مهندسی ژنتیکی انسان/ طراحی جنین های سفارشی

آفتاب سلامت: آیا می توان جنینی سفارشی با خصوصیات ظاهری و توانایی های فیزیکی مطلوب طراحی نمود؟ آیا می توان انسان هایی با هوش بسیار بالا که بتوانند دانشمندان و رهبران توانمند آینده باشند به وجود آورد؟

مهندسی ژنتیکی علمی است که به این سوال پاسخ مثبت می دهد. ژن ها سلامت و بیماری، رفتار و صفات انسان را تحت تاثیر قرار می دهند. به جدا سازی، خالص سازی و بیان یک ژن خاص در بدن میزبان «مهندسی ژنتیک» گفته می شود. هدف از مهندسی ژنتیک تولید یک محصول یا بروز یک صفت خاص در میزبان است. ژن‌درمانی و مهندسی ژنتیک برای اصلاح ژن‌های معیوبی که مسئول ایجاد بیماری هستند به کار می روند و علاوه بر علوم پایه، صنعت و کشاورزی، کاربردهای بسیار مهمی در داروسازی و پزشکی دارند. تشخیص و درمان بیماری های ژنتیکی، تولید انسولین انسانی و تولید هورمون رشد انسانی مثال هایی از کاربرد مهندسی ژنتیک در علوم پزشکی هستند. یکی از چندین رویکردی که پژوهشگران برای اصلاح ژن های معیوب به روش مهندسی ژنی به کار می برند این است که ژن طبیعی در درون ژنوم انسان کاشته می شود تا ژن معیوب را جایگزین کند. در سال های اخیر تکنولوژی مهمی به نام ویراش ژنی (gene editing) متداول شده است که به پژوهش گران، امکان درمان بیماری های صعب العلاج و مرتفع کردن عیوب ژنتیکی را می دهد.

یکی از فناوری های معدودی که برای ویرایش DNA وجود دارد فناوری کریسپرCRISPR Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)) نام دارد. «کریسپر» قطعه ای از DNA با تناوبی از بازهای سازنده DNA است. در واقع، کریسپر نوعی سیستم ایمنی است که در کد ژنتیکی سلول های ما نهفته است. وقتی ژن خارجی که می تواند ژن ویروسی باشد، سعی دارد DNA خود را وارد  DNA  سلول میزبان کند، این سیستم ایمنی، فضایی بین تناوب ها می سازد تا از ویروس در امان بماند. در این ارتباط تکنیک دیگری به نام CRISPR-Cas ، توسعه یافته است که می تواند کدهای نامناسب واقع شده در این فواصل را هدف قرار داده و آن ها را توسط آنزیم های از درون DNA بیرون بکشد.

تکنولوژی منحصر به فردی که متخصصین ژنتیک و علوم پزشکی را قادر به ویرایش دقیق ژنوم می کند CRISPR-Cas9 نام دارد. این تکنیک به حذف، افزایش یا تغییر توالی DNA می پردازد. این سیستم از یک مولکول کلیدی که سبب بروز موتاسیون یا جهشی در DNA می شود، به وجود آمده است. این مولکول کلیدی در واقع آنزیمی است که Cas9 نام دارد و مانند یک قیچی مولکولی، دو رشته DNA را در یک منطقه خاص از یکدیگر جدا می کند به طوری که قطعاتی از DNA می توانند اضافه یا حذف شوند. فناوری ویرایش ژنی CRISPR-Cas9 به سرعت به روشی متداول در اصلاح ژنی در آزمایشگاه‌ها تبدیل شده است. با کمک این فناوری می‌توان ضمن بررسی دقیق ژن‌ها و یافتن خطاهایی که در کدهای یک ژن وجود دارد، از قیچی‌های مولکولی آنزیمی برای بریدن ژن معیوب و کار گذاشتن ژن سالم استفاده کرد.

در سال ۲۰۱۲ دانشمندان علوم ژنتیک دانشگاه کالیفرنیا توانستند نحوه دفاع باکتری ها را در مقابل ویروس های عفونی کشف کنند. متخصصین علوم زیستی با الهام از این سیستم، سعی نمودند تغییراتی در DNA به وجود آورند که سلول های بدن انسان را در مقابل ویروس هایی مثل HIV مقاوم نماید. دو گروه تحقیقاتی که مبتکر و بانی اکتشاف بزرگ Crisper Cas9 هستند، «جنیفر دودنا» از دانشگاه برکلی و همکارش «امانوئل کارپنتیر» از انستیتو مکس پلانک برلین هستند و گروه دیگر، «فنگ ژنگ» و همکارانش در دانشگاه MIT که بیشترین تحقیقات را در این زمینه به عمل آورده اند.

یکی از جدیدترین و بحث بر انگیز ترین عرصه های دانش بشری، دست کاری و اصلاح ژنتیکی جنین انسان است که به منظور مبارزه با بیماری ها و ناتوانی ها و نهایتا اصلاح نژاد انسان پی ریزی شده است.

آیا می توان با روش ویرایش ژنی جنین های طراحی شده با صفات قابل سفارش به وجود آورد؟ این پدیده شگفت انگیز چه مزایا و چه معایبی دارد؟

مهندسی ژنی با استفاده از فناوری CRISPR بر روی سلول های خونی در درمان نوعی کم خونی به کار گرفته شده بود و نهایتا این فناوری به سلول تخم انسان که از لقاح تخمک و اسپرم به وجود می آید نیز منتقل شد. هدف اصلی کاربرد ژنتیک در پزشکی، تولید مثل (reproductive medicine) تولد نوزادانی عاری از بیماری های ژنتیکی و نقص های مادر زادی بود. تخمک یا اسپرم با تکنیک CRISPR اصلاح شده و به روش IVF(in-vitro fertilization) در جنین مادر کاشته می شود. با این تکنیک می توان ژن های معیوب را طوری اصلاح نمود که حتی در نسل های بعدی نیز این ناهنجاری های ژنتیکی بروز نکنند.

در بیماری های ژنتیکی که در اثر نقص DNA میتوکوندریال (mDNA) مادر به نوزاد منتقل می شود، می توان mDNA سالم را از تخمک یک مادر دهنده سالم استخراج وبا mDNA ناسالم مادر اصلی جایگزین نمود و سپس تخمک اصلاح شده را با اسپرم پدر بارور نمود. در چنین مواردی گفته می شود جنین دارای والدین سه گانه است (three parent babies). این روش عاری از اعتراض جوامع علمی نیست. اما mDNA معیوب یک مادر تمامی ارزش ژنتیکی او نیست.

نویسنده: دکتر سودابه داوران