شبیه سازی

شبیه سازی

شبیه سازی(cloning)یکی از پیشرفته ترین دست یافته های بشر در زمینه علم پزشکی و مهندسی ژنتیک است که هر مرحله پیشرفت آن جنجال های بسیار زیادی را به همراه دارد.
● شبیه سازی حیوانات در شبیه سازی عکس عمل تمایز صورت می گیرد . یعنی باید یک سلول تمایز یافته سلول شروع کننده باشد و سلول های تمایز نیافته تولید کند . در ابتدا این کار غیر ممکن به نظر می رسید تا اینکه در دهه ۱۹۷۰ آزمایشهای اولیه ای انجام شد که در آنها هسته سلول تمایز یافته قورباغه به یک سلول تخم بدون هسته انتقال داده شد . در بعضی از این آزمایش ها سلول تخم تقسیم می شد و تکثیر می یافت حتی در بعضی موارد نوزاد قورباغه نیز به وجود می آمد ولی هیچ کدام به قورباغه بالغ تبدیل نمی شدند . سر انجام دکتر ویلموت و تیمش توانستند با خاموش کردن یک سلول تمایز یافته که از غدد شیری یک گوسفند بالغ گرفته شده بود و دوباره برنامه ریزی آن یک گوسفند کامل را به وجود آورند.
آگاهی از محتوای کامل ژنتیکی موجود کلون شده از فواید شبیه سازی است.
اهداف شبیه سازی الف) اهداف تولید مثلی :
این تکنیک تولید مثلی به منظور مزرعه داری ، حفظ حیوانات در معرض انقراض ، تولید مثل محصولات حیوانی بیشتر و سالم تر، صورت می گیرد . همچنین می توان با این روش به زوج هایی که قادر به بچه دار شدن نیستند نیز کمک کرد .
ب) اهداف درمانی :
در شبیه سازی می توان با کشت دادن سلول های بنیادی جنینی از کلون به انواع سلول های تخصص یافته دست یافت. این سلول ها قابل کشت و پیوند در بیماران هستند (جهت ،آلزایمر، پارکینسون ، دیابت ، بیمیری های قلبی و...)MS درمان
با همه علاقه ای که بشر به شبیه سازی دارد، این پدیده دارای خطرات و ایراداتی است. شبیه سازی باز تولیدی بسیار گران است و امید انجام مطلوب آن بسیار کم است. نزدیک به ۹۰ درصد اقدام های شبیه سازی در این زمینه به نتیجه نمی رسند و برای انجام یک شبیه سازی موفق، باید نزدیک به ۱۰۰ بار انتقال هسته ای صورت گیرد و در همین یک مورد موفق هم، حیوان شبیه سازی شده نسبت به عفونت ها بسیار غیرمقاوم است. نمونه آن هم دالی بود که بر اثر عفونت ریه مرد. علاوه برآن رشد تومورها در آن به سرعت انجام می شود و کوچکترین بیماری برای این نوع حیوانات، می تواند منجر به مرگ شود. اکثر این حیوانات رشد غیرطبیعی دارند و گاه به دلایل نامشخص به یک باره می میرند.
از میان حیواناتی که تاکنون شبیه سازی شده اند، می توان به گوسفند ها، موش ها، گاو ها و حیوانات خانگی از قبیل گربه اشاره کرد. اما یکی از وسوسه انگیزترین شبیه سازی ها، شبیه سازی حیوانات ما قبل تاریخ مانند دایناسورها است، بدین ترتیب که با استفاده از دی ان ای بازمانده از آنها در سنگواره ها، آن ها را شبیه سازی کرد.
هنگامی که این فرضیه مطرح شد، موافقت ها و مخالفت های زیادی با آن شد، اما این التهابات به زودی فروکش کرد، چون این موجودات بیش از ۶۵ میلیون سال پیش از بین رفته اند و این در حالی است که دی ان ای، فقط ۱۰ هزار سال عمر می کند. نظریه بعدی شبیه سازی ماموت ها بود که کمتر از ۱۰ هزار سال پیش زندگی می کرده اند. با این حال پیدا کردن دی ان ای مناسب ماموت ها غیرممکن به نظر می رسد.
مفهوم سلول بنیادی: سلول بنیادی در پستانداران به سلولی گفته میشود که قابلیت تقسیم شدن و تبدیل به سلول های تخصص یافته و تمایز یافته را دارا باشد.تخمک لقاح یافته این توانایی را در حد بالایی داراست، زیرا بالقوه میتواند تقسیم شود وبه صورت یک موجود زنده کامل تکوین یابد.تخمک لقاح یافته چند ظرفیتی است بدین معنی که از هر نظر توانایی رشد و تکامل را دارد..این توانایی پس از تقسیم شدن تخمک به یک یا حتی چهار سلول به قوت خود باقی بوده به گونه ای که هر کدام از سلولها پس از جدا شدن قادر به رشد و تبدیل به یک جنین کامل می باشند، از راه این فرآیند دو قلوها چند قلوها بوجود می آیند ، این چند قلوها موجودات شبیه سازی شده طبیعی هستند که دارای ساختار ژنتیک و سیتوپلاسمی یکسان میباشند پس پدیده شبیه سازی پدیده ای نو و باورنکردنی نیست و از آغاز حیات در سیاره زمین رخ داده است.
سلول های بنیادی یا stem cellدر کودکان وبزرگسالان وجود دارند. سلولهای بنیادی در مغز استخوان وبه تعداد کمتری در جریان خون هر کودک و بزرگسال یافت میشود.
سلولهای بنیادی رویانی انسان میتوانند با لقوه به صورت هر یک از210 نوع سلولی که جسم یک انسان را تشکیل میدهد رشد یابند.
در حال حاضر شبیه سازی به سه شیوه انجام میگیرد:
1. شبیه سازی رویانی 2. شبیه سازی DNA فرد بالغ 3. شبیه سازی درمانی که در این نوع شبیه سازی هدف تولید انسان به صورت کامل نیست بلکه هدف تولید سلولهای بنیادی رویانی است که برای اهداف درمانی به کار می رود .

مراحل شبیه سازی موجود زنده:1. هسته زدایی از تخمک گیرنده
2. انتقال سلول دهنده به درون تخمک گیرنده توسط میکرومانیپولاتور
3. ایجاد پیوستگی بین سلول دهنده و تخمک گیرنده توسط اتاقک آمیختگی
4. کشت رویان به دست آمده در انکوباتور به مدت 5 -3 روز
5. انتقال رویان در حال رشد به داخل رحم (مادر میزبان)
به منظور تداوم بخشیدن به قابلیت حیات سلول با منجمد کردن و نگهداری آن در دمای بسیار پایین شیوه ای است که دانشمندان از سال 1700 به کار گرفته اند ، این فرآیند قابلیت حیات سلول را تا زمان نا محدودی به حالت تعلیق در می آورد. این فن آوری به طور معمول برای نگهداری semen، رویان وانواع سلول و بافت های انسان و حیوانات کاربرد دارد و سلولها میتوانند بیش از نیم قرن
قابلیت حیات خود را حفظ کنند.
مزایای شبیه سازی : 1. تولید گونه های تراریختی : به این معنی که یک گونه حامل ژنهایی از گونه های دیگر باشد ، مثلا گاوها ،گوسفندان و بزها می توانند به این طریق تولید کننده مواد لبنی دارویی باشند.مثلا آنها میتوانند شیرهایی با ویژگی های زیر تولید کنند :
- شیر حاوی فاکتور انعقاد برای درمان هموفیلی
- شیر حاوی انسولین برای درمان دیابت
2. شبیه سازی رویانی حیوان
3. شبیه سازی رویانی انسان
با پیشرفت چشمگیری که در مورد سلول های بنیادی رویان انسان حاصل شده است میتوان با کشت این سلول ها بافت ها یا اعضای مصدوم را ترمیم یا جایگزین نمود ، میتوان پوست برای قربانیان سوختگی و سلولهای مغزی و طناب نخاعی برای افرادی که از گردن به پایین فلج شده اند تولید نمود.
با استفاده از این فن آوری زوج های نابارور میتوانند بچه دار شوندو پزشکان میتوانند به جای استفاده از موادی که برای بدن جنبه بیگانه دارند ، استخوان ،چربی ، بافت همبند یا غضروف تولید نمایند.
میتوان برای افرادی که دچارسرطان خون هستند مغز استخوان تولید نمود . توصیه میشود برای افرادی که در مراحل وخیم بیماری قلبی هستند و در انتظار دریافت قلب پیوندی به سر میبرند در کنار تجویز داروهای سرکوب کننده سیستم ایمنی از روش پیوند سلولهای بند ناف به عنوان یک روش کمکی استفاده شود.بر این اساس این ایده در دنیا مطرح شده است که نمونه سلولهای بند ناف هر شخص در ابتدای تولد گرفته شود وبرای سالهای بعد برای خود فرد ذخیره شود. با این عمل بیمار شانس بیشتری برای زنده ماندن تا زمان دریافت قلب را خواهد داشت.این روش بویژه در بیماران کهنسال که سلولهای بنیادی مغز استخوان آنها برای پیوند کافی نیست، اهمیت بالاتری دارد که این موارد اشاره جزئی به مزایای این فن آوری است.
انواع شبیه سازی ۱) فناوری دی ان ای باز ترکیب شده
در این قسمت می توان فناوری DNA باز ترکیب شده، شبیه سازیِ ، شبیه سازی مولکولی یا شبیه سازی ژنی را در کنار هم دسته بندی کرد، چون همه از یک پروسه مشترک پیروی می کنند. انتقال دستواره (تکه ای از دی ان ای اصلی که برای تکثیر از آن جدا می شود) از یک ارگانیزم به یک عنصر ژنتیک خود همانندساز مانند پلازمید باکتریایی. دانشمندانی که بر روی یک ژن خاص کار می کنند معمولاً از پلازمید باکتریایی برای تولید کپی های چند گانه همان ژن استفاده می کنند. پلازمیدها کروموزوم های اضافی خود همانندساز مولکول دایره ای دی ان ای هستند که جدا از ژنوم های معمولی باکتریایی هستند.
پلازمیدها و دیگر گونه های ناقل شبیه سازی، توسط محققان ژنوم انسان برای تکثیر ژن ها و دیگر تکه های کروموزوم که مواد شناسایی کافی برای تحقیق بیشتر تولید می کنند استفاده می شوند برای شبیه سازی یک ژن، یک تکه از دی ان ای که ژن مورد نظر را شامل می شود از دی ان ای کروموزومی توسط آنزیم های محدود کننده جدا می شود و سپس با یک پلازمید که توسط همان آنزیم های محدود کننده جدا شده است، ترکیب می شود. هنگامی که یک تکه از دی ان ای کروموزومی به ناقل شبیه سازی در آزمایشگاه وصل می شود، به آن مولکول دی ان ای بازترکیب شده گفته می شود. با انتقال این مولکول به سلول میزبان مناسب، دی ان ای باز ترکیب شده در کنار دی ان ای سلول میزبان باز تولید می شود.
۲) شبیه سازی باز تولیدی
شبیه سازی بازتولیدی فناوری است برای تولید یک حیوان که از همان هسته دی ان ای بهره می برد که حیوانی دیگر در همان زمان یا پیش از آن، آن هسته دی ان ای را داشته یا دارد. دالی گوسفند معروف اسکاتلندی ها با همین روش شبیه سازی شده بود. در این پروسه که انتقال هسته سلول تکثیر شونده نام دارد، دانشمندان مواد ژنتیک هسته یک سلول بالغ اهدا کننده را به یک تخم که هسته و همین طور مواد ژنتیک آن جدا شده اند منتقل می کنند. این تخم که دی ان ای یک سلول اهدا کننده را در خود دارد باید با جریان های شیمیایی یا الکتریکی مراقبت شود تا برای تقسیمات سلولی تحریک شود.
هنگامی که جنین شبیه سازی شده به سطح مناسبی از پیشرفت می رسد به رحم یک میزبان مؤنث منتقل می شود جایی که تا تولد به پیشرفت خود ادامه می دهد. موجودی که با روش انتقال هسته تولید می شود، نمونه شبیه سازی شده واقعی حیوان اهدا کننده نیست و فقط دی ان ای کروموزومی و هسته ای آن همانند حیوان اهدا کننده در این زمینه موفقیت پروژه دالی بسیار چشمگیر است چرا که اثبات کرد مواد ژنتیک یک سلول بالغ می توانند برای تولید یک ارگانیزم جدید کامل مورد استفاده قرار گیرند.
پیش از این دانشمندان بالاتفاق تصور می کردند هنگامی که سلولی به کبد، قلب، استخوان یا هر نوع دیگری از بافت های بدن تخصیص داده می شود، دیگر استفاده از آنها در بافت های دیگر امکان ندارد و دیگر ژن هایی که در سلول بودند و نیازی به آنها نبود غیرفعال می شوند. برخی محققین براین باورند که اشتباه یا کامل انجام ندادن پروسه باز برنامه ریزی، سبب مرگ، نقص عضو و معلولیت حیوانات شبیه سازی شده خواهد شد .
۳) شبیه سازی درمانی
این شبیه سازی که به شبیه سازی جنینی هم معروف است در واقع تولید جنین های انسانی برای استفاده در تحقیقات است. هدف از انجام این شبیه سازی تولید انسان های شبیه سازی شده نیست، بلکه هدف کشت سلول هایی است که می توانند در تحقیقات پیشبردی انسان و همچنین درمان بیماری ها مورد استفاده قرار گیرند. این سلول ها برای محققان بیومکانیک بسیار با اهمیت هستند برای این که می توان از آن ها برای تولید هر نوع سلولی که در بدن انسان وجود دارد استفاده کرد.
این سلول ها پس از گذشت ۵ روز از تقسیم تخم، از آن استخراج می شوند. پروسه استخراج باعث از بین رفتن جنین می شود که این مسأله نگرانی های اخلاقی فراوانی را در پی دارد. محققان امیدوارند روزی این سلول های ساختگی، جایگزین مناسبی برای سلول هایی شوند که بر اثر بیماری هایی نظیر آلزایمر، سرطان و... از بین رفته اند.
پس از آشنایی جزیی با روش های مختلف شبیه سازی، این سؤال مطرح می شود که اصلاً چرا انسان باید شبیه سازی شود؟ و یا این که آیا تا به حال هیچ انسانی شبیه سازی شده است؟ در مورد شبیه سازی انسان باید گفت که تا به حال هیچ انسانی از کشت سلول های یک انسان دیگر تولید نشده است. اما در مورد این که چرا انسان باید شبیه سازی شود، این گروه از دانشمندان موارد ذیل را ذکر می کنند.
یکی از کاربردهای شبیه سازی می تواند برای زوج ناباروری اتفاق بیفتد که تمایل بسیار زیادی به بچه دارند. این بچه که از یکی از والدین شبیه سازی می شود، مسلماً در دوران کودکی فشارهای فیزیولوژیکی بسیار زیادی را متحمل خواهد شد. کاربرد دیگر شبیه سازی می تواند شبیه سازی استعدادهای بشری برای چند نسل باشد. مثلاً می توان با استفاده از دی ان ای اینشتین، وی را شبیه سازی کرد، اما هیچ تضمینی نیست که اینشتین جدید همانند آلبرت با هوش ما همان راهی را برگزیند که اینشتین به خاطر آن به شهرت رسیده است. یکی دیگر از موارد شبیه سازی تولید جنین های تحقیقاتی است.
شبیه سازی DNA
این روش که در اصطلاح علمی DNA Cloning یا Molecular Cloning و یا Gene Cloning گفته می شود عبارت است از مجموعه عملیاتی که توسط آن قسمتی از DNA موجود مورد علاقه که قرار است شبیه سازی شود، به یکی از انواع موجودات ارگانیکی خود تکثیر منتقل می شود. معمولا" از باکتری های خود تکثیر یا Bacterial Plasmid ها برای اینکار استفاده می شود.
تظاهرات موافقین شبیه سازی انسان در نوامبر 2001 طی این شرایط DNA مورد علاقه توسط یک میزبان پردازش و تکثیر می شود. این تکنولوژی تقریبا" از سال 1970 استفاده می شود و از معمولترین فعالیت ها در آزمایشگاه های زیست شناسی می باشد. در این روش، دانشمندان معمولا" از ژن های خاصی برای کپی از یک ژن خاص استفاده می کنند.
- شبیه سازی از طریق تولدبه این روش Reproductive Cloning گفته می شود که بعنوان مثال توانایی تولید حیوانی را دارد که دارای DNA مشخص می باشد. این DNA ممکن است از یک حیوان زنده کنونی گرفته شود و یا حتی از بقایای یک حیوان مرده مربوط به سالهای دور.
Dolly گوسفندی که راجع به آن صحبت کردیم از این روش شبیه سازی شد. دانشمندان طی مجموعه عملیاتی که بنام Somatic Cell Nuclear Transfer - به معنی انتقال هسته سلولهای کالبدی - مشهور است، مشخصات ژنتیکی موجود مورد نظر را به نطفه ای که تمام خواص ژنتیکی آن برداشته شده است منتقل می کنند. البته نطفه جدید باید تحت مراقب های خاص الکتریکی و شیمیایی باشد تا توانایی تکثیر را داشته باشد. پس از آنکه جنین به حد قابل قبولی از رشد رسید، آنرا به داخل رحم یک حیوان ماده منتقل می کنند و از آن به بعد به رشد طبیعی خود تا تولد ادامه می دهد.
به دست انسان در سال 1997 Dolly یا هر حیوان دیگری که با این روش ساخته شود دقیقا" مشابه موجود مورد نظر نخواهد بود چرا که برخی از ویژگی های نطفه از همان ابتدای شکل گیری از پدر و مادر به نطفه منتقل می شوند. اما موفقیت پروژه Dolly در این بود که نشان داد سلولهای DNA یک حیوان بالغ می تواند برای رشد یک نطفه مورد استفاده قرار گیرد. تا قبل از این دانشمندان تصور می کردند سلولهایی که رشد می کنند و بالغ می شوند بسیاری از خواص اولیه خود را از دست می دهند و دیگر توانایی رشد از ابتدا را ندارند.
Dolly در سال 2002 هنگامی که شش ساله بود از دنیا رفت، علت مرگ او ناراحتی و بیماری در ناحیه ریه اعلام شد. دانشمندان هنوز نمی دانند که بیماری او ناشی از متفاوت بودن نوع تولد او دارد و یا اینکه یک بیماری عادی بود که ممکن است گریبانگیر هر جانداری شود.