دانش شبیه سازی

دانش شبیه سازی همانند سایر فناوری ها دانشی خنثی است، به این معنی كه شبیه سازی مانند چاقویی تیز و برنده است، چاقویی كه می تواند ابزار جنایت باشد یا ابزاری مفید برای كارهایی سودمند. با وجود این شبیه سازی برخلاف دورنمای منفی كه برای آن تصور می شود، قابلیت های مثبت فراوانی دارد.
كلون كردن به معنی تكثیر غیرجنسی است. كلونینگ از طریق مهندسی ژنتیك در گیاهان، حیوانات و باكتری ها برای تولید انبوه با كیفیت خاص انجام می گیرد. با استفاده از فناوری شبیه سازی می توان نسل های درحال انقراض را نجات داد، از مزایای شبیه سازی در پرورش حیوانات اهلی می توان به استفاده از تعداد محدودی از حیوانات پرتولید با هزینه نگهداری كمتر و افزایش سریع پیشرفت ژنتیكی اشاره كرد. از اهداف شبیه سازی در آزمایشگاه های كشورهای مختلف می توان به امكان بازیابی جوانی، كمك به پیشگیری از حملات قلبی، استفاده از سلول های بنیادی برای ترمیم سلول های مغز و بافت های سوخته، درمان نازایی، درمان ژن های معیوب، درمان سرطان و كاربردهای نظامی اشاره كرد.
شبیه سازی (cloning) یكی از پیشرفته ترین یافته های بشر در زمینه علم پزشكی و مهندسی ژنتیك است كه هر مرحله از پیشرفت آن با جنجال های فراوانی همراه بوده است.
امكان شبیه سازی انسان از زمانی در مجامع علمی مطرح شد كه دانشمندان اسكاتلندی در مؤسسه روسلین «دالی» را تولید كردند. این گوسفند شبیه سازی شده كه به «دالی گوسفنده» مشهور شده بود، گوسفندی بود كه تولید آن در سراسر دنیا با عكس العمل های متفاوتی از جنبه های علمی و اخلاقی مواجه شد.
این كار كه در سال ۱۹۹۷ از سوی مجله نیچر به عنوان مهم ترین دستاورد علمی سال انتخاب شده بود، افق جدیدی درعلم ژنتیك درپیش روی دانشمندان گشود و امیدواری های فراوانی را برای بهبود زندگی انسان ها ایجاد كرد.
به دلیل حساسیت های فراوانی كه تولد دالی دربرداشت، رسانه ها و مطبوعات توجه خاص وفراوانی را به پدیده شبیه سازی نشان دادند، اما این نوع از شبیه سازی تنها یك نوع خاص از روش های موجود شبیه سازی است.
● تاریخچه شبیه سازی
اصل دانش مهندسی ژنتیك كه اوج آن را می توان شبیه سازی انسان دانست به انقلاب میكروبیولوژی بازمی گردد كه با كشف فرمول DNA یعنی همان ساختار بنیادین حیات و عامل پیوند و تركیب ژن آغاز می شود. این فرمول را فرانسیس كریك و جیمز واتسن از محققان دانشگاه كمبریج در سال ۱۹۵۳ كشف كردند.
استنلی كوهن از دانشگاه كالیفرنیا و هربرت بویر از دانشگاه سانفرانسیسكو توانستند به كشف امكان شبیه سازی ژن ها دست یابند كه این كشف در سال ۱۹۷۰ اتفاق افتاد. در سال ۱۹۷۵ گروهی از دانشمندان هاروارد موفق به جداسازی ژن پستاندار از هموگلوبین خرگوش شدند و ۲ سال بعد یعنی در سال ۱۹۷۷ نخستین ژن مصنوعی انسان ساخته شد. پس ازاین كشف بسیاری از شركت های داروسازی برای تأمین مالی این تحقیقات به تلاش های فراوانی دست زدند.
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 كند تا این كه در سال ،۱۹۸۸ تولد موشی را كه به روش شبیه سازی تولیدشده بود جشن گرفت.
پس از این موفقیت های چشمگیر دولت آمریكا گروهی از دانشمندان را به سرپرستی جیمز واتسن مأمور بررسی و تعیین موقعیت هشتادهزار ژن كه از جمله ژن های اصلی در حیات انسان هستند، كرد.
در سال های بعد با كمك گرفتن از ابر رایانه ها بخش مهمی از رشته رمزهای تمامی ژن های انسان استخراج و در یك بانك اطلاعات (Data Base) جمع آوری شد و این نخستین گام ها در راهی طولانی برای رسیدن به انسان هایی مصنوعی بود.
● كلون سازی
كلون سازی به معنای به وجود آوردن موجوداتی است كه ازنظر ژنتیكی مشابه یكدیگر باشند كه این كار از دو طریق قابل انجام است:
۱) تقسیم جنینی
در این گونه از تقسیم، جنین درمراحل اولیه رشد خود به دو یا چند قسمت تقسیم می شود و هر قسمت تقسیم شده به یك موجود مستقل تبدیل می شود. هر تكه از جنین قابلیت تبدیل شدن به یك جنین كامل را دارد. به همین روش دوقلوهای تك تخمی به وجود می آیند كه از نظر ژنتیكی كاملاً به یكدیگر شبیه اند.
این گونه از كلون سازی در حیواناتی مانند موش، میمون و گوسفند انجام می شود. از همین روش در انسان تا قبل از مرحله اتصال جنین به دیواره رحم استفاده شده است. اخیراً دانشمندان كشورهای مختلف اعلام كرده اند كه این روش از كلون سازی یك روش پزشكی است كه باید تحت كنترل اخلاقی شدید قرار بگیرد.
۲) انتقال هسته سلولی
در این روش از كلون سازی، هسته سلول به بستری كه از قبل فراهم شده است، انتقال می یابد و با توجه به آماده بودن این بسته برای رشد و تكثیر سلول هسته سلول تكثیر شده و موجود جدید به وجود خواهدآمد.
● سلول بنیادی
سلول بنیادی به سلولی اطلاق می شود كه توانایی تقسیم شدن و تبدیل به سلول های جداگانه را داشته باشد كه تخمك لقاح یافته این توانایی را درحدبالایی دارد. زیرا می تواند تقسیم شده و به صورت یك موجود زنده كامل تكوین یابد.
تخمك لقاح یافته چندظرفیتی است، بدین معنی كه از هر نظر توانایی رشد و تكامل را دارد.
این توانایی بعد از تقسیم شدن تخمك به دو یا چند سلول به قوت خود باقی است به گونه ای كه هركدام از سلول های تقسیم شده پس از جداشدن قادر به رشد و تبدیل به یك جنین كامل هستند.
سلول های بنیادی یا همان Stemcellها در كودكان و بزرگسالان وجوددارد كه این سلول ها در مغز استخوان و در خون افراد یافت می شود.
● روش های شبیه سازی
هم اكنون شبیه سازی به ۳ روش در مراكز تحقیقاتی و پژوهشی دنیا قابل انجام است.
۱) شبیه سازی DNA افراد بالغ (Reproduction cloning)
۲) شبیه سازی رویانی (Embryonic cloning)
۳) شبیه سازی درمانی (Therapeutic cloning)
▪ شبیه سازی DNA
هدف از این روش در شبیه سازی تولید موجوداتی با توانایی تولیدمثل است. در این روش در مرحله خاصی از تقسیم سلولی، هسته سلول های سوماتیك را كه هسته آن ها حاوی تمامی ژن های موجود است، جداكرده و پس از تیمار الكتریكی یا شیمیایی، این هسته را در داخل یك تخم لقاح نیافته كه هسته آن از قبل خارج شده است، قرارمی دهند و سپس مجموعه حاصل را در رحم مادری كه به طور مصنوعی شرایط آبستنی درآن تلقیح شده لانه گزینی می كنند. در نهایت موجود جدید كاملاً شبیه فردی خواهدبود كه سلول سوماتیك از آن گرفته شده است.
▪ شبیه سازی رویانی
این روش همان روشی است كه در طبیعت در تولد دوقلوها یا چندقلوها اتفاق می افتد. در این روش در شروع مراحل تقسیم جنینی پس از لقاح یعنی قبل از جداشدن سلول های جنینی یك سلول را جدا و با تحریكات فراوان این سلول را به ادامه تقسیم تا حد به وجود آمدن یك جنین مستقل وادار می كنند.
▪ شبیه سازی درمانی
در این شیوه از شبیه سازی، ابتدا با استفاده از سلول های سوماتیك شبیه سازی انجام می شود و در مرحله اول جنینی از رویانی كه حاوی چندسلول است تعدادی سلول جدا و در محیط كشت ایزوله سلول موردنظر تكثیر می شود. هدف از این روش از كلونینگ تولید بافتی است كه فرد از دست داده است.
● مراحل شبیه سازی
۱) هسته زدایی ازتخمك گیرنده
۲) انتقال سلول دهنده به درون تخمك گیرنده
۳) ایجاد پیوستگی میان سلول دهنده و تخمك گیرنده
۴) كشت درانكوباتور
۵) انتقال رویان درحال رشد به داخل رحم
● كاربردهای شبیه سازی
۱) تولید فرآورده های دارویی
ژن پروتئین در یكی از مراحل شبیه سازی وارد ژنوم جاندار می شود. فرآورده این ژن را می توان از شیر جاندار یا تخم آن استخراج كرد.
۲) تولید اندام پیوندی
با دستكاری ژنتیكی می توان جانداری تولیدكرد كه اندام هایش برای پیوند به انسان مناسب باشد و پس از پیوند توسط دستگاه ایمنی پیوندگیرنده، اندام پیوند زده شده پس زده نشود.
۳) انقلاب در دامپروری
با شبیه سازی یك گوسفند شیرده می توان گله ای از گوسفندهای شیرده تولیدكرد.
۴) تولید جانوران آزمایشگاهی
اگر انسان توانایی خلق جانورانی را داشته باشد كه از بدو تولد حامل بیماری های انسانی باشند امكان مطالعه بیماری و تأثیر داروها برآن ها در مقیاس فراوان فراهم خواهدشد و بدین وسیله در درمان بیماری ها تحول عظیمی به وجود خواهد آمد.
۵) جلوگیری از تولد نوزادان ناقص الخلقه
اگر پدر و مادر هر دو باهم حامل ژنی نهفته و معیوب باشند احتمال به دنیا آمدن نوزادی بیمار در آن ها بسیار بالا خواهدبود. اما شبیه سازی از یكی از والدین احتمال داشتن نوزادی سالم را افزایش خواهدداد.
۶) امكان باروری
افرادی كه با روش های عادی امكان بچه دار شدن را ندارند می توانند از شبیه سازی كمك گرفته و بچه دار شوند.
۷) نجات جانوران درحال انقراض
با استفاده از شبیه سازی می توان حیواناتی را كه نسل آن ها درحال انقراض است شبیه سازی بدین ترتیب از انقراض آنها جلوگیری كرد.
۸) بازسازی سلول ها
با استفاده از شبیه سازی می توان برای بازسازی سلول ها یا بافت هایی كه براثر بیماری یا جراحت صدمه دیده اند، سودجست.
۹) تولید اندام كامل
با بهره گیری از شبیه سازی می توان یك اندام كامل را در آزمایشگاه پرورش داد و آن را جایگزین اندام آسیب دیده كرد.

وحید ارجمند

منبع : روزنامه ایران