مقدمه:
دانش مهندسی ژنتیک توسط یک راهب اتریشی به نام گرگور مندل پی ریزی شد.او کارها و تحقیقات خود را در سال 1865 در مجلۀ «علوم طبیعی برون» منتشر کرد ولی ارزش کار بزرگ او در سال 1900 یعنی 16 سال پس از مرگ وی مشخص شد.کشف قوانین مندل در سال ۱۹۰۰میلادی سبب تولید علم ژنتیک گردید.این علم جدید در سه سال اول حیاتش با سرعت تعجب آوری رشد کرد و با کشف نقش DNA بشر وارد دومین عصر بزرگ ژنتیک شد . طی سال های۱۹۵۲ تا ۱۹۶۶ ساختمان DNA درخشید ، کد ژنتیکی شکوفا گردید و فرآیندهای رونویسی و ترجمه شرح داده شدند. پس از آن در سالهای ۱۹۷۱ تا ۱۹۷۳ بررسی ژنتیکی مجددا با سرعت شگفت آوری به جریان افتاد که میتوان آن را فقط به عنوان یک دگرگونی در بیولوژی مدرن توجیه کرد.یک متدلوژی کاملا جدید توسعه یافت و امکان داد تا آزمایشهایی را که قبلا عملی نبودند با موفقیت طرح ریزی وانجام شوند. این روشها تحت عنوان علم بیوتکنولوژی نامیده شده اند و سومین عصر بزرگ ژنتیک را درخشان کرده اند و ما تازه در اواسط راهی هستیم که توسط این دگرگونی ایجاد شده و هیچ پایانی برای دورنمای مهیج آن قابل تصور نیست
.
در اواخر دهه ۸۰ دانشگاه هاروارد بودجه گزافی را برای تحقیقات در رشته همانندسازی اختصاص داد تا زمینه های پیشرفت را در این رشته فراهم کند تا این که در سال ،۱۹۸۸ تولد موشی را که به روش شبیه سازی تولید شده بود جشن گرفت.
تا قبل از کشف روش کلون سازی تصور بر این بود که سلول های سوماتیک پس از تمایزیافتن قادر به برگشت به حالت اولیه (تمایز نیافته) نیستند. به عبارت دیگر تصور قبلی بر این پایه بود که سلول های سوماتیک با وجودی که تمامی ژن ها را در هسته همراه دارند، قادر به تولید موجودی کامل نیستند اما در علم بیوتکنولوژی توجه اذهان عمومی به وسیلۀ مشابه سازی( به خصوص مشابه سازی انسان ) در دهۀ ۱۹۶۰ جلب گردید
تعریف کلونینگ در علم ژنتیک:
واژۀ کلونینگ از ریشۀ یونانی کلون به معنی دو قلو گرفته شده است و در زبان انگلیسی به معنای کپی گرفتن
می باشد.واژه های شبیه سازی،همانند سازی ژنتیکی،
همانه سازی و همتا سازی به عنوان مترادف های آن در فارسی به کار می روند.کلونینگ یا شبیه سازی ژنتیکی فرآیندی است که طی آن یک یا چند موجود زنده از یک یا چند سلول سوماتیکی یا رویانی حاصل می شود که از لحاظ ژنتیکی کاملاًمشابه سلول والد خود هستند.
انواع کلونینگ:
الف- کلون سازی رویانی:
این روش روشی است که در طبیعت در تولد دوقلوها یا چندقلوها رخ می دهد. در این روش در شروع مراحل تقسیم جنینی بعد از لقاح، یعنی زمانی که هنوز سلول های جنینی تمایز نیافته اند یک سلول را جدا و با تحریکات، این سلول را به ادامه تقسیم تا حد به وجود آمدن یک جنین مستقل وادار می کنند.
ب- کلون سازی تولیدمثلی:
هدف از این روش، تولید موجودات زایا با استفاده از سلول های سوماتیک است. در این روش در مرحله خاصی از تقسیم سلولی، هسته سلول های سوماتیک را که حاوی تمامی ژن های موجود هستند جدا کرده و پس از تیمار الکتریکی یا شیمیایی این هسته را در داخل یک تخم لقاح نیافته که هسته آن قبلاً خارج شده قرار می دهند سپس مجموعه حاصل را در رحم مادری که به طور مصنوعی شرایط آبستنی در آن القا شده لانه گزینی می کنند که در نهایت موجود جدید کاملاً شبیه فردی خواهد شد که سلول سوماتیک از آن اخذ شده است
ج- کلون سازی درمانی (Therapeutic Cloning):
در این روش ابتدا با استفاده از سلول های سوماتیک یک فرد، شبیه سازی انجام می شود و در مرحله اولیه جنینی از رویانی که حاوی چند سلول است تعدادی سلول جدا و در محیط کشت اختصاصی، سلول، بافت یا اندام مورد نظر تکثیر می شود. هدف از این روش تولید بافت یا عضوی است که فرد از دست داده است مثل پوست تحلیل رفته در نتیجه سوختگی، کلیه، کبد، مغز استخوان، قلب، سلول های عصبی یا عضلانی. واضح است پیوند اعضای تولید شده به خود شخص، به دلیل قرابت ژنتیکی به مراتب موفقیت آمیزتر است و بعد از پیوند نیازی به مصرف داروهای مضر به منظور جلوگیری از دفع پیوند به مدت طولانی وجود ندارد.جهت پرورش سلول های پوست و غضروف به این شیوه عمل شده است اما پرورش اعضاء پیچیده تر هنوز با مشکل مواجه است.
روش انجام کلونینگ:
در این روش هسته یک سلول سوماتیک بدن فرد درون یک سلول تخمک که هستۀ آن خارج شده است،قرار می می گیرد.سلول دهنده هسته می تواند از یک شخص زنده،از سلول هائی که در محیط کشت مناسب زنده نگه داشته شده و یا از یک بافت منجمد شده در یک شرایط خاص انتخاب شود.سلول گیرنده نیز ممکن است از یک شخص زنده که توانائی حمل و به دنیا آوردن نوزاد را دارد و یا یک بافت منجمد شده و یا حتی شخص سوم گرفته شود. کلونینگ به وسیلۀ این روش می تواند باعث نگه داری ذخیرۀ ژنتیکی گونه های مورد استفاده شود
اولین مرحله انتخاب سلولهای سوماتیکی از حیوانات
می باشد.انواع سلولهای مختلف در این روش می تواند مورد استفاده قرارگیرد.دومین و شاید حساس ترین مرحله در این روش،حذف DNA از سلول تخمک انتخاب شده می باشد در این هنگام سلول تخمک در شرایط کشت مناسب قرار گرفته که این عمل اجازۀ حذف مکانیکی 15- 5 % از سیتوپلاسم تخم را که شامل DNA مادری نیز می باشد،
می دهد.بدین منظور تخمک را حدود 24 ساعت قبل از هسته زدائی در ظروف آزمایشگاهی قرار می دهند تاDNA در مرکز هسته متمرکز شود.سپس به کمک یک پیپت بسیار نازک و ایجاد مکش ملایم در در آن،محتویات از تخمک خارج می گردد.
مرحلۀ سوم در این روش،وارد کردن هسته های سلول های سوماتیکی حاوی اطلاعات ژنتیکی درون سیتوپلاسم سلول تخمی است که هسته آن برداشته شده است.در بیشتر گونه های مزرعه ای این عمل به وسیلۀ القای الکتریکی ایجاد شده که باعث تقسیم سلولهای سوماتیک در سیتوپلاسم سلول تخم
می شود.سپس این دو سلول با یکدیگر وارد فاز الکتریکی شده که اثر آن بستگی به اثر متقابل سلول سوماتیک و سیتوپلاسم سلول تخم،شکسته شده غشاء هسته و متراکم و فشرده شدن کروماتین دارد.
دانش مهندسی ژنتیک توسط یک راهب اتریشی به نام گرگور مندل پی ریزی شد.او کارها و تحقیقات خود را در سال 1865 در مجلۀ «علوم طبیعی برون» منتشر کرد ولی ارزش کار بزرگ او در سال 1900 یعنی 16 سال پس از مرگ وی مشخص شد.کشف قوانین مندل در سال ۱۹۰۰میلادی سبب تولید علم ژنتیک گردید.این علم جدید در سه سال اول حیاتش با سرعت تعجب آوری رشد کرد و با کشف نقش DNA بشر وارد دومین عصر بزرگ ژنتیک شد . طی سال های۱۹۵۲ تا ۱۹۶۶ ساختمان DNA درخشید ، کد ژنتیکی شکوفا گردید و فرآیندهای رونویسی و ترجمه شرح داده شدند. پس از آن در سالهای ۱۹۷۱ تا ۱۹۷۳ بررسی ژنتیکی مجددا با سرعت شگفت آوری به جریان افتاد که میتوان آن را فقط به عنوان یک دگرگونی در بیولوژی مدرن توجیه کرد.یک متدلوژی کاملا جدید توسعه یافت و امکان داد تا آزمایشهایی را که قبلا عملی نبودند با موفقیت طرح ریزی وانجام شوند. این روشها تحت عنوان علم بیوتکنولوژی نامیده شده اند و سومین عصر بزرگ ژنتیک را درخشان کرده اند و ما تازه در اواسط راهی هستیم که توسط این دگرگونی ایجاد شده و هیچ پایانی برای دورنمای مهیج آن قابل تصور نیست
.
در اواخر دهه ۸۰ دانشگاه هاروارد بودجه گزافی را برای تحقیقات در رشته همانندسازی اختصاص داد تا زمینه های پیشرفت را در این رشته فراهم کند تا این که در سال ،۱۹۸۸ تولد موشی را که به روش شبیه سازی تولید شده بود جشن گرفت.
تا قبل از کشف روش کلون سازی تصور بر این بود که سلول های سوماتیک پس از تمایزیافتن قادر به برگشت به حالت اولیه (تمایز نیافته) نیستند. به عبارت دیگر تصور قبلی بر این پایه بود که سلول های سوماتیک با وجودی که تمامی ژن ها را در هسته همراه دارند، قادر به تولید موجودی کامل نیستند اما در علم بیوتکنولوژی توجه اذهان عمومی به وسیلۀ مشابه سازی( به خصوص مشابه سازی انسان ) در دهۀ ۱۹۶۰ جلب گردید
تعریف کلونینگ در علم ژنتیک:
واژۀ کلونینگ از ریشۀ یونانی کلون به معنی دو قلو گرفته شده است و در زبان انگلیسی به معنای کپی گرفتن
می باشد.واژه های شبیه سازی،همانند سازی ژنتیکی،
همانه سازی و همتا سازی به عنوان مترادف های آن در فارسی به کار می روند.کلونینگ یا شبیه سازی ژنتیکی فرآیندی است که طی آن یک یا چند موجود زنده از یک یا چند سلول سوماتیکی یا رویانی حاصل می شود که از لحاظ ژنتیکی کاملاًمشابه سلول والد خود هستند.
انواع کلونینگ:
الف- کلون سازی رویانی:
این روش روشی است که در طبیعت در تولد دوقلوها یا چندقلوها رخ می دهد. در این روش در شروع مراحل تقسیم جنینی بعد از لقاح، یعنی زمانی که هنوز سلول های جنینی تمایز نیافته اند یک سلول را جدا و با تحریکات، این سلول را به ادامه تقسیم تا حد به وجود آمدن یک جنین مستقل وادار می کنند.
ب- کلون سازی تولیدمثلی:
هدف از این روش، تولید موجودات زایا با استفاده از سلول های سوماتیک است. در این روش در مرحله خاصی از تقسیم سلولی، هسته سلول های سوماتیک را که حاوی تمامی ژن های موجود هستند جدا کرده و پس از تیمار الکتریکی یا شیمیایی این هسته را در داخل یک تخم لقاح نیافته که هسته آن قبلاً خارج شده قرار می دهند سپس مجموعه حاصل را در رحم مادری که به طور مصنوعی شرایط آبستنی در آن القا شده لانه گزینی می کنند که در نهایت موجود جدید کاملاً شبیه فردی خواهد شد که سلول سوماتیک از آن اخذ شده است
ج- کلون سازی درمانی (Therapeutic Cloning):
در این روش ابتدا با استفاده از سلول های سوماتیک یک فرد، شبیه سازی انجام می شود و در مرحله اولیه جنینی از رویانی که حاوی چند سلول است تعدادی سلول جدا و در محیط کشت اختصاصی، سلول، بافت یا اندام مورد نظر تکثیر می شود. هدف از این روش تولید بافت یا عضوی است که فرد از دست داده است مثل پوست تحلیل رفته در نتیجه سوختگی، کلیه، کبد، مغز استخوان، قلب، سلول های عصبی یا عضلانی. واضح است پیوند اعضای تولید شده به خود شخص، به دلیل قرابت ژنتیکی به مراتب موفقیت آمیزتر است و بعد از پیوند نیازی به مصرف داروهای مضر به منظور جلوگیری از دفع پیوند به مدت طولانی وجود ندارد.جهت پرورش سلول های پوست و غضروف به این شیوه عمل شده است اما پرورش اعضاء پیچیده تر هنوز با مشکل مواجه است.
روش انجام کلونینگ:
در این روش هسته یک سلول سوماتیک بدن فرد درون یک سلول تخمک که هستۀ آن خارج شده است،قرار می می گیرد.سلول دهنده هسته می تواند از یک شخص زنده،از سلول هائی که در محیط کشت مناسب زنده نگه داشته شده و یا از یک بافت منجمد شده در یک شرایط خاص انتخاب شود.سلول گیرنده نیز ممکن است از یک شخص زنده که توانائی حمل و به دنیا آوردن نوزاد را دارد و یا یک بافت منجمد شده و یا حتی شخص سوم گرفته شود. کلونینگ به وسیلۀ این روش می تواند باعث نگه داری ذخیرۀ ژنتیکی گونه های مورد استفاده شود
اولین مرحله انتخاب سلولهای سوماتیکی از حیوانات
می باشد.انواع سلولهای مختلف در این روش می تواند مورد استفاده قرارگیرد.دومین و شاید حساس ترین مرحله در این روش،حذف DNA از سلول تخمک انتخاب شده می باشد در این هنگام سلول تخمک در شرایط کشت مناسب قرار گرفته که این عمل اجازۀ حذف مکانیکی 15- 5 % از سیتوپلاسم تخم را که شامل DNA مادری نیز می باشد،
می دهد.بدین منظور تخمک را حدود 24 ساعت قبل از هسته زدائی در ظروف آزمایشگاهی قرار می دهند تاDNA در مرکز هسته متمرکز شود.سپس به کمک یک پیپت بسیار نازک و ایجاد مکش ملایم در در آن،محتویات از تخمک خارج می گردد.
مرحلۀ سوم در این روش،وارد کردن هسته های سلول های سوماتیکی حاوی اطلاعات ژنتیکی درون سیتوپلاسم سلول تخمی است که هسته آن برداشته شده است.در بیشتر گونه های مزرعه ای این عمل به وسیلۀ القای الکتریکی ایجاد شده که باعث تقسیم سلولهای سوماتیک در سیتوپلاسم سلول تخم
می شود.سپس این دو سلول با یکدیگر وارد فاز الکتریکی شده که اثر آن بستگی به اثر متقابل سلول سوماتیک و سیتوپلاسم سلول تخم،شکسته شده غشاء هسته و متراکم و فشرده شدن کروماتین دارد.
