الخلية المُصَنَّعـة ماذا تعني؟

20 سبتمبر، 2021
1074

د. بهجت عباس

مفردات مفيد معرفتها في قراءة المقال

البكتريا The Bacteria

هي كائنات مجهريّة ذات خلية واحدة لا ترى بالعين المجردة لصغرها حيث لا يزيد طولها أو قطرها (إذا كانت دائرية الشكل) على بضعة مايكرونات (المتر يساوي مليون مايكرون) وهي منتشرة في كل مكان حتى في جسم الإنسان، داخله وخارجه، بعضها مفيد وبعضها ضار يسبب الأمراض . تتكون من جدار خلية عادة وليس لازماً، وسايتوبلازم تسبح فيه جزيئات عدة وكروموسوم واحد .

الكروموسوم

هو سلسلة طويلة تتألف من وحدات نتروجينية (قواعد) ذات تعاقب أو تسلسل معين تتراوح بين 160 ألف إلى 12 مليون قاعدة مزدوجة (في البكتريا) . هذه القاعدة يُرمز لها بالـ (حرف) في علم الجينات، وهي أربع قواعد فقط ؛ أدنين A و ثايمين T و كوانين G وسايتوسين C . تتكرر ألوف المرات أو الملايين . هذه السلسلة تسمى دي. أن. أي. (دنا DNA). فالكروموسوم هو سلسلة طويلة جداً من الدنا (مع بروتين) وكل كرموسوم يحمل مئات أو ألوف الجينات . والجين هو قطعة من الدنا ولكن ليس كل دنا جيناً .

الكودون The Codon

هو مركّب من ثلاث قواعد نتروجينية يختص بحامض أميني واحد وقد تكون عدة كودونات مختصة بحامض أميني معين .

الشفرة الجينية Genetic Code

تتكون من 64 كودوناً، 61 منها تدوِّن الحوامض الأمينية العشرين في عملية تكوين البروتين، وثلاثة لا تدون أيَّ حامض أميني .

الجينوم The Genome

مجموعة الجينات والدنا والرنا أيْ كلّ المواد الجينية في الخلية. وهو اسم أطلقه عالم النبات الألماني هانز فينكلر Hans Winklerعام 1920 مشتقاً من الحروف الثلاثة الأولى لـ Gen(e) والأخيرة من  Chromos(ome).

جرثومة المايكوبلازما Mycoplasma

هي نوع من البكتريا لا تحتوي على جدار خلية، لذا لا تتأثر بعقار البنسلين أو أيّ عقار آخر يعمل على جدار الخلية. لذا تكون (مُحصَّنة) من تأثيره . وهي عائلة لعدة جراثيم منها جرثومة M. pneumonia (الالتهاب الرئوي) و genitalium M. التي تُصيب المجاري البولية بالالتهاب و جرثومة  M. mycoides التي تسبب التهاب الضرع في الماعـز mastitis، والتي هي موضوع المقال هذا. 

الأشنات / الطحالب Algae

هذه مجاميع متنوعة من كائنات تعيش في الماء والنبات والمواد الغذائية وتستطيع أن تنتج مركبات عضوية وغير عضوية .

الفطريّات Fungi

تشمل الجراثيم مثل الخميرة yeast والعفن moulds وكذلك الفطر mushroom الذي يؤكل .

 تصنيع الخلية

بعد أن حقق مشروع الجينوم البشري الذي بدأ العمل به عام 1990 وانتهى في عام 2003 أهدافه من تفكيك الشفرة الجينية وكشف الجينات التي تبيّن عددها ما يقرب من 25 ألف جين بعد أن كان الاعتقاد السائد أنها بحدود المئة ألف، تسارع الباحثون للكشف عن أسرارها والتلاعب بها ومعالجة الأمراض التي تسببها. ومن هؤلاء الباحثين كان الدكتور كريك فنتر المساهم الرئيس في مشروع الجينوم البشري . فكان، منذ عام 1995  أثناء عمله في المشروع، يحلم أن يكوِّنَ جينوماً مُصنَّـعاً من مواد كيمائية ويستخدمه في إنتاج كائن حيّ، فتحقق له ما حلم به في يوم الخميس المصادف في 20 مايس سنة  2010، ولكن بأي ثمن ؟ كانت الكلفة 40 مليون دولار و جهود 20 باحثاً، من ضمنهم البروفيسور هاميلتون سميث الحائز على جائزة نوبل عام 2002، وعملاً متواصلاً دام أكثر من عشر سنين . وقبل هذا في عام 1995 ترأس فنتر فريقاً فشفّـروا جينوم جرثومة M. genitalium، وهو أصغر جينوم، حيث يتكوّن من حواليْ 600 ألف قاعدة زوجية و500 جين، فوجدوا أنهم يستطيعون محو 100 جين دون تأثير على حياة وتكاثر هذه الجرثومة، ففكروا في تصنيع كروموسوم لها ولكنَّ بطء تكاثرها جعلهم يتراجعون عن مهمتهم . عند هذا اختاروا جرثومة M. mycoides سريعة التكاثر، فانتزعوا كروموسومها (المتكوَّن من مليون وثمانين ألف قاعدة زوجية) في العام الماضي (2009) ووضعوه في خلية الخميرة yeast وحوّروه وزرعوه في جرثومة M. capricolum (من نفس الفصيلة ولكنها تصيب الماعز والبقـر على السّواء) بعد أن تخلصوا من جينومها، فنجحت التجربة، حيث تحوَّلت هذه الجرثومة الأخيرة إلى جرثومة M. mycoides . لذا دفعهم نجاح هذه التجربة إلى القيام بصنع جينوم يماثل الجينوم الأصلي لهذه الجرثومة. وهذا يختلف عن الهندسة الجينية التي تعتمد على إدخال جين / جينات أو قِطَعٍ جينيّـةً من خليّـة معيّـنة إلى خليّـة أخرى . ولكن كريك فنتر سنة 2007 خطا أكثر من هذا، حيث نقل جينوماً طبيعياً كاملاً من جرثومة إلى أخرى نزع منها جينومها فقط مع الاحتفاظ بسايتوبلازمها والجزيئات الأخرى فيها، وأخذ يرقب سيطرة هذا الجينوم على فعالية أو تصرف الخلية المنقول إليها هذا الجينوم فوجدها تحولت إلى الجرثومة الأولى المانحة الجينوم . وهذا يختلف أيضاً عن الهندسة الجينيّة كونها مبنيّـةً على إعادة برمجة “Reprogramming” الكائن كله. يقول فنتر “هذا يحوّل نوعاً أو جنساً آخـرَ بتغييـر ما هو مُبَـرمَـج سابقاً (فتح الميم الثانية) بإدخال مجموعة برامج software” .  اشترى كريك فنتـر ورفاقه هذه القواعد المزدوجة من شركات أمريكية وألمانية بكمية تكفي لصنع كروموسوم يتكون من حواليْ مليون قاعدة زوجية تقريباً يماثل الكروموسوم الأصلي  في جرثومة M. mycoides . سلاسل الدنا المشتراة حملتْ أربع عشرة علامة خاصة مظلّلة غير شفافة من دنا غير فعالة لتميّزها عن الكروموسوم الطبيعي الموجود في الجرثومة . استعملوا الخميرة لـ(تجميع) سلاسل الدنا المُصنَّـعة هذه على مراحل . فقام الباحثون بـ(تخييط/ لصق) 10 آلاف قاعدة معاً ثم 100 ألف قاعدة وهكذا إلى أن اكتمل الجينوم أو الكروموسوم المليوني . وهنا نزعوا كروموسوم الجرثومة M. capricolum منها وزرعوا الجينوم المُصَنـّع فيها، فلم يحدث أيُّ شيء! وبعد اختبار وتدقيق وجدوا قاعدة واحدة فقط أُدخِلتْ خطأً من مليون قاعدة أثَّـرتْ على عمل الجينوم فجعلته (خاملاً) . صلّحوا هذا الخطأ وأدخلوا الجينوم (المُصحّح) مرة أخرى في الخلية، فأخذت تتكاثـر بسرعة وصل عددها بليون (مليار) خلية وتنتج بروتينات كتلك التي تنتجها الجرثومة مانحة الجينوم M. mycoides، وبعبارة أخرى فقدت الجرثومة M. capricolum المنزوع منها الجينوم خواصها وتحوّلت إلى الجرثومة M. mycoides بعد استلامها الجينوم المُصَنّـع . يصرّح فنتر  لجريدة الفاينانشيال تايمز اللندنية : ” مررنا خلال حدود نفسيّة حرجة غيّرتْ تفكيري علميّـاً وفلسفيّـاً حول الحياة، وكيف تعمل . هذه هي الخليّة المُصنَّعة الأولى، نسمّيها (مُصنَّعة) لأنها انحدرتْ من أربع قنان من الموادّ الكيميائية على مُصَنَّـع كيميائي مبتدئاً بمعلومات من كمبيوتـر. استُعمِلتْ لتبني جينات خلية جرثوميّـة. ” شركة الجينومات الصناعية التي ساهمت بتمويل هذا المشروع كان غايتها تصميم أشنات / طحالب تستعمل ثاني أوكسيد الكاربون من الهواء لتحوّله إلى وقود عضويّ . كما إنَّ شركة أكسون موبايل، التي يعمل فـينـتـر لها، تحاول تحويل الطحالب إلى وقود . الهدف الصَّعب الذي يريد فنتـر تحقيقه هو تصميم كائنات تعمل ضدَّ ما خصّصتـه الطبيعة لها لاستعمالات واسعة . ” سيكون وقت طويل  يستحق الانتظار . إنّه حدث هام له استخدامات عملية جبارة.” يقول البروفيسور جورج تشيرش من Harvard Med. School of Genetics . أما البروفيسور أليسون واندرلاند  فتقول : ” نحن الآن قادرون على أخذ كروموسوماتنا المُصَنَّعة وزرعها في خلية كائن آخـر تتقبلها، وحال وصول هذه البضاعة المُـبَـرمَـجة (الكروموسوم) إلى الخلية، تبدأ هذه بقراءتها وتحوّلها إلى نوع  / جنس مذكور في تلك الشفرة الجينيّـة.” وهذا ما ذهب إليه أيضاً فرانسيس أرنولد، بيولوجي تصنيعي من معهد كاليفورنيا التكنولوجي : ” خلق وإدخال كروموسوم مصنَّع طوله مليون قاعدة زوجية هو حدث هام . نستطيع الآن كتابة أيِّ شيء نريد والمشكلة لا ندري ماذا نكتب.”

 لكن الدكتور أنتوني فورستر من جامعة فاندرهل – ناشفيا – تنيسي رغم قوله “هذا إنجاز مدهش.” وآخرون يؤكدون على أنَّ هذا العمل لم يُنـتِجْ حياة مُصنوعة حقيقية، لأنّ الجينوم المُصَنَّع وُضِعَ في خلية موجودة أصلاً.  ويعلّق الدكتور كنيث أوي Keneth Oye عالم الاجتماع من معهد مساشوسيتس التكنولوجي في كامبردج ” على المدى البعيد ستُستَعملُ هذه الوسيلة لتصنيع جينومات مُصمَّمة غريبة.” مستطرداً “في الوقت الحاضر نرمي في الظلام إلى أيِّ نفع على المدى البعيد وأيِّ خطر على المدى البعيد أيضاً.” أما إيكارد وايمـر من جامعة ستوني بروك – نيويورك الذي قاد أول فريق لتخليق فايروس في عام 2002 فيرى احتمال استغلاله بصورة سيِّئة . وهكذا تتضارب الآراء والأفكار في هذا التصنيع المثيـر. فهل هي حياة مُصَـنَّـعة حقاً؟ أم أنّها (إعادة ) حياة أو (بعث) إلى خلية موجودة فعلاً غير أنّ الجينوم الذي يمدّها بالحياة والفعاليّة والتكاثـر قد  (سُلب) منها . لذا هل نستطيع أن نسمّيها خلقاً جديداً أم أنه تلاعب بـ(خلقتها؟) هذا إذا عرفنا أن الخلق يبدأ من نقطة الصفـر. ومع هذا فهي (خطوة طفل) كما يقول فنتر أما كونها (خطوة عملاق أيضاً) كما صرّح، فقد تكون في المستقبل وليس الآن . وقد أطلق على الخلية اسم سينثيا Synthia .

وخلاصة القول ؛ إنَّ صنعَ نسخةٍ مماثلة تماماً لكروموسوم موجود أصلاً في بكتريا معينة، هذا الكروموسوم البسيط الذي يتكون من مليون قاعدة مزدوجة تقريباً وإدخاله في بكتريا أخرى منزوعة الكروموسوم، أيْ فاقدة (الروح)، وجعلها تحيا وتتكاثـر وتنتج ذات البروتين  الذي كانت تنتجه الخلية الأولى (مانحة) الكروموسوم، عمل جبار سيغيّـر مفاهيم كثيرة . ولكن هذه العملية تتطلّب سنين كثيرة لصنع كميات هائلة من اللقاح أو الوقود من ثاني أكسيد الكاربون، ولكنها ” تمثّل حدثاً هاماً تكنولوجيّاً في مجال التقنية الجينيّة الجديدة ” كما يقول د. جيف بوك من جامعة جونز هوبكنز في بالتيمور. كما ” إنها تحدٍّ كبيـرٌ أمامنا قبل أن يتمكن المهندسون الجينيّـون من تصميم كامل لجينومات كائنات من نقطة الصفـر.” كما يقول د. باول كايم، عالم الجينات الجزيئـيـة في أريزونا الشمالية.

التصنيفات : فلسفية وفكرية