محرك الجينات

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة
محرك الجينات الاصطناعي باستخدام نظام CRISPR-Cas9 : يعطي gRNA تعليمات لـ Cas9 بالقطع عند الأليل المنافس، مما يتسبب في استبدال آلية الإصلاح للضرر بالأليل المحتوي على Cas9

محرك الجينات هو عملية طبيعية [1] وتكنولوجيا الهندسة الوراثية التي تنشر مجموعة معينة من الجينات في جميع أنحاء السكان [2] عن طريق تغيير احتمالية انتقال أليل معين إلى النسل (بدلاً من احتمال مندل 50٪ ). يمكن أن تنشأ محركات الجينات من خلال مجموعة متنوعة من الآليات. [3] [4] وقد تم اقتراحها لتوفير وسيلة فعالة لتعديل وراثيًا لسكان محددين وأنواع بأكملها.

يمكن أن تستخدم هذه التقنية إضافة أو حذف أو تعطيل أو تعديل الجينات. [5] [6]

تتضمن التطبيقات المقترحة القضاء على الحشرات التي تحمل مسببات الأمراض (خاصة البعوض الذي ينقل الملاريا وحمى الضنك ومسببات أمراض زيكا )، والسيطرة على الأنواع الغازية ، أو القضاء على مقاومة مبيدات الأعشاب أو المبيدات الحشرية . [7] [5] [8] [9]

كما هو الحال مع أي تقنية قوية محتملة، يمكن إساءة استخدام محركات الجينات بطرق متنوعة أو التسبب في عواقب غير مقصودة . على سبيل المثال، قد ينتشر محرك الجينات المقصود منه التأثير على مجموعة محلية فقط عبر نوع بأكمله. قد يكون لمحركات الجينات التي تقضي على مجموعات من الأنواع الغازية في مواطنها غير الأصلية عواقب على سكان النوع ككل، حتى في موطنه الأصلي. أي عودة عرضية لأفراد من النوع إلى مواطنه الأصلية، من خلال الهجرة الطبيعية، أو الاضطراب البيئي (العواصف، والفيضانات، وما إلى ذلك)، أو النقل البشري العرضي، أو الانتقال المتعمد، يمكن أن تدفع النوع عن غير قصد إلى الانقراض إذا كانت الأفراد الذين تم نقلهم يحملون محركات جينية ضارة. [10]

يمكن بناء محركات الجينات من العديد من العناصر الجينية الأنانية التي تحدث بشكل طبيعي والتي تستخدم مجموعة متنوعة من الآليات الجزيئية. [3] هذه الآليات التي تحدث بشكل طبيعي تسبب تشوهات مماثلة في الفصل في البرية، والتي تنشأ عندما تتطور الأليلات إلى آليات جزيئية تمنحها فرصة انتقال أكبر من 50٪ الطبيعية.

تم تطوير معظم محركات الجينات في الحشرات، وخاصة البعوض، كوسيلة للسيطرة على مسببات الأمراض التي تنقلها الحشرات. صممت التطورات الأخيرة محركات الجينات مباشرة في الفيروسات، وخاصة فيروسات الهربس . يمكن لمحركات الجينات الفيروسية هذه نشر تعديل في مجموعة الفيروسات، وتهدف إلى تقليل قدرة الفيروس على العدوى. [11] [12]

الآلية

في الأنواع التي تتكاثر جنسيًا ، توجد معظم الجينات في نسختين (يمكن أن تكونا نفس الأليلات أو أليلات مختلفة )، ولكل منهما فرصة 50% للانتقال إلى أحد الأحفاد. من خلال تحيز وراثة جينات معدلة معينة، يمكن أن تعمل محركات الجينات الاصطناعية على نشر التغييرات بشكل أكثر فعالية عبر السكان. [5] [6]

في العادة، يقوم العلماء بإدخال محرك الجينات في الحمض النووي للكائن الحي جنبًا إلى جنب مع آلية CRISPR-Cas9. عندما يتزاوج الكائن الحي المعدل ويختلط حمضه النووي بحمض شريكه، تقوم أداة CRISPR-Cas9 بقطع الحمض النووي للشريك في نفس المكان الذي يقع فيه محرك الجينات في الكائن الحي الأول. تقوم الخلية بإصلاح الحمض النووي المقطوع عن طريق نسخ محرك الجينات من الكائن الحي الأول إلى المكان المقابل في الحمض النووي للنسل. وهذا يعني أن كلتا نسختي الجين (واحدة من كل والد) تحتويان الآن على محرك الجينات.

الآليات الجزيئية

الآلية الجزيئية للدفع الجيني.
الآلية الجزيئية لمحرك الجينات المبني على Cas9 و RNA الموجه.

على المستوى الجزيئي، تعمل محركات الجينات النووية عن طريق قطع كروموسوم في موقع محدد لا يشفر المحرك، مما يحفز الخلية على إصلاح الضرر عن طريق نسخ تسلسل المحرك على الكروموسوم التالف. بعد ذلك، تحتوي الخلية على نسختين من تسلسل المحرك. تستمد الطريقة من تقنيات تحرير الجينوم وتعتمد على إعادة التركيب المتماثل . لتحقيق هذا السلوك، تتكون محركات الجينات النووية من عنصرين متداخلين:

  • إنزيم نووي داخلي يقطع بشكل انتقائي "التسلسل المستهدف"، أي الأليل المنافس. يمكن أن يكون هذا أحد:
    • إن إنزيم نوكلياز موجه ، وهو ما تستخدمه الإنتينات الطبيعية للتكاثر. ومع ذلك، من الصعب جدًا، إن لم يكن من المستحيل، إعادة استهدافها. [5]
    • إن إنزيم نووي موجه بواسطة الحمض النووي الريبي (على سبيل المثال، Cas9 أو Cas12a [13] ) و RNA الموجه له ، والذي يمكن تعديله بسهولة لتحديد الهدف. [5] Cas9 هي التكنولوجيا الأكثر وعدًا التي تم تحديدها في مراجعة عام 2014. [5] تم اختبار محركات الجينات Cas9 بنجاح في عام 2015، [14] وCas12a في عام 2023. [15]
    • أي نظام نوكلياز قابل للبرمجة آخر، مثل نوكليازات إصبع الزنك المعيارية و TALEN . [5] تم اختبار أحد هذه المحركات بنجاح في ذباب الفاكهة، ولكن تبين أنه غير مستقر تطوريًا بسبب طبيعة التكرارات المتعددة لتلك النوكليازات. [5]
  • تسلسل قالب يستخدمه جهاز إصلاح الحمض النووي بعد قطع التسلسل المستهدف. لتحقيق طبيعة الانتشار الذاتي لمحركات الجينات، يحتوي قالب الإصلاح هذا على الأقل على تسلسل نوكلياز داخلي. ولأن القالب يجب استخدامه لإصلاح كسر مزدوج السلسلة في موقع القطع، فإن جوانبه متجانسة مع التسلسلات المجاورة لموقع القطع في جينوم المضيف. من خلال استهداف محرك الجينات لتسلسل ترميز الجينات، سيتم تعطيل هذا الجين؛ يمكن إدخال تسلسلات إضافية في محرك الجينات لتشفير وظائف جديدة.

ونتيجة لذلك، فإن إدخال محرك الجينات في الجينوم سوف يتكرر في كل كائن حي يرث نسخة واحدة من التعديل ونسخة واحدة من الجين البري. وإذا كان محرك الجينات موجودًا بالفعل في خلية البويضة (على سبيل المثال عند استلامه من أحد الوالدين)، فإن جميع الأمشاج لدى الفرد ستحمل محرك الجينات (بدلاً من 50% في حالة الجين الطبيعي). [5]

انتشار في السكان

نظرًا لأنه لا يمكن أن يتضاعف تردده أبدًا بأكثر من الضعف مع كل جيل، فإن محرك الجينات الذي يتم إدخاله في فرد واحد يتطلب عادةً عشرات الأجيال للتأثير على جزء كبير من السكان. بدلاً من ذلك، يمكن أن يؤثر إطلاق الكائنات الحية التي تحتوي على محرك بأعداد كافية على الباقي في غضون بضعة أجيال؛ على سبيل المثال، من خلال إدخاله في كل ألف فرد، يستغرق الأمر 12-15 جيلًا فقط ليكون موجودًا في جميع الأفراد. [16] يعتمد ما إذا كان محرك الجينات سيصبح ثابتًا في النهاية في مجموعة سكانية وبأي سرعة على تأثيره على اللياقة الفردية، وعلى معدل تحويل الأليل، وعلى بنية السكان. في مجموعة سكانية مختلطة جيدًا وبترددات تحويل أليل واقعية (≈90٪)، تتوقع علم الوراثة السكانية أن يتم تثبيت محركات الجينات لمعامل اختيار أصغر من 0.3؛ [16] بعبارة أخرى، يمكن استخدام محركات الجينات لنشر التعديلات طالما لم ينخفض ​​النجاح الإنجابي بأكثر من 30٪. وهذا يتناقض مع الجينات الطبيعية، والتي لا يمكن أن تنتشر عبر مجموعات سكانية كبيرة إلا إذا زادت من اللياقة.

محرك الجينات في الفيروسات

نظرًا لأن الاستراتيجية تعتمد عادةً على الوجود المتزامن لأليل محرك الجينات غير المعدل وأليل محرك الجينات في نفس نواة الخلية ، فقد افترض عمومًا أن محرك الجينات لا يمكن هندسته إلا في الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا، باستثناء البكتيريا والفيروسات . ومع ذلك، أثناء العدوى الفيروسية ، يمكن للفيروسات أن تتراكم مئات أو آلاف نسخ الجينوم في الخلايا المصابة. غالبًا ما تصاب الخلايا بعدوى فيروسية متعددة، ويُعد إعادة التركيب بين الجينومات الفيروسية مصدرًا معروفًا ومنتشرًا للتنوع للعديد من الفيروسات. على وجه الخصوص، فيروسات الهربس هي فيروسات DNA تتضاعف نوويًا مع جينومات DNA مزدوجة السلسلة كبيرة وغالبًا ما تخضع لإعادة التركيب المتماثل أثناء دورة تضاعفها.

لقد مكنت هذه الخصائص من تصميم استراتيجية دفع الجينات التي لا تنطوي على التكاثر الجنسي، بل تعتمد بدلاً من ذلك على العدوى المشتركة لخلية معينة بفيروس طبيعي وآخر مُهندس. عند العدوى المشتركة، يتم قطع الجينوم غير المعدل وإصلاحه عن طريق إعادة التركيب المتماثل، مما ينتج عنه فيروسات دفع الجينات الجديدة التي يمكن أن تحل محل السكان الطبيعيين تدريجيًا. في تجارب زراعة الخلايا ، تبين أن محرك الجينات الفيروسي يمكن أن ينتشر في السكان الفيروسيين ويقلل بشدة من قدرة الفيروس على العدوى، مما يفتح استراتيجيات علاجية جديدة ضد فيروسات الهربس. [11]

القيود الفنية

نظرًا لأن محركات الجينات تنتشر عن طريق استبدال الأليلات الأخرى التي تحتوي على موقع القطع والنظائر المتماثلة المقابلة، فقد اقتصر تطبيقها في الغالب على الأنواع التي تتكاثر جنسيًا (لأنها ثنائية الصبغيات أو متعددة الصبغيات والأليلات مختلطة في كل جيل). وكأثر جانبي، يمكن أن يكون التزاوج الداخلي في الأساس آلية هروب، ولكن من الصعب تقييم مدى حدوث ذلك في الممارسة العملية. [17]

بسبب عدد الأجيال المطلوبة لمحرك الجينات للتأثير على مجموعة سكانية بأكملها، يختلف الوقت اللازم لتحقيق العالمية وفقًا للدورة التناسلية لكل نوع: فقد يتطلب الأمر أقل من عام لبعض اللافقاريات، ولكن قرونًا للكائنات الحية التي تكون فتراتها بين الولادة والنضج الجنسي طويلة مثل البشر. [18] وبالتالي فإن هذه التكنولوجيا هي الأكثر استخدامًا في الأنواع سريعة التكاثر.

تختلف الفعالية في الممارسة العملية بين التقنيات، وخاصةً حسب اختيار مُروِّج الخلايا الجرثومية . يكشف لين وبوتر 2016 (أ) عن تقنية المُروِّج بمساعدة التماثل CRISPR knockin (HACK) ويوضح لين وبوتر 2016 (ب) الاستخدام الفعلي، حيث يحققان نسبة عالية من النسل المُعدل من كل أم مُعدلة لذباب الفاكهة . [19]

مشاكل

تشمل القضايا التي سلط الباحثون الضوء عليها ما يلي: [20]

  • الطفرات: يمكن أن تحدث الطفرة في منتصف القيادة، مما يحتمل أن يسمح للصفات غير المرغوب فيها بالانتشار.
  • الهروب: من الممكن أن يسمح التهجين أو تدفق الجينات لدافع ما بالتحرك إلى ما هو أبعد من مجموعته السكانية المستهدفة.
  • التأثيرات البيئية: حتى عندما يتم فهم التأثير المباشر للسمات الجديدة على هدف ما، فإن الدافع قد يكون له آثار جانبية على البيئة المحيطة.

أضاف معهد برود التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة هارفارد محركات الجينات إلى قائمة استخدامات تكنولوجيا تحرير الجينات التي لا يعتقد أن الشركات يجب أن تسعى إلى تحقيقها. [21] [ مصدر أفضل مطلوب ]

المخاوف المتعلقة بالأخلاقيات الحيوية

تؤثر محركات الجينات على جميع الأجيال المستقبلية وتمثل إمكانية حدوث تغيير أكبر في الأنواع الحية مما كان ممكنًا من قبل. [22]

في ديسمبر 2015، دعا علماء من أكاديميات عالمية كبرى إلى وقف مؤقت لعمليات تعديل الجينوم البشري القابلة للتوريث والتي من شأنها أن تؤثر على الخلايا الجرثومية، بما في ذلك تلك المتعلقة بتقنيات CRISPR-Cas9، [23] لكنهم دعموا استمرار البحث الأساسي وتحرير الجينات التي لن تؤثر على الأجيال القادمة. [24] في فبراير 2016، حصل العلماء البريطانيون على إذن من الجهات التنظيمية لتعديل الأجنة البشرية وراثيًا باستخدام CRISPR-Cas9 والتقنيات ذات الصلة بشرط تدمير الأجنة في غضون سبعة أيام. [25] [26] في يونيو 2016، أصدرت الأكاديميات الوطنية الأمريكية للعلوم والهندسة والطب تقريرًا عن "توصياتها للسلوك المسؤول" فيما يتعلق بمحركات الجينات. [27]

تشير دراسات النمذجة الرياضية لعام 2018 إلى أنه على الرغم من مقاومة محرك الجينات الموجودة مسبقًا والمتطورة (الناجمة عن الطفرات في موقع القطع)، فإن محرك الجينات غير الفعال من نوع "التغيير" CRISPR يمكنه تحقيق التثبيت في مجموعات سكانية صغيرة. مع وجود كمية صغيرة ولكنها غير صفرية من تدفق الجينات بين العديد من المجموعات السكانية المحلية، يمكن لمحرك الجينات الهروب وتحويل المجموعات السكانية الخارجية أيضًا. [28]

صرح كيفن إم. إسفلت أن هناك حاجة إلى محادثة مفتوحة حول سلامة محركات الجينات: "من وجهة نظرنا، من الحكمة أن نفترض أن أنظمة محركات الجينات الغازية والمتكاثرة ذاتيًا من المرجح أن تنتشر إلى كل مجموعة سكانية من الأنواع المستهدفة في جميع أنحاء العالم. وفقًا لذلك، يجب بناؤها فقط لمكافحة الأوبئة الحقيقية مثل الملاريا، والتي لدينا القليل من التدابير المضادة الكافية لها والتي تقدم مسارًا واقعيًا نحو اتفاقية دولية للنشر بين جميع الدول المتضررة. ". [29] انتقل إلى نموذج مفتوح لأبحاثه الخاصة حول استخدام محركات الجينات للقضاء على مرض لايم في نانتوكيت ومارثا فينيارد . [30] اقترح إسفلت وزملاؤه أنه يمكن استخدام كريسبر لإنقاذ الحياة البرية المهددة بالانقراض. تراجع إسفلت لاحقًا عن دعمه للفكرة، باستثناء السكان الخطرين للغاية مثل البعوض الحامل للملاريا والجزر المعزولة التي من شأنها منع انتشار المحرك خارج المنطقة المستهدفة. [31]

تاريخ

قدم أوستن بيرت، عالم الوراثة التطورية في إمبريال كوليدج لندن ، إمكانية إجراء محركات الجينات استنادًا إلى العناصر الجينية الأنانية الموجهة ذاتيًا في عام 2003. [6]

كان الباحثون قد أظهروا بالفعل أن مثل هذه الجينات يمكن أن تتصرف بأنانية لتنتشر بسرعة على مدى الأجيال المتعاقبة. اقترح بيرت أنه يمكن استخدام محركات الجينات لمنع مجموعات البعوض من نقل طفيلي الملاريا أو تدمير مجموعات البعوض. تم إثبات محركات الجينات القائمة على نوكليازات التوجيه الموجه في المختبر في مجموعات معدلة وراثيًا من البعوض [32] وذباب الفاكهة. [33] [34] ومع ذلك، فإن نوكليازات التوجيه الموجه محددة بالتسلسل. يظل تغيير خصوصيتها لاستهداف تسلسلات أخرى ذات أهمية يشكل تحديًا كبيرًا. [3] ظلت التطبيقات المحتملة لمحرك الجينات محدودة حتى اكتشاف كريسبر والنوكليازات الموجهة بالحمض النووي الريبي المرتبطة بها مثل كاس 9 وكاس 12 أ .

في يونيو 2014، أصدر برنامج منظمة الصحة العالمية الخاص للبحث والتدريب في الأمراض الاستوائية [35] إرشادات [36] لتقييم البعوض المعدل وراثيًا. في عام 2013، أصدرت هيئة سلامة الأغذية الأوروبية بروتوكولًا [37] للتقييمات البيئية لجميع الكائنات المعدلة وراثيًا .

التمويل

استثمر مشروع Target Malaria ، وهو مشروع ممول من مؤسسة بيل وميليندا جيتس ، 75 مليون دولار في تقنية محرك الجينات. وقد قدرت المؤسسة في الأصل أن تكون التكنولوجيا جاهزة للاستخدام الميداني بحلول عام 2029 في مكان ما في إفريقيا. ومع ذلك، في عام 2016، غير جيتس هذا التقدير إلى وقت ما خلال العامين التاليين. [38] في ديسمبر 2017، أظهرت الوثائق الصادرة بموجب قانون حرية المعلومات أن وكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة استثمرت 100 مليون دولار في أبحاث محرك الجينات. [39]

استراتيجيات السيطرة

لقد صمم العلماء استراتيجيات متعددة للحفاظ على السيطرة على محركات الجينات. [ بحاجة لمصدر ]

في عام 2020، أبلغ الباحثون عن تطوير عنصرين نشطين فقط من الحمض النووي الريبي الدليلي ، وفقًا لدراستهم، قد يمكّنان من إيقاف أو حذف محركات الجينات التي تم إدخالها إلى السكان في البرية باستخدام تحرير الجينات CRISPR-Cas9 . يحذر المؤلف الرئيسي للورقة من أن نظامي التحييد اللذين أظهراهما في التجارب في القفص "لا ينبغي استخدامهما مع شعور زائف بالأمان لمحركات الجينات المطبقة ميدانيًا". [40] [41]

إذا لم يكن الإزالة ضرورية، فقد يكون من المرغوب فيه الحفاظ عمدًا على السكان المستهدفين عند مستوى أدنى باستخدام تقنية محرك الجينات الأقل شدة. تعمل هذه التقنية عن طريق الحفاظ على السكان شبه المعيبين إلى أجل غير مسمى في المنطقة المستهدفة، وبالتالي إزاحة السكان البرية القريبة المحتملة التي قد تعود إلى المنطقة لملء الفراغ. [42]

كريسبر

CRISPR [43] هي الطريقة الرائدة في الهندسة الوراثية . [44] في عام 2014، اقترح إسفيلت وزملاؤه لأول مرة أنه يمكن استخدام CRISPR/Cas9 لبناء محركات الجينات. [5] في عام 2015، أبلغ الباحثون عن هندسة ناجحة لمحركات الجينات القائمة على CRISPR في Saccharomyces [45] و Drosophila [46] والبعوض . [47] [48] وأبلغوا عن تشويه وراثة فعال على مدى الأجيال المتعاقبة، حيث أظهرت إحدى الدراسات انتشار الجين في مجموعات المختبرات. [ 48 ] كان من المتوقع ظهور أليلات مقاومة للمحرك لكل من محركات الجينات الموصوفة؛ ومع ذلك، يمكن تأخير ذلك أو منعه من خلال استهداف المواقع المحفوظة للغاية والتي من المتوقع أن يكون للمقاومة فيها تكلفة لياقة بدنية شديدة.

وبسبب مرونة استهداف كريسبر، يمكن نظريًا استخدام محركات الجينات في هندسة أي سمة تقريبًا. وعلى عكس الأساليب السابقة، يمكن تصميمها لمنع تطور مقاومة محرك الجينات من خلال استهداف تسلسلات متعددة. ويمكن لكريسبر أيضًا تمكين هياكل محرك الجينات التي تتحكم في السكان بدلاً من القضاء عليهم. [ بحاجة لمصدر ]

في عام 2022، تم استخدام تقنية t-CRISPR لنقل جين "النمط الوراثي t" إلى حوالي 95٪ من النسل. ينشر هذا النهج نسخًا معيبة من جين الخصوبة الأنثوي إلى النسل، مما يجعلهم غير قادرين على الإنجاب. أفاد الباحثون أن نماذجهم تشير إلى أن إضافة 256 حيوانًا معدلاً إلى جزيرة يبلغ عدد سكانها 200000 فأر من شأنه أن يقضي على السكان في حوالي 25 عامًا. لم تكن هناك حاجة للطرق التقليدية المتمثلة في السم والفخاخ. [49]

التطبيقات

تتضمن محركات الجينات فئتين رئيسيتين من التطبيقات، ولكل منهما آثار ذات أهمية مختلفة:

  • إن إدخال تعديل وراثي في ​​مجموعات سكانية مختبرية، وبمجرد إنتاج سلالة أو خط يحمل محرك الجينات، يمكن تمرير المحرك إلى أي خط آخر عن طريق التزاوج. وهنا، يتم استخدام محرك الجينات لتحقيق مهمة يمكن إنجازها بسهولة أكبر باستخدام تقنيات أخرى.
  • إدخال تعديلات جينية على الأنواع البرية. تشكل محركات الجينات تطوراً رئيسياً يجعل من الممكن تحقيق تغييرات لم يكن من الممكن تحقيقها من قبل.

نظرًا لمخاطرها المحتملة غير المسبوقة، فقد تم اقتراح آليات وقائية واختبارها. [45] [50]

أنواع ناقلات الأمراض

أحد التطبيقات المحتملة هو تعديل البعوض والفئران وغيرها من ناقلات الأمراض وراثيًا بحيث لا يمكنها نقل الأمراض، مثل الملاريا وحمى الضنك في حالة البعوض، والأمراض التي ينقلها القراد في حالة الفئران. [51] ادعى الباحثون أنه من خلال تطبيق هذه التقنية على 1٪ من أعداد البعوض البرية، يمكنهم القضاء على الملاريا في غضون عام. [52]

مكافحة الأنواع الغازية

يمكن استخدام محرك الجينات للقضاء على الأنواع الغازية ، وقد تم اقتراحه، على سبيل المثال، كوسيلة للقضاء على الأنواع الغازية في نيوزيلندا . [53] يتم استكشاف محركات الجينات لأغراض الحفاظ على التنوع البيولوجي كجزء من برنامج المكافحة البيولوجية الوراثية للقوارض الغازية (GBIRd) لأنها توفر إمكانية تقليل المخاطر على الأنواع غير المستهدفة وتقليل التكاليف عند مقارنتها بتقنيات إزالة الأنواع الغازية التقليدية. ونظرًا لمخاطر مثل هذا النهج الموضح أدناه، فإن شراكة GBIRd ملتزمة بعملية متعمدة ومتدرجة لن تستمر إلا بالتوافق العام، كما أوصى به كبار الباحثين في مجال محرك الجينات في العالم من الأكاديمية الوطنية للعلوم الأسترالية والأمريكية والعديد من الآخرين. [54] توجد شبكة تواصل أوسع لأبحاث محرك الجينات لزيادة الوعي بقيمة أبحاث محرك الجينات للصالح العام. [55]

يشعر بعض العلماء بالقلق إزاء هذه التقنية، خوفًا من انتشارها والقضاء على الأنواع في الموائل الأصلية. [56] يمكن أن يتحور الجين، مما قد يتسبب في حدوث مشاكل غير متوقعة (كما يمكن لأي جين). [57] يمكن للعديد من الأنواع غير الأصلية أن تتزاوج مع الأنواع الأصلية، بحيث يمكن أن يؤدي محرك الجينات الذي يصيب نباتًا أو حيوانًا غير أصلي يتزاوج مع نوع أصلي إلى هلاك الأنواع الأصلية. لقد تأقلمت العديد من الأنواع غير الأصلية مع بيئتها الجديدة بشكل جيد لدرجة أن المحاصيل و/أو الأنواع الأصلية تكيفت لتعتمد عليها. [58]

خالية من الحيوانات المفترسة 2050

مشروع Predator Free 2050 هو برنامج حكومي في نيوزيلندا للقضاء على ثمانية أنواع من الحيوانات المفترسة الثديية الغازية (بما في ذلك الفئران، والقوارض قصيرة الذيل، والبوسوم) من البلاد بحلول عام 2050. [59] [60] تم الإعلان عن المشروع لأول مرة في عام 2016 من قبل رئيس وزراء نيوزيلندا جون كي وفي يناير 2017 تم الإعلان عن أن محركات الجينات ستؤخذ في الاعتبار في الجهود المبذولة، ولكن هذا لم يتحقق بعد. [60] في عام 2017، أصدرت مجموعة في أستراليا وأخرى في تكساس بحثًا أوليًا حول إنشاء "فئران بلا بنات" باستخدام محركات الجينات في الثدييات. [61]

كاليفورنيا

في عام 2017، طوّر علماء من جامعة كاليفورنيا في ريفرسايد محركًا جينيًا لمهاجمة ذبابة الفاكهة المرقطة الغازية ، وهي نوع من ذبابة الفاكهة الأصلية في آسيا والتي تكلف مزارع الكرز في كاليفورنيا 700 مليون دولار سنويًا بسبب بيض ذيلها الحاد الذي يدمر الفاكهة غير الملوثة. تتضمن استراتيجية المكافحة البديلة الأساسية استخدام مبيدات حشرية تسمى البيرثرويدات التي تقتل جميع الحشرات التي تلامسها تقريبًا. [21]

رعاية الحيوانات البرية

دعا الفيلسوف المتطور ديفيد بيرس إلى استخدام محركات الجينات القائمة على كريسبر لتقليل معاناة الحيوانات البرية . [62] زعم كيفن إم إسفلت ، عالم الأحياء الأمريكي الذي ساعد في تطوير تقنية محركات الجينات، أن هناك قضية أخلاقية للقضاء على دودة العالم الجديد من خلال مثل هذه التقنيات بسبب المعاناة الهائلة التي تعاني منها الحيوانات البرية المصابة عندما تؤكل حية. [63]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ Alphey, Luke S.; Crisanti, Andrea; Randazzo, Filippo (Fil); Akbari, Omar S. (2020-11-18). "الرأي: توحيد تعريف محرك الجينات". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 117 (49): 30864–30867. doi : 10.1073/pnas.2020417117 . ISSN  0027-8424. PMC 7733814.  PMID 33208534  .
  2. ^ Callaway E (21 يوليو 2017). "وكالات الدفاع الأمريكية تتصارع مع محركات الجينات". Nature . تم الاسترجاع في 2018-04-24 .
  3. ^ abc Champer J, Buchman A, Akbari OS (مارس 2016). "الغش في التطور: هندسة محركات الجينات للتلاعب بمصير السكان البرية". مراجعات الطبيعة. علم الوراثة . 17 (3): 146-59. doi : 10.1038/nrg.2015.34 . PMID  26875679.
  4. ^ Leftwich PT, Edgington MP, Harvey-Samuel T, Carabajal Paladino LZ, Norman VC, Alphey L (أكتوبر 2018). "التطورات الحديثة في محركات الجينات المعتمدة على العتبة للبعوض". معاملات الجمعية الكيميائية الحيوية . 46 (5): 1203-1212. doi :10.1042/BST20180076. PMC 6195636. PMID  30190331 . 
  5. ^ abcdefghij Esvelt KM ، Smidler AL، Catteruccia F ، Church GM (يوليو 2014). "Concerning RNA-guided gene drives for the alteration of wild populations". eLife . 3 : e03401. doi : 10.7554/eLife.03401 . PMC 4117217. PMID  25035423 . 
  6. ^ abc Burt A (مايو 2003). "الجينات الأنانية الخاصة بالموقع كأدوات للتحكم في السكان الطبيعيين والهندسة الوراثية لهم". وقائع العلوم البيولوجية . 270 (1518): 921–8. doi :10.1098/rspb.2002.2319. PMC 1691325. PMID  12803906 . 
  7. ^ "باحثون أمريكيون يدعون إلى مزيد من الرقابة على التكنولوجيا الجينية القوية | العلوم/الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم | الأخبار". News.sciencemag.org. 17 يوليو 2014. تم الاسترجاع في 2014-07-18 .
  8. ^ Benedict M, D'Abbs P, Dobson S, Gottlieb M, Harrington L, Higgs S, et al. (أبريل 2008). "إرشادات للتجارب الميدانية المضمنة للبعوض الناقل الذي تم تعديله لاحتواء نظام محرك الجينات: توصيات مجموعة عمل علمية". Vector Borne and Zoonotic Diseases . 8 (2): 127–66. doi :10.1089/vbz.2007.0273. PMID  18452399.
  9. ^ Redford KH, Brooks TM, Macfarlane NB, Adams JS (2019). الحدود الجينية للحفظ... التقييم الفني. doi :10.2305/iucn.ch.2019.05.en. ISBN 978-2-8317-1974-0. S2CID  212870281.
  10. ^ "قد تكون تقنية تحرير الجينات هذه خطيرة للغاية بحيث لا يمكن إطلاقها". Wired .
  11. ^ ab Walter, Marius; Verdin, Eric (2020-09-28). "Viral gene drive in herpesviruses". Nature Communications . 11 (1): 4884. Bibcode :2020NatCo..11.4884W. doi :10.1038/s41467-020-18678-0. ISSN  2041-1723. PMC 7522973. PMID 32985507  . 
  12. ^ "محركات الجينات قد تقتل البعوض وتقمع عدوى فيروس الهربس". المجلس الأمريكي للعلوم والصحة . 30 سبتمبر 2020. تم الاسترجاع في 07 أكتوبر 2020 .
  13. ^ "Even CRISPR". The Economist. ISSN 0013-0613. تم الاسترجاع في 3 مايو 2016. ملاحظة: كان Cas12a يُعرف سابقًا باسم Cpf1. تم استخدام الاسم الأخير في هذه المقالة لعام 2015.
  14. ^ هاموند، أندرو؛ جاليزي، روبرتو؛ كايرو، كيروس؛ سيموني، أليكوس؛ سينيسكالشي، كارلا؛ كاتسانوس، ديميتريس؛ جريبل، ماثيو؛ بيكر، دين؛ ماروا، إريك؛ راسل، ستيفن؛ بيرت، أوستن؛ ويندبيشلر، نيكولاي؛ كريسانتي، أندريا؛ نولان، توني (يناير 2016). "نظام محرك جين CRISPR-Cas9 يستهدف التكاثر الأنثوي في ناقل البعوض المسبب للملاريا أنوفيليس جامبيا". التكنولوجيا الحيوية الطبيعية . 34 (1): 78-83. doi : 10.1038/nbt.3439 . PMC 4913862 . 
  15. ^ سانز جوست، سارة؛ أوكاموتو، إميلي م.؛ نغوين، كريستينا؛ فنغ، شيويتشن. لوبيز ديل آمو، فيكتور (12 أكتوبر 2023). “أنظمة محرك الجينات CRISPR من الجيل التالي باستخدام Cas12a nuclease”. اتصالات الطبيعة . 14 (1). دوى : 10.1038/s41467-023-42183-9 . بمك 10567717 . 
  16. ^ ab Unckless RL, Messer PW, Connallon T, Clark AG (أكتوبر 2015). "نمذجة التلاعب بالسكان الطبيعيين من خلال التفاعل المتسلسل المسبب للطفرات". علم الوراثة . 201 (2): 425–31. doi :10.1534/genetics.115.177592. PMC 4596658. PMID  26232409 . 
  17. ^ Bull JJ (2016-04-02). "الدافع الجيني القاتل يختار الهروب من خلال التزاوج الداخلي". bioRxiv 10.1101/046847 . 
  18. ^ Oye KA, Esvelt K, Appleton E, Catteruccia F, Church G, Kuiken T, et al. (أغسطس 2014). "التكنولوجيا الحيوية. تنظيم محركات الجينات". مجلة العلوم . 345 (6197): 626–8. رمز Bibcode :2014Sci...345..626O. doi : 10.1126/science.1254287 . PMID  25035410.
  19. ^ هاي، بروس أ.؛ أوبرهوفر، جورج؛ جو، مينج (2021-01-07). "هندسة تكوين ومصير السكان البرية باستخدام محرك الجينات". المراجعة السنوية لعلم الحشرات . 66 (1). المراجعات السنوية : 407-434. doi : 10.1146/annurev-ento-020117-043154 . ISSN  0066-4170. PMID  33035437. S2CID  222257628.
  20. ^ Drinkwater K, Kuiken T, Lightfoot S, McNamara J, Oye K (مايو 2014). "إنشاء أجندة بحثية للتداعيات البيئية للبيولوجيا الاصطناعية". كامبريدج، ماساتشوستس وواشنطن العاصمة: مركز الدراسات الدولية التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومركز وودرو ويلسون الدولي للعلماء. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2014-07-30 . تم الاسترجاع في 2014-07-20 .
  21. ^ ab Regalado A (12 ديسمبر 2017). "مزارعو كاليفورنيا يتطلعون إلى أداة جينية مثيرة للجدل للقضاء على ذباب الفاكهة". MIT Technology Review . تم الاسترجاع في 2018-04-28 .
  22. ^ "الهندسة الوراثية لكل شيء تقريبًا". PBS. 17 يوليو 2014.يقول كابلان: "لا يهمني إن كان هذا ضارًا أم وباءً، فما زال الناس يقولون إن هذا مشروع هندسة وراثية ضخم للغاية. وثانيًا، إنه يغير أشياء موروثة، وكان هذا دائمًا خطًا واضحًا للهندسة الوراثية".
  23. ^ Wade N (3 ديسمبر 2015). "علماء يفرضون حظرًا على التعديلات على الجينوم البشري التي يمكن توريثها". نيويورك تايمز . تم الاسترجاع في 3 ديسمبر 2015 .
  24. ^ Huffaker S (9 ديسمبر 2015). "علماء الوراثة يصوتون للسماح بتعديل الجينات للأجنة البشرية". مجلة نيو ساينتست . تم الاسترجاع في 18 مارس 2016 .
  25. ^ Gallagher J (1 فبراير 2016). "العلماء يحصلون على الضوء الأخضر لتعديل الجينات". BBC News . تم الاسترجاع في 1 فبراير 2016 .
  26. ^ Cheng M (1 فبراير 2016). "بريطانيا توافق على تقنية مثيرة للجدل لتحرير الجينات". أسوشيتد برس . مؤرشف من الأصل في 1 فبراير 2016. استرجاع 1 فبراير 2016 .
  27. ^ "أبحاث محرك الجينات في الكائنات غير البشرية: توصيات للسلوك المسؤول". الأكاديميات الوطنية للعلوم والهندسة والطب . 8 يونيو 2016. تم الاسترجاع في 9 يونيو 2016 .
  28. ^ نوبل سي، أدلام بي، تشيرش جي إم، إسفيلت كيه إم، نوفاك إم إيه (يونيو 2018). "من المرجح أن تكون أنظمة محرك الجينات كريسبر الحالية شديدة الغزو في التجمعات البرية". إي لايف . 7. doi : 10.7554/eLife.33423 . PMC 6014726. PMID  29916367 . 
  29. ^ Esvelt KM, Gemmell NJ (نوفمبر 2017). "الحفاظ على البيئة يتطلب محركًا جينيًا آمنًا". PLOS Biology . 15 (11): e2003850. doi : 10.1371/journal.pbio.2003850 . PMC 5689824. PMID  29145398 . 
  30. ^ يونغ إي (11 يوليو 2017). "خطة رجل واحد للتأكد من عدم خروج تعديل الجينات عن السيطرة". theatlantic.com . تم الاسترجاع في 13 ديسمبر 2017 .
  31. ^ زيمر سي (2017-11-16). ""محركات الجينات"" محفوفة بالمخاطر للغاية بالنسبة للتجارب الميدانية، كما يقول العلماء". نيويورك تايمز . ISSN  0362-4331 . تم الاسترجاع في 2018-04-22 .
  32. ^ Windbichler N, Menichelli M, Papathanos PA, Thyme SB, Li H, Ulge UY, et al. (مايو 2011). "نظام محرك جيني قائم على نوكلياز داخلي اصطناعي في بعوضة الملاريا البشرية". Nature . 473 (7346): 212–5. Bibcode :2011Natur.473..212W. doi :10.1038/nature09937. PMC 3093433. PMID  21508956 . 
  33. ^ Chan YS, Naujoks DA, Huen DS, Russell S (مايو 2011). "التحكم في أعداد الحشرات عن طريق محرك الجينات القائم على نوكلياز التوجيه: تقييم في ذبابة الفاكهة". علم الوراثة . 188 (1): 33–44. doi :10.1534/genetics.111.127506. PMC 3120159. PMID  21368273 . 
  34. ^ Chan YS, Huen DS, Glauert R, Whiteway E, Russell S (2013). "تحسين أداء محرك جين نوكلياز التوجيه في الأنواع شبه المقاومة: تجربة ذبابة الفاكهة". PLOS ONE . 8 (1): e54130. Bibcode :2013PLoSO...854130C. doi : 10.1371/journal.pone.0054130 . PMC 3548849. PMID  23349805 . 
  35. ^ "TDR | About us". موقع منظمة الصحة العالمية . تم استرجاعه في 2014-07-18 .
  36. ^ "TDR | إطار عمل جديد لتقييم البعوض المعدل وراثيًا". منظمة الصحة العالمية. 2014-06-26 . تم الاسترجاع في 2014-07-18 .
  37. ^ "EFSA – إرشادات لجنة الكائنات المعدلة وراثيًا: وثيقة إرشادية بشأن ERA للحيوانات المعدلة وراثيًا". مجلة EFSA . 11 (5): 3200. 2013. doi : 10.2903/j.efsa.2013.3200 . hdl : 10044/1/40807 . تم الاسترجاع في 2014-07-18 .
  38. ^ Regalado A. "Bill Gates doubles his bet on wiping out bugs with gene editing" . تم الاسترجاع في 2016-09-20 .
  39. ^ نيسلين أ (2017-12-04). "وكالة عسكرية أمريكية تستثمر 100 مليون دولار في تقنيات الانقراض الجيني". الجارديان . ISSN  0261-3077 . تم الاسترجاع في 2017-12-04 .
  40. ^ "علماء الأحياء يبتكرون أنظمة وراثية جديدة لتحييد محركات الجينات". phys.org . تم الاسترجاع في 8 أكتوبر 2020 .
  41. ^ Xu, Xiang-Ru Shannon; Bulger, Emily A.; Gantz, Valentino M.; Klanseck, Carissa; Heimler, Stephanie R.; Auradkar, Ankush; Bennett, Jared B.; Miller, Lauren Ashley; Leahy, Sarah; Juste, Sara Sanz; Buchman, Anna; Akbari, Omar S.; Marshall, John M.; Bier, Ethan (18 سبتمبر 2020). "العناصر النشطة المحايدة وراثيًا لإيقاف أو حذف محركات الجينات". الخلية الجزيئية . 80 (2): 246–262.e4. doi : 10.1016/j.molcel.2020.09.003 . ISSN  1097-2765. PMC 10962758 . PMID  32949493. S2CID  221806864. 
  42. ^ دول، سوميت؛ لويد، ألون إل؛ جولد، فريد (2020-11-02). "ديناميكيات محرك الجينات في السكان الطبيعيين: أهمية الاعتماد على الكثافة والمساحة والجنس". المراجعة السنوية لعلم البيئة والتطور والتصنيف . 51 (1). المراجعات السنوية : 505-531. arXiv : 2005.01838 . doi :10.1146/annurev-ecolsys-031120-101013. ISSN  1543-592X. PMC 8340601. PMID 34366722  . 
  43. ^ Pennisi E (2013-08-23). ​​"The CRISPR Craze". Science . 341 (6148). Sciencemag.org: 833–6. Bibcode :2013Sci...341..833P. doi :10.1126/science.341.6148.833. PMID  23970676. تم الاسترجاع في 2014-07-18 .
  44. ^ Pollack A (11 مايو 2015). "Jennifer Doudna, a Pioneer Who Helped Simplify Genome Editing". نيويورك تايمز . تم الاسترجاع في 12 مايو 2015 .
  45. ^ ab DiCarlo JE, Chavez A, Dietz SL, Esvelt KM, Church GM (2015). "يمكن لمحركات الجينات الموجهة بواسطة الحمض النووي الريبي أن تؤثر بشكل فعال وقابل للعكس على الميراث في الخميرة البرية". bioRxiv 10.1101/013896 . 
  46. ^ Gantz VM, Bier E (أبريل 2015). "تحرير الجينوم. التفاعل المتسلسل المسبب للطفرات: طريقة لتحويل الطفرات غير المتجانسة إلى متماثلة اللواقح". مجلة العلوم . 348 (6233): 442–4. doi :10.1126/science.aaa5945. PMC 4687737. PMID  25908821 . 
  47. ^ Gantz VM, Jasinskiene N, Tatarenkova O, Fazekas A, Macias VM, Bier E, James AA (ديسمبر 2015). "محرك جين عالي الكفاءة بوساطة Cas9 لتعديل أعداد البعوض الناقل للملاريا Anopheles stephensi". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 112 (49): E6736-43. Bibcode :2015PNAS..112E6736G. doi : 10.1073/pnas.1521077112 . PMC 4679060. PMID  26598698 . 
  48. ^ ab Hammond A, Galizi R, Kyrou K, Simoni A, Siniscalchi C, Katsanos D, et al. (يناير 2016). "نظام محرك جين CRISPR-Cas9 يستهدف التكاثر الأنثوي في ناقل البعوض المسبب للملاريا Anopheles gambiae". Nature Biotechnology . 34 (1): 78–83. doi :10.1038/nbt.3439. PMC 4913862. PMID  26641531 . 
  49. ^ هاوسر، كريستين (11 ديسمبر 2022). "تقنية كريسبر الجديدة تجعل من الممكن القضاء على الفئران الغازية". Freethink . تم الاسترجاع في 2022-12-14 .
  50. ^ DiCarlo JE, Chavez A, Dietz SL, Esvelt KM, Church GM (ديسمبر 2015). "حماية محركات الجينات CRISPR-Cas9 في الخميرة". Nature Biotechnology . 33 (12): 1250–1255. doi :10.1038/nbt.3412. PMC 4675690. PMID  26571100 . 
  51. ^ Buchthal, Joanna; Evans, Sam Weiss; Lunshof, Jeantine; Telford, Sam R.; Esvelt, Kevin M. (2019-05-13). "الفئران ضد القراد: جهد تجريبي موجه من المجتمع لمنع الأمراض المنقولة بالقراد من خلال تغيير البيئة المشتركة". المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية ب: العلوم البيولوجية . 374 (1772): 20180105. doi :10.1098/rstb.2018.0105. PMC 6452264. PMID  30905296 . 
  52. ^ كاهن جيه (2016-06-02). يمكن الآن لتحرير الجينات أن يغير نوعًا بأكمله – إلى الأبد. TED.
  53. ^ Kalmakoff J (11 أكتوبر 2016). "CRISPR for pest-free NZ" . تم الاسترجاع في 19 أكتوبر 2016 .
  54. ^ "GBIRd Fact Sheet" (PDF) . 1 أبريل 2018 . تم الاسترجاع 14 نوفمبر 2018 .
  55. ^ "بيان المهمة والمبادئ". 1 يوليو 2018. تم الاسترجاع 14 نوفمبر 2018 .
  56. ^ "قد تؤدي عمليات 'الدفع الجيني' إلى القضاء على مجموعات كاملة من الآفات بضربة واحدة". المحادثة .
  57. ^ "حجة ضد استخدام محركات الجينات لإبادة الثدييات في نيوزيلندا: الحياة تجد طريقة". مدونات بلوس . 30 نوفمبر 2017.
  58. ^ كامبل سي (17 أكتوبر 2016). "المخاطر التي قد تصاحب تقنية محرك الجينات". أوتاجو ديلي تايمز . تم الاسترجاع في 19 أكتوبر 2016 .
  59. ^ Stockton N (27 يوليو 2016). "كيف تخطط نيوزيلندا لقتل الثدييات الغازية (غير البشرية)". WIRED .
  60. ^ "نيوزيلندا خالية من الحيوانات المفترسة – أسئلة وأجوبة الخبراء". Scoop. 17 يناير 2017. تم الاسترجاع في 17 يناير 2017 .
  61. ^ Regalado A (10 فبراير 2017). "أول محرك جيني في الثدييات قد يساعد في خطة واسعة النطاق للقضاء على المرض في نيوزيلندا". MIT Tech Review . تم الاسترجاع في 14 فبراير 2017 .
  62. ^ Vinding M (2018-08-01). "الحد من المعاناة الشديدة للحيوانات غير البشرية: التحسين مقابل تقليل أعداد السكان في المستقبل؟". بين الأنواع . 23 (1).
  63. ^ Esvelt K (2019-08-30). "متى نلتزم بتحرير المخلوقات البرية؟". leapsmag . تم الاسترجاع في 2020-05-03 .

قراءة إضافية

  • Esvelt KM, Gemmell NJ (نوفمبر 2017). "الحفاظ على البيئة يتطلب محركًا جينيًا آمنًا". PLOS Biology . 15 (11): e2003850. doi : 10.1371/journal.pbio.2003850 . PMC  5689824. PMID  29145398 .
  • نوبل سي، أدلام بي، تشيرش جي إم، إسفيلت كيه إم، نوفاك إم إيه (يونيو 2018). "من المرجح أن تكون أنظمة محرك الجينات كريسبر الحالية شديدة الغزو في التجمعات البرية". إي لايف . 7 : 219022. bioRxiv  10.1101/219022 . doi : 10.7554/eLife.33423.002 . PMC  6014726. PMID  29916367. S2CID  196680955.
  • دي شانت تي (17 يوليو 2014). "الهندسة الوراثية لكل شيء تقريبًا". نوفا . تم الاسترجاع في 11 أغسطس 2014 .
  • جونسون سي (17 يوليو 2014). "علماء هارفارد يريدون مناقشة التلاعب بالجينات". ناشيونال جيوغرافيك . تم الاسترجاع في 11 أغسطس 2014 .
  • Langin K (17 يوليو 2014). "الهندسة الوراثية لإنقاذنا من الأنواع الغازية؟". ناشيونال جيوغرافيك . مؤرشف من الأصل في 27 يوليو 2014. تم الاسترجاع في 11 أغسطس 2014 .
  • زيمر سي (17 يوليو/تموز 2014). "دعوة لمحاربة الملاريا بعوضة واحدة في كل مرة عن طريق تغيير الحمض النووي". نيويورك تايمز . تم الاسترجاع في 20 يوليو/تموز 2014 .
  • "عصر القلم الأحمر". مجلة الإيكونوميست . 22 أغسطس 2015. ISSN  0013-0613 . تم الاسترجاع في 25 أغسطس 2015 .
  • "الجينات الأكثر أنانية". مجلة الإيكونوميست . 22 أغسطس 2015. ISSN  0013-0613 . تم الاسترجاع في 25 أغسطس 2015 .
  • Esvelt K. "Gene Drives for the Alteration of Wild Populations". مؤرشف من الأصل في 12 أغسطس 2014. تم الاسترجاع في 11 أغسطس 2014 .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Gene_drive&oldid=1227888506"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate