دنیا به استقبال علم ژنتیک می رود

دنیا به استقبال علم ژنتیک می رود تغذیه مناسب یکی از عوامل بسیار مهم و تأثیرگذار در داشتن یک زندگی سالم است تکنیک جدید و بسیار مؤثر کریسپر کَس9 که برای ایجاد تغییرات هدفمند در ژنی خاص استفاده می شود, ازجمله روش های بسیار رایج در زمینه دست کاری های ژنتیکی است

امروزه برای داشتن زندگی سالم، گزینه های بسیاری برای عامه مردم فراهم است. تغذیه مناسب یکی از عوامل بسیار مهم و تأثیرگذار در داشتن یک زندگی سالم است. مصرف غذای سالم نه تنها روی سلامت فیزیکی، بلکه بر سلامت روانی فرد نیز تأثیر بسیار مهمی دارد. رژیم های غذایی اشباع شده از چربی بالا، قند افزودنی، پروتئین بیش از اندازه، کمبود ویتامین و مواد مغذی مفید می تواند ضررهای فیزیکی و روانی جبران ناپذیری داشته باشد. به همین دلیل دانشمندان تمرکز بسیاری روی مواد غذایی و بهینه سازی آنها دارند. در دوران اخیر به دلیل پیشرفت های بسیار در زمینه دست کاری های ژنتیکی، مواد غذایی از کیفیت بالاتری برخوردار هستند. تکنیک جدید و بسیار مؤثر «کریسپر/کَس9»

(CRISPR/Cas9) که برای ایجاد تغییرات هدفمند در ژنی خاص استفاده می شود، ازجمله روش های بسیار رایج در زمینه دست کاری های ژنتیکی است.

کریسپر/کَس9 چیست؟

کریسپر/کَس9 یک سیستم کشف شده در باکتری است که در ایمنی دفاعی آن دخیل است. باکتری از این سیستم برای ازبین بردن ژن های واردشده از ویروس های بیگانه دیگر استفاده می کند. از آنجایی که این سیستم در ژن بیگانه شکاف ایجاد می کند، امروزه دانشمندان از این کاربرد برای ایجاد تغییرات هدفدار در بازهای آلی دی ان ای یا دست کاری های ژنی استفاده می کنند.

کریسپر/کَس9 و صنعت غذا

همان طور که اشاره شد، بشر در دوره انقلاب ژنتیکی است که فواید و سودهای بسیاری برای بهبود زندگی دارد؛ ازجمله پیشرفت های به دست آمده مربوط به بهینه سازی محصولات غذایی است. امروزه مصرف فراگیر بذرهای تراریخته نه تنها به طور مستقیم، بلکه غیرمستقیم نیز در کشورهای اروپایی و غیراروپایی گزارش شده است. درصد بالایی از دامداران از دانه های تراریخته برای تغذیه دام های خود استفاده می کنند. در آمریکای شمالی، بخش اعظمی از آمریکای جنوبی و همچنین کشور استرالیا بیشتر روغن های سرخ کردنی، روغن سالاد یا حتی سس مایونز از محصولات دانه های تراریخته هستند. دانه های سویای تراریخته برای تهیه توفو، miso، بستنی سویا، آرد سویا و شیر سویا استفاده می شود. برنج طلایی یکی دیگر از معمول ترین مثال های مواد غذایی غنی شده است. این محصول برای داشتن سطح بالای بتاکاروتن که نوعی ویتامین آ است و همچنین سطح بالای روی و آهن، دست کاری ژنی شده است. «ناوریت بولر»، پژوهشگر سوئیسی، باور دارد که برنج طلایی در مدت کمتر از پنج سال به بازار عرضه خواهد شد چراکه این محصول در بسیاری از کشورهایی که مردم آن از کمبود ویتامین آ، روی و آهن رنج می برند (به ویژه در کشورهای در حال توسعه) کاربرد بسیار بالایی دارد. برخی از محققان علوم غذایی در دانشگاه هاروارد جنبه های مختلف محصولات غذایی تراریخته را مورد بحث قرار داده و اعلام کردند: «با داشتن نگاهی کلی تر بر محصولات غذایی تراریخته (به جز برنج طلایی)، تعداد بسیار زیادی از این محصولات در حال توسعه هستند. بسیاری از این محصولات برای بالابردن ذخایر ویتامین «ای» مورد استفاده قرار می گیرند. علاوه بر انواع ویتامین ها، از آنجایی که 25 درصد کودکان جهان از سوءتغذیه ناشی از پایین بودن انرژی تولیدشده از آمینواسیدهای مختلف و ضروری رنج می برند، میزان پروتئین نیز ازجمله موارد کلیدی است که بسیار مورد توجه قرار گرفته است. آمینواسیدهای مختلف و ضروری، آجرهای ساختاری پروتئین ها هستند که مصرف روزانه آنها در رژیم غذایی بسیار مهم است. تا به امروز ذرت، کانولا و دانه های سویا از دسته محصولات غنی شده ای هستند که لایزین (نوعی آمینواسید) بالایی دارند. محصولات دیگری مانند سیب زمینی و چغندر قند نیز برای داشتن فیبرهای رژیمی بالا دست کاری ژنی شده اند». علاوه بر محصولات غذایی ذکرشده، محققان استرالیایی موز غنی شده از ویتامین آ، محققان کنیایی سورگوم غنی شده از ویتامین آ و گیاه شناسان سوئیسی گیاه کاساو غنی شده از ویتامین ب6 را نیز تولید کرده اند. البته قابل ذکر است که هیچ کدام از مواد بالا به مرحله تولید تجاری نرسیده اند. علاوه بر غنی کردن و خوش طعم ترکردن مواد غذایی، دست کاری های ژنتیکی برای مقاوم کردن این محصولات نیز استفاده می شود. دست کاری ژنی روی بیش از ۹۰ درصد جوانه های پاپایا در جزایر هاوایی برای مقاوم شدن به نوعی ویروس خاص انجام شده است. مقاوم کردن بذرهای کشاورزی در برابر بیماری های گیاهی ازجمله کاربردهای بسیار رایج استفاده از سیستم کریسپر/کَس9 است. دانه های برنج مقاوم به بیماری ازجمله این محصولات هستند. نوع جدیدی آلوی مقاوم به ویروس plum pox نیز تولید شده که البته هنوز تولید تجاری آن انجام نگرفته است.

کریسپر/کَس9 و آینده صنعت غذایی

استفاده از سیستم های جدید دست کاری ژنتیکی مانند سیستم کریسپر/کَس9 درحال حاضر پتانسیل بالایی در صنعت ژنتیک و ریسک پایینی در زمینه دشواری تأییدیه گرفتن از اف دی ای (سازمان غذا و داروی آمریکا) دارد. ازجمله مواد تراریخته ای که به سرعت وارد بازار شدند، می توان به موارد ذیل

اشاره کرد:

- محققان دانشگاه پن استیت توانسته اند ژنی را که باعث تغییر رنگ قارچ های خوراکی دکمه ای می شود حذف کنند. این محصول به سرعت تأییدیه تولید

گرفته است.

- در سال ۲۰۱۴، محققان چینی گندم نانی تولید کردند که در برابر نوع خاصی از کپک مقاومت دارد.

- شرکت زیست فناوری

Calyxt، نوعی سیب زمینی تولید کرده است که دارای خصوصیاتی مانند ذخیره نکردن قندهای خاص، طعم تلخ کمتر (که مربوط به ذخایر درون سیب زمینی است) و پایین بودن میزان آکریلامید است.

- در ماه ژوئن سال گذشته، اف دی ای تولید یک نوع ذرت جدید (تراریخته) با نام

SmartStaxPro را تأیید کرد. بخشی از ژن های این محصول برای تولید سم طبیعی که لاروهای کرم ذرت را از بین می برد اصلاح شده است. همچنین یک ماده ژنی (RNA) در این ذرت های تراریخته تولید شده که باعث خاموش شدن و غیرفعال کردن ژن های درون لاروها و در نهایت باعث مرگ آنها می شود.

آیا انقلاب ژنی متوقف می شود؟

سؤالی که در اینجا ممکن است مطرح شود این است که چه چیزی باعث متوقف یا کندشدن این انقلاب ژنی می شود؟ «ریچارد فلاول»، محقق بنام، در زمینه زیست مولکولی و مدیر سابق مرکز جان اینز (John Innes Center) در انگلستان که در زمینه های علوم گیاهی، ژنتیک و میکروبیولوژی فعالیت دارد، نظر خود را در زمینه انقلاب ژنتیکی در ژورنال «نیچر بیولوژی» این گونه بیان کرد: «هنگامی که یکی از چالش های تولید غذا، تغذیه متعادل و کاهش فقر در سراسر جهان است، تحمل وضعیت نامطلوب که در آن محصولات تراریخته و دیگر محصولات جدید گیاهی توسط عده ای مورد سوءاستفاده قرار گرفته است، ترسناک به نظر می رسد. کسانی که به دنبال مقایسه محصولات تراریخته و غیرتراریخته هستند و تمایل دارند این دو مورد را در مقابل هم قرار دهند به منظور رد نظریه استفاده از مواد تراریخته، جایی برای بحث عاقلانه و اختلاف نظر باقی نمی گذارند... . کسانی که طرفدار همیشگی شدن بحث در مورد استفاده نکردن مواد تراریخته هستند و به طور فعالانه از استفاده از تکنولوژی جدید برای پرورش گیاهان نو جلوگیری می کنند، نه تنها در طرف اشتباه بحث قرار دارند، بلکه شواهد و دلایل علمی تولید این محصولات را متوجه نشده اند. اگر این عده همچنان به اعتقادات علیه شواهد پایبند باشند، خود را در سمت اشتباه تاریخ قرار می دهند».

کریسپر/کَس9 و علم پزشکی

کاربرد سیستم کریسپر/کَس9 تنها به صنعت غذا محدود نمی شود، بلکه پیشرفت چشمگیر این سیستم در علم پزشکی برای درمان بیماری های ژنتیکی و سرطان، شهرت بسیاری کسب کرده که البته طرفداران و منتقدان بسیاری دارد. هرچند تحقیقات انجام شده در این زمینه بیشتر در مراحل آزمایشگاهی

(pre-clinical) قرار دارند، اما در ژوئن سال ۲۰۱۶ اولین گزارش مربوط به شروع اولین کارآزمایی بالینی انسانی کریسپر اعلام شد. هیئت مسئولان سازمان ملی بهداشت (National Institute of Health یا به اختصار NIH)، اجازه شروع و برگزاری این آزمایش های بالینی را به دانشکده پزشکی دانشگاه پنسیلوانیا دادند. این گزارش اولین آزمایشی است که قرار است در آن از سیستم کریسپر/کَس9 روی انسان استفاده شود. «ادوارد استات موئر» و تیمش قصد دارند با دست کاری کردن نوعی از سلول های ایمنی بدن، تومورها را هدف قرار دهند. بیماران مبتلا به سرطان های 1. سارکوم: سرطان بافت های پیوندی مانند چربی، ماهیچه، عروق خونی و...

2. مولتیپل میلوما: سرطان مربوط به رشد بی رویه پلاسماسل خون و 3. ملانوما: سرطان های مرتبط با پوست و ملانین های آن، در این تحقیقات پزشکی شرکت کرده اند. دلیل انتخاب این نوع سرطان ها، دردسترس بودن تعداد زیاد بیماران و نامعیوب بودن سلول های ایمنی بدن این بیماران است. مسیری که دکترها و محققان در آزمایشات بالینی در پیش خواهند گرفت این است که سلول های خونی را از بدن بیمار استخراج کرده و در محیط خارج بدن، سلول های ناسالم مربوط به سیستم ایمنی را با استفاده از سیستم کریسپر/کَس9 اصلاح کرده و دوباره این سلول های ایمنی اصلاح شده را به بدن بیمار تزریق کنند. این سلول های ایمنی با هدف بهترمبارزه کردن بدن علیه سرطان دستکاری می شوند. این دستکاری در دو مرحله انجام می شود: 1- حذف کردن ژنی در سلول های ایمنی به نام مولکول «checkpoint» که سلول های سرطانی از آن برای متوقف کردن سیستم ایمنی استفاده می کنند. 2- ژن تولید کننده گیرنده خطر (مانند بافت های مریض یا ذرات بیگانه) با ژن تولید کننده گیرنده ای که مسئول هدایت کردن سلول های ایمنی به سمت تومور است و در آزمایشگاه طراحی شده، جایگزین می شود. این تحقیقات قرار است امسال آغاز شود و تا سال ۲۰۳۳ ادامه خواهد داشت. هرچند چین درحال حاضر این آزمایش ها را شروع کرده، اما محققان آمریکایی به دلیل داشتن تأییدیه اف دی ای اعتقاد دارند که جلوتر هستند و امیدوارند که به زودی اروپا نیز به آنها بپیوندد. نتایج این تحقیقات، تأثیرات بسیار بزرگی بر آینده دنیای ژنتیک و دستکاری ژنی خواهد گذاشت. در اینجا ذکر این نکته ضروری است که با همه دستاوردها و پیشرفت های محققان در استفاده از سیستم کریسپر در زمینه کشاورزی و صنعت غذا، اثبات توانایی استفاده از این سیستم در علم پزشکی برای درمان بیماری ها، هدف بسیار بزرگی است که دستیابی به آن انقلاب عظیمی در دنیای پزشکی ایجاد می کند.

موافقان یا مخالفان دست کاری ژنی چه می گویند

پیشرفت چشمگیر در توانایی تولید موجودات و مواد تراریخته، سؤال های مهم و عمیقی را در مورد توانایی های بشر، دانش ما درباره علوم طبیعی و همچنین توانایی های ما در ایجاد تغییر در جهان اطراف برمی انگیزد. با وجود اثبات تمامی جنبه های امنیتی، همان طور که عده بسیاری لقاح مصنوعی و شبیه سازی انسان را محکوم کردند، دستکاری های ژنتیکی (به خصوص در انسان) نیز مخالفان سرسختی دارد. برای مدت طولانی در آمریکا، با وجود پیشرفت بالای صنعت دستکاری های ژنتیکی در جنین انسان، حتی سازمان ملی بهداشت (NIH) هم تمایلی به حمایت مالی آن نداشت. بحث های ضد این تکنولوژی بیشتر مربوط به ترس اجتماع و عامه مردم از ناشناخته هاست. از جمله دلایل مخالفان بحث کم شدن تنوع بیولوژیک و ژنتیکی در انسان هاست. آنها معتقد هستند صنعت دستکاری های ژنتیکی یک وسیله است که می توان هدف استفاده از آن را یکنواخت کردن ژنتیک بشر دانست. طرفداران این تکنولوژی این نظریه را رد کرده و باور دارند که این کار عملی نیست زیرا آنها اعتقاد دارند برای عملی کردن این هدف باید ژن های تک تک انسان های روی کره زمین را به صورت همسان دستکاری کرد و البته انتظار داشت که جهش های اکتسابی و محیطی نیز اتفاق نیفتد. علاوه بر این بحث، برعکس مبحث بالا نیز مطرح شده که ممکن است از این تکنولوژی برای ایجاد تغییر بیشتر در ژن بشر استفاده کرد که این مسئله نیز از نظر طرفداران رد شده چراکه آمار روز دنیا نشان داده به دلیل ازدواج های ملیت های مختلف تنوع جمعیت سیل نزولی دارد. از جمله دلایل دیگر برای مخالفان، بحث ریسکی و خطرناک بودن این تکنولوژی است؛ مخصوصا به دلیل نداشتن اطلاعات کافی از اختلالات ایجادشده ناشی از استفاده از این سیستم در انسان و دوباره طرفداران این بحث را با مثالی در رابطه با شکل گرفتن جنین رد می کنند. اگر زندگی «بدون ریسک» یک گزینه انتخابی برای بشر بود، هیچ زنی اجازه بارداری نداشت چراکه ریسک اختلالات ژنتیکی در دنیای زندگی «با ریسک» وجود دارد، زنان بالای ۴۰ سال اجازه باردارشدن نداشتند یا یک زوج که هر دو ناشنوا هستند، نمی توانستند بچه دار شوند چراکه در تمام این موارد ریسک اختلالات ژنی وجود دارد. اما هیچ کدام از این اتفاقات صحت ندارد، بشر برای تولیدمثل و بارداری ریسک می کند چراکه هیچ چیز صددرصد قابل پیشگیری و پیش بینی نیست. با وجود مخالفت های ذکرشده و بسیاری دیگر از مخالفت ها که هنوز مورد بحث قرار می گیرند، طرفداران این صنعت معتقد هستند به تعویق انداختن و جلوگیری از پیشرفت این تکنولوژی، ضررهای مالی و جانی غیرقابل جبرانی را بر بشر و دنیای زنده خواهد داشت؛ به خصوص استفاده از این تکنولوژی برای درمان بیماری های ژنی و سرطان بسیار مهم و حیاتی است.

«بیل گیتس» در قامت حامی فناوری ویرایش ژن

چندی قبل «بیل گیتس» بنیانگذار مایکروسافت نیز در مقاله ای طولانی که برای سایت «Foreign Affairs» نوشته بود بر حمایت از توسعه جهانی در استفاده از روش اصلاح ژن کریسپر تأکید کرد. براساس آنچه از این مقاله برمی آید گیتس معتقد است که ویرایش ژن می تواند مسائل مربوط به امنیت غذایی را حل کند و پیشگیری از بیماری ها را بهبود ببخشد. سال های طولانی است که بنیاد «بیل و ملیندا گیتس» از تحقیقات در زمینه استفاده از دستکاری های ژنی در کشاورزی حمایت می کنند چراکه او معتقد است با استفاده از این سیستم می توان برای تولید محصولات مورد نظر و مطلوب و همچنین درمان بیماری های لاعلاج، ژنی را هدفدار، حذف یا اضافه کرد. او در توضیحاتش به قدمت روش های موجود برای دستکاری های دی ان ای اشاره می کند که از اوایل 1970 با پرورش انتخابی آغاز شده و امروزه شاهدیم که دستکاری ژنی به طور گسترده در کشاورزی و پزشکی برای تولید انبوه و بهینه سازی محصولات مورد استفاده قرار می گیرد. بیل گیتس معتقد است پیشرفت در این زمینه و ترویج در استفاده از آن می تواند اکتشافاتی جدید و بسیار نو به همراه داشته باشد که این خود باعث اصلاح بهتر و سریع تر محصولات کشاورزی و پیشرفت در درمان بیماری های ژنتیکی و سرطان های غیرقابل درمان می شود و در آخر او می گوید اصلاح و بهبود محصولات غذایی می تواند مشکلات اساسی مربوط به سوءتغذیه شدید را در نقاط مختلف جهان و به خصوص مناطقی که از فقر شدید غذایی رنج می برند، ریشه کن کند.