ژنتیک و شبیه سازی

شاید این روزها كه اخبار متفاوت و گسترده ای از كاربرد این تكنولوژی در رسانه ها می شنوید، كنجكاو شده باشید كه این كار چگونه انجام می شود و ثمرات آن چیست؟ این پرونده پاسخی است به كنجكاوی شما.
اگر چه ممكن است كمی عجیب به نظر برسد ولی بد نیست بدانید كه موجودات شبیهسازی شده، همیشه در میان ما وجود داشتهاند. البته نساخته شده در آزمایشگاه و با استفاده از تكنولوژی ، بلكه منظورهمان دوقلوهای مشابهی است كه به طور طبیعی خلق شدهاند.
شاید شما اولینبار نام تكنولوژی شبیهسازی را زمانی كه گوسفندی به نام دالی در سال ۱۹۹۷ با استفاده از این تكنولوژی به دنیا آمد شنیده باشید ولی بشر از مدتها قبل از به دنیا آمدن دالی، از این تكنولوژی استفاده كرده است.
حدود ۵ هزار سال قبل از میلاد مسیح، انسانهای اولیه متوجه شدند اگر دانههایی را كه توسط گیاهان غنیتر و مقویتر تولید میشوند، بكارند، میتوانند پس از مدتی عین همان غله غنی و مقوی را برداشت كنند. این كار اولین قدم در دستكاری زندگی یك موجود زنده برای برآوردن نیازهای انسانی بود. موضوعی كه هدف اصلی و نهایی شبیهسازی است.
پس از گذشت حدود ۷ هزار سال و پیشرفت روزافزون علم، دانشمندان به فكر همانندسازی مهرهداران افتادند. سال ۱۹۵۲، دو دانشمند به نامهای رابرت بركینز و توماس كینگ موفق به شبیهسازی بچه قورباغههایی شدند كه درست مثل حیوان اصلی و اولیه بودند. این بچه قورباغههای كوچك به عنوان نخستین حیوانات شبیهسازی شده در تاریخ مشهورند. پس از آن تحقیقات در این زمینه سرعت بیشتری گرفت.
سال ۱۹۹۶ و پس از گذشت چیزی حدود ۴۴ سال، تلاشهای وسیع دانشمندان برای تولید اولین پستاندار شبیهسازی شده به نتیجه رسید و گوسفندی به نام دالی در جولای آن سال به دنیا آمد. این كاررا دكتر جانویلیوت و همكارانش در موسسه روزلین اسكاتلند و با استفاده از هسته یك سلول از سلولهای پستانی یك میش بالغ و جایگزین كردن آن با هسته یك سلول تخمك انجام دادند. در همین زمان و با بروز نگرانیهایی در جامعه از امكان شبیهسازی انسانی و خطرات ناشی از آن، بیلكلینتون رئیس جمهور وقت آمریكا دستورالعمل ممنوعیت استفاده از بودجههای دولتی برای انجام تحقیقات شبیهسازی انسانی را صادر كرد.
با این وجود، سال ۲۰۰۱ دكتر پانابیوتیس زاووس از متخصصان مشهور باروری در آمریكا و تیم تحقیقاتی وی اعلام كردند كه صدها نفر از مردم برای انجام آزمایش به منظور تولید بچههای شبیهسازی شده داوطلب شدهاند. این موضوع باعث شد تا سایر كشورها نیز به فكر قانونمند كردن عمل شبیهسازی انسان بیفتند.
در این میان، انگلستان اولین كشوری بود كه عمل شبیهسازی انسان را به طور موثری قانونمند كرد البته طی این مدت ، تولید سایر حیوانات شبیهسازی شده در كشورهای مختلف ادامه یافت و حیواناتی نظیر اسب، گاو، موش، سگ و گربه همانندسازی شدند. سال ۲۰۰۳، اولین پستاندار به دنیا آمده با استفاده از تكنولوژی همانندسازی یعنی دالی در ۶ سالگی و به دلیل ابتلا به یك بیماری ریوی با انجام تزریق كشنده فوت كرد، ولی تكنولوژی همانندسازی همچنان راه خود را ادامه میدهد.

اسرار همانند سازی

برای انواع مختلف شبیهسازی، تكنولوژیهای متفاوتی وجود دارد. تكنیك انتقال هسته سلول سوماتیك (ScNT) تكنیكی است كه بیشتر از همه برای شبیهسازی تولید مثلی پستانداران استفاده میشود. در این روش موجود تولید شده، همان مواد ژنتیكی هستهای حیوان اولیه را خواهد داشت.
دالی، اولین پستاندار شبیه سازی شده، با استفاده از تكنولوژی انتقال هسته سلول سوماتیك به دنیا آمد. برای فهم بهتر این تكنولوژی باید مروری به سیستم تولید مثل در موجودات زنده داشته باشیم. در بدن هر پستاندار زنده، تخمك در جنس مونث و اسپرم در جنس مذكر، تنها سلولهایی هستند كه نقش تولید مثلی دارند و به عنوان سلولهای تولید مثلی یا سلولهای جنسی معروفند. به تمامی سلولهای غیر از آنها، سلول سوماتیك یعنی سلول غیرتولید مثلی یا سلول بدنی گفته میشود.
هر سلول سوماتیك دارای دو سری كامل از كروموزومهاست، در حالی كه سلولهای تولید مثلی هر كدام فقط یك سری دارند. پس از لقاح و آمیزش، اسپرم و تخمك با هم یكی میشوند و سلول تخم را به وجود میآورند. سلول تخم، دارای دو سری كامل از كروموزومهاست كه یك سری را از اسپرم (پدر) و یك سری را از تخمك (مادر) گرفته است.
برای ساختن دالی با استفاده از تكنولوژی انتقال هسته سلول سوماتیك، دانشمندان یك سلول سوماتیك را از بافت پستان یك گوسفند بالغ جدا كردند. آنها سپس هسته آن سلول را به یك سلول تخمكی كه هستهاش را قبلا برداشته بودند، منتقل كردند.
هسته هر سلول در حقیقت مغز یك سلول را تشكیل میدهد و حاوی تمام مواد ژنتیكی و اطلاعاتی است كه سلولها برای زندگیشان لازم دارند. درواقع تفاوت در همین مواد ژنتیكی است كه موجب میشود هر كدام از ما منحصر به فرد بوده و با سایرین تفاوت داشته باشیم.
در مرحله بعد، دانشمندان سلول تخمك را - كه دارای هسته جدید (از سلول دهنده) است - به كمك مواد شیمیایی و جریان الكتریكی به تقسیم سلولی تحریك كردند. پس از چند تحریك شیمیایی، سلول تخمك با هسته جدیدش درست شبیه سلول تخمی كه بهتازگی بارور شده باشد، عمل كرد. بعد از آنكه رویان شبیهسازی شده به مرحله مناسب و خوبی رسید، آن را به رحم یك میزبان ماده منتقل كردند تا در آنجا به تكاملش تا هنگام تولد ادامه دهد.
در نهایت، دالی به همین ترتیب در سال ۱۹۹۶ به دنیا آمد. او یك كپی ژنتیكی دقیق و كامل از گوسفند ماده بالغی بود كه هسته سلول سوماتیكش را جایگزین هسته یك سلول تخمك كرده بودند. دالی اولین پستانداری بود كه از یك سلول سوماتیك بالغ شبیهسازی شده بود.
نكته مهمی كه دانشمندان به آن اشاره میكنند، این است كه دالی یا هر موجود دیگری كه با استفاده از تكنولوژی انتقال هستهای تولید شده، ۱۰۰ درصد مشابه موجود اولیه نیست. این شباهت چیزی در حد ۹۹/۷ درصد است، زیرا در این تكنولوژی تنها هسته سلول دهنده وارد تخمك بدون هسته میشود، حال آنكه مقداری از مواد ژنتیكی مهم در خارج از هسته و داخل میتوكندریها وجود دارند.
میتوكندریها قسمتی از سلول هستند كه خارج از هسته و داخل سیتوپلاسم یك سلول قرار دارند و به عنوان منابع تولید قدرت، انرژی و متابولیزم سلولی عمل میكنند. میتوكندریها دارای قطعات كوچكی از DNA هستند و برخی از مواد ژنتیكی در فرآیند شبیهسازی از میتوكندریهای سیتوپلاسم میآیند. اینكه این موضوع به چه مقدار تغییرات در یك موجود شبیهسازی شده منجر میشود، در حال بررسی است.

شبیه سازی با روش های معمولی تولید مثل چه تفاوتی دارد؟

بارور شدن یك تخمك به وسیله یك اسپرم (روش معمولی تولید مثل) و روش انتقال هسته سلول سوماتیك هر دو منجر به یك نتیجه میشوند و آن به وجود آمدن رویان است. یك رویان از سلولهایی كه دو سری كامل كروموزوم دارند، تشكیل شده است. تفاوت این دو روش در منشا آن دو سری كروموزوم است.
در باروری معمولی، اسپرم و تخمك هر كدام دارای یك سری كروموزوم هستند و زمانی كه این دو به هم متصل میشوند، تخم بارور دارای رشته های كروموزومی خواهد بود كه یك سری از پدر (اسپرم) و یك سری از مادر (تخمك) گرفته شدهاند ولی در روش انتقال هسته سلول سوماتیك برای انجام شبیهسازی، هسته سلول تخمك - كه دارای تنها یك سری از كروموزومها است - برداشته و با هسته سوماتیك - كه دارای دو سری كامل از كروموزومهاست ، جایگزین میشود. بنابراین، رویان حاصل شده از این روش هر دو سری كروموزمهایش را فقط از یك سلول سوماتیك منفرد گرفته است.

شبیه سازی چه خطراتی دارد؟

شبیهسازی تولید مثلی موجودات زنده در حال حاضر یك عمل گران و غیرموثر است. بیش از ۹۵ درصد تلاشهای شبیهسازی برای تولید یك موجود زنده شكست میخورند و ممكن است بیش از ۱۰۰ فرآیند انتقال هستهای برای تولید یك موجود شبیهسازی شده، لازم باشند. دالی پس از ۲۷۶ مرتبه تلاش برای عوض كردن هسته تخمك، به دنیا آمد. این ۲۷۶ تخمك در مجموع ۲۹ رویان تولید كردند و از میان آنها تنها دالی زنده ماند.
علاوه بر این، تنها ۷۰ گوساله پس از ۹هزار مرتبه تلاش برای همانندسازی به دنیا آمدند. یك سوم از این گوسالهها طی مدت كوتاهی جان خود را از دست دادند و بسیاری از آنها در هنگام مرگ به طور غیرعادی بزرگ بودند. بد نیست بدانید كه اولین اسب شبیهسازی شده یعنی پرومته پس از ۳۲۸ بار تلاش به دنیا آمد.علاوه بر شانس موفقیت كم، بررسیها نشان دادهاند حیوانات همانندسازی شده غالبا عملكرد ایمنی مختل شده بیشتر و میزان بالاتری از ابتلا به انواع عفونت، سرطان و سایر اختلالات را دارند.
برخی دانشمندان علت مرگ اولین پستاندارد شبیهسازی شده (دالی) را پیری زودرس ناشی از شبیهسازی میدانند ولی دكتر یان ویلموت معتقد است كه مرگ زودرس دالی ارتباطی با شبیهسازی نداشته و به دلیل یك عفونت تنفسی شایع در میان گوسفندها بوده است.یك مشكل اصلی در شناخت عواقب شبیهسازی آن است كه متاسفانه بسیاری از حیوانات شبیهسازی شده به اندازه كافی زنده نماندهاند. این موضوع باعث شده است تا دانشمندان اطلاعات كافی در مورد اینكه حیوانات شبیهسازی شده چگونه زندگی كرده و پیر میشوند، به دست بیاورند.سالم به نظر رسیدن در سن كم به تنهایی یك نشانه خوب برای بقای طولانی مدت موجودات شبیهسازی تلقی نمیشود.
در حقیقت این حیوانات به دلیل مردن اسرارآمیزشان شهرت دارند. به عنوان مثال، نخستین گوسفند شبیهسازی شده استرالیایی پیش از مرگ كاملا سالم و سرحال به نظر میرسید و نتایج كالبدشكافیها نتوانستند علت مرگش را مشخص كنند.در سال ۲۰۰۲، پژوهشگران موسسه وایتهد در ماساچوست آمریكا اعلام كردند كه رگهای موشهای همانندسازی شده دارای اشكالاتی هستند. آنها در تجزیه و تحلیل بیش از ۱۰/۰۰۰ سلول كبد و جفت موشهای همانندسازی شده، متوجه شدند كه در حدود ۴ درصد از عملكرد ژنها غیرعادی بوده است. به عقیده دانشمندان تغییراتی در فعالیت طبیعی آنها و یا بروز یك سری ژنهای خاص علت بروز این اشكالات هستند.
یك مشكل دیگر به ویژه در مورد همانندسازی گونههای منقرض شده آن است كه در این موارد به طور طبیعی نمونه منفرد شبیهسازی شده به تنهایی قادر به خلق یك جمعیت بارور كننده دیگر نخواهد بود. علاوه بر این، حتی در صورتی كه هر دو جنس مذكر و مونث آن موجود زنده وجود داشته باشند، معلوم نیست كه آیا آنها در غیاب والدینی كه بایستی به آنها رفتار طبیعیشان را بیاموزند قادر به زندگی خواهند بود یا خیر.غیر از موارد فوق، ممكن است همانندسازی برخی از حیوانات منقرض شده نظیر دایناسورها در آینده دور خطرات بالقوه زیادی را برای انسانها داشته باشند. فیلم پارك ژوراسیك كه صرفا یك فیلم علمی - تخیلی بود مو را بر تن راست میكرد. حال فكر كنید اگر این علم و تخیل به واقعیت تبدیل شود چه اتفاقاتی ممكن است در جهان روی دهد.

شبیه سازی حیوانات منقرض شده

كسانی كه كتاب پارك ژوراسیك را خوانده و یا فیلم آن را دیدهاند بیشتر از سایرین با این مورد استفاده شبیهسازی آشنایی دارند. بازسازی مواد ژنتیكی گونههای منقرض شده از مدتها قبل مدنظر دانشمندان بوده است. یكی از مواردی كه اخیرا دانشمندان در حال كار بر روی آن هستند، یك نوع ماموت پشمالو است.
متاسفانه تلاشها برای گرفتن مواد ژنتیكی از ماموتهای یخ زده تاكنون موفقیتآمیز نبودهاند. مشكل اصلی این است كه در این گونه موارد سلول تخمك و رحمی كه قرار است سلول همانندسازی شده در آن كاشته شوند از گونههای متفاوتی هستند. این موضوع امكان موفقیت عمل شبیهسازی را بسیار مشكل ساخته است. علاوه بر این، برای همانندسازی گونههای منقرض شده باید یك DNA سالم و كامل وجود داشته باشد. با این وجود درحال حاضر یك تیم روسی ـ ژاپنی در حال بررسی و كار بر روی همانندسازی ماموتها هستند.

درمان با كلون سازى

كلون سازى درمانى عبارت است از به وجود آمدن بلاستوسيست بيمارى كه داراى عارضه تخريب سلولى است. اين بلاستوسيست كه اساساً يك توده سلولى است مى تواند كشت داده شده و تبديل به سلول هاى بنيادى شود. يك سلول بنيادى سلولى است كه مى تواند به طور دائم رشد كرده و به انواع متفاوتى از سلول ها انشقاق يابد. برخى از اين سلول ها و مواد حاصله از آنها مى توانند استخراج شده و به بيمارانى كه دچار ضايعه تخريب سلولى هستند تزريق شوند. فايده چنين تكنيكى آن است كه به لحاظ مشابهت سلول هاى تزريق شده سيستم ايمنى بيمار هيچ گونه مقاومتى نسبت به آنها ايجاد نمى كند. بيمارى هايى كه مى توانند از اين طريق مورد معالجه قرار گيرند عبارتند از بيمارى هاى قلبى، ديابت، پاركينسون و بسيارى ديگر از بيمارى هايى كه موجب تخريب سلولى مى شوند. مخالفت اصلى كه با اين شيوه از مداوا صورت مى گيرد از اين واقعيت ناشى مى شود كه اين شيوه متضمن به وجود آوردن يك جنين انسان و سپس از بين بردن آن براى به دست آوردن سلول هاى بنيادى است. اين مخالفين معتقدند كه گزينه هاى ديگرى براى به دست آوردن سلول هاى بنيادى وجود دارد كه متضمن از بين بردن جنين نيست. مجادلات علمى پيرامون كلون سازى انسان بر حول محور حقوق يك فرد نازا يا يك زوج كه خواهان بچه دار شدن بدون دخالت دولت هستند، دور مى زند. در اين ميان دولت يا سيستم هاى قانون گذار از حقوق كودكى دفاعى مى كنند كه ممكن است با مخاطره قابل توجه نقص عضو ناشى از اقدامات مربوط به كلون سازى روبه رو شوند واضح است آنچه مخاطره قابل توجه اطلاق مى شود مفهوم دقيق علمى ندارد. افرادى كه ممكن است والدين بالقوه اى باشند تحت شرايط مختلف ادراك متفاوتى از مخاطره توليدمثل خواهند داشت. درك يك زوج چهل سال به بالا از مخاطره به دنيا آوردن يك نوزاد ناقص الخلقه از ادراك يك زوج ۲۰ ساله متفاوت است. اگر ثابت شود كه مخاطره داشتن نوزاد ناقص الخلقه پس از كلون سازى كمتر از ۳ درصد است در آن بخش بزرگى از مخالفت هاى علمى با اين روش متوقف خواهد شد ولى بدون شك مخالفت هايى كه جنبه هاى مذهبى و اخلاقى دارند همچنان باقى خواهند ماند. يك راه حل قاطع براى از ميان بردن ترديد علمى در مورد اين تكنيك اين خواهد بود كه آزمايشات جامعى در زمينه كلون سازى انسانريخت ها صورت گيرد. بدون شك در حال حاضر شواهد علمى لازم براى تائيد و رد اين تكنيك در دست نيست. مجادله علمى درباره كلون سازى درمانى انسان بر حول محور منافع پزشكى اين شيوه در مقابل هزينه هاى از ميان بردن يك جنين در مراحل اوليه تكوين آن دور مى زند. بسيارى برآنند كه جنين يك انسان است و بنابراين تمام حقوق انسانى را بدان نسبت مى دهند. از ديدگاه اين گروه از ميان بردن يك جنين جنايت است. در هنگام مجادله درباره حقوق جنين چندين نكته مى بايست در نظر گرفته شود. مراحل اوليه جنين در پستانداران توده اى سلولى است كه حتى فاقد سلول هاى اوليه عصبى است. بنابراين به سادگى نمى توان حقوق اساسى فرد را به اين توده سلولى بخشيد. حقوق مربوط به سقط جنين در بسيارى از كشورها زوجين را در سقط جنين مجاز شمرده است. بيش از ۷۰ درصد از جنين هايى كه محصول روابط جنسى طبيعى اند شانس اتصال به ديواره رحم را پيدا نمى كنند. اگر هر يك از اين جنين ها صاحب حقوق اساسى انسانى بودند مى بايست شكست تلاش هاى پزشكى در بقاى آنها را معادل جنايت تعريف كرد. اين واقعيتى است كه ملاحظات اخلاقى مى بايست واقعيت هاى جامعه را درك كند. ارزش كدام يك از اين دو در يك جامعه بيشتر است. زندگى يك فرد بالغ يا كودكى كه از بيمارى هاى تخريب كننده سلولى رنج مى برد يا جنين ۵روزه اى كه چيزى بيشتر از يك توپ پر از سلول نيست؟ به طور خلاصه بايد در نظر داشت كه ريسك كلون سازى در انسان به طور كامل مشخص نشده است. بدون شك تحقيقات آتى مى توانند ايمنى روش هاى كلون سازى براى مادر و نوزاد را مشخص سازند، وليكن ساير اعتراضات به ويژه اعتراضات دينى و اخلاقى باقى خواهند ماند. دانش ما در حال حاضر نشان مى دهد كه كلون سازى درمانى بسيار موثرتر از شيوه هاى ديگر براى به دست آوردن مواد مورد نياز براى مقابله با بيمارى هاى كشنده است، رها كردن اين شيوه از درمان به معناى ناديده گرفتن پيشرفت هاى قابل توجه علمى و همچنين تسليم ميليون ها بيمار به مرگ زودرس، بدبختى و ذلت پايان ناپذير است. آيا اين دنياى جسور نويى است كه در آينده در آن خواهيم زيست.

روش های شبیه سازی

دانش شبیه سازی همانند سایر فناوری ها دانشی خنثی است، به این معنی كه شبیه سازی مانند چاقویی تیز و برنده است، چاقویی كه می تواند ابزار جنایت باشد یا ابزاری مفید برای كارهایی سودمند. با وجود این شبیه سازی برخلاف دورنمای منفی كه برای آن تصور می شود، قابلیت های مثبت فراوانی دارد.
كلون كردن به معنی تكثیر غیرجنسی است. كلونینگ از طریق مهندسی ژنتیك در گیاهان، حیوانات و باكتری ها برای تولید انبوه با كیفیت خاص انجام می گیرد. با استفاده از فناوری شبیه سازی می توان نسل های درحال انقراض را نجات داد، از مزایای شبیه سازی در پرورش حیوانات اهلی می توان به استفاده از تعداد محدودی از حیوانات پرتولید با هزینه نگهداری كمتر و افزایش سریع پیشرفت ژنتیكی اشاره كرد. از اهداف شبیه سازی در آزمایشگاه های كشورهای مختلف می توان به امكان بازیابی جوانی، كمك به پیشگیری از حملات قلبی، استفاده از سلول های بنیادی برای ترمیم سلول های مغز و بافت های سوخته، درمان نازایی، درمان ژن های معیوب، درمان سرطان و كاربردهای نظامی اشاره كرد.
شبیه سازی (cloning) یكی از پیشرفته ترین یافته های بشر در زمینه علم پزشكی و مهندسی ژنتیك است كه هر مرحله از پیشرفت آن با جنجال های فراوانی همراه بوده است.
امكان شبیه سازی انسان از زمانی در مجامع علمی مطرح شد كه دانشمندان اسكاتلندی در مؤسسه روسلین «دالی» را تولید كردند. این گوسفند شبیه سازی شده كه به «دالی گوسفنده» مشهور شده بود، گوسفندی بود كه تولید آن در سراسر دنیا با عكس العمل های متفاوتی از جنبه های علمی و اخلاقی مواجه شد.
این كار كه در سال ۱۹۹۷ از سوی مجله نیچر به عنوان مهم ترین دستاورد علمی سال انتخاب شده بود، افق جدیدی درعلم ژنتیك درپیش روی دانشمندان گشود و امیدواری های فراوانی را برای بهبود زندگی انسان ها ایجاد كرد.
به دلیل حساسیت های فراوانی كه تولد دالی دربرداشت، رسانه ها و مطبوعات توجه خاص وفراوانی را به پدیده شبیه سازی نشان دادند، اما این نوع از شبیه سازی تنها یك نوع خاص از روش های موجود شبیه سازی است.
كلون سازی به معنای به وجود آوردن موجوداتی است كه ازنظر ژنتیكی مشابه یكدیگر باشند كه این كار از دو طریق قابل انجام است:

۱) تقسیم جنینی

در این گونه از تقسیم، جنین درمراحل اولیه رشد خود به دو یا چند قسمت تقسیم می شود و هر قسمت تقسیم شده به یك موجود مستقل تبدیل می شود. هر تكه از جنین قابلیت تبدیل شدن به یك جنین كامل را دارد. به همین روش دوقلوهای تك تخمی به وجود می آیند كه از نظر ژنتیكی كاملاً به یكدیگر شبیه اند.
این گونه از كلون سازی در حیواناتی مانند موش، میمون و گوسفند انجام می شود. از همین روش در انسان تا قبل از مرحله اتصال جنین به دیواره رحم استفاده شده است. اخیراً دانشمندان كشورهای مختلف اعلام كرده اند كه این روش از كلون سازی یك روش پزشكی است كه باید تحت كنترل اخلاقی شدید قرار بگیرد.

۲) انتقال هسته سلولی

در این روش از كلون سازی، هسته سلول به بستری كه از قبل فراهم شده است، انتقال می یابد و با توجه به آماده بودن این بسته برای رشد و تكثیر سلول هسته سلول تكثیر شده و موجود جدید به وجود خواهدآمد.

مفهوم سلول بنیادی:

سلول بنیادی در پستانداران به سلولی گفته میشود که قابلیت تقسیم شدن و تبدیل به سلول های تخصص یافته و تمایز یافته را دارا باشد.تخمک لقاح یافته این توانایی را در حد بالایی داراست، زیرا بالقوه میتواند تقسیم شود وبه صورت یک موجود زنده کامل تکوین یابد.تخمک لقاح یافته چند ظرفیتی است بدین معنی که از هر نظر توانایی رشد و تکامل را دارد..این توانایی پس از تقسیم شدن تخمک به یک یا حتی چهار سلول به قوت خود باقی بوده به گونه ای که هر کدام از سلولها پس از جدا شدن قادر به رشد و تبدیل به یک جنین کامل می باشند، از راه این فرآیند دو قلوها چند قلوها بوجود می آیند ، این چند قلوها موجودات شبیه سازی شده طبیعی هستند که دارای ساختار ژنتیک و سیتوپلاسمی یکسان میباشند پس پدیده شبیه سازی پدیده ای نو و باورنکردنی نیست و از آغاز حیات در سیاره زمین رخ داده است.
سلول های بنیادی یا stem cellدر کودکان وبزرگسالان وجود دارند. سلولهای بنیادی در مغز استخوان وبه تعداد کمتری در جریان خون هر کودک و بزرگسال یافت میشود.
سلولهای بنیادی رویانی انسان میتوانند با لقوه به صورت هر یک از210 نوع سلولی که جسم یک انسان را تشکیل میدهد رشد یابند.
در حال حاضر شبیه سازی به سه شیوه انجام میگیرد:
1. شبیه سازی رویانی 2. شبیه سازی DNA فرد بالغ 3. شبیه سازی درمانی که در این نوع شبیه سازی هدف تولید انسان به صورت کامل نیست بلکه هدف تولید سلولهای بنیادی رویانی است که برای اهداف درمانی به کار می رود . به منظور تداوم بخشیدن به قابلیت حیات سلول با منجمد کردن و نگهداری آن در دمای بسیار پایین شیوه ای است که دانشمندان از سال 1700 به کار گرفته اند ، این فرآیند قابلیت حیات سلول را تا زمان نا محدودی به حالت تعلیق در می آورد. این فن آوری به طور معمول برای نگهداری semen، رویان وانواع سلول و بافت های انسان و حیوانات کاربرد دارد و سلولها میتوانند بیش از نیم قرن قابلیت حیات خود را حفظ کنند.
هدف از این روش در شبیه سازی تولید موجوداتی با توانایی تولیدمثل است. در این روش در مرحله خاصی از تقسیم سلولی، هسته سلول های سوماتیك را كه هسته آن ها حاوی تمامی ژن های موجود است، جداكرده و پس از تیمار الكتریكی یا شیمیایی، این هسته را در داخل یك تخم لقاح نیافته كه هسته آن از قبل خارج شده است، قرارمی دهند و سپس مجموعه حاصل را در رحم مادری كه به طور مصنوعی شرایط آبستنی درآن تلقیح شده لانه گزینی می كنند. در نهایت موجود جدید كاملاً شبیه فردی خواهدبود كه سلول سوماتیك از آن گرفته شده است.

شبیه سازی رویانی

این روش همان روشی است كه در طبیعت در تولد دوقلوها یا چندقلوها اتفاق می افتد. در این روش در شروع مراحل تقسیم جنینی پس از لقاح یعنی قبل از جداشدن سلول های جنینی یك سلول را جدا و با تحریكات فراوان این سلول را به ادامه تقسیم تا حد به وجود آمدن یك جنین مستقل وادار می كنند.

شبیه سازی درمانی

در این شیوه از شبیه سازی، ابتدا با استفاده از سلول های سوماتیك شبیه سازی انجام می شود و در مرحله اول جنینی از رویانی كه حاوی چندسلول است تعدادی سلول جدا و در محیط كشت ایزوله سلول موردنظر تكثیر می شود. هدف از این روش از كلونینگ تولید بافتی است كه فرد از دست داده است.

مراحل شبیه سازی

۱) هسته زدایی ازتخمك گیرنده
۲) انتقال سلول دهنده به درون تخمك گیرنده
۳) ایجاد پیوستگی میان سلول دهنده و تخمك گیرنده
۴) كشت درانكوباتور
۵) انتقال رویان درحال رشد به داخل رحم
کاربردها و اهمیت شبیه سازی
شبیه سازی به معنی تولید مثل به روش غیرجنسی از افراد انتخاب شده به گونه ای است که نسل ایجاد شده از آنها از نظر محتوای ژنتیکی کاملا شبیه همتای خود باشد. اساس شبیه سازی ، انتقال هسته سلول (پیکری یا بنیادی) به تخمک بدون هسته می باشد.فرآیند انتقال هسته شامل ۲قسمت اساسی است:
۱) خروج هسته از تخمک
۲) جایگزین کردن آن با سلول دهنده.این تکنیک برای اولین بار در سال ۱۹۳۸ میلادی از سوی هانس اسپمن انجام شد. مشکلات بسیاری در راه شبیه سازی پستانداران وجود داشت تا آن که محققان اسکاتلندی توانستند گوسفند کلون شده به نام دالی (Dolly) را تولید کنند. به این ترتیب آنچه در ذهن محققان و دانشمندان غیر ممکن می نمود، امکان پذیر شد و شبیه سازی آرام آرام مسیر ترقی و پیشرفت خود را طی کرد.

انواع شبیه سازی

۲ نوع شبیه سازی وجود دارد:
۱) شبیه سازی تولید مثلی که باهدف بقای نسل و دارا شدن فرزندی همتای والد (از نظر محتوای ژنتیکی) صورت می گیرد. در این روش از سلول سوماتیک یا پیکری برای انتقال هسته استفاده می شود.
۲) شبیه سازی درمانی که هدف اصلی آن به دست آوردن سلول بنیادی جنینی است که بتوان از آن در درمان ناتوانی ها و بیماری ها (بخصوص بیماری های تحلیل برنده) استفاده کرد. از آنجا که سلول بنیادی (سلولهای تمایز نیافته ای که با شرایط مناسب دارای توانایی تمایز به انواع سلولهای بالغ هستند) چند ظرفیتی است ، به نظر می رسد شبیه سازی با استفاده از چنین سلولهایی برای به دست آوردن بافتها یا اندام های دچار مشکل ، بتواند چشم اندازی روشن از آینده ای زیباتر برای این بیماری فراهم کند.
اگرچه در ابتدای امر ، ورود شبیه سازی درمانی از نوع پیوند عضو از گونه ای دیگر ، به قلمرو پزشکی غیرممکن می نمود ، اکنون این روش به اندازه ای قدرتمند می نماید که خارج از مرزهایی که پیش از این طب را محدود کرده بود ، فعالیت می کند و امیدوار است که خدمت ارزنده ای را به بشریت تقدیم کند.

کاربرد در علوم پایه:

یکی از کاربردهای شبیه سازی در بیولوژی یا زیست شناسی تکوینی است که در آن بدقت ، روند تکوین جنین بررسی می شود و با بررسی تمایز زدایی از سلولها ، تشخیص روند تشکیل سلولهای تمایز یافته مشخص خواهد شد.

کاربرد در درمان:

تولید جنین کلون تا مرحله بلاستوسیت (مرحله ۱۶ سلولی) به منظور تولید سلولهای بنیادی جنینی که سلولهایی با توانایی بالا برای تبدیل به بافتهای مختلف و تکثیر نامحدود هستند.

کاربرد اقتصادی:

عمده ترین کاربردهای شبیه سازی از نظر اقتصادی در شبیه سازی حیوانات مزرعه متبلور می گردد که عبارتند از:
۱) تکثیر صفات ممتاز طبیعی: یک اسب قهرمان را می توان با این تکنیک تکثیر کرد.
۲) تکثیر صفات مصنوعی: به عنوان مثال گوسفند یا بزی ایجاد نمایند که در شیر آن آلبومین یا انسولین انسانی وجود داشته باشد و صدها مثال دیگر (این حیوانات را ترانس ژن گویند).
۳) نجات و حفظ گونه های در حال انقراض: با کمک شبیه سازی می توان گونه های در حال انقراض را نجات داد.

مزایای شبیه سازی :

1. تولید گونه های تراریختی : به این معنی که یک گونه حامل ژنهایی از گونه های دیگر باشد ، مثلا گاوها ،گوسفندان و بزها می توانند به این طریق تولید کننده مواد لبنی دارویی باشند.مثلا آنها میتوانند شیرهایی با ویژگی های زیر تولید کنند :
- شیر حاوی فاکتور انعقاد برای درمان هموفیلی
- شیر حاوی انسولین برای درمان دیابت
2. شبیه سازی رویانی حیوان
3. شبیه سازی رویانی انسان
با پیشرفت چشمگیری که در مورد سلول های بنیادی رویان انسان حاصل شده است میتوان با کشت این سلول ها بافت ها یا اعضای مصدوم را ترمیم یا جایگزین نمود ، میتوان پوست برای قربانیان سوختگی و سلولهای مغزی و طناب نخاعی برای افرادی که از گردن به پایین فلج شده اند تولید نمود.
با استفاده از این فن آوری زوج های نابارور میتوانند بچه دار شوندو پزشکان میتوانند به جای استفاده از موادی که برای بدن جنبه بیگانه دارند ، استخوان ،چربی ، بافت همبند یا غضروف تولید نمایند.
میتوان برای افرادی که دچارسرطان خون هستند مغز استخوان تولید نمود . توصیه میشود برای افرادی که در مراحل وخیم بیماری قلبی هستند و در انتظار دریافت قلب پیوندی به سر میبرند در کنار تجویز داروهای سرکوب کننده سیستم ایمنی از روش پیوند سلولهای بند ناف به عنوان یک روش کمکی استفاده شود.بر این اساس این ایده در دنیا مطرح شده است که نمونه سلولهای بند ناف هر شخص در ابتدای تولد گرفته شود وبرای سالهای بعد برای خود فرد ذخیره شود. با این عمل بیمار شانس بیشتری برای زنده ماندن تا زمان دریافت قلب را خواهد داشت.این روش بویژه در بیماران کهنسال که سلولهای بنیادی مغز استخوان آنها برای پیوند کافی نیست، اهمیت بالاتری دارد که این موارد اشاره جزئی به مزایای این فن آوری است.
شبیه سازی حیوانات ، یک فرآیند چند مرحله ای است که شامل:
۱) سلول اهداء کننده هسته شامل:
سلولهای کومولوس (توده اپی تلیال اطراف فولیکول تخمدان) ، سلولهای سرتولی (سلولهای نگهدارنده اسپرم) ، فیبروبلاست جنینی ، سلولهای گرانولوزا، سلولهای به دست آمده از موجودات کلون شده (سلولهای نسل دوم) و سلولهای بنیادی هستند.
۲) سلول گیرنده
در حال حاضر ، تخمک به عنوان تنها گیرنده هسته و منبع مهیاکننده سیتوپلاسم (چه در لقاح طبیعی یا شبیه سازی) است.
۳) خروج هسته از تخمک گیرنده
روش بی هسته سازی با سوزن بسیار ظریف مخصوصی در شرایط آزمایشگاهی انجام می شود و هسته تخمک خارج شده و به یک تخمک بدون هسته تبدیل می شود.
۴) فرآیند انتقال هسته
فرآیندی است که اجازه انتقال هسته یک سلول (سلول دهنده) را به دیگری (سلول گیرنده) میدهد. سلول گیرنده اغلب تخمک بالغ پستانداران است که کروموزوم آن خارج شده و در واقع حکم سیتوپلاست را داراست.
۵) کشت و انتقال جنین
جنینهای بازسازی شده ، حداقل به مدت ۵روز در محیط کشت جنین نگهداری شده تا به میزان قابل قبولی از تکامل برسد و در صورت امکان ، اجازه انتقال آن به روش غیرجراحی صادر شود. در چنین فرآیندهایی ، جنین به روش لاپاراتومی و از طریق لوله رحمی به رحم منتقل می شود. بنابراین لازم است جنین مراحل ابتدایی تکامل یعنی مرحله هشت سلولی را طی کرده باشد.

شبیه سازی حیوانات اهلی موقعیت کنونی و روند آینده

می توان انتظار داشت الگویی که در آینده برای فناوری شبیه سازی مورد استفاده قرار خواهد گرفت ، در همان نخستین گام از سوی ۲ فاکتور اساسی تحت تاثیر قرار گیرد:
۱) میزان گستردگی تکنیک های حاضر (کنونی)
۲) میزان پذیرش چنین تکنیک هایی از سوی مصرف کنندگان همگام با روند پیشرفت شبیه سازی ، دانشمندان به منظور بهره وری بیشتر ، تغییرات دلخواه (شامل حذف یا اضافه کردن) ژنهای بیماری زا را در ژنوم هسته سلول دهنده ایجاد کردند. این تکنیک که هدف قرار دادن ژنها یا ترانس ژنیک خوانده می شود، خدمات ارزنده ای را در زمینه های پژوهش ، تشخیص و درمان بیماری ها ارائه می کند.

جمع بندی

كلون كردن به معنی تكثیر غیرجنسی است. كلون سازی از طریق مهندسی ژنتیك در گیاهان، حیوانات و یا حتی باكتری ها برای تولید انبوه با كیفیت خاص صورت می گیرد. از طریق این تكنولوژی می توان نسل های در حال انقراض را نجات داد. از مزایای شبیه سازی در پرورش دام های اهلی می توان به استفاده از تعداد محدودی از حیوانات پرتولید با هزینه نگهداری كمتر و افزایش سریع پیشرفت ژنتیكی گله اشاره كرد. در بهمن ماه ۱۳۸۱ انجمن ژنتیك ایران طی بیانیه ای ضمن تاكید بر حقوق اساسی انسان ها و احترام به خانواده و حقوق آن به عنوان بنیادی ترین نهاد مدنی، كاربرد صحیح و قانونمند دستاوردهای علمی چون كلون سازی در راستای بهبود درمانی و سلامت انسان را لازم دانست.

منابع :

daneshju.ir
www.Humancloning.org
www.clonaid.com
www.stemcellreport.Htm
کتاب شبیه سازی تالیف دکتر صارمی

/س