جويندگان موجودات جديد

بيوتکنولوژي از آزمايشگاه‌هاي مجهز پا به خانه‌ها مي‌گذارد

در سال 1919 دانشمندي به نام کارل ارکي واژه جديدي را به دنياي علم وارد کرد. اين واژه به مفهوم کاربرد علوم زيستي و اثر متقابل آن در فناوري‌هاي ساخت بود. بيوتکنولوژي در واقع همان واژه تازه وارد به دنياي علم است. تنها چند دهه بعد در سال 1953 ساختمان سه بعدي DNA کشف شد و مدت کوتاهي بعد از آن دانشمندان به اين فکر افتادند تا DNA يک موجود را وارد بدن موجود ديگري کنند. دانشمندان با اين کار مي‌خواستند اثرات ژن‌هاي جاندار اول را در بدن جاندار دوم بررسي کنند. به اين ترتيب دانش جديدتري هم به دنبال بيوتکنولوژي متولد شد. در حقيقت همين بازي با ژن‌ها بود که مهندسي ژنتيک نام گرفت. شايد بتوان توليد انسولين انساني به وسيله نوعي باکتري (E.coli) را نقطه عطفي در مهندسي ژنتيک به شمار آورد. استفاده از جانداران و دستکاري و تغيير دادن آنها در سطح مولکول‌هايشان جزء ثابت تمام پژوهش‌هاي بيوتکنولوژيکي است. تغييراتي که نه براي سرگرمي که به قصد توليد فرآورده‌هاي جديد انجام مي‌شود. بيوتکنولوژي مهم‌ترين و اقتصادي‌ترين فناوري قرن بيست‌ويکم به شمار مي‌آيد. فناوري تازه‌اي که آرام‌آرام از آزمايشگاه‌هاي چند ميلياردي به خانه‌هاي شخصي اسباب‌کشي مي‌کند...
هيچ‌وقت به ذهن‌تان رسيده پشت ميز ناهارخوري خانه خودتان راحت بنشينيد و با ژن‌هاي موجودات ديگر بازي کنيد تا ترکيب ژنتيکي جديدي بسازيد؟ مرديت پاترسون اين کار را در منزل مسکوني‌اش واقع در سان‌فرانسيسکو انجام مي‌دهد. او از يک همزن پلاستيکي به عنوان سانتريفيوژ و از کيسه پلاستيکي دردار به عنوان محفظه هواي نمونه‌هايش استفاده مي‌کند. ولي ارگانيسم‌هاي تغيير ژنتيک يافته‌اي که او با هزينه کمتر از 500 دلار در حال ساخت آنهاست، مي‌توانند پيشرفت مهمي در تامين سلامت غذايي باشند.
مرديت پاترسون 31 ساله پيش از اين به عنوان يک برنامه‌نويس کامپيوتر شناخته مي‌شد اما حالا او يک هکرزيستي به حساب مي‌آيد. او کار خود را روي يافتن شاخصي براي نشان دادن ماده سمي ملامين متمرکز کرده است. ماده‌اي که سال گذشته در شيرخشک‌هاي چيني پيدا شد و موجب چند مورد مرگ و هزاران مورد نارسايي کليوي در اطفال شد. او به دنبال آن است که اين کار را به کمک تغيير دادن ژن‌هاي عروس دريايي و افزودن آنها به ماست انجام دهد.
مرديت اميدوار است بتواند ماست را به شکلي تغيير دهد که در صورت وجود اين سم به رنگ سبز فسفري درآيد. به اين ترتيب توليدکنندگان از وجود ملامين آگاه خواهند شد. اگر آزمايشات او به نتيجه برسد، اين طرح را در اختيار عموم قرار خواهد داد. جالب اينجاست که پاترسون اين کار را اصلا سخت نمي‌داند و گمان مي‌کند که اين موضوع چيزي شبيه به درست کردن ماست از شير است و اگر هم از مواد اوليه آزمايشات او چيزي باقي بماند، خودش مي‌تواند‌ آن را بخورد!
او مي‌گويد: «علم هميشه پر از آزمون و خطاست ولي به هر حال من راه‌هاي زيادي را با موفقيت طي کرده‌ام».

در جستجوي ارگانيسم

درواقع پاترسون يکي از ده‌ها محققي است که به اميد يافتن ارگانيسم‌هاي جديد آزمايشگاه ژنتيک شخصي براي خودشان دست و پا کرده‌اند. در اين زمينه رقابت‌هاي بين‌المللي به راه افتاده است. يکي از مسابقات معروف در اين زمينه، مسابقه ماشين مهندسي ژنتيک بين‌الملل است.
تا به حال اين مسابقه توانسته است پژوهشگران برجسته‌اي را در زمينه پزشکي، کشاورزي و کاربردهاي زيستي کامپيوتر شناسايي و معرفي کند. البته ناگفته نماند که اين موج تازه مخالفت‌هايي را هم به همراه داشته است. خانم هلن والاس از بخش نگهباني ژن در انگلستان معتقد است که هک‌ زيستي مي‌تواند امري خطرناک باشد. به گفته او: «اگر خصوصيات يک ارگانيسم زنده دستکاري شود، اثرات آن بر محيط و انسان هم تغيير خواهد کرد. بشر توانسته است ارگانيسمي مثل آبله را ريشه‌کن کند، در عوض ارگانيسم‌هاي خطرناک ديگري قابل دسترس خواهند بود. اگر همين‌طور پيش برود هر کسي قادر خواهد بود ژن مورد نظر خودش را با ايميل سفارش بدهد.»
يکي از تيم‌هاي فعال در اين زمينه، تيم گينکو است. گينکو در واقع يک شرکت بيوتکنولوژي اقماري وابسته به دانشگاه ماساچوست است. ارگانيسم تغيير ژنتيک يافته‌اي که بوي موز مي‌دهد و در تاريکي به رنگ قرمز درمي‌آيد، از ساخته‌هاي اين شرکت است. همچنين اعضاي آن در حال توليد انبوه ارگانيسم‌هاي جديدي هستند که به گفته آنها ديگر قدرت بيماري‌زايي ندارند. در حقيقت در ساخت اين ارگانيسم‌هاي ترکيبي، از همان قطعات قبلي استفاده مي‌شود و در کنار آن قابليت‌هاي بيشتري نيز پديد مي‌آيد.
رشما شتي يکي از اعضاي تيم گينکو است. او مي‌گويد: «اين روزها بيوتکنولوژي شبيه يک اتحاديه قرون وسطايي شده است. کار کردن در اين حوزه بدون امکانات کافي در واقع ريسک بزرگي است که بعضي از فارغ‌التحصيلان با مدرک پي‌.‌اچ‌.‌دي مجبورند آن را قبول کنند. گينکو تلاش مي‌کند با در اختيار گذاشتن اين امکانات بيولوژيک راه را آسان‌تر نمايد.»
جيم توماس يکي از اعضاي گروهي به نام ETC هم مي‌گويد: «خطر اينجاست که دانش ما در مورد چگونگي عملکرد اين محصولات جديد اندک است. مثلا گفته شده بود که محصولات تغيير ژنتيک يافته قادر به زاد و ولد نيستند اما همه ما ديديم که محصولات کشاورزي تغيير ژنتيک يافته با محصولات طبيعي لقاح کردند. همچنين مواردي از آسيب‌رساني به بافت خاک کشاورزي هم به وسيله باکتري‌هاي تغيير ژنتيک يافته مشاهده شد و حالا سوال اينجاست که اشتباه کار کجا بوده است؟»

خطرات يک خلقت

البته راه‌اندازي يک آزمايشگاه شخصي ژنتيک هميشه هم به اين سادگي‌ها نبوده، به طوري که حتي گاهي با مخاطراتي براي صاحبان‌شان همراه شده است.
در سال 2004 استيو کورتز- استاد هنر در دانشگاه- پس از مرگ همسرش به دليل حمله قلبي دستگير شد. ماجرا از اين قرار بود که بازرسان در منزل او محيط‌هاي کشت باکتريايي پيدا کرده بودند. در واقع استيوکورتز به اتهام فعاليت‌هاي بيوتروريستي دستگير شد.
سال گذشته ويکتور ديب – يک شيمي‌دان بازنشسته- نيز در حال ساخت ماده‌اي پوششي براي داخل ظروف نگه‌دارنده غذا بود. همين کار او باعث آتش‌سوزي در آپارتمان مسکوني‌اش شد.
در انگلستان، موانع بيشتري سر راه ايجاد آزمايشگاه‌هاي شخصي وجود دارد. کريس فرنچ، سخنگوي دانشگاه ادينبورگ و مسوول محلي ايمني بيولوژيک مي‌گويد: «آنچه در منازل شخصي انجام مي‌شود خيلي هم با اهميت نيست. سازمان‌هاي ايمني و سلامت، ارگانيسم‌هاي تغيير ژنتيک يافته را کاملا تحت نظر دارند که بايد هم اين‌طور باشد چون کار با ارگانيسم‌ زنده هميشه اين خطر را دارد که رشد کنند و از کنترل خارج شوند.»
البته اين سخت‌گيري‌هاي شديد باعث نشده که تيم‌هاي دانشگاهي در انگلستان کار روي نوآوري‌هاي بيولوژيک را متوقف کنند. يکي از برندگان مسابقه Igem در سال گذشته، پروژه‌اي به نام «باکتري‌ساز» از دانشگاه بريستول بود. اين پروژه پس از اين مسابقه هم با همکاري آزمايشگاه TiGEM در ايتاليا ادامه پيدا کرد.
کيم دومورا، دانشجوي دکتراي بيولوژي در دانشگاه ادينبورگ است. دومورا عضو گروهي بود که شاخصي براي کشف ارسنيک در آب‌هاي بنگلادش ساختند. اين شاخص در واقع باکتري‌اي به نام E.coli بود که تغيير ژنتيکي روي آن انجام شده بود و در حضور ارسنيک سيگنال خطر مي‌فرستاد.
دومورا اعتقاد دارد که پتانسيل اصلي بيوتکنولوژي در انگلستان پس از دستيابي مردم به آن در خانه‌هايشان پديدار خواهد شد.
در دهه آينده مطمئنا ميليون‌ها ارگانيسم نوترکيب ساخته خواهند شد و سوالي که در حال حاضر مطرح است، اين است که چه کسي اجازه توليد آنها را دارد؟

نسل جديدي از هکرها

بيوهکرها نزديک دو دهه بعد از هکرهاي کامپيوتري اعلام موجوديت کرده‌اند اما کم و بيش شيوه کارشان شبيه آنهاست. بيوهکرها هم بيش از آنکه کار خود را يک حرفه تمام عيار به حساب آورند از آن به عنوان يک سرگرمي نام مي‌برند. بيوهکرها با وارد شدن به ساختار ژنتيکي سلو‌ل‌هاي زنده و دستکاري در آنها موجودات تازه‌اي خلق مي‌کنند. جانداراني که گاهي جالب و عجيب هستند و گاهي خطرآفرين و فاجعه‌بار. درست مثل يک ويروس کامپيوتري و شايد خطرناک‌تر از آن.

ژن چيست؟

موجودات زنده اغلب ويژگي‌هاي خود را عينا از والدين خود به ارث مي‌برند. اين کار به وسيله رمزهاي طبيعي به نام ژن صورت مي‌پذيرد. به معناي ساده‌تر ژن‌هاي يک موجود زنده هستند که خصوصيات و مشخصات آن را تعيين مي‌کنند.
از ويژگي‌هايي ظاهري چون رنگ چشم يک جانور يا بوي يک گل گرفته تا برخي خصوصيات‌هاي پيچيده‌ رفتاري انسان‌ها. ژن‌ها روي رشته‌‌هاي DNA يا RNA دسته‌بندي مي‌شوند.
اين رشته‌ها محل ذخيره ژن‌ها هستند و خود به طور متراکم در همه سلول‌هاي زنده وجود دارد. ساختار عجيب و مارپيچي DNA در نيمه دوم قرن بيستم کشف شد. ژن‌ها براي آنکه بتوانند آثار خود را ظاهر کنند، بايد در بدن جانداران به شکل پروتئين ترجمه شوند. اولين بار در تاريخ بشر يک کشيش اهل چکسلواکي به نام مندل با بررسي صفات و خصوصيات گياه نخود به وجود ژن در موجودات زنده پي برد.

وقتي طبيعت به بازي گرفته مي‌شود

سابقه به کارگيري ميکروارگانيزم‌ها براي توليد مواد خوراکي مثل سرکه، ماست يا پنير به هشت هزار سال پيش برمي‌گردد. اما تنها يک قرن پيش بود که لويي پاستور وجود مخمرها را اثبات کرد. پس از پيدايش بيوتکنولوژي و مهندسي ژنتيک استفاده از اين شاخه‌هاي جديد علمي روز به روز فراگيرتر شد.
کاربردهاي سنتي بيوتکنولوژي را مي‌توان در اصلاح نباتات و دام يا تهيه ماست و پنير خلاصه کرد. آرام‌آرام آنتي‌بيوتيک‌ها و انسولين انساني هم با کمک دانش بيوتکنولوژي تهيه شدند. در روزگار ما بيوتکنولوژي آن‌قدر گسترش پيدا کرده که هر طرف سر بچرخانيم، توليد تازه‌اي از آن را مي‌بينيم. از حساس‌ترين داروهاي نوترکيب گرفته تا موجوداتي که بيشتر به قصد سرگرمي ساخته مي‌شوند.
به هر ترتيب دانشمندان بيوتکنولوژيست فراتر از تمام جنبه‌هاي جالب و عجيب اين علم دو هدف اصلي را براي آينده آن تعريف کرده‌اند: تامين موادغذايي براي جمعيت رو به رشد کره زمين و ديگري توليد داروهاي نوترکيب و واکسن‌هاي تازه براي بيماري‌هايي که در راه‌اند.

در پناه عنکبوت

حتما برايتان پيش آمده که در گوشه‌هاي تاريک انباري به جنگ تارعنکبوت برويد و حتما تجربه کرده‌ايد که با کوچک‌ترين اشاره پارچه‌اي نمدار به اين تارها، از هم گسسته مي‌شوند اما واقعيت اين است که با ريسيدن اين تارها، اليافي محکم‌تر از فولاد ايجاد مي‌شوند. مهندسان علاقه زيادي به استفاده از تار عنکبوت در صنعت دارند ولي استخراج اين ماده از طبيعت گران تمام مي‌شود.
در واقع تارعنکبوت نوعي پروتئين است و ساخت آن توسط ژن خاصي کنترل مي‌شود. البته ساختمان اين پروتئين کاملا شناسايي شده ولي پيچيدگي ساختار آن، توليد مصنوعي اين پروتئين را با مشکل مواجه کرده است.
اينجاست که محققان بيوتکنولوژي دست به کار شدند و با وارد کردن ژن ساخت تار عنکبوت به سيب‌زميني، توتون و يک بزغاله اين جانداران را قادر به ساخت پروتئين تارعنکبوت کرده‌اند. دانشمندان اميدوارند با ريسيدن اين تارها بتوانند الياف محکمي براي ساخت جليقه‌هاي ضدگلوله، وسايل ورزشي، قطعات هواپيما و ريسمان‌هاي موجود در سکوهاي نفتي توليد کنند.

ژنريک يا بيوتکنولوژيک؟

احتمالا تا چند دهه آينده جواب اين مساله روشن خواهد شد. داروهاي ژنريک همان‌هايي هستند که قريب به اتفاق داروهاي موجود در داروخانه‌ها را تشکيل مي‌دهند.
اما داروهاي بيوتکنولوژيک محصولاتي هستند که با دستکاري در فرآيندهاي طبيعي توليد مي‌شوند. تاکنون براي بيماري‌هايي مثل سرطان، ايدز، ديابت و آلزايمر داروهاي بيوتکنولوژيکي به بازار آمده است. اغلب اين داروها پروتئيني هستند و معمولا به شکل تزريقي يا داخل سرمي به بيمار مي‌رسند. داروهاي ژنريک از کنار هم قرار گرفتن اتم‌هاي موادشيميايي پايه ساخته مي‌شوند و معمولا به شکل قرص هستند.
داروهاي بيوتکنولوژيک موثر ولي گران هستند و به علت هزينه بالاي اين داروها خيلي از بيماران حتي با کمک هزينه خود شرکت هم قادر به تهيه آنها نيستند.
منبع: www.forum.p30world.com
/س