ژنتیک نامه

برای خرید محصول فوق روی دکمه خرید زیر کلیک کنید .

ژنتیک
علم ژنتیک یکی از شاخه های علوم زیستی است. بوسیله قوانین و مفاهیم موجود در این علم می توانیم 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 ارگانیسم هاست، سروکار دارد. علم ژنتیک در مورد سرشت فیزیکی و شیمیایی این اطلاعات نیز صحبت می کند.

تاریخچه ژنتیک
علم زیست شناسی ، هرچند به صورت توصیفی از قدیمی ترین علومی بوده که بشر به آن توجه داشته است. اما از حدود یک قرن پیش این علم وارد مرحله جدیدی شد که بعدا آن را ژنتیک نامیده اند و این امر انقلابی در علم زیست شناسی بوجود آورد. در قرن هجدهم ، عده ای از پژوهشگران بر آن شدند که نحوه انتقال صفات ارثی را از نسلی به نسل دیگر بررسی کنند. ولی به دو دلیل مهم که یکی عدم انتخاب صفات مناسب و دیگری نداشتن اطلاعات کافی در زمینه ریاضیات بود، به نتیجه ای نرسیدند.

اولین کسی که توانست قوانین حاکم بر انتقال صفات ارثی را شناسایی کند، کشیشی اتریشی به نام گریگور مندل بود که در سال ۱۸۶۵ این قوانین را که حاصل آزمایشاتش روی گیاه نخود فرنگی بود، ارائه کرد. اما متاسفانه جامعه علمی آن دوران به دیدگاهها و کشفیات او اهمیت چندانی نداد و نتایج کارهای مندل به دست فراموشی سپرده شد. در سال ۱۹۰۰ میلادی کشف مجدد قوانین ارائه شده از سوی مندل ، توسط درویس ، شرماک و کورنز باعث شد که نظریات او مورد توجه و قبول قرار گرفته و مندل به عنوان پدر علم ژنتیک شناخته شود.

در سال ۱۹۵۳ با کشف ساختمان جایگاه ژنها از سوی جیمز واتسون و فرانسیس کریک ، رشته ای جدید در علم زیست شناسی بوجود آمد که زیست شناسی ملکولی نام گرفت . با حدود گذشت یک قرن از کشفیات مندل در خلال سالهای ۱۹۷۱ و ۱۹۷۳ در رشته زیست شناسی ملکولی و ژنتیک که اولی به بررسی ساختمان و مکانیسم عمل ژنها و دومی به بررسی بیماریهای ژنتیک و پیدا کردن درمانی برای آنها می پرداخت ، ادغام شدند و رشته ای به نام مهندسی ژنتیک را بوجود آوردند که طی اندک زمانی توانست رشته های مختلفی اعم از پزشکی ، صنعت و کشاورزی را تحت الشعاع خود قرار دهد.

تقسیم بندی علم ژنتیک
ژنتیک را می توان به سه گروه تقسیم بندی کرد.

ژنتیک پایه
ژنتیک پزشکی و انسانی
ژنتیک مولکولی
موضوعات مورد بحث در ژنتیک پایه
ژنتیک مندلی
ژنتیک مندلی یا کروموزومی بخشی از ژنتیک امروزی است که از توارث ژنهای موجود در روی کروموزوم ها بحث می کند، 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 می گیرد.

تغییرات نسبتهای مندلی
نسبتهای فنوتیپی مندلی در مونوهیبریدها (۳:۱) ، تحت تاثیر عوامل متعددی چون غالبیت ناقص ، هم بارزی ، ژنهای کشنده ، نافذ بودن و قدرت تظاهر یک ژن و چند آللی قرار می گیرد که نسبتهای مندلی را تغییر می دهد.

احتمالات
آشنایی با قوانین علم احتمالات ، از نظر درک چگونگی انجام پدپده های 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 فوق العاده ای می باشد.

پیوستگی ژنها
پدیده پیوستگی ژنها (Linkage) بوسیله سوتون ، در سال ۱۹۰۳ ، عنوان گردید. سوتون با بیان اینکه کروموزوم ها حامل عوامل ارثی (ژنها) هستند، روشن نمود که تعداد ژنها به مراتب بیشتر از تعداد کروموزوم ها بوده و بنابراین هر کروموزوم ، می تواند 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 برده اند و بدان مناسبت ، موجودی که فنوتیپ آن در نتیجه موتاسیون تغییر می کند را موتان می گویند.

● موضوعات مورد بحث در ژنتیک مولکولی
کشف ساختمان DNA
شناخت امروزی ما در مورد مسیرهای اطلاعاتی از همگرایی یافته های ژنتیکی ، فیزیکی و شیمیایی در بیوشیمی امروزی حاصل شده است. این شناخت در کشف ساختمان دو رشته مارپیچی DNA ، توسط جیمز واتسون و فرانسیس کریک در سال ۱۹۵۳ خلاصه گردید. .

متابولیزم DNA
سلامت DNA بیشترین اهمیت را برای سلول دارد که آن را می توان از پیچیدگی و کثرت سیستمهای آنزیمی شرکت کننده در همانند سازی ، ترمیم و نوترکیبی DNA ، در

یافت. همانند سازی DNA با صحت بسیار بالا و در یک دوره زمانی مشخص در طی چرخه سلولی به انجام می رسد.

متابولیزم پروتئین
پروتئینها در یک کمپلکس RNA پروتئینی به نام ریبوزوم ، با یک توالی اسید آمینه های خاص در طی ترجمه اطلاعات کد شده در RNA پیک ، سنتز می گردند.

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 می شوند، 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 می باشد.

موضوعات مورد بحث در ژنتیک پزشکی و انسانی
مطالعه کروموزوم ها یا ژنتیک سلولی (Cytogenetics).
بررسی ساختمان و عملکرد هر ژن یا ژنتیک بیوشیمیایی و مولکولی.
مطالعه ژنوم، سازمان یابی و اعمال آن یا ژنومیک (genomics).
بررسی تنوع ژنتیکی در جمعیتهای انسانی و عوامل تعیین کننده فراوانی آللها یا ژنتیک جمعیت.
بررسی کنترل ژنتیکی تکامل یا ژنتیک تکامل.
استفاده از ژنتیک برای تشخیص و مراقبت از بیمار یا ژنتیک بالینی.
مشاوره ژنتیکی که اطلاعاتی پیرامون خطر ابتلا به بیماری را ارائه می دهد و در عین حال ، حمایت روانی و آموزشی فراهم می کند، به حرفه بهداشتی جدیدی تکامل پیدا کرده است که در آن تمام کادر مشاغل پزشکی ، خود را وقف مراقبت از بیماران و خانواده های آنها می کنند.
علاوه بر تماس مستقیم با بیمار ، ژنتیک پزشکی ، از طریق فراهم سازی تشخیص آزمایشگاهی ، افراد و از طریق برنامه های غربالگری (Screening) طراحی شده برای شناسایی اشخاص در معرض خطر ابتلا یا انتقال یک اختلال ژنتیکی ، جمعیت را مراقبت می کند.

ارتباط ژنتیک با سایر علوم
ژنتیک علمی است جدید و تقریبا از اوایل سالهای ۱۹۰۰ میلادی با ظهور علوم سیتولوژی و سیتوژنتیک جنبه علمی تر به خود گرفته است. علم سیتولوژی با ژنتیک قرابت نزدیکی دارد و به کمک این علم می توان 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 پدیده های ژنتیکی بحث می کند و در واقع علم دورگه ای از سیتولوژی و ژنتیک به شمار می رود.

ژنتیک مولکولی
ماهیت مولکولی ماده ژنتیکی چیست؟ چطور اطلاعات ژنتیکی از یک نسل به نسل بعد با صحت بالا انتقال می یابد؟ تغییرات نادر در ماده ژنتیکی که ماده خام تکامل می باشد، چگونه ایجاد می شوند؟ چطور اطلاعات ژنتیکی نهایتا به شکل توالیهای اسید آمینه ای مولکولهای پروتئینی متنوع موجود در یک سلول زنده ، بیان می شود؟ و … . واحد پایه اطلاعات در سیستمهای زنده ، ژن می باشد.

از نظر بیوشیمیایی یک ژن به صورت قطعه ای از DNA تعریف می شود که اطلاعات مورد نیاز برای ایجاد یک محصول دارای فعالیت بیولوژیک راکد می کند. محصول نهایی معمولا یک پروتئین است. ممکن است محصول ژنی وظیفه ای یکی از انواع RNA باشد. ذخیره ، حفظ و متابولیزم این واحدهای اطلاعاتی موضوعات بحث را در ژنتیک مولکولی تشکیل می دهند. 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 می باشد.

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

سومین فرآیند ، ترجمه می باشد که به موجب آن پیام ژنتیکی کد شده در RNA پیک بر روی ریبوزومها به پلی پپتیدی با توالی مشخص از اسیدهای آمینه ترجمه می شود.

وقایع مهم در ژنتیک مولکولی تا سال ۱۹۴۴
شروع ژنتیک توسط گرگور مندل و با مقاله ای بود که وی در سال ۱۸۶۶ در مجموعه مقالات انجمن علوم طبیعی در مورد نخود فرنگی ، به چاپ رساند.

تا سال ۱۹۰۰ 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 ۱۹۰۳ ، ساتن پیشنهاد کرد که ژنها روی کروموزومها قرار دارند.

در سال ۱۹۰۹ ، یوهانس پیشنهاد کرد که عوامل مندلی ژن نامیده شدند.

در سال ۱۹۱۰ ، مورگان آزمایشهای زیادی بر روی مگس سرکه انجام داد.

در سال ۱۹۲۷ ، مولر کشف کرد که اشعه ایکس ایجاد موتاسیون (جهش) در مگس سرکه می نماید.

در سال ۱۹۴۱ ، بیدل و تاتوم پیشنهاد کردند که هر ژن فعالیت یک آنزیم را کنترل می کند.

در سال ۱۹۴۴ ، کتاب زندگی چیست توسط یک فیزیکدان به نام شرودینگر انتشار یافت.

کشف ساختمان DNA
شناخت امروزی ما در مورد مسیرهای اطلاعاتی از همگرایی یافته های 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 ۱۹۵۳ 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 رشته ای 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 می باشند که عمل اختصاصی را انجام می دهند؛ 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 می توان 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 می گیرد. 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 می شوند.

متابولیزم RNA
رونویسی توسط آنزیم RNA پلیمراز وابسته به DNA کاتالیز می شود. رونویسی در چندین فاز ، شامل اتصال RNA پلیمراز به یک جایگاه DNA به نام پروموتور ، شروع سنتز رونویسی ، طویل سازی و خاتمه ، روی می دهد. سه نوع RNA ساخته می شود؛ RNA پیک که برای ساختن پلی پپتیدها مورد استفاده قرار می گیرد. 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 می شوند که طی فرآیندهای آنزیمی بالغ می شوند.

متابولیزم پروتئین
پروتئینها در یک کمپلکس RNA پروتئینی به نام ریبوزوم ، با یک توالی اسید آمینه های خاص در طی ترجمه اطلاعات کد شده در RNA پیک ، سنتز می گردند. اسیدهای آمینه ای که توسط کدونهای RNA پیک مشخص می گردند، از کلمات سه حرفی نوکلئوتیدی تشکیل شده اند. برای ترجمه نیاز به مولکولهای RNA ناقل می باشد که با شناسایی کدونها ، اسیدهای آمینه را در موقعیتهای متوالی مناسب خود در داخل زنجیر پلی پپتیدی قرار می دهند. بعد از سنتز بسیاری از پروتئینها به موقعیتهای خاص خود در داخل سلول هدایت می شوند.

تنظیم بیان ژن
بیان ژنها توسط فرآیندهایی تنظیم می شود که بر روی سرعت تولید و تخریب محصولات ژنی اثر می گذارند. بیشتر این تنظیم در سطح شروع رونویسی و بواسطه پروتئینهای تنظیمی رخ می دهد که رونویسی را از پروموتورهای اختصاصی مهار یا تحریک می کنند. 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 می کنند. هورمونها بر روی تنظیم بیان ژن تأثیر دارند. موجودات یوکاریوت و پروکاریوت دارای مکانیزمهای متفاوتی برای تنظیم بیان ژنهای خود دارند.

علم ژنتیک
اطلاعات اولیه
علم ژنتیک یکی از شاخه های علوم زیستی است. بوسیله قوانین و مفاهیم موجود در این علم می توانیم 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 ارگانیسم هاست، سروکار دارد. علم ژنتیک در مورد سرشت فیزیکی و شیمیایی این اطلاعات نیز صحبت می کند.

تقسیم بندی علم ژنتیک
ژنتیک را می توان به سه گروه تقسیم بندی کرد.

موضوعات مورد بحث در ژنتیک مولکولی
کشف ساختمان DNA
شناخت امروزی ما در مورد مسیرهای اطلاعاتی از همگرایی یافته های ژنتیکی ، فیزیکی و شیمیایی در بیوشیمی امروزی حاصل شده است. این شناخت در کشف ساختمان دو رشته مارپیچی DNA ، توسط جیمز واتسون و فرانسیس کریک در سال ۱۹۵۳ خلاصه گردید. .

متابولیزم DNA
سلامت DNA بیشترین اهمیت را برای سلول دارد که آن را می توان 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.

موضوعات مورد بحث در ژنتیک پزشکی و انسانی
مطالعه کروموزوم ها یا ژنتیک سلولی (Cytogenetics).
بررسی ساختمان و عملکرد هر ژن یا ژنتیک بیوشیمیایی و مولکولی.

مطالعه ژنوم، سازمان یابی و اعمال آن یا ژنومیک (genomics).
بررسی تنوع ژنتیکی در جمعیتهای انسانی و عوامل تعیین کننده فراوانی آللها یا ژنتیک جمعیت.
بررسی کنترل ژنتیکی تکامل یا ژنتیک تکامل.
استفاده از ژنتیک برای تشخیص و مراقبت از بیمار یا ژنتیک بالینی.
مشاوره ژنتیکی که اطلاعاتی پیرامون خطر ابتلا به بیماری را ارائه می دهد و در عین حال ، حمایت روانی و آموزشی فراهم می کند، به حرفه بهداشتی جدیدی تکامل پیدا کرده است که در آن تمام کادر مشاغل پزشکی ، خود را وقف مراقبت از بیماران و خانواده های آنها می کنند.

علاوه بر تماس مستقیم با بیمار ، ژنتیک پزشکی ، از طریق فراهم سازی تشخیص آزمایشگاهی ، افراد و از طریق برنامه های غربالگری (Screening) طراحی شده برای شناسایی اشخاص در معرض خطر ابتلا یا انتقال یک اختلال ژنتیکی ، جمعیت را مراقبت می کند.

مشاوره ژنتیک فراتر از آزمایش ژنتیک است
چندی پیش رییس اداره ژنتیک وزارت بهداشت با اشاره به در دست تدوین بودن برنامه ژنتیک اجتماعی و برنامه ریزی برای کنترل بیماری هایی مانند سرطان های ارثی و بیماری های قلبی فامیلی در قالب برنامه ژنتیک اجتماعی به معلولیت های ناشی از ازدواج های خویشاوندی اشاره کرد و گفت کنترل بیماری های ژنتیکی به اقدام چندجانبه نیاز دارد و فقط با مشاوره ژنتیک نمی توان از این بیماری ها پیشگیری کرد…

این موضوع بهانه ای شد تا با دکتر منصور صالحی، رییس مرکز ژنتیک پزشکی ژنوم و دانشیار ژنتیک انسانی در خصوص بیماری های ژنتیکی و قابل کنترل بودن آنها گفت وگو کنیم.

آقای دکتر! برای پیشگیری از تولد نوزدان معلول یا مبتلا به بیماری های ژنتیک، آیا لازم است مشاوره ژنتیک اجباری شود؟

شاید اجباری کردن مشاوره ژنتیک، لفظ صحیحی نباشد اما باید این فرهنگ را توسعه داد که مشاوره ژنتیک قدم اول برای کنترل بیماری های ژنتیکی است. گرچه مشاوره ژنتیک حلقه اول زنجیره ارائه خدمات است، ولی به تنهایی نمی تواند در کنترل معلولیت ها کارآمد باشد. مشاوره ژنتیک دو بخش اساسی دارد؛ بخش مربوط به قبل از تشخیص و بخشی مربوط به پس از تشخیص. برای تشخیص درست، به آزمایشگاه های استاندارد نیاز است. در کنار آن، متخصصان و فوق تخصصان رشته های مختلف که با بیماری های ژنتیک آشنایی دارند، به مشاور ژنتیک کمک می کنند تا تشخیص صحیح دهد. به عبارت دیگر «مشاوره ژنتیک» یک خدمت مستقل نیست و به تنهایی نمی تواند به کاهش معلولیت منجر شود و باید مراقبت کامل انجام شود. مشاوره تنها بخشی از شبکه گسترده خدمات ژنتیک است که انجام آن قبل از ازدواج و همچنین قبل از بارداری، تا حدود زیادی بروز مشکلاتی چون نازایی، سقط مکرر، بارداری در سن بالای ۳۵ سال، نابینایی، ناشنوایی، مرده زایی، سابقه معلولیت و صدها بیماری ژنتیکی نسبتا شایع دیگر را کاهش می دهد.

چه کسانی قبل از ازدواج باید برای مشاوره ژنتیک مراجعه کنند؟

گرچه مشاوره ژنتیک در مواردی مثل ازدواج فامیلی، وجود سابقه بیماری ژنتیکی در خانواده یا بارداری در سنین بالا اکیدا توصیه می شود ولی به طورکلی در سایر موارد نیز قبل از ازدواج های غیرفامیلی، بارداری و همین طور حین بارداری لازم است مشاوره ژنتیک انجام شود. البته باید دو مفهوم «آزمایش ژنتیک» و «مشاوره ژنتیک» به درستی درک شود. از بین هزاران بیماری ژنتیکی شناخته شده فقط برای برخی از آنها آزمایش ژنتیک وجود دارد بنابراین عبارت «نیاز به آزمایش ژنتیک» را باید با عبارت صحیح تر «نیاز به مشاوره ژنتیک» جایگزین کرد زیرا آزمایشی تحت عنوان آزمایش ژنتیک که وضعیت کلی فرد یا خانواده را از لحاظ ژنتیکی بررسی کند، وجود ندارد. با مشاوره ژنتیک مشخص می شود انجام آزمایش ژنتیک خاصی برای فرد لازم است یا نه. متاسفانه متداول شدن این اشتباه که انجام یک آزمایش ژنتیک می تواند وضعیت ژنتیک فرد یا خانواده را روشن کند، منجر به سوءاستفاده های زیادی شده است.

زوج ها برای پیشگیری باید چه اقدامی انجام دهند؟

باید عوامل موثر در بروز معلولیت، در اولین فرصت بررسی شوند. به خصوص در ازدواج های فامیلی و در شرایطی که یکی از طرفین یا افراد خانواده دچار مشکل است یا والدین از ایجاد مشکلات اندامی، بینایی، ذهنی، شنوایی، چهره و… در فرزندشان نگران هستند، باید پیش از بارداری به مراکز معتبر مشاوره ژنتیک مراجعه کنند. مشاوره ژنتیک با آشناکردن زوج با راه حل های موجود کمک می کند بتوانند اطلاعات صحیح، آگاهانه و درست تصمیم بگیرند. اگر هم بارداری اتفاق افتاده باشد، در صورت تشخیص ناهنجاری، با تایید مراجع ذی صلاح و با رضایت زوج، امکان ختم بارداری وجود دارد.

به این ترتیب، بیماری های ژنتیک و ارثی قابل کنترل هستند؟

کنترل بیماری های ارثی به تشخیص صحیح آنها بستگی دارد یعنی کنترل بیماری هایی که تشخیصشان امکان پذیر باشد، عملی تر است. البته حتی در صورت تشخیص صحیح، اغلب بیماری های ارثی و معلولیت ها کاملا قابل درمان نیستند. با این حال تولد فرزند معلول و ناخواسته، مربوط به گذشته است و امروزه با پیشرفت علم بسیاری از معلولیت ها قابل پیشگیری هستند. از این رو، حساسیت و آگاهی بیشتر خانواده هایی که دارای فرد مبتلا هستند، ضروری است و لازم است علاوه بر مشاوره ژنتیک، این افراد به حلقه های بعدی نظام ارجاع معرفی شوند. درضمن، علاوه بر عوامل ژنتیکی، عوامل محیطی نیز در بروز بیماری های ژنتیکی نقش دارند. مثلا در بسیاری از انواع عقب ماندگی های ذهنی، به احتمال بیشتری بروز این مشکل به دلیل عوامل ژنتیکی است، اما بروز بیماری های روانی و رفتاری مانند اسکیزوفرنی اگرچه به عوامل ژنتیکی هم مربوط است اما عوامل محیطی نقش بیشتری در بروز این نوع بیماری ها دارد. در این حالت با مراقبت های خانوادگی و فراهم آوردن شرایط مناسب زندگی می توان از بروز این اختلال ها پیشگیری کرد.

آماری از بیماری های ژنتیک و مادرزادی در کشور وجود دارد؟

بله، ۵ ۳ درصد نوزادان (تولدهای زنده)، هنگام تولد ناهنجاری دارند. در مجموع ۷۰ درصد نقایص مشاهده شده در نوزاد را ناهنجاری های مادرزادی تشکیل می دهند که علت آن می تواند ارثی یا غیرارثی باشد. البته علت ابتلای بیشتر نوزدان به این ناهنجاری ها، ارثی نیست. به طور کلی می توان گفت از هر هزار تولد زنده، ۱۰ نوزاد به بیماری های تک ژنی و از هر هزار تولد، ۵ نوزاد دچار نقایص کروموزومی هستند.

مهندسی ژنتیک
مهندسی ژنتیک ، شامل تکنیکهایی مانند جداسازی ، خالص سازی ، وارد کردن و تظاهر یک ژن خاص در یک میزبان می باشد که نهایتا منجر به بروز یک صفت خاص و یا یک محصول مورد نظر می شود.

دید کلی
کاربردهای مهندسی ژنتیک تقریبا نامحدود به نظر می رسد. 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 بیان ژنها در پروکاریوتها ، یوکاریوتها و ویروسها 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 ، تولید گیاهان پرمحصول و تولید گاوهای دارای شیر و گوشت بیشتر ، را می توان نام برد. در زمینه کاربردهای انسانی ، تشخیص بیماریهای ارثی ، تولید انسولین انسانی ، تولید هورمون رشد انسان و … را می توان نام برد.

تاریخچه
اهمیت بعضی از اصول علمی ، در زمان کشف آنها مشخص نمی شود، بلکه پس از مدت زمانی که می گذرد ارزش آنها معلوم می شود. یکی از مثالهای روشن این مساله کشف ساختمان سه بعدی DNA بوسیله واتسون و کریک در سال ۱۹۵۳ بود. این ساختمان نسبتا ساده باعث شد تا دانشمندان سیستمهای مختلف ژنتیکی را بررسی کنند. اما مطلب به همین جا ، ختم نشد و دانشمندان مختلف سعی کردند که از این اطلاعات استفاده نمایند. هدف آنها نیز بیان ساده ای داشت. آنها خواستند تا یک DNA را از یک موجود بگیرند و در موجود دیگر وارد نمایند تا اثرات آن ژن در موجود ثانویه بروز کند.

این علم نوین که به تدریج جای خود را در بین علوم دیگر پیدا کرد، با عناوین چون زیست مولکولی ، مهندسی ژنتیک و نهایتا DNA نوترکیب (Recombinant DNA) نامیده می شود. مثالی معروف از کارهای مهندسی ژنتیک تولید یک نوع باکتری اشرشیاکلی (E.Coli) است که قادر است انسولین انسانی بسازد. یا تولید گیاهان مقاوم به شوری و خشکی.

مراحل مهندسی ژنتیک
انتخاب ژن مورد نظر
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
تولید انبوه محصول یا ایجاد صفت مورد نظر
تولید DNA نوترکیب با استفاده از آنزیمهای محدود الاثر(Restriction)
گروهی از آنزیم های محدود الاثر هنگام برش ، توالیهای مورد شناسایی شان را بطور نامتقارن می شکنند، در نتیجه در انتهای قطعات DNA حاصله رشته های تکی با حدود ۴ نوکلئوتید بوجود می آید که به این انتهای تک رشته ای ، انتهای چسبنده (Sticky end) می گویند. یکی از آنزیمها ECORI نام دارد که باعث ایجاد قطعاتی می شود که در انتهای خود ، چسبنده می باشند.

حال فرض کنید که دو قطعه متفاوت DNA بوسیله یک آنزیم محدودالاثر یکسانی برش داده شده اند، اگر قطعات حاصل از این برش با هم مخلوط شوند و شرایط مناسب فراهم شود انتهاهای چسبناک که مکمل هم می باشند بهم متصل می شوند. سپس بوسیله آنزیم DNA لیگاز این رشته ها به صورت کووالانسی بهم متصل می شوند.

هدف اصلی برش DNA در مهندسی ژنتیک ، اتصال دو قطعه DNA به یکدیگر می باشد. ولی هنگام اتصال قطعات DNA ممکن است بجای اینکه قطعات DNA بهم متصل شوند، دو سر یک مولکول DNA بار دیگر بهم بچسبند و در نتیجه نوترکیب صورت نگیرد. برای جلوگیری از این کار از آنزیم فسفاتاز قلیایی استفاده می کنند. به این صورت که پس از برش دادن حامل بوسیله آنزیم محدودالاثر فسفاتاز را به محیط واکنش می افزایند و در نتیجه فسفات انتهای ۵ مولکول DNA در هر دو طرف جدا می شود و امکان اتصال دو سر مولکول حامل ، بدون DNA تازه ، به یکدیگر از بین می رود.

سیستمهای کلون کردن ژن
کلون کردن یک ژن خاص مهمترین مرحله مهندسی ژنتیک است. هدف از کلون کردن ژن به دست آوردن مقادیر زیادی از ژنهای خاص به صورت خالص می باشد. هدف اصلی کلون کردن ژن ، انتقال ژن مورد نظر از داخل یک ژنوم بزرگ و پیچیده به داخل یک حامل ساده و کوچک تکثیر آن است.

۱) مراحل کلون کردن ژن

جداسازی و قطعه قطعه کردن منبع DNA: منبع DNA می تواند، ژنوم کامل یک موجود باشد که در این صورت، باید آن را بوسیله آنزیم محدودالاثر برش داد و قطعات حاصله را برای کلون کردن بکار برد.

اتصال به یک حامل کلون (Cloning Vector): حاملهای کلون ، قطعات ژنتیکی کوچکی هستند که بطور مستقل توانایی تکثیر دارند و دارای محل برش بوسیله آنزیمهای محدودالاثر می باشند، ولی این برش نباید در محل همانند سازی این حاملها باشد.

۲) ورود به داخل میزبان

DNA نوترکیب حاصل به روشهای مختلف وارد باکتری یا میزبان مورد نظر می شود.

شناسایی و جداسازی کلون حاوی ژن مورد نظر: این مرحله شامل جداسازی میزبانهایی است که ژن مورد نظر بوسیله حامل وارد آنها شده و به نحو موثر بیان می شود.

تولید تعداد زیاد سلولها و یا باکتریهای حاوی ژن: این کار به منظور جداسازی و بررسی ژن مورد نظر ، انجام می گیرد.

حاملهای کلون (Cloning Vector)
ـ پلاسمیدها

قطعات DNA حلقوی هستند. که در داخل سیتوپلاسم باکتریها و جدا از کروموزوم آنها قرار دارند و بطور مستقل تکثیر می شوند. پلاسمیدها ، خصوصیات مفیدی برای استفاده به عنوان حامل دارند مانند: اندازه کوچک ، DNA حلقوی ، همانند سازی مستقل ، تکثیر زیاد و شاخصهای مفید دیگر مانند دارا بودن ژنهای مقاومت به آنتی بیوتیک که جداسازی کلنی های حاوی پلاسمید را راحتتر می کند.

ـ باکتریوفاژها (ویروس باکتری)

ویروسها به خاطر داشتن پروتئینهای خاص ، نفوذ بسیار موثر و اختصاصی را به داخل سلولهای میزبان انجام می دهند.

بعضی ویروسها در قسمتی از چرخه تکثیر خود ، نفوذ پایداری به داخل ژنوم میزبان دارند که این باعث پایداری بیان ژن در داخل سلول میزبان می شود.

ویروسها دارای پروموتورهای خاصی هستند که بوسیله سلولهای میزبانی شناخته می شوند و این باعث بیان مناسب ژنهای کلون شده می شود.

کازمیدها (Cosmids)
کازمیدها در حقیقت قطعات حاصل از دو انتهای ژنوم از دو انتهای ژنوم باکتریوفاژها لامبدا قرار بگیرند و در نتیجه وارد سلول Ecoli (باکتری اشرشیاکلی)شوند. در داخل سلول E.Coli این DNA به صورت حلقوی در آمده و مانند یک پلاسمید عمل می کند.

ـ فاسمیدها

یکی دیگر از حامل های DNA نوترکیب هستند که ترکیبی از ژنوم باکتریوفاژ و پلاسمیدها هستند.

انتخاب میزبان مناسب
میزبان مورد نظر باید خصوصیاتی از قبیل پایداری ژنتیکی ، ژنوم کاملا شناخته شده مشخصات فیزیولوژیک معلوم ، توانایی پذیرش DNA خارجی ، داشتن یک شاخص خاص برای شناسایی در مواقع لزوم و … را داشته باشد. یکی از شناخته شده ترین میزبانهای مورد استفاده باکتری E.Coli است. هنگام انجام کارهای ژنتیکی باید با مطالعاتی کافی یک سیستم حامل میزبان مناسب را انتخاب کرد و بکار برد. باسیلوس سوبتلیس (B.Subtilis) در مواردی که هدف از کلون کردن تولید یک پروتئین خالص می باشد، بر E.Coli ترجیح دارد. زیرا خصوصیات تخمیری این باکتری برای تولیدات صنعتی مناسب تر است.

روشهای وارد کردن حاملها به داخل میزبان
ـ ویروسها و باکتریوفاژها

برای ویروسها و باکتریوفاژها و همچنین DNA نوترکیب که در داخل کپسید ویروس ها قرار گرفته اند (کاسمیدها) روش ورود واضح است و همانند ورود معمولی ویروس ها در سلول های میزبان است.

ـ ترانسفورماسیون:

برای این کار DNA نوترکیب را با باکتری مجاور می کنند. این روش یکی از متداولترین روشهای انتقال است.

ـ الکتروپوریشن:

در این روش قطعات DNA را در یک محیط دارای بار الکتریکی در مجاورت سلولها قرار می دهند. بار الکتریکی باعث ایجاد منافذ ریز در غشای سیتوپلاسمی می شود که این خود باعث تسهیل ورود قطعات DNA به داخل سلول می گردد.

ـ تفنگ ذره ای یا تفنگ اسید نوکلئیک:

در این روش دقیقا تنگی در مقیاس میکروسکوپی وجود دارد که گلوله آن قطعات DNA می باشد و DNA را به داخل سلول ، شلیک می کند.

انتخاب کلونهای تغییر یافته
پس از اینکه DNA نوترکیب ساخته شد و در داخل باکتری میزبان ، انتقال داده شد. حال نوبت به انتخاب کلونهای باکتریایی می رسد که DNA نوترکیب مورد نظر به داخل آن انتقال یافته و به نحو موثری در داخل آن بیان شود. ۳ خصوصیت در بین حاملین مشترک است. قدرت تکثیر در میزبان ، محل ورود ژن خارجی و یک شاخص انتخابی.

ـ شاخصهای انتخابی موجود بر روی حاملها

۱) مقاومت به آنتی بیوتیکها

مقاومت به آنتی بیوتیکها معمولا یا بوسیله آنزیم هایی ایجاد می شود که باعث غیر فعال شدن آنتی بیوتیکها می شوند و یا با سنتز پروتئینهایی است که به روشهای مختلف باعث ممانعت از اثر آنتی بیوتیکها می شوند. هر دو نوع مکانیزم مقاومت فوق بوسیله قطعات ژنتیکی ، کنترل می شوند. این قطعات ژنتیکی را می توان در حاملها وارد کرد و از آنها به عنوان شاخصهای انتقال موثر استفاده کرد.

۲) نیازهای متابولیزمی

نیازهای متابولیزمی طیف وسیعی از مواد مختلف را شامل می شود. برای این کار از گونه های خاص از میزبان استفاده می شود که تونایی ساختن یک ماده متابولیزمی ضروری از دست داده اند، در نتیجه این باکتریها بر روی محیطهای بدون این ماده متابولیزمی رشد ، نخواهد کرد. برای مثال اگر یک باکتری توانایی تولید اسید امینه لوسین را نداشته باشد. بر روی محیط فاقد لوسین رشد نخواهد کرد.

حال اگر ما از حاملی استفاده کنیم که حاوی ژن سنتز لوسین باشد، باکتریهای میزبان حاوی این حاملها بر روی محیط فاقد لوسین رشد خواهند کرد. پس از اینکه کلنی های حاوی ژن نوترکیب انتخاب و جدا شدند، این کلنی ها را به میزان دلخواه تکثیر می دهند و سپس ژن تکثیر شده را برای بررسیهای بعدی استخراج کرده قرار می دهند.

حاملهای بیان ژن (Expression Vector)
یک حامل بیان ژن حاصل است که نه تنها می توان از آن به عنوان حامل کلون استفاده کرد. بلکه این حامل دارای کی توالی تنظیمی می باشد که باعث می شود که بیان ژن مورد نظر تحت کنترل مهندسی ژنتیک قرار گیرد. یک حامل بیان ژن خوب باید دارای مشخصات زیرا باشد. هر چه قدر تعداد نسخه های یک ژن بیشتر باشد، میزان بیان آنها بیشتر خواهد بود. پلاسمیدها از این نظر مناسب هستند. قدرت آغازگری آن خوب باشد. الگوی خواندن آن مناسب باشد. بطور کلی وظیفه مهندسی ژنتیک ایجاد یک حامل مناسب است که بتوانند بطور موثری به داخل میزبان وارد شود به تعداد همانند سازی کند بطور موثر نسخه برداری شود بطور موثر ترجمه شود.

۱ Comment

دیدگاهتان را بنویسید لغو پاسخ