مفاهیم: مهندسی ژنتیک چیست؟

جداسازی، خالص سازی، وارد کردن و تظاهر یک ژن خاص در یک میزبان از جمله این تکنیک‌ها هستند.

کاربردهای مهندسی ژنتیک تقریبا نامحدود به نظر می‌رسد. این علم کاربردهای زیادی در علوم پایه و همچنین تولیدات صنعتی، کشاورزی و علوم پزشکی دارد. در زمینه علوم پایه ، بررسی‌هایی مانند مکانیزم‌های همانند سازی DNA و همچنین چگونگی ساخته شدن و تغییرات پروتئینهای داخلی سلول و همچنین مکانیزم ایجاد سرطان از جمله کاربردهای مهندسی ژنتیک است.

در زمینه کشاورزی (که زمینه بسیاری از کاربردهای مهندسی ژنتیک بوده است) تولید گیاهان مقاوم به آفات گیاهی و خشکی و تولید گیاهان پرمحصول را می‌توان نام برد. تشخیص بیماری‌های ارثی ، تولید انسولین انسانی ، تولید هورمون رشد انسان و ... از کاربردهای مهندسی ژنتیک در زمینه کاربردهای انسانی هستند.

تاریخچه مهندسی ژنتیک

سال 1953 واتسون و کریک ساختمان سه بعدی DNA را کشف کردند. این ساختمان نسبتا ساده باعث شد تا از آن پس دانشمندان سیستم‌های مختلف ژنتیکی را بررسی کنند و  از این اطلاعات استفاده کنند. به مرور دانشمندان تلاش کردند تا یک DNA را از یک موجود بگیرند و در موجود دیگر وارد کنند تا اثرات آن ژن در موجود ثانویه بروز کند.

 به این ترتیب علمی جدید جای خود را در میان دیگر علوم پیدا کرد. علمی که ابتدا با عنوانی چون «زیست شناسی مولکولی» خوانده می شد و به تدریج « مهندسی ژنتیک» نامیده شد.

انتخاب و جداسازی ژن مورد نظر، وارد کردن ژن مورد نظر در حامل، تکثیر ژن در میزبان مناسب، انتقال حامل ژن به سلول هدف، تکثیر سلول هدف و در نهایت تولید انبوه محصول یا ایجاد صفت مورد نظر مراحل مختلفی هستند که در مهندسی ژنتیک مورد استفاده قرار می‌گیرند.

برخی کاربردهای مهندسی ژنتیک

تخمیرهای میکروبی : تعدادی از محصولات مهم صنعتی بوسیله میکروارگانیزم‌ها ساخته می‌شوند که از بین آنها، آنتی بیوتیک‌ها مهمترین گروه هستند. بوسیله مهندسی ژنتیک می‌توان میکروارگانیزم‌هایی ایجاد کرد که آنتی بیوتیک بیشتری تولید کنند و یا مشتقی از آنتی بیوتیک اولیه را بسازند.

واکسن‌های ویروسی: واکسن ماده‌ای است که می‌تواند سیستم ایمنی را علیه یک عامل عفونی تحریک کند. معمولا از ویروس‌های کشته شده به عنوان واکسن استفاده می‌شود، ولی همواره این خطر احتمالی وجود دارد که ویروس به‌طور کامل غیر فعال نشده باشد. از آنجایی که معمولا قسمت فعال و ایمنی‌زایی ویروس، پروتئین‌های پوشش آن هستند، می‌توان پروتئین‌های پوششی را به تنهایی و بدون قسمت‌های دیگر تهیه کرد.

برای این کار ژن مربوط به پروتئین پوششی را در یک باکتری و یا در یک ویروس غیر بیماری‌زا کلون می‌کنند و از آنها به عنوان واکسنهای بی‌خطر استفاده می‌کنند.

تولید پروتئین‌های خاص: تولید پروتئین‌های خاص از نظر پزشکی و تجاری ارزش دارد. تولید تجاری پروتئینهای انسان از طریق استخراج از بافتها یا مایعات بدن غیر ممکن یا بسیار گران است. با کلون کردن ژن‌های مربوط به این پروتئینها در باکتریها، تولید تجاری این پروتئین‌ها امکان‌پذیر می‌شود.

تولیدحیوانات و گیاهان تغییر یافته ژنتیکی: علاوه بر تولید محصولات ارزشمند بوسیله میکروب‌ها، از مهندسی ژنتیک می‌توان به منظور ایجاد گیاهان و جانوران تغییر یافته ژنتیکی استفاده کرد.

به این گیاهان و جانوران تغییر یافته ژنتیکی، تراریخته یا ترانس‌ژنیک (Transgenetic) می‌گویند. تغییرات ژنی این موجودات، مواردی چون تولید محصولات بیشتر ، تغییر کیفیت گوشت و سبزیجات و تولید پروتئین‌های خاص که بوسیله باکتری‌ها، نمی‌توان تولید کرد، را در بر می‌گیرد.

این کار بطور کلی از طریق وارد کردن ژن‌های نوترکیب در دوران جنینی به جانوران و در کشت بافت به گیاهان انجام می‌شود. هدف نهایی از تولید حیوانات شبیه‌سازی شده‌ای چون رویانا در ایران نیز دسترسی به دانش تولید حیوانات ترانس‌ژنیک و استفاده از شیر آنها به منظور درمان برخی از بیماریهاست. (تولد بز به روش آی‌وی ام، خبری خوش برای هموفیلی‌ها)
البته استفاده از گیاهان تراریخته در تمام دنیا موافقان و مخالفانی دارد. کارشناسان محیط‌زیست از مخالفان سرسخت تولید این محصولات هستند.

تنظیم ژن‌ها و ژن درمانی: استفاده اولیه مهندسی ژنتیک در تولید محصولات مفید صنعتی و یا بهبود تولید بود، ولی مطالعات اخیر بر روی کنترل ژن‌های خاص بنا شده است. امروزه قسمت اعظم تحقیقات پایه در مهندسی ژنتیک بر روی Antisense RNA پایه گذاری شده است که نقش مهمی در تنظیم ژنتیکی بیان ژنها به عهده دارد. است.

همچنین مطالعات گسترده‌ای بر روی امکان درمان بیماریهای ژنتیکی از طریق وارد کردن ژن سالم یعنی ژن درمانی در حال انجام است.

تولید هورمون‌ها: تولید هورمون‌های انسانی یکی از کاربردهای مهندسی ژنتیک است. تولید هورمون انسولین انسانی اولین داروی تولید شده بوسیله مهندسی ژنتیک بود که مصرف عمومی پیدا کرد.