دستکاری ژنتیکی چیست؟ با تراریخته‌ها آشنا شوید

دستکاری ژنتیکی چیست؟

دستکاری ژنتیکی که به عنوان مهندسی ژنتیک یا اصلاح ژنتیکی نیز شناخته می شود، دستکاری مستقیم ژن های یک موجود زنده با استفاده از بیوتکنولوژی است. منظور از این فرآیند، کلیه اقداماتی است که منجر به بروز یک صفت خاص در بدن یک جاندار می‌شود. این کار از طریق خالص‌سازی ژن، واردکردن ژن‌، جداسازی و بیان یک ژن دیگر انجام می‌شود. اصلاح ژنتیکی کاربردهای زیادی در حوزه کشاورزی، دامپروری و حتی صنعت دارد. در سال‌های اخیر سعی شده تا دستکاری ژن‌های انسانی هم انجام شوند. دستکاری ژن‌های انسانی می‌تواند هویت یک فرد و نسل‌های بعدی آن را تغییر دهد! بسیاری از مراجع و سازمان‌ها دستکاری ژنتیکی انسان را عملی ناخوشایند و مغایر با ارزش‌های انسانی می‌دانند.

تراریخته چیست؟

تراریخته به موجود زنده‌ای گفته می‌شود که ژن خارجی از طریق تکنیک‌های مهندسی ژنتیک وارد ژنوم آن شده است. ارگانیسم‌های تراریخته برای نشان دادن صفات یا ویژگی‌هایی که به طور طبیعی در گونه‌هایشان وجود ندارد، ایجاد می‌شوند، مانند مقاومت در برابر بیماری، محتوای غذایی بهبود یافته یا تولید ترکیبات مفید. موجودات تراریخته را می‌توان در زمینه‌های مختلف از جمله کشاورزی، پزشکی و تحقیقات علمی ایجاد کرد. برخی از نمونه های موجودات تراریخته عبارتند از:

گیاهان تراریخته: گیاهان اصلاح شده ژنتیکی مانند پنبه و دانه های سویا، برای بیان ویژگی هایی مانند مقاومت در برابر آفات یا علف‌کش‌ها مهندسی شده‌اند. این تغییرات می‌تواند منجر به بازده محصول بالاتر، کاهش استفاده از آفت‌کش‌ها و بهبود پایداری محیطی شود.

حیوانات تراریخته: حیوانات دستکاری شده ژنتیکی مانند گورخرماهی فلورسنت و ماهی قزل‌آلا با رشد سریع، برای اهداف مختلفی از جمله تحقیقات علمی، افزایش تولید و اهداف زینتی ایجاد شده‌اند.

میکروارگانیسم‌های تراریخته: باکتری‌ها و مخمرها برای تولید ترکیبات ضروری، مانند انسولین برای درمان دیابت یا آنزیم‌هایی برای فرآیندهای صنعتی، اصلاح ژنتیکی شده‌اند.

تاریخچه علم دستکاری ژنتیک

توسعه علوم زیستی از نیمه دوم قرن بیست، منجر به افزایش اطلاعات انسان درباره علم ژنتیک شد. دستکاری ژنتیک گیاهان منجر به افزایش تولیدات کشاورزی، حذف آفات و تولید گیاهانی مقاوم در برابر آفات مختلف شده است. همچنین اصلاح ژنتیک جانوران، با هدف بهره‌وری بیشتر انجام شد. با این حال در این باره، نگرانی‌هایی هم وجود دارد. مطالعات مختلف نشان داده که اصلاح ژنتیکی گیاهان و جانوران، می‌تواند تعادل زیستی طبیعت را به هم ریخته و باعث بروز بیماری‌هایی کشنده شود.

دستکاری ژنتیکی انسان هم برای اولین بار در سال ۱۹۹۰ با هدف درمان یک دختر بچه 4 ساله انجام شد. این کودک 4 ساله، مبتلا به یک نقص آنزیمی بود و دستکاری ژنتیک توانست او را درمان کند. البته بسیاری از نمونه‌های دستکاری ژنتیک انسانی هم با شکست مواجه شدند. برای مثال در سال ۱۹۹۹ درمان یک پسر ۱۸ ساله مبتلا به کمبود آنزیم اورنتین ترانس کربوکسیلاز با اصلاح ژنتیکی شکست خورد و منجر به فوت وی شد. به همین دلیل سازمان غذا و دارو آمریکا (FDA) در سال ۲۰۰۳ مطالعات اصلاح ژنتیکی انسان را موقتا متوقف کرد.

دوره بعدی مطالعات اصلاح ژنتیک انسانی، از سال ۲۰۰۶ دوباره از سر گرفته شد. در این دوره دستکاری ژنتیکی، در جنین انسان انجام شد. دستکاری ژنتیک جنین انسان اکنون در درمان بیماری‌هایی چون هموفیلی، فیبروز کیستیک و تالاسمی کاربرد دارد. با این حال استفاده از این روش درمانی هنوز هم مبهم است و بسیاری از ادیان و کمیته‌های اخلاق آن را تایید نکرده‌اند. به همین دلیل دستکاری ژنتیک انسان در کشورهایی چون ایران، مصر و هندوستان انجام نشده است.

اصلاح ژنتیکی انسان با چه هدفی انجام می‌شود؟

اصلاح و دستکاری ژنتیک انسانی با دو هدف انجام می‌شود: ژن‌درمانی و بهبود نژاد. هدف از ژن‌درمانی، دستکاری ژنوم انسان برای جلوگیری از ابتلا به بیماری‌ها یا درمان بیماری‌ها است. در بهبود نژاد ژنوم انسان برای بهبود نسل‌های آینده از نظر هوشی و فیزیکی دستخوش تغییر می‌شود.

برای مثال یکی از اولین و موفق‌ترین نمونه‌های دستکاری ژنتیک جنین انسان، در سال ۲۰۰۶ انجام شد. در این مطالعه پژوهشگران توانستند از طریق دستکاری ژنوم جنین، از انتقال بیماری هانتینگتون به نسل‌های بعد جلوگیری کنند. تغییر ژنوم جنین انسان همچنین توانست از بیماری‌های دیگری مثل آنمی داسی شکل را کنترل کند. اکثر این بیماری‌ها، مزمن و غیرکشنده هستند و فرد مبتلا سال‌های زیادی درگیر آن‌ها خواهد بود. این در حالی است که ژن‌درمانی جنین انسان می‌تواند از انتقال این بیماری‌ها و بروز آن‌ها در نسل‌های بعدی جلوگیری کند.

روش‌های درمانی دستکاری ژنتیک انسان عبارتند از:

• شناسایی ژنوم و اطلاعات ژنتیکی بدن انسان
• لقاح مصنوعی
• تعیین و حتی تغییر جنسیت جنین
• تولید و پیوند سلول‌های بنیادی
• شبیه‌سازی انسان
• ایجاد بانک‌های ژنتیکی

هر کدام از این روش‌ها با چالش‌های مختلفی روبرو هستند. یکی از مهم‌ترین دغدغه‌های مرتبط با دستکاری ژنتیک انسان، ارتباط روح با بدن انسان، مرگ و زندگی و همچنین افزایش اختیار انسان در خلقت بوده که در کتب دینی به آن اشاره شده است.

نمونه‌های دستکاری ژنتیکی کاربردی

دستکاری و اصلاح ژنتیکی با وجود چالش‌های مختلف اخلاقی و انسانی، کاربردهای زیادی دارد. در این جا چند نمونه از کاربردهای دستکاری ژنتیکی را بیان می‌کنیم.

درمان سرطان

در سال 2013، یک ابزار ویرایش ژن به نام CRISPR تولید شد. این ابزار مانند یک جفت قیچی دقیق عمل کرده و تکه‌های DNA را برش می‌دهد. اولین کارآزمایی بالینی آن در درمان سرطان در سال 2019 انجام شد و تغییرات ژنتیکی در سلول‌های T (سلول‌های سیستم ایمنی که می‌توانند سرطان را بکشند) ایجاد کرد. کارآزمایی بی خطر تلقی شد و واکنش ایمنی ایجاد نکرد.

تولید دارو

جالب است بدانید، انسولین اولین محصول GMO انسانی تاییدشده است. از آن زمان مهندسی ژنتیک برای تولید انواع داروها از جمله موارد زیر به کار برده شده است:

• هورمون رشد انسانی
• داروهای ضدهموفیلی
• داروهای ناباروری
• واکسن‌ها

کشاورزی

دستکاری ژنتیکی در کشاورزی رایج است. بیشتر محصولات اصلاح‌شده ژنتیکی (تراریخته) برای جلوگیری از کاهش عملکرد و کنترل علف‌های هرز توسعه یافته‌اند. مهم‌ترین دلایل تغییر در محصولات کشاورزی عبارتند از:

• مقاومت در برابر آفات
• تحمل علف‌کش‌های مورد استفاده برای کنترل علف‌های هرز
• مقاومت در برابر ویروس‌های گیاهی

همچنین این فرایند برای انتقال صفات مطلوب بین حیوانات استفاده می‌شود. البته این کار زیاد رایج نیست.

مواد غذایی اصلاح‌شده به چه غذاهایی گفته می‌شود؟

دستکاری ژنتیکی اگر چه که در حوزه دامپروری و انسانی با چالش‌های زیادی همراه بوده، اما در حوزه کشاورزی پیشرفت‌های زیادی داشته است. محصولات دستکاری‌شده ژنتیکی یا همان (GMO) Genetically modified organisms، محصولات کشاورزی هستند که از طریق دستکاری ژنتیک اصلاح شده‌اند. این محصولات از طریق افزودن یا حذف یک ژن، دستخوش تغییر می‌شوند. هدف اصلی در تولید این محصولات، افزایش بهره‌وری گیاهان است. همان‌طور که می‌دانید جمعیت انسان‌ها روز به روز در حال افزایش است، این یعنی نیاز بیشتر به غذا. مواد غذایی اصلاح‌شده ژنتیکی نسبت به مواد غذایی غیراصلاح‌شده، بازدهی بیشتری دارند.

برای مثال، دو تکه زمین به ابعاد یکسان را در نظر بگیرید. در یک زمین بذر گندم اصلاح شده و در زمین دیگر بذر گندم عادی کاشته می‌شود. در زمین اول، محصول گندم بیشتر و باکیفیت‌تری تولید می‌شود. این یعنی انسان می‌تواند با هزینه‌ای کمتر، به مواد غذایی بیشتری دست پیدا کند.

همچنین باید بدانید که محصولات حیواناتی که از گیاهان اصلاح شده مصرف می‌کنند، جزو مواد غذایی اصلاح‌شده محسوب می‌شوند. با این حال اکنون بسیاری از انسان‌ها از خوردن این نوع مواد غذایی اجتناب می‌کنند. تحقیقات مختلف نشان داده که بیشتر مردم استفاده از مواد غذایی ارگانیک را به مواد غذایی اصلاح شده ترجیح می‌دهند. دلیل این امر ایمنی و کیفیت بیشتر و بهتر مواد مغذی این محصولات است. یکی از مهم‌ترین مشکلاتی که در رابطه با مواد غذایی دستکاری ژنتیکی وجود دارد، آلرژی‌زایی آن‌ها است. تغییر ژنوم گیاهان می‌تواند منجر به تولید پروتئین‌های جدید که با بدن انسان و حیوانات دیگر سازگار نیست، شود.

دستکاری ژنتیکی در ایران

تغییرات ژنتیکی در ایران، بیشتر در حوزه صنعتی و کشاورزی انجام می‌شود. همان‌طور که گفتیم، دستکاری ژنتیک انسانی در ایران به دلایل دینی، محدودیت‌های زیادی دارد. در ایران تولید محصولات کشاورزی دستکاری ژنتیکی و صادرات آن‌ها انجام می‌شود. برای مثال تولید بذرهای اصلاح‌شده به وفور در ایران صورت می‌گیرد.