انجمن بیوتکنولوژی دانشگاه گیلان



مقدمه

با توجه به اهمیت دارویی و زینتی برخی گیاهان (علاوه بر اهمیت کشاورزی آنها) ، مهندسی ژنتیک توانسته با تکنیکهایی مانند جدا سازی ، خالص سازی ، وارد کردن و تظاهر یک ژن خاص در میزبان موجب بروز صفت خاص یا تولید محصول خاصی شود. برای جدا کردن ژنها و انتقال آنها به گیاهان وجود یک بانک ژن ضروری است.


تصویر



بدین منظور امروزه بسیاری از ژنهای گونه‌های مطلوب کشاورزی در بانکهای ژن به صورت کلون شده ، نگهداری می‌شود و سپس در مواقع مورد نیاز ژنها به داخل گیاهان تزریق شده و گیاهان ترانس ژن تولید می‌شود. تعداد گیاهان ترانس ژن تاکنون به بیش از 5 هزار می‌رسد که در میان آنها ، تعداد کثیری استفاده کشاورزی دارند. موارد زیر از مهمترین اهداف انتقال ژن به گیاهان می‌باشند: 

ایجاد مقاومت در برابر حشرات

بیش از 40 درصد محصولات کشاورزی سالانه در جهان توسط حشرات از بین می‌روند. قبلا برای مبارزه با حشرات از ترکیبات شیمیایی مانند DDT استفاده می‌شد که آثار سوئی برای محیط زیست داشت. حدود 20 سال پیش ، بیولوژیستها باکتری باسیلوس تورژنیس را مورد شناسایی قرار دادند که با تولید نوعی پروتئین ، حشرات از بین می‌برد.

در دو دهه گذشته ، ژنهای این پروتئین را از باکتری جدا کرده و وارد سلول گیاهی کرده‌اند و به این صورت گیاهان خود قادر به تولید پروتئین مزبور بودند و حشراتی که از این گیاهان استفاده می‌کردند، دچار نقص جذب مواد غذایی شده و از بین می‌رفتند. 



تصویر

تولید بازدارنده پروتئینازها در برابر حشرات

هنگامی که یک گیاه مورد تهاجم حشره قرار می‌گیرد، ترکیبات مختلف مانند فنولها ، صمغها و ترکیبات بازدارنده پروتئینازها در برابر حشرات می‌سازند، اما مقدار این ترکیبات بازدارنده کم است. برای افزایش این مواد در گیاهان ، ژنهای خارجی کد کننده بازدارنده پروتئیناز را وارد سلول گیاهی می‌کنند، مانند سیب زمینی و توتون و به این صورت این ترکیبات در گیاه زیاد می‌شوند و در برابر حشرات مقاوم می‌گردند. 

تولید گونه‌های مقاوم به قارچها

دیواره سلولهای قارچی دارای کیتین به عنوان پلی ساکارید ، استحکام دهنده است. آنزیم کیتینازمی‌تواند این ترکیب را از بین ببرد. ژنهای مربوطه به سنتز کیتینازها شناسایی شده و به داخلسلولهای گیاهی انتقال داده شده‌اند و به این صورت گیاه بطور طبیعی در برابر قارچها ، مقاوم خواهد بود. 

مقابله با ویروسها

ژنهای مربوط به پروتئینهای سازنده کپسید به داخل سلولهای گیاهی انتقال می‌یابند. بدین صورت گیاهان بطور طبیعی تعدادی از پروتئینهای ویروس را سنتز می‌کنند. از گذشته مشخص شده است که اگر پروتئینهای کپسید یک ویروس نظیر موزائیک توتون قبل از آلودگی وارد گیاه شوند، توسط مکانیزمهایی ناشناخته باعث ایجاد مقاومت نسبت به آن ویروس می‌شود. مکانیزم این مقاومت شاید با تحریک سنتز فیتوآلکسین‌ها در ارتباط است. 



تصویر

تولید گیاهان مقاوم به علف کشها

استفاده از علف کشها امروزه بسیار گسترش یافته است. بعضی از علف کشها به صورت انتخابی عمل می‌کنند و بعضی از گیاهان خاص را از بین می‌برند و گران قیمت هستند و بعضی از علف کشها همه گیاهان را بین می‌برند و ارزان هستند. امروزه با استفاده از تکنیکهای انتقال ژن ، گیاهانی تولید شده‌اند که واکنش مهار شونده را به کمک آنزیم دیگر انجام می‌دهند و به این ترتیب ، تنها گیاه ترانس ژن مورد نظر به علف کشها مقاوم خواهد بود. 

تولید گیاهان مقاوم به استرس

تعدادی از پروتئینها ، گیاهان را در مقابل حرارت ، سرما ، کمبود آب و سایر استرسهای محیطی محافظت می‌کنند. امروزه با استفاده از ژنهای این پروتئینها ، تلاشهایی در جهت افزایش مقدار آنها در گیاه صورت گرفته است. به عنوان مثال در محیطهای خشک سعی کرده‌اند که مقدار اسید آمینه محلول در واکوئل مانند پرولین را افزایش دهند و فشار اسمزی سلول افزایش یابد و گیاه بتواند در این شرایط آب بیشتری جذب کند.

منبع: سایت دانشنامه 

نوشته شده در ۱۳۸۸/٦/۱٤ساعت ۳:٥٥ ‎ب.ظ توسط mojtaba rostami نظرات () |



تصویر

اطلاعات اولیه

گیاهان نه تنها اهمیت بسزایی در کشاورزی دارند، بلکه بعضی از گیاهان زینتی و دارویی ارزش اقتصادی بالایی دارند. امروزه از کدئین ، کیتین و دیگوکسین گیاهانی برای ضد درد ، ضد مالاریا و ضد التهاب قلب استفاده می‌شود. با توجه به گسترش علم تکثیر مریستم در جوانه ، نوک ریشه ، گرهک در زمینه تولید پروتئینهای جانوری مانند زنجیره سبک ایمونوگلوبین‌ها ، انسولین ، آلبومین سرم انسانی و ... گامهایی برداشته شده است.

برای جدا کردن ژنها و انتقال آنها به گیاهان وجود یک بانک ژن ضروری است. بدین منظور امروزه بسیاری از ژنهای گونه‌های مطلوب کشاورزی در بانکهای ژن به صورت کلون شده ، نگهداری می‌شود و سپس در مواقع مورد نیاز ژنها به داخل گیاهان تزریق شده و گیاهان ترانس ژن تولید می‌شود. تاکنون بیش از هزاران گونه گیاهی ترانس ژن تولید شده است. در کشورهای اروپایی استفاده از گیاهانی ترانس ژن به دلیل مخالفت نسلهای جدید و تعداد بالای طرفداران محیط زیست فوق‌العاده محدود است. 

تاریخچه

استفاده از گیاهان ترانس ژن از سال 1984 گسترش قابل ملاحظه‌ای یافته است. در این سال گروه تحقیقاتی در دانشگاه بلژیک زیر نظر پروفسور مونتاگو و در آلمان زیر نظر پروفسور شل موفق به انتقال ژن به سلولهای گیاهی با استفاده از پلاسمیدهای یک گونه باکتری به نام آگروباکتریوم گردیدند. 

تولید گیاه از طریق کشت سلولی

تولید گیاه از طریق کشت سلولی از نظر مهندسی ژنتیک اهمیت زیادی دارد. وقتی گیاه زخمی شود، تکه‌ای از بافت نرم اطراف آن را فرا می‌گیرد که به آنکالوس می‌گویند. اگر قطعه‌ای از این بافت نرم را در محیط کشت همراه با مواد غذایی و هورمونهای گیاهی قرار دهیم، سلولها تقسیم می‌شوند و یک توده سازمان نیافته‌ای از سلولهای تمایز نیافته به نام کالوس ، ایجاد می‌کنند که به این روش کشت کلونی گفته می‌شود.

سلولی از این کشت را می‌توان انتخاب کرد و به محیط کشت جدید انتقال داد. سلولهای موجود در کالوس قادر به دریافت DNA نمی‌باشند، چون دیواره آنها حاوی سلولز است. ولی اگر با آنزیم سلولاز دیواره را از بین ببریم، پروتوپلاست بدست می‌آید. پروتوپلاست قادر به جذب DNA نوترکیب می‌باشد و در ضمن قادر به رشد در محیط مناسب و تبدیل به گیاه کامل نیز می‌باشد. 



تصویر

ساختن گیاهان دو رگه با استفاده از ادغام پروتوپلاستی

برای ایجاد تغییرات ژنتیکی مطلوب در گیاهان بطور کلی دو روش غیر از آمیزش جنسی گیاهان وجود دارد. روش اول انتقال مستقیم DNA به درون پروتوپلاست است. این روش ساده‌تر است و برای خود محاسن و معایبی دارد. به عنوان مثال در بعضی گیاهان به ویژه تک لپه‌ایها بکار گیری حاملهای بیان ژن ، نتایج رضایت بخشی ارائه نمی‌دهد.

در روش دوم ، هنگامی که پرتوپلاستهای دو سلول دیپلوئید باهم ترکیب می‌شوند، یک سلول تتراپلوئید بدست می‌آید، در حالی که در بعضی از گیاهان می‌توان از دانه گروه آنها سلول هاپلوئیدتولید کرد و با الحاق چنین پروتوپلاستهای هاپلوئیدی امکان تولید گیاه دیپلوئیدی وجود دارد. شاید بدین طریق بتوان گیاهانی را که از نظر ناسازگاری جنسی دو رگه نمی‌شوند، از طریق الحاق پروتوپلاستی گیاه دو رگه بارور ایجاد کرد. 

نقش آگروباکتر و پلاسمید Ti در ایجاد تومور تاجی

از میان گروهی از باکتریهای خاک که به عنوان آگروباکتریوم شناخته شده‌اند، چندین گونه وجود دارد که می‌توانند گیاهان را عفونی کنند و سبب ایجاد تاول تاجی در گیاهان شوند. در این حالت یک توده یا کالوس از بافت توموری که در یک حالت غیر تمایزی در محل عفونت رشد می‌کند، ظاهر می‌شود.

هنگامی که سلولهای تاول تاجی درون محیط کشت قرار گیرند، آنها جهت تشکیل یک کشت کالوسی حتی عاری از هورمونهای گیاهی ، رشد می‌کنند. هنگامی که سلولهای تاول تاجی بوسیله آگروباکترویوم به صورت تومور در آمده باشند، حتی اگر تمام آگروباکترویوم را توسط مواد ضد میکروب از سطح گیاه حذف کنیم، سلولهای گیاهی به صورت تومور باقی می‌مانند. القاء تومور تاجی در گیاه توسط پلاسمید باکتری آگروباکتریوم صورت می‌گیرد که به داخل گیاه منتقل می‌گردد. 

پلاسمید Ti در آگروباکتریوم

پلاسمید Ti مولکولهای حلقوی هستند که دارای بخشهای مختلفی می‌باشند. قسمتی از آن به نام T-DNA وارد گیاه می‌شود، وظیفه T-DNA در داخل گیاه تولید هورمونهای اکسین و سیتوکینین است که باعث رشد تومور مانند قسمت زخم خورده گیاه می‌شوند. همچنین T-DNA یک اسید آمینه غیر ضروری برای گیاه به نام اوپین می‌سازد که این ماده به عنوان منبع ازت ، مورد استفاده خود آگروباکتریوم قرار می‌گیرد. 



تصویر

موتانهای پلاسمید Ti

با توجه به اینکه کروموزم باکتری نیز در ارتباط با برقراری رابطه میان آگروباکتریوم و گیاه نقش دارد، ولی از طریق هیبریداسیونو موتانهای فاقد پلاسمید Ti نشان داده شده است که قدرت ایجاد تومور تاجی وابسته به پلاسمید Ti است. آگروباکتریومی که فاقد پلاسمید Ti باشد، بیماری تاول تاجی ایجاد نمی‌کند. اگر توسط ترانسپوزون‌ها در توالی T-DNA تغییر بوجود آید، یا اوپینها سنتز نمی‌شوند، اما گال بوجود می‌آید و یا تومور القا نمی‌شود، این مطلب نمایانگر آن است که توالی T-DNA در ایجاد تومور موثر است. 

انتقال DNA به گیاه از طریق شوک الکتریکی

با توجه به اینکه آگروباکتریوم فقط سلولهای دو لپه‌ای را آلوده می‌کند، در سلولهایی مانند گندم ، برنج و ذرت از طریق شوک الکتریکی برای انتقال DNA به درون سلول استفاده می‌شود. برای استفاده از الکتروپوریشن به سلول گیاهی احتیاج به پروتوپلاست است، ولی تولید گیاه کامل از پروتوپلاست تک لپه‌ای مشکل است و در واقع اگر DNA مستقیما به سلول تزریق شود بهتر است، علاوه بر این از طریق تزریق DNA توسط تفنگ ذره‌ای می‌توان DNA را وارد سلولهای حاوی دیواره نمود. 



تصویر

کاربردهای انتقال ژن به گیاهان

از مهمترین اهداف انتقال ژن به گیاهان می‌توان موارد زیر را ذکر کرد. 
  • ایجاد مقاومت در برابر حشرات
  • تولید بازدارنده پروتئینازها در برابر حشرات
  • تولید گونه‌های مقاوم به قارچها
  • مقابله با ویروسها
  • تولید گیاهان مقاوم به علف کشها
  • تولید گیاهان مقاوم به استرس

چشم انداز

تاکنون آزمایشات متعددی برای ایجاد گیاهان ترانس ژنتیک از طریق پلاسمید Ti باکتری آگروباکتریوم و یا از طریق تفنگ ذره‌ای بکار برده‌اند و دانشمندان در فکر تولید انترفرون در گیاهان و در کشت سلول گیاهی هستند و از طرف دیگر تولید گیاهان برتر و با محصولات بیشتر یکی دیگر از اهداف مهندسی ژنتیک گیاهی می‌باشد. 

نوشته شده در ۱۳۸۸/٦/۱٤ساعت ۳:٥٢ ‎ب.ظ توسط mojtaba rostami نظرات () |




تصویر

دید کلی

با استفاده از فن‌آوری DNA نوترکیب ، مطالعه ساختمان و عملکرد ژن بسیار آسان شده است و جداسازی یک ژن از یک کروموزوم بزرگ نیاز دارد به:


  • روشهایی برای برش و دوختن قطعات DNA

  • وجود ناقلین کوچک DNA که قادر به تکثیر خود بوده و ژنهایی در داخل آنها قرار داده شود.

  • روشهایی برای ارائه ناقل حاوی DNA خارجی به سلولی که در آن بتواند تکثیر یافته و کلنی‌هایی را ایجاد کند.

  • روشهایی برای شناسایی سلولهای حاوی DNA مورد نظر.

    پیشرفتهای حاصل در این فن‌آوری ، در حال متحول نمودن بسیاری از دیدگاه‌های پزشکی ، کشاورزی و سایر صنایع می‌باشد.

    پیشرفتهای حاصل از دهها سال کار هزاران دانشمند در زمینه‌های 
    ژنتیک ، بیوشیمی ، بیولوژی سلول و شیمی فیزیک در آزمایشگاههای متعدد گرد هم آمدند تا فن‌آوریهایی برای تعیین موقعیت ، جداسازی ، آماده سازی و مطالعه قطعات DNA مشتق از کروموزومهای بسیار بزرگتر را ایجاد نمایند. تاکنون فن‌آوریهای کلون سازی DNA ، فرصتهای غیر قابل تصوری را برای تعیین هویت و مطالعه ژنهایی فراهم نموده‌اند که تقریبا در هر فرآیند بیولوژیک شناخته شده ، نقش دارند. این روشهای جدید ، تحقیقات پایه ، کشاورزی ، پزشکی ، اکولوژی ، پزشکی قانونی و بسیاری از زمینه‌های دیگر را دگرگون کرده‌اند.

تخمیرهای میکروبی

تعدادی از محصولات مهم صنعتی بوسیله میکروارگانیزمها ساخته می‌شوند که از بین آنها ، آنتی بیوتیکها مهمترین گروه می‌باشند. بوسیله مهندسی ژنتیک می‌توان میکروارگانیزمهایی ایجاد کرد که آنتی بیوتیک بیشتری تولید کنند و یا مشتقی از آنتی بیوتیک اولیه را بسازند. 



تصویر

واکسنهای ویروسی

واکسن ماده‌ای است که می‌تواند سیستم ایمنی را بر علیه یک عامل عفونی تحریک کند. معمولا از ویروسهای کشته شده به عنوان واکسن استفاده می‌شود، ولی همواره یک خطر احتمالی وجود دارد کهویروس بطور کامل غیر فعال نشده باشد. از آنجایی که معمولا قسمت فعال و ایمنی‌زایی ویروس ، پروتئینهای پوشش آن هستند، می‌توان پروتئینهای پوششی را به تنهایی و بدون قسمتهای دیگر تهیه کرد. برای این کار ژن مربوط به پروتئین پوششی را در یک باکتری و یا در یک ویروس غیر بیماری‌زا کلون می‌کنند و از آنها به عنوان واکسنهای بی‌خطر استفاده می‌نمایند. 

تولید پروتئینهای خاص

تولید پروتئینهای خاص از نظر پزشکی و تجاری ارزش دارد. تولید تجاری پروتئینهای انسان از طریق استخراج از بافتها یا مایعات بدن غیر ممکن یا بسیار گران است. با کلون کردن ژنهای مربوط به این پروتئینها در باکتریها تولید تجاری این پروتئینها ، امکان‌پذیر می‌گردد. 

حیوانات و گیاهان تغییر یافته

علاوه بر تولید محصولات ارزشمند بوسیله میکروبها ، از مهندسی ژنتیک می‌توان به منظور ایجاد گیاهان و جانوران تغییر یافته استفاده کرد. به این گیاهان و جانوران بطور کلی تغییر یافته ژنتیکی (Trasgenetic) ، گفته می‌شود. تغییرات ژنی این موجودات ، مواردی چون تولید محصولات بیشتر ، تغییر کیفیت گوشت و سبزیجات و تولید پروتئینهای خاص که بوسیله باکتریها ، نمی‌توان تولید کرد، را دربر می‌گیرد. این کار بطور کلی از طریق وارد کردن ژنهای نوترکیب در دوران جنینی به جانوران و در کشت بافت به گیاهان انجام می‌شود. 



تصویر

بیوتکنولوژی محیط زیست

باکتریها به دلیل تنوع متابولیزمی گسترده ، دارای یک خزانه ژنتیکی بسیار غنی می‌باشند. در بعضی موارد در این خزانه ژنهایی یافت می‌شوند که مواد آلوده کننده محیط زیست را تجزیه می‌کنند. ژنهای تجزیه بیولوژیکی بسیاری از مواد زاید فاضلابهای شهری و پسابهای صنعتی ، از باکتریهای موجود در طبیعت جدا شده‌اند. از این ژنها می‌توان برای کاهش آلودگیهای محیط زیست استفاده کرد.

مثالی از این کار ، ژنهای تجزیه کننده حشره کشهای کلردار ، مانند 5,4,2
- تری کلروفنوکسی استیک اسید ، کلروبنزن ، نفتالین ، تولوئن ، آنیلین و هیدروکربنهای مختلف دیگر می‌باشد. ژنهای مورد نظر از باکتریهای پسدوموناس ، آلکالیژنس و تعدادی از باکتریهای دیگر جدا شده و در پلاسمیدهای مختلف وارد شده است. همچنین پلاسمیدهایی ایجاد شده است که ژنهای تجزیه کننده چند ماده مختلف را بطور همزمان بر روی خود دارند. 

تنظیم ژنها و ژن درمانی

استفاده اولیه مهندسی ژنتیک در تولید محصولات مفید صنعتی و یا بهبود تولید بود، ولی مطالعات اخیر بر روی کنترل ژنهای خاص بنا شده است. امروزه قسمت اعظم تحقیقات پایه در مهندسی ژنتیک بر روی Antisense RNA که نقش مهمی در تنظیم ژنتیکی بیان ژنها به عهده دارد، پایه گذاری شده است. همچنین مطالعات گسترده‌ای بر روی امکان درمان بیماریهای ژنتیکی از طریق وارد کردن ژن سالم یعنی ژن درمانی در حال انجام است. 

تولید پروتئینها و هورمونهای کاربردی

یکی از کاربردهای عملی اولیه مهندسی ژنتیک تولید پروتئینهای مورد نظر بوسیله میکروارگانیزمهای سریع‌الرشد و تولید ارزان قیمت این پروتئینها بود. بسیاری از پروتئینها و پپتیدهای پستانداران ارزش دارویی زیاد دارند، ولی معمولا در مقادیر بسیار ناچیزی در بافتهای طبیعی وجود دارند و استخراج آنها مقرون به صرفه نمی‌باشد. این پروتئینها را می‌توان به راحتی در میکروارگانیزمها تولید کرد. 



تصویر

تولید هورمونها

بسیاری از هورمونها ، پپتیدها و یا پروتئینهای کوچک هستند. این هورمونها در کنترل متابولیزم بدن پستاندارن و مخصوصا انسان استفاده‌های خاص و مهمی دارند. یکی از مثالهای این تولیدات ، تولید هورمون انسولین می‌باشد. هورمون انسولین انسانی اولین داروی تولید شده بوسیله مهندسی ژنتیک بود که مصرف عمومی پیدا کرد. انسولین هورمونی است که بوسیله غده لوزوالمعده ترشح می‌شود و کمبود آن باعث بیماری دیابت می‌گردد.

بیماری دیابت گریبانگیر میلیونها نفر در سراسر جهان است که روش استاندارد درمان آن ، تزریق منظم انسولین است. چون انسولین پستانداران مختلف تقریبا مشابه می‌باشد، در ابتدا از انسولین جدا شده از لوزوالمعده گاو و یا خوک استفاده می‌شد، ولی انسولین غیرانسانی به اندازه انسولین انسانی موثر نیست و هزینه خالص سازی نیز گران می‌باشد، لکن امروزه این هورمونها توسط مهندسی ژنتیک تولید می‌شوند.

لازم به ذکر است که تولید هورمونهایی مانند انسولین یک کار ساده مهندسی ژنتیک نیست که فقط شامل وارد کردن ژن مربوطه به داخل حامل و کلون کردن آن باشد، زیرا بسیاری از هورمونها فقط قطعات کوچکی از پلی پپتیدهای بزرگ تولید شده بوسیله ژنها می‌باشند. 

چشم انداز

محصولات فن‌آوری DNA نوترکیب ، از پروتئینها تا موجودات مهندسی شده متفاوت می‌باشد. با این فن‌آوریها می‌توان مقادیر زیاد پروتئینها را برای مقاصد تجارتی تولید نمود. از میکروارگانیزمها می‌توان برای انجام کارهای اختصاصی استفاده نمود. با استفاده از مهندسی ژنتیک ، می‌توان صفاتی را در گیاهان و جانوران ایجاد کرد که برای کشاورزی و پزشکی مفید باشند. بعضی از محصولات این فن‌آوری برای استفاده مورد تائید قرار گرفته و تعداد زیادی در حال تکامل هستند. در طی چند سال اخیر ، مهندسی ژنتیک از یک فن‌آوری وعده دهنده به یک صنعت چند بیلیون دلاری تبدیل شده و بیشتر رشد آن در صنعت دارویی بوده است. 

نوشته شده در ۱۳۸۸/٦/۱٤ساعت ۳:٥٠ ‎ب.ظ توسط mojtaba rostami نظرات () |

نگاه کلی

مقدار اطلاعات موجود در یاخته‌های یوکاریوتی خیلی بیشتر از پروکاریوتهاست. فرصت عمل در جایگاه‌های متفاوت از هسته سلول تا سیتوپلاسم برای تنظیم کننده‌ها نیز بیش از پروکاریوتهاست. اطلاعات ژنتیکی در یوکاریوتها در ساختارهای کروموزومی که اغلب پیچیدگی زیادی دارند نهفته است و رونویسی و بروز ژنها در آنها کاهش تراکم قبلی این ساختار را ایجاب می‌کند. بنابراین در یوکاریوتها سیستمهای تنظیم کننده بیشتر ، دقیقتر و بویژه پیاپی هستند. این سیستمها در جایگاهها و در حد ساختارهای متفاوت سلولی عمل می‌کنند و می‌توانند وابسته به یکدیگر باشند. به عنوان مثال تنظیم بیان ژن مالتوز در بسیاری از یوکاریوتها نیز دیده می‌شود.

پروموترهای یوکاریوت اغلب شامل چندین جایگاه اتصال برای فعال کننده‌ها هستند و در بسیاری از موارد ، فعال سازی به توالیهایی نیاز دارد که از نقطه شروع نسخه برداری فاصله زیادی دارند. فقط تعداد کمی از ژنهای یوکاریوتی بوسیله 
رپرسور کنترل می‌شوند و نسخه برداری اکثر ژنهای یوکاریوتی ، در عدم حضور یک فعال کننده انجام پذیر نیست. در پروکاریوتها ، معمولا پروتئینهای تنظیمی و جایگاههای اتصال آنها هر دو شناخته شده است. در حالی که در یوکاریوتها در بسیاری از موارد فقط توالیهای تنظیم کننده DNA مورد شناسایی قرار گرفته است. تنها در موارد معدودی ، پروتئینهای تنظیمی یوکاریوتی و مکانیسم تنظیم نسخه برداری ، مورد بررسی قرار گرفته است. 

توالیهای شناسایی شونده بوسیله فعال کننده‌ها

تاکنون دو نوع معمول از توالیهای DNA یوکاریوتی که بوسیله فعال کننده‌ها باند می‌شود، شناخته شده است. یک نوع توالی فعال (Upstream Activating Sequenc) یا UAS می‌باشد که در ناحیه Upstream بسیاری از ژنهایی که فعال کننده آنزیمهای متابولیک در یوکاریوتهای تک سلولی ، مانند مخمر یافت شده است. این توالیها بوسیله فعال کننده‌هایی که سرعت شروع نسخه برداری از پروموتوهای مربوطه را به شدت افزایش می‌دهند، باند می‌شوند.

نوع دیگری از توالیهای فعال ، 
Enhancer می‌باشد که در یوکاریوتهای چند سلولی یافت می‌شود. برخلاف UAS ، Enhancerها می‌توانند در '5 یا '3 یک ژن قرار گیرند و حتی در صورت فاصله زیاد از جایگاه شروع نسخه برداری قادرند نسخه برداری را تحت تاثیر قرار دهند. 

تنظیم متابولیسم گالاکتوز در مخمرها

یکی از ژنهای یوکاریوتیک که توالی UAS و پروتئینهای باند شونده به آن ، هر دو مورد شناسایی قرار گرفته است، ژنی است که توسط پروتئین GAL4 درساکارومایسین سروزیه کنترل می‌شود. پروتئین GAL4 مونومری است با وزن مولکولی 99000 که نسخه برداری حداقل 5 ژن را کنترل می‌نماید. از آن جمله می‌توان ژنهای GAL10 و گالاکتوز پرمه‌آز را کد می‌نمایند.

در ژنوم مخمر ، این ژنها در دو طرف UAS قرار دارند و در دو جهت مخالف نسخه برداری می‌شوند. پروموترهای این دو ژن در یک ناحیه 680 جفت بازی که دو ژن را از یکدیگر جدا می نمایند، قرار گرفته‌اند. همچنین در ناحیه بین دو پروموتر، یک UAS جای گرفته است. با اتصال پروتئین GAL
4 به UAS ، UAS نسخه برداری هر دو ژن GAL1 و GAL10 را 1000 برابر افزایش می‌دهد. 

قسمتهای تشکیل دهنده UAS

UAS گالاکتوز از چهار جایگاه جداگانه مخصوص اتصال GAL4 تشکیل یافته است که به ترتیب از شماره I تا IV شماره گذاری شده است. هر یک از این جایگاه‌های اتصال ، از یک توالی 17 جفت بازی مشابه تشکیل یافته است و دارای تقارن دو طرفی است. میل ترکیبی GAL4 برای پیوند با هر یک از جایگاههای اتصال یکسان نیست و اتصال بین حداقل دو جایگاه (IV,III) به صورت همکاری انجام می‌گیرد.

هر چند آزمایشات نشان می‌دهند که سرعت نسخه برداری ژنهای GAL
1 و GAL10 ، با تعداد مولکولهای GAL4 باند شده به UAS ارتباط مستقیم دارد، فعالیت نسخه برداری به اشغال هر چهار جایگاه اتصال بوسیله GAL4 نیازی ندارد. بنابراین اثر GAL4 یک اثر اضافی است به این صورت که هر مولکول GAL4 بطور مستقل در تحریک نسخه برداری شرکت دارد. 

قسمتهای تشکیل دهنده GAL4

GAL4 از دو domain تشکیل شده است، یکی مسئول باند شدن به DNA و دیگری مسئول تحریک نسخه برداری ژنهای ناحیه down stream می‌باشد. همانند اپرونهای کد کننده آنزیمهای متابولیک در پروکاریوتها ، ژنهای GAL10 , GAL4 تنها در حضور سوبسترا که در این مورد گالاکتوز می‌باشد، نسخه برداری می‌شوند.

در عدم حضور گالاکتوز ، GAL
4 از طریق domain مسئول باند به DNA به UAS گالاکتوز متصل می‌شود ولی domain مسئول تحریک نسخه برداری آن ، بوسیله یک پروتئین تنظیم کننده منفی به نام GAL80 باند می‌شود. اتصال Gal80 به GAL4 از فعال سازی نسخه برداری GAL10 , GAL1 توسط GAL4 جلوگیری به عمل می‌آورد. با این حال در حضور گالاکتوز ، گالاکتوز به GAL80 باند سبب جدا شدن آن از GAL4 می‌شوند. در این حالت GAL4 قادر است نسخه برداری GAL10 , GAL1 را فعال نماید. 

ممانعت از نسخه برداری بوسیله گلوکز

هر چند، هر دو ژن GAL10 , GAL1 در حضور گلوکز نیز به صورت منفی تنظیم می‌شوند، کنترل این ژنها پیچیده تر از اینهاست این ممانعت از نسخه برداری بوسیله گلوکز ، مشابه جلوگیری کاتابولیتی در پروکاریوتهاست و در صورت حضور هر دو نوع قند (گلوکز و گالاکتوز) GAL10 , GAL1 در سرعتهای پایین ، نسخه برداری می‌شوند. گلوکز ، نسخه برداری GAL10 , GAL1 را از طریق جلوگیری از باند شدن GAL4 به UAS گالاکتوز بلوکه می‌کند.

اینکه آیا گلوکز عملا به GAL
4 باند می‌شود یا GAL10 , GAL1 بوسیله یک متابولیسمی از گلوکز تحریک می‌شوند، هنوز نامشخص است. بطور کلی domainهای فعالیت پروتئینهای یوکاریوتیک ، مانند GAL4 خیلی کم مورد شناسایی قرار گرفته ولی آنها را در سه طبقه تقسیم می‌نمایند.


  1. تعدادی از domoianهای فعالیت ، شامل نواحی طویلی هستند که یک آلفا هلیکس آمفی پاتیک با بار منفی را تشکیل می‌دهند. یک مثال از این نوع پروتئینها GAL4 می‌باشد. برای فعال سازی نسخه برداری ، domain فعالیت GAL4 لازم و ضروری است.

  2. تعدادی از domainهای فعالیت ، پروتئینهای غنی از گلوتامین هستند. پروتئین SP1 دارای domain از این نوع است قدرت فعال کردن نسخه برداری SP1 با برداشتن دو domain غنی از گلوتامین آن ، به شدت کاهش می‌یابد.

  3. تعدادی از domainهای فعالیت ، پروتئینهایی غنی از پرولین هستند. پروتئین CTF شامل domainای از این نوع است چگونگی تحریک نسخه برداری توسط domainهای فعالیت ، هنوز ناشناخته است ولی ممکن است، از طریق درگیر کردن پروتئینهای دیگر نزدیک RNA پلی مراز П ، اثر خود را اعمال نمایند. به عنوان مثال آزمایشات انجام شده در مخمرها نشان می‌دهند که GAL4 مستقیما با RNA پلی مراز П وارد واکنش نمی‌شود بلکه اثر خود را از طریقپروتئین دیگری اعمال می کند.

کنترل بیان ژن توسط توالیهای افزایش دهنده یا (Enhancers)

Enhancer نوع دوم از توالیهای فعال می‌باشد که در ارتباط با بسیاری از ژنهای کلاس П یافت شده‌اند. این توالیهای DNA بوسیله سه خصوصیت مشخص می‌گردند:


  1. Enhancerها اغلب در هر جهتی فعال هستند.

  2. Enhancer قادرند نسخه برداری را حتی در صورتی که از نقطه شروع آن هزاران جفت باز فاصله داشته باشند، تحت تاثیر قرار دهند. آنها بعضی اوقات در یک انترون یا در انتهای '3 یک ژن قرار دارند.

  3. Enhancer ها، نسخه برداری هر ژنی در مجاورشان را تحت تاثیر قرار می‌دهند.

بررسیها نشان می‌دهند که Enhancerها ، بسیاری از ژنهای ویروسی را نیز فعال می‌نمایند. این نوع Enhancerها که تحت عنوان ، Enhancerهای ویروسی شناخته می‌شوند، برای انجام عمل خود به فعال کننده‌های خاصی نیاز دارند. این ، خودش توجیهی است بر این سوال که چرا بعضی از ویروسها ، تنها در میزبانهای خاصی قادر به رشد هستند. 

روشهای عمل Enhancer

به نظر می‌رسد که Enhancerها در 4 روش متفاوت عمل می‌کنند.


  1. ممکن است، یک فعال کننده به یک Enhancer متصل و تحریک نسخه برداری را سبب شود، یا اینکه به جذب RNA پلی مراز به پروموتر ، کمک نماید. Enhancerهایی که به عنوان عناصر حساس به هورمون شناخته شده‌اند، به این روش عمل می‌نمایند.

  2. حضور Enhancerها ممکن است ساختمان DNA را در مجاورت ژنی که نسخه برداری می‌شود، تحت تاثیر قرار دهد. بنابراین این ناحیه از DNA را بیشتر در دسترس RNA پلی مراز قرار می‌دهند. مشاهده نسبتهای متفاوتی از پیریمیدین/ پورین در بسیاری از این Enhancerها که پذیرش ترکیب ساختمانی غیر طبیعی را در Invivo سبب می‌شود، این تئوری را حمایت می‌کند.

  3. Enhancerها ممکن است در جایی از DNA که به ماتریکس هسته ، متصل می‌باشد، قرار داشته باشند. بنابراین نگهداری DNA در این قسمت و افزایش غلظت موثر RNA پلی مراز را سبب می‌شوند.

  4. Enhancerها ممکن است، یک جایگاه بزرگ هدف ایجاد نمایند که RNA پلی مراز یا تعداد دیگری از پروتئینهای ضروری ، قبل از مهاجرت به پزوموتر ، در آن ناحیه با DNA باند می‌شوند. بر اساس این نوع مکانیسم ، مشاهده شده است. زمانی که یک جایگاه به پروتئین متصل شوند، در بین بعضی از Enhancerها و پروموترها قرار می‌گیرند، از عمل Enhancer جلوگیری به عمل می‌آید. به نظر می‌رسد که پروتئین باند شده ، مهاجرت پروتئین دیگر را Enhancer به پروموتر بلوکه می‌کند.

آزمایشات نشان می‌دهد که بعضی از Enhancerها تنها در یک بافت خاص هستند. به عنوان مثال در موش Enhancerهای ژنهای ایمونوگلولین ، تنها در سلولهای لمفوئید موثر می‌باشند. اینگونه مشاهدات ، موید این موضوع است که Enhancerهای خاص ، ممکن است بوسیله یک پروتئین تنظیم کننده باند شده به DNA که تنها در گلبولهای سفید خون یافت می‌شوند، تشخیص داده شوند. 

منبع: سایت دانشنامه
نوشته شده در ۱۳۸۸/٦/۱٤ساعت ۳:٤۸ ‎ب.ظ توسط mojtaba rostami نظرات () |

نها رمزهای شیمیای بنیادی هستند که طبیعت فیزیکی موجودات زنده را تعیین می کنند . ژ نها مسوول ساخت DNA هستند و DNA کنترل کننده سلول است که نحوه گسترش سلول را در تمام جهات تعیین می کند .
مهندسی ژنتیک یا Biotech روابطی است که منجر به ایجاد تغییر در ماده ژنتیکی( DNA )موجودات به روشی می شود که هرگز در طبیعت رخ نمی دهد زیرا نه انتخاب طبیعی و نه موتا سیون باعث پدید آمدن ژنهای طراحی شده انجام می دهیم به اثرات کوتاه مدت – که ممکن است ظاهرامفید باشد -پی ببریم ولی از اثرات طولانی مدت آنها واقعا بیاطلاعیم . 
دستکاری ژنتیکی مواد غذایی شامل وارد کردن ژ نهای موجودات زنده به دیگرموجودات می باشد که این روش برای بالابردن مقاومت گیاه در برابر علف کش ها ، کم کردن خسارات ناشی از سرما زدگی یا زیاد کردن سرعت رشد آنها انجام میشود . در نتیجه گونه جدیدی ساخته می شود .
به عقیده بسیاری از صاحب نظران مهندسی ژنتیک نه تنها گامی در جهت بهبود وضعیت بشر امروزی نمی باشد بلکه در تضاد کامل با تنوع زیستی می باشد .

محصولات ژنتیکیGEFOOD

 

1_ اثرات غیر قابل پیش بینی

دانش امروز برای دانستن این موضوع که ژ نها چگونه سازمان یافته اند بسیاری محدود است . هر گونه تغییر در هر نقطه از DNA به احتمالزیاد اثرات جانبی در بر داردکه غیر قابل پیش بینیو کنترل است . به چند مثال در این مورد توجه کنید : 
* لیگنین ماده استحکام بخش و حفاظت کننده برای گیاهان چوبی است .برای صنعت کاغذ سازی درختانی از راه مهندسی ژنتیک طراحی شده اند که تعداد لایه های لیگنین آن کاهش یافته باشد . با این حال مطالعات نشان می داده که وقتی ژ ن مربوط به ساخت لیگنین دستکاری شود تاثیرات منفی را باعث می گردد . ماند رشد غیر طبیعی درخت یا عدم رشد آن .
چون وارد کردن ژ ن جدید با بالاترین دقت امکان ندارد ،انتقال ژ ن ممکن است کنترل دقیق موجود بوسیله DNA را مختل کند .
مثلا ژن جدید می تواند واکنش شیمیایی درون سلول را غوض کند یا عملکرد سلول را از بین ببرد . این باعث نا پایداری ، بوجود آمدن سموم جدید و مواد آلرژ ن جدید می شود و از ارزش های مواد غذایی را تعییر می دهد .
* روغن کانولایی که بوسیله مهندسی ژ نتیک ساخته شده دارای سطح بالاتری از pro-vitamin A است . در عوض بدلیل بدلیل این دستکاری ویتامین E آن به طور محسوسی کم شده و ترکیب اسیدهای چرب آن تغییریافته است .
* وقتی پژ وهشگران در آمریکا سطح فیتواستروژن (ماده ای شیبه به هورمون در گیاه ) در سویای دستکاری شده را با سویای معمولی مقایسه کردند ، دریافتند که سطح این هورمون در سویای دستکاری شده کاهش یافته است .
* ویا ایجــاد و طراحی نوعی مخمر از طریق مهـندسی ژنتیک با هدف تـسریع در عمل تخمیر . اما این تغییر باعث ساخـته شدن متیلکلیواکزالmethyl- glyoxal شد که دارای خواص سمی و موتاژ نتیک می باشد .
* انتقال ژ ن (رمز) رنگدانه قرمز از ذرت به گل گیاه اطلسی ، نه تنها باعث تغییر رنگ سفید گل شده بلکه گل ها ،برگها و جوانه های بیشتری شدند . علاوه بر این ،مقاومت آنها را نسبت به قارچ افزایش داد اما باروری آنها را کاهش داد .

2 _ انجام ندادن آزمایشات کافی مربوط به امنیت غذایی بر زوی محصولات ژنتیکی.

اولین بار در سال 1996 هنگامی که سویای عرضه شده که در مقابل علف کش ها مقاوم بود مردم به وجود غذاهای ژنتیکی پی برند .
بیش از 40 در صد از محصولات سویای آمریکا صادر می شود ودر آن سال ها سویای ژنتیکی نیز همرا با سویای معمولی بصورت در هم صادر می شد .
در علم مهندسی ژنتیک درباره محصولات ژ نتیکی تئوری وجود دارد با نام شباهت کامل که می گوید این نوع محصولات از هر نظر کاملا شبیه به نوع معمولی است اما طبق یافته های علمی این فرضیه بسیار ناقض است و نمی تواند سلامت غذایی این محصولات را تضمین کند . زیرا محصولات ژنتیکی داری مولکول های جدید ممکن است باشند که کاملا غیر منتظره بوجود آمده اند و باعث سمیت یا آلرژی زایی می گردند.
پس یک محصول ژنتیکی می تواند کاملا شبیه نوع طبیعی خود باشد ولی دارای ترکیبات مضری باشد ما انتضارش را نداشتم.

3- محصولات ژنتیکی در مغاره ها

در سال 1998 محصولات ژ نتیکی با اقبال زیادی در آمریکا مواجه شـد روغن کانولا ،ذرت ،کتان و سویای مقاوم در برابر علف کش ها و آفت کش ها و آفت کش ها. سیب زمینی و کدوی مقاوم به ویروس ،روغن کانولا که دارای غلظت بالای اسید لوریک می باشد گوجه فرنگی که دیر می رسد یا پوست کلفتری دارد ،واکسن (vaccine) هاری، یک یک نوع باکتری که تثبیت نیترو ژ ن در خاک را بالا می برد . و هورمون رشد rBGH/ BST r که ساخت شیر را در گاوهای شیرده بالا می برند ، همه و همه بوسیله مهندسی ژنتیک ساخته شدند.

4 -نگرانی عمومی 
بجز موارد خاص ، دولت های کشورهای صنعتی مشتاقند تاغذاهای ژ نتیکی را رواج دهند.

انتخاب

مصرف کنندگان از عدم جداسازی وعلامت گذاری محصولات ژنتیکی نگرانند و چون اغلب عذاهای دستگاری شده اند غیر ممکنمی باشد.

سلامتی

مردم آگاه شدند که پایه های علمی برای نگرانی درباره محصولات ژ نتیگی وجود دارد . و دوست ندارند که غذای را که از سلامتی آن مطمعن نیستند جایگزین غذای قبلی خود کنند. ولی FDA مدعی شده که تفاوتی بین غذای معمولی و ژنتیکی وجود ندارد ولزومیبه جدا سازی و غیره نیست . ولی بسیاری از دانشمندان برجسته مخالف این نظرند اما امروز برای سرمایه داران پولشان برتری بیشتری نسبت به سلامتی مردم دارد . بنابراین سعی در مهار فشارهای وارده از طرف عموم می کنند.

نظام اخلاقی و اعتقادی:

برای عدهای از مردم مسئله سلامتی یا عدم سلامتی غذاهای ژنتیکی مطرح نیست بلکه این کارها را غیر معمول و غیر طبیعی ودر تضاد شدید با نظاماخلاقی بین انسان و طبیعت می دانند .
مهندسی ژنتیک در مجموع علم جدیدی است . پیش از این علم نگران و در گیر موضوع نظام خلقت بود حالا خود طبیعت را دستکاری می کند و اساس طبیعت را در هم می ریزد .
گیاهخواران مذهبی مانند هندوها ، بودایی ها دوست ندارند که درگیاهان و میوه های آنها ژ ن های حشره ، حیوان وحتی انسان باشد . یهودها و مسلمانان دارای اداب غذایی خاصی می باشند ، بطور مثال دوست ندارند مه در هویج مورد مصرفیشان ژن های خوک باشد . بنابراین این رهبران مذهبی از طیف وسعی از اعتقادات و مذاهب مخالف محصولات ژنتیکی هستند . با این وجود گوشت ها ،سبزیجات می توانند دارای ژنهای انسانی باشد بدون اینکه ما بدانیم یعنی به نوع در نظر برخی آدم خوری می کنیم و نمیدانیم که اغلب مردم مخالف این جور تغذیه اند .

سیاست :

نگرانی دیگر از این است که تحت پیمان تجارت آزاد بین المللی امور اقتصادی بر سلامت محیط زیست و اقتصاد ترجیح داده شود .
تجارت محصولات ژنتیکی تنها در دست چند شرکت چند ملیتی است مانند مون سانتو ،سین ژنتا ،آونتیس و دو پنت ،محققاً اینها تنها کسانی اند که از محصولات ژنتیکی نفع می برند .

محیط زیست :

شواهد زیادی است که نشان می دهد که مهندسی ژنتیک به اکوسیستم خطر تازه ای وارد می کند .زیرا باعث تهدید تنوع زیستی ، حیات وحش و کشاورزی پایدار می شود.
منتقدان فن آوری زیستی (Biotech) معتقدند موجودات طراحی شده بوسیله مهندسی ژنتیک که به محیط وارد می شوند ممکن است تغییرماهیت داده و به موجودی تبدیل شوند که هیچگاه نتوان جلوی آن را گرفت .
مهمترین مشکلی که مهندسین ژنتیک و محصولاتش برای محیط زیست ایجاد می کند این است که وقتی این محصولات یا موجودات در محیط رها می شوند دائما در برخورد با اکوسیستم ها می باشند . اکوسیستم هایی که حاصل میایون ها سال تکامل هستند .بطوری که دانشمندان برآورد کرده اند این موجودات یا محصولات باعث از هم پاشیدگی 1 درصد از اگوسیستم در سال می شوند .(!) 
مشکل بالقوه دیگر ویروس ها به ماده ژنتیکی میزبان خود تجاوز می کنند و معمولا آن را متلاشی کرده و برای ویروس های جدید آنها را دوباره به هم وصل می کنند . وقتی این اتفاق در خارج از آزمایشگاه می افتد ویروس جدیدی که ژن های دستکاری شده تشکیل یافته بوجود می آید ، وقتی این ویروس ها پراکنده می شوند چون طبیعی نیستند ، در طبیعت هم دشمن ندارند خطرناک اند و ممکن است باعث ایجاد بیماری جدید و مرگ و میر موجودات زنده گردند .

5- برچسب گذاری labeling

برچسب گذاری و جدا سازی مواد ژنتیکی حق مردم است تا بتوانند بین محصولات معمولی و ژنتیکی حق انتخاب داشته باشند .
طبق محاسبات انجام شده اینکار می تواند سالانه 4-5 میلیارد به صادرات کشاورزی آمریکا صدمه بزندو شواهد حاکی از آن است که آمریکا برای رسیدن به سود بیشتر به کشورهایی که در تجارت با آن هستند فشار می آورد تا جدا سازی محصولات ژنتیکی را انجام ندهند . از جمله این کشورها نیوزلند است که در فوریه 1998 مورد تهدید آمریکا قرار گرفت – زیرا این کشور دارای برنامه نظارت بر روی محصولات ژنتیکی می باشد .- با وجود اینگونه تهدیدها فشار روز افزون مردم و نگرانی آنها از سلامت محصولات ژنتیکی بیشتر دولت ها را مجبور به نظارت بر این محصولات و جدا سازی و رچسب زنی روی آنها کرده است .
بر اساس پیمان جداسازی محصولات ژنتیکی کشورهای عضئ این پیمان در سال 2001 شامل استرالیا و نیوزلند – کشورهای عضو اتحادیه اروپایی – جمهوری چک ، نروژ ، لهستان ، سوئیس، لتوانی ، روسیه ، فیلیپین کره ، ژاپن ، هنگ کنگ ،تایوان ، تایلند ،عربستان ، اسرائیل و مکزیک می باشد .
1. Genetic Engineerin 
2. Substantial Equivalence

* خصوصی سازی بهره برداری از محیط

تنوع زیستی امروز دسخوش موج خطرناک خصوصی سازی کشته که شامل بهره برداری از گیاهان -حیوانات و قسمت های خاصی از DNAمیشود حق بهر برداری تنها به اختراعات انسانی مربوط می شود و به اکتشافات ، زندگی یک موجود زنده مثل گیاه و … یا ژن های آنها اختراعات شخصی نیستند و برای همین هیچگاه نباید در کنترل خصوصی یا حق بهر برداری باشند .
مهندسی ژنتیک بوسیله حق بهر برداری از حیات نه تنها برروی موجودات زنده ای که خود ساخته کنترل می کند بلکه بر زنجیره غذایی و میراث ژنتیکی زمین نیز احاطه یافته است .
این حق بهر برداری به صنعت اجازه می دهد که موجوداترا استثمار کرده ودر مالکیت خصوصی خود قرار دهد و از این راه آنها را به فروش برساند .

* افشاگری

آزمایشات اخیر بر روی مواد غذایی کارخانه Nestle در کشورهای تایلند ،فلیپین ، هنگ کنگ نشان داده است که محصولات غذایی مانند غذای بچه و … اغلب به مواد غذایی تغییر ژنتیک یافته آلوده می باشند . به تازگی در تایلند بررسی ها نشان داده که 13 درصد محصولات فروخته شده به کودکان به ذرت ژنتیکی آلوده بوده اند.

مآخذ:

1.Green peace
2.An article about GE food by Dr. ron Epstein(Nov. 1996)

ترجمه : نسترن ناصریان

 ماخذ : جبهه سبز ایران

نوشته شده در ۱۳۸۸/٦/۱٤ساعت ۳:٤٥ ‎ب.ظ توسط mojtaba rostami نظرات () |

دید کلی

کاربردهای مهندسی ژنتیک تقریبا نامحدود به نظر می‌رسد. این علم کاربردهای زیادی در علوم پایه و همچنین تولیدات صنعتی ، کشاورزی و علوم پزشکی دارد. در زمینه علوم پایه ، بررسیهایی مانند مکانیزمهای همانند سازی DNA و بیان ژنها در پروکاریوتها ، یوکاریوتها و ویروسها و همچنین چگونگی ساخته شدن و تغییرات پروتئینهای داخلی سلول و همچنین مکانیزم ایجاد سرطان از جمله کاربردهای مهندسی ژنتیک است. در زمینه کشاورزی که زمینه بسیاری از کاربردهای مهندسی ژنتیک بوده است، تولید گیاهان مقاوم به آفات گیاهی و خشکی ، تولید گیاهان پرمحصول و تولید گاوهای دارای شیر و گوشت بیشتر ، را می‌توان نام برد. در زمینه کاربردهای انسانی ، تشخیص بیماریهای ارثی ، تولید انسولین انسانی ، تولید هورمون رشد انسان و ... را می‌توان نام برد. 

img/daneshnameh_up/8/85/16.jpg

تاریخچه

اهمیت بعضی از اصول علمی ، در زمان کشف آنها مشخص نمی‌شود، بلکه پس از مدت زمانی که می‌گذرد ارزش آنها معلوم می‌شود. یکی از مثالهای روشن این مساله کشف ساختمان سه بعدی DNA بوسیله واتسون و کریک در سال 1953 بود. این ساختمان نسبتا ساده باعث شد تا دانشمندان سیستمهای مختلف ژنتیکی را بررسی کنند. اما مطلب به همین جا ، ختم نشد و دانشمندان مختلف سعی کردند که از این اطلاعات استفاده نمایند. هدف آنها نیز بیان ساده‌ای داشت. آنها خواستند تا یک DNA را از یک موجود بگیرند و در موجود دیگر وارد نمایند تا اثرات آن ژن در موجود ثانویه بروز کند.

این علم نوین که به تدریج جای خود را در بین علوم دیگر پیدا کرد، با عناوین چون 
زیست مولکولی ، مهندسی ژنتیک و نهایتا DNA نوترکیب (Recombinant DNA) نامیده می‌شود. مثالی معروف از کارهای مهندسی ژنتیک تولید یک نوع باکتری اشرشیاکلی (E.Coli) است که قادر است انسولین انسانی بسازد. یا تولید گیاهان مقاوم به شوری و خشکی. 

مراحل مهندسی ژنتیک

  • انتخاب ژن مورد نظر
  • جداسازی ژن مورد نظر
  • وارد کردن ژن مورد نظر در حامل
  • تکثیر ژن در میزبان مناسب
  • انتقال حامل ژن به سلول هدف
  • تکثیر سلول هدف
  • تولید انبوه محصول یا ایجاد صفت مورد نظر

تولید DNA نوترکیب با استفاده از آنزیمهای محدود‌الاثر(Restriction)

  • گروهی از آنزیم های محدود‌الاثر هنگام برش ، توالیهای مورد شناسایی‌شان را بطور نامتقارن می‌شکنند، در نتیجه در انتهای قطعات DNA حاصله رشته‌های تکی با حدود 4 نوکلئوتید بوجود می‌آید که به این انتهای تک رشته‌ای ، انتهای چسبنده (Sticky end) می‌گویند. یکی از آنزیمها ECORI نام دارد که باعث ایجاد قطعاتی می‌شود که در انتهای خود ، چسبنده می‌باشند.

  • حال فرض کنید که دو قطعه متفاوت DNA بوسیله یک آنزیم محدودالاثر یکسانی برش داده شده‌اند، اگر قطعات حاصل از این برش با هم مخلوط شوند و شرایط مناسب فراهم شود انتهاهای چسبناک که مکمل هم می‌باشند بهم متصل می‌شوند. سپس بوسیله آنزیم DNA لیگاز این رشته‌ها به صورتکووالانسی بهم متصل می‌شوند.

  • هدف اصلی برش DNA در مهندسی ژنتیک ، اتصال دو قطعه DNA به یکدیگر می‌باشد. ولی هنگام اتصال قطعات DNA ممکن است بجای اینکه قطعات DNA بهم متصل شوند، دو سر یک مولکول DNA بار دیگر بهم بچسبند و در نتیجه نوترکیب صورت نگیرد. برای جلوگیری از این کار از آنزیم فسفاتاز قلیایی استفاده می‌کنند. به این صورت که پس از برش دادن حامل بوسیله آنزیم محدودالاثر فسفاتاز را به محیط واکنش می‌افزایند و در نتیجه فسفات انتهای 5 مولکول DNA در هر دو طرف جدا می‌شود و امکان اتصال دو سر مولکول حامل ، بدون DNA تازه ، به یکدیگر از بین می‌رود.

سیستمهای کلون کردن ژن

کلون کردن یک ژن خاص مهمترین مرحله مهندسی ژنتیک است. هدف از کلون کردن ژن به دست آوردن مقادیر زیادی از ژنهای خاص به صورت خالص می‌باشد. هدف اصلی کلون کردن ژن ، انتقال ژن مورد نظر از داخل یک ژنوم بزرگ و پیچیده به داخل یک حامل ساده و کوچک تکثیر آن است. 

مراحل کلون کردن ژن

  • جداسازی و قطعه قطعه کردن منبع DNA: منبع DNA می‌تواند، ژنوم کامل یک موجود باشد که در این صورت، باید آن را بوسیله آنزیم محدودالاثر برش داد و قطعات حاصله را برای کلون کردن بکار برد.

  • اتصال به یک حامل کلون (Cloning Vector): حاملهای کلون ، قطعات ژنتیکی کوچکی هستند که بطور مستقل توانایی تکثیر دارند و دارای محل برش بوسیله آنزیمهای محدودالاثر می‌باشند، ولی این برش نباید در محل همانند سازی این حاملها باشد.

  • ورود به داخل میزبان:DNA نوترکیب حاصل به روشهای مختلف وارد باکتری یا میزبان مورد نظر می‌شود.

  • شناسایی و جداسازی کلون حاوی ژن مورد نظر: این مرحله شامل جداسازی میزبانهایی است که ژن مورد نظر بوسیله حامل وارد آنها شده و به نحو موثر بیان می‌شود.

  • تولید تعداد زیاد سلولها و یا باکتریهای حاوی ژن: این کار به منظور جداسازی و بررسی ژن مورد نظر ، انجام می‌گیرد.

حاملهای کلون (Cloning Vector)

پلاسمیدها

قطعات DNA حلقوی هستند. که در داخل سیتوپلاسم باکتریها و جدا از کروموزوم آنها قرار دارند و بطور مستقل تکثیر می‌شوند. پلاسمیدها ، خصوصیات مفیدی برای استفاده به عنوان حامل دارند مانند: اندازه کوچک ، DNA حلقوی ، همانند سازی مستقل ، تکثیر زیاد و شاخصهای مفید دیگر مانند دارا بودن ژنهای مقاومت به آنتی بیوتیک که جداسازی کلنی‌های حاوی پلاسمید را راحتتر می‌کند. 

باکتریوفاژها (ویروس باکتری)

  • ویروسها به خاطر داشتن پروتئینهای خاص ، نفوذ بسیار موثر و اختصاصی را به داخل سلولهای میزبان انجام می‌دهند.
  • بعضی ویروسها در قسمتی از چرخه تکثیر خود ، نفوذ پایداری به داخل ژنوم میزبان دارند که این باعث پایداری بیان ژن در داخل سلول میزبان می‌شود.
  • ویروسها دارای پروموتورهای خاصی هستند که بوسیله سلولهای میزبانی شناخته می‌شوند و این باعث بیان مناسب ژنهای کلون شده می‌شود.

کازمیدها (Cosmids)

کازمیدها در حقیقت قطعات حاصل از دو انتهای ژنوم از دو انتهای ژنوم باکتریوفاژها لامبدا قرار بگیرند و در نتیجه وارد سلول Ecoli (باکتری اشرشیاکلی)شوند. در داخل سلول E.Coli این DNA به صورت حلقوی در آمده و مانند یک پلاسمید عمل می کند. 

فاسمیدها

یکی دیگر از حامل‌های DNA نوترکیب هستند که ترکیبی از ژنوم باکتریوفاژ و پلاسمیدها هستند. 

انتخاب میزبان مناسب

میزبان مورد نظر باید خصوصیاتی از قبیل پایداری ژنتیکی ، ژنوم کاملا شناخته شده مشخصات فیزیولوژیک معلوم ، توانایی پذیرش DNA خارجی ، داشتن یک شاخص خاص برای شناسایی در مواقع لزوم و ... را داشته باشد. یکی از شناخته شده ترین میزبانهای مورد استفاده باکتری E.Coli است. هنگام انجام کارهای ژنتیکی باید با مطالعاتی کافی یک سیستم حامل میزبان مناسب را انتخاب کرد و بکار برد. باسیلوس سوبتلیس (B.Subtilis) در مواردی که هدف از کلون کردن تولید یک پروتئین خالص می‌باشد، بر E.Coli ترجیح دارد. زیرا خصوصیات تخمیری این باکتری برای تولیدات صنعتی مناسب تر است. 

روشهای وارد کردن حاملها به داخل میزبان

ویروسها و باکتریوفاژها

برای ویروسها و باکتریوفاژها و همچنین DNA نوترکیب که در داخل کپسید ویروس ها قرار گرفته‌اند (کاسمیدها) روش ورود واضح است و همانند ورود معمولی ویروس ها در سلول های میزبان است. 
  • ترانسفورماسیون: برای این کار DNA نوترکیب را با باکتری مجاور می‌کنند. این روش یکی از متداولترین روشهای انتقال است.

  • الکتروپوریشن: در این روش قطعات DNA را در یک محیط دارای بار الکتریکی در مجاورت سلولها قرار می‌دهند. بار الکتریکی باعث ایجاد منافذ ریز درغشای سیتوپلاسمی می‌شود که این خود باعث تسهیل ورود قطعات DNA به داخل سلول می‌گردد.

  • تفنگ ذره‌ای یا تفنگ اسید نوکلئیک: در این روش دقیقا تنگی در مقیاس میکروسکوپی وجود دارد که گلوله آن قطعات DNA می‌باشد و DNA را به داخل سلول ، شلیک می‌کند.

img/daneshnameh_up/0/0a/b.Gen.10.gif

انتخاب کلونهای تغییر یافته

پس از اینکه DNA نوترکیب ساخته شد و در داخل باکتری میزبان ، انتقال داده شد. حال نوبت به انتخاب کلونهای باکتریایی می‌رسد که DNA نوترکیب مورد نظر به داخل آن انتقال یافته و به نحو موثری در داخل آن بیان شود. 3 خصوصیت در بین حاملین مشترک است. قدرت تکثیر در میزبان ، محل ورود ژن خارجی و یک شاخص انتخابی. 

شاخصهای انتخابی موجود بر روی حاملها

مقاومت به آنتی بیوتیکها

مقاومت به آنتی بیوتیکها معمولا یا بوسیله آنزیم هایی ایجاد می‌شود که باعث غیر فعال شدن آنتی بیوتیکها می‌شوند و یا با سنتز پروتئینهایی است که به روشهای مختلف باعث ممانعت از اثر آنتی بیوتیکها می‌شوند. هر دو نوع مکانیزم مقاومت فوق بوسیله قطعات ژنتیکی ، کنترل می‌شوند. این قطعات ژنتیکی را می‌توان در حاملها وارد کرد و از آنها به عنوان شاخصهای انتقال موثر استفاده کرد. 

نیازهای متابولیزمی

نیازهای متابولیزمی طیف وسیعی از مواد مختلف را شامل می‌شود. برای این کار از گونه‌های خاص از میزبان استفاده می‌شود که تونایی ساختن یک ماده متابولیزمی ضروری از دست داده‌اند، در نتیجه این باکتریها بر روی محیطهای بدون این ماده متابولیزمی رشد ، نخواهد کرد. برای مثال اگر یک باکتری توانایی تولیداسید امینه لوسین را نداشته باشد. بر روی محیط فاقد لوسین رشد نخواهد کرد.

حال اگر ما از حاملی استفاده کنیم که حاوی ژن سنتز لوسین باشد، باکتریهای میزبان حاوی این حاملها بر روی محیط فاقد لوسین رشد خواهند کرد. پس از اینکه کلنی‌های حاوی ژن نوترکیب انتخاب و جدا شدند، این کلنی‌ها را به میزان دلخواه تکثیر می‌دهند و سپس ژن تکثیر شده را برای بررسیهای بعدی استخراج کرده قرار می‌دهند. 

حاملهای بیان ژن (Expression Vector)

یک حامل بیان ژن حاصل است که نه تنها می‌توان از آن به عنوان حامل کلون استفاده کرد. بلکه این حامل دارای کی توالی تنظیمی می‌باشد که باعث می‌شود که بیان ژن مورد نظر تحت کنترل مهندسی ژنتیک قرار گیرد. یک حامل بیان ژن خوب باید دارای مشخصات زیرا باشد. هر چه قدر تعداد نسخه‌های یک ژن بیشتر باشد، میزان بیان آنها بیشتر خواهد بود. پلاسمیدها از این نظر مناسب هستند. قدرت آغازگری آن خوب باشد. الگوی خواندن آن مناسب باشد. بطور کلی وظیفه مهندسی ژنتیک ایجاد یک حامل مناسب است که بتوانند بطور موثری به داخل میزبان وارد شود به تعداد همانند سازی کند بطور موثر نسخه برداری شود - بطور موثر ترجمه شود. 

نوشته شده در ۱۳۸۸/٦/۱٤ساعت ۳:٤٢ ‎ب.ظ توسط mojtaba rostami نظرات () |


‌‌‌‌متخصصان‌ اصلاح‌ نژاد بیشتر روی‌ تنوع‌ صفات‌ کمی‌ می‌اندیشند و سعی‌ می‌نمایند با توسط روشهای‌ آماری‌ از همهِ اط‌لاعات‌ در برنامه‌های‌ انتخاب‌ استفاده‌ نمایند. این‌ روشها از سال1950 باپایه‌گذاری‌ متدهای‌ بیومتری‌ پیچیده‌تر همراه‌ شد .‌‌‌‌ژنتیک‌ کمی‌ تنها اثر تجمعی‌ ژنهایی‌ را که‌ باعث‌ ایجاد تفاوت‌ بین‌ افراد می‌شوند مورد توجه قرار می‌دهد و فرض‌ اصلی‌ آن‌ تفکیک‌ همزمان‌ بسیاری‌ از ژنهای‌ کوچک‌ اثر می‌باشد. این‌ موضوع‌مورد تردید است‌ که‌ همه‌ ژنهای‌ موِثر بر صفات‌ کمی، کوچک‌ اثر باشند و ممکن‌ است‌ بعضی‌ ژنهاسهم‌ عمده‌ای‌ در تنوع‌ ژنتیکی‌ داشته‌ باشند. برای‌ توضیح‌ بیشتر تفاوت‌ عملکرد ژنها بایدخصوصیات‌ ژنها به‌ تنهائی‌ نیز بررسی‌ شود . روشهای‌ آماری‌ مناسب‌ جهت‌ شناسائی‌ حیوانات‌دارای‌ ارزش‌ اصلاحی‌ مطلوب‌ توسعه‌ یافته‌ است‌ که‌ اساس‌ آن‌ حذف‌ هر چه‌ بیشتر عوامل‌ محیطی‌ واستفاده‌ از اط‌لاعات‌ حاصل‌ از عملکرد خود حیوان‌ و خویشاوندان‌ آن‌ جهت‌ انتخاب‌ و تخمین‌ آثارافزایشی‌ همه‌ جایگاههای‌ موِثر بر صفت‌ است. انتخاب‌ براساس‌ فنوتیپ‌ به‌ دلیل‌ آثاری‌ که‌ عوامل‌محیطی‌ روی‌ صفت‌ اندازه‌گیری‌ شده‌ دارند و نیز توارث‌ صفات‌ چند ژنی، اثر متقابل‌ بین‌ ژنها دریک‌ لوکوس‌ (غلبه) و بین‌ لوکوسهای‌ مختلف‌ (اپیستازی) با کاهش‌ سودمندی‌ روبروست‌ . درحال‌ حاضر کاربرد تکنیک‌ آماری‌ همچون BLUP ‌(7)، امکان‌ جدا کردن‌ آثار محیطی‌ از ژنتیکی‌ رافراهم‌ و در برنامه‌های‌ اصلاحی‌ بسیار سودمند واقع‌ شده‌اند. ولی‌ این‌ روشها ژنوتیپ‌ یک‌ فردراناشناخته‌ باقی‌ می‌گذارند و به‌ صورت‌ یک‌ جعبهِ سیاه‌ به‌ آن‌ می‌نگرند و مضراتی‌همچون‌ کاهش‌ واریانس‌ ژنتیکی، تثبیت‌ الل‌های‌ کشنده‌ و همخونی‌ را ممکن‌ است‌ بدنبال‌ داشته‌باشد. چرا که‌ در روشهای‌ ژنتیک‌ کمی‌ اط‌لاعات‌ ژنوتیپی‌ افراد بطور دقیق‌ قابل‌ ارزیابی‌نمی‌باشد بلکه‌ برآوردی‌ از آن‌ از طریق‌ فنوتیپ‌ و خویشاوندان‌ امکانپذیر است. 
‌‌‌‌شناخت‌ ملکولی‌ ژنهائی‌ که‌ بزرگ‌ اثر هستند ممکن‌ است‌ دیدگاه‌ جدیدی‌ برای‌ بهبود ژنتیکی فراهم‌ کند . علم‌ ژنتیک‌ ملکولی‌ در اصلاح‌ نژاد می‌کوشد با پرده‌برداری‌ از سیما و ساختار ژنها،نقش‌ دقیق‌ آنها را در تولید حیوان‌ شناسائی‌ و چگونگی‌ تغییراتشان‌ را در سطح‌ مولکولی‌ بررسی‌ نماید. 
‌‌‌‌شناسائی‌ طبیعت‌ کنترل‌ صفات، نه‌ تنها دستاوردهای‌ علمی‌ عمده‌ای‌ را به‌ همراه‌ داشته‌ بلکه برنامه‌های‌ اصلاحی‌ را به‌ یک‌ بازده‌ مناسب‌ هدایت‌ خواهد نمود که‌ این‌ دیدگاه‌ به‌ عنوان‌ انتخاب‌ به‌کمک‌ نشانگر(icon_cool.gif مشهور است‌. ژنتیک‌ ملکولی‌ و بیوشیمی‌ شکاف‌ و نقایص‌ ژنتیک‌ کمی‌ راپر کرده‌ و درک‌ ما را از علل‌ تغییرات‌ کمی‌ در سطح‌ ژن‌ بالا برده‌ است. 
‌‌‌‌در برنامه‌های‌ اصلاح‌ نژاد، مارکر یا نشانگر مولکولی‌ عبارتست‌ از تفاوت‌ در توالی نوکلئوتیدهایDNA ‌که‌ این‌ تفاوت‌ دارای‌ توارث‌ مندلی‌ است‌ این‌ قطعه‌ ویژه‌ متعلق‌ به‌ ژن‌ یا ژنهائی‌است‌ که‌ بطور معنی‌داری‌ در تنوع‌ بین‌ حیوانات‌ سهیم‌ هستند و در نتیجه‌ ممکن‌ است‌ بین‌ قطعه‌ویژه‌ای‌ که‌ نتاج‌ از والدین‌ دریافت‌ می‌نمایند و عملکرد نتاج‌ یک‌ ارتباط‌ مشاهده‌ شود در نتیجه‌می‌توان‌ نتاج‌ را براساس‌ قطعه‌ کروموزومی‌ که‌ از والدین‌ دریافت‌ کرده‌اند انتخاب‌ کرد .. 
‌‌‌‌بنابراین‌ خود نشانگر معمولا روی‌ عملکرد حیوان‌ بی‌تاءثیر است‌ ولی‌ با یک‌ ژن‌ تاءثیرگذارروی‌ عملکرد حیوان‌ یا توالی‌ مجاور متصل‌ بهQTL ‌آن‌ را ارزشمند می‌کند. ما با استفاده‌ از نشانگرژنتیکی‌ مستقیماإ روی‌ تنوع‌ ژنتیکی‌ نگرش‌ داشته‌ و با شناسائی‌ تنوع‌ در سطحDNA ‌قادر خواهیم‌ بودتفاوت‌ صحیح‌ ژنتیکی‌ دو فرد را بررسی‌ کنیم. 
‌‌‌‌روش‌ مناسب‌ ترکیب‌ اط‌لاعات‌ حاصل‌ از نشانگرهای‌ ژنتیکی‌ با روشهای‌ آماری‌ می‌باشد 
باعث‌ افزایش‌ دقت‌ و کاهش‌ فاصلهِ نسل‌ و نهایتاإ افزایش‌ پاسخ‌ به‌ انتخاب‌ می‌گردد ‌‌‌‌مزیت‌ انتخاب‌ به‌ کمک‌ نشانگر در یک‌ صفت‌ نسبت‌ به‌ روشهای‌ انتخاب‌ براساس‌ فنوتیپ بستگی‌ به‌ وراثت‌پذیری‌ صفت‌ دارد. انتخاب‌ براساس‌ نشانگر در موارد زیر مفید است: 
- وراثت‌ پذیری‌ صفت‌ کم‌ باشد 
- صفت‌ محدود به‌ جنس 
- صفت‌ در ابتدای‌ زندگی‌ باشد 
- اط‌لاعات‌ از والدین‌ جمعیت‌ حاضر وجود نداشته‌ باشد. 
- صفات‌ لاشه‌ یا صفاتی‌ که‌ اندازه‌گیری‌ آن‌ مشکل‌ و پرهزینه‌ است‌ 
‌‌‌‌عیب‌ انتخاب‌ براساس‌ نشانگر فقط‌ در احتمال‌ نوترکیبی‌ است‌ که‌ سودمندی‌ آن‌ را کاهش می‌دهد. از سه‌ راه‌ کلی‌ اط‌لاعات‌ مستقیم‌ بدست‌ آمده‌ از سطح‌ ژنها در برنامه‌های‌ اصلاحی‌ موِثراست: 
- نشانگرها می‌توانند فاصله‌ نسلی‌ را کاهش‌ دهند و اجازه‌ دهند که‌ انتخاب‌ در مراحل‌ زودتری‌ اززندگی‌ صورت‌ گیرد 
- دقت‌ انتخاب‌ را با فراهم‌ کردن‌ اط‌لاعات‌ بیشتر برای‌ تخمین‌ افزایش‌ می دهد. 
- نشانگر شدت‌ انتخاب‌ را افزایش‌ داده‌ و اجازه‌ انتخاب‌ کاندیدهای‌ اصلی‌ را از میان‌ تعداد زیادی‌کاندیدا برای‌ انتخاب‌ فراهم‌ می‌کند. 
Denise‌‌‌‌ 1998در یک‌ گزارش‌ از مرور منابع،QTL هائی‌ که‌ در جمعیتهای‌ گاو مشخص‌ شده بودند را بررسی‌ نمودند. در گاوهای‌ گوشتیQTL ‌هائی‌ برای‌ وزن‌ تولد، رشدشاخ، رشد قبل‌ ازشیرگیری‌ و چربی‌ پیدا شده‌ که‌ اینQTL ‌ها با مارکرهای‌ ژنتیکی‌ همبستگی‌ نشان‌ داده‌اند.همچنین‌ در گاو برای‌ تشخیص‌ هیپرتروفی‌ ماهیچه و بیماری‌ پومپ(11) از نشانگرهای‌ ژنتیکی‌مستقیم‌ آن‌ استفاده‌ می‌شود. علاوه‌ بر این‌ در گاوهای‌ شیر ده‌ مارکرهای‌ پیوسته‌ای‌ برای‌ شیر وترکیبات‌ آن، تولید پنیر و بیماریBLAD ‌گزارش شده‌ است‌. 
‌‌‌‌در خوکQTL ‌هائی‌ برای‌ باروری، رشد از تولد تا30 کیلوگرمی، چربی‌ پشتی‌ و شکمی گزارش‌ شده‌ است. 

کاربرد نشانگرهای‌ ژنتیکی‌ در آزمون‌ نتاج‌ 
‌‌‌‌در آزمون‌ نتاج‌ نرهای‌ جوانی‌ که‌ از نرها و ماده‌های‌ با ارزش‌ اصلاحی‌ بالا حاصل‌ شده‌است براساس‌ عملکرد50-100عدد از دخترانشان‌ آزمون‌ می‌گردند. در آزمون‌ نتاج‌ زمان‌ طولانی‌ صرف‌می‌شود بطوری‌ که‌ 5-6 سال‌ برای‌ تایید(proof) کاندیدا صرف‌ شود. تخمین‌ ارزش‌ اصلاحی‌ نرها ازروی‌ رکورد دختران‌ به‌ هزینه‌ای‌ بالغ‌ بر 45000 دلار به‌ ازای‌ هر نر نیاز دارد و تنها 10% از نرهای‌آزمون‌ شده‌ در یک‌ برنامهِ اصلاحی‌ انتخاب‌ می‌شوند.‌‌‌‌اگر چه‌ این‌ روش‌ به‌ طور موِثر شایستگی‌ ژنتیکی‌ گله‌ را بهبود می‌بخشد ولی‌ روشهائی‌ که‌ در آن ارزش‌ اصلاحی‌ یک‌ حیوان‌ سریعتر تشخیص‌ داده‌ شود ضروری‌ به‌ نظر می‌رسد .‌‌‌‌امروزهQTL ‌به‌ عنوان‌ اط‌لاعاتی‌ که‌ می‌توان‌ برای‌ انتخاب‌ افراد براساس‌ ژنوتیپ‌ استفاده‌ کرد 
برای‌ سرعت‌ بخشیدن‌ به‌ برآورد ارزش‌ اصلاحی، مطرح‌ گردیده‌ است. 
تاءثیر انتخاب‌ روی‌ ژنهای‌ بزرگ‌ اثر 
VAN Arendonk‌‌‌‌ و(1995)Bovenguisگزارش‌ کردند با توجه‌ به‌ اینکه‌ انتخاب‌ براساس نشانگر باعث‌ افزایش‌ فراوانی‌ ژنهای‌ بزرگ‌ اثر می‌شود، فقط‌ در پنج‌ نسل‌ این‌ سودمندی‌ ادامه‌ خواهدداشت‌ و در زمان‌ طولانی، فراوانی‌ اللهای‌ مطلوبQTL ‌تثبیت‌ می‌شود. لذا در دراز مدت‌ بهتر است‌که‌ از اط‌لاعاتQTL ‌کمتر استفاده‌ شود . 
‌‌‌‌برآورد ارزش‌ اصلاحی‌ حیوانات‌ با استفاده‌ از روشهای‌ موِثری‌ چونBLUP ‌که‌ مبنای رکوردهای‌ فنوتیپی‌ افراد می‌باشد باعث‌ افزایش‌ همخونی‌ و همچنین‌ کاهش‌ اندازهِ موِثر جمعیت‌می‌شود. 
‌‌‌‌درBLUP ما با تغییر فراوانی‌ ژنهای‌ کوچک‌ اثر، تنوع‌ ژنتیکی‌ را کاهش‌ نخواهیم‌ داد ولی‌ انتخاب‌ براساس‌ نشانگر که‌ هدف‌ آن‌ افزایش‌ ژنهای‌ بزرگ‌ اثرQTLاست، اعمال‌ شود این‌ استراتژی‌فقط‌ برای‌ انتخاب‌ کوتاه‌ مدت‌ (حداکثر 5 سال) مفید خواهد بود 
‌‌‌‌بهرحال‌ در هر دو روش‌ انتخابBLUP ‌و انتخاب‌ براساس‌ نشانگر آللهای‌ مثبت،QTL جمعیت‌ تثبیت‌ می‌شود و حداکثر پاسخ‌ ممکن‌ برایQTL ‌بدست‌ می‌آید با این‌ تفاوت‌ که‌ روشهای‌متداول‌ آماری، تفاوت‌ انتخاب‌ کمتری‌ را برای‌ تثبیت‌ ژنهای‌ بزرگ‌ اثر اختصاص‌ می‌دهند و در نتیجه‌در انتخاب‌ دراز مدت‌ روش‌ مبتنی‌ برBLUP نسبت‌ بهMAS ‌مفیدتر خواهد بود . 
آرش جوانمرد.

نوشته شده در ۱۳۸۸/٦/۱٤ساعت ۳:۳٦ ‎ب.ظ توسط mojtaba rostami نظرات () |

گستردگی‌و تنوع‌ کاربردهای‌ بیوتکنولوژی‌، تعریف‌ و توصیف‌ آنرا کمی‌ مشکل‌ و نیز متنوع‌ساخته‌ است‌.
برخی‌ آنرا مترادف‌ میکروبیولوژی‌ صنعتی‌ واستفاده‌ از میکروارگانیسم‌ها می‌دانند و برخی‌ آنرا معادل‌ مهندسی‌ ژنتیک‌ تعریف‌می‌کنند به‌همین‌ دلیل‌ در اینجا مختصراً اشاره‌ای‌ به‌ تعاریف‌ متفاوت‌ ازبیوتکنولوژی‌ می‌کنیم‌ که‌ البته‌ دارای‌ وجوه‌ اشتراک‌ زیادی‌ نیز هستند:(1)و (2)
• بیوتکنولوژی‌ مجموعه‌ای‌ از متون‌ و روشها است‌ که‌ برای‌ تولید، تغییر و اصلاح‌فراورده‌ها، به‌نژادی‌ گیاهان‌ و جانوران‌ و تولید میکروارگانیسم‌ها برای‌کاربردهای‌ ویژه‌، از ارگانیسم‌های‌ زنده‌ استفاده‌ می‌کند.
• کاربرد روشهای‌ علمی‌ و فنی‌ در تبدیل‌ بعضی‌ مواد به‌ کمک‌ عوامل‌ بیولوژیک‌(میکروارگانیسم‌ها، یاخته‌های‌ گیاهی‌ و جانوری‌ و آنزیم‌ها) برای‌ تولید کالاها وخدمات‌ در کشاورزی‌، صنایع‌ غذائی‌ و دارویی‌ و پزشکی‌
• مجموعه‌ای‌ از فنون‌ و روشها که‌ در آن‌ از ارگانیسم‌های‌ زنده‌ یا قسمتی‌ از آنهادر فرایندهای‌ تولید، تغییر و بهینه‌سازی‌ گیاهان‌ و جانوران‌ استفاده‌ می‌شود.
 
• کاربرد تکنیکهای‌ مهندسی‌ ژنتیک‌ در تولید محصولات‌ کشاورزی‌، صنعتی‌، درمانی‌ وتشخیص‌ باکیفیت‌ بالاتر و قیمت‌ ارزانتر و محصول‌ بیشتر و کم‌ خطرتر
• استفاده‌ از سلول‌ زنده‌ یا توانائیهای‌ سلول‌های‌ زنده‌ یا اجزای‌ آنها و فرآوری‌و انتقال‌ آنها به‌صورت‌ تولید در مقیاس‌ انبوه‌
• بهره‌برداری‌ تجاری‌ از ارگانیسم‌ها یا اجزای‌ آنها
• کاربرد روشهای‌ مهندسی‌ ژنتیک‌ در تولید یا دستکاری‌ میکروارگانیسم‌ها وارگانیسم‌ها
• علم‌ رام‌کردن‌ و استفاده‌ از میکروارگانیسم‌ها در راستای‌ منافع‌ انسان‌
تعاریف‌ بالا از بیوتکنولوژی‌ هرکدام‌ به‌تنهائی‌ توصیف‌ کاملی‌ از بیوتکنولوژی‌نیست‌ ولی‌ با قدر مشترک‌ گرفتن‌ از آنها می‌توان‌ به‌ تعریف‌ جامعی‌ ازبیوتکنولوژی‌ دست‌ یافت‌.
 
براستی‌ چرا چنین‌ است‌؟ هرچند که‌ با مرورزمان‌ دانشمندان‌ به‌ مفاهیم‌ مشترکی‌ در مورد تعریف‌ بیوتکنولوژی‌ نزدیک‌ شده‌انداما چرا هر متخصص‌ و دانشمندی‌ تعریف‌ جداگانه‌ای‌ از بیوتکنولوژی‌ ارائه‌ می‌دهدکه‌ درجای‌ خود نیز می‌تواند صحیح‌ باشد (نه‌ الزاماً جامع‌).
 
علت‌ این‌ حقیقت‌ را باید درماهیت‌ بیوتکنولوژی‌جُست‌.
 
بیوتکنولوژی‌ همانند زیست‌ شناسی‌، ژنتیک‌ یامهندسی‌ بیوشیمی‌ یک‌ علم‌ پایه‌ یا کاربردی‌ نیست‌ که‌ بتوان‌ محدوده‌ و قلمروآنرا بسادگی‌ تعریف‌ کرد. بیوتکنولوژی‌ شامل‌ حوزه‌ای‌ مشترک‌ از علوم‌ مختلف‌ است‌که‌ در اثر همپوشانی‌ و تلاقی‌ این‌ علوم‌ بایکدیگر بوجود آمده‌ است‌. بیوتکنولوژی‌معادل‌ زیست‌ شناسی‌ مولکولی‌، مهندسی‌ ژنتیک‌، مهندسی‌ شیمی‌ یا هیچ‌ یک‌ از علوم‌سنتی‌ و مدرن‌ موجود نیست‌؛ بلکه‌ پیوند میان‌ این‌ علوم‌ در جهت‌ تحقق‌ بخشیدن‌به‌ تولید بهینه‌ یک‌ محصول‌ حیاتی‌ (زیستی‌) یا انجام‌ یک‌ فرآیند زیستی‌ بروشهای‌نوین‌ و دقیق‌ با کارآئی‌ بسیار بالا می‌باشد.
 
بیوتکنولوژی‌ را می‌توان‌ به‌ درختی‌ شبیه‌ کردکه‌ ریشه‌های‌ تناور آنرا علومی‌ بعضاً با قدمت‌ زیاد مانند زیست‌ شناسی‌ بویژه‌زیست‌ شناسی‌ مولکولی‌، ژنتیک‌، میکروبیولوژی‌، بیوشیمی‌، ایمونولوژی‌، شیمی‌،مهندسی‌ شیمی‌، مهندسی‌ بیوشیمی‌، گیاه‌شناسی‌، جانورشناسی‌، داروسازی‌، کامپیوترو... تشکیل‌ می‌دهند لیکن‌ شاخه‌های‌ این‌ درخت‌ که‌ کم‌ و بیش‌ به‌ تازگی‌ روئیدن‌گرفته‌اند و هرلحظه‌ با رشد خود شاخه‌های‌ فرعی‌ بیشتری‌ را به‌وجود می‌آورند بسیارمتعدد و متنوع‌ بوده‌ که‌ فهرست‌ کردن‌ کامل‌ آنها در این‌ نوشته‌ را ناممکن‌می‌سازد.
 
تقسیم‌بندی‌ بیوتکنولوژی‌ به‌ شاخه‌های‌ مختلف‌نیز برحسب‌ دیدگاه‌ متخصصین‌ و دانشمندان‌ مختلف‌ فرق‌ می‌کند و در رایجترین‌تقسیم‌بندی‌ از تلاقی‌ و پیوند علوم‌ مختلف‌ با بیوتکنولوژی‌ استفاده‌ می‌کنند ونام‌ شاخه‌ای‌ از بیوتکنولوژی‌ را بدین‌ترتیب‌ وضع‌ می‌کنند. مانند بیوتکنولوژی‌پزشکی‌ که‌ از تلاقی‌ بیوتکنولوژی‌ با علم‌ پزشکی‌ بوجود آمده‌ است‌ یابیوتکنولوژی‌ کشاورزی‌ که‌ کاربرد بیوتکنولوژی‌ در کشاورزی‌ را نشان‌ می‌دهد. بدین‌ترتیب‌ می‌توان‌ از بیوتکنولوژی‌ داروئی‌
PharmaceuticalBiotechnology بیوتکنولوژی‌میکروبی‌، MicrobialBiotechnology، بیوتکنولوژی‌ دریا MarineBiotech، بیوتکنولوژی‌ قضائی‌ یا پزشکی‌ قانونی‌ ForensicBiotech، بیوتکنولوژی‌ محیطی‌ EnvironmentalBiotech، بیوتکنولوژی‌ غذائی‌ foodand food stuffBiotech بیوانفورماتیک‌ Bioinformatic، بیوتکنولوژی‌ صنعتی‌ Industrial، بیوتکنولوژی‌ نفت‌ ...... بیوتکنولوژی‌ تشخیصی‌ و ... نام‌ برد. 
این‌ شاخه‌های‌ متعدد در عمل‌ همپوشانی‌ها وپیوندهای‌ متقاطع‌ زیادی‌ دارند و باز بدلیل‌ ماهیت‌ همه‌جانبه‌ بودن‌ بیوتکنولوژی‌نمی‌توان‌ در این‌ مورد نیز به‌ ضرس‌ قاطع‌ محدوده‌هائی‌ را برای‌ آنها تعیین‌نمود.
 
گستردگی‌ کاربرد بیوتکنولوژی‌ در قرن‌ بیست‌ ویکم‌ بحدی‌ است‌ که‌، اقتصاد، بهداشت‌، درمان‌، محیط‌زیست‌، آموزش‌، کشاورزی‌،صنعت‌، تغذیه‌ و سایر جنبه‌های‌ زندگی‌ بشر را تحت‌ تأثیر شگرفت‌ خود قرار خواهدداد. بهمین‌ دلیل‌ اندیشمندان‌ جهان‌ قرن‌ بیست‌ و یکم‌ را قرن‌ بیوتکنولوژی‌نامگذاری‌ کرده‌اند.
 
تاریخچه‌
بیوتکنولوژی‌ریشه‌ در تاریخ‌ دارد و تکوین‌ آن‌ از سالهای‌ بسیار دور آغاز شده‌ تابحال‌ ادامه‌یافته‌ است‌.
 
درتقسیم‌بندی‌ زمانی‌ می‌توان‌ سه‌دوره‌ برای‌ تکامل‌ بیوتکنولوژی‌ قائل‌ شد.
 
1)دورة‌ تاریخی‌ که‌ بشر با استفاده‌ ناخودآگاه‌ از فرآیندهای‌ زیستی‌ به‌ تولیدمحصولات‌ تخمیری‌ مانند نان‌، مشروبات‌ الکلی‌، لبنیات‌ ترشیجات‌ و سرکه‌ و غیره‌می‌پرداخت‌. در شش‌ هزار سال‌ قبل‌ از میلاد مسیح‌، سومریان‌ و بابلیها از مخمرهادر مشروب‌سازی‌ استفاده‌ کردند. مصریها در چهار هزار سال‌ قبل‌ با کمک‌ مخمر و خمیرمایه‌ نان‌ می‌پختند. در این‌ دوران‌ فرآیندهای‌ ساده‌ و اولیه‌ بیوتکنولوژی‌ وبویژه‌ تخمیر توسط‌ انسان‌ بکار گرفته‌ می‌شد.
 
2)دوره‌ اولیه‌ قرن‌ حاضر که‌ با استفاده‌ آگاهانه‌ از تکنیکهای‌ تخمیر و کشت‌میکروارگانیسم‌ها در محیط‌های‌ مناسب‌ و متعاقباً استفاده‌ از فرمانتورها در تولیدآنتی‌بیوتیکها، آنزیمها، اجراء مواد غذائی‌، مواد شیمیائی‌ آلی‌ و سایر ترکیبات‌،بشر به‌ گسترش‌ این‌ علم‌ مبادرت‌ ورزید. در آن‌ دوره‌ این‌ بخش‌ از علم‌ نام‌میکروبیولوژی‌ صنعتی‌ بخود گرفت‌ و هم‌اکنون‌ نیز روند استفاده‌ از این‌ فرآیندهادر زندگی‌ انسان‌ ادامه‌ دارد. لیکن‌ پیش‌بینی‌ می‌شود به‌ تدریج‌ با استفاده‌ ازتکنیکهای‌ بیوتکنولوژی‌ نوین‌ بسیاری‌ از فرآیندهای‌ فوق‌ نیز تحت‌ تأثیر قرارگرفته‌ و به‌سمت‌ بهبودی‌ و کارآمدی‌ بیشتر تغییر پیدا کنند.
 
3)دوره‌ نوین‌ بیوتکنولوژی‌ که‌ با کمک‌ علم‌ ژنتیک‌ درحال‌ ایجاد تحول‌ در زندگی‌بشر است‌. بیوتکنولوژی‌ نوین‌ مدتی‌ است‌ که‌ روبه‌ توسعه‌ گذاشته‌ و روز بروزدامنه‌ وسعت‌ بیشتری‌ به‌ خود می‌گیرد.
 
این‌ دوره‌ زمانی‌ از سال‌ 1976 با انتقال‌ژنهائی‌ از یک‌ میکروارگانیسم‌ به‌ میکروارگانیسم‌ دیگر آغاز شد. تا قبل‌ از آن‌دانشمندان‌ در فرآیندهای‌ بیوتکنولوژی‌ از خصوصیات‌ طبیعی‌ و ذاتی‌ (میکرو)ارگانیسم‌ها استفاده‌ می‌گردند لیکن‌ در اثر پیشرفت‌ در زیست‌شناسی‌ مولکولی‌ وژنتیک‌ و شناخت‌ عمیق‌تراجزاء ومکانیسم‌های‌ سلولی‌ ومولکولی‌ متخصصین‌علوم‌زیستی‌توانستند تا به‌ اصلاح‌ و تغییر خصوصیات‌ (میکرو) ارگانیسم‌ها بپردازندو(میکرو) ارگانیسم‌هائی‌ باخصوصیات‌ کاملاً جدید بوجود آوردند تا با استفاده‌ ازآنها بتوان‌ ترکیبات‌ جدید را بامقادیر بسیار بیشتر و کارائی‌ بالاتر تولید نمود.
 
600سال‌ قبل‌ از میلاد 1830 1833 1855 1869 1914 1919 1938 1939 1953 1959 1954 1955 1966 1970 1971 1975 1976 1977 1978 1983 1984 1986 1990 1995 1997 1998 2000 2001 آبجو سازی‌ در مصر و کشورهای‌ حاشیه‌ رود نیل‌ کشف‌ پروتئین‌ها جداسازی‌ اولین‌ آنزیمها کشف‌ باکتری‌ ای‌کلای‌ کشف‌
DNA استفاده‌ از باکتریها در تصفیه‌ فاضلاب‌ استفاده‌ از واژه‌ بیوتکنولوژی‌ توسط‌ یک‌مهندس‌ کشاورزی‌ استفاده‌ از اصلاح‌ بیولوژی‌ مولکولی‌ کشف‌ فعالیت‌ ضدباکتریائی‌ قارچ‌ پنی‌سیلیوم‌توسط‌ فلمینگ‌ (کشف‌ پنی‌سیلین‌) کشت‌ ساختمان‌ رشته‌ای‌ مارپیچ‌ DNA توسط‌ واتسون‌ و گریک‌ توضیح‌ و تشریح‌ ساختمان‌ آنتی‌بادی‌ توسط‌پورتر، ارلن‌ وینسونوف‌ کشت‌ سلول‌ جداسازی‌ یک‌ آنزیم‌ سنتز کننده‌ DNA کشف‌ کدهای‌ ژنتیکی‌ اولین‌ سنتز کامل‌ یک‌ ژن‌ کشف‌ آنزیمهای‌ برش‌ دهنده‌ اسیدهای‌ نوکلئیک‌ اولین‌ آنتی‌بادی‌ مونوکلونال‌ اولین‌ بیان‌ ژن‌ مخمر در باکتری‌ ای‌کلای‌ اولین‌ بیان‌ ژن‌ انسان‌ در باکتری‌ تولید انسولین‌ نوترکیب‌ انسانی‌ ابداع‌ روش‌ PCR برای‌ تکثیر قطعات‌ DNA ابداع‌ روش‌ انگشت‌نگاری‌ DNA ـ اولین‌ واکسن‌ مهندسی‌ژنتیک‌ EPA اولین‌ تنباکوی‌ مهندسی‌ژنتیک‌ را تأیید کرد شروع‌ پروژه‌ ژنوم‌ انسانی‌ ـ تولید اولین‌ گاوترانس‌ژنیک‌ کشف‌ اولین‌ ژنوم‌ کامل‌ یک‌ موجود زنده‌ ابداع‌ تکنیک‌ جدید DNA با استفاده‌ از PCR و چیپ‌های‌ DNA و یک‌ برنامه‌ کامپیوتری‌برای‌ کشف‌ ژنهای‌ بیماریزا استفاده‌ از سلولهای‌ ریشه‌ای‌ برای‌ معالجه‌بیماریها شناسائی‌ کامل‌ ژنوم‌ مگس‌ سرکه‌ و بسیاری‌ ازموجودات‌ دیگر شناسائی‌ کامل‌ ژنوم‌ انسان‌ و بسیاری‌ دیگر ازارگانیسم‌ها جدول‌1 ـ تاریخچه‌ مختصر بیوتکنولوژی‌ (3)و (4) 
کاربردهای‌بیوتکنولوژی‌
کاربردهای‌بیوتکنولوژی‌ بقدری‌ وسیع‌ است‌ که‌ تقریباً تمام‌ جنبه‌های‌ زندگی‌ بشر را تحت‌تأثیر قرارداد و خواهد داد. به‌نحوی‌ که‌ حدس‌ زده‌ می‌شود در آینده‌ نزدیک‌ کناراکثر نامهای‌ رایج‌ علوم‌ و فنون‌ یک‌ کلمة‌ «بیو» یا «بیوتک‌» هم‌ اضافه‌ شود که‌نشانه‌ تأثیر این‌ علم‌ بر آن‌ رشته‌ می‌باشد.
 
کاربردبیوتکنولوژی‌ در کشاورزی‌ یا بیوتکنولوژی‌ کشاورزی‌ «
Agbiotech»:
عمده‌ترین‌ کاربردهای‌ بیوتکنولوژی‌ درکشاورزی‌ را می‌توان‌ به‌ دسته‌های‌ زیر تقسیم‌ کرد.
 
• ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ حشرات‌ و آفتها
• ایجاد گیاهان‌ تحمل‌ کننده‌ علف‌کشها
• ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ بیماریهای‌ ویروسی‌ و قارچی‌
• ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ شرایط‌ سخت‌ مانند سرما، گرما و شوری‌
• ایجاد گیاهان‌ دارای‌ ارزش‌های‌ غذائی‌ ویژه‌
• ایجاد گیاهان‌ دارای‌ خاصیت‌ درمانی‌ ـ پیشگیری
• ایجاد گیاهان‌ دارای‌ خصوصیت‌ متابولیکی‌ تغییر یافته‌ مانند رشد سریع‌ و راندمان‌کشت‌ بالاتر
• ایجاد گیاهان‌ و میوه‌های‌ دارای‌ زمان‌ ماندگاری‌ بیشتر
همچنین‌ باید اضافه‌ کرد:
 
• ایجاد دامهای‌ ترانسژنیک‌ که‌ دارای‌ خصوصیات‌ ویژه‌ای‌ مانند تولید شیر زیاد یاگوشت‌ کم‌چربی‌ و... هستند.
 
• ایجاد جانورانی‌ که‌ بعنوان‌ کارخانه‌ تولید آنتی‌بادی‌ و واکسن‌ و دارو عمل‌ کنند
• ایجاد ماهیها و سایر دامهائی‌ که‌ با سرعت‌ زیاد رشد می‌کنند
گیاهان‌مقاوم‌ به‌ حشرات‌ و آفتها
باتوسعه‌ تکنیکهای‌ بیوتکنولوژی‌ دانشمندان‌قادرند ژنهائی‌ از یک‌ موجود زنده‌ را به‌ موجود دیگری‌ انتقال‌ دهند. در سال‌ 1990اولین‌ گیاه‌ ترانس‌ژنیک‌ در مزرعه‌ واقعی‌ کشت‌ گردید و در 1993
FDAگیاهان‌ و غذاهای‌ ترانس‌ژنیک‌ را بعنوان‌ مواد اساساً بی‌ضررمعرفی‌ کرد. 
هم‌اکنون‌ با استفاده‌ از این‌ تکنیکها ژن‌های‌مربوط‌ به‌ تولید یک‌ پروتئین‌ سمی‌ (بتاتوکسین‌) از باکتری‌ باسیلوس‌ تورانجینسیس‌به‌ گیاهان‌ متعددی‌ از قبیل‌ ذرت‌، پنبه‌ و سیب‌زمینی‌ و... انتقال‌ یافته‌ است‌ وبدینوسیله‌ این‌ گیاهان‌ به‌ حشراتی‌ که‌ علاقه‌ به‌ تغذیه‌ از آنها را دارندمقاوم‌ گشته‌اند. چرا که‌ بمحض‌ استفاده‌ حشرات‌ از این‌ گیاه‌ بدلیل‌ نابودی‌دستگاه‌ گوارش‌ آنها از بین‌ خواهند رفت‌.
 
هرساله‌ هزینه‌های‌ هنگفتی‌ بابت‌ مبارزه‌شیمیائی‌ با این‌ آفات‌ صورت‌ می‌گیرد که‌ علاوه‌ بر هزینه‌بری‌ زیاد آلودگیهای‌زیست‌محیطی‌ فراوانی‌ را به‌دنبال‌ دارد. راندمان‌ این‌ مواد شیمیایی‌ نیز بدلیل‌ایجاد مقاومت‌ در حشرات‌ در برابر سموم‌ بمرور پایین‌ آمده‌ است‌ و بهمین‌ خاطرنیاز به‌ تعویض‌ مکرر این‌ آفت‌کش‌ها وجود دارد.
 
هم‌اکنون‌ در آمریکا ذرت‌ و پنبه‌ و سیب‌زمینی‌ترانس‌ژنیک‌ تا میزان‌ زیادی‌ مورد استقبال‌ واقع‌ شده‌ است‌ بطوریکه‌ تا سال‌ 1998حدود 18% از ذرت‌ و 17% از پنبه‌ و 4% از سیب‌زمینی‌ کشت‌ داده‌ شده‌ در آمریکا ازنوع‌ ترانس‌ژنیک‌ بوده‌ است‌ و هم‌اکنون‌ براساس‌ روند رشد موجود برآورد می‌شود که‌بیش‌ از 50% غلات‌ کشت‌ داده‌ شده‌ در آمریکا از نوع‌ ترانس‌ژنیک‌ باشند.(5)
 
گیاهان‌مقاوم‌ به‌ بیماریهای‌ ویروسی‌ و قارچی‌
بیماریهای‌ ویروسی‌ و قارچی‌ از مهمترین‌بیماریهای‌ گیاهی‌ هستند که‌ علاوه‌ بر وارد کردن‌ خسارات‌ زیاد به‌ محصولات‌کشاورزی‌ مانع‌ کشت‌ آن‌ها در بسیاری‌ از شرایط‌ آب‌ و هوائی‌ می‌شود.
 
باکلون‌ کردن‌ برخی‌ ژنهای‌ گیاهان‌ مقاوم‌ درگیاهان‌ حساس‌ مانند ژنهای‌ کیتنیاز و 1 و 3 گلوکاناز که‌ باعث‌ تخریب‌ دیواره‌پلی‌ساکاریدی‌ قارچهای‌ پاتوژن‌ می‌شوند بیوتکنولوژیستها به‌ گیاهانی‌ دست‌یافته‌اند که‌ مقاوم‌ به‌ قارچهای‌ پاتوژن‌ می‌باشند.
 
همچنین‌ باکلون‌ کردن‌ ژنهای‌ جانوری‌ و انجام‌اقداماتی‌ شبیه‌ واکسیناسیون‌ می‌توان‌ به‌ گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ ویروس‌ نیز دست‌یافت‌. روشهای‌ مبارزه‌ بیولوژیک‌ بسیار متعدد و متنوع‌ بوده‌ و تنها موارد بالاتنها مثالهائی‌ از این‌ دست‌ می‌باشند.(6)
 
گیاهان‌مقاوم‌ به‌ علف‌کشها
روشهای‌ رایج‌ مبارزه‌ با علفهای‌ هرزبه‌نحوی‌ که‌ باید انتخابی‌ نیست‌ و علف‌کشها در موارد زیادی‌ علاوه‌ بر نابودی‌علفها به‌ گیاهان‌ زراعی‌ نیز آسیب‌ می‌زنند. بعنوان‌ مثال‌
Glyphosate که‌ یک‌ علف‌کش‌ کارآمدی‌است‌ می‌تواند گیاهانی‌ را که‌ دارای‌ سیر متابولیکی‌ Shikamate هستند را نیز نابود کند.بهمین‌ منظور بیوتکنولوژیستها با وارد کردن‌ ژن‌ مقاومت‌ گلیفوسیت‌ EPSP سنتتاز به‌ گیاهانی‌مانند چغندرقند، سویا، پنبه‌، گوجه‌فرنگی‌ و تنباکو آنها را در برابر علف‌کشهامقاوم‌ کرده‌اند.(7) 
گیاهان‌تحمل‌ کننده‌ شرایط‌ سخت‌
ارزش‌ گیاهانی‌ که‌ بتوانند در خاکهای‌ شوربا حرارت‌ بالا، سرمای‌ زیاد و... رشد کنند برکسی‌ پوشیده‌ نیست‌. بیش‌ از 13زمینهای‌ قابل‌ آبیاری‌ جهان‌ دارای‌ درصد غیرقابل‌ تحمل‌ نمک‌ در خود هستند.بیوتکنولوژیستها با بررسی‌ گیاهانی‌ که‌ بصورت‌ خودرو در شرایط‌ سخت‌ مانند فشاراسمزی‌ بالا، سرمای‌ زیاد، گرمان‌ فراوان‌ و... رشد می‌کنند به‌ ژنهائی‌ دست‌یافته‌اند که‌ عامل‌ مقاومت‌ این‌ گیاهان‌ در برابر این‌ شرایط‌ سخت‌ می‌باشد. باانتقال‌ این‌ ژنها گیاهان‌ متعددی‌ تولید شده‌اند که‌ قادرند در خاکهای‌ نامناسب‌با املاح‌ زیاد رشد کنند.
 
بعنوان‌ مثال‌ با انتقال‌ ژنهای‌ مسئول‌ انتقال‌یونهای‌ سدیم‌ بداخل‌ گیاهانی‌ مانند آرابیدوپسیس‌ سطح‌ تحمل‌ این‌ گیاه‌ تا 200میلی‌ مولار نمک‌ افزایش‌ پیدا کرده‌ است‌.
 
همچنین‌ با خاموش‌ کردن‌ سیستم‌ بیان‌ ژنهای‌سنتز اسیدهای‌ چرب‌تری‌ ئنوئیک‌ در گیاهان‌ بیوتکنولوژیستها توانسته‌اند تا این‌گیاهان‌ را در دماهای‌ بالاتر از حد معمول‌ رشد دهند.
 
همچنین‌ با انتقال‌ ژنهای‌ مسئول‌ تولید نوعی‌پروتئین‌ ضدیخ‌ که‌ در ماهیهای‌ آب‌های‌ قطبی‌ یافت‌ می‌شود به‌ گیاهان‌ بسیاری‌،باعث‌ ایجاد مقاومت‌ در برابر سرمای‌ زیاد در این‌ گیاهان‌ شده‌اند.(8)
 
گیاهانی‌که‌ دارای‌ ارزش‌ ویژه‌ای‌ هستند
هرمادة‌ با ارزشی‌ که‌ در درون‌ یک‌ گیاه‌ یاهر موجود زنده‌ دیگر ساخته‌ شده‌ و تجمع‌ می‌یابد بواسطه‌ عملکرد ژنهای‌ مسئول‌سنتز آن‌ ماده‌ می‌باشد. بیوتکنولوژیستها با شناسائی‌ این‌ ژنها و افزایش‌ قدرت‌بیان‌ این‌ ژنها و یا افزایش‌ تعداد نسخه‌های‌ این‌ ژنها در یک‌ گیاه‌ می‌توانندگیاهان‌ و میوه‌هائی‌ کنند که‌ دارای‌ ارزشهای‌ غذائی‌ ویژه‌ای‌ هستند. بهمین‌ سبب‌اصلاح‌ جدید
NutritionalGenomics وضع‌ شده‌ است‌ که‌ نشان‌از کاربرد ژنها در بهبود تغذیه‌ انسان‌ و دام‌ دارد. بعنوان‌ مثال‌ «برنج‌ طلائی‌»برنجی‌ است‌ که‌ دارای‌ مقادیر بسیار زیادی‌ از ویتامین‌ A می‌باشد. این‌ برنج‌مایه‌ امیدی‌ شده‌ است‌ برای‌ نجات‌ هزاران‌ آفریقائی‌ که‌ هرساله‌ در اثر کمبودویتامین‌ A به‌ کوری‌ کامل‌ مبتلامی‌شوند. 
همچنین‌ بدلیل‌ پایین‌ بودن‌ میکرونوترنیت‌ها درعلوفه‌ دامها، انتقال‌ ژنهای‌ مسئول‌ متراکم‌ ساختن‌ آنها در گیاهان‌ علوفه‌ای‌نقش‌ مؤثری‌ در تغذیه‌ دامها و انسان‌ خواهد داشت‌.(8)
 
گیاهانی‌که‌ دارای‌ خصوصیت‌ متابولیکی‌ تغییر یافته‌ هستند
افزایش‌ سرعت‌ رشد جمعیت‌ انسانی‌ در سالهای‌اخیر برکسی‌ پوشیده‌ نیست‌، لیکن‌ افزایش‌ سرعت‌ تولید محصولات‌ کشاورزی‌ پابه‌پای‌آن‌ رشد نکرده‌ است‌. تا سال‌ 2020 نیاز به‌ افزایش‌ 40 درصدی‌ در راندمان‌ کشت‌برنج‌ وجود دارد. بیوتکنولوژیستها بدو طریق‌ باعث‌ کاهش‌ فاصله‌ این‌ دو مقوله‌ ازیکدیگر خواهند شد. اول‌ با افزایش‌ راندمان‌ کشت‌ محصولات‌ کشاورزی‌ در هرهکتار ودوم‌ با افزایش‌ سرعت‌ رشد گیاهان‌.
 
بعنوان‌ مثال‌ ژنهائی‌ که‌ مسئول‌ کنترل‌ قد درکوتاه‌ شدن‌ آن‌ در گیاهان‌ هستند بطور غیرمستقیم‌ باعث‌ افزایش‌ راندمان‌ محصول‌می‌شوند. با انتقال‌ این‌ ژنها در گونه‌های‌ فاقد آن‌ باعث‌ افزایش‌ راندمان‌گردیده‌اند.
 
همچنین‌ با انتقال‌ ژنهای‌ مسئول‌ فتوسنتز درذرت‌ به‌ برنج‌ توانسته‌اند راندمان‌ تولید برنج‌ را تا 35% افزایش‌ دهند.
 
همچنین‌ با دستکاریهای‌ ژنتیکی‌ در سلولهای‌درختانی‌ که‌ از چوب‌ آنها استفاده‌ می‌گردد باعث‌ افزایش‌ سرعت‌ رشد آن‌ها تاحدقابل‌ توجهی‌ شده‌اند که‌ این‌ امر می‌تواند روند تخریب‌ جنگلها را متوقف‌ سازد.(8)
 
گیاهان‌و میوه‌هائی‌ که‌ دارای‌ زمان‌ ماندگاری‌ بیشتر هستند
آیا قبول‌ دارید درصورتیکه‌ میوه‌هائی‌ مانندگوجه‌فرنگی‌ زمان‌ ماندگاری‌ بیشتری‌ داشته‌ باشند چقدر در کاهش‌ ضایعات‌ این‌میوه‌ مؤثر خواهد بود. بیوتکنولوژیستها با به‌ تأخیر انداختن‌ سرعت‌ رسیدن‌گوجه‌فرنگی‌ به‌ این‌ امر دسترسی‌ پیدا کرده‌اند.
 
گیاهانی‌که‌ دارای‌ خاصیت‌ درمانی‌ یا پیشگیری‌ هستند
بیوتکنولوژیستها با انتقال‌ ژنهای‌ سنتزپروتئینهای‌ مختلف‌ میکروبی‌ و انسانی‌ به‌ گیاهان‌ و تولید این‌ پروتئینها درگیاهان‌ دست‌ به‌ ابتکارات‌ مؤثری‌ زده‌اند. بعنوان‌ مثال‌ تولید واکسنهای‌ مختلف‌در گیاهان‌ و ایجاد میوه‌هائی‌ که‌ دارای‌ خاصیت‌ واکسیناسیون‌ هستند. و یا امکان‌تولید پروتئینهائی‌ مثل‌ انسولین‌ در گیاهان‌ که‌ در آیندة‌ بسیار نزدیک‌ به‌ تحقق‌خواهد پیوست‌ باعث‌ انقلابی‌ در این‌ زمینه‌ خواهد شد.
 
همچنین‌ گیاهان‌ بعنوان‌ ارگانیسم‌های‌ کاندیدبرای‌ تولید پروتئینهائی‌ مانند آنتی‌بادیها و آنزیمها و... در مقیاس‌ بسیار بالادر نظر گرفته‌ شده‌اند و عملاً کارآئی‌ خود را در این‌ زمینه‌ نشان‌ داده‌اند.
 
حیوانات‌ترانسژنیک‌
امروزه‌ بدلیل‌ رشد روزافزون‌ جمعیت‌ نیازبه‌ مواد غذائی‌ اهمیت‌ بیشتری‌ پیدا کرده‌ است‌ و این‌ اهمیت‌ هنگامی‌ بیشترمی‌شود که‌ موضوع‌ کیفیت‌ نیز در کنار آن‌ مطرح‌ شود. بیوتکنولوژیستها بادستکاری‌های‌ بدون‌ ضرر در ژنهای‌ حیواناتی‌ مانند گوسفند و گاو و ماهی‌ باعث‌ رشدسریع‌ آنها می‌شوند. همچنین‌ با دستکاریهای‌ ژنتیکی‌ می‌توان‌ به‌ گوشت‌ کم‌چربی‌ وترد دست‌ یافت‌ که‌ ارزش‌ غذائی‌ و سلامت‌ بخش‌ آن‌ بسیار بالا باشد.
 
باانتقال‌ ژنهای‌ مختلف‌ به‌ این‌ جانوران‌ می‌توان‌ آنها را غنی‌ از مواد خاصی‌ کرد.اخیراً دانشمندان‌ ژاپنی‌ با انتقال‌ برخی‌ از ژنهای‌ گیاه‌ اسفناج‌ به‌ خوک‌ موجب‌تولید گوشتی‌ شده‌اند که‌ دارای‌ برخی‌ خواص‌ استنتاج‌ نیز می‌باشد. گاوهای‌ شیری‌ترانس‌ژنیک‌ می‌توانند بعنوان‌ کارخانه‌های‌ تولید پروتئینها و واکسنها وآنتی‌بادیها عمل‌ کنند. هم‌اکنون‌ این‌ روش‌ بصورت‌ کاربردی‌ در تولید بسیاری‌ ازپروتئین‌ها بکار می‌رود.
 
بعنوان‌ مثال‌ گاو ترانسژنیک‌ حامل‌ ژن‌لاکتوفرین‌ انسان‌ که‌ یک‌ پروتئین‌، حاوی‌ آهن‌ و ضروری‌ برای‌ رشد نوزادان‌ است‌می‌تواند باتولید شیر نزدیک‌ به‌ شیر انسان‌ نیازهای‌ نوزادان‌ انسان‌ را تاحدزیادی‌ برآورده‌ کند.
 
یابعنوان‌ مثال‌ بزهای‌ ترانسژنیک‌ می‌توانند در هر لیتر شیر بیش‌ از چهارگرم‌آنتی‌بادی‌ مونوکلونال‌ تولید کنند که‌ ارزش‌ آن‌ بسیار بالا می‌باشد. بدین‌ نحو باجایگزینی‌ تنها 10 بز ترانس‌ژنیک‌ بجای‌ یک‌ کارخانه‌ بزرگ‌ مدرن‌ می‌توان‌ به‌ یک‌روش‌ کاملاً اقتصادی‌ دست‌ یافت‌.(9)
 
بادستکاری‌ ژنهای‌ تولید هورمون‌ رشد در ماهیها و افزایش‌ تولید این‌ هورمون‌ بصورت‌طبیعی‌ به‌ ماهیهائی‌ دست‌ یافته‌اند که‌ دارای‌ سرعت‌ رشد بسیار بیشتری‌ از گونه‌مشابه‌ خود هستند.
 
بیوتکنولوژی‌پزشکی‌
کاربرد بیوتکنولوژی‌ در پزشکی‌ به‌ وسعت‌علم‌ پزشکی‌ بوده‌ و حتی‌ این‌ علم‌ با سرعت‌ روزافزون‌ بر وسعت‌ و دامنه‌ علم‌پزشکی‌ می‌افزاید.
 
ازمهمترین‌ کاربردهای‌ بیوتک‌ در پزشکی‌ می‌توان‌ به‌ موارد زیر اشاره‌ کرد:
 
• تأثیر دگرگون‌ بخش‌ در امر پیشگیری‌ ازبیماریهای‌ میکروبی‌، بیماری‌های‌ ژنتیکی‌، بیماریهای‌ تغذیه‌ای‌ و متابولیسمی‌ وبیماریهای‌ روحی‌روانی‌ و...
 
• تأثیر دگرگون‌بخش‌ در امر درمان‌ بیماریهای‌ عفونی‌، ژنتیکی‌، سوءتغذیه‌ ومتابولیسم‌ و نازائی‌
• تأثیر دگرگون‌ بخش‌ در پزشکی‌ قانونی
• تأثیر دگرگون‌ بخش‌ در پزشکی‌ زیبائی‌
عناوین‌ مطرح‌ در بیوتکنولوژی‌ پزشکی‌ که‌هرکدام‌ نیاز به‌ توصیف‌ کامل‌ دارند عمدتاً عبارتند از: ژن‌درمانی‌، واکسنهای‌نوترکیب‌،
DNA واکسنها، بیوانفورماتیک‌،ژنومیکس‌، پروتئومیکس‌، بیومدسین‌ و بیوفارماسئوتیکال‌
امروزه‌ پیشرفت‌های‌ پزشکی‌ به‌ مددبیوتکنولوژی‌ درحال‌ سرعت‌ گرفتن‌ می‌باشد. پزشکی‌ سنتی‌ بتدریج‌ جای‌ خود را به‌پزشکی‌ مولکولی‌ خواهد داد. درآینده‌ نه‌چندان‌ دور مکانیسم‌ هیچ‌ بیماری‌ناشناخته‌ نخواهد ماند و تقریباً هیچ‌ بیماری‌ غیرقابل‌ کنترل‌ نخواهد بود. پزشکی‌سنتی‌ عمدتاً بدنبال‌ علائم‌ و نشانه‌ها
Sign&Symptoms بیماریها بوده‌ و از روی‌آن‌ به‌ استنتاج‌ وجود بیماری‌ و عامل‌ بیماری‌زا می‌پرداخت‌ و در مواردی‌ بدلیل‌ناشناخته‌ بودن‌ عوامل‌ بیماریها، مکانیسم‌ها و سیستم‌های‌ کنترلی‌ آنها مبارزه‌تنها برعلیه‌ علائم‌ و نشانه‌ها صورت‌ می‌گرفت‌.
 
امروزه‌ بکمک‌ بیوتکنولوژی‌، علم‌ پزشکی‌ درحال‌شناخت‌ ریشه‌ای‌ترین‌ بخش‌ از حیات‌ و مظاهر آن‌ می‌باشد. با کشف‌ کامل‌ توالی‌ژنوم‌ انسان‌ در سال‌ 2001 هم‌اکنون‌ دانشمندان‌ بیوتکنولوژیست‌ بدنبال‌ شناسائی‌ژنهای‌ مسئول‌ صفتهای‌ مختلف‌ و نیز ژنهای‌ مسئول‌ نقائص‌ گوناگون‌ انسانی‌می‌باشند. تا به‌حال‌ ژنهای‌ مسئول‌ ایجاد بیماریهای‌ بسیاری‌ شامل‌ سرطانها،بیماریهای‌ قلبی‌ عروقی‌، تنفسی‌، روانی‌ و... شناسائی‌ شده‌اند.
 
باشناسائی‌ تک‌تک‌ این‌ ژنها و سپس‌ شناسائی‌ پروتئینهای‌ حاصله‌ از این‌ ژنهاداروهای‌ کاملاً انتخابی‌ و مؤثر برای‌ مقابله‌ با یک‌ بیماری‌ ساخته‌ می‌شوند (
tailormade) این‌ مبارزه‌ در سطح‌پروتئین‌ و فنوتیپ‌ است‌ راه‌ دیگر مبارزه‌ استفاده‌ از ژن‌درمانی‌ و Antisence است‌. 
بیماریهای‌ ژنتیکی‌ بسیاری‌ درحال‌ حاضر بعنوان‌کاندید برای‌ ژن‌درمانی‌ درنظر گرفته‌ شده‌اند.
 
تقریباً هرکدام‌ از ما تعدادی‌ ژن‌ ناقص‌ دربدن‌ خود داریم‌ که‌ برخی‌ از آنها خصوصیات‌ خود را در فنوتیب‌ ما آشکار نکرده‌اندو برخی‌ دیگر کم‌ یا زیاد خصوصیات‌ خود را در فنوتیپ‌ ما آشکار نموده‌اند تقریباًاز هر 10 نفر یکنفر دارای‌ اختلالات‌ ژنتیکی‌ تظاهر یافته‌ می‌باشد. تقریباً 5%مراجعه‌ کودکان‌ به‌ بیمارستانها بخاطر نقص‌ در یک‌ تک‌ژن‌ می‌باشد.
 
بیماریهائی‌ مانند سیستیک‌ فیبروزیس‌، دسیتروفی‌عضلانی‌ دوشن‌، بیماری‌ سیستم‌ عصبی‌ هانتینگتون‌، تالاسمی‌، هموفیلی‌، کم‌خونی‌داسی‌ شکل‌، سندروم‌ لش‌ ـ نایهان‌
lesch-Nyhan، فنیل‌ کتونوری‌ و... جزو کاندیداهای‌ ژن‌ درمانی‌ هستند. 
بیشتر توجه‌ در ژن‌ درمانی‌ متوجه‌ بیماریهای‌ژنتیکی‌ - متابولیکی‌ است‌ که‌ نقص‌ یک‌ ژن‌ باعث‌ عدم‌ سنتز یا سنتز ناقص‌ یک‌پروتئین‌ و عدم‌ انجام‌ یک‌ فرآیند شیمیائی‌ می‌شود.
 
فرآیند ژن‌ درمانی‌ می‌تواند بر روی‌ سلولهای‌سوماتیک‌ بدن‌ صورت‌ گیرد و یا بر روی‌ سلولهای‌ زایا صورت‌ گیرد که‌ در اینصورت‌صفت‌ اصلاح‌ شده‌ به‌ نسل‌ بعد نیز منتقل‌ می‌شود.
 
درفرآیند ژن‌ درمانی‌ معمولاً از قطعات‌ ژن‌ سالم‌ ساختگی‌ بهره‌ گرفته‌ می‌شود.
 
تکنولوژی‌ دیگری‌ که‌ استفاده‌ می‌شود آنتی‌سنس‌ است‌ که‌ در آن‌ از قطعات‌ اسیدهای‌ نوکلئیک‌
DNAو RNA یا ترکیبات‌ آنالوگ‌ آنهااستفاده‌ می‌شود و بدین‌ترتیب‌ اتصال‌ احتمالی‌ این‌ قطعات‌ به‌ محل‌ موردنظر مانع‌بیان‌ یک‌ ژن‌ ناقص‌ و یا تولید یک‌ پروتئین‌ مضر می‌گردد.(10)و (11) 
واکسنهای‌نوترکیب‌
می‌توان‌ گفت‌ که‌ در تولید همه‌گونه‌ ازواکسنها از تکنیکهای‌ بیوتکنولوژی‌ بهره‌گرفته‌ شده‌ و می‌شود. لیکن‌ اوج‌توانمندیهای‌ بیوتکنولوژی‌ نوین‌ را می‌توان‌ در واکسنهای‌ نوترکیب‌ نسل‌ چهارم‌ (ونیز
DNA واکسنها) مشاهده‌ کرد.تابحال‌ برای‌ تولید واکسنها از میکروارگانیسم‌های‌ ضعیف‌ شده‌ یا کشته‌ شده‌ یااجزاء آنها که‌ بصورت‌ طبیعی‌ از آنها استخراج‌ می‌شدند استفاده‌ می‌شد و این‌ امردر موارد قابل‌ توجهی‌ باعث‌ ایجاد عوارض‌ جانبی‌ در افراد می‌گردید. لیکن‌باتوسعه‌ تکنیکهای‌ DNAنوترکیب‌، واکسنهای‌ نسل‌ چهارم‌ تولید شدند که‌ در آن‌ها تنها ازجزء مؤثر در ایجاد ایمنی‌ (جزء ایمونوژن‌) میکروارگانیسم‌ها استفاده‌ می‌شود.نمونه‌ آن‌ واکسن‌ ساب‌یونیتی‌ مؤثر در برابر هپاتیت‌ Bمی‌باشد. 
فرآیند تولید یک‌ واکسن‌ نوترکیب‌ بسیار طولانی‌و پیچیده‌ می‌باشد. در ابتدا بیوتکنولوژیستها باید ایمونوژن‌ترین‌ جزءمیکروارگانیسم‌ها را که‌ معمولاً پروتئینها یا گلیکوپرتئینهای‌ غشائی‌ هستند طبق‌فرآیندهای‌ بسیار طولانی‌ و پیچیده‌ شناسائی‌ کنند و پس‌ از آن‌ با شناسائی‌ محل‌ وتوالی‌ ژن‌ آن‌ در ژنوم‌ میکروارگانیسم‌ اقدام‌ به‌ تکثیر آن‌ بخش‌ کرده‌ و قطعات‌تکثیر شده‌ را درون‌ پلاسمیدهای‌ ویژه‌ کلونینگ‌ قرار دهند و سپس‌ اقدام‌ به‌انتقال‌ پلاسمیدهای‌ نوترکیب‌ به‌ سلول‌ میزبان‌ مناسب‌ برای‌ تولید آن‌ پروتئین‌بنمایند.
 
درصورت‌ موفقیت‌ در تولید اقتصادی‌ یک‌ پروتئین‌کاندید برای‌ واکسن‌ یک‌ بانک‌ سلولی‌ و یک‌ بانک‌ پلاسمید از سلولهای‌ نوترکیب‌ایجاد شده‌ و ساختارهای‌ پلاسمیدی‌ آنها ایجاد می‌شود که‌ برای‌ مراحل‌ بعد مورداستفاده‌ قرار گیرد.
 
برای‌ تأیید این‌ واکسن‌ از نظر مؤثر بودن‌،کارآئی‌ و بی‌ضرر بودن‌ برای‌ انسان‌ (یا دام‌) (
ClinicalTrials) مراحل‌ زیادی‌ باید طی‌شود که‌ چندین‌ سال‌ بطول‌ می‌کشد. 
برای‌ تولید صنعتی‌ و تجاری‌ یک‌ واکسن‌ نیازبه‌ سرمایه‌گذاری‌ فراوانی‌ می‌باشد. بخشی‌ از این‌ سرمایه‌گذاری‌ باید برای‌ ایجادیک‌ محیط‌ کاملاً استاندارد مطابق‌ با شرایط‌ (
GoodManufacturingPractices)GMP و تسهیلات‌ و تأسیسات‌استاندارد مطابق‌ با GMP و افراد کاملاً متخصص‌ وآموزش‌ دیده‌ و ایجاد یک‌ سیستم‌ با ثبات‌ حفظ‌ کیفیت‌ گردد. 
واکسنهای‌
 
DNA با پیشرفت‌ تکنیکهای‌ بیوتکنولوژی‌ نسل‌بعدی‌ واکسنها پیشنهاد شدند که‌ در آنها بجای‌ تولید بخش‌ ایمونوژن‌ عامل‌ بیماریزادر کارخانه‌ها با ارسال‌ اطلاعات‌ ژنتیکی‌ (DNA) لازم‌ برای‌ تولید این‌اجزاء درون‌ سلولهای‌ بدن‌ به‌ تولید این‌ ایمونوژنها در بدن‌ پرداخته‌ می‌شود. ازمهمترین‌ مزایای‌ این‌ واکسنها درعین‌ مشکل‌ بودن‌ طراحی‌ و تولید آنها پایداربودن‌ ایمنی‌ حاصله‌ و کنترل‌ بیشتر بر نحوه‌ ایمنی‌زائی‌ در بدن‌ می‌باشد. 
بیومدسین‌یا بیوفارماسئوتیکال
بسیاری‌ از بیماریهای‌ رایج‌ انسانی‌ بدلیل‌نقص‌ ژنتیکی‌ در تولید یک‌ پروتئین‌ فانکشنال‌ در سلولهای‌ بدن‌ می‌باشد. این‌بیماری‌ها که‌ شیوع‌ زیادی‌ در جوامع‌ انسانی‌ دارند اغلب‌ دارای‌ آثار اقتصادی‌ -اجتماعی‌ بیشتری‌ نسبت‌ به‌ سایر بیماریها هستند. بعنوان‌ مثال‌ بیماریهائی‌ مانندهموفیلی‌، تالاسمی‌، کم‌خونی‌ها، انواع‌ نقص‌های‌ سیستم‌ ایمنی‌، اختلالات‌ رشد ودیابت‌ و...
 
باپیشرفتهای‌ اخیر در زمینه‌ علوم‌ زیستی‌ بیوتکنولوژیستها قادر شده‌اند تا باشناسائی‌ این‌ اختلالات‌ و ژن‌های‌ مربوطه‌ به‌ تولید پروتئینهایی‌ بپردازند که‌بدن‌ این‌ بیماران‌ قادر به‌ تولید آنها نیست‌ یا میزان‌ تولید آنها کافی‌ نیست‌.از جمله‌ این‌ پروتئینها می‌توان‌ به‌ انواع‌ فاکتورهای‌ خونی‌، اریتروپوئیتین‌،انواع‌ اینترلوکین‌ها، انواع‌ هورمونها مانند انسولین‌، هورمون‌ رشد اشاره‌ کرد که‌درحال‌ حاضر در کارخانه‌های‌ بیوتک‌ در مقیاس‌ صنعتی‌ درحال‌ تولید هستند. تولیداین‌ پروتئینها هرچند که‌ هزینه‌بری‌ زیادی‌ را بهمراه‌ دارد اما باعث‌ کاهش‌چشمگیر مرگ‌ومیر ناشی‌ از اختلالات‌ ژنتیکی‌ شده‌ است‌.
 
بازار تولید این‌ مواد درحال‌ حاضر بالغ‌ برمیلیاردها دلار است‌ و دارای‌ رشد روزافزونی‌ نیز می‌باشد. درحالیکه‌ رشد سالانه‌صنعت‌ دارو 3% می‌باشد، رشد سالانه‌ صنعت‌ داروهای‌ بیوتکنولوژی‌ 25% می‌باشد.
 
ژنومیکس‌
Genomics 
پروژه‌ ژنوم‌ انسانی‌ بزرگترین‌ وباارزش‌ترین‌ پروژه‌ در علوم‌زیستی‌ بوده‌ است‌ که‌ تابحال‌ اجرا شده‌ و در حقیقات‌منشاء پدید آمدن‌ علم‌ ژنومیکس‌ نیز محسوب‌ می‌شود.
HGP باهدف‌ تعیین‌ توالی‌ژنوم‌ (محتوای‌ ژنتیکی‌) انسان‌ در سال‌ 1996 شروع‌ شده‌ و درسال‌ 2001 با اتمام‌نسخه‌ اولیه‌ به‌ اوج‌ خود رسید . با کامل‌ شدن‌ پروژه‌ ژنوم‌ انسان‌ دانشمندان‌به‌ محل‌ دقیق‌ ژنهای‌ انسان‌ پی‌خواهند برد و با شناسائی‌ ژنوتیب‌ مربوط‌ به‌تمام‌ جنبه‌های‌ فنوتیپ‌ انسان‌ به‌ کلید اصلی‌ صفات‌ انسانی‌ دست‌ پیدا خواهندکرد. شناسائی‌ این‌ ژنها دانشمندان‌ را قادر خواهد ساخت‌ که‌ به‌ رفع‌ تمام‌ نقائص‌ژنتیکی‌ انسانها بپردازند و نیز منشاء تمام‌ حالات‌ جسمی‌ و روحی‌ و رفتاری‌ انسان‌را شناسائی‌ کرده‌ و در دست‌ خود بگیرند. 
هم‌اکنون‌ ژنهای‌ جدیدی‌ برای‌ اختلالات‌ جسمی‌و حتی‌ روحی‌ مانند بیماریهای‌ قلبی‌ و عروقی‌، اسیکزوفرنی‌ و... شناسائی‌ شده‌است‌ و پیمودن‌ این‌ راه‌ باسرعت‌ هرچه‌ تمام‌ ادامه‌ دارد. اینک‌ قدمهای‌ زیادی‌به‌ انتهای‌ این‌ مرحله‌ سرنوشت‌ساز از تاریخ‌ بشر باقی‌ نمانده‌ است‌ و همگی‌دانشمندان‌ منتظر به‌ثمر رسیدن‌ دستاوردهای‌ این‌ پروژه‌ در آینده‌ بسیار نزدیک‌می‌باشند.
 
یکی‌ از ابزارها و شاخه‌های‌ بیوتکنولوژی‌ که‌اخیراً به‌ شکوفائی‌ رسیده‌ است‌ بیوانفورماتیک‌ می‌باشد که‌ کار تجزیه‌ و تحلیل‌داده‌های‌ بدست‌ آمده‌ از
HGP و... را انجام‌ داده‌ وآنها را تبدیل‌ به‌ اطلاعات‌ باارزش‌ و قابل‌ استفاده‌ برای‌ دانشمندان‌ مختلف‌می‌نماید. 
موضوع‌ مرتبط‌ با این‌ امر موضوع‌ کشف‌
SNPها می‌باشد. SNPها تفاوت‌های‌ تک‌نوکلئوتیدی‌ هستند که‌ بین‌ دو فرد، از نظر یک‌ژن‌ بین‌ آنها وجود دارد. شناسائی‌ این‌ تفاوتها ارزش‌ فراوانی‌ دارد. چراکه‌ بطورمثال‌ فردی‌ که‌ دارای‌ هوش‌ بیشتر یا دندان‌ مستحکمتر نسبت‌ به‌ فرد دیگری‌ است‌ممکن‌ است‌ تنها در یک‌ نوکلئوتید از یک‌ ژن‌ با یکدیگر تفاوت‌ داشته‌ باشند وشناسائی‌ مکان‌ و نوع‌ این‌ تفاوت‌ ارزش‌ اقتصادی‌ زیادی‌ برای‌ کاشف‌ و انحصارگرآن‌ دارد. بهمین‌ دلیل‌ هم‌اکنون‌ شکارچیان‌ ژن‌ درحال‌ شناسایی‌ قوم‌ها ونژادهائی‌ هستند که‌ در یک‌ یا چند زمینه‌ خاص‌ دارای‌ خصوصیات‌ برتر می‌باشند. 
پروتئومیکس‌
Proteomics 
دنیای‌ پروتئومیکس‌ دنیای‌ بی‌انتهائی‌ است‌که‌ ما هم‌اکنون‌ در روزنه‌ ورودی‌ آن‌ قرار گرفته‌ایم‌. دانشمندان‌ بعدازاستخراج‌ اطلاعات‌ ژنوم‌ انسانی‌ به‌ کاربرد آن‌ در حوزه‌ پروتئومیکس‌ می‌اندیشند.در پروتئومیکس‌ دانشمندان‌ براساس‌ اصل‌ یک‌ پروتئین‌ یک‌ ژن‌ بدنبال‌ یافتن‌ کلیه‌پروتئین‌های‌ تولید شده‌ در بدن‌ انسان‌ و ربط‌ آن‌ به‌ یک‌ ژن‌ هستند.
 
پس‌از اتمام‌ پروژه‌ پروتئومیکس‌ که‌ حتی‌ بسیار بزرگتر و طولانی‌تر و پرابعادتر ازپروژه‌ ژنومیکس‌ خواهد بود می‌توان‌ گفت‌ که‌ انسان‌ به‌ عمده‌ اطلاعات‌ حیاتی‌لازم‌ در مورد خود دست‌ یافته‌ است‌ و پس‌ از کاربرد این‌ اطلاعات‌ در طراحی‌داروها و فرآیندهای‌ مناسب‌ تقریباً قادر به‌ مبارزه‌ با هر بیماری‌ و هر اختلال‌در بدن‌ خود خواهد بود و حتی‌ قادر به‌ پیشگیری‌ از اکثر آنها خواهد شد.
 
مرحله‌ بعد از (و حتی‌ همگام‌ با) پروتئؤمیکس‌طراحی‌ داروهای‌ بیولوژیک‌ می‌باشد که‌ دانشمندان‌ را قادر می‌سازد پروتئینهای‌مزاحم‌ یا ناقص‌ را خنثی‌ کنند یا تولید پروتئینهای‌ ضروری‌ در بدن‌ را باعث‌ شوند.
 
بازار پروتئومیکس‌ برعکس‌ ژنومیکس‌ بسیارگسترده‌تر و غیر متمرکز بوده‌ و هم‌اکنون‌ بسیاری‌ از کشورها حتی‌ کشورهای‌ جهان‌سوم‌ مثل‌ برزیل‌ نیز قدم‌ به‌ این‌ عرصه‌ گذاشته‌اند.
 
کلونینگ‌انسان‌
از زمانی‌ که‌ دانشمندان‌ با ابداع‌ روش‌جدید همانندسازی‌ گوسفندی‌ بنام‌ دالی‌ را خلق‌ کردند امیدها و نگرانیهای‌ زیادی‌در جوامع‌ انسانی‌ بوجود آمد. بیوتکنولوژیستها توانستند با انتقال‌ محتوای‌ ژنتیکی‌یک‌ سلول‌ سوماتیک‌ به‌ یک‌ سلول‌ تخم‌ که‌ محتوای‌ ژنتیکی‌ آن‌ تخلیه‌ شده‌ بودبه‌ تولید موجوداتی‌ کاملاً مشابه‌ موجود دالی‌ دست‌ یابند. بازار این‌ فناوری‌ درتکثیر دام‌هایی‌ با خصوصیات‌ ویژه‌ مانند شیر زیاد یا گوشت‌ مناسب‌ بسیار گسترده‌است‌. با اینحال‌ کشیده‌ شدن‌ این‌ بحث‌ به‌ همانندسازی‌ انسان‌ نگرانیهائی‌ را درکشورهای‌ مختلف‌ بوجود آمده‌ است‌. موضوع‌ مرتبط‌ با این‌ امر تولید موجودات‌ یاارگانهای‌ انسانی‌ از سلولهای‌ ریشه‌ای‌ جنین‌ می‌باشد که‌ همانند کلونینگ‌ دارای‌مخالفان‌ و موافقان‌ خاص‌ خود می‌باشد.
 
تراشه‌های‌زیستی‌
تراشه‌های‌ زیستی‌ مانند
DNAChips از کاربردهای‌ نوین‌ وبسیار اغواگر بیوتکنولوژی‌ می‌باشد. 
دریکی‌ از این‌ کاربردها دانشمندان‌ توانسته‌اند با استفاده‌ از رشته‌های‌
DNA به‌ تولید تراشه‌هائی‌دست‌ بزنند که‌ سرعت‌ پردازش‌ اطلاعات‌ در آنها در مقایسه‌ با حجم‌ کوچک‌ آنهابسیار بیش‌ از تراشه‌های‌ معمولی‌ می‌باشد. از کاربردهای‌ دیگر و اصلی‌ تراشه‌های‌زیستی‌ دو مورد DNAChips وDNAMicroarray می‌باشد. 
DNAChips: در این‌ تکنولوژی‌ بیوتکنولوژیستها با ساختن‌ قطعات‌ الیگونوکلئوتیدی‌ 20 تا 80 نوکلئوتیدی‌ با توالی‌های‌ متفاوت‌ و تثبیت‌ آن‌ بصورت‌آرایشی‌ از نقاط‌ بسیار ریز (کمتر از 300 میکرون‌) بر روی‌ بستر مناسب‌ (مانندنیتروسلولز یا برخی‌ فلزات‌ و مواد پلاستیکی‌) و سپس‌ مجاور کردن‌ نمونه‌های‌ DNA مجهول‌ با این‌ نقاط‌تثبیت‌ شده‌ شرایط‌ یک‌ واکنش‌ هیبریدیزاسیون‌ را بوجود می‌آورند. در صورتیکه‌ بین‌سکانس‌ مجهول‌ و سکانس‌ معلوم‌ هر یک‌ از الیکونوکلئوتیدها واکنش‌ هیبریداسیون‌صورت‌ گیرد می‌توان‌ پی‌به‌ سکانس‌ DNA مجهول‌ برد. 
ازاین‌ روش‌ همچنین‌ برای‌ تعیین‌ میزان‌ بیان‌ پروتئین‌ یا فراوانی‌ نیز استفاده‌می‌شود. این‌ روش‌ توسط‌ شرکت‌
Affymetryx ابداع‌ شده‌ است‌. 
DNAMicroarray: در این‌ تکنولوژی‌ پروب‌ cDNA (با طول‌ بین‌ 500 تا5000 باز) بر روی‌ بستر جامد مناسب‌ تثبیت‌ بود و سپس‌ این‌ نقاط‌ تثبیت‌ شده‌ درمعرض‌ نمونه‌های‌ DNA مجهول‌ قرار می‌گیرد. 
این‌ روش‌ در دانشگاه‌ استانفورد ابداع‌ شده‌است‌.
 
کاربرد هر دو روش‌ که‌ تاحد زیادی‌ مشابه‌ هم‌هستند در کشف‌ ژن‌ها، در تشخیص‌ بیماریها، در علم‌ فارماکوژنومیک‌ و در علم‌توکیکوژونومیک‌ و.... می‌باشد.
 
منـابـع‌
1ـبولتن‌ بیوتکنولوژی‌ شمارة‌ 1
2ـ روزنامه‌ اطلاعات‌ شماره‌ 21305 مقاله‌بیوتکنولوژی‌ آیندة‌ ما از احمد عاصمی‌نیا
3ـ بولتن‌ بیوتکنولوژی‌ شمارة‌ 4
4ـ تاریخچه‌ بیوتکنولوژی‌ از سایت‌
www.bio.org 
5ـ بیوتکنولوژی‌ کشاورزی‌ از سایت‌
www.biotech.about.com 
6ـ بیوتکنولوژی‌ کشاورزی‌ - گیاهان‌ مقاوم‌ به‌بیماریهای‌ ویروسی‌ و قارچی‌ از سایت‌
www.biotech-info.net 
7ـ بیوتکنولوژی‌ کشاورزی‌ - گیاهان‌ مقاوم‌ به‌علف‌کش‌ها از سایت‌
www.biotech-info.net 
8ـ کاربردهای‌ بیوتکنولوژی‌ کشاورزی‌
www.biotech-info.net 
9ـ بولتن‌ بیوتکنولوژی‌ شمارة‌ 4
10ـ ژن‌ درمانی‌ از سایت‌
biotech.about.com 
11ـ بولتن‌ بیوتکنولوژی‌ شمارة‌ 2
12ـ گزارش‌ سال‌ 2000 ارنست‌ اند یانگ‌ ازبیوتکنولوژی‌ 2000 آمریکا و اروپا

نوشته شده در ۱۳۸۸/٦/٦ساعت ۱۱:٠۱ ‎ق.ظ توسط mojtaba rostami نظرات () |


Design By : Night Skin