Transcript الهندسة الوراثية وتصنيع الادوية

‫محاضرة ‪-7-‬‬
‫الهندسة الوراثية وتطبيقاتها‬
‫بعض التقنيات المهمة‬
‫تصنيع األدوية‬
‫مشروع الجينوم البشري‬
‫الفحوصات الجينية‬
‫البصمة الوراثية‬
‫اإلنسان‬
‫جهاز‬
‫عضو‬
‫نسيج‬
‫خلية‬
‫جزيئات كبرى‬
‫جزيئات‬
‫الذرة‬
‫هي مصطلحات أغلبها مترادفات‬
‫تصف مجاالت علمية تعتمد‬
‫على تقنيات للتالعب بالحمض‬
‫النووي خارج الخلية‪ ,‬بحيث يتم‬
‫تعديل ‪,‬حذف أو دمج جينات من‬
‫كائنات مختلفة‪ ,‬ومن ثم وضعها‬
‫داخل الخلية بغرض إنتاج صفات‬
‫جديدة‪.‬‬
‫‪1962‬‬
‫آرير‬
‫(والدة علم الهندسة‬
‫اكتشاف اإلنزيمات‬
‫الوراثية)‬
‫القاطعة المتقيدة‬
‫فرانكلين‪,‬كرك‬
‫‪,‬واتسن‬
‫(معرفة شكل‬
‫‪)DNA‬‬
‫الخط الزماني لظهور‬
‫علم الهندسة الوراثية‬
‫‪1951,53‬توماس مورجان‬
‫(اول جين يربط بموقعه‬
‫على الكروموسوم)‬
‫‪1910‬‬
‫‪1902‬‬
‫ربط وراثة الصفات‬
‫بالكروموسومات‬
‫جالتن‬
‫مصطلح اليوجينيا‬
‫‪1883‬‬
‫ولتر فلمنج‬
‫(اكتشاف‬
‫الكروموسومات)‬
‫‪ 1882‬ميشر‬
‫(عزل ‪)DNA‬‬
‫‪1869‬‬
‫جرجور مندل‬
‫(والدة علم الوراثة أب الوراثة‬
‫الحديث)‬
‫‪1866‬‬
‫‪1859‬‬
‫تشارلز داروين‬
‫التهجين اإلنتقائي‬
‫في الزراعة‬
‫والحيوانات‬
‫يؤرخ العلماء بدء زمن الهندسة الوراثية الى اكتشاف األنزيمات‬
‫المتقيدة بالقطع (‪ )restriction enzymes‬ألنه قبل ذلك لم يكن‬
‫باستطاعة العلماء التالعب بالحمض النووي‪.‬‬
‫اإلنزيمات المتقيدة بالقطع‬
http://www.uic.edu/classes/phar/phar331/lecture5/
‫إذا كنا ذكرنا أهمية عالقة المفتاح بالقفل في عمل البروتينات‬
‫ففي الحمض النووي يجب أن ندرك أهمية المطابقة التكميلية‬
‫للقواعد النيتروجينية‪.‬‬
‫المطابقة التكميلية هي التي تحدد أي‬
‫قطعة من الحمض النووي ستتطابق‬
‫‪T‬‬
‫‪A‬‬
‫وترتبط بأية قطعة أخرى ‪ .‬بالتالي يمكن‬
‫‪G‬‬
‫‪C‬‬
‫قطع وإلصاق ‪DNA‬من كائنات مختلفة‬
‫إذا قطعت بنفس اإلنزيم القاطع‪.‬‬
‫ بكتيريا‬DNA
http://teachernotes.paramus.k12.nj.us/Nolan/CP%20Bio.h
‫ إنسان‬DNA
‫يقطعان بنفس‬
‫اإلنزيم المتقيد‬
‫ المأشوب‬DNA
‫هناك مئات من هذه اإلنزيمات كل منها يتعرف على تسلسل معين‬
‫من القواعد النيتروجينية عادة يتراوح بين ‪ 8-4‬قواعد نيتروجينية‪.‬‬
‫إذا قطع جزيء ‪ DNA‬االنسان وجزيء ‪ DNA‬البكتيريا (مثال)بنفس‬
‫اإلنزيم‪ ,‬يصبح من الممكن تكوين جزيء مأشوب مكون من إنسان‬
‫وبكتيريا ‪ .‬وهذا يحدث عندما ترتبط القواعد النيتروجينية عند مقطع‬
‫القطع بسبب التطابق التكاملي لتلك القواعد‪ ,‬ثم تلحم منطقة القطع‬
‫بإنزيم رابط‪.‬‬
‫هذا التالعب في الحمض النووي يحدث كله خارج الخلية بعد استخراجه‬
‫منها ‪ ,‬ويتم القطع والربط داخل أنابيب في المختبر‪.‬‬
‫الخط الزماني لتطور‬
‫علم الهندسة الوراثية‬
‫اآلن قطعنا وربطنا وماذا بعد ذلك؟‬
‫صناعة أول ‪DNA‬‬
‫مأشوب‬
‫‪1972-73‬‬
‫يجب حفظ الحمض النووي المأشوب و عمل نسخ منه‪ ,‬وهذا يتم‬
‫بإدخاله الى داخل الخلية حيث كل المعدات المطلوبة من نسخ‬
‫و ترجمة‪.‬‬
‫حتى يدخل الخلية يجب أن نضعه في ناقل أو وسيلة نقل تستطيع أن‬
‫تدخل وتتكاثر (تصنع نسخ من نفسها) في داخل الخلية‪.‬‬
‫هناك عدة نواقل سنتكلم عنها عندما نذكر العالج الجيني‪ ,‬اآلن فقط‬
‫سنتكلم عن البالزمد‪.‬‬
‫عملية عزل الجين المطلوب وقطعه وإلصاقه في ناقل ومن ثم انتاج‬
‫نسخ من هذا الجين تسمى باإلستنساخ الجيني أو إستنساخ ‪.DNA‬‬
‫بالزمد‬
‫بالزمد‬
‫إذا كان الحمض النووي لإلنسان يبلغ ‪ 3‬بليون زوج من القواعد النيتروجينية‪ ,‬فإن‬
‫الحمض النووي للبالزمد حوال‪ 200,000- 1000‬زوج من القواعد النيتروجينية‪.‬‬
‫وعددها في الخلية البكتيرية يتراوح بين ‪ 200-1‬نسخة‪ .‬عادة تحمل جينات مهمة‬
‫لحياة وبقاء البكتيريا مثل القدرة على مقاومة المضادات الحيوية‪.‬‬
‫‪http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/R/RecombinantDNA.html‬‬
‫اإلستنساخ الجيني‬
‫نحن اآلن أوجدنا بكتيريا تحمل حمض نووي من كائن آخر مثل‬
‫االنسان مثال (إيجاد مخلوقات جديدة غير موجودة في الطبيعة) ‪,‬‬
‫ماذا يقول الفقه في ذلك؟‬
‫الخط الزماني لتطور‬
‫علم الهندسة الوراثية‬
‫أول شركة في أول منتج حيوي‬
‫التكنولوجيا الحيوية االنسولين‬
‫‪1976‬‬
‫‪1975‬‬
‫صناعة أول ‪DNA‬‬
‫اجتماع عالمي لمناقشة أخطار الهندسة‬
‫مأشوب‬
‫الوراثية‬
‫‪1972-73‬‬
‫الهندسة الوراثية‬
‫هناك عدة طرق لكن‬
‫سنتكلم عن ‪PCR‬‬
‫العثور على الجين وعزله‬
‫هناك عدة نواقل يعتمد‬
‫أهمها عندنا هي البالزمد وضعه في ناقل مناسب على المصنّع المستخدم‬
‫والفيروسات‬
‫وعلى الجين ونوع البروتين‬
‫المنتج‬
‫البكتيريا‬
‫الخميرة‬
‫وضع الناقل في المصنّع‬
‫المناسب وتصنيع المنتج‬
‫عزل المنتج وتنقيته‬
‫من الشوائب‬
‫خاليا مأخوذة‬
‫من الثديات‬
‫النبات‪,‬‬
‫حليب الحيوان؟‬
‫‪PCR‬‬
‫هي من أهم التقنيات الحديثة في مجال الهندسة الوراثية‪.‬‬
‫بواسطة هذه التقنية يستطيع العالم أن يستنسخ قطعة ال‪DNA‬‬
‫المطلوبة الى الماليين من النسخ خالل عدة ساعات فقط‪ ,‬وابتداء‬
‫من كمية ضئيلة جدا من المادة الوراثية ‪.‬‬
‫تستخدم اآلن لعزل الجينات ونسخها ‪ ,‬أيضا في البحث الجنائي‬
‫وأيضا في فحوصات التعرف على النسب‪ ,‬وغيرها‪.‬‬
‫تعاد هذه الخطوات عدة مرات حتى تصل عدد النسخ الى الماليين‪.‬‬
‫‪1‬‬
‫‪94 c‬‬
‫فصل سلسلتا ال‪DNA‬‬
‫بواسطة الحرارة العالية‬
‫‪2‬‬
‫‪50 c‬‬
‫إلصاق الممهدات األولية‬
‫‪3‬‬
‫إطالة السلسلة بإضافة القواعد النيتروجينية بواسطة إنزيم معين‬
‫‪72c‬‬
‫__‬
‫‪+‬‬
‫الحمض النووي يقطع‬
‫باإلنزيمات ثم يوضع في‬
‫«الجل» المصنوع من اآلجار‬
‫البحري‪ ,‬ثم يعرض الى تيار‬
‫كهربائي‪.‬‬
‫الحمض النووي شحنته‬
‫سالبة وبالتالي سيتحرك الى‬
‫القطب الموجب ونرى أن‬
‫أجزاء ‪ DNA‬الصغيرة‬
‫ستتحرك بسرعة أكبر‪,‬‬
‫واألجزاء الكبيرة ستبطىء‬
‫حركتها اصطدامها بجزيئات‬
‫الجل فتتخلف في المسير‬
‫الى القطب الموجب‪.‬‬
‫يوقف التيار الكهربائي ويصبغ‬
‫الجل مع الحمض النووي‬
‫وتريخطوط الحمض النووي‬
‫في الجل بواسطة األشعة‬
‫فوق البنفسجية‪.‬‬
‫تقنية تحرك الحمض النووي‬
‫في داخل الجل بواسطة‬
‫تعرضه للتيار الكهربائي هو‬
‫الوسيلة التي ممكن أن نرى‬
‫بواسطتها نتائج عملنا مع‬
‫الحمض النووي وذلك بتحليل‬
‫أنماط خطوط ال ‪.DNA‬‬
‫قصة ‪ DNA‬المأشوب لالنسولين البشري‬
‫‪1921‬استخرج هرمون االنسولين من بنكرياس الكالب‪.‬‬
‫‪1922‬استخدم هرمون االنسولين المستخرج من بنكرياس الكالب‬
‫في عالج صبي في ‪ 14‬من عمره وأثبت فعاليته‪ ,‬واستمرت عملية‬
‫انتاج االنسولين من بيوت الذبائح من الخنازير واالبقار‪.‬‬
‫‪1982‬وافقت وكالة الدواء والغذاء األمريكية على طرح االنسولين‬
‫كأول منتج مصنع من ‪ DNA‬المأشوب كدواء في االسواق‪.‬‬