كيف يتم استخدام ربط الحمض النووي في التكنولوجيا الحيوية؟

في عملية ربط الحمض النووي ، يتم قطع الحمض النووي لأحد الكائنات الحية وينزلق الحمض النووي لكائن آخر في الفجوة. والنتيجة هي الحمض النووي المؤتلف الذي يتضمن سمات الكائن الحي المضيف التي تم تعديلها بواسطة السمة الموجودة في الحمض النووي الغريب. إنه بسيط من حيث المفهوم ، ولكنه صعب في الممارسة ، بسبب العديد من التفاعلات المطلوبة لكي يكون الحمض النووي نشطًا. تم استخدام الحمض النووي المقسم لإنشاء أرنب أرنب متوهج ، لتربية الماعز التي يحتوي حليبها على حرير العنكبوت وإصلاح العيوب الوراثية لدى المرضى. إن الوظائف الجينية والحمض النووي معقدة للغاية ، لذا لا يمكنك صنع زرافة بأنياب الفيل ، لكن الفوائد الملموسة تتراكم بسرعة.

الأنسولين هو هرمون يتم إنتاجه في البنكرياس. ينظم مستويات الجلوكوز في الدم ، والذي بدوره يتحكم في الكثير من نشاط التمثيل الغذائي في الجسم. مرض السكري هو مرض لا ينتج فيه الجسم أنسولين أو لا ينتج أنسولين كافٍ لتحفيز النشاط الأيضي الصحيح. في معظم القرن العشرين ، تم إعطاء مرضى السكري الأنسولين المستخرج من الخنازير أو الأبقار - لكنه ليس مطابقًا تمامًا ويمكن أن يؤدي إلى ردود فعل تحسسية. قام العلماء بتقسيم جين الأنسولين في حلقة دائرية تسمى البلازميد ، ثم أدخلوا هذا البلازميد في بكتيريا Escherichia coli. تم العثور على E. تعمل بكتيريا coli كمصانع مصغرة تصنع الأنسولين البشري دون أي خطر من الحساسية.

Bacillus thuringiensis ، أو Bt ، هي بكتيريا تنتج بروتينات قاتلة للآفات الحشرية. تم استخدام بروتينات Bt كمبيدات حشرية منذ أوائل الستينيات. إنها مبيدات حشرية جذابة لأنها سامة للآفات ولكنها ليست سامة للكائنات التي تأكل الآفات ، ولا للإنسان أو الثدييات الأخرى. لكن المبيدات الحشرية Bt تتحلل بسرعة في ضوء الشمس ويمكن غسلها بسهولة بواسطة المطر. عندما قام العلماء بربط جينات سموم Bt في بذور القطن ، أنتجت النباتات بشكل طبيعي سم Bt وحماية نفسها من الآفات ، دون الحاجة إلى أي رذاذ.

إحدى الصعوبات في إيجاد علاجات فعالة للسرطان هي اختبار خيارات العلاج المختلفة. بصرف النظر عن الاعتبارات الأخلاقية لاستخدام البشر ، يستغرق تطور السرطان وقتًا طويلاً في البشر وهناك العديد من التفاعلات البيئية والسلوكية التي تؤثر على تقدم مرض. دراسة المرض على الفئران أو الجرذان تقضي على العديد من هذه المخاوف: يتطور المرض بسرعة ويمكن التحكم في البيئة بشكل صارم. لكن الفئران والفئران تصاب بسرطان الجرذان والفئران - وليس سرطان الإنسان - ما لم يكن لديهم جينات مرضية بشرية مقسمة في حمضهم النووي. يمنح الحمض النووي المتشابك العلماء طريقة لدراسة الأمراض التي تصيب الإنسان في الحيوانات.

الحمض النووي جزيء متناقض. إنه بسيط للغاية ، حيث أنه يحتوي على أربعة مكونات متكررة فقط. لكنه معقد بشكل مذهل ، حيث يحتوي الحمض النووي البشري على 3 مليارات زوج من هذه المكونات. إنه معقد أيضًا بالنسبة للمخلوقات الأخرى ، وليس من السهل جدًا معرفة متى وأين تنشط امتدادات مختلفة من الحمض النووي. بعبارة أكثر بساطة ، هناك الكثير من العلماء لا يعرفون ما الذي يفعله الحمض النووي. يمكنهم لصق ما يسمى الجين المراسل - جزيء يتوهج ، على سبيل المثال - بجوار جين غير معروف. عندما يرون التوهج الناتج عن جين المراسل ، فإنهم يعرفون أن الجين المجهول المجاور يعمل أيضًا.