كيف يعمل الاستنساخ؟

بالعربي/ تعرف على ماهية الاستنساخ وكيف يتم استخدامه وكيف يعمل.

كانت فكرة الاستنساخ البشري خيال علمي عندما تم تخيلها لأول مرة. ولكن في العقود القليلة الماضية ، جعلت التطورات التكنولوجية والعلمية هذا احتمالًا حقيقيًا. على الرغم من أن أخلاقيات استنساخ الإنسان مشكوك فيها ، فقد أدت التكنولوجيا إلى بعض العلاجات الإنجابية والصحية الواعدة. 

إن التعريف الأساسي للاستنساخ هو إنشاء نسخة جينية دقيقة من كائن حي أو نسيج أو خلية أو جين ، وفقًا لمكتبة الطب الوطنية الأمريكية . كيف ولماذا الاستنساخ يعتمد حقًا على ما يتم استنساخه. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الاستنساخ: الاستنساخ الجيني والاستنساخ لأغراض التكاثر والاستنساخ العلاجي. 

أكثر أنواع الاستنساخ شيوعًا هو استنساخ الجينات. في أبسط صوره ، يعد استنساخ الجينات تفاعل كيميائي حيوي يحدث في كل خلية مفردة في كل كائن حي. إنه إنشاء نسخة من مادة وراثية من خيط موجود من مادة وراثية. يمكن إعادة إنشاء هذا التفاعل الطبيعي في المختبر وهو أداة أساسية للعديد من جوانب البحث البيولوجي

أكثر أنواع الاستنساخ شيوعًا التي تمت مناقشتها ومناقشتها هو الاستنساخ لأغراض التكاثر. هذا النوع من الاستنساخ يخلق نسخًا جينية مكررة لكائنات كاملة من مادة وراثية لكائن موجود بالفعل. الكائن الحي المستنسخ يشبه إلى حد بعيد كونه توأمًا متطابقًا مع الكائن الأصلي ، الذي ولد للتو في وقت لاحق. 

وربما يكون الاستنساخ العلاجي هو أكثر أنواع الاستنساخ قابلية للتطبيق طبيًا ، والذي ينتج خلايا جذعية جنينية مستنسخة للمريض لتكوين خلايا متطابقة وراثيًا يمكنها علاج حالة طبية. قال شوخرات ميتاليبوف ، عالم الأجنة في جامعة أوريغون للصحة والعلوم في بورتلاند ، لـ LiveScience في رسالة بالبريد الإلكتروني: “يشير الاستنساخ العلاجي إلى استخدام الخلايا الجذعية الجنينية التي نستمدها في مختبرنا من الخلايا الجسدية من جلد المريض”. “في مختبر أبحاثنا … يمكننا تطوير [هذه الخلايا] إلى أنواع مختلفة من الخلايا في الجسم مثل الخلايا العصبية أو خلايا القلب والأوعية الدموية.”

هل الاستنساخ حقيقي؟

نعم ، الاستنساخ حقيقي ، لكنه قد لا يبدو كما هو الحال في قصص الخيال العلمي. 

تحدث بعض أنواع الاستنساخ في الطبيعة بانتظام. على سبيل المثال ، يمكن للبكتيريا أن تتكاثر لاجنسيًا ، وتستنسخ نفسها بشكل أساسي طوال الوقت. وبالمثل ، فإن التوالد العذري هو ظاهرة بيولوجية فريدة تؤدي إلى الخلق التلقائي للحيوانات المستنسخة الطبيعية – وهي تحدث في بعض أنواع أسماك القرش والبرمائيات والسحالي والثعابين. في البشر ، كل خلية في الجسم هي استنساخ لأول خلية جنينية تم إنشاؤها عندما قامت الحيوانات المنوية للأب بتخصيب بويضة الأم ، والتوائم المتطابقة هي استنساخ طبيعي. 

يعتبر الاستنساخ أيضًا أمرًا حقيقيًا جدًا في معمل الأحياء – يستخدم الباحثون في جميع أنحاء العالم استنساخ الجينات بعدة طرق. على سبيل المثال ، يمكن أن تخلق كميات كبيرة من البروتينات للأدوية مثل الأنسولين أو استخدامها للكشف عن وجود خيوط معينة من الحمض النووي ، كما هو الحال في اختبار COVID-19 PCR. 

لقد مضى أكثر من ربع قرن منذ أن استنسخ الباحثون لأول مرة حيوانات من خلايا بالغة. أشهر الحيوانات المستنسخة هي النعجة دوللي ، التي تم إنشاؤها عام 1996 في جامعة إدنبرة . على الرغم من أنها ليست أول حيوان ثديي مستنسخ ، إلا أن دوللي كانت أول حيوان تم إنشاؤه من خلية بالغة ، بدلاً من خلية جنينية أو جنينية. 

لإنشاء Dolly ، احتاج الباحثون إلى استنساخ 277 جنينًا ، 29 منهم يتمتعون بصحة جيدة بما يكفي للزرع ، لكن نجا واحد فقط حتى الولادة. في تلك السنوات الأولى ، واجهت الأجنة المستنسخة العديد من الإخفاقات ، وفي بعض الأحيان كانت الحيوانات المولودة حية تموت قبل الأوان. وفقًا للمعهد الوطني لبحوث الجينوم البشري ، فإن الأغنام والثدييات المستنسخة الأخرى تعاني من عيوب أعضاء مختلفة ، بما في ذلك القلب والدماغ والكبد . تشير تقارير أخرى إلى وجود مشاكل في الشيخوخة المبكرة وزيادة حجم المواليد ومشاكل في الجهاز المناعي .

جلب نجاح دوللي موجة من اهتمام وسائل الإعلام للاستنساخ – سواء فوائده المحتملة أو مخاوف العالم. ونتيجة لذلك ، سارعت دول كثيرة إلى حظر الاستنساخ بجميع أنواعه. 

ومع ذلك ، في العقود التي انقضت منذ دوللي ، قطع استنساخ الحيوانات شوطًا طويلاً. ذكرت مجلة سميثسونيان أن بعض الخدمات ستستنسخ الحيوانات الأليفة ، كما فعلت باربرا سترايسند مع حيوانها الأليف . ستقوم بعض الشركات حتى باستنساخ فريق بولو بأكمله. استخدم فريق بولو La Dolfina واللاعب العالمي Adolfo Cambiaso لعدة سنوات الخيول المستنسخة ، وفقًا لمقال نُشر عام 2016 في مجلة Science . Advertisement

كان العمل على استنساخ الحيوانات الأخرى معركة بطيئة وشاقة ، لكن على مدار العقود القليلة الماضية ، كان الباحثون يعملون في طريقهم نحو استنساخ البشر.

في عام 2007 ، استنسخ فريق ميتاليبوف البحثي أول أجنة من الرئيسيات – مكاك الريسوس – واستخدمها لإنشاء خلايا جذعية جنينية ، ونشر العملية في مجلة Nature . لكن الأمر استغرق حتى 2018 حتى تنتج هذه التقنيات قردًا مستنسخًا حيًا ، حققه فريق من العلماء الصينيين وتم وصفه في ورقتهم المنشورة في مجلة Cell ، وفقًا لما ذكرته Live Science سابقًا . صنع الباحثون نحو 80 جنينا مستنسخا ، انتهى بهم الأمر بست حالات حمل وولادين أحياء فقط.

بعد ست سنوات من استنساخ القرود ، أنشأ فريق ميتاليبوف خلايا جذعية جنينية من أجنة بشرية مستنسخة ، وهو بحث نشره في عام 2013 في مجلة Cell . في هذه المرحلة ، توجد العديد من التقنيات اللازمة لإنشاء استنساخ بشري ، ولكن لا يزال هناك العديد من الحواجز والحجج الأخلاقية ضد استخدامها لاستنساخ الإنسان. 

كيف يعمل الاستنساخ؟

عندما تنمو الخلايا وتنقسم ، فإنها تخلق بشكل طبيعي مستنسخات باستخدام الانقسام الخلوي ، وهي عملية تسمى الانقسام . تستخدم الخلايا البروتينات والإنزيمات المشفرة في جيناتها لنسخ مادتها الجينية. عندما طور الباحثون فهمًا لكيفية إنتاج الخلايا لجيناتها ، بدأ العلماء في إعادة تكوين هذه التفاعلات في المختبر. الآن ، استنساخ الجينات في المختبر سهل مثل خلط الشراب – الجمع بين البروتينات التي تستخدمها الخلايا لنسخ حمضها النووي وإضافة جين لنسخه.

قال ميتاليبوف: “إن استنساخ الحمض النووي أو الخلايا أمر بسيط ؛ فمن طبيعة الحمض النووي أن ينسخ نفسه”. “ولكن عندما نقول استنساخ كائن حي بأكمله ، يكون ذلك أكثر تعقيدًا.”

تتكاثر معظم الكائنات متعددة الخلايا من خلال التكاثر الجنسي. تأخذ هذه العملية نصف الشفرة الوراثية من كائن حي (بيضة) ونصف من كائن آخر (حيوان منوي). إنه يعيد مزجها ، مكونًا خلية واحدة يمكن أن تتحول إلى كائن جديد تمامًا – جنين قد ينمو إلى كائن حي جديد إذا انغرس في الرحم الأيمن.

لكن الهدف من الاستنساخ هو تكوين جنين دون إعادة خلط الجينوم. للقيام بذلك ، يبدأ الباحثون أولاً بخلية جسم تسمى الخلية الجسدية. تشكل الخلايا الجسدية غالبية الجسم – الجلد والأعضاء الداخلية وخلايا الدماغ. تم “ضبط” جينوم الخلية الجسدية مثل الجيلي في شكل معين. 

تحدد الاختلافات في بنية الحمض النووي للخلايا الجسدية الجينات التي يمكن للخلية التعبير عنها ، وفقًا لمكتبات الطب الوطنية الأمريكية . الاختلافات في التعبير الجيني ، التي تمليها التغيرات الكيميائية التي تسمى التعديلات اللاجينية ، تحدد كيف تبدو الخلية ، وكيف تعمل ، وماذا تفعل في الجسم. وهذه العملية تحد – لا تستطيع هذه الخلية بعد ذلك فعل أي شيء آخر في الجسم. سوف يتقدم في العمر ويموت ، وسيتم تقسيمه إلى أجزاء لإعادة استخدامها.

من ناحية أخرى ، تمتلك الخلايا الجنينية أو الخلايا الجذعية القدرة على أن تصبح أي نوع من الخلايا في الجسم لأن الجينات التي يمكنها التعبير عنها ليست محبوسة كما هي في الخلايا الجسدية. يستخدم الباحثون كلا النوعين من الخلايا لإنشاء الحيوانات المستنسخة. تسمى العملية المستخدمة في الأصل لإنشاء النعجة دوللي بنقل نواة الخلية الجسدية ، كما هو موضح في مراجعة عام 2015 في مجلة Philosophical Transactions of the Royal Society B. في هذه العملية ، يقوم العلماء بإزالة النواة ، أو المحور الجيني للخلية الجسدية وإدخالها في خلية البويضة التي تمت إزالة جينومها. 

إذا نجحت ، فإن هذه العملية ستعيد ضبط الجينات اللاجينية للجينوم ، وتؤدي إلى جنين مستنسخ بنسخة دقيقة من جينوم الخلية الجسدية دون تعديلات الوراثة اللاجينية. يبدو الأمر واضحًا ، لكن العملية صعبة للغاية – لكي تنجح البيضة تحتاج إلى الظروف المناسبة تمامًا ، وتختلف هذه الظروف باختلاف الأنواع. لذلك ، عندما يحاول العلماء استنساخ حيوان جديد ، فإنهم يواجهون إجراء العديد من التعديلات على العملية العامة ، كما قال ميتاليبوف. 

قال ميتاليبوف: “سيكون عليك حل الكثير من الألغاز وليس هناك بروتوكول معياري للقيام بذلك”. “كل شيء يحتاج إلى تعديل قليلاً اعتمادًا على الاختلاف في الأنواع.”

قد يتعلق ذلك بالبيئة الكيميائية (بما في ذلك وجود الكافيين في طبق بتري للأجنة البشرية) التي يتم إجراء التجربة فيها ، وتطبيق هزة كهربائية ، وتوقيت الخطوات ، وحتى مدى قوة الجنين تم لمسها أثناء إزالة وإدخال نواة الخلية الجسدية.

في ورقة الطبيعة لعام 2013 ، أظهر ميتاليبوف وزملاؤه أنهم وجدوا الظروف اللازمة لاستنساخ خلية جسدية بشرية إلى جنين بنجاح ، والتي تم استخدامها بعد ذلك لإنشاء خط خلايا جذعية جنينية بشرية. 

هل يمكن استنساخ البشر؟

بعد الاختراق الذي حققه فريق ميتاليبوف في عام 2013 ، وأول الرئيسيات المستنسخة في عام 2018 ، كان العالم ينتظر ليرى ما إذا كان أي شخص سيستنسخ إنسانًا بالفعل. لكن هذا لم يحدث – حتى الآن. 

لكن هل هذا ممكن؟ الإجابة المختصرة هي نعم على الأرجح. التكنولوجيا موجودة ولا يوجد شيء مختلف بشكل كبير حول كيفية عمل الجينات البشرية أو علم الوراثة مقارنة بتلك الموجودة في الحيوانات الأخرى التي تم استنساخها. ولكن ، بناءً على الصعوبات التي نواجهها في تطوير أجنة حيوانية مستنسخة إلى ولادات حية كاملة المدة ، ليس هناك ما يشير إلى أنواع الحالات أو الأمراض التي قد يصاب بها الإنسان المستنسخ في حالة ولادته. نعلم أيضًا أنه من المحتمل أن يتطلب الأمر تكوين العديد من الأجنة للحصول على ولادة حية واحدة – وهو اقتراح غامض للغاية من الناحية الأخلاقية.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن البشر (والحيوانات الأخرى) هم أكثر من حمضهم النووي. تلعب البيئة التي يتعرض لها الإنسان والأدمغة في الرحم ، أثناء نموه وامتداده خلال مرحلة الطفولة وصغار البلوغ ، دورًا كبيرًا في تكوين شخص ما. ومثلما تغير التعديلات الوراثية اللاجينية كيفية التعبير عن الجينات لإنشاء خلايا جسدية متخصصة ، فإنها تعكس أيضًا الأشياء التي مرت بها الخلايا والأجسام – مما يضيف طبقة رئيسية أخرى من التعقيد إلى السؤال.

الاعتبارات الأخلاقية لاستنساخ البشر

يعتقد كثيرون آخرون أن هذا النوع من الأبحاث يمثل مشكلة أخلاقية.

يعد تكوين الأجنة البشرية وتدميرها نقطة شائكة للعديد من الديانات الرئيسية ، ويقلق البعض الآخر بشأن الأمراض والظروف المحتملة التي قد تسببها هذه العملية لطفل مستنسخ. Advertisement

لهذه الأسباب وأكثر من ذلك ، فرضت العديد من الدول والولايات المتحدة حظرا على تجارب الاستنساخ البشري. في الولايات المتحدة ، لا توجد قوانين فيدرالية ضد استنساخ البشر ، لكن لدى العديد من الولايات قوانين تحظر الاستنساخ لأي غرض من الأغراض. العديد من الآخرين يحظرون تمويل الاستنساخ البشري. وفقًا لمحامي الملكية الفكرية Knobbe Martens ، تسمح 10 ولايات بتكوين أجنة بشرية مستنسخة ولكنها تمنع زرعها – يمكن للباحثين تدميرها لإنشاء خطوط خلايا جذعية جنينية. 

يعد استخدام التلقيح الاصطناعي المكون من ثلاثة أبوين غير قانوني بسبب تعديل عام 2015 الذي قدمه النائب روبرت أديرهولت ، وهو جمهوري من ألاباما ، على مشروع قانون الاعتمادات لعام 2016. حظر التعديل إجراء التجارب السريرية على التعديلات الجينية القابلة للتوريث. ومع ذلك ، يدفع المرضى والعلماء لتغيير ذلك ، وفقًا لأخبار STAT .

تحظر أكثر من 30 دولة تجارب الاستنساخ البشري ، وفقًا لمراجعة عام 2007 نشرتها جامعة رايس . في 15 دولة ، هناك حظر على الاستنساخ البشري ولكن ليس على إنشاء الخلايا الجذعية الجنينية المستنسخة. الدول الأخرى ليس لديها أي تشريعات محددة تحظر استنساخ البشر.

كيف يتم استخدام تقنية الاستنساخ

قال ميتاليبوف إنه في حين أن مهور البولو مهمة بلا شك للبعض ، إلا أن هناك العديد من الطرق الأخرى التي قد تكون فيها التقنيات التي تم تطويرها من خلال تجارب الاستنساخ هذه مهمة في المستقبل. 

أدى عمل ميتاليبوف على نقل نواة الخلية الجسدية لدى البشر بشكل مباشر إلى تطوير تقنيات الإنجاب التي تسمح للنساء المصابات بأمراض الميتوكوندريا (التي تنقلها هؤلاء النساء إلى الأبناء من خلال بيضهن) وقضايا العقم لإنجاب أطفال أصحاء مرتبطون وراثيًا بهم. في السابق ، لم يكن لدى النساء المصابات بأمراض الميتوكوندريا أي سبيل آخر سوى تمرير حالتهن أو عدم إنجاب أطفال بيولوجيين. 

الآن ، تُستخدم التكنولوجيا التي طورها مختبر ميتاليبوف لتجريد بيض المتبرع من الحمض النووي الخاص به ونقل النواة من بويضة الأم ، مما ينتج عنه جنين صحي مرتبط وراثيًا بالأم ، وفقًا لمراجعة عام 2014 في مجلة الخصوبة والعقم . وُلد العديد من “الأطفال من ثلاثة آباء” باستخدام هذه الأساليب في عيادات في أوكرانيا واليونان ، وفقًا لأخبار STAT . 

تعد القدرة على تكوين خلايا جذعية جنينية مستنسخة باستخدام النقل النووي الجسدي واعدة أيضًا لتطوير علاجات لا يرفضها الجهاز المناعي للمريض. يمكن أن تخلق علاجات الخلايا الجذعية المستنسخة أعضاء أو خلايا جديدة للأشخاص الذين يمكنهم استبدال الأعضاء التالفة.

قال ميتاليبوف: “يمكنك نظريًا استخدام هذه الخلايا لعلاج مريض يعاني من مرض تنكسي عصبي أو مرض قلبي وعائي”. هذه الخلايا “يمكن أن تؤدي نظريًا إلى تطوير علاجات بالخلايا الجذعية تعالج الأمراض التنكسية العصبية مثل باركنسون وأمراض القلب وإصابات النخاع الشوكي”.

يمكن إنشاء الخلايا الجذعية المستنسخة الآن ، ولكن هناك حواجز أمام البحث والنهاية السريرية لتطوير هذه العلاجات. 

قال ميتاليبوف: “لسوء الحظ ، لم يتم تطوير علاجات بعد”. “يمكننا زراعة الخلايا العصبية في طبق بتري ، ولكن كيف يمكنك دمج الخلايا العصبية في الدماغ أو أنواع أخرى من الخلايا في الأعضاء ذات الصلة مثل القلب؟ سيكون الأمر صعبًا للغاية.

في المستقبل ، يأمل ميتاليبوف أن تساعد بعض التقنيات التي يعمل عليها الآن في خلق أطفال مرتبطين وراثيًا للأزواج من نفس الجنس أو الأزواج المصابين بالعقم. على سبيل المثال ، يعمل معمله حاليًا على اكتشاف كيفية إزالة نصف الحمض النووي من خلية جنينية مستنسخة لإنشاء خلية بويضة. 

إذا قام الباحثون بتكوين خلية بويضة مستنسخة من الخلايا الجسدية لرجل أو أنثى عقيم ، فيمكن إخصابها بالحيوانات المنوية من رجل آخر ، مما ينتج عنه جنين. إن استخدام تقنية الاستنساخ بهذه الطريقة من شأنه أن يمنح الأزواج من نفس الجنس أو الذين يعانون من العقم طريقة لإنجاب أطفال مرتبطين وراثياً. 

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com