اخر التطورات في مجال التكنولوجيا الحيوية الطبية

كريسبر (CRISPR)

تعتبر تقنية كريسبر أو التكرارات العنقودية المتناظرة القصيرة منتظمة التباعد، من اكثر التقنيات تطورا و تقدما في تكنولوجيا تعديل الجينات.

حيث تعمل هذه الاخيرة عن طريق تسخير الآليات الطبيعية للجهاز المناعي لخلايا البكتريا التي تحتوي على فواصل مقتطعة من بقايا الحمض النووي للفيروسات التي سبق أن هاجمتها.
هذه القطع من الحمض النووي هي من لديها القدرة على تحويل الطريقة التي يمكننا بها علاج الامراض و تغييرها جذريا.
و ذلك من خلال استخدامها في تعديل الجينات الانسانية ،ليصبح في امكان الانسان التغلب على أكبر المخاطر التي تهدد صحته، مثل السرطان وفيروس نقص المناعة البشرية. وكما هو الحال مع جميع الأدوات القوية ، هناك العديد من الخلافات المحيطة بحدود استخداماتها الممكنة، مع الكثير من المخاوف المتعلقة بشأن استعمالها في تعديل الجينات لإنتاج جحافل من الأطفال من ذوي التصميم الخاص.

لا تزال كريسبر أداة من الجيل الأول وقدراتها الكاملة ليست مفهومة بعد.


الرعاية الصحية عن بُعد



في عالم تحركه التكنولوجيا، من المتصور أن ما يصل الى 60% من العملاء يفضلون الخدمات القائمة على التكنولوجيا الرقمية. تتيح هذه التقنية سريعة التطور للمرضى تلقي الرعاية الطبية من خلال أجهزتهم الرقمية بدلاً من انتظار المواعيد المباشرة مع طبيبهم.

على سبيل المثال، يجري تطوير تطبيقات الهواتف المحمولة عالية الخصوصية و التي تسمح للمرضى بالتحدث فعلياً مع الأطباء وغيرهم من المهنيين الطبيين لتلقي التشخيص الفوري والمشورة الطبية.وتمنح الرعاية الصحية عن بُعد نقاط وصول مختلفة إلى الرعاية الصحية متى وأينما احتاجوا إليها.

وهذا الامر مفيد بشكل خاص للمرضى الذين يعانون من حالات مزمنة حيث توفر لهم هذه الاخيرة رعاية مريحة وفعالة و ملائمة من حيث التكلفة.

الواقع الافتراضي

الواقع الافتراضي كان موجود منذ زمن ليس ببعيد غير انه حديثا و مع التطور الكبير الحاصل في مجالي التكنولوجيا و الطب، مكن اخيرا طلبة الطب من الاقتراب من تجربة الحياة الحقيقية و محاكاتها باستخدام التكنولوجيا.

حيث تساعدهم الأدوات المتطورة على اكتساب الخبرة التي يحتاجون إليها من خلال التدرب على مختلف الاجراءات اللازمة بالاضافة الى توفير فهم مرئي لكيفية اتصال التشريح البشري.

تعمل أجهزة الواقع الافتراضي أيضًا كأداة لمساعدة الطبيب من جهة، من خلال تسهيل عملية التشخيص و وضع خطط للعلاج. و كذلك تعمل على مساعدة المرضى من جهة اخرى من خلال اعانتهم على مواجهة التجارب التي يعايشونها.

كما أثبتت أيضًا فعاليتها و مدى افادتها في إعادة تأهيل المرضى وتعافيهم.

الطب الدقيق

مع تقدم التكنولوجيا الطبية، اصبح الطب اكثر تخصصا و طموحا لان يجعل لكل فرد علاجه الخاص. فالطب الدقيق على سبيل المثال يسمح للأطباء باختيار الأدوية والعلاجات لعلاج أمراض، مثل السرطان، استناداً على التركيب الجيني للفرد.

يعتبر هذا الدواء الشخصي أكثر فاعلية بكثير من الأنواع الأخرى من الادوية لأنه يهاجم الأورام بناءً على الجينات والبروتينات المحددة للمريض، فيسبب طفرات جينية تجعل تدمير الأورام أكثر فعالية و سهولة. كما يمكن أيضًا استعمال الطب الدقيق في معالجة التهاب المفاصل الروماتيزميّة حيث يستخدم في المعالجة

آلية مماثلة لما سبف في مهاجمة الجينات المسببة لهذا المرض لإضعافه و تقليل اعراضه مع تخفيف الالم الذي يرافقه.

الأجهزة الصحية القابلة للارتداء

ازداد الطلب على الأجهزة القابلة للارتداء منذ طرحها في السنوات القليلة الماضية، اي منذ إصدار Bluetooth في عام 2000. حيث اصبح الاشخاص اليوم يستخدمون هواتفهم لتتبع كل شيء بدءًا من خطواتهم واللياقة البدنية الخاصة بهم الى نبضات قلبهم و أنماط نومهم.

فالخدمات التي تقدمها هذه التقنيات القابلة للارتداء تقترن بارتفاع الأمراض المزمنة مثل السكري وأمراض القلب والأوعية الدموية. حيث تهدف إلى مكافحة هذه الأمراض من خلال مساعدة المرضى على مراقبة لياقتهم البدنية و صحتهم اليومية لتحسينها.


تصدرت شركة Apple عناوين الصحف الرئيسية بفضل ساعة Apple Series 5 الرائدة و التي تتضمن ECG (مُخَطَّط كَهْرَبِيَّة القَلْب) لمراقبة إيقاعات القلب لدى مرتديها.

حيث تسمح هذه الاخيرة بالكشف عن حالات القلب التي يحتمل أن تكون خطيرة على المريض بشكل اسرع من المعتاد بكثير.

الأعضاء الاصطناعية

تعد الطباعة الحيوية تقنية طبية ناشئة حيث تم استخدامها في بادئ الامر لتجديد خلايا الجلد لضحايا الحروق. الامر الذي تطور تدريجيا ليصبح علماء اليوم قادرين على صنع خلايا و اعضاء اخرى كالاوعية الدموية، مبيض اصطناعي و حتى البنكرياس. لتقوم بتعويض العضو المعاب داخل جسم المريض.

إن القدرة على توفير أعضاء اصطناعية لا يرفضها الجهاز المناعي للجسم سينقذ الملايين من المرضى الذين يعتمدون على عمليات زرع الأعضاء و سيحدث ثورة كبيرة في عالم الطب لطالما حلم بها الانسان.

الطباعة ثلاثية الأبعاد

أصبحت الطابعات ثلاثية الأبعاد إحدى التقنيات الأكثر اهمية في السوق العصرية. حيث يمكن استخدام هذه الطابعات لإنشاء جذور الاسنان او زراعة وصلات يتم استخدامها أثناء الجراحة. و يعود شيوع هذه التقنية المتزايد الى كون المنتوجات الصادرة عنها مصممة و مفصلة بشكل تام حسب الطلب.

تعمل هذه التقنية على تمكين الوظائف الرقمية المصنعة من مضاهاة قياسات الفرد بالملليمتر. لتتيح بذلك مستويات غير مسبوقة من الراحة و الفعالية. يمكن أن يؤدي استخدام الطابعات إلى إنشاء مواد صيدلانية ذات قابلية استعمال طويلة الأمد وقابلة للتحلل في الجسم لاعطاء المفعول المراد.


على سبيل المثال، من الممكن استخدام الطباعة الثلاثية الأبعاد في انشاء أقراص تحتوي على العديد من العقاقيرالمختلفة، الامر الذي من شأنه أن يساعد المرضى في تنظيم وتوقيت ومراقبة أدويتهم المتعددة.

مجسات الدماغ اللاسلكية

بفضل المواد البلاستيكية، سمحت التطورات الطبية للعلماء والأطباء بالعمل كفريق وإبداع إلكترونيات بيولوجية قابلة للامتصاص من طرف الدماغ. حيث يمكن وضع هذه الاخيرة في المخ عند الضرورة و تذويبها عندما لا تعود هناك اي حاجة لها وفقاً لما ذكر في Plasticstoday.com.


يساعد هذا الجهاز الطبي الأطباء في قياس درجة الحرارة والضغط داخل الدماغ. ونظرًا الى أن أجهزة الاستشعار هذه قادرة على الذوبان، فإنها تقلل من الحاجة إلى القيام بعمليات جراحية إضافية لازالتها.

الجراحة الروبوتية

تعتبر الجراحة الروبوتية من اخر تكنولوجيا الطب حيث تستخدم هذه الاخيرة في العمليات الجراحية البسيطة للمساعدة في اضفاء المزيد من الدقة والتحكم والمرونة. خلال الجراحة الروبوتية ، يمكن للجراحين تنفيذ إجراءات معقدة للغاية كانت لتكون صعبة جدا أو مستحيلة بدونها.

مع تحسن التكنولوجيا، يمكن دمج الجراحة الروبوتية مع تقنية الواقع المعزز (Augmented reality) لتمكين الجراحين من الحصول على معلومات إضافية مهمة عن المريض اثناء القيام بالعملية الجراحية.

في حين أن هذا الاختراع يثير قليلا من المخاوف لدى البعض من أنه سوف يحل في نهاية المطاف محل الجراحين البشر، فمن المرجح حاليا أن يتم استخدامه في مساعدة الجراحين فقط.

أجهزة الاستنشاق الذكية

أجهزة الاستنشاق هي الخيار الرئيسي لعلاج الربو وإذا تم تناولها بشكل صحيح، فإنها ستكون فعالة بالنسبة إلى 90% من المرضى.

ولكن الواقع يبين أن حوالي 50% فقط من المرضى من يستخدمون أجهزة الاستنشاق بشكل جيد و فعال اما البقية فلا يستخدمونها بشكل صحيح. لمساعدة المصابين بالربو على إدارة حالتهم بشكل أفضل، تم تطوير أجهزة الاستنشاق الذكية المزودة بتقنية Bluetooth.

حيث تم توصيل جهاز صغير بجهاز الاستنشاق لتسجيل تاريخ ووقت كل جرعة وما إذا كان قد تم استخدامه بشكل صحيح.

يتم بعد ذلك إرسال هذه البيانات إلى الهواتف الذكية الخاصة بالمرضى بحيث يمكنهم تتبع حالتهم والتحكم فيها.

المصدر: sc4techs.com

التعديل الوراثي، هل يجب ان نقلق؟

 

تُعرف الكائنات المُعدلة وراثياً بأنَّها الكائنات التي غُيِّر حمضها النووي أو عُدِّل بطريقةٍ ما عن طريق الهندسة الوراثية.

بحسب التقرير المنشور في موقع LiveScience، فإنه في غالبية الحالات تُعدَّل الأحماض النووية للكائنات المُعدلة وراثياً باستخدام أحماض نووية لكائنات أخرى، مثل البكتيريا أو النباتات أو الفيروسات أو الحيوانات، ويُشار إلى تلك الكائنات بأنها "مُعدلة جينياً". وعلى سبيل المثال، يُمكن إدخال جينات العنكبوت التي تساعد في إنتاج الحرير، على الحمض النووي الخاص بماعز عادية.

ويبدو ذلك المثال مُستبعداً، لكن هذه العملية هي التي تحدث تماماً لتوليد الماعز المنتجة للبروتين الحريري في ألبانها، بحسب ما أوردته مجلة Science Nation. بعدها يتم جمع اللبن، وعزل البروتين الحراري منه لصناعة المادة الحريرية خفيفة الوزن، وبالغة القوة، وذات الاستخدامات الصناعية والطبية المتعددة.

ويُعَدُّ النطاق الواسع لفئات الكانئات المُعدلة وراثياً أمراً يُصيب بالذهول. إذ مكّنت أداة التنقيح الجيني المبتكرة، كريسبر، علماء الوراثة من توليد خنازير معدلة وراثياً تُشِعُّ في الظلام، وذلك من خلال إدخال الشفرة الجينية الضيائية الحيوية الخاصة بقناديل البحر، في الحمض النووي للخنازير. وبهذا تفتح كريسبر الأبواب أمام تعديلاتٍ جينية لم يتخيَّلها قبل عقدٍ من الآن.

وهُناك أمثلة أخرى أكثر جموحاً، لكن الكائنات المعدلة وراثياً شائعةٌ بالفعل في قطاع الزراعة. وأكثر التعديلات الجينية انتشاراً هي تلك المُصممة لخلق محاصيل ذات ثمارٍ أكبر، ومنتجات أكثر ثباتاً، ومقاومة الآفات، ومبيدات الحشرات، والأسمدة.

الأغذية المعدلة وراثياً

قالت المكتبة الوطنية للطب (وهي جزءٌ من "المركز الوطني لمعلومات التقانة الحيوية")، إنَّ الأغذية المعدلة وراثياً هي الأغذية التي تحوي جينات دخيلة من نباتات أو حيوانات أخرى، وُضعِت داخل شفراتها الوراثية. ونتج عن ذلك أغذية مُنكَّهة، ومقاومة للأمراض والجفاف.

لكن "المركز الوطني لمعلومات التقانة الحيوية" يحتفظ بقائمةٍ من المخاطر المحتملة المرتبطة بالأغذية المعدلة وراثياً، ومنها التغيير الجيني الذي قد يتسبب في ضررٍ بيئي. ومن المحتمل تحديداً أن تتكاثر الكائنات المعدلة مع الكائنات الطبيعية، مما يُؤدِّي إلى إمكانية انقراض الكائنات الأصلية. ففي شجرة الموز مثلاً، التي تكاثرت بالكامل من خلال أساليب الاستنساخ، يُصبح الموز نفسه عقيماً.

وحتى الآن، تُستخدم تكنولوجيا التعديل الوراثي بشكلٍ أساسي في المحاصيل الزراعية الكبرى. وتصل نسبة التعديل الوراثي في محاصيل مثل فول الصويا والقطن والكانولا والذرة وبنجر السكر، التي تُباع داخل الولايات المتحدة، إلى 90% على الأقل. وقد تسارعت نسبة زراعة محاصيل الذرة المقاومة للمبيدات لتصل إلى 89% في عامي 2014 و2015، بعد أن كانت أبطأ من ذلك في السنوات السابقة، بحسب وزارة الزراعة الأمريكية.

ومن أهم أسباب الاعتماد على المحاصيل المُعدلة وراثياً أنَّها مقاومةٌ للآفات. إذ إنَّه وفقاً لمنظمة الصحة العالمية، فإنَّ الطريقة الأكثر انتشاراً لإدخال مقاومة الآفات في النباتات هي البكتيريا المُمرضة للحشرات، وهي بكتيريا تُنتج بروتينات طاردة للحشرات. وأظهرت المحاصيل المُعدلة وراثياً بتلك البتكيريا مقاومةً منيعة ضد الآفات الحشرية، مما قلَّل الحاجة إلى الاستخدام واسع النطاق للمبيدات الحشرية الصناعية.

هل الكائنات المعدلة وراثياً آمنة؟

يقول النشطاء المناهضون للتعديل الوراثي، إنَّ الكائنات المُعدلة يمكن أن تضر بالبيئة وتُسبب مشكلات صحية للمستهلكين.

ويُعَدُّ "مركز سلامة الغذاء" من بين تلك المؤسسات المناهضة للتعديل الوراثي، إذ ترى هذه المنظمة أنَّ الهندسة الوراثية على النباتات والحيوانات ربما تكون "أحد أكبر التحديات البيئية وأكثرها استعصاءً في القرن الحادي والعشرين".

وأفاد معهد Institute for Responsible Technology، الذي يضُمُّ مجموعةً من النشطاء المناهضين للتعديل الوراثي، بأنَّ "الأغذية المُعدَّلة وراثياً يمكن أن ترتبط بالتفاعلات التحسسية والتسممية في الماشية، وإصابتها بالمرض والعقم والموت، وتدمير جميع الأعضاء التي خضعت للدراسة في مختبر الحيوانات تقريباً".

وذكرت منظمة Non-GMO Project أنَّ "غالبية الدول المتطورة لا تعتبر الأغذية المُعدلة وراثياً آمنة. وهناك قيودٌ شديدة -أو حظر صريح- على إنتاج وبيع الكائنات المعدلة وراثياً في أكثر من 60 دولة حول العالم، منها أستراليا واليابان وجميع دول الاتحاد الأوروبي".

أما As You Sow، فهي وكالةٌ رقابة بيئية تركز أبحاثها على تأثير أفعال الشركات على بيئتنا، ومن ذلك إنتاج الأغذية. فوفقاً لكريستي سبيز، مديرة البرامج في وكالة As You Sow، فإنَّ ما يجعل الأغذية المعدلة وراثياً خطرةً هو "أنَّ التعديلات تتركز حول مقاومة المواد السامة، مثل مبيدات الآفات وبعض الأسمدة بعينها. وحين توضع المواد الكيميائية الخطرة، تستخدمها النباتات في النمو، وهكذا يصير الطعام نفسه ضاراً بصحتنا".

ما الذي يجعل الأغذية المعدلة وراثياً نافعة

يتفق عدد من المنظمات العلمية ودوائر الصناعة على أنَّ ذلك الخوف الذي يتأجج عند الحديث عن الأغذية المعدلة وراثياً، هو خوفٌ عاطفي أكثر منه حقيقي. إذ نشرت "الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم" في تصريحٍ عام 2012: "العلم واضح في هذا الشأن حقيقةً: تحسُّن المحاصيل من خلال استخدام التقنيات الجزيئية في التكنولوجيا الحيوية هو أمرٌ آمن".

وذكرت "الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم" أنَّ "منظمة الصحة العالمية، والجمعية الطبية الأمريكية، والأكاديمية الوطنية الأمريكية للعلوم، والجمعية الملكية البريطانية، وجميع المنظمات المرموقة الأخرى التي فحصت الأدلة، كلّها انتهت إلى النتيجة نفسها: وهي أنَّ استهلاك الأغذية التي تحتوي على مكونات مُستمدة من المحاصيل المعدلة وراثياً ليس أكثر خطراً من استهلاك نفس الأغذية حين تحتوي على مكونات من محاصيل مُعدلة بالطرق التقليدية في تحسين النباتات".  

ويشير آخرون إلى فوائد المحاصيل الأكثر ثباتاً ذات المردود الأعلى. فوفقاً لتصريحٍ على موقع شركة Monsanto، أكبر منتج للأغذية المعدلة وراثياً: "يُمكن أن تُحسِّن المحاصيل المعدلة وراثياً من غلات المزارعين، وتُقلِّل الاعتماد على المصادر الطبيعية والوقود الحفري، إلى جانب أنَّ لها فوائد غذائية".

تملك شركة Monsanto والشركات الزراعية الأخرى حصصاً مالية في الأبحاث والرسائل المتعلقة بالأغذية المعدلة وراثياً، ولديها الموارد اللازمة لتمويل الأبحاث التي تدعم كلامها. لكن على الرغم من توافر البيانات العلمية التي تثبت أمن المحاصيل المعدلة وراثياً، وفاعليتها ومقاومتها، يظل التعديل الجيني مجالاً علمياً جديدًا إلى حدٍّ ما.

الجدل حول توسيم الأغذية المعدلة جينياً

تحوَّل الجدل الدائر حول تطوير الأغذية المعدلة وراثياً وتسويقها إلى معضلةٍ سياسية في السنوات الأخيرة.

ففي نوفمبر/تشرين الثاني عام 2015، أصدرت إدارة الغذاء والدواء قراراً يُوجب التوسيم الإضافي فقط في حال كانت الأغذية المُستمدة من مصادر معدلة وراثياً تختلف جوهرياً عن نظيرتها غير المعدلة في الخصائص الغذائية مثلاً. وصادقت الإدارة كذلك على سمكة السلمون الجديدة من فصيلة "أكوا أدفانتج" المعدلة لتنمو أسرع من نظيراتها.

ووفقاً لشركة Monsanto "ليست هناك مسوغات علمية للتوسيم الخاص على الأغذية التي تحتوي على مكونات معدلة وراثياً. نحن ندعم هذه المواقف وندعم نهج إدارة الغذاء والدواء".

وذكرت مجموعة GMO Answers، وهي مجموعةٌ صناعية تجمع شركات Monsanto وDuPont وDow AgroSciences وBayer وBASF وCropScience وSyngenta، أنَّ المنتجات الزراعية المعدلة وراثياً "هي الأكثر انضباطاً وخضوعاً للاختبارات على الإطلاق في التاريخ الزراعي".

بالإضافة إلى ذلك، ينصّ موقعها على أنَّ "عدداً من العلماء والمنظمات المستقلة حول العالم –مثل الأكاديمية الوطنية الأمريكية للعلوم، ومنظمة الأغذية والزراعة التابعة للأمم المتحدة، ومنظمة الصحة العالمية، والجمعية الطبية الأمريكية، والجمعية الأمريكية لتقدم العلوم- اطلعت على آلاف الأبحاث العلمية، وتوصَّلت إلى أنَّ الأغذية المعدَّلة وراثياً لا تشكل خطراً على البشر أو الحيوانات أو البيئة، أكثر من الأغذية الأخرى".

وأضحت المشكلة السياسية التي آلت إليها الأغذية المعدلة وراثياً مُتواصلةً بدرجةٍ تُشبه الجدل العلمي الدائر حولها. غير أنه بعد مناقشات بين عددٍ من المُشرعين في أنحاء الولايات المتحدة، جرى إقرار المعيار الوطني للإفصاح عن الأغذية المعدلة وراثياً في بداية عام 2019.

ووفقاً للمعيار السابق والقوانين الفيدرالية الحالية، ينبغي وضع وسم BE على جميع الأطعمة التي تحتوي على مواد مُعدلة وراثياً بنسبةٍ تزيد عن 5%، بدايةً من العام 2020. ويُسمح للولايات بفرض قوانين التوسيم الخاصة بها كذلك، على الرغم من أنَّ جميع المحاكم القضائية تبدو في انتظار تطبيق القوانين الفيدرالية قبل العمل على التشريع الجديد. وهناك أمرٌ واحدٌ مؤكد، وهو أن المناقشات العلمية والسياسية حول الأغذية المعدلة وراثياً لن تنتهي قريبا.

المصدر:

عربي بوست https://arabicpost.net/

المادة الوراثية كوسيلة تخزين مستقرة

 

المسلسل التلفزيوني الالماني “Biohackers” مخزن على الحمض النووي. تم تخزين الحلقة الأولى من سلسلة “Biohackers” التي تم إصدارها حديثا في شكل DNA اصطناعي. أصبح هذا ممكنا بفضل البحث الذي أجراه البروفيسور راينهارد هيكل من جامعة ميونخ التقنية (TUM) وزميله البروفيسور روبرت جراس من ETH Zürich.  لقد طوروا طريقة تسمح بالتخزين المستقر لكميات كبيرة من البيانات عن الحمض النووي لأكثر من 1000 عام.

                              

تم اجراء المقابلة من قبل جامعة ميونخ التقنية مع البروقيسور هيكل. 

يقول البروفيسور هيكل، بيو هاكرزBiohackers هو عن طالب طب يسعى إلى الانتقام من أستاذ ذو ماضي مظلم - و التلاعب بالحمض النووي من أدوات التكنولوجيا الحيوية. كنت قد كلفت لتخزين سلسلة الفلم على الحمض النووي.

السؤال، كيف يتم عمل ذلك؟

اولاً ، يجب أن أذكر أن ما نتحدث عنه يتم إنشاؤه بشكل مصطنع - وبعبارة أخرى ، حمض نووي اصطناعي. يتكون الحمض النووي من أربع كتل بناء: نيوكليوتيدات الأدينين (A) ، الثايمين (T) ، الجوانين (G) والسيتوسين (C). وفي الوقت نفسه ، يتم ترميز بيانات الكمبيوتر كأصفار وواحد. تتكون الحلقة الأولى من Biohackers من سلسلة من حوالي 600 مليون صفر وواحد. على سبيل المثال, لتشفير التسلسل 01 01 11 00  في DNA ، نقرر مجموعات الأرقام التي تتوافق مع الأحرف. مثلا: 00 للادنين, 01 للسيتوسين, 10 للجوانين و 11 للثايمين. مثالنا ينتج بعد ذلك تسلسل DNA CCTA. باستخدام مبدأ تخزين بيانات الحمض النووي ، قمنا بتخزين الحلقة الأولى من السلسلة على الحمض النووي.

و لعرض السلسلة - هل الأمر مجرد "ترجمة عكسية reverse translation" للرسائل؟

بمعنى مبسط للغاية ، يمكنك تصور ذلك على هذا النحو. تحدث أخطاء عند كتابة وتخزين وقراءة الحمض النووي. إذا لم يتم تصحيح هذه الأخطاء ، فستفقد البيانات المخزنة على الحمض النووي. لحل المشكلة ، قمت بتطوير خوارزمية تعتمد على تشفير القناة. تتضمن هذه الطريقة تصحيح الأخطاء التي تحدث أثناء نقل المعلومات. الفكرة الأساسية هي إضافة التكرار redundancy إلى البيانات. فكر في اللغة: عندما نقرأ أو نسمع كلمة بأحرف مفقودة أو غير صحيحة ، فإن القوة الحاسوبية لدماغنا لا تزال قادرة على فهم الكلمة. تتبع الخوارزمية نفس المبدأ: تقوم بتشفير البيانات بتكرار كافٍ لضمان إمكانية استعادة البيانات غير الدقيقة للغاية لاحقًا.

يستخدم ترميز القناة في العديد من المجالات ، بما في ذلك في مجال الاتصالات. ما التحديات التي واجهتها عند تطوير الحل الخاص بك؟

كان التحدي الأول هو إنشاء خوارزمية موجهة خصيصا للأخطاء التي تحدث في الحمض النووي. والثاني هو جعل الخوارزمية فعالة للغاية بحيث يمكن تخزين أكبر كميات ممكنة من البيانات على أصغر كمية ممكنة من الحمض النووي ، بحيث تتم إضافة الكمية الضرورية للغاية من التكرار. لقد أظهرنا أن الخوارزمية الخاصة بنا محسّنة بهذا المعنى.

يعد تخزين بيانات الحمض النووي مكلفًا للغاية بسبب تعقيد إنتاج الحمض النووي وكذلك عملية القراءة. ما الذي يجعل الحمض النووي وسيلة تخزين جذابة على الرغم من هذه التحديات؟

أولاً ، يحتوي الحمض النووي على كثافة معلومات عالية جدا. هذا يسمح بتخزين كميات هائلة من البيانات في مساحة صغيرة. في حالة المسلسل التلفزيوني ، قمنا بتخزين 100 ميغا "فقط" على صورة بيكوغرام - أو جزء من المليار من الجرام من الحمض النووي. من الناحية النظرية ، يمكن تخزين ما يصل إلى 200 إكسابايت على غرام واحد من الحمض النووي. ويستمر الحمض النووي لفترة طويلة. بالمقارنة: إذا لم تقم مطلقا بتشغيل جهاز الكمبيوتر الخاص بك أو كتابة البيانات على القرص الثابت الذي يحتوي عليه ، فستختفي البيانات بعد عامين. على النقيض من ذلك ، يمكن أن يظل الحمض النووي مستقرا لآلاف السنين إذا تم تعبئته بشكل صحيح.

الطريقة التي طورتها أيضا تجعل خيوط الحمض النووي متينة - غير قابلة للتدمير عمليًا.

كان زميلي روبرت جراس أول من طور عملية "التعبئة المستقرة stable packing " لخيوط الحمض النووي عن طريق تغليفها في كريات نانومترية مصنوعة من زجاج السيليكا. هذا يضمن حماية الحمض النووي من التأثيرات الميكانيكية. في ورقة مشتركة في عام 2015 ، قدمنا ​​أول مفهوم قوي لتخزين بيانات الحمض النووي باستخدام الخوارزمية وعملية التغليف التي طورها البروفيسور غراس. منذ ذلك الحين قمنا بتحسين طريقتنا باستمرار. في أحدث منشوراتنا في Nature Protocols لشهر يناير 2020 ، مررنا ما تعلمناه.

ماهي خطوتك القادمة؟ هل تخزين البيانات على الحمض النووي له مستقبل؟

نحن نعمل على طريقة لجعل تخزين بيانات الحمض النووي أرخص وأسرع. "Biohackers" كانت علامة فارقة في طريقها للتسويق. ولكن لا يزال لدينا طريق طويل لنقطعه. إذا أثبتت هذه التقنية نجاحها ، فستكون الأشياء الكبيرة ممكنة. مكتبات كاملة ، وجميع الأفلام والصور والموسيقى والمعرفة من كل نوع - بشرط أن يتم تمثيلها في شكل بيانات - يمكن تخزينها على الحمض النووي وبالتالي ستكون متاحة للبشرية إلى الأبد.

بحث المجموعة حول تطوير هذه التقنية.

 Linda C. Meiser, Philipp L. Antkowiak, Julian Koch, Weide D.Chen, A.Xavier Kohll, Wendelin J. Stark, Reinhard Heckel, Robert N. Grass: "Reading and writing digital data in DNA". Published in Nature Protocols in January 2020.

10.1038/s41596-019-0244-5

مقابلة د. هيكل و د. غراس على BBC حول ذلك.

BBC.com

قصة السيدة لاكس أو HeLa

‏

عندما تعلم أن هُناك جزء باقي على قيد الحياة ويتكاثر باستمرار من جسد والدتك المتوفاة منذ أكثر من عشرين عاما!! ، فكرة تقشعر لها الأبدان ولكن هذا ما حدث لأبناءالسيدة هنريتا لاكس Henrietta Lacks قصة اليوم الخلايا الخالدة للسيدة لاكس.

‏بدأت القصة عندما قامت السيدة لاكس بزيارة مشفى Johns Hopkins لإجراء الفحوصات💉، فقابلها الطبيب هوارد جونز Dr. Howard Jones وقام بفحصها، وقد لاحظ كتلة لامعة تُشبه الهلام الأرجواني ذاتَ حجمٍ كبيرٍ نسبياً ‏تنزف بسهولة بمجرّد لمسها وتتوضّع أسفل يمين عنق الرحم لدى السيدة. اعتقد الطبيب في بدايةالأمر أنه مرض الزهريّ وأجرى فحصاً للكشف عنه لكنّ النتائج كانت سلبية.ثم طلب أخذ خزعة للتشخيص وكانت النتيجة ورمٌ سرطانيّ!بعد عدة أيام قرر الأطباء وضع كبسولات الراديوم حول عنق الرحم للقضاء على الورم.

ولكنّ نموّ السرطان كان أسرع من أن تقتُله كبسولات الراديوم💊الى أن أتى الثامن من أغسطس عام 1951 ذهبت السيّدة لاكس إلى المشفى للمرّة الأخيرة. وبعد محاولات مُضنية كثيرة، توفيّت في الرابع من أكتوبر عام 1951⚰️.

‏

لكنَّ هذه لم تكن نهاية قصّة السيّدة لاكس، بل هي بدايةٌ لقصّةِ خلود خلاياها حتى يومنا هذا! بعد وفاة لاكس أجرى الأطباء تشريحاً كاملاً للجثة ليجدوا الكثير من الكتل السرطانية رصعت جسدها بالكامل! وبعد حوالي عشرين عاماً، استقبلت عائلة السيدة لاكس اتّصالاً غريباً☎️ . ‏أراد الباحثون أخذ عيّناتٍ من دم أبناء لاكس كي يتسنّى لهم  التعرُّف أكثر على التركيب الوراثيّ لوالدتهم المتوفية🔬

قام الباحث George Gey بإجراء الدراسات على الخزعة التي أُخِذت من الأم عام 1951، وقد كان يحاول لسنواتٍ جعل نسيجٍ بشريّ ينمو خارج الجسم، لكنّه فشل في تحقيق ذلك. ‏إلى أن أتى يوم موت السيدة لاكس شرعت الخلايا بالنمو في أطباق بتري (مخبرياً) وبدأت تتراكم وتنمو بشكلٍ خارجٍ عن السيطرة !!🧫

بعدها ظهر د.غاي على التلفاز في برنامجٍ يُدعى "Cancer Can Be Conquered" حاملاً خلايا لاكس أمام الكاميرات، مُعلناً عن إنجازه العظيم.

‏أوّل خط خلايا بشريّة يتمّ تنميته مخبرياً! وقد أطلق على هذه الخلايا اسم "HeLa" وهي تُمثل الحرفين الأولين من الإسم الأول والثاني للسيدة هنريتا لاكس 👩🏾‍🦱 . و اقتحمت بعد ذلك خلايا "HeLa" مُعظم مجالات البحث العلمي. ‏حيث ساهمت بإنتاج لقاح فيروس شلل الأطفال واستخدمتها بعض الشركات لاختبار مستحضرات التجميل،كما أنها ساهمت في معرفة آثار الأشعة المنبعثة ☢️ و تأثير انعدام الجاذبية على الخلايا البشرية كما ساعدت العلماءَ على اكتشاف الخرائط الوراثية!. ‏مؤخراً وُلدت العديد من خطوط الخلايا لكن"HeLa"بقيت المقياس الذهبي🥇لأن معظم الخلايا تتضاعف مخبريّاً خلال 36 ساعة تقريباً، لكن خلايا "HeLa" تتضاعف خلال 24 ساعة! علاوة على ذلك،فإن الصبغيات تتقلص مع كل عملية تضاعف حتى تعجز عن الإنقسام لكن هذا لا يحدث مع خلايا "HeLa" إنها خلايا خالدة!

‏تم منح جائزتي نوبل لبحثين لعبت خلايا "HeLa"دوراً جوهرياً في كلٍّ منهما،أحدهما يستكشف العلاقة بين فيروس HPV البشري وسرطان عنق الرحم، والآخر يستكشف دور التيلوميريز في منع تقلّص الكروموسوم. ولا زالت الدراسات قائمة لمعرفة ما يُميز هذه الخلايا وما يمنحها القدرة على الخلود!🔬 

‏

مُؤخراً بعام 2016 أُنتج فلم يجسد حياة السيدة لاكس تكريماً لها 🎬 استناداً لكتاب كاتبة المقالات الطبية Rebecca Skloot 🖋الذي دفعها فضولها لتبحث عن جذور هنريتا وتألف كتاب بعنوان الحياة الخالدة لـ هنريتا لاكس The Immortal Life of Henrietta وكانت من أكثر الكتب مبيعات في عام 2010 📚 

دمتم بخير