X
تبلیغات
. - ژنتیک

.

خلق اولین موجودِ زندهِ مصنوعی
جان كريگ ونتر John Craig Venter ، محقق پر آوازه ژنتیک که در رمزگشایی کد ژنتیکی انسان مشارکت داشته است، با همکاری همیلتون اسمیت، برنده جایزه نوبل و ۲۰ دانشمند برجسته دیگر توانسته‌اند از مواد شیمیایی آزمایشگاهی، یک کروموزوم مصنوعی با ۳۸۱ ژن و ۵۸۰ هزار جفت باز بسازند؛ یک شاهکار هنرمندانه در زمینه مهندسی زیستی که تاکنون سابقه نداشته است. بعلاوه قرار است وی خلق اولین شکل حیات مصنوعی بر روی زمین را به زودی در نشست سالیانه انستیتوی علمی وی در سان دیه گو کالیفرنیا در حضور جمع بزرگی از افراد خبره در امر توسعه و طراحی ژنوم اعلام کند. این موضوع قطعاً بحث اخلاقی داغی درباره خلق گونه‌های جدید برخواهد انگیخت و درها را بر روی منابع جدید و تکنیک‌های مبارزه با گرم شدن کره زمین خواهد گشود. آقای ونتر به گاردین گفت:« این نقطه عطف و دستاورد تاریخی، یک گام فلسفی مهم در تاریخ نوع بشر است. ما در حال گذار از خواندن کد ژنتیکی به سوی توانایی در نوشتن آن هستیم. این امر به ما این توانایی بالقوه کارهایی را می دهد که هیچگاه قبلاً به آنها فکر نکرده‌ایم». توالی DNA جدید بر اساس ژنوم باکتری میکوپلاسما ژنیتالیوم ساخته شده است. این تیم تحقیقاتی تنها از یک پنجم ساختار ژنتیکی این باکتری، یعنی تنها از ژنهای ضروری برای حیات استفاده کرده‌اند. آنها این کروموزوم کاملاً مصنوعی را میکوپلاسما لابراتوریوم (Mycoplasma laboratorium) نامگذاری کرده‌اند و آن را برای شناسایی آسانتر به شناساگرهایی مجهز کرده‌اند. انها سپس آن را به داخل سلول یک باکتری زنده پیوند زدند و در مرحله پایانی این فرآیند، انتظار می‌رود که کنترل سلول را به دست بگیرد و در نتیجه تبدیل به یک شکلِ جدید حیات شود. این گروه از دانشمندان قبلاً با موفقیت ژنوم یک نوع باکتری به داخل سلول دیگر پیوند زده‌اند و بطرز موثری گونهِ سلول را تغییر داده‌اند. آقای ونتر می‌گوید که او صد درصد مطمئن است که چنین تکنیکی در مورد این کروموزومِ مصنوعی نیز جواب خواهد کرد. این شکل جدید حیات از نظر توانایی برای تکثیر خود و متابولیسم به ماشین ملکولی سلولی که به آن تزریق شده است، وابسته خواهد بود و از این جهت، یک شکل حیات کاملاً مصنوعی نیست. اما به هر حال DNA آن ساختگی است و این DNA است که سلول را کنترل می‌کند و مبنای تشکیل حیات شناخته می‌شود.


مشاوره ژنتیک پیش از ازدواج های فامیلی اجباري مي شود

مسئول گروه ژنتیک دفتر پیشگیری از معلولیت های سازمان بهزیستی گفت: طرح اجباری شدن مشاوره ژنتیک پیش از ازدواج در ازدواج های فامیلی تدوین شده است.
به گزارش مركز خبري اميد،دکتر سوسن اکبر اوغلی افزود: با توجه به اینکه آمار ازدواج های فامیلی در کشور بالاست و همچنین 67 درصد مراجعین به مراکز مشاوره ژنتیک یا ازدواج فامیلی داشته و یا قصد ازدواج فامیلی را دارند، این طرح تدوین شده است.
وی تصریح کرد: بروز بیماری های ژنتیک در میان فرزندان ازدواج های فامیلی 2 برابر ازدواج های دیگر است.
مسئول گروه ژنتیک دفتر پیشگیری از معلولیت های سازمان بهزیستی افزود: برنامه های کشوری پیشگیری از معلولیت های ناشی از اختلالات ژنتیک در سطح کشور از سال 76 در کشور آغاز شد. چراکه سالانه حدود 30 تا 40 هزار کودک معلول در کشور متولد می شوند.
وی یادآور شد: هم اکنون شبکه مشاوره ژنتیک در کشور راه اندازی شده و در تمام استان ها این مراکز ایجاد شده است به گونه ای که هم اکنون 121 مرکز مشاوره ژنتیک در سراسر کشور فعال است که 69 مرکز آن خصوصی و 52 مرکزدولتی است که تمامی این مراکز تحت نظارت سازمان بهزیستی فعالیت می کنند.
دکتر اکبر اوغلی خاطرنشان کرد: در این مراکز پس از انجام روند تشخیص و برآورد خطر تکرار بیماری و راهنمایی افراد برای انتخاب بهترین راه مراجعین برای درمان به سطوح بالاتر ارجاع می شوند.
وی با اشاره به موارد لزوم انجام مشاوره ژنتیک گفت: نگرانی از بروز مکرر یک بیماری فامیلی، ازدواج های فامیلی، سابقه عقب ماندگی ذهنی در خانواده یا بستگان نزدیک، نقایص متعدد مادرزادی، کوتولگی و اختلال رشد، سابقه اختلالات سوخت و ساز مواد در افراد خانواده مانند بیماری (فنیل کتونوری)، شکل و قیافه غیر طبیعی، ناشنوایی و نابینایی ژنتیک، ابهام تناسلی و اختلال در بلوغ و نازایی، سقط های مکرر و مرده زایی از جمله مواردی است که در این شرایط لزوم مراجعه به مشاوره ژنتیک احساس می شود.
دکتر اکبراوغلی خاطرنشان کرد: همچنین در صورت حاملگی در سن بیش از 35 سال، رویارویی با عوامل محیطی ناهنجار در دوران بارداری مانند اشعه، دارو، موادشیمیایی و عوامل عفونی، اختلالات عصبی، عضلانی، بیماری های عصبی و پیش رونده مانند سرطان، دیابت و بیماری های قلبی، لزوم کسب اطمینان از ناقل نبودن یک بیماری ژنتیکی شایع در جمعیت مثل تالاسمی، هموفیلی، کم خونی داسی شکل و غیره و تشخیص و تقاضا و احساس نیاز شخص برای مشاوره زوجین به مراکز مشاوره ژنتیک باید مراجعه کنند.
مسئول گروه ژنتیک دفتر پیشگیری از معلولیت های سازمان بهزیستی تأکید کرد: مشاوره ژنتیک به معنای ایجاد رابطه دوطرفه است که در آن مشاور به مراجعه کننده در زمینه های مختلف کمک می کند که از آن جمله توضیح درباره واقعیات پزشکی موجود شامل تشخیص چشم انداز بیماری و مراقبت های مداوم بیماری، توضیح درباره روش به ارث رسیدن بیماری و خطر تکرار در بین سایر افراد، توضیح درخصوص روش های موجود برای تشخیص قبل از تولد، کمک به انتخاب موثرترین راه برای حل مشکل که با فرهنگ، عقاید و باورهای خانوادگی مراجعین نزدیکی دارد، توضیح درباره راه های درمانی صحیح و روش های حمایتی موجود است.
وی افزود: این برنامه جامع با هدف ارائه خدمات مشاوره ژنتیک به عموم مردم با هزینه کم و دسترسی بالا در حال اجراست و هدف نهایی آن کاهش بروز و شیوع ناتوانایی های ژنتیکی و مادرزادی در سطح کشور است.
دکتر اکبراوغلی با اشاره به پرداخت یارانه به مراکز خصوصی مشاوره ژنتیک گفت: با توجه به بودجه استانی بهزیستی در استان ها نسبت به پرداخت یارانه به مراکز ژنتیک اقدام می کند که در این صورت تعرفه های خدمات این مراکز نزدیک به تعرفه های دولتی می شود.


تاثیر ازدواج‌های فامیلی بر ناراحتی قلبی
بررسی توزیع فراوانی ناهنجاری‌ها در بیماران مبتلا به نقایص مادرزادی قلب حاكی از نقش موثر ازدواج‌های فامیلی در 41 درصد موارد بروز ناهنجاری قلب است.

به گزارش ایسنا، بر اساس این بررسی و در مقایسه با جمعیت عمومی، ازدواج‌های فامیلی و بروز ناهنجاری‌های قلب موثر است و از طرفی ارتباط معنی‌داری بین تعداد ناهنجاری‌های مادرزادی قلب و ازدواج‌های فامیلی وجود دارد.

همچنین یافته‌ها نشان داد كه با این بررسی می‌توان به این نتیجه دست یافت كه هر چند ناهنجاری‌های مادرزادی قلب عمدتاً پلی ژنتیك و یا مولتی فاكتوریال فرض می‌شود، با این حال با جمع‌آوری و آنالیز شجره فامیلی و معاینه بالینی و دقیق و بررسی دیس‌مورفی‌ها و انجام آزمایشات سیتوژنتیك و بررسی موارد دارای طرح توارث می‌توان بیش از پیش در شناخت این بیماری‌ها و ارائه راهكارهای پیشگیرانه و انجام مشاوره‌های اطلاعاتی و حمایتی لازم اقدام كرد.

این مطالعه بالینی ـ آزمایشگاهی بر روی 200 بیمار مبتلا به نقایص مادرزادی قلب مراجعه كننده به بیمارستان افشار یزد با هدف بررسی توزیع فراوانی انواع مختلف ناهنجاری‌ها در این بیماران انجام شده است.

در این راستا خصوصیات دموگرافیك، بالینی و یافته‌های اكو كوردیو گرافیك تعیین شده و بر اساس تاریخچه فامیلی فراوان الگو‌های وراثتی و اختلالات تك ژنی نیز مشخص شده است و موارد ناهنجاری‌های متعدد مادرزادی فراوانی اختلالات سیتوژنتیك بررسی شده است.

در موارد دیس مورفیك نمونه خونی جهت بررسی سیتوژنتیك و در موارد دارای طرح توارث نمونه خونی جهت بانك DNA گرفته شده و بر اساس نتایج به دست آمده از بررسی‌های انجام شده، مشاوره اطلاعاتی و حمایتی لازم به خانواده‌ها ارائه شده است.

طبق یافته‌های حاصله از 203 بیمار مورد بررسی 3/44 درصد مرد و 7/55 درصد زن بودند، كه شیوع بیشتری را در جنس زن نشان داد.

بیشترین فراوانی سنی مادران در زمان تولد بیماران سن بین 20 تا 29 سال (6/60 درصد) و بیشترین فراوانی سنی پدران 25 تا 34 (56/61 درصد) بود و به نظرمی‌رسد كه خانواده‌های بیماران در سطح اقتصادی ـ اجتماعی متوسط تا پایین قرارداشته‌اند.

در جامعه مورد بررسی شایعترین آنومال‌های ماژور كریپتور كیدیسم و هیپواسپادیاز به ترتیب با فراوانی 5/3 تا 2 درصد و شایعترین آنومال‌های مینور خطوط كف دستی غیر طبیعی (9/11 درصد) و دفورمیتی قفسه صدری (9/10درصد) بوده است.

شایعترین یافته اكو كاردیو گرافیك نقص دیواره بطنی (VSD) با فراوانی نسبی 2/19 درصد است و از طرفی در بین اختلالات سیانوتیك تترالوژی فالوت با فراوانی نسبی 3/10 درصد شایعترین بود. در 64 درصد موارد دفكت قلبی منفرد بوده و در 36 درصد باقیمانده متعدد است.

7/16 درصد از بیماران نقص قلبی سیانوتیك و 3/83 درصد از آنها نقص قلبی غیر سیانوتیك داشتند و در مجموع 3/41 درصد از بیماران حاصل ازدواج فامیلی و 7/58 درصد نتیجه ازدواج غیر فامیلی بودند.

در 70 بیمار شجره فامیلی مثبت وجود داشت كه در این گروه در 71/5 درصد توارث اوتوزوم غالب و 71/5 درصد طرح توارث اتوزوم مغلوب و در 85/2 درصد وابسته به جنس مغلوب وجود داشت.

حداقل ضریب هم خونی در جامعه مورد بررسی 5/2 درصد و حداكثر آن 28/13 درصد و میانگین آن 28/4 درصد با انحرافات معیار 37/2 است.

30 بیمار در معاینه بالینی دارای یك آنومالی ماژور دیگر و دو آنومالی مینور همراه داشتند، كه این دسته مورد بررسی سیتوژنیك قرار گرفتند. در 11 مورد آنها اختلال كروموزومی گزارش شد كه فراوانی نسبی 42/2 درصد از كل جامعه مورد بررسی را به خود اختصاص می‌دهند و در بین آن‌ها سندرم داون (6 مورد و 6/36 درصد) شایعترین بود.

نتایج این مطالعه می‌تواند به پزشكان و مشاوران ژنتیك در شناسایی نقش توارث در ناهنجاری‌های مادرزادی قلب كمك كرده و راهگشای برنامه‌های آتی برای تشخیص و پیشگیری از بروز مجدد CHD باشد.



چپ دست بودن یا نبودن: مسئله ژنها هستند!

دانشمندان اولین ژنی را که بنظر می رسد احتمال چپ دستی را افزایش می دهد یافته اند. به گزارش شبکه BBC ، محققان دانشگاه آکسفورد می گویند داشتن این ژن ممکن است اندکی احتمال ابتلا به بیماری های روانی سایکوتیک مانند اسکیزوفرنی را افزایش دهد.


به گفته محققان ژن LRRTM1 در کنترل اینکه کدام یک از قسمت های مغز مسئولیت اعمال مختلف مانند تکلم و هیجان را بر عهده گیرند نقش مهمی دارد.
مغز در یک حالت نامتقارن عمل می کنند بطوریکه در افراد راست دست معمولا طرف چپ مغز تکلم و زبان و سمت راست آن هیجانات را کنترل می کند.
امادر افراد چپ دست برعکس این حالت است و محققان معتقدند ژن LRRTM1 مسئول این تفاوت است. آنها همچنین بر این باورند که افراد حامل این ژن بیشتر در معرض ابتلا به اسکیزوفرنی هستند که با تعادلات غیر معمول عملکرد مغز ارتباط دارد.



كاربرد داروهاي آنتي سنسي در درمان سرطان
سرطان يكي از جنجالي ترين بيماري هاي قرن حاضر است كه علم بيوتكنولوژي در صدد در مان آن بر آمده و به
موفقيت هايي نيز دست يافته است.وقتي جهش هاي ژنتيكي باعث افزايش كپي هاي پروتئين خاص مي شود ايجاد
سرطان مي كند .
داروهاي آنتي سنس نسل جديدي از داروها هستند كه مي توانند عملكرد ژنهاي توليد كننده پروتئينهاي مضر و
آسيب رسان را متوقف سازند .
امروزه با روش آنتي سنس، آنتي باديها و داروهاي جديد براي درمان سرطان وبيماري هاي ديگرتوليد شده است.
داروهاي خاص پروتئين ها را هدف مي گيرند ولي داروها ي آنتي سنسي خود ماده ژنتيكي را پيش ازآنكه به
كپي هايي از پروتئين مضر تبديل شود هدف قرار مي دهد .
دانشمندان نشان داده اند كه با چسباندن رشته هاي متعدد آنتي سنس به سطح ريز ذرات ،دارو هاي آنتي سنس
مي توانند به شكل پايدارتري به هدف خود DNAمنتقل شوند .اتصال اين داروها از اين طريق از سميت آنها نيز
مي كاهد و جذب آنها توسط سلولها را آسانتر مي كند.مهمترين حسن داروهاي آنتي سنسي اين است كه بيشترين تاثير
را بر عامل بيماريزا دارند و داراي كمترين عارضه جانبي مي باشند . تكنيك آنتي سنس برروي پروتئينP53 نيز تاثير
گذار است.
P53يك پروتئين تنظيمي در چرخه سلولي است كه اگر دچار اختلال شود ايجاد سلولهاي سرطاني مي كند .اين
پروتئين به DNA و پروتئين MPF متصل و باعث مهار آنها مي شود. P53 با اين اتصال از ورود MPF و DN
از مرحله G1 به مرحله S جلوگيري كرده و از همانند سازي DNA و تشكيل سلول جديد جلوگيري مي كند.
اگر P53 اشتباه عمل كند و يا دچار موتاسيون شود سلولها به ميزان فروان تكثير مي شوند و باعث رشد سرطان در
انسان مي شوند .با روش هاي ژن درماني مي توان اين اختلال را خيلي زود تر از حد معمول شناسايي كرده و با
تكنيكهايي همچون آنتي سنسي در جهت رفع آن مشكل اقدام كرد.


در طراحي دارو ها ي آنتي سنسي كه كنترل كننده بيان ژنهاي مفيد مي باشد در اصل تنظيم نسخه برداري به كمك
DNAمكمل RNAاصلي كه اصطلاحا به آن A-SRNA گويند انجام مي شود. در صورتي كه در دو سمت ژن
مورد نظر پروموتوري گذاشته شود كه جهت قرائت آن عكس هم باشد از روي يكي از رشته هاي DNA ،
RNAتوليد مي گردد.
اگراينRNA مستقيما بتواند نقش mRNAداشته باشد sense+ واگر مستقيما نتواند نقش mRNA داشته باشد
-senseناميده مي شود. RNA آنتي سنس ممكن است كه به RNA اي متصل شود تا جايگاه اتصال ريبوزوم را
مسدود كند. بنابراين از آغاز سنتز پروتئين جلوگيري مي كند. همچنين اين RNAممكن است مستقيما Mrnaهدف
را از طريق اتصال به آن و تشكيل منطقه اي دو رشته اي كه هدف يك اندو نوكلئاز است ناپايدار كند و
RNAآنتيسنس مي تواند بيان ژن را به وسيله اتصال به يك رونوشت و به منظور تقليد از خاتمه دهنده تحت تاثير
قرار داده و موجب پايان پيش از موقع رونويسي شود.
سنتز آنتي سنس RNA هم در سلول پروكاريوتي و هم در سلول يوكاريوتي مي تواند RNA هدف را غير فعال كند.
ژنهاي مصنوعي كه آنتيسنس RNA را رمز مي كنند اگر وارد باكتري Ecoli شود از بيان ژنهاي هدف خاص
جلوگيري مي كند.در اصل اين RNA ميتواند از رونويسي ژن معتبر ،پردازش محصول RNA يا ترجمه
MRNA جلوگيري كند كه اين موضوع وابسته به تشكيل RNA دورشته اي است . RNAسنس و آنتيسنس در
هسته تشكيل مي شود و از پردازش عادي و يا انتقال RNA سنس جلوگيري مي كند.
به طور كلي در آنتي سنس از قطعات اسيد نوكلئيك DNA و RNAي تركيبات آنالوگ آنها استفاده مي شود و بدين
ترتيب اتصال احتمالي اين قطعات به محل مورد نظر مانع بيان يك ژن ناقص و يا يك پروتئين مضر ميگردد.

امروزه داروها آنتي سنسي براي درمان تومور هاي مغزي وسرطان پروستات كاربرد دارند .داروهاي آنتي سنسي كه
TGF-b را هدف قرار مي دهند يك نقش كليدي در تهاجم سرطانهاي بد خيم بازي مي كنند .


با چسباندن رشته هاي متعدد DNA آنتي سنس به سطح ذرات،اين دارو مي تواند به شكل پايداري به هدف خود منتقل
شود.

با وجود تمامي تبليغاتي كه در مورد روشهاي مختلف ژن در ماني از جمله داروهاي آنتي سنسي شده باز هم محققين
به اطمينان 100%در مورد اثر اين داروها دست نيافته اند. اگر درصدي خطا در دستكاري ژنها صورت گيرد
خصوصا اگر سلولهاي توليد مثلي آسيب ببينند باعث ايجاد صدمات جبران ناپذيري در فرد خواهند شد.
،داروهاي آنتي سنسي وآنتي سنس در ماني هستند كه بر روي سرطانها پروستات ،پانكراس،سرطان گردن رحم
،سرطان سينه و بسياري از بيماريهاي ديگر به كار گرفته شده اند و نتايج موفقيت آميزي از كاربرد آنها حاصل شده
است.
دارو هاي آنتي سنسي در حال حاضر در اولين مراحل كار خود هستند اما اين توانايي را دارند كه مؤثرتر ازداروهاي
رايج عمل كنند .
به اميد آنكه اين داروها در آينده براي درمان سرطان و ديگر بيماري هايي كه اساس ژنتيكي دارند كاربرد گسترده تري
يابند.

ژن
دید کلی
پس از آنکه اسیدهای نوکلئیک بوجود آمدند، احتمال می‌رود که پیدایش جانداران جدید با سرعت بسیار زیادتری انجام گرفته باشد. این شتاب عظیم را ژنها ، که القاب کنونی اسیدهای نوکلئیک هستند امکان‌پذیر ساخته‌اند. اکنون جانداران بر طبق دستورالعمل‌هایی که ژنهایشان فراهم می‌آورند، به تولید مثل می‌پردازند و به سبب اینکه نسلهای متوالی جانداران ، ژنها را به ارث می‌برند. پدید آمدن یک جاندار جدید به صورت فرایندی کنترل شده و غیر تصادفی درآمده است. آنچه جاندار به ارث می‌برد تا حد زیادی بقای او را تعیین می‌کند، بنابراین وراثت از نظر سازگاری جانداران حائز اهمیت است.

اما چیزی که جانداران به ارث می‌برند، ماهیچه نیرومند ، برگ سبز ، خون قرمز یا مانند آن نیست، بلکه ژنها و دیگر محتویات سلولهای زاینده است. سپس در فردی که از این سلولها ناشی می‌شود، صفات قابل رویت تحت نظارت ژنهایی که به ارث برده است، پدید می‌آید. محصول این گونه وراثت موجود زنده منحصر به فردی است که در بعضی از صفات کلی خود به والدینش شباهت دارد و در بسیاری از صفات جزئی با آنها تفاوت دارد. اگر این تفاوتها کشنده نباشند یا سبب عدم باروری نشوند، جاندار حاصل می‌تواند زنده بماند و ژنهای خود را به نسلهای بعدی انتقال دهد.





تاریخچه
«ویلیام هاروی» ، در سال 1651 ، این نظریه را بیان کرد که تمام موجودات زنده از جمله ، انسان ، از تخم بوجود آمده‌اند و اسپرم فقط فرایند تولید مثل نقش دارد. هاروی همچنین تئوری اپی‌ژنز را ارئه داد که طبق این تئوری در مرحله رشد جنینی ، ارگانها و ساختمانهای جدیدی از ماده زنده تمایز نیافته ، بوجود می‌آید. پژوهشهای جدید درباره وراثت بوسیله گرگور مندل که کشیشی اتریشی بود، در نیمه دوم قرن 19 آغاز شد. وی دو قانون مهم را کشف کرد که همه پیشرفتهای بعدی علم وراثت بر پایه آنها بنا نهاده شده است.
ژن به عنوان یک واحد عملکردی
تمام نوکلئوتیدها در DNA ، گهگاه دستخوش دگرگونی‌هایی می‌شوند که جهش (Mutation) نام دارد. پس از هر جهش ، ژن جهش یافته (Mutant) به جای ژن اولیه به سلولهای فرزند انتقال می‌یابد و به ارث برده می‌شود. DNA جهش یافته ، آنگاه صفات تازه‌ای بوجود می‌آورد که ارثی هستند. ژنهایی که جز ژنهای ساختمانی هستند، مسئول ساختن زنجیره‌های پلی پپتیدی هستند.

اگر جهشی در یکی از این ژنها ، روی دهد، مجموعه صفات و ویژگی‌هایی که ژن جهش یافته مسئول بخش کوچکی از آن می‌باشد، بطور مستقیم یا غیر مستقیم ، تحت تاثیر قرار خواهند گرفت و از آنجایی که بیشتر پروتئین‌ها نقش آنزیمی بر عهده دارند، این جهش بر واکنشهایی که آنزیم مربوطه در آن دخالت دارد، اثر می‌گذارد. ژنهای دیگر که نقش تنظیم کننده دارند، فعالیت ژنهای دیگری را کنترل می‌کنند و جهش در این ژنها بر کنترل ژنهای ساختمانی اثر می‌گذارد. DNA هر موجود از تعدادی ژنهای مختلف تشکیل شده است.

در هنگام رشد ، هر ژن دقیقا ژن همانند خود را پدید می‌آورد. هنگامی که یک ژن جهش می‌یابد، ژن جهش یافته در تقسیمات بعدی سلول ، ژنهای جهش یافته همانند خود را بوجود می‌آورد و اگر این ژن یک ژن ساختمانی باشد، جهش منجر به تولید پروتئین جهش یافته می‌گردد. ژن جهش یافته و ژن اولیه نسبت بهم آللومورف (Allelomorph) نامیده می‌شوند.





ژن و کروموزوم
یاخته‌های یک گیاه یا یک جانور دارای تعداد معینی کروموزوم است که ویژه آن گونه گیاهی یا جانوری می‌باشد و تعداد این کروموزومها در همه یاخته‌های آن فرد پایدار و یکسان است. بنابراین همه یاخته‌های یک فرد دارای مجموعه‌های ژنی یکسانی می‌باشند، مثلا در مگس سرکه در حدود 10 هزار ژن شناخته شده است. افراد مختلف یک گونه دارای آللهای متفاوت یک ژن در سلولهای خود می‌باشند. در هر کروموزوم ، ژنها بطور خطی قرار گرفته‌اند و نظام آنها پایدار و ثابت است. جایگاه ثابت هر ژن در کروموزوم که ویژه آن ژن است، لوکوس (Locus) نامیده می‌شود.

دو ژن آلل نمی‌توانند بطور همزمان در یک جایگاه وجود داشته باشند و در یک زمان هر جایگاه می‌تواند پذیرایی تنها یکی از ژنهای آلل باشد. برخی از ژنها به ویژه ژنهایی که در ساختن RNA دخالت دارند، چندین بار در یک مجموعه کروموزومی تکرار می‌شوند. در پدیده میتوز ، پیش از تقسیم هسته ، ژنها و در نتیجه کرومزوم‌ها، دو برابر شده‌اند و هر یک از دو یاخته حاصل از تقسیم ، یکی از مجموعه‌های کروموزومی را دریافت می‌کند و از اینرو مجموعه‌های کروموزومی دو سلول دقیقا یکسان خواهد بود.
ژن و گوناگونی افراد
در یاخته‌های بدنی گیاهان و جانوران کروموزوم‌ها به صورت جفت وجود دارند و از نظر ظاهری یکسان می‌باشند (به جز کروموزوم‌های جنسی). در هر لنگه از یک جفت کروموزوم ، نظام جایگاههای ژنی ، همانند نظام جایگاههای لنگه دیگر می‌باشد و ژنهایی که در جایگاههایی همانند قرار دارند، ممکن است یکسان بوده و یا آلل یکدیگر باشند. در حالت نخست فرد از نظر دو ژن هموزیگوت و در حالت دوم هتروزیگوت می‌باشد. شماره کروموزوم‌ها در یاخته‌های حاصل از تقسیم میوز یا گامتها ، 2/1 تعداد کروموزوم‌ها در سلولهای پیکری است و در هر یک از گامتها ، تنها یک لنگه از یک جفت کروموزوم همانند ، در برخی از جایگاهها باهم متفاوت هستند.

در نتیجه گامتها نیز با هم متفاوت خواهند بود و چون توزیع کروموزومها در هر گامت از قانون احتمالات پیروی می‌کند، در نتیجه احتمال تولید گامتهای مختلف در صورتی که تعداد کروموزوم‌ها را x در نظر بگیریم، 2 بتوان x خواهد بود. این حالت ، تفکیک مستقل نامیده می‌شود. تقاطع کروموزومی (Crossing-Over) نیز به ایجاد تفاوتهای بیشتر بین گامتها ، کمک می‌کند.
سازمان یابی و ساختمان ژن
در ساده‌ترین حالت ، یک ژن را می‌توان به صورت قطعه‌ای از یک مولکول DNA و حاوی رمز برای توالی اسید آمینه‌ای یک رشته پلی پپتیدی و توالی‌های تنظیم کننده لازم برای بروز آن در نظر گرفت. به هر حال این توصیف برای ژنهای موجود در ژنوم انسان ، ناکافی است، زیرا تعداد ناچیزی ژن به صورت توالی‌های رمزدار پیوسته وجود دارد. بلکه در عوض در بین اکثریت ژنها ، یک یا بیش از یک ناحیه فاقد رمز موجود است. این توالی‌های حد فاصل که اینترون (intron) نامیده می‌شوند، ابتدا در هسته به RNA رونویسی می‌شوند، اما در RNA پیامبر بالغ در سیتوپلاسم وجود ندارند.

لذا اطلاعات توالی‌های اینترونی ، بطور طبیعی در فرآورده پروتئینی نهائی نمایانده نمی‌شود. اینترونها یک در میان با توالی‌های رمزدار یا اگزون (exon) که نهایتا توالی اسید آمینه‌ای پروتئین را رمز گردانی می‌کنند، قرار دارند. اگرچه تعداد کمی از ژنها در ژنوم انسان فاقد اینترون می‌باشند، اکثر ژنها حداقل یک و معمولا چندین اینترون دارند. ژن دیستروفین وابسته به جنس که حاوی 2 میلیون جفت باز است، کمتر از یک درصد آن حاوی اگزونهای رمزدار است. اینترونها در ساختار ژنها ، نقش حفاظت از اگزونها را در برابر جهشها بر عهده دارند.





خصوصیات ساختمانی یک ژن معمولی انسان
ژن نه تنها توالی‌های رمزدار واقعی است، بلکه دارای توالی‌های نوکلئوتیدی مجاور لازم برای بروز مناسب ژن ، یعنی برای تولید یک مولکول RNA پیامبر طبیعی ، به مقدار صحیح ، در محل درست و در زمان صحیح حین تکامل و یا در طی چرخه سلولی نیز می‌باشد. توالی‌های نوکلئوتیدی مجاور ، پیامهای مولکولی شروع و پایان را برای ساخت RNA پیامبر رونویسی شده از ژن فراهم می‌کنند. ژن دارای دو انتهای 5 پريم به 3 پريم است. در انتهای 5 پريم ژن ، یک ناحیه پیشبر وجود دارد که شامل توالی‌های مسئول شروع مناسب رونویسی است.

پیشبرها و نیز عناصر تنظیم کننده می‌توانند محلهایی برای جهش در بیماریهای ژنتیکی که قادرند مانع بروز طبیعی ژن شوند، باشند. این عناصر تنظیم کننده شامل تقویت کننده‌ها ، خاموش کننده‌ها و نواحی کنترل کننده جایگاه ژنی هستند. در انتهای 3 پريم ژن ، یک ناحیه ترجمه نشده مهم یافت می‌شود که حاوی پیامی برای اضافه شدن یک توالی از واحدهای آدنوزین به اصطلاح دم پلی A به انتهای RNA پیامبر بالغ است.
مبانی بروز ژن
جریان اطلاعات از ژن به پلی پپتید ، شامل چندین مرحله است.
رونویسی یک ژن در محل شروع رونویسی روی RNA کروموزومی ، بلافاصله از توالی‌های رمزدار آغاز می‌شود و در طول کروموزوم ادامه یافته، از چند صد جفت باز تا بیش از یک میلیون جفت باز و در هر دو گروه اینترونها و اگزونها و ناحیه بعد از پایان توالی‌های رمزدار را رونویسی می‌کند.

پس از تغییر یافتن در هر دو انتهای5 پريم و 3 پريم رونوشت اولیه RNA ، بخشهای مربوط به اینترونها برداشته می‌شوند و قطعات مربوط به اگزونها به یکدیگر چسبانده می‌شوند.

پس از برش و چسباندن RNA ، RNA پیامبر حاصل که اینک فقط حاوی بخشهای رمزدار ژن است، از هسته به سیتوپلاسم سلول برده می‌شود و در آنجا نهایتا به توالی اسید آمینه‌ای پلی پپتید رمزگردانی شده ، ترجمه می‌گردد. هر یک از این مراحل ، در معرض بروز خطا هستند و جهشهایی که در هر یک از این مراحل مداخله می‌کنند، در ایجاد تعدادی از اختلالات ژنتیکی دخیل دانسته شده‌اند.


ژنتيک پايه
اطلاعات اولیه
علم ژنتیک یکی از شاخه‌های علوم زیستی است. بوسیله قوانین و مفاهیم موجود در این علم می‌توانیم به تشابه یا عدم تشابه دو موجود نسبت به یکدیگر پی ببریم و بدانیم که چطور و چرا چنین تشابه و یا عدم تشابه در داخل یک جامعه گیاهی و یا جامعه جانوری ، بوجود آمده است. علم ژنتیک علم انتقال اطلاعات بیولوژیکی از یک سلول به سلول دیگر ، از والد به نوزاد و بنابراین از یک نسل به نسل بعد است. ژنتیک با چگونگی این انتقالات که مبنای اختلالات و تشابهات موجود در ارگانیسم‌هاست، سروکار دارد. علم ژنتیک در مورد سرشت فیزیکی و شیمیایی این اطلاعات نیز صحبت می‌کند.

منبع گوناگونی ژنتیکی چیست؟
چگونه گوناگونی در جمعیت توزیع می‌گردد؟ البته تمام اختلافات ظاهری موجودات زنده توارثی نیست، عوامل محیطی و رشدی موجود نیز مهم بوده و بنابراین برای دانشمندان ژنتیک اهمیت دارد. مدتها قبل از اینکه انسان در مورد مکانیزم ژنتیکی فکر کند، این مکانیزم در طبیعت به صورت موثری عمل می‌کرده است. جوامع گوناگونی از حیوانات و جانوران بوجود آمدند که تفاوتهای موجود در آنها ، در اثر همین مکانیزم ژنتیکی بوجود می‌آمد.

تغییراتی که در اثر مکانیزم ژنتیکی و در طی دوران متمادی در یک جامعه موجود زنده تثبیت شده، تکامل نامیده می‌شود. تغییرات وسیعی نیز در اثر دخالت بشر در مکانیزم ژنها بوجود آمده که برای او مفید بوده است. جانوران و گیاهان وحشی ، اهلی شده‌اند، با انتخاب مصنوعی ، موجودات اهلی بهتر از انواع وحشی در خدمت به بشر واقع شده‌اند.
تاریخچه
علم ژنتیک در اواخر قرن 19 با آزمایشات مندل در نخود فرنگی ، شروع گریدید. با اینکه پیشرفت در اوایل کند بود، ولی در اوایل قرن 20 ، جایگاه مهم خود را در علوم جدید پیدا کرد. آزمایشات متعددی که در این قرن ابتدا در مگس سرکه توسط مورگان و ذرت و سپس میکروارگانیزم‌ها انجام گرفت، طیف این دانش را به حدی وسیع نمود که امروزه در بیشتر شاخه‌های علوم ، از سطح مولکولی گرفته تا محاسبات پیچیده ریاضی ، مورد بررسی قرار می‌گیرد. با کمک مهندسی ژنتیک انتقال صفات بین گونه‌ها و جنسها امکان‌پذیر شده و این شاخه جدید ژنتیک گره گشای بسیاری از مسائل پزشکی و کشاورزی گردیده است.


رشد تسلسلی مفاهیم ژنتیکی
رشد و گسترش مفاهیم موجود در هر علم ، مبتنی بر واقعیتهایی است که به مرور زمان شناسایی و روی هم انباشته می‌شوند و به این ترتیب رشد تسلسلی آن را بوجود می‌آورند. موارد فهرست‌وار زیر بخشی از مراحل مختلف رشد این علم جوان را تشکیل می‌دهد:


توارث از صفات ویژه تمام موجودات زنده است، یعنی اینکه هر موجود زنده همانند خود را در یکی از مراحل زندگی خود تولید می‌کند.

در تولید مثل ، عامل یا عواملی از والدین به نتایج منتقل می‌شود. فقط در قرن اخیر بود که دانشمندان به واقعیت این امر پی بردند. پیشرفتهای حاصله در اصلاح تکنیکهای میکروسکوپی در قرن 19 روشن نمود که ماده‌ای از والدین به فرزند انتقال می‌یابد و از این تاریخ به بعد اعتقادات پیشینیان مبنی بر اینکه ، تولید مثل از پدیده‌های خارق‌العاده منشا می‌گیرد، مردود شناخته شد.

در داخل یک گونه تغییرات توارثی وجود دارد. با پیدایش مفاهیم و پدیده‌های تکاملی که توسط لامارک و داروین عنوان گردیدند، امکان وجود تغییرات توارثی بین گونه‌ها توجیه شد و تائید گردید که بدون تغییرات ژنتیکی ، تکامل گونه‌ها به این سادگی امکان‌پذیر نبوده است.

تغییرات ژنتیکی را می‌توان از تغییرات محیطی جدا نمود. صفات موجودات زنده که کلا فنوتیپ آن را تشکیل می‌دهند، تابعی از ترکیب ژنتیکی آنها (ژنوتیپ) و عوامل محیطی است که این موجود در آن زندگی می‌کند. تظاهر فنوتیپ ، تابع ژنوتیپ و عوامل محیطی است. این عوامل ممکن است فنوتیپ را تغییر دهند، ولی ژنوتیپ را تغییر نمی‌دهند. به عبارت دیگر ، محیط صحنه‌ای است که ژنوتیپ بازیگر آن می‌باشد و فنوتیپ نیز محصولی است که در نتیجه عمل متقابل ژنوتیپ و محیط بوجود می‌آید.

ماده‌ای که از یک نسل به نسل دیگر منتقل می‌شود، حامل کلیه اطلاعات و خصوصیات یک فرد به صورت رمز (Code) می‌باشد. در سالهای اخیر ماهیت ماده ژنتیکی شناخته شد و معلوم گردید که ماده منتقله از یک نسل به نسل دیگر DNA است که کلیه اطلاعات و خصوصیات یک فرد بالغ را به صورت رمز دارا می‌باشد.

تغییرات آنی ، نادر و غیرقابل پیش بینی شده‌ای در ماده ارثی یک موجود بوجود می‌آید، این تغییرات موتاسیون نام دارند.

*ژنها واحدهای ارثی هستند.


عوامل ارثی یا ژنها روی کروموزوم‌ها قرار دارند.

وظیفه یک ژن تولید یک نوع پروتئین یک یک نوع آنزیم می‌باشد.
موضوعات مورد بحث در ژنتیک پایه
ژنتیک مندلی
ژنتیک مندلی یا کروموزومی بخشی از ژنتیک امروزی است که از توارث ژنهای موجود در روی کروموزوم‌ها بحث می‌کند، اما برعکس در ژنتیک غیر مندلی که به ژنتیک غیر کروموزومی نیز معروف است، توارث مواد ژنتیکی موجود در کلروپلاست و میتوکندری ، مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد.
تغییرات نسبتهای مندلی
نسبتهای فنوتیپی مندلی در مونوهیبریدها (3:1) ، تحت تاثیر عوامل متعددی چون غالبیت ناقص ، هم بارزی ، ژنهای کشنده ، نافذ بودن و قدرت تظاهر یک ژن و چند آللی قرار می‌گیرد که نسبتهای مندلی را تغییر می‌دهد.
احتمالات
آشنایی با قوانین علم احتمالات ، از نظر درک چگونگی انجام پدپده‌های ژنتیکی ، پیش بینی فنوتیپی ، نتایج حاصله از یک آمیزش و برآورد انطباق نسبت فنوتیپی نسل اول و دوم ، با یکی از مکانیزمهای ژنتیکی دارای اهمیت فوق‌العاده‌ای می‌باشد.
پیوستگی ژنها
پدیده پیوستگی ژنها (Linkage) بوسیله سوتون ، در سال 1903 ، عنوان گردید. سوتون با بیان اینکه کروموزوم‌ها حامل عوامل ارثی (ژنها) هستند، روشن نمود که تعداد ژنها به مراتب بیشتر از تعداد کروموزوم‌ها بوده و بنابراین هر کروموزوم ، می‌تواند حامل ژنهای متعددی باشد.
جهش ژنی
موتاسیون ژنی را در اصل ، بدن توجه به تغییرات ماده ژنتیکی ، برای بیان تغییرات فنوتیپی در جانوران یا گیاهان نیز بکار برده‌اند و بدان مناسبت ، موجودی که فنوتیپ آن در نتیجه موتاسیون تغییر می‌کند را موتان می‌گویند.

ارتباط ژنتیک با سایر علوم
ژنتیک علمی است جدید و تقریبا از اوایل سالهای 1900 میلادی با ظهور علوم سیتولوژی و سیتوژنتیک جنبه علمی‌تر به خود گرفته است. علم سیتولوژی با ژنتیک قرابت نزدیکی دارد و به کمک این علم می‌توان مورفولوژی ، فیزیولوژی و وظایف ضمائم مختلف یک یاخته را مورد بررسی قرار داد. سیتوژنتیک نیز بخشی از علوم زیستی است که روی کروموزوم ، ضمائم یاخته و ارتباط آن با پدیده‌های ژنتیکی بحث می‌کند و در واقع علم دورگه‌ای از سیتولوژی و ژنتیک به شمار می‌رود.


ژنتيک مولکولي
دید کلی
ماهیت مولکولی ماده ژنتیکی چیست؟ چطور اطلاعات ژنتیکی از یک نسل به نسل بعد با صحت بالا انتقال می‌یابد؟ تغییرات نادر در ماده ژنتیکی که ماده خام تکامل می‌باشد، چگونه ایجاد می‌شوند؟ چطور اطلاعات ژنتیکی نهایتا به شکل توالیهای اسید آمینه‌ای مولکولهای پروتئینی متنوع موجود در یک سلول زنده ، بیان می‌شود؟ و ... . واحد پایه اطلاعات در سیستمهای زنده ، ژن می‌باشد.

از نظر بیوشیمیایی یک ژن به صورت قطعه‌ای از DNA تعریف می‌شود که اطلاعات مورد نیاز برای ایجاد یک محصول دارای فعالیت بیولوژیک راکد می‌کند. محصول نهایی معمولا یک پروتئین است. ممکن است محصول ژنی وظیفه‌ای یکی از انواع RNA باشد. ذخیره ، حفظ و متابولیزم این واحدهای اطلاعاتی موضوعات بحث را در ژنتیک مولکولی تشکیل می‌دهند. پیشرفتهای اخیر در ژنتیک مولکولی ، منجر به مطرح شدن سه فرآیند اصلی در استفاده از اطلاعات ژنتیکی شده است.


اولین فرآیند ، همانند سازی DNA یا نسخه برداری از DNA مادری و تولید مولکولهای DNA با توالیهای نوکلئوتیدی یکسان می‌باشد.

دومین فرآیند سنتز RNA از روی DNA است، که طی قسمتهایی از پیام ژنتیکی کد شده در DNA دقیقا به صورت RNA ، نسخه برداری می‌شود.

سومین فرآیند ، ترجمه می‌باشد که به موجب آن پیام ژنتیکی کد شده در RNA پیک بر روی ریبوزومها به پلی‌پپتیدی با توالی مشخص از اسیدهای آمینه ترجمه می‌شود.


وقایع مهم در ژنتیک مولکولی تا سال 1944
شروع ژنتیک توسط گرگور مندل و با مقاله‌ای بود که وی در سال 1866 در مجموعه مقالات انجمن علوم طبیعی در مورد نخود فرنگی ، به چاپ رساند.
تا سال 1900 طول کشید تا سایر زیست شناسان مانند هوگو ، کورنس و شرماک اهمیت کار مندل را درک کنند و این علم پس از رکورد طولانی توالی دوباره یافت.
در سال 1903 ، ساتن پیشنهاد کرد که ژنها روی کروموزومها قرار دارند.
در سال 1909 ، یوهانس پیشنهاد کرد که عوامل مندلی ژن نامیده شدند.
در سال 1910 ، مورگان آزمایشهای زیادی بر روی مگس سرکه انجام داد.
در سال 1927 ، مولر کشف کرد که اشعه ایکس ایجاد موتاسیون (جهش) در مگس سرکه می‌نماید.
در سال 1941 ، بیدل و تاتوم پیشنهاد کردند که هر ژن فعالیت یک آنزیم را کنترل می‌کند.
در سال 1944 ، کتاب زندگی چیست توسط یک فیزیکدان به نام شرودینگر انتشار یافت.
کشف ساختمان DNA
شناخت امروزی ما در مورد مسیرهای اطلاعاتی از همگرایی یافته‌های ژنتیکی ، فیزیکی و شیمیایی در بیوشیمی امروزی حاصل شده است. لین شناخت در کشف ساختمان دو رشته مارپیچی DNA ، توسط جیمز واتسون و فرانسیس کریک در سال 1953 خلاصه گردید. فرضیه ژنتیکی ، مفهوم کد نمودن توسط ژنها را مشخص نمود. با استفاده از روشهای فیزیکی ، تعیین ساختمان مولکولی DNA بوسیله آزمایش انکسار اشعه ایکس ممکن گردید. شیمی نیز ترکیب DNA را آشکار نمود. ساختمان مارپیچی دو رشته‌ای DNA ، چگونگی نسخه برداری آن را نشان داد، نحوه تولید RNA و سنتز پروتئین از روی آن را شفاف کرد.


ژنها و کروموزومها
ژنها قطعاتی از یک کروموزوم هستند که اطلاعات مورد نیاز برای یک مولکول DNA یا یک پلی پپتید را دارند. علاوه بر ژنها ، انواع مختلفی از توالیهای مختلف تنظیمی در روی کروموزومها وجود دارد که در همانند سازی ، رونویسی و ... شرکت دارند. کروموزومهای یوکاریوتی دارای دو توالی مهم تکراری DNA می‌باشند که عمل اختصاصی را انجام می‌دهند؛ سانترومرها که نقاط اتصالی برای دوک تقسیم هستند و تلومرها که در دو انتهای کروموزوم وجود دارند. کروماتین در یوکاریوتها به صورت واحدهای نوکلئوزومی قرار دارد.
متابولیزم DNA
سلامت DNA بیشترین اهمیت را برای سلول دارد که آن را می‌توان از پیچیدگی و کثرت سیستمهای آنزیمی شرکت کننده در همانند سازی ، ترمیم و نوترکیبی DNA ، دریافت. همانند سازی DNA با صحت بسیار بالا و در یک دوره زمانی مشخص در طی چرخه سلولی به انجام می رسد. همانند سازی نیمه حفاظتی است، بطوری که هر رشته آن به عنوان قالبی برای تولید رشته جدید DNA مورد استفاده قرار می‌گیرد. سلولها دارای سیستمهای متعددی برای ترمیم DNA هستند. توالیهای DNA در طی واکنشهای نوترکیبی ، در فرآیندهایی که شدیدا هماهنگ با همانند سازی یا ترمیم DNA هستند، نو آرایی می‌شوند.
متابولیزم RNA
رونویسی توسط آنزیم RNA پلیمراز وابسته به DNA کاتالیز می‌شود. رونویسی در چندین فاز ، شامل اتصال RNA پلیمراز به یک جایگاه DNA به نام پروموتور ، شروع سنتز رونویسی ، طویل سازی و خاتمه ، روی می‌دهد. سه نوع RNA ساخته می‌شود؛ RNA پیک که برای ساختن پلی پپتیدها مورد استفاده قرار می‌گیرد. RNA ناقل که در انتقال اسیدهای آمینه بر روی ریبوزومها برای پروتئین سازی ، شرکت دارند و RNA ریبوزومی که در ساختار ریبوزوم شرکت دارند. این RNA ها به صورت پیش ساز ساخته می‌شوند که طی فرآیندهای آنزیمی بالغ می‌شوند.
متابولیزم پروتئین
پروتئینها در یک کمپلکس RNA پروتئینی به نام ریبوزوم ، با یک توالی اسید آمینه‌های خاص در طی ترجمه اطلاعات کد شده در RNA پیک ، سنتز می‌گردند. اسیدهای آمینه‌ای که توسط کدونهای RNA پیک مشخص می‌گردند، از کلمات سه حرفی نوکلئوتیدی تشکیل شده‌اند. برای ترجمه نیاز به مولکولهای RNA ناقل می‌باشد که با شناسایی کدونها ، اسیدهای آمینه را در موقعیتهای متوالی مناسب خود در داخل زنجیر پلی پپتیدی قرار می‌دهند. بعد از سنتز بسیاری از پروتئینها به موقعیتهای خاص خود در داخل سلول هدایت می‌شوند.


تنظیم بیان ژن
بیان ژنها توسط فرآیندهایی تنظیم می‌شود که بر روی سرعت تولید و تخریب محصولات ژنی اثر می‌گذارند. بیشتر این تنظیم در سطح شروع رونویسی و بواسطه پروتئینهای تنظیمی رخ می‌دهد که رونویسی را از پروموتورهای اختصاصی مهار یا تحریک می‌کنند. اثر مهارکننده ها را تنظیم منفی و فعال شدن را تنظیم مثبت گویند. پروتئینهای تنظیمی ، پروتئینهای اتصالی DNA هستند که توالیهای اختصاصی از DNA را شناسایی می‌کنند. هورمونها بر روی تنظیم بیان ژن تأثیر دارند. موجودات یوکاریوت و پروکاریوت دارای مکانیزمهای متفاوتی برای تنظیم بیان ژنهای خود دارند.
فناوری DNA نوترکیبی
با استفاده از فناوری DNA نو ترکیبی مطالعه ساختمان و عملکرد ژن بسیار آسان شده است. جداسازی یک ژن از یک کروموزوم بزرگ نیاز دارد به، روشهایی برای برش و دوختن قطعات DNA ، وجود ناقلین کوچک که قادر به تکثیر خود بوده و ژنها در داخل آنها قرار داده می‌شوند، روشهایی برای ارائه ناقل حاوی DNA خارجی به سلولی که در آن بتواند تکثیر یافته و کلنیهایی را ایجاد کند و روشهایی برای شناسایی سلولهای حاوی DNA مورد نظر. پیشرفتهای حاصل در این فناوری ، در حال متحول نمودن بسیاری از دیدگاههای پزشکی ، کشاورزی و سایر صنایع می‌باشد.


کاربردهاي عملي مهندسي ژنتيک
دید کلی
با استفاده از فن‌آوری DNA نوترکیب ، مطالعه ساختمان و عملکرد ژن بسیار آسان شده است و جداسازی یک ژن از یک کروموزوم بزرگ نیاز دارد به:


روشهایی برای برش و دوختن قطعات DNA

وجود ناقلین کوچک DNA که قادر به تکثیر خود بوده و ژنهایی در داخل آنها قرار داده شود.

روشهایی برای ارائه ناقل حاوی DNA خارجی به سلولی که در آن بتواند تکثیر یافته و کلنی‌هایی را ایجاد کند.

روشهایی برای شناسایی سلولهای حاوی DNA مورد نظر.

پیشرفتهای حاصل در این فن‌آوری ، در حال متحول نمودن بسیاری از دیدگاه‌های پزشکی ، کشاورزی و سایر صنایع می‌باشد.

پیشرفتهای حاصل از دهها سال کار هزاران دانشمند در زمینه‌های ژنتیک ، بیوشیمی ، بیولوژی سلول و شیمی فیزیک در آزمایشگاههای متعدد گرد هم آمدند تا فن‌آوریهایی برای تعیین موقعیت ، جداسازی ، آماده سازی و مطالعه قطعات DNA مشتق از کروموزومهای بسیار بزرگتر را ایجاد نمایند. تاکنون فن‌آوریهای کلون سازی DNA ، فرصتهای غیر قابل تصوری را برای تعیین هویت و مطالعه ژنهایی فراهم نموده‌اند که تقریبا در هر فرآیند بیولوژیک شناخته شده ، نقش دارند. این روشهای جدید ، تحقیقات پایه ، کشاورزی ، پزشکی ، اکولوژی ، پزشکی قانونی و بسیاری از زمینه‌های دیگر را دگرگون کرده‌اند.
تخمیرهای میکروبی
تعدادی از محصولات مهم صنعتی بوسیله میکروارگانیزمها ساخته می‌شوند که از بین آنها ، آنتی بیوتیکها مهمترین گروه می‌باشند. 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 بر علیه یک عامل عفونی تحریک کند. معمولا از ویروسهای کشته شده به عنوان واکسن استفاده می‌شود، ولی همواره یک خطر احتمالی وجود دارد که ویروس بطور 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 می‌نمایند.
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 می‌گردد.
حیوانات و گیاهان تغییر یافته
علاوه بر تولید محصولات ارزشمند بوسیله میکروبها ، از مهندسی ژنتیک می‌توان به منظور ایجاد گیاهان و جانوران تغییر یافته استفاده کرد. به این گیاهان و جانوران بطور کلی تغییر یافته ژنتیکی (Trasgenetic) ، گفته می‌شود. 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 دربر می‌گیرد. این کار بطور کلی از طریق وارد کردن ژنهای نوترکیب در دوران جنینی به جانوران و در کشت بافت به گیاهان انجام می‌شود.





بیوتکنولوژی محیط زیست
باکتریها به دلیل تنوع متابولیزمی گسترده ، دارای یک خزانه ژنتیکی بسیار غنی می‌باشند. در بعضی موارد در این خزانه ژنهایی یافت می‌شوند که مواد آلوده کننده محیط زیست را تجزیه می‌کنند. ژنهای تجزیه بیولوژیکی بسیاری از مواد زاید فاضلابهای شهری و پسابهای صنعتی ، از باکتریهای موجود در طبیعت جدا شده‌اند. از این ژنها می‌توان برای کاهش آلودگیهای محیط زیست استفاده کرد.

مثالی از این کار ، ژنهای تجزیه کننده حشره کشهای کلردار ، مانند 5,4,2- تری کلروفنوکسی استیک اسید ، کلروبنزن ، نفتالین ، تولوئن ، آنیلین و هیدروکربنهای مختلف دیگر می‌باشد. ژنهای مورد نظر از باکتریهای پسدوموناس ، آلکالیژنس و تعدادی از باکتریهای دیگر جدا شده و در پلاسمیدهای مختلف وارد شده است. همچنین پلاسمیدهایی ایجاد شده است که ژنهای تجزیه کننده چند ماده مختلف را بطور همزمان بر روی خود دارند.
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 که نقش مهمی در تنظیم ژنتیکی بیان ژنها به عهده دارد، پایه گذاری شده است. همچنین مطالعات گسترده‌ای بر روی امکان درمان بیماریهای ژنتیکی از طریق وارد کردن ژن سالم یعنی ژن درمانی در حال انجام است.
تولید پروتئینها و هورمونهای کاربردی
یکی از کاربردهای عملی اولیه مهندسی ژنتیک تولید پروتئینهای مورد نظر بوسیله میکروارگانیزمهای سریع‌الرشد و تولید ارزان قیمت این پروتئینها بود. بسیاری از پروتئینها و پپتیدهای پستانداران ارزش دارویی زیاد دارند، ولی معمولا در مقادیر بسیار ناچیزی در بافتهای طبیعی وجود دارند و استخراج آنها مقرون به صرفه نمی‌باشد. این پروتئینها را می‌توان به راحتی در میکروارگانیزمها تولید کرد.





تولید هورمونها
بسیاری از هورمونها ، پپتیدها و یا پروتئینهای کوچک هستند. این هورمونها در کنترل متابولیزم بدن پستاندارن و مخصوصا انسان استفاده‌های خاص و مهمی دارند. یکی از مثالهای این تولیدات ، تولید هورمون انسولین می‌باشد. هورمون انسولین انسانی اولین داروی تولید شده بوسیله مهندسی ژنتیک بود که مصرف عمومی پیدا کرد. انسولین هورمونی است که بوسیله غده لوزوالمعده ترشح می‌شود و کمبود آن باعث بیماری دیابت می‌گردد.

بیماری دیابت گریبانگیر میلیونها نفر در سراسر جهان است که روش استاندارد درمان آن ، تزریق منظم انسولین است. چون انسولین پستانداران مختلف تقریبا مشابه می‌باشد، در ابتدا از انسولین جدا شده از لوزوالمعده گاو و یا خوک استفاده می‌شد، ولی انسولین غیرانسانی به اندازه انسولین انسانی موثر نیست و هزینه خالص سازی نیز گران می‌باشد، لکن امروزه این هورمونها توسط مهندسی ژنتیک تولید می‌شوند.

لازم به ذکر است که تولید هورمونهایی مانند انسولین یک کار ساده مهندسی ژنتیک نیست که فقط شامل وارد کردن ژن مربوطه به داخل حامل و کلون کردن آن باشد، زیرا بسیاری از هورمونها فقط قطعات کوچکی از پلی پپتیدهای بزرگ تولید شده بوسیله ژنها می‌باشند.
چشم انداز
محصولات فن‌آوری DNA نوترکیب ، از پروتئینها تا موجودات مهندسی شده متفاوت می‌باشد. با این فن‌آوریها می‌توان مقادیر زیاد پروتئینها را برای مقاصد تجارتی تولید نمود. از میکروارگانیزمها می‌توان برای انجام کارهای اختصاصی استفاده نمود. با استفاده از مهندسی ژنتیک ، می‌توان صفاتی را در گیاهان و جانوران ایجاد کرد که برای کشاورزی و پزشکی مفید باشند. بعضی از محصولات این فن‌آوری برای استفاده مورد تائید قرار گرفته و تعداد زیادی در حال تکامل هستند. در طی چند سال اخیر ، مهندسی ژنتیک از یک فن‌آوری وعده دهنده به یک صنعت چند بیلیون دلاری تبدیل شده و بیشتر رشد آن در صنعت دارویی بوده است.


مراحل فرايند شبيه‌سازي حيوانات
شبيه‌سازي حيوانات يك فرايند چند مرحله‌اي است كه اين مراحل شامل مرحله سلول اهداكننده هسته، مرحله سلول گيرنده، خروج هسته از تخمك گيرنده، فرايند انتقال هسته و مرحله كشت و انتقال جنين است.

سلول‌هاي اهداكننده هسته شامل سلولهاي كومولوس (توده اپي تليال اطراف فوليكول تخمدان)، سلول‌هاي سرتولي (سلول‌هاي نگهدارنده اسپرم)، فيبروبلاست جنيني، سلول‌هاي گرانولوزا، سلولهاي بدست آمده از موجودات كلون شده (سلول‌هاي نسل دوم) و سلول‌هاي بنيادي مي‌باشند.

در مرحله خروج هسته از تخمك گيرنده، روش بي‌هسته‌سازي توسط سوزن بسيار ظريف مخصوصي در شرايط آزمايشگاهي انجام مي‌شود و هسته تخمك خارج و به يك تخمك بدون هسته تبديل مي‌شود.

فرايند انتقال هسته فرايندي است كه اجازه انتقال هسته يك سلول‌دهنده را به يك سلول گيرنده مي‌دهد.سلول گيرنده اغلب تخمك بالغ پستانداران است كه كروموزوم آن خارج شده و در واقع حكم سيتوپلاست را دارد.

در مرحله كشت و انتقال جنين، جنين بازسازي شده حداقل به مدت پنج روز در محيط كشت جنين، نگهداري مي‌شود تا به ميزان قابل توجهي از تكامل برسد و در صورت امكان اجازه انتقال آن به روش غير جراحي صادر مي‌شود.

در چنين فرآيندهايي جنين به روش لاپاراتومي و از طريق لوله رحمي به رحم منتقل مي‌شود بنابراين لازم است تا جنين مراحل ابتدايي تكامل يعني مرحله هشت سلولي را طي كند.

همگام با روند پيشرفت شبيه‌سازي ، دانشمندان جهت بهره‌وري بيشتر، با اقداماتي مانند حذف يا افزودن ژنهاي بيماري زا، تغييرات دلخواه را در ژنوم هسته سلول‌دهنده ايجاد مي‌كنند. اين تكنيك مي‌تواند خدمات موثري را در زمينه‌هاي پژوهش، تشخيص و درمان بيماري‌ها ارايه نمايد.

فرايند انتقال هسته شامل دو قسمت اساسي خروج هسته از تخمك و جايگزين نمودن آن توسط سلول‌دهنده است كه اين تكنيك نخستين بار در سال ‪ ۱۹۳۸‬ميلادي توسط "هانس اسيمن" انجام شد.

مشكلات بسياري در راه شبيه‌سازي پستانداران وجود داشت تا اينكه محققين اسكاتلندي توانستند گوسفند شبيه‌سازي شده به نام "دالي" (‪ (Dolly‬را توليد كنند و به اين صورت آنچه كه در ذهن محققين و دانشمندان غيرممكن بود، ممكن سازند.

اكنون شبيه‌سازي آرام آرام مسير ترقي و پيشرفت خود را طي مي‌كند.


كاربردهاي شبيه‌سازي
يكي از كاربردهاي شبيه‌سازي كاربرد در علوم پايه است اين كاربرد يكي از كاربردهاي شبيه‌سازي در بيولوژي يا زيست شناسي تكويني است كه در آن به دقت، روند تكوين جنين بررسي مي‌شود.

در اينجا با بررسي تمايز زدايي در سلولها، تشخيص روند تشكيل سلول هاي تمايز يافته مشخص خواهد شد.

يكي ديگر از كاربردهاي شبيه‌سازي كاربرد در درمان است .در اينجا توليد جنين شبيه‌سازي شده تا مرحله بلاستوسيت يا مرحله ‪ ۱۶‬سلولي انجام مي‌گيرد تا با استفاده از آنها بتوان سلول‌هايي بنيادي با قدرت ايجاد سلول‌هايي با توانايي بالا براي تبديل به بافتهاي مختلف و تكثير نامحدود مي‌باشند توليد كرد.

يكي ديگر از كاربردهاي شبيه‌سازي كه از اهميت زيادي هم برخوردار است كاربرد اقتصادي است كه عمده‌ترين كاربرد آن در شبيه‌سازي حيوانات است.

يكي از اين موارد تكثير صفات ممتاز طبيعي است به عنوان مثال يك اسب قهرمان را مي‌توان با اين تكنيك تكثير كرد.

تكثير صفات مصنوعي و ايجاد حيوانات ترانس ژن از ديگر كاربردهاي شبيه‌سازي از نظر اقتصادي است به عنوان مثال مي‌توان گوسفند يا بزي را شبيه‌سازي كرد كه در شير آن آلبومين و يا انسولين انساني وجود داشته باشد.

همچنين با استفاده از تكنيك‌هاي شبيه‌سازي مي‌توان گونه‌هاي در حال انقراض را حفظ كرد.


انواع شبيه‌سازي
شبيه‌سازي به دو صورت "شبيه‌سازي توليد مثلي" و "شبيه‌سازي درماني" انجام مي‌شود.

"شبيه‌سازي توليد مثلي" با هدف بقاي نسل و دارا شدن فرزندي همتاي والد (از نظر محتواي ژنتيكي) صورت مي‌گيرد در اين روش از سلول سوماتيك يا پيكري جهت انتقال هسته استفاده مي‌شود.

هدف اصلي "شبيه‌سازي درماني" به دست آوردن سلول بنيادي جنيني است تا بتوان از آن در درمان ناتواني‌ها و درمان بيماري‌ها بخصوص بيماري‌هاي تحليل برنده استفاده كرد.

سلول‌هاي بنيادي سلول‌هاي تمايز نيافته‌اي هستند كه تحت شرايط مناسب توانايي تمايز به انواع سلول‌هاي بالغ را دارند و از قابليت چند ظرفيتي برخوردارند.

شبيه‌سازي با استفاده از چنين سلول‌هايي براي بدست آودن بافتها يا اندام‌هاي دچار مشكل، مي‌تواند چشم اندازي روشن از آينده‌اي زيباتر در درمان بيماري‌ها فراهم كند.

اگر چه در ابتداي امر، ورود شبيه‌سازي درماني از نوع پيوند عضو به قلمرو پزشكي غيرممكن به نظر مي‌رسيد اما اكنون اين روش به اندازه‌اي قدرتمند شده است كه خارج از مرزهايي كه پيش از اين طب را محدود كرده بود كارايي دارد.


کشف کد ژنتيكي مقاومت داروها
به گزارش هلث دی محققان موفق به کشف آرایش ژنتیکی یک سویه مهم مقاوم به دارو ، میکرب خطر ناک استافیلو کوکوس اورئوس شده اند.
محققان آمریکایی می گویند ژن های مسئول بیماریزایی یا ویرولانس در استافیلوکوکوس مقاوم به متی سیلین (MRSA) در این کشور از باکتری غیر سمی دیگری گرفته شده است.
در نتیجه این باکتری ویژگی های ژنتیکی را از ارگانیسم خوش خیم تر دیگری دریافت کرده و به این ترتیب درجه بالاتری از کشندگی را کسب کرده است.
ژنهایی که بتازگی نقشه برداری شده اند می توانند برای پیگیری گسترش این سویه خاص در بیمارستان و اجتماع ونیز برای تحقیق بیشتر در باره تاثیر داروها برای مقابله با آن بکار روند.
استاف اورئوس را می توان روی پوست ، یا در بینی برخی افراد یافت. اکثر اینارگانیسم ها بی خطر ند اما گاهی باکتری های فوق می توانند باعث ایجاد عفونت بویژه عفونت های پوستی با درجات و تنوعات مختلف شوند. همچنین این ارگانیسم ها قادرند عفونت های تهدید کننده زندگی همچون سندرم شوک سمی را ایجاد کنند.
MRSA به متی سیلین و دیگر اعضاء طبقه آنتی بیوتیک هایی که بطور وسیع الطیف مورد مصرف قرار می گیرند شامل پنی سیلین ، اکزاسیلین ، و آموکسی سیلین مقاوم است. دانشمندان سویه هایی از این میکرب را یافته اند که به همه انواع آنتی بیوتیک های شناخته شده مقاوم است.


جهش ژنتيكي با سرطان لوزالمعده در موش مقابله مي‌كند .
يك جهش ژنتيكي به نام ‪ Bik‬مي‌تواند تومورها را در لوزالمعده موشها كوچك كرده يا نابود كند و اين كشف اميدهايي را در درمان يكي از مرگبارترين سرطانها در انسان ايجاد كرده است.

به گزارش خبرگزاري فرانسه از واشنگتن، پژوهشگران مركز سرطان اندرسون دانشگاه تگزاس دريافتند ژن جهش يافته ‪ Bik‬با بيان يك پروتيين، سلولهاي سرطاني را وادار به خودكشي مي‌كند.

اين محققان همچنين جهش ژنتيكي مرگبارتري به نام ‪ BikDD‬ايجاد كردند كه به بافت سالم آسيب نمي‌رساند.

"جيمز آبروزس" استاد و رييس گروه سرطان شناسي روده و معده اندرسون مي‌گويد درحال حاضر راه درماني براي مبتلايان به سرطان لوزالمعده وجود ندارد.

در اين مطالعه دو نوع موش بعد از آنكه به دو نوع تهاجمي سرطان لوزالمعده مبتلا شدند تحت درمان قرار گرفتند. يكي از سرطانها در مراحل بسيار پيشرفته بود.

موشهاي سرطاني شاهد در هر دو گروه كه تحت درمان قرار نگرفته بودند ظرف ‪ ۴۰‬روز تلف شدند. درحالي كه دستكم نيمي از موشها كه ژن جهش يافته تهاجمي ‪ BikDD‬دريافت كردند ‪ ۱۴‬ماه بدون هيچ گونه علايم سرطان زنده ماندند.

"ماين چي هانگ" استاد و رييس مركز اندرسون و نويسنده اين تحقيق مي‌گويد امكان استفاده از اين ژن براي درمان و احتمالا تصويربرداري كه مي‌تواند به تشخيص زودهنگام سرطان بينجامد وجود دارد.

اين شيوه يك رويكرد نويدبخش ژن درماني براي سرطان لوزالمعده است و دانشمندان مي‌كوشند آزمايشهاي باليني اين شيوه را آغاز كنند.

يك تا دو سال طول مي‌كشد تا الزامات اداره نظارت بر مواد غذايي و دارويي آمريكا براي آغاز اولين مرحله آزمايشهاي باليني در انسان تكميل شود. عوارض جانبي اين شيوه در موش خفيف بود.

سرطان لوزالمعده ‪ ۹۶‬درصد قربانيان خود را ظرف پنج سال پس از تشخيص بيماري به كام مرگ مي‌كشاند و از جمله سرطانهايي است كه شانس زنده ماندن بيماران بسيار كم است.

ساليانه ‪ ۳۷‬هزار مورد سرطان لوزالمعده در آمريكا گزارش مي‌شود.

تشخيص زودهنگام اين بيماري بسيار دشوار است و اغلب در مراحل پيشرفته كه سرطان گسترش يافته يا متاستاز داده است تشخيص داده مي‌شود.

ژنتيک و وراثت بارزترين عامل بروز بيماري صرع در افراد است.
به گفته متخصصان، هرچند بارزترين عامل بروز بيماري صرع در افراد عوامل ژنتيکي و وراثت است اما تاکنون ژن اصلي ايجاد کننده اين بيماري شناسايي نشده است. دکترمحمد حسين کريمي نژاد رييس انجمن نوروژنتيک ايران با اعلام اين مطلب به خبرنگار خبرگزاري دانشجويان ايران (ايسنا) واحد علوم پزشکي ايران، گفت: بيماري صرع يکي از مشکلات عمده‌اي است که متخصصان طب اطفال و نوروژنتيک با آن مواجه هستند. وي با اشاره به اين که بيماري صرع از کودکي آغاز و تا بزرگسالي ادامه مي يابد، افزود: به دليل مشکلاتي که اين بيماري به همراه دارد، اغلب بيماران قادر به انجام فعاليت‌هاي حساس همچون رانندگي نيستند. دکتر کريمي نژاد به ارتباط ژن‌هاي متعدد با بروز اين بيماري اشاره و خاطرنشان کرد: هر چند متخصصان، فرضيه‌هاي متعددي مبني بر ارتباط تعدادي از ژن‌ها با بروز بيماري صرع را دارند اما در حال حاضر ژن اصلي اين بيماري شناسايي نشده است. وي در پايان خاطرنشان كرد: وارد آمدن ضربه و تصادف در زمان بارداري از ديگر عوامل بروز صرع در نوزاد است اما جنبه ژنتيکي و ارثي اين بيماري بيشتر در بيماران ديده مي شود

+ نوشته شده در  شنبه یازدهم دی 1389ساعت 21:2  توسط هادی پارسا  |