کلون کردن به معنی تکثیر غیرجنسی است. کلونینگ از طریق مهندسی ژنتیک در گیاهان، حیوانات و باکتری ها برای تولید انبوه با کیفیت خاص انجام می گیرد.
دانش شبیه سازی همانند سایر فناوری ها دانشی خنثی است، به این معنی که شبیه سازی مانند چاقویی تیز و برنده است، چاقویی که می تواند ابزار جنایت باشد یا ابزاری مفید برای کارهایی سودمند. با وجود این شبیه سازی برخلاف دورنمای منفی که برای آن تصور می شود، قابلیت های مثبت فراوانی دارد.
کلون کردن به معنی تکثیر غیرجنسی است. کلونینگ از طریق مهندسی ژنتیک در گیاهان، حیوانات و باکتری ها برای تولید انبوه با کیفیت 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 کمتر و افزایش سریع پیشرفت ژنتیکی اشاره کرد. از اهداف شبیه سازی در آزمایشگاه های کشورهای مختلف می توان به امکان بازیابی جوانی، کمک 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 کاربردهای نظامی اشاره کرد.
شبیه سازی (cloning) یکی از پیشرفته ترین یافته های بشر در زمینه علم پزشکی و مهندسی ژنتیک است که هر مرحله از پیشرفت آن با جنجال های فراوانی همراه بوده است.
امکان شبیه سازی انسان از زمانی در مجامع علمی مطرح شد که دانشمندان اسکاتلندی در مؤسسه روسلین «دالی» را تولید کردند. این گوسفند شبیه سازی شده که به «دالی گوسفنده» مشهور شده بود، گوسفندی بود که تولید آن در سراسر دنیا با عکس العمل های متفاوتی از جنبه های علمی و اخلاقی مواجه شد.
این کار که در سال ۱۹۹۷ از سوی مجله نیچر به عنوان مهم ترین دستاورد علمی سال انتخاب شده بود، افق جدیدی درعلم ژنتیک درپیش روی دانشمندان گشود و امیدواری های فراوانی را برای بهبود زندگی انسان ها ایجاد کرد.
به دلیل حساسیت های فراوانی که تولد دالی دربرداشت، رسانه ها و مطبوعات توجه خاص وفراوانی را به پدیده شبیه سازی نشان دادند، اما این نوع از شبیه سازی تنها یک نوع خاص از روش های موجود شبیه سازی است.
● تاریخچه شبیه سازی
اصل دانش مهندسی ژنتیک که اوج آن را می توان شبیه سازی انسان دانست به انقلاب میکروبیولوژی بازمی گردد که با کشف فرمول DNA یعنی همان ساختار بنیادین حیات و عامل پیوند و ترکیب ژن آغاز می شود. این فرمول را فرانسیس کریک و جیمز واتسن از محققان دانشگاه کمبریج در سال ۱۹۵۳ کشف کردند.
استنلی کوهن از دانشگاه کالیفرنیا و هربرت بویر از دانشگاه سانفرانسیسکو توانستند به کشف امکان شبیه سازی ژن ها دست یابند که این کشف 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 کشف بسیاری از شرکت 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 کند تا این که در سال ،۱۹۸۸ تولد موشی را که به روش شبیه سازی تولیدشده بود جشن گرفت.
پس از این موفقیت های چشمگیر دولت آمریکا گروهی از دانشمندان را به سرپرستی جیمز واتسن مأمور بررسی و تعیین موقعیت هشتادهزار ژن که از جمله ژن های اصلی در حیات انسان هستند، کرد.
در سال های بعد با کمک گرفتن از ابر رایانه ها بخش مهمی از رشته رمزهای تمامی ژن های انسان استخراج و در یک بانک اطلاعات (Data Base) جمع آوری شد و این نخستین گام ها در راهی طولانی برای رسیدن به انسان هایی مصنوعی بود.
● کلون سازی
کلون سازی به معنای به وجود آوردن موجوداتی است که ازنظر ژنتیکی مشابه یکدیگر باشند که این کار 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 یک موجود مستقل تبدیل می شود. هر تکه از جنین قابلیت تبدیل شدن به یک جنین کامل را دارد. به همین روش دوقلوهای تک تخمی به وجود می آیند که از نظر ژنتیکی کاملاً به یکدیگر شبیه اند.
این گونه از کلون 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 کشورهای مختلف اعلام کرده اند که این روش از کلون سازی یک روش پزشکی است که باید تحت کنترل اخلاقی شدید قرار بگیرد.
۲) انتقال هسته سلولی
در این روش از کلون سازی، هسته سلول به بستری که از قبل فراهم شده است، انتقال می یابد و با توجه به آماده بودن این بسته برای رشد و تکثیر سلول هسته سلول تکثیر شده و موجود جدید به وجود خواهدآمد.
● سلول بنیادی
سلول بنیادی به سلولی اطلاق می شود که توانایی تقسیم شدن و تبدیل به سلول های جداگانه را داشته باشد که تخمک لقاح یافته این توانایی را درحدبالایی دارد. زیرا می تواند تقسیم شده و به صورت یک موجود زنده کامل تکوین یابد.
تخمک لقاح یافته چندظرفیتی است، بدین معنی که از هر نظر توانایی رشد و تکامل را دارد.
این توانایی بعد از تقسیم شدن تخمک به دو یا چند سلول به قوت خود باقی است به گونه ای که هرکدام از سلول های تقسیم شده پس از جداشدن قادر به رشد و تبدیل به یک جنین کامل هستند.
سلول های بنیادی یا همان Stemcellها در کودکان و بزرگسالان وجوددارد که این سلول ها در مغز استخوان و در خون افراد یافت می شود.
● روش های شبیه سازی
هم اکنون شبیه سازی به ۳ روش در مراکز 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 سوماتیک را که هسته آن ها حاوی تمامی ژن های موجود است، جداکرده و پس از تیمار الکتریکی یا شیمیایی، این هسته را در داخل یک تخم لقاح نیافته که هسته آن از قبل خارج شده است، قرارمی دهند و سپس مجموعه حاصل را در رحم مادری که به طور مصنوعی شرایط آبستنی درآن تلقیح شده لانه گزینی می کنند. در نهایت موجود جدید کاملاً شبیه فردی خواهدبود که سلول سوماتیک از آن گرفته شده است.
▪ شبیه سازی رویانی
این روش همان روشی است که 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 یک سلول را جدا و با تحریکات فراوان این سلول را به ادامه تقسیم تا حد به وجود آمدن یک جنین مستقل وادار می کنند.
▪ شبیه سازی درمانی
در این شیوه از شبیه سازی، ابتدا با استفاده از سلول های سوماتیک شبیه سازی انجام می شود و در مرحله اول جنینی از رویانی که حاوی چندسلول است تعدادی سلول جدا و در محیط کشت ایزوله سلول موردنظر تکثیر می شود. هدف از این روش از کلونینگ تولید بافتی است که فرد از دست داده است.
● مراحل شبیه سازی
۱) هسته زدایی ازتخمک گیرنده
۲) انتقال سلول دهنده به درون تخمک گیرنده
۳) ایجاد پیوستگی میان سلول دهنده و تخمک گیرنده
۴) کشت درانکوباتور
۵) انتقال رویان درحال رشد به داخل رحم
● کاربردهای شبیه سازی
۱) تولید فرآورده های دارویی
ژن پروتئین در یکی از مراحل شبیه سازی وارد ژنوم جاندار می شود. فرآورده این ژن را می توان از شیر جاندار یا تخم آن استخراج کرد.
۲) تولید اندام پیوندی
با دستکاری ژنتیکی می توان جانداری تولیدکرد که 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 یک گوسفند شیرده می توان گله ای از گوسفندهای شیرده تولیدکرد.
۴) تولید جانوران آزمایشگاهی
اگر انسان توانایی خلق جانورانی را داشته باشد که از بدو تولد حامل بیماری های انسانی باشند امکان 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 یکی از والدین احتمال داشتن نوزادی سالم را افزایش خواهدداد.
۶) امکان باروری
افرادی که با روش های عادی امکان بچه دار شدن را ندارند می توانند از شبیه سازی کمک گرفته و بچه دار شوند.
۷) نجات جانوران درحال انقراض
با استفاده از شبیه سازی می توان حیواناتی را که نسل آن ها درحال انقراض است شبیه سازی بدین ترتیب از انقراض آنها جلوگیری کرد.
۸) بازسازی سلول ها
با استفاده از شبیه سازی می توان برای بازسازی سلول ها یا بافت هایی که براثر بیماری یا جراحت صدمه دیده اند، سودجست.
۹) تولید اندام کامل
با بهره گیری از شبیه سازی می توان یک اندام کامل را در آزمایشگاه پرورش داد و آن را جایگزین اندام آسیب دیده کرد
----------------------------------------------------------------------------------------------------
شبیه سازی به معنی تولید مثل به روش غیرجنسی از افراد انتخاب شده به گونه ای است که نسل ایجاد شده از آنها از نظر محتوای ژنتیکی کاملا شبیه همتای خود باشد.
شبیه سازی به معنی تولید مثل به روش غیرجنسی از افراد انتخاب شده به گونه ای است که نسل ایجاد شده از آنها از نظر محتوای ژنتیکی کاملا شبیه همتای خود باشد. اساس شبیه سازی ، انتقال هسته سلول (پیکری یا بنیادی) به تخمک بدون هسته می باشد.فرآیند انتقال هسته شامل ۲قسمت اساسی است:
۱) خروج هسته از تخمک
۲) جایگزین کردن آن با سلول دهنده.این تکنیک برای اولین بار در سال ۱۹۳۸ میلادی از سوی هانس اسپمن انجام شد. مشکلات بسیاری در راه شبیه سازی پستانداران وجود داشت تا آن که محققان اسکاتلندی توانستند گوسفند کلون شده به نام دالی (Dolly) را تولید کنند. به این ترتیب آنچه در ذهن محققان و دانشمندان غیر ممکن می نمود، امکان پذیر شد و شبیه سازی آرام آرام مسیر ترقی و پیشرفت خود را طی کرد.
● انواع شبیه سازی ۲ نوع شبیه سازی وجود دارد:
۱) شبیه سازی تولید مثلی که باهدف بقای نسل و دارا شدن فرزندی همتای والد (از نظر محتوای ژنتیکی) صورت می گیرد. در این روش از سلول سوماتیک یا پیکری برای انتقال هسته استفاده می شود.
۲) شبیه سازی درمانی که هدف اصلی آن به دست آوردن سلول بنیادی جنینی است که بتوان از آن در درمان ناتوانی ها و بیماری ها (بخصوص بیماری های تحلیل برنده) استفاده کرد. از آنجا که سلول بنیادی (سلولهای تمایز نیافته ای که با شرایط مناسب دارای توانایی تمایز به انواع سلولهای بالغ هستند) چند ظرفیتی است ، به نظر می رسد شبیه سازی با استفاده از چنین سلولهایی برای به دست آوردن بافتها یا اندام های دچار مشکل ، بتواند چشم اندازی روشن از آینده ای زیباتر برای این بیماری فراهم کند.
اگرچه در ابتدای امر ، ورود شبیه سازی درمانی از نوع پیوند عضو از گونه ای دیگر ، به قلمرو پزشکی غیرممکن می نمود ، اکنون این روش به اندازه ای قدرتمند می نماید که خارج از مرزهایی که پیش از این طب را محدود کرده بود ، فعالیت می کند و امیدوار است که خدمت ارزنده ای را به بشریت تقدیم کند.
● کاربردها و اهمیت شبیه سازی
▪ کاربرد در علوم پایه: یکی از کاربردهای شبیه سازی در بیولوژی یا زیست شناسی تکوینی است که در آن بدقت ، روند تکوین جنین بررسی می شود و با بررسی تمایز زدایی از سلولها ، تشخیص روند تشکیل سلولهای تمایز یافته مشخص خواهد شد.
▪ کاربرد در درمان: تولید جنین کلون تا مرحله بلاستوسیت (مرحله ۱۶ سلولی) به منظور تولید سلولهای بنیادی جنینی که سلولهایی با توانایی بالا برای تبدیل به بافتهای مختلف و تکثیر نامحدود هستند.
▪ کاربرد اقتصادی: عمده ترین کاربردهای شبیه سازی از نظر اقتصادی در شبیه سازی حیوانات مزرعه متبلور می گردد که عبارتند از:
۱) تکثیر صفات ممتاز طبیعی: یک اسب قهرمان را می توان با این تکنیک تکثیر کرد.
۲) تکثیر صفات مصنوعی: به عنوان مثال گوسفند یا بزی ایجاد نمایند که در شیر آن آلبومین یا انسولین انسانی وجود داشته باشد و صدها مثال دیگر (این حیوانات را ترانس ژن گویند).
۳) نجات و حفظ گونه های در حال انقراض: با کمک شبیه سازی می توان گونه های در حال انقراض را نجات داد.
● کلیات فرآیند شبیه سازی شبیه سازی حیوانات ، یک فرآیند چند مرحله ای است که شامل:
۱) سلول اهداء کننده هسته شامل:
سلولهای کومولوس (توده اپی تلیال اطراف فولیکول تخمدان) ، سلولهای سرتولی (سلولهای نگهدارنده اسپرم) ، فیبروبلاست جنینی ، سلولهای گرانولوزا، سلولهای به دست آمده از موجودات کلون شده (سلولهای نسل دوم) و سلولهای بنیادی هستند.
۲) سلول گیرنده
در حال حاضر ، تخمک به عنوان تنها گیرنده هسته و منبع مهیاکننده سیتوپلاسم (چه در لقاح طبیعی یا شبیه سازی) است.
۳) خروج هسته از تخمک گیرنده
روش بی هسته سازی با سوزن بسیار ظریف مخصوصی در شرایط آزمایشگاهی انجام می شود و هسته تخمک خارج شده و به یک تخمک بدون هسته تبدیل می شود.
۴) فرآیند انتقال هسته
فرآیندی است که اجازه انتقال هسته یک سلول (سلول دهنده) را به دیگری (سلول گیرنده) میدهد. سلول گیرنده اغلب تخمک بالغ پستانداران است که کروموزوم آن خارج شده و در واقع حکم سیتوپلاست را داراست.
۵) کشت و انتقال جنین
جنینهای بازسازی شده ، حداقل به مدت ۵روز در محیط کشت جنین نگهداری شده تا به میزان قابل قبولی از تکامل برسد و در صورت امکان ، اجازه انتقال آن به روش غیرجراحی صادر شود. در چنین فرآیندهایی ، جنین به روش لاپاراتومی و از طریق لوله رحمی به رحم منتقل می شود. بنابراین لازم است جنین مراحل ابتدایی تکامل یعنی مرحله هشت سلولی را طی کرده باشد.
● شبیه سازی حیوانات اهلی موقعیت کنونی و روند آینده می توان انتظار داشت الگویی که در آینده برای فناوری شبیه سازی مورد استفاده قرار خواهد گرفت ، در همان نخستین گام از سوی ۲ فاکتور اساسی تحت تاثیر قرار گیرد:
۱) میزان گستردگی تکنیک های حاضر (کنونی)
۲) میزان پذیرش چنین تکنیک هایی از سوی مصرف کنندگان همگام با روند پیشرفت شبیه سازی ، دانشمندان به منظور بهره وری بیشتر ، تغییرات دلخواه (شامل حذف یا اضافه کردن) ژنهای بیماری زا را در ژنوم هسته سلول دهنده ایجاد کردند. این تکنیک که هدف قرار دادن ژنها یا ترانس ژنیک خوانده می شود، خدمات ارزنده ای را در زمینه های پژوهش ، تشخیص و درمان بیماری ها ارائه می کند.