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 

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

سيرة ذاتية للمرأة التي ستعيد هندسة البشر.- دافا سوبيل

 سيرة ذاتية للمرأة التي ستعيد هندسة البشر.

بقلم الكاتبة : دافا سوبيل Dava Sobel

رابط المقالة الاصلية

قراءات ضمن كتاب:

THE CODE BREAKER: Jennifer Doudna, Gene Editing, and the Future of the Human Race

قاطع الكود: جينيفر دودنا ، تحرير الجينات ومستقبل الجنس البشري. للكاتب والتر ايزاكسون Walter Isaacson.

 أجبرت جائحة فيروس كورونا جينيفر دودنا وإيمانويل شاربنتييه على قبول جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2020 ضمن العالم الافتراضي، بدلاً من حضور حفل ديسمبر السنوي للأكاديمية الملكية السويدية للعلوم في قاعة ستوكهولم للحفلات الموسيقية. حيث كان ملك السويد، كارل السادس عشر سيحضر منح كل منهم ميدالية ذهبية عيار 18 قيراط مع مصافحة تهنئة. تم إلغاء حفل هذا العام ، مثل العديد من الأحداث في كل مكان، لأول مرة منذ عقود.

 إن البحث التاريخي الذي جلب دودنا وشاربنتير إلى قمة الإشادة العالمية لديه القدرة على السيطرة على الأوبئة المستقبلية - إما عن طريق التغلب على الطاعون الفيروسي القادم من خلال تحسين الفحص والعلاج أو عن طريق هندسة البشر بمقاومة أفضل للأمراض مبرمجة في خلاياهم.  إن تقنية تحرير الجينات التي حصلوا عليها ببراءة اختراع، والتي تُعرف بالاختصار CRISPR-Cas9 ، تجعل من الممكن قص وتغيير أجزاء من الحمض النووي بشكل انتقائي كما لو كان هناك الكثير من الحواف التي يجب قصها أو السماح بربطها.  تعتمد هذه الطريقة على الدفاعات التي كانت تستخدمها البكتيريا في معركتها القديمة ضد الفيروسات.

دودنا وشاربنتييه - أمريكية والأخرى فرنسية - هما السادسة والسابعة اللتان تفوزان بجائزة نوبل في الكيمياء في تاريخها الذي يزيد عن قرن.  (كانت ماري كوري في البداية في عام 1911 ، تلتها ابنتها إيرين في عام 1935). تم بالفعل اقتران الأسماء دودنا وشاربنتييه بشكل ملحوظ في عام 2015، عندما فازا معا بجائزة الريادة في العلوم الحياتية Breakthrough Prize in Life Sciences بقيمة 3 ملايين دولار، ومرة ​​أخرى في عام 2018، عندما حصلوا على جائزة كافلي Kavli في النرويج. على الرغم من أنهم لم ينتموا أبدا إلى نفس المؤسسة البحثية، فقد شكلوا تعاونا ناجحا مع بعضهم البعض والعديد من الزملاء في العديد من البلدان من بناء على المصالح المشتركة والصداقة الحميمة والمنافسة.

يحمل تاريخ CRISPR جاذبية واضحة لـوالتر ايزاكسون ، كاتب سيرة كل من ألبرت أينشتاين، بنجامين فرانكلين، ستيف جوبز، و ليوناردو دافنشي. في "The Code Breaker"، أعاد صياغة العديد من موضوعاته السابقة - العلوم والعبقرية والتجربة والرمز والتفكير المختلف - ويخصص كتابا كاملا لموضوع نسائي لأول مرة. قد تكون جينيفر دودنا، البطلة الأصيلة في عصرنا، قاطع الكود لعنوان الكتاب، لكنها ليست سوى جزء من قصة آيزاكسون.  يعد العنوان الفرعي بمدى أوسع: "جينيفر دودنا، تحرير الجينات، ومستقبل الجنس البشري".  قد يبدو هذا وكأنه مبالغة من قبل الناشر، لكن آيزاكسون يكرس الكثير من المناقشات المؤلمة لأخلاقيات تحرير الجينات، خاصة عندما يتعلق الأمر بتغييرات "الخط الجرثومي" التي يمكن أن تنتقل عبر الأجيال و "التحسينات" مثل العيون الخضراء أو معدل الذكاء المرتفع. يمكن للوالدين المحتملين إدخالها في جينومات ذريتهم.

يصف مصطلح "قاطع الشفرة The code breaker" أيضا نظام كريسبر نفسه، والذي يخترق الخيوط المزدوجة لجزيء الحمض النووي الذي يحمل الشفرة الجينية.

يقدم The Code Breaker دودنا في ليلة بلا نوم في أوائل مارس الماضي، قبل أن تصبح كلمة "الإغلاق" كلمة مألوفة. تتوجه هي وزوجها ، عالم الوراثة جيمي كيت في جامعة بيركلي، إلى فريسنو لاستعادة ابنهما المراهق آندي، من مسابقة الروبوتات المقررة في ذلك اليوم.  تركت ساعات قليلة من التفكير دودنا للتشكيك في الحكمة من ترك آندي مع أكثر من ألف طفل آخر في مركز مؤتمرات مغلق، نظرا لشبح الوباء الوشيك. من المفهوم أن آندي ليس سعيدا جدا برؤية والديه مرة أخرى قريبا ، ولكن مع عودة الأسرة التي تم لم شملها ، يتلقى رسالة نصية تعلن إلغاء المسابقة. يجب على جميع زملاء آندي المتحمسين للروبوتات من المدارس على مستوى الولاية مغادرة المبنى على الفور.

هذا مكان جيد لبدء القصة، لأن "The Code Breaker" هي في بعض النواحي مجلة لعام 2020 الخاص بالوباء.  بحلول الفصل الأخير، التحق آيزاكسون بتجربة لقاح. بين رحلة الطريق المحمومة للشخصية الرئيسية والأكمام الملفوفة للمؤلف، هناك مجال لاستكشاف طفولة دودنا، وتتبع مسيرتها المهنية، مقابلة منافسيها و المتعاونين معها، والقلق بشأن التداعيات المستقبلية لثورة CRISPR والاستمتاع بإمكانياتها الإيجابية.

لحسن حظ دودنا، أثبتت قراءتها المبكرة "The Double Helix" لجيمس واتسون، أنها تكوينية formative . لقد استمتعت بتعليقات واتسون اللاذعة حول مظهر عالمة الأحياء البنيوية Structural biology روزاليند فرانكلين وأخذت رسالة مهمة: روزاليند فرانكلين كانت عالمة؛ لذلك يمكن أن تكون جينيفر دودنا واحدة أيضا.  

تنبعث أصداء تلك الكلمات المشجعة من صفحات "The Code Breaker"، وكذلك من كتاب دودنا نفسه، "A Crack in Creation"، الذي كتبته مع تلميذها السابق سامويل ستيرنبيرغ Samuel Sternberg و تم نشره في عام 2017. عنوانه الفرعي: "Gene Editing and the Unthinkable Power to Control Evolution"، تعكس احتراما رصينا لما حققته سنوات من جهدها.

  كتاب "The Code Breaker" عبارة عن مجلد رائع يحتوي على صور ملونة موزعة بسخاء في جميع الأنحاء. بينما تعمل الصور على تحسين سرد القصص، يتم مقاطعة التدفق السردي باستمرار بواسطة العناوين الفرعية وفواصل الفضاء، كما لو كان يحث القارئ على الانتباه.

 يحتفظ آيزاكسون بصلابة وخبرة في التفسيرات العلمية، التي أتقنها من خلال قراءات ومقابلات مكثفة، وكلها موضحة في الهامش. في فصل بعنوان "أنا أتعلم التحرير I Learn to Edit"، حاول بنفسه ان يعدل الحمض النووي باستخدام كريسبر، بتوجيه من بعض زملاء دودنا.

 تظهر معظم مظاهر آيزاكسون من منظور الشخص الأول في "The Code Breaker" ، والتي تعد عديدة، اجتهاده كمراسل.  يحضر المؤتمرات العلمية ومختبرات الجولات ويستشير الخبراء على جانبي الخلاف، بل ويسهل مكالمة هاتفية مهمة بين شخصيتين رئيسيتين.  ومع ذلك ، يحضر نوادي معينة خلصة ببعض من هذه المراجع، كما هو الحال عندما يقوم بتسمية المطاعم التي تحدث فيها المحادثات الرئيسية، بما في ذلك، في حالة واحدة، تبرز القائمة:

 "عندما ينتهي اليوم الأول من العروض التقديمية ، يذهب دودنا و ستيرنبيرغ إلى مطعم غير رسمي في مدينة كويبيك القديمة، لكنني قبلت دعوة من Feng Zhang للانضمام إليه ومجموعة صغيرة من أصدقائه لتناول العشاء. لا أريد فقط سماع وجهة نظره ، ولكني أريد أيضا أن أتفقد المطعم الجديد المبتكر الذي اختاره Chez Boulay، والذي يتميز برغيف اللحم المقرمش، الاسكالوب النيء، سمك الشار القطبي، البيسون المشوي، و نقانق الدم مع الملفوف.

توضح بعض الأقسام الأكثر إثارة في "The Code Breaker" الطريقة التي ارتقى بها باحثو CRISPR إلى مستوى تحدي Covid: لقد طوروا إجراءات اختبار سريعا واستراتيجيات اللقاح - ونشروها في قاعدة بيانات مفتوحة لصالح المجتمع العلمي بأكمله، مما يحفز التقدم ضد هذا العدو.

 تحديات كبيرة تواجه تأليف كتاب عن مجال العلوم النامية.  على الرغم من كل العناية المستثمرة، ناهيك عن التوقيت المثالي لجائزة نوبل، فإن خاتمة "The Code Breaker" تتناقض للأسف مع واقعنا الحالي. إيزاكسون ، الذي كان يستمتع بيومه الرائع في الخريف الماضي على شرفته في الحي الفرنسي في نيو أورلينز، "يمكنه مرة أخرى سماع الموسيقى في الشارع ويشم رائحة الروبيان وهو يغلي في مطعم الزاوية" لم يكن هناك طريقة لمعرفة أن فيروس العدو سوف يرتفع ويتغير بحلول تاريخ نشر كتابه ليصبح معديا أكثر من ذي قبل، على الرغم من أنه كان يشك في احتمال حدوث ذلك.

 بالتأمل في طبيعة البحث العلمي، سمح إيزاكسون لإيمانويل شاربنتييه بالحصول على الكلمات التالية: 

"في نهاية اليوم" ، تقول له، "الاكتشافات هي ما تدوم. نحن فقط نمر على هذا الكوكب لفترة قصيرة. نقوم بعملنا، ثم نغادر ويستلم الآخرون العمل ".