منشأ وتطور الهندسة الوراثية

1999 ثورة الهندسة الوراثية

وجدي عبد الفتاح سواحل

KFAS

الهندسة الوراثية البيولوجيا وعلوم الحياة

جاءت الهندسة الوراثية كمحصلة طبيعية لثورتين علميتين، هما ثورة اكتشاف أسرار المادة الوراثية DNA، وثورة اكتشاف إنزيمات التحديد Restriction enzymes التي تقوم بقص أل DNA في مواقع محددة (شكل 2).

وبدأت الثورة الأولى عندما اكتشف العلماء أن الحمض النووي DNA هو المادة الوراثية، ثم اكتشاف تركيبه الكيميائي (عبارة عن شريطين متكاملين من السكر والفوسفات والقواعد النيتروجينية الأربعة وهي الأدينين والجوانين والسيتوسين والثيامين.

ويأخذ هذان الشريطان شكل الحلزون، وهناك  نقاط معينة في هذين الشريطين تلتقي كل منها بالأخرى، وكل شريط يحمل المعلومات الكاملة اللازمة للتحكم في بناء البروتينات اللازمة لتوجيه المعلومات الحيوية التي يؤدي مجموع تفاعلها في النهاية إلى تكوين الكائن الحي وقيامه بوظائفه الحيوية المختلفة).

ثم تبعه اكتشاف أسرار الشفرة الوراثية (وهي تتابع القواعد النيتروجينية في كلمات وجمل تقوم بتخزين المعلومات الوراثية في لوح محفوظ مسئول عن حياة الكائن الحي من الإنبات حتى الممات، وهي الجينات) وفك رموزها.

وبذلك استطاعوا قراءة شفرة كل جين وتعرفها، ثم استطاعوا تخليقها معملياً، أو الحصول عليها من استخلاص أل DNA من أي كائن حي، أو حتى الفيروسات، ثم بعمليات الجراحة الوراثية يقومون بإعادة ترتيبها في شفرات.

 

وفيما يلي أهم القفزات والاكتشافات والثورات العلمية التي كان لها الفضل في منشأ الهندسة الوراثية وتطورها، وكذلك بعض الإنجازات التي كانت بعيدة حتى عن الخيال.

1865: أجرى الراهب النمساوي جريجور يوهان مندل تجارب على نبات البازلاء من خلال عمليات التهجين توصل إلى مجموعة من القوانين لتفسير وراثة الخصائص البيولوجية في الكائنات الحية، ولكن نتائج تجاربه لم تنشر.

1900: أعاد كل من دي فريز وكورنز وتشيرماك اكتشاف قوانين مندل في علم الوراثة وتم نشرها في دورية تصدرها جمعية محلية في النمسا.

وقد كانت جهود هؤلاء العلماء هي الخطوة الأولى التي بدأها علماء البيولوجيا في التطوير المعاصر في علم الوراثة والتي حولت هذا العلم إلى علم تجريبي دقيق.

 

1902: افترض ستون وبوفري أن الجينات تقع على الكروموسومات. ووضع نظرية الكروموسومات.

1910: أثبتت تجارب مورجان أن الجينات تقع على الكروموسومات.

 

1911: اشتق جوها نسين المصطلح العلمي "جين "Gene " ".

1918: ظهر المصطلح العلمي التقنية البيولوجية "Biotechologie "باللغة الألمانية.

 

1922: أعد مورجان أول خريطة للجينات الموجودة على كروموسومات ذبابة الفاكهة   (الدوروسوفيلا Dorosophila).

1928: بداية تجارب التحويل الوراثي Genetic transformation في البكتيريا. وتعتبر هذه التجارب حجر الأساس للهندسة الوراثية في صورتها الحديثة.

 

1933:  نشرت أول قصة خيال علمي عن الهندسة الوراثية "علم جديد شجاع " "Brave new world "للكاتب الدوس هكسلي.

1938: ظهور المصطلح العلمي "البيولوجيا الجزيئية " "Molecular Biology ".

 

1941:  ظهور نظرية "جين لكل انزيم "للعالمين بيدل وتاتوم التي ربطت الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة. وهي تعرف باسم نظرية "فعل الجين ".

1944: أثبتت كل أفري وماكلويد وماكارتي أن الجينات تتركب من الحمض النووي  الريبوزي المختزل DNA.

 

1948: ظهور المصطلحين العمليين "الهندسة الكيميائية Chemical engineering و "الطب الجزيئي Molecular medicine ".

1952: أكد كل من هيرشي وكاسي دور أل DNA كأساس للمادة الوراثية.

 

1953: اكتشف كل من واطسون وكريك تركيب أل DNA ووضعا أول نموذج له.

1958: وضع ميسيلون وشتال طريقة تضاعف جزيء DNA النصف في فظة Semiconservative.

 

1958: تحديد تتابع الأحماض الأمينية لبروتين الأنسولين.

1961 : * اكتشاف الحمص النووي الريبوزي الرسول mRNA.

* أول محاولة لدمج الخلايا – في معهد جوستاف في باريس – حيث قام جورج بارسكي بإدماج خلايا فئران في أطباق خاصة مزودة بطعام معقم.

            

1966 : فك رموز الشفرة الوراثية بوساطة خوبرانا ونيرينبرج.

1967 : * اكتشاف إنزيمات الربط Ligase enzymes.

* تمكن كل من ماري فايس، هوارد جرين، من دمج خلايا إنسان بخلايا فأر.

 

1970 : تمكن وارنز أربير ودانيل ناثانس وهاميلتون سميث من اكتشاف أول إنزيم محدد  (قص) خاص Recombinant DNA.

1971: تمكن هوكين وبوير من وضع أساليب أولية  لإعادة اتحاد المادة الوراثية  Reombinant DNA.

 

1972 : تمكن برج من صنع أول تأشيب لجزيء DNA في أنبوب الاختبار.

1973: * عزل أول جين وهو الجين المسئول عن إنتاج الأنسولي * وضع أساليب وطرق لإعادة اتحاد المادة الوراثية.

*بداية التقنية الحيوية الحديثة Modern Biotechnology.

 

1974 : * ظهور أول تعبير "جين غريب "في البكتيريا (شكل 3).

1977 : * إنشاء أول شركة للهندسة الوراثية "جينيتيك "في أمريكا.

* إنتاج أول بروتين آدمي بواسطة البكتريا وهو هرمون المخ (السوماتوستاتين)Somatostatin.

 

1978 : * إنتاج الأنسولين البشري من البكتريا "إشيريشيا كولاي E. Coli ".

* اكتشاف طرق لتحديد تتابع الشفرة الوراثية.

1980 : منح أول براءة اختراع في الهندسة الوراثية وكانت لكل من كوهين وبوير عن كيفية إعادة اتحاد المادة الوراثية.

 

1982: * إنشاء أول مصنع لإنتاج الأنسولين الادمي بطرق الهندسة الوراثية في إنجلترا.

* أول منتج للهندسة الوراثية يجاز تسويقه، وكان لقاحاً حيوانياً ضد الإسهال  وهو "الأنتروفيرون "لمعالجة الهربس.

* أول محاولة ناجحة لنقل الجينات بين الحيوانات (شكل 4).

 

1983 : * نجاح الجمع بين جنس العنز وجنس الخروف وظهور ما يسمى بالعنزوف.

* صمم كاري ميليس جهاز لمضاعفة المادة الوراثية في المعمل بتفاعل البوليميرز التسلسلي (PCR).

* أول محاولة ناحجة لنقل الجينات إلى نبات.

* ظهور المصطلح العلمي "البيولوجيا الجزيئية النباتية Plant Molecular Biology

 

1985 : اكتشاف البصمة الجينية DNA fingerprint بوساطة أليك جيفيرس.

1986 : إنتاج خنزير معدل وراثياً يحمل جين هرمون النمو البشري.

 

1987 : * استخدام البصمة الجينية كدلل جنائي في المحاكم الأمريكية.

* أول عملية لتقييم النباتات والكائنات الدقيقة المعدلة وراثياً خارج المعمل.

1988 : أول كائن دقيق معدل وراثياً يجاز تسويقه.

 

1989 : * عزل الجين المسئول عن مرض التليف الكيسي Cystic fibrosis بوساطة  لاب شي تسي، فرانسيس كولين.

* تمكن ستيفين روسينبيرج من تصميم أول نظام لنقل الجينات في الإنسان.

* بداية علاج الأمراض الوراثية بالجينات Gene therapy.

 

1993 : عزل الجين المسئول عن مض هنتجتون Hunttington's disease.

1994 : ظهور سلاح الجينات الانتحارية كعلاج للسرطان.

* إنتاج أرز مقاوم للآفات والأمراض أطلق عليه "الأرز السوبر ".

 

1995 : * العلاج الجيني لتبقع الجلد الوراثي.

* العلاج الجيني للتحلل الفقاعي الوراثي.

* يصنع هرمون الغدة النخامية الذي يعمل على تنشيط التبويض كعلاج للعقم.

 

1996 : استنساخ النعجة ميجان موراج على يد أيان ويلموت باستخدام الخلايا الجينية.

1997 : * تمكن سانج لي بمعهد العلوم والتقنية بكوريا من عزل جين PHA المسئول عن إنتاج بولستر من نوع من البكتيريا ونقله إلى بكتيريا إشيرشيا كولاي لزيادة الإنتاج.

* تمكن إيان ويلموت من استنساخ النعجة "دوللي "باستخدام تقنية استبدال الأجهزة الوراثية عن طريق إدماج نواة خلية جسدية من ضرع "ثدي "نعجة فنلندية في بويضة مفرغة (دون نواة) مأخوذة من نعجة اسكتلندية.

* استنساخ اثنين من القردة في مركز بحوث أوريجتون بالولايات المتحدة الأمريكية باستخدام تقنية الفصل المجهري للخلايا الجينية للحصول على نسخ منها تحمل الصفات الوراثية نفسها.

 

* أعلنت شركة أمريكية لتربية الحيوانات عن نجاحها في استنساخ بقرة أطلقوا عليها اسم "جين "وذلك باستخدام تقنية "استبدال الأجهزة الوراثية "عن طريق استخدام خلايا Priodial stem من جين (عِجْل) بقر 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 (ماني) "الفأر المؤنس "وهي كلمة منحوتة من كلمتي إنسان وحيوان.

* أعلن مايكل ماردين بفرنسا عن نقل جين الهيموجلوبين البشري (ألفا وبيتا جلوبين) إلى كلوروبلاست Chloroplast خلايا نبع التبغ، والحصول على النبات الكامل، وتمكنه من عزل وتنقية الهيموجلوبين من بذور وجذور النبات.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]