بصمة DNA - جريمة جيمي الحلو

 الجريمة

في مساء الأول من تشرين الثاني، حوالي الساعة 8:15 مساءً، دخل جيمي الحلو غرفة نومه،و توجه إلى مكتبه، وجلس أمام جهاز الكمبيوتر الخاص به. أثناء محاولة الوصول إلى مفتاح الكمبيوتر، لاحظ من زاوية عينه أن أحد العناصر الموجودة على الرف المنظم جيدا في غير محله. صرخ جيمي عبر الغرفة و هرع لإجراء فحص دقيق لأغراضه. من المؤكد أن الجسم المعني قد تم المساس به بالفعل. لقد كان الجسم في عبوة محكمة الغلق, و الان تم فتحها. كان الجسم لا يزال في الداخل، لكنه لم يعد في حالته الأصلية. في نظر جيمي، لقد أصبح الآن عديم القيمة.

 سحب جيمي ما كان يعتبره أكثر ما يمتلكه قيمة" مصاصة نوفا". لقد تحولت الآن الى فوضى لزجة. من الواضح أن شخصا ما قد غمس نفسه في جزيئاتها السكرية. لقد تم لعق المصاصة.

المشتبهين:

المشتبه بهم الرئيسيون في هذه القضية هم أخوات جيمي السبع:

كاندي، كوكي، سكر، لولي، هوني، براندي، و كارميلا. كل واحدة من هؤلاء الأخوات

هي من محبي الحلوى سيئي السمعة ويمكنها بسهولة ارتكاب جريمة الحلويات هذه.

لقد تم اعتقال المشتبه بهم. و تتوفر بصمات الحمض النووي لكل منها.

  

 تحليل البصمة الوراثية:

 من هي المجرمة ؟؟؟؟

 

رالف - المتبرع رقم 7042 . عندما يتحول الحلم الى كابوس

باختصار ، في العالم الحديث لعلم الوراثة، يشبه رالف بازيلاء مندل. كان يُعتبر متبرعا رائعًا، و كمورد "للعناصر الجينية الأساسية" التي من شأنها، جنبا إلى جنب مع المادة الوراثية للنساء في جميع أنحاء العالم، أن تنتج عددا لا يمكن التنبؤ به إلى حد ما من الأطفال ذوي القامة الطويلة والقوية وذات الشعر الفاتح.

 الدنمارك من اولى الدول التي بدات بفكرة التبرع بالحيوانات المنوية لانشاء بنوك خاصة بها Sperm Bank. و عندما بدأ عصر المتبرعين بالحيوانات المنوية، كان كل متبرع يتلقى 500 كرونة دانمركية، أصبح العديد من الشباب ذوي المهارات المناسبة (الخصائص الجسدية والفكرية المرغوبة عموما، بالإضافة إلى ارتفاع عدد الحيوانات المنوية)، متبرعين كما يقال بالبذور. احدهم و اشهرهم هو رالف.

رالف، هو متبرع يُعرف باسم Donor 7042. رالف، الذي ظهرت صورته في الملف (الذي قدم للاهالي و للامهات خصوصا) يقود دراجة ثلاثية العجلات مع شورت أديداس وقميص أحمر، كان شائعا جدا لدرجة أنه عندما توقف عن التبرع بالسائل المنوي بمحض إرادته، كان بعض الامهات المحتملين مهووسين بالرغبة في استغلال جيناته، بحيث كلفوا بعض الاشخاص "واسطة" بمحاولة الحصول على بضع عينات أخرى من حيواناته المنويه المجمدة.

 كان المتبرع 7042، وفقا للمعايير الاسكندنافية، غزير الإنتاج و اعتبر مثالا ممتازا بحيث لقب بالفايكينغ و اطلق على ابناءه لقب  Viking babies 👶. لكن رالف، دون أن يعرف ذلك، كان ينشر "بذرة سيئة"، ويمرر طفرة تسبب الورم العصبي الليفي من النوع 1 ، أو neurofibromatosis NF1، وهو مرض وراثي جسمي سائد، لهذا السبب ظلت حالة رالف المرضية "مخفية ". أصبح رالف الأب البيولوجي لما لا يقل عن 43 طفل في بلدان مختلفة.

يحدث NF1 بسبب طفرة جينية تظهر وراثة سائدة، بحيث يكون لدى أطفال أحد الوالدين الذي يحمل هذه الطفرة فرصة بنسبة 50% لوراثة الاضطراب. ومع ذلك، في بعض حالات المرض، لا يتم توريث الطفرة من الوالدين وتنشأ تلقائيا. NF1 هي حالة تتميز بالأورام الحميدة، تشوه العظام، ارتفاع ضغط الدم، صعوبات التعلم. لا يوجد علاج للمرض و لكن يمكن السيطرة على الأعراض.

تم بالفعل تشخيص عشرة من نسله بمرض NF1 - وهي حالة يمكن أن تزيد من خطر الإصابة بالسرطان، وتسبب صعوبات في التعلم وتقلل من عمر الشخص المصاب بما يصل إلى 15 عام. الطفل المولود من أحد الوالدين مع الجين المعيب لديه فرصة تصل إلى 50% للإصابة بالمرض.

منذ اكتشاف الحالات في عام 2009 و للان، قام عدد من العائلات/ الامهات بمقاضات بنك الحيوانات المنوية Nordisk Cryobank clinic في العاصمة كوبنهاغن. أثارت القضية تساؤلات بين خبراء الخصوبة حول تجارة و تصدير الحيوانات المنوية المزدهرة وغير المنظمة في الدنمارك.

بعد الحادثة الأخيرة، قدمت الدنمارك لائحة من القواعد الجديدة حول التبرع بالحيوانات المنوية، اهمها ، انه يمكن استخدام الحيوانات المنوية من متبرع واحد فقط في 12 عملية تلقيح كحد أقصى. للاطلاع على المزيد ويكيبيديا 

المصادر:

- المجلة الطبية البريطانية The bmj

- تقرير صحفي  BBC

- تقرير صحفي The Dailymail

- ويكيبيديا 

بحث جديد: بعد الإصابة، المناعة تورث من الآباء لابناءهم.

 

ينقل الآباء جيناتهم إلى أطفالهم. لكن يمكنهم نقل أشياء أخرى أيضًا باستخدام العلامات اللاجينية epigenetic marks، وهي علامات كيميائية تعدل الجينوم ولكنها لا تغير تسلسله. وقد ثبت أن العلامات اللاجينية قابلة للتوريث.  

أظهر بحث جديد أن المناعة يمكن أيضًا أن تنتقل إلى الأبناء من خلال التغيرات اللاجينية. وفقا لتقرير في Nature Immunology، استخدم العلماء نموذجا للفأر لإظهار أنه عندما تعافى آباء الفئران من عدوى فطرية أو تعرضوا لمركبات فطرية، فإن نسلهم يتمتعون باستجابة مناعية أفضل ضد الالتهابات الفطرية لعدة أجيال، مقارنة بآباء الفئران الذين لم يكونوا كذلك.

يمكن أن تتضمن التغييرات اللاجينية علامات كيميائية تضاف إلى الحمض النووي، والتي قد تعدل بنية الجينوم. يمكن أن يكون للبنية الفيزيائية للحمض النووي في الخلية، والتي توجد عادةً في شكل منظم و مضغوط، تأثير كبير على نشاط الجين لأن الآلية الخلوية يجب أن تكون قادرة على الوصول إلى الجين حتى يتم التعبير عنه.

في هذا العمل، أصيب ذكور الفئران بالفطريات الممرضة المعروفة باسم المبيضات Candida albicans، وبعد الشفاء، تم تزاوج هذه الفئران مع إناث سليمة. ثم تعرض نسلهم ونسل الفئران السليمة و غير المصابة لبكتيريا الاشريكية القولونية Escherichia coli المسببة للأمراض.

كشفت الدراسة التي قادها البروفسور ميهاي جي نيتيا من مركز رادبود للأمراض المعدية أن نسل الفئران الذكور التي تعرضت سابقا لفطر الكانديدا كانت محمية بشكل أفضل من عدوى الإشريكية القولونية من ذرية الفئران الذكور غير المصابة. الجيل التالي من الفئران بعد ذلك قد تحسن أيضا من الحماية.

 قام العلماء بفحص خلايا مناعية مختلفة، ووجدوا اختلافات قليلة جدا. ولكن في نسل الذكور الذين أصيبوا بالعدوى، كانت هناك زيادة في التعبير عن الجينات المرتبطة بالالتهاب، ونشاط مركب MHC من الفئة الثانية. هذا المركب يمكن أن يحفز نشاط الجهاز المناعي. بالإضافة إلى ذلك، وجد أيضا أن نشاط الجينات المتورطة في الالتهاب يتم تنظيمه في نسل الفئران الذكور المصابة بالمبيضات.

 يسهل الوصول إلى الجينات المرتبطة بالالتهاب في أسلاف الخلايا الأحادية مقارنةً بنسل الآباء غير المصابين. اقترح المؤلف المشارك في الدراسة الدكتور أندرياس شليتسر من معهد LIMES بجامعة بون: "هذا يدل على أن سلائف الخلايا الأحادية يتم إعادة توصيلها لا جينيا إذا كان الآباء قد أصيبوا سابقا بعدوى المبيضات البيضاء".

 قال ايضا المؤلف المشارك للدراسة الأستاذ الدكتور يورن والتر من جامعة سارلاند: "كان هناك تحول في الواسمات الجينية واضحا هنا".

ستكون هناك حاجة إلى مزيد من العمل لتأكيد هذه النتائج لدى البشر، لكنه يظهر أن التغيرات السريعة يمكن أن تحدث في الكائنات الحية بسبب المحفزات البيئية غير المتوقعة ، مثل العدوى، والتي يمكن أن تؤثر على الاجيال اللاحقة.

المصادر:

- جامعة بون - المانيا

- مجلة Nature Immunology 

شكرا لكم

الحمض النووي المظلم

الجانب المظلم من الجينوم: ما هو الحمض النووي DNA المظلم؟

يشير مفهوم DNA المظلم إلى جزء من الجينوم لا يفهم العلماء جيدا دوره في عمليات الحياة. و هو النظير البيولوجي "للمادة المظلمة". نحن نعلم أن الحمض النووي المظلم موجود ولكننا لا نستطيع فهم الوظيفة البيولوجية التي يخدمها.

بفضل تقنيات تسلسل الحمض النووي المتقدمة، تمكن علماء الوراثة من رسم خريطة الجينوم للعديد من النباتات والحيوانات. يمكنهم الكشف عن بعض أسرار دور الحمض النووي في الآليات التطورية. 

يعتمد التكيف والانتقاء الطبيعي اللذان يمكّنان الحياة من الازدهار على الأرض على الجينات. و مع ذلك، في بعض الأحيان، لا يستطيع علماء الوراثة العثور على الجينات التي يعرفون بالتأكيد أنها يجب أن تكون موجودة في جينوم بعض الحيوانات.

 في حين أنهم لا يستطيعون اكتشاف الجين نفسه، إلا أنهم بطريقة ما لا يزالون قادرين على رؤية تعبير البروتين المرتبط به. إنهم يتعاملون مع "جينات مفقودة" أو حمض نووي مظلم

مادة بيولوجية مظلمة: إقليم بيولوجي مجهول؟

في بعض الأحيان، لا يستطيع العلماء العثور على الجينات التي يعرفون أنها ضرورية لبقاء بعض الحيوانات. كانت هذه حالة عالم الأحياء آدم هارجريفز كما وصفها في مقال نُشر في مجلة The Conversation 

قام هارجريفز وزملاؤه بدراسة تسلسل جينوم فأر "جربوع" الرمال، وهو نوع من الجرابيع يعيش في الصحراء، موطنه شمال إفريقيا والشرق الأوسط. و تشتهر فئران الرمال (Psammomys obesus) بميلها للإصابة بمرض السكري من النوع 2. أراد الفريق فحص الجينات المتعلقة بإنتاج الأنسولين، مثل Pdx1 (Pancreatic And Duodenal Homeobox 1

 ولدهشة الباحثين، لم يكن الجين Pdx1 موجودا في أي مكان في جينوم فئران الرمال، مثله مثل 87 جين أساسي آخر يحيط به. و مع ذلك، وجد الفريق منتجات كيميائية يمكن أن تنتج فقط من البروتينات Pdx1 والجينات الأخرى المفقودة عادة.  هذا يعني أن الجينات ليست مفقودة حقا ولكنها مخفية فقط.

علق هارجريفز على نتائجهم قائلا:

"تسلسل الحمض النووي لهذه الجينات غني جدا بجزيئات G و C ، وهما اثنان من الجزيئات" الأساسية "الأربعة التي تشكل DNA. نحن نعلم أن التسلسلات الغنية بالـ GC تسبب مشاكل لبعض تقنيات تسلسل DNA.  وهذا يزيد من احتمالية أن الجينات التي كنا نبحث عنها يصعب اكتشافها وليست مفقودة.  لهذا السبب ، نطلق على التسلسل الخفي "الحمض النووي المظلم".

                         للمزيد حول الدراسة، PNAS

إلى جانب الجربوع، تم العثور على هذا النوع من الحمض النووي المظلم أيضا في الطيور. في السابق، وجد العلماء أن 274 جينا ضروريا كانت "مخفية" في جميع جينومات الطيور المتسلسلة. لكنهم غير متأكدين، ومع ذلك، فإن الحمض النووي المظلم موجود في جميع الأنواع لأنه حتى الآن لديهم أدلة فقط حول الجربوع والطيور.

 بالترتيب، الطفرة والانتقاء الطبيعي هما مرحلتان من التطور. تتطور الجينات بشكل عشوائي ، طوال الوقت ، فإن الانتقاء الطبيعي هو الذي يحدد الطفرات التي يجب الاحتفاظ بها وتمريرها، وأيها يجب استبعادها. على الأقل، هذا ما تقوله الكتب المدرسية.

 ولكن في ضوء هذه التطورات، هل يمكن للحمض النووي المظلم أن يلعب دورا غير محدد في تحيز اتجاه التطور؟

اكتشاف الحمض النووي

 

 كيف تم اكتشاف الحمض النووي لأول مرة ومن اكتشفه؟

 من المفاهيم الخاطئة الشائعة أن جيمس واتسون وفرانسيس كريك اكتشفوا الحمض النووي في خمسينات القرن الماضي.  في الواقع، تم اكتشاف الحمض النووي قبل عقود. من خلال متابعة أعمال الرواد قبلهم ، تمكن جيمس و فرانسيس من التوصل إلى استنتاجهما الرائد حول بنية الحمض النووي في عام 1953.

لكن، تبدأ قصة اكتشاف الحمض النووي في القرن التاسع عشر.

جزيء الحياة

 تم التعرف على الجزيء المعروف الآن باسم DNA لأول مرة في ستينيات القرن التاسع عشر بواسطة كيميائي سويسري يُدعى يوهان فريدريش ميشر Johann Friedrich Miescher. 

 شرع يوهان في البحث عن المكونات الرئيسية لخلايا الدم البيضاء ، وهي جزء من جهاز المناعة في الجسم.  المصدر الرئيسي لهذه الخلايا كانت عبارة عن ضمادات مغلفة بالصديد تم جمعها من عيادة طبية قريبة.

أطلق يوهان على هذه المادة الغامضة اسم "نوكلين".  دون علمه ، اكتشف يوهان الأساس الجزيئي لكل أشكال الحياة - الحمض النووي.

أجرى يوهان تجاربه باستخدام المحاليل الملحية لفهم المزيد عن مكونات خلايا الدم البيضاء.  لاحظ أنه عندما أضاف حامضا إلى محلول الخلايا ، تكونت مادة مفصولة عن المحلول، ثم تذوب هذه المادة مرة أخرى عند إضافة مادة قلوية.  عند فحص هذه المادة، أدرك أن لها خصائص غير متوقعة تختلف عن خصائص البروتينات الأخرى  كان على دراية به.  أطلق يوهان على هذه المادة الغامضة اسم "نوكلين" ، لأنه اعتقد أنها أتت من نواة الخلية. دون علمه، اكتشف يوهان الأساس الجزيئي لكل أشكال الحياة - الحمض النووي DNA.  ثم شرع في إيجاد طرق لاستخراجها في شكلها النقي.

كان يوهان مقتنعًا بأهمية النوكلين واقترب جدا من الكشف عن دوره، على الرغم من الأدوات والأساليب البسيطة المتاحة له.  ومع ذلك ، فقد افتقر إلى المهارات اللازمة للتواصل والترويج لما وجده للمجتمع العلمي الأوسع.  كان دائما منشد الكمال، فقد تردد لفترات طويلة بين التجارب قبل أن ينشر نتائجه في عام 1874. قبل ذلك، ناقش النتائج التي توصل إليها في المقام الأول في رسائل خاصة إلى أصدقائه.  نتيجة لذلك، مرت عقود عديدة قبل أن يحظى اكتشاف يوهان فريدريش ميشر بتقدير كامل من قبل المجتمع العلمي.

 لسنوات عديدة ، استمر العلماء في الاعتقاد بأن البروتينات هي الجزيئات التي تحتوي على كل المواد الجينية.  لقد اعتقدوا أن النوكلين ببساطة ليس معقدا بما يكفي لاحتواء جميع المعلومات اللازمة لتكوين الجينوم.  من المؤكد أن نوعا واحدا من الجزيئات لا يمكن أن يفسر كل التباين الملحوظ داخل الأنواع.

اللبنات الأساسية الأربعة للحمض النووي:

 البريشت كوسيل Albrech kossel كان عالم كيمياء حيوية ألماني حقق تقدما كبيرا في فهم اللبنات الأساسية للبناء النووي.

عزل ألبريشت كوسيل القواعد النوكليوتيدية الخمس التي تشكل اللبنات الأساسية للحمض النووي DNA والحمض النووي الريبي RNA: الأدينين والسيتوسين والجوانين والثيمين واليوراسيل.

في عام 1881، حدد ألبريشت النوكلين على أنه الحمض النووي و قدم اسمه الكيميائي الحالي ، الحمض النووي الراسبوزي منقوص الاكسجين DNA. كما أنه عزل النوكليوتيدات الخمسة - القواعد التي هي اللبنات الأساسية للحمض النووي والحمض النووي الريبي: الأدينين A ، السيتوسين C، الجوانين G ، الثايمين T واليوراسيل U. تمت مكافأة هذا العمل في عام 1910 عندما حصل على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب.

نظرية الكروموسوم في الوراثة.

 في أوائل 1900s، أعاد إعادة اكتشاف عمل غريغور مندل وأفكاره حول مبادئ التوريث، حيث بدأت الابحاث في تقديرها بشكل صحيح. ونتيجة لذلك، بدأ فيض من البحوث في محاولة إثبات او دحض نظرياته من كيفية توريث الخصائص الفيزيائية من جيل الى اخر. 

في منتصف القرن التاسع عشر، اكتشفت والثر فليمنغ  Walther Flemming، وهو عالم تشريح ألماني، هيكل ليفي داخل نواة الخلايا. اسمى هذا الهيكل "كروماتين"، ولكن ما كان قد اكتشفه فعلا هو ما نعرفه الآن باسم الكروموسومات. من خلال مراقبة هذا الكروماتين، والثر عمل بشكل صحيح عن كيفية انفصال الكروموسومات خلال انقسام الخلايا، والمعروف أيضا باسم الانقسام المتساوي mitosis.

قدم والتر ساتون وثيودور بوفيري لأول مرة فكرة أن المادة الجينية التي تنتقل من الأب إلى الطفل موجودة داخل الكروموسومات.

تم تطوير نظرية الكروموسوم للوراثة بشكل أساسي من قبل والتر ساتون وثيودور بوفيري.  قدموا أولا فكرة أن المادة الجينية التي تنتقل من الأب إلى الطفل موجودة داخل الكروموسومات. عملهم ساعد في شرح نظم التوريث و الوراثة و الأنماط التي لاحظها جريجور مندل قبل أكثر من قرن من الزمان.

والتر ساتون (يسار) وثيودور بوفيري (يمين)

 ومن المثير للاهتمام أن والتر ساتون وثيودور بوفيري كانا يعملان بشكل مستقل خلال أوائل القرن العشرين. درس والتر كروموسومات الجندب، بينما درس ثيودور أجنة الدودة.  ومع ذلك، فقد اجتمع عملهم في اتحاد مثالي ، جنبا إلى جنب مع النتائج التي توصل إليها عدد قليل من العلماء الآخرين ، لتشكيل نظرية الكروموسوم للوراثة.

بناءً على النتائج التي توصل إليها والثر فليمنج مع الكروماتين، قدم عالم الأجنة الألماني ثيودور بوفيري الدليل الأول على أن الكروموسومات الموجودة في خلايا البويضة والحيوانات المنوية مرتبطة بالخصائص الموروثة.  من خلال دراساته حول جنين الدودة المستديرة، توصل أيضا إلى أن عدد الكروموسومات أقل في خلايا البويضات والحيوانات المنوية مقارنة بخلايا الجسم الأخرى.

 توسع والتر ساتون في ملاحظة تيودور من خلال عمله مع الجندب. وجد أنه من الممكن التمييز بين الكروموسومات الفردية التي تمر بالانقسام الاختزالي او المنصف  في خصيتي الجندب، ومن خلال ذلك، تعرف بشكل صحيح على كروموسومات الجنس. 

في البيان الختامي لورقته البحثية عام 1902 لخص نظرية الكروموسومات للوراثة على أساس هذه المبادئ:

 • تحتوي الكروموسومات على المادة الوراثية.

• تنتقل الكروموسومات من الأب إلى الأبناء.

 • توجد الكروموسومات في أزواج في نواة معظم الخلايا (خلال الانقسام الاختزالي، تنفصل هذه الأزواج لتشكل خلايا ابنة).

 • أثناء تكوين الحيوانات المنوية وخلايا البويضات عند الرجال والنساء ، على التوالي ، يتم فصل الكروموسومات.

• يساهم كل والد بمجموعة واحدة من الكروموسومات في نسله.

شكرا للمتابعة

إعادة خياطة الحمض النووي: مستقبل تحرير الجينوم

 إعادة خياطة الحمض النووي: مستقبل تحرير الجينوم

من فلم الخيال العلمي "Jurassic Park" إلى واقع الأطعمة المعدلة وراثيا، فإن فكرة تخصيص النباتات والحيوانات وحتى الجينوم البشري قد أبهرتنا لعقود. هذا الهوس ليس مفاجئا بالنظر إلى التأثير الملحوظ للهندسة الوراثية على حياتنا ، والوعد الذي تحمله لمستقبلنا. "الأرز الذهبي" المحسن، الذي يوفر جرعتك اليومية من فيتامين أ، ونباتات الحور المعدلة التي تساعد على تقليل التلوث، والأنسولين البشري المهندس لمرضى السكري، هي بعض الطرق التي أدت بها الهندسة الوراثية إلى تحسين نوعية حياة الإنسان.

 ولكن، كما تتخيل، فإن تعديل جينات الكائن الحي ليس بالأمر السهل. الأمر ليس بهذه البساطة مثل إزالة الأجزاء التي لا تعجبك باستخدام الممحاة. إنه ينطوي على إجراء تغييرات على المستوى الجزيئي معقدة وصعبة.

 تاريخيا، كانت هذه هي مشكلة الهندسة الوراثية؛ فهي مملة وتستغرق وقتا طويلاً وليست فعالة للغاية. يمثل "تحرير الجينوم Genome editing" فرعا جديدا من الهندسة الوراثية يحاول تصحيح هذه المشكلات. إنها أبسط بكثير وأكثر كفاءة بكثير من الطرق التقليدية للهندسة الوراثية.

خياطي الجينوم:

يستخدم تحرير الجينوم "انزيمات النيوكليازيز nucleases"، وهي بروتينات تعمل مثل المقص الجزيئي ولديها القدرة على قطع الحمض النووي في مواقع محددة.  يحتوي كل إنزيم نيوكليز على تسلسل فريد من الحمض النووي يتعرف عليه ويقطعه. يسمح هذا للعلماء بتكييف المادة الجينية عن طريق إضافة أو إزالة أو استبدال أجزاء من الجينوم. باستخدام هذه التقنية، يمكن للمرء إزالة الأجزاء السيئة وغير الصحية من الجينوم وإضافة نسخ أفضل وصحية من الحمض النووي، مما أحدث ثورة في الطريقة التي نعالج بها الأمراض لدى البشر.

 سعى العلماء لتطوير أساليب آمنة وموثوقة لتحرير الجينوم لمساعدة البحث العلمي ، وكذلك الطب. منذ عام ٢٠٠٤ و الى الان سعى العلماء لتطوير عملية تحرير الجينوم، كان من اشهرها عندنا طور باحثون في جامعة ستانفورد وجامعة هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومؤسسات علمية رائدة أخرى في جميع أنحاء العالم طريقة تحرير الجينوم المسماه CRISPR-Cas.

 الاساسيات:

CRISPR اختصارا ل : Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats، و التي تعني التكرارات المتناظرة القصيرة المنتظمة المتباعدة بشكل منتظم. تستخدم التقنية بروتين نيوكلييز يسمى Cas9.

 

ما الذي يميز نيوكلييز Cas9؟ 

إنه أذكى من النيوكليازات أخرى! تعتمد منطقة الحمض النووي التي يرتبط بها Cas9 على جزيء آخر يسمى الدليل  The Guide RNA. فكر في الموضع على الجينوم الذي يحتاج Cas9 إلى الوصول إليه كعنوان، والذي يتم تمثيله بواسطة تسلسل DNA. يحتوي دليل RNA على عنوان DNA هذا مبرمجا فيه ويعمل كجهاز GPS لتوجيه Cas9 إلى هذا الموقع على الحمض النووي.  

ما هي ميزة هذه الخاصية المميزة لـ Cas9؟  

يسمح للعلماء باختيار المكان الذي يستهدفه Cas9 على الحمض النووي. من خلال تغيير عنوان الحمض النووي على دليل الحمض النووي الريبي ، يمكننا الآن توجيه Cas9 إلى أي موقع مرغوب فيه على الجينوم.

لنفترض أننا نحاول علاج مرض نعلم أنه سببه جين معيب.  يمكننا على وجه التحديد استهداف Cas9 الخاص بنا باستخدام دليل RNA المناسب للجين المعيب على الحمض النووي حيث يمكن تصنيعه إما لإيقاف عمل الجين أو استبدال الجين بنسخة صحية.  هذا ممكن لأنه بمجرد وصوله إلى الموقع المستهدف المطلوب، يقسم بروتين Cas9 الحمض النووي على كلا الخيطين. على الفور، تجند الخلية آلية الإصلاح الخاصة بها لتصل الحمض النووي المقسوم معا مرة أخرى.

 ومع ذلك، قبل إجراء الإصلاح، يمكن بعد ذلك معالجة النظام لإزالة عدد قليل من النيوكليوتيدات في ذلك الموقع، مما قد يؤدي إلى فقدان قدرة الجين على العمل. أو يمكن للنظام إدخال او استبدال تسلسل الحمض النووي في الجين. في كلتا الحالتين، ستكون النتيجة النهائية هي كائن حي معدّل وراثيا، ونأمل أن يكون المريض قد شُفي.

تطور سريع و تطبيقات كثيرة:

ان نظام كريسبر يعد بأشياء عظيمة لمستقبل العلاج الجيني القائم على الخلايا الجذعية والطب التجديدي. بعد اكتشاف CRISPR-Cas كان هنالك تسارع لتطبيق التقنيه و ظهر العديد من الابحاث و بعض الدلائل على نجاحها. كان من اشهرها، تحاول شركة في ماساتشوستس تدعى Editas Medicine تكييف هذه التكنولوجيا لاستخدامها في بيئة سريرية لعلاج الأمراض البشرية. بدأ العلماء منذ نشر اولى ابحاث تقنية كريسبر في العمل على تحقيق ذلك من خلال إجراء تجارب التحرير هذه في مزارع الخلايا البشرية و كانت تعطي نتلئج بنجاح كبير.

 ايضا، تمكنت مجموعات أبحاث كوان وروسي في جامعة هارفارد من تعديل خلايا الدم الجذعية البشرية بطريقة لا يمكن أن تصاب بعد الآن بفيروس نقص المناعة البشرية. يأمل العلماء المشاركون في هذا البحث أن يتم استخدام هذه الخلايا المهندسة يوما ما لعلاج مرضى فيروس نقص المناعة البشرية. بينما لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به لتحقيق هذا الحلم، فإن المستقبل الذي يتم فيه تحرير جينوم المريض مباشرة لإزالة الجين المسبب للمرض أو علاج المرضى بالخلايا الجذعية المعدلة ليس بعيدا. كانت هناك أيضا العديد من الفوائد المباشرة لتقنية CRISPR-Cas. وقد زود العلماء بأداة سهلة لصنع كائنات معدلة وراثيا.

مخاوف مستقبلية:

 ولكن، مع التكنولوجيا التي تتطور بسرعة كبيرة ، يجب توخي الحذر وضبط النفس مع الاستخدام. كلما زادت سهولة الاستخدام، زاد الخوف وإمكانية إساءة الاستخدام.  كما هو الحال مع أي تقنية هندسة وراثية ، أثار كريسبر-كاس العديد من المخاوف الأخلاقية في كل من المجتمع العلمي وكذلك عامة الناس. يتمثل الشاغل الأكبر في أن ما يبدأ بتحرير الجينوم البشري لعلاج الأمراض يمكن أن يتحول بسرعة إلى التحرير من أجل الراحة أو المتعة.

 أحد الاهتمامات الخاصة بين العلماء هو التعديلات التي يتم إجراؤها على خلايا السلالة الجرثومية البشرية - أي الحيوانات المنوية أو البويضة.  هذه تغيرات جينية ستنتقل فعليا عبر الأجيال ويخشى العلماء من احتمال حدوث آثار جانبية غير متوقعة لذلك. بالإضافة إلى ذلك، هناك مخاوف أخلاقية للأشخاص الذين يسيئون استخدام هذه التكنولوجيا لتعديل الجينوم عمدا لجعل "الأطفال المصممين" بخصائص محسنة. هذه بعض المخاوف الحقيقية التي تجعل العلماء يتوقفون ويوازنون بين إيجابيات وسلبيات استخدام هذه التكنولوجيا.

 على الرغم من هذه الخلافات، لا يمكن لأحد أن ينكر أن تقنية كريسبر-كاس تبشر بالخير أكثر من أي تقنية سابقة لتحرير الجينوم بنجاح. على الرغم من أنه قد لا يكون لدينا بعد سلالة من الأطفال الخارقين أو الديناصورات التي نشأت من الموت، يبدو أن تحرير الجينوم يحول الخيال العلمي ببطء إلى حقيقة.

تحياتي

Adenine

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

طفرة Cis AB المغيرة لاحتمالات فصائل الدم

 

في بعض الحالات يتفاجأ البعض بولادة أطفال بفصائل دم مختلفة عن الاحتمالات المتوقعة و الموروثة عن الاباء مما يخلق عدد من المعضلات و المشاكل. أحد هذه الطفرات المؤدية لذلك تعرف بطفرة Cis AB.

و هي نوع من الطفرات النادرة في جين ABO.  يحدث ذلك عندما يحتوي أليل الترانسفيريز transferase على مزيج من الأحماض الأمينية من أليلات A أو B، مما ينتج إنزيما ثنائي الوظيفة يمكنه إنتاج كلا النوعين من المستضدات Antigen، وعادة ما يكون أحدهما أضعف من الآخر.  يؤدي هذا إلى نتيجة اختبار مصل تشبه إلى حد كبير النمط الظاهري AB، على الرغم من أن المستضد الأضعف قد يفشل أحيانا في الكشف عنه.  إنه يعقد نمط الوراثة الأساسي (حيث يأتي الأليل من أحد الوالدين فقط) ومطابقة توافق نقل الدم مع فصيلة الدم ABO.

 في الحالة الطبيعة، عند تزاوج فرد يحمل فصيلة الدم AB من فرد اخر فصيلة دمه O تكون احتمالات فصائل دم الابناء هي A و B. حدوث طفرة Cis AB تغير هذه الاحتمالات و ينتج الابناء بفصائل شبيهه بالاباء

تغير طفرات الحمض النووي المختلفة لأي من النوع A أو النوع B الأحماض الأمينية في إنزيم ترانسفيريز A أو B ، وهي إنزيمات متماثلة تختلف في أربعة حموض امينية فقط من 354 حمض أميني (R176G ، G235S ، L266M ، و G268A).  يمكن لتغيير واحد في DNA لجين ABO تبديل النوع B إلى النوع A وبعد ذلك يمكن أن ينتج إنزيم هجين جديد كلاً من B و A2.  الطفرة الأكثر شيوعًا هي تباين أليل A105 في نيوكليوتيدات إكسون 7 حيث يتغير الجلايسين (النوع أ) إلى ألانين (النوع ب).  تم الإبلاغ عن 8 أليلات أخرى في قاعدة بيانات BGMUT لفصائل الدم. آخر هذه الخالات سجلت في الصين وتايوان، و يحتاج بعض المصابين بطفرة Cis-AB إلى نقل مكونات مثل خلايا الدم الحمراء المنقاة washed red blood cells أو النقل الذاتي للمصل و الدم blood-transfusion. 

تمت دراسة طفرة Cis-AB أولاً في البشر في اليابان (جزيرة شيكوكو) و كوريا الجنوبية (منطقة كوانغجو) حيث يكون هذا النوع النادر أكثر شيوعا (مقاطعات الساحل الصيني وتايوان أيضا) ، و قد سجلت بعض حالات في عدد قليل من العائلات الأوروبية (من فرنسا وإسبانيا وبلجيكا وألمانيا وبولندا).  في عام 2004 ، ابلغ الصليب الأحمر الأمريكي عن وجود عائلة في نبراسكا لها أب من النوع cis-AB سلبي ، وأم من النوع O وطفلها من النوع cis-AB.  منذ ذلك الحين ، تم الإبلاغ عن عدة حالات في الولايات المتحدة.

تاثير ذلك على الحياة،  منازعات الأمومة والأبوة.

 عند اختبار الأبوة أو الأمومة عن طريق فصيلة الدم ABO وحدها ، من الممكن الحصول على نتيجة متناقضة في حالة نادرة أن يكون النمط الجيني cis-AB متورطا. 

 على سبيل المثال ، (الحالة في الشكل أعلاه) طفل من فرد cis AB (الذي سيختبر كنمط ظاهري AB) ويكون الفرد O إما AB أو O بدلاً من A أو B المعتاد.

الحالات "السيناريوهات" المتوقعة:

عندما يحمل أحد الوالدين أليل Cis AB ، يمكن أن يكون الأليل الآخر أيا من O ، A أو B. النمط الظاهري لهذا الأب هو دائما AB ، لكن الأطفال سيرثون إما AB أو الأليل الآخر من هذا الأصل.  بدلاً من ذلك ، لا يمكنهم وراثة أي من الأليل منهم.

1. إذا كان الوالد الآخر ذو فصيلة دم O، فإن السيناريوهات الثلاثة المحتملة لفصيلة الدم لأطفال حامل Cis AB هي:

•  الأليل الثاني هو O: الأطفال هم إما AB أو O
•  الأليل الثاني هو A: الأطفال إما AB أو A
•  الأليل الثاني هو B: الأطفال هم إما AB أو B
•  هناك احتمال رابع نادر جدًا: إذا كان الأليل الآخر هو Cis AB أيضا ، فسيظل الأطفال دائما AB بغض النظر عن الوالد الآخر ، لأنه سيكون لديهم أليل cis AB واحد من هذا الوالد.

 2. إذا كان الوالد الآخر من النوع A ، اعتمادا على ما إذا كان هذا الوالد من النمط الجيني A نقي أو AO  غير نقي (O تعبر عن الاليل i) و الأليل الآخر في الوالد الحامل Cis AB ، فإن السيناريوهات التالية ممكنة:

•  الوالد الآخر هو AO والأليل الثاني هو O: الأطفال إما AB أو A أو O
•  الوالد الآخر هو AA والأليل الثاني هو O: الأطفال إما AB أو A
•  الوالد الآخر هو AO والأليل الثاني هو A: الأطفال إما AB أو A
•  الوالد الآخر هو AA والأليل الثاني هو A: الأطفال إما AB أو A
•  الوالد الآخر هو AO والأليل الثاني هو B: الأطفال إما AB أو B
•  الوالد الآخر هو AA والأليل الثاني هو B: الأطفال دائمًا هم AB
•  حالة نادرة: إذا كان الأليل الآخر هو أيضًا cis AB: يكون الأطفال دائمًا AB

 3. و بالمثل ، فإن السيناريوهات المماثلة للوالد الآخر من النوع B هي:

•  الوالد الآخر هو BO والأليل الثاني هو O: الأطفال إما AB أو B أو O
•  الوالد الآخر هو BO والأليل الثاني هو A: الأطفال إما AB أو A
•  الوالد الآخر هو BO والأليل الثاني هو B: الأطفال دائمًا هم AB أو B
•  الوالد الآخر هو BB والأليل الثاني هو B: الأطفال إما AB أو B
•  الوالد الآخر هو BB والأليل الثاني هو O: الأطفال إما AB أو B
•  الوالد الآخر هو BB والأليل الثاني هو A: الأطفال دائمًا هم AB
•  حالة نادرة: إذا كان الأليل الآخر هو أيضًا cis AB: يكون الأطفال دائما AB.