فهرست مطالب
جهانی نامیرا با کلونینگ
کلمه ی کلونینگ از ریشه ی کلون که به معنای جوانه زدن و تکثیر هست، ایجاد شده است. در زیست شناسی کلون کردن یعنی تکثیر موجود زنده، بدون آمیزش جنسی. در واقع اصطلاح کلونینگ (شبیه سازی) تعدادی از فرآیندهای مختلف را توصیف می کند که می توانند برای تولید نسخه های ژنتیکی یکسان، از یک موجود بیولوژیکی، مورد استفاده قرار گیرند. کلون ها موجوداتی هستند که به طور کامل کپی ژنتیکی هستند. هر از DNA آنها یکسان است. محققان طیف وسیعی از مواد بیولوژیکی از جمله ژن ها، سلول ها، بافت ها و حتی موجودات کامل مانند گوسفند را شبیه سازی کرده اند.
اهداف کلونینگ چیست؟
- بازیابی جوانی
- استفاده از سلول های بنیادی برای ترمیم سلول های مغز و بافت های سوخته
- درمان نازایی
- درمان ژن های معیوب
- درمان سرطان
- کاربردهای محرمانه
آیا کلون ها به طور طبیعی هم وجود دارند؟
در طبیعت، برخی از گیاهان و موجودات تک سلولی، مانند باکتری ها، از طریق فرآیندی به نام تولیدمثل غیرجنسی، فرزندان یکسان ژنتیکی تولید می کنند. همچنین کلون¬های طبیعی که به دوقلوهای یکسان نیز معروف هستند، در انسان و سایر پستانداران مشاهده می شوند. این دوقلوها هنگام تقسیم تخمک بارور، تولید می شوند و دو یا چند جنین ایجاد می کنند که DNA تقریباً یکسانی دارند. دوقلوهای همسان دارای ساختار ژنتیکی مشابه یکدیگر هستند.
انواع کلونینگ مصنوعی
سه نوع مختلف کلونینگ مصنوعی وجود دارد: کلونینگ ژن، کلونینگ تولید مثل و کلونینگ درمانی.
کلونینگ ژن چگونه انجام می شود؟
کلونینگ ژن فرآیندی است که در طی آن توالی مشخصی از « DNAخارجی» را وارد سلول میزبان انتخابی می کنند و میزبان را برای سنتز پروتئین مرتبط با آن قطعه ی ژنی، به کار می گیرند. این تکنیک شامل مراحل زیر است:
1) جداکردن قطعه ی ژنی مدنظر از بقیه ی ژن ها
2) انتخاب وکتور مناسب
3) اینتگره کردن ژن با وکتور و تشکیل پلاسمید کامل ( DNA Recambinant )
4) انتقال پلاسمید به hust (Transformation or Translection)
5) تکثیر (Replication) و انتقال پلاسمید حاوی ژن از سلول مادر به سلول¬های دختری
6) رونویسی (Transcription)
7) ساخت پروتئین در فرایند ترجمه (Translation)
کلونینگ تولیدمثلی
در این روش محققان یک سلول بالغ سوماتیک، مانند یک سلول پوست را جدا می¬کنند. سپس DNA این سلول را به تخمکی منتقل می کنند که هسته ی حاوی DNA آن برداشته شده است. محققان می¬توانند DNA سلول های سوماتیک را به دو روش مختلف به تخمک خالی اضافه کنند:
روش اول: هسته ی حاوی DNA سلول سوماتیک را با سوزن برداشته و به تخمک خالی تزریق می کنند.
روش دوم: آن ها از یک جریان الکتریکی استفاده می کنند، تا تمام سلول سوماتیک را با تخمک خالی ترکیب کنند.
در هر دو فرآیند، تخمک مجاز است در لولهی آزمایش، به یک جنین در مراحل اولیه تبدیل شود و سپس در رحم یک مادر که به طور مصنوعی شرایط آبستنی در آن القاء شده، لانه¬گزینی شود. در نهایت، موجود جدید کاملا شبیه فردی خواهد شد که سلول سوماتیک از آن اخذ شده است. از این موجود به عنوان کلون یاد می شود.
چه حیواناتی کلونینگ شده اند؟
طی 50 سال گذشته، دانشمندان آزمایش های شبیه سازی را در طیف وسیعی از حیوانات، با استفاده از تکنیک های مختلف انجام داده اند. در سال 1979، محققان اولین موش های ژنتیکی مشابه را با تقسیم جنین موش، در لوله ی آزمایش و سپس کاشتن جنین های حاصل در رحم موش های ماده ی بالغ تولید کردند.
در ادامه، تا سال 1997، محققان اسکاتلندی پس از تلاش های بسیار موفق شدند، اولین پستاندار که بره ای به نام دالی بود را از سلول پستان گوسفندی 6 ساله شبیه سازی کنند. دو سال بعد، محققان در ژاپن هشت گوساله را از یک گاو کلون کردند، اما تنها چهار گوساله زنده ماندند. علاوه بر گاو و گوسفند، سایر پستانداران که از سلول های سوماتیک شبیه سازی شده اند عبارتند از: گربه، گوزن، سگ، اسب، قاطر، گاو، خرگوش و موش. علاوه¬بر این، یک میمون توسط تقسیم جنین شبیه-سازی شده است.
آیا حیوانات کلونینگ شده همیشه یکسان به نظر می رسند؟
اگرچه کلون ها از نظر ژنتیکی یکسان هستند، اما محیط نیز نقش مهمی در نحوه ی شکل گیری یک موجود زنده ایفا می کند. درنتیجه کلون ها همیشه یکسان به نظر نمی رسند.
کاربردهای حیوانات کلونینگ شده چیست؟
از مزایای کلونینگ حیوانات در زمینه های پزشکی و کشاورزی می توان نام برد. به عنوان مثال، محققان اسکاتلندی که دالی را کلون کردند، گوسفندانی که شیر حاوی پروتئین انسانی ضروری را برای لخته شدن خون دارند، کلون کرده اند. یکی از کاربردهای حیوانات کلونینگ شده، آزمایش داروهای جدید و راهکارهای درمانی است. مزیت بزرگ استفاده از حیوانات کلونینگ شده برای آزمایش دارو، این است که همه آنها از نظر ژنتیکی یکسان هستند، به این معنا که پاسخ آنها به داروها یکسان است. ایجاد جمعیت گونه های جانوری در خطر انقراض یا حتی منقرض شده از دیگر کاربردهای این تکنیک است. همچنین برخی از مردم نیز ابراز علاقه کرده اند تا حیوانات خانگی مرده ی خود را شبیه سازی کنند.
معایب کلونینگ حیوانات چیست؟
کلونینگ تولیدمثلی، یک تکنیک تقریبا ناکارآمد است و اکثر جنین های کلونینگ شده نمی توانند به افراد سالم تبدیل شوند. به عنوان مثال، دالی تنها کلونی بود که از مجموع 277 جنین کلون شده، زنده به دنیا آمد. این کارآیی بسیار پایین، همراه با نگرانی های ایمنی، مانعی جدی برای استفاده از کلونینگ تولیدمثل است. همچنین محققان برخی آثار سوء¬سلامتی را در گوسفند و سایر پستانداران که کلونینگ شده اند، مشاهده کرده اند. این موارد شامل انواع نقایص در اندام های حیاتی مانند کبد، مغز، قلب و مشکلات مربوط به سیستم ایمنی بدن و همچنین پیری زودرس است.
کلونینگ درمانی
در این روش ابتدا بر روی سلول های سوماتیک یک فرد کلونینگ انجام می شود و این سلول در مرحله ی اولیه جنینی از رویانی که حاوی چند سلول است، قرار می گیرد. در انتها تعدادی سلول جدا و در محیطی اختصاصی، سلول، بافت و حتی اندام مورد نظر تکثیر می شود.
کاربرد کلونینگ درمانی چیست؟
محققان امیدوارند با استفاده از سلول های بنیادی جنینی، که توانایی منحصر به فردی در تولید تقریباً همه ی انواع سلول ها ی بدن دارند، بافت های سالم را در آزمایشگاه پرورش دهند که می تواند جایگزین بافت های آسیب دیده مثل پوست، کلیه، کبد، مغزاستخوان، قلب، سلول های عصبی یا عضلانی شود. واضح است پیوند اعضا به وسیله خود شخص، به دلیل قرابت ژنتیکی به مراتب موفقیت آمیزتر است.
معایب کلونینگ درمانی چیست؟
برخی از کارشناسان نگران شباهت های چشم گیر بین سلول های بنیادی و سلول های سرطانی هستند. هر دو نوع سلول، توانایی تکثیر نامحدود را دارند و برخی مطالعات نشان می دهند که پس از 60 چرخه تقسیم سلولی، سلول های بنیادی می توانند جهش هایی را ایجاد کنند که منجر به سرطان شود. بنابراین، اگر قرار است از سلول های بنیادی برای درمان بیماری های انسانی استفاده شود، رابطه ی بین سلول های بنیادی و سلول¬های سرطانی باید به وضوح مشخص شود.
نتیجه گیری
کلونینگ ژن یک تکنیک دقیق تنظیم شده است که امروزه تا حد زیادی پذیرفته شده و به طور معمول در بسیاری از آزمایشگاه های جهان مورد استفاده قرار می گیرد. اگرچه برخی از کارشناسان معتقدند که شبیه سازی می تواند بسیاری از گونه هایی را که منقرض می شوند نجات دهد، اما برخی دیگر استدلال می کنند که شبیه سازی، باعث ایجاد جمعیتی از افراد یکسان ژنتیکی می شود که فاقد تنوع ژنتیکی لازم برای بقای گونه ها هستند. شبیه سازی درمانی، درحالی که پتانسیل درمان را برای افرادی که از بیماری یا آسیب رنج می برند، ارائه می دهد، مستلزم نابودی جنین انسان در لوله ی آزمایش است. در نتیجه، مخالفان استدلال می کنند که استفاده از این روش برای جمع آوری سلول های بنیادی جنینی اشتباه است، صرف نظر از این که آیا این سلول ها به نفع افراد بیمار یا آسیب دیده استفاده می شود یا خیر. همچنین، هر دو کلونینگ تولید مثلی و درمانی، مسائل اخلاقی مهمی را هم مطرح می کنند.
نویسنده: زهرا سروآزاد
منابع:
- http://www.genome.gov/about-genomics/fact-sheets/Cloning-Fact-Sheet
- https://learn.genetics.utah.edu/content/cloning/whatiscloning/
- http://www.genome.gov/genetics-glossary/Cloning
