecular Biology"
=============
1943 م
ظهور نظرية "جين لكل إنزيم" التى ربطت الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة. وهى تعرف باسم نظرية "فعل الجين"
=============
1944 م
أثبت كل من أفرى وكلود وماكارتى أن الجينات تتركب من الحمض النووى الريبوزى المختزل DNA
=============
1948 م
ظهور المصطلحين العلميين "الهندسة الكيميائية Chemical engineering" و"الطب الجزيئى Molecular medicine
=============
1952 م
أكد كل من هيرشى وكاسى دور الـ DNA كأساس للمادة الوراثية
=============
1953 م
اكتشف كل من واطسون وكريك تركيب الـ DNA ووضعا أول نموذج له
=============
1958 م
تحديد تتابع الأحماض الأمينية لبروتين الأنسولين.
=============
1960 م
اكتشاف الحمض النووى الريبوزى الرسول mRNA.
أول محاولة لدمج الخلايا -فى معهد جوستاف فى باريس- حيث قام جورج بارسكى بإدماج خلايا فئران فى أطباق خاصة مزودة بغذاء معقم.
=============
1966 م
فك رموز الشفرة الوراثية بواسطة جونيد خوران ومارشال نيرينبرج.
=============
1967 م
اكتشاف إنزيمات الربط Ligase enzymes.
تمكن كل من مارى فايس، هوارد جرين من دمج خلايا إنسان بخلايا فأر.
=============
1970 م
تمكن وارنر أربير ودانيل ناثانس وهاميلتون سميث من اكتشاف أول إنزيم محدد (قص) خاص Restriction enzyme.
=============
1971 م
تمكن كوهين وبوير من وضع أساليب أولية لإعادة اتحاد المادة الوراثية Recombinant DNA.
=============
1973 م
عزل أول جين وهو الجين المسئول عن إنتاج الأنسولين.
وضع أساليب وطرق لإعادة اتحاد المادة الوراثية.
بداية التقنية الحيوية الحديثة Modern Biotechnology.
=============
1974م
ظهور أول تعبير "جين غريب" فى البكتريا.
=============
1977 م
إنشاء أول شركة للهندسة الوراثية "جينيتيك" فى أمريكا
إنتاج أول بروتين آدمى بواسطة البكتريا، وهو هرمون المخ "السوماتوستاتين Somatostatin"
=============
1978 م
إنتاج الأنسولين البشرى من البكتريا "إشيريشيا كولاى E. coli".
اكتشاف طرق لتحديد تتابع الشفرة الوراثية.
=============
1980 م
منح أول براءة اختراع فى الهندسة الوراثية، وكانت لكل من كوهين وبوير عن كيفية إعادة اتحاد المادة الوراثية.
=============
1982 م
إنشاء أول مصنع لإنتاج الأنسولين الآدمي بطرق الهندسة الوراثية فى إنجلترا.
أول منتج للهندسة الوراثية يجاز تسويقه، وكان لقاحًا حيوانياً ضد الإسهال وهو "الأنتروفيرون" لمعالجة الهربى.
أول محاولة ناجحة لنقل الجينات بين الحيوانات.
=============
1983 م
نجاح الجمع بين جنس العنز وجنس الخروف وظهور ما يسمى بالعنزروف.
صمم كارى ميليس جهازاً لمضاعفة المادة الوراثية فى المعمل بتفاعل البوليميرز التسلسلي (PCR).
أول محاولة ناجحة لنقل الجينات إلى نبات.
ظهور المصطلح العلمى "البيولوجيا الجزيئية النباتية Plant Molecular Biology".
=============
1985 م
اكتشاف البصمة الجينية DNA fingerprint بواسطة أليك جيفيرس.
=============
1986 م
إنتاج خنزير معدل وراثياً يحمل جين هرمون النمو البشرى.
=============
1987 م
استخدام البصمة الجينية كدليل جنائى فى المحاكم الأمريكية.
أول عملية لتقييم النباتات والكائنات الدقيقة المعدلة وراثياً خارج المعمل.
=============
1988 م
أول كائن دقيق معدل وراثياً يجاز تسويقه.
=============
1989م
عزل الجين المسئول عن مرض التليف الكيسى Cystic fibrosis بواسطة لاب شى تسى، وفرانسيس كولين.
تمكن ستيفين روسينبيرج من تصميم أول نظام لنقل الجينات فى الإنسان.
بداية علاج الأمراض الوراثية بالجينات Gene therapy.
=============
1993 م
عزل الجين المسئول عن مرض هنتجتون Hunttington's disease.
=============
1994 م
ظهور سلاح الجينات الانتحارية كعلاج للسرطان.
إنتاج أرز مقاوم للآفات والأمراض أطلق عليه "الأرز السوبر".
=============
1995 م
العلاج الجينى لتبقع الجلد الوراثي.
العلاج الجينى للتحلل الفقاعى الوراثي.
تصنيع هرمون الغدة النخامية الذى يعمل على تنشيط التبويض كعلاج للعقم.
=============
1996 م
استنساخ النعجة ميجان وموراج على يد أيان ويلموت باستخدام الخلايا الجنينية.
=============
1997 م
تمكن سانج لى بمعهد العلوم والتقنية بكوريا من عزل جين PHA المسئول عن إنتاج بولستر من نوع من البكتريا
ونقله إلى بكتريا إشيرشيا كولاى E. coli لزيادة الإنتاج.
تمكن إيان ويلموت من استنساخ النعجة "دوللى" باستنساخ تقنية استبدال الأجهزة الوراثية عن طريق إدماج نواة خلية جسدية
من ضرع (ثدي) نعجة فنلندية فى بويضة مفرغة (بدون نواة) مأخوذة من نعجة أسكتلندية.
استنساخ اثنين من القردة فى مركز بحوث أوريجتون بالولايات المتحدة الأمريكية باستخدام تقنية الفصل المجهرى للخلايا الجينية
للحصول على نسخ منها تحمل نفس الصفات الوراثية.
أعلنت شركة أمريكية لتربية الحيوانات عن نجاحها فى استنساخ بقرة أطلقوا عليها اسم (جين)، وذلك باستخدام تقنية "استبدال الأجهزة الوراثية"
عن طريق استخدام خلايا Priodial stem من جنين بقرة عمره 30 يوماً.
الحصول على فئران تحمل كروموسومات بشرية كاملة ينتظم بكل منها ما يقرب من الألف جين،
بعد أن كانت عمليات نقل الجينات لا تتضمن أكثر من جين أو جينين على الأكثر.
وأطلقوا عليه اسم (مانى) "الفأر المؤنسن"، وهى كلمة منحوته من كلمتي إنسان وحيوان.
أعلن مايكل ماردين بفرنسا عن نقل جين الهيموجلوبين البشري (ألفا وبيتاجلوبين) إلى كلوروبلاست Chloroplast
خلايا نبات التبغ والحصول على النبات الكامل وتمكنه من عزل وتنقية الهيموجلوبين من بذور وجذور النبات.
=============
1998م
إنتاج السمك الذكرى المتفوق كبير الحجم باستخدام تقنية التحوير الوراثى.
1944 م
أثبت كل من أفرى وكلود وماكارتى أن الجينات تتركب من الحمض النووى الريبوزى المختزل DNA
=============
1948 م
ظهور المصطلحين العلميين "الهندسة الكيميائية Chemical engineering" و"الطب الجزيئى Molecular medicine
=============
1952 م
أكد كل من هيرشى وكاسى دور الـ DNA كأساس للمادة الوراثية
=============
1953 م
اكتشف كل من واطسون وكريك تركيب الـ DNA ووضعا أول نموذج له
=============
1958 م
تحديد تتابع الأحماض الأمينية لبروتين الأنسولين.
=============
1960 م
اكتشاف الحمض النووى الريبوزى الرسول mRNA.
أول محاولة لدمج الخلايا -فى معهد جوستاف فى باريس- حيث قام جورج بارسكى بإدماج خلايا فئران فى أطباق خاصة مزودة بغذاء معقم.
=============
1966 م
فك رموز الشفرة الوراثية بواسطة جونيد خوران ومارشال نيرينبرج.
=============
1967 م
اكتشاف إنزيمات الربط Ligase enzymes.
تمكن كل من مارى فايس، هوارد جرين من دمج خلايا إنسان بخلايا فأر.
=============
1970 م
تمكن وارنر أربير ودانيل ناثانس وهاميلتون سميث من اكتشاف أول إنزيم محدد (قص) خاص Restriction enzyme.
=============
1971 م
تمكن كوهين وبوير من وضع أساليب أولية لإعادة اتحاد المادة الوراثية Recombinant DNA.
=============
1973 م
عزل أول جين وهو الجين المسئول عن إنتاج الأنسولين.
وضع أساليب وطرق لإعادة اتحاد المادة الوراثية.
بداية التقنية الحيوية الحديثة Modern Biotechnology.
=============
1974م
ظهور أول تعبير "جين غريب" فى البكتريا.
=============
1977 م
إنشاء أول شركة للهندسة الوراثية "جينيتيك" فى أمريكا
إنتاج أول بروتين آدمى بواسطة البكتريا، وهو هرمون المخ "السوماتوستاتين Somatostatin"
=============
1978 م
إنتاج الأنسولين البشرى من البكتريا "إشيريشيا كولاى E. coli".
اكتشاف طرق لتحديد تتابع الشفرة الوراثية.
=============
1980 م
منح أول براءة اختراع فى الهندسة الوراثية، وكانت لكل من كوهين وبوير عن كيفية إعادة اتحاد المادة الوراثية.
=============
1982 م
إنشاء أول مصنع لإنتاج الأنسولين الآدمي بطرق الهندسة الوراثية فى إنجلترا.
أول منتج للهندسة الوراثية يجاز تسويقه، وكان لقاحًا حيوانياً ضد الإسهال وهو "الأنتروفيرون" لمعالجة الهربى.
أول محاولة ناجحة لنقل الجينات بين الحيوانات.
=============
1983 م
نجاح الجمع بين جنس العنز وجنس الخروف وظهور ما يسمى بالعنزروف.
صمم كارى ميليس جهازاً لمضاعفة المادة الوراثية فى المعمل بتفاعل البوليميرز التسلسلي (PCR).
أول محاولة ناجحة لنقل الجينات إلى نبات.
ظهور المصطلح العلمى "البيولوجيا الجزيئية النباتية Plant Molecular Biology".
=============
1985 م
اكتشاف البصمة الجينية DNA fingerprint بواسطة أليك جيفيرس.
=============
1986 م
إنتاج خنزير معدل وراثياً يحمل جين هرمون النمو البشرى.
=============
1987 م
استخدام البصمة الجينية كدليل جنائى فى المحاكم الأمريكية.
أول عملية لتقييم النباتات والكائنات الدقيقة المعدلة وراثياً خارج المعمل.
=============
1988 م
أول كائن دقيق معدل وراثياً يجاز تسويقه.
=============
1989م
عزل الجين المسئول عن مرض التليف الكيسى Cystic fibrosis بواسطة لاب شى تسى، وفرانسيس كولين.
تمكن ستيفين روسينبيرج من تصميم أول نظام لنقل الجينات فى الإنسان.
بداية علاج الأمراض الوراثية بالجينات Gene therapy.
=============
1993 م
عزل الجين المسئول عن مرض هنتجتون Hunttington's disease.
=============
1994 م
ظهور سلاح الجينات الانتحارية كعلاج للسرطان.
إنتاج أرز مقاوم للآفات والأمراض أطلق عليه "الأرز السوبر".
=============
1995 م
العلاج الجينى لتبقع الجلد الوراثي.
العلاج الجينى للتحلل الفقاعى الوراثي.
تصنيع هرمون الغدة النخامية الذى يعمل على تنشيط التبويض كعلاج للعقم.
=============
1996 م
استنساخ النعجة ميجان وموراج على يد أيان ويلموت باستخدام الخلايا الجنينية.
=============
1997 م
تمكن سانج لى بمعهد العلوم والتقنية بكوريا من عزل جين PHA المسئول عن إنتاج بولستر من نوع من البكتريا
ونقله إلى بكتريا إشيرشيا كولاى E. coli لزيادة الإنتاج.
تمكن إيان ويلموت من استنساخ النعجة "دوللى" باستنساخ تقنية استبدال الأجهزة الوراثية عن طريق إدماج نواة خلية جسدية
من ضرع (ثدي) نعجة فنلندية فى بويضة مفرغة (بدون نواة) مأخوذة من نعجة أسكتلندية.
استنساخ اثنين من القردة فى مركز بحوث أوريجتون بالولايات المتحدة الأمريكية باستخدام تقنية الفصل المجهرى للخلايا الجينية
للحصول على نسخ منها تحمل نفس الصفات الوراثية.
أعلنت شركة أمريكية لتربية الحيوانات عن نجاحها فى استنساخ بقرة أطلقوا عليها اسم (جين)، وذلك باستخدام تقنية "استبدال الأجهزة الوراثية"
عن طريق استخدام خلايا Priodial stem من جنين بقرة عمره 30 يوماً.
الحصول على فئران تحمل كروموسومات بشرية كاملة ينتظم بكل منها ما يقرب من الألف جين،
بعد أن كانت عمليات نقل الجينات لا تتضمن أكثر من جين أو جينين على الأكثر.
وأطلقوا عليه اسم (مانى) "الفأر المؤنسن"، وهى كلمة منحوته من كلمتي إنسان وحيوان.
أعلن مايكل ماردين بفرنسا عن نقل جين الهيموجلوبين البشري (ألفا وبيتاجلوبين) إلى كلوروبلاست Chloroplast
خلايا نبات التبغ والحصول على النبات الكامل وتمكنه من عزل وتنقية الهيموجلوبين من بذور وجذور النبات.
=============
1998م
إنتاج السمك الذكرى المتفوق كبير الحجم باستخدام تقنية التحوير الوراثى.
=============
