ژنتيك بر بلنداى سده بيست و يكم

چالش ها و چشم انداز ژنتيك در ايران و جهان
ژنتيك بر بلنداى سده بيست و يكم
دكتر محمدرضا نورى دلوئى*
«من فكر مى كردم كه ژنتيك يك زيرمجموعه از علم پزشكى است، اما اكنون فكر مى كنم كه علم پزشكى يك زيرمجموعه از ژنتيك است.»
پروفسور F.Bieber استاد آسيب شناسى دانشگاه هاروارد.
•••
اهميت روزافزون دانش شيرين،  پند آموز و هيجان انگيز زيست شناسى به عنوان يك علم زيربنايى و به ويژه برخى از زمينه هاى نظرى،  كاربردى و توسعه اى آن مانند دانش و فن مهندسى ژنتيك و بيوتكنولوژى مولكولى در بهبود اقتصاد ملى، بهداشت، درمان،  سلامتى و رفاه جوامع بشرى بر صاحب نظران پوشيده نيست.170970.jpg
زيست شناسى و به ويژه ژنتيك _ به عنوان قلب تپنده علوم زيستى – سرگذشتى شيرين، جذاب و پندآموز دارد و تاريخ علوم زيستى در مسير تحول خود، از نقاط عطف متعدد عبور كرده است كه در اينجا بدون آنكه فرصت پرداختن به جزئيات آن باشد، اشاره اى گذرا خالى از فايده نيست.
تنها تا چند دهه پيش، عمده آگاهى هاى ما از ژنتيك به آزمون هاى آميزشى و تلاش براى يافتن جهش هاى متفاوت از برخى از صفات ژنتيكى محدود بود. به تدريج ساختار، عملكرد و چگونگى تغيير و جهش در كروموزوم ها و ژن ها تا حد زيادى آشكار شد. و انسان توانست ايده سنتز مصنوعى ژن و كروموزوم را به طور جدى مطرح كند.
ژنتيك موضوع پرسش هاى بسيار كليدى به ويژه سه پرسش زير است:
الف) چه چيز موروثى است؟ به بيان ديگر ماهيت فيزيكوشيميايى ماده وراثتى چيست؟
ب) ماده وراثتى چه مى كند؟ چگونه ماده وراثتى انتقال مى يابد و مكانيسم هاى موجب مداومت نسل ها كدامند؟
ج) ماده  وراثتى چگونه دستخوش تغيير (Change) يا جهش(Mutation) مى شود؟
صرفنظر از اينكه در ژنتيك روى چه موجودى كار مى شود، تلاش عمده آن است كه پيرامون سازمان، تشكيلات و همانند سازى، نحوه بيان و تغيير و تكامل زيستى ماده ژنتيكى اطلاعات درست به دست آيد. و از آنجا كه ژنتيك علمى تجربى است فراگرفتن نظرات و قوانين آن بدون توجه همه جانبه به مشاهدات و كاربرد آنها در طبيعت، ارزش چندانى ندارد.

دانش جارى انسان در مقايسه با دوران گريگور مندل كه حاصل تجربيات و مشاهدات ارزشمند خود را در سال ۱۸۶۶ ميلادى ارائه كرد، به طرزى حيرت آور تغيير، تحول و افزايش يافته است. هرچند كه هنوز هم بسيارى از دستاوردهاى ژنتيك را مرهون يافته هاى برجسته مندل مى دانيم، زيرا در واقع پايه هاى علم وراثت در شكل منسجم و علمى خود با آزمايش هاى دقيق مندل و نيز دستاوردهايى كه بعدها از رهگذر مطالعه روى موجوداتى مانند مگس سركه، موش، خوكچه هندى و خرگوش به دست آمد كاربردهاى قابل توجهى براى انسان دارد.
يافته هاى عالمانه و منطقى مندل كه با عنوان «تجاربى در دورگ سازى گياهى» انتشار يافت، به رغم آنكه در مجموع تا اوايل ۱۹۰۰ ناشناخته ماند اما بدون شك نخستين دوره حيات و تاريخ منسجم و پوياى علوم زيستى و به ويژه ژنتيك به حساب مى آيد.
با عنايت به خصلت پويايى و ابطال پذيرى يافته هاى علوم تجربى و معرفت هاى مختلف طبيعت، طبيعتاً، در تحولات حاصل شده در مسير زمان، يافته هاى علمى جديدتر توانسته اند پايه هاى بسيارى از تصورات و نظريات علمى گذشته را در سطح وسيعى باطل يا دگرگون كنند يا دست كم مورد ترديد قرار دهند.
تولد ژنتيك مولكولى در اوايل دهه۱۹۵۰با ارائه الگوى مارپيچ دورشته اى DNA توسط واتسون و كريك سرآغاز تحولى بسيار اساسى در زيست شناسى و ژنتيك شد(دومين دوره از حيات ژنتيك).
الگوى مارپيچ دو رشته اى DNA، از كارايى و اثرات بسيار قوى و فراگير علمى برخوردار است. زيرا خصوصيات ناشى از اين الگو به روشنى پاسخگوى مسائل فراوان و مهم وراثتى است. به طور مثال، فرآيند همانند سازى كه از ويژگى هاى اساسى و ضرورى ماده وراثتى و يكى از عملكرد هاى تعيين كننده در فرآيند انتقال صفات وراثتى به حساب مى آيد، الگوى مارپيچ دورشته اى DNA به نحوى مستدل انجام آن را توضيح داده و تبيين مى كند.
ظهور دانش و فن مهندسى ژنتيك در نيمه نخست دهه ،۱۹۷۰ كه سومين دوره يا سرفصل از حيات ژنتيك را شامل مى شود، رخدادى است كه در علوم تجربى و از جنبه هاى مختلف، مانندى ندارد. انقلاب هاى دوم و سوم در زيست شناسى در دهه هاى ۱۹۵۰ و ،۱۹۷۰ منشاء تغييرات و تحولات بسيار عميقى در اين قلمرو از دانش و عموم شئونات زندگى انسان شد.
تأكيد مى نمايد كه ژنتيك دانشى است كه به سرعت در حال گسترش است. دانش پيرامون ساختار، عملكرد و تغيير و جهش در ژن ها به طور شتابان و با رشدى شگفت آور- در تمام سطوح از مولكول ها تا جمعيت ها- به پيش مى رود. ژن هاى جديد در انسان، موش، مگس سركه، مخمر، گياهان، كرم ها و باكترى ها تقريباً به طور روزانه كشف مى شود. شمار كثيرى از بيمارى هاى ژنتيكى، هم اينك توسط تجزيه و تحليل هاى دقيق  شناسايى شده اند. اين يافته ها، روش هاى دقيق تشخيصى و پيش آگهى را در سطح وسيعى بهبود بخشيده است. و از جهت انجام مشاوره هاى صحيح و ارائه اطلاعات و راهنمايى هاى ارزشمند به مبتلايان و خانواده هاى آنها، نقش بسيار مهمى دارد. ژنوم، در موجودات متعددى به ويژه انسان، به طور عميق مطالعه شده و همچنان ادامه دارد. دستاوردهاى گرانسنگ طرح بين المللى (ژنوم) انسان به ويژه مورد تاكيد است اين دستاوردها آينده اى با آزمايش ها، روش هاى تشخيصى، پيشگيرى و درمان هاى جديد را نويد مى دهد.
همچنين ابداع روش هاى ژن درمانى با كاربردهاى گسترده از اهميت حياتى برخوردار است. ژن درمانى انتقال مواد ژنتيكى به درون سلول هاى يك موجود براى مقاصد درمانى است كه به روش هاى متفاوت و متنوع صورت مى گيرد. ژن درمانى البته امروزه روشى پرهزينه بوده و به فنون پيشرفته و تخصصى و مهارت هاى علمى و پزشكى بسيارى وابسته است و از اين رو، اينك استفاده از آن در سطح بالينى به مراكز پژوهشى و پزشكى معتبر جهانى محدود است اما مجموعه اى از شواهد وسيع بيانگر آن است كه به زودى در پزشكى مولكولى و در مورد طيف وسيعى از بيمارى ها (وسرطان ) به طور گسترده به كار خواهد رفت و بدون ترديد تحولى اساسى را در پزشكى سده حاضر نويد مى دهد و بر توانايى فوق العاده انسان در پيشگيرى و درمان هزاران بيمارى خطرناك ژنتيكى و سرطان كه در برابر درمان هاى رايج مقاومت نشان مى دهند، مهر تائيد خواهد گذاشت. براساس گزارش نشريه پزشكى ژن ( سال ۲۰۰۵) در خلال حدود ۱۵ سال كه از عمر ژن درمانى مى گذرد، از مجموعه ۱۰۶۵مورد ژن درمانى انجام گرفته در انسان در سطح جهان، ۶۷ درصد آن در آمريكا، ۲۸ درصد در اروپا، ۲ درصد در آسيا، ۶/۱ درصد در استراليا و حدود ۱/۰ درصد (يك مورد) در آفريقا صورت گرفته است. براساس همين گزارش، بيشترين ژن درمانى روى سرطان ها بوده است (۶۶درصد موارد)، پس از آن بيمارى هاى تك ژنى ۸/۸ درصد و ديگر بيمارى ها در رديف هاى بعدى قرار داشته اند.
دستاوردهاى خيره كننده در مكانيسم هاى مولكولى پيرى و امكان جدى افزايش عمر آدمى، پرده بردارى از بسيارى از رمز و رازهاى ژنوم ميتوكندريايى و مبارزه بنيادى با بيمارى هاى آن؛ درك به مراتب عميق تر مكانيسم هاى مولكولى تغيير(و يا جهش) در ماده وراثتى؛ و نيز مكانيسم هاى بسيار عميق، ظريف و پيچيده تنظيم عملكرد ژن ها، تنها نمونه هايى از انبوه دستاوردهاى ژنتيك مولكولى در سه دهه اخير است. كه ژنتيكى را وارد عموم شئونات زندگى انسان- از آزمايشگاه تا بالين، و نيز از آزمايشگاه تا آشپزخانه- كرده است.
پژوهش هاى ژنتيكى همچنين به سهم خود موجب شده است كه آدمى به جهان و دنياى پيرامون خود، بصيرت به مراتب بيشترى پيدا كرده و نگاهى نو بر خويش بيندازد. به ويژه كه _ از ويروس هاى DNA دار كه بگذريم _ تمام نشان ويژگى هاى فيزيكى ما و تمام موجودات زنده اى كه روى زمين زيست مى كنند تحت نفوذ و متأثر از DNA موجود در سلول يا سلول هاى آنها است.
تحقيقاً براى هيچكس _ حتى در دهه ۱۹۶۰- قابل پيش بينى نبود كه در اوايل دهه ۱۹۷۰ دانش و فنى به نام مهندسى ژنتيك ظهورى انقلابى يابد و با استفاده از آن بتوان در كمتر از سى سال به بسيارى از سئوال هاى بسيار مهم مربوط به سلول پاسخ داد و نيز بستر مناسب براى طرح صدها پرسش كليدى و نو را فراهم آورد.
چه شد كه زيست شناسى با اين سرعت تغيير و تحول پيدا كرد و نسبت به زيست شناسى سه دهه پيش دستخوش تفاوت هاى چشمگيرى شد؟ به نحوى كه بسيارى از دانشمندان برجسته و شاخص جهانى در ديگر رشته هاى علوم تجربى مانند مرحوم پروفسور عبدالسلام بر نقش بى بديل آن در نياز امروز و فردا تاكيد دارند و از جمله Columbias Hendrickson در چند دهه پيش مى نويسد: «همچنانكه سده بيستم سده فيزيك و شيمى بوده است، سده ۲۱ سده زيست شناسى و زيست شناسى مولكولى( ژنتيك) خواهد بود.»
نگارنده در حدود ۳۷ سال پيش كه دانشجوى زيست شناسى بود، به ياد دارد كه سلول به طور غير قابل ادراك و نامفهوم، و فوق العاده پيچيده به نظر مى آمد. مهمتر اينكه تصور مى شد كه نتوان راهى براى كشف رمزورازها و پيچيدگى آن يافت. اكثريت ده ها هزار مولكول پروتئينى مختلف موجود در سلول هاى موجودات پيشرفته،  از نظر مقدار آنچنان ناچيز بوده اند كه تشخيص ساختار آنها براى هميشه غيرممكن مى نمود! نوشتار كلى حاضر به نوبه خود، به روشنى نشان مى دهد كه _ درخلال سه دهه اخير- وضعيت كاملاً تغيير كرده است. و به طور نمونه، با استفاده از روش هاى كلون سازى ژن و قابليت بالاى دستكارى ژن هاى كلون شده جهت ايجاد فرآورده هاى ژنى، دستيابى به هر پروتئينى در درون سلول و در مقادير نامحدود، دور از دسترس نيست. به تعبير پروفسور بروس.ام آلبرتز استاد مركز پژوهشى سرطان آمريكا (و دانشگاه سانفرانسيسكو در كاليفرنيا) «امروزه چهره زيست شناسى مانند نخستين مهاجرانى است كه در سال ۱۸۴۹ براى رسيدن به طلا وارد سرزمين كاليفرنيا شدند و بدين سان امروزه درو كردن خوشه هاى ثروت توسط زيست شناسان كار ساده اى است.» به تحقيق مى توان گفت در ميان تمام علوم تجربى، امروزه پژوهش هاى پايه اى، كاربردى و توسعه اى روى مولكول DNA از عمق و وسعتى بى مانند برخوردار است.
ژنتيك كه براى ساليان طولانى به عنوان شاخه اى معمولى از درخت تنومند دانش زيست شناسى به حساب مى آمد، بيش از سه دهه است كه در صدر اخبار علمى و پژوهشى قرار گرفته است، و انقلاب ژنتيك به تمام شئونات زندگى آدمى راه يافته است و نتايج آن از آزمايشگاه ها به منازل وارد شده است. و به عنوان مثالى شاخص، دانش و فن مهندسى ژنتيك و بيوتكنولوژى مولكولى و توانايى پژوهشگران در دستكارى مولكول به طرزى حيرت آور دستاوردهايى را در ميدان هاى پزشكى، صنايع دارويى و غذايى،  كشاورزى و مانند آن ارائه كرده است و همه روزه صدها گزارش از آخرين تجربيات و يافته ها، روانه رسانه هاى جمعى و عمومى، جرايد و روزنامه ها نيز مى شود. هزاران پژوهشگر برجسته در اين قلمرو از علم و فن هر روز و گاهى در چند نوبت، با طرح اين پرسش كه هم اينك چه خبر؟ به جست وجوى يافتن پاسخ براى سلول هايى تلاش مى كنند، كه از ارزش هاى ملى و جهانى برخوردار است. دور ماندن از بستر چنين شرايطى، وكنار كشيدن يا كنار ماندن از اين قافله شتابان علمى موجب مى شود كه گردونه كشفيات كه با سرعتى شگفت آور اسرار نهفته در طبيعت و دنياى زيست شناسى را عريان مى كند، فرد را با اين مسائل بيگانه كند. كشفيات علمى در اين ميدان به طور بى سابقه اى در جريان است و فهم انسان را از مكانيسم هاى مولكولى پديده توارث بسيار قوت بخشيده است. براى مدت ها، تصور ما از ژن يعنى واحدهاى فعال وراثتى، تصورى موهوم و خيالى بود و كسى را ياراى تشخيص ماهيت واقعى آن نبود. اينك بيش از هر زمانى بازار دنياى DNA به طرز باشكوهى رونق گرفته است و امكان تفكيك و شناسايى ساختار دقيق شيميايى ژن هاى موجودات و تعيين هويت مولكولى آنها فراهم آمده است. نيز تفاوت هاى ساختار و عملكرد بسيارى از ژن ها معلوم شده است و رمز و راز مكانيسم هاى مولكولى جهش زايى و پيامدهاى آن از هميشه عريان تر شده است. ژن ها، در خلاء كار نمى كنند بلكه (در سطوح بسيارى) با محيط در جهت ايجاد فنوتيپ مربوط فعاليت مى كنند. در هر حال، واقعيت هاى جديد كه ذره ذره اما به طور مستمر آشكار مى شود، اغلب ديدگاه ها و بصيرت هاى ژرف ترى را در مورد طبيعت، عملكرد موجود زنده و به ويژه زيست شناسى مولكولى انسان ارائه مى كند.
دانش ژنتيك با نشان دادن اين موضوع كه اكثريت بسيار بالايى از موجودات روى زمين براساس ذخيره اطلاعاتى مشابه- به مركزيت مولكول DNA – كار مى كنند، انقلابى را در زيست شناسى ايجاد كرده است. 170973.jpg
فرآيندهاى ذخيره اطلاعات، همانند سازى، نسخه بردارى و ترجمه به لحاظ پايه اى در تمام موجودات شباهت دارند. اين شباهت، ژنتيك مولكولى را به مثابه نيروى قدرتمند و وحدت بخشى در زيست شناسى در آورده است.
براى تأكيد بر عظمت تحولات حاصله در دانش زيست شناسى، به طور اعم و ژنتيك مولكولى و كاربرد هاى آن به طور اخص، اشاره به برخى از ديدگاه هاى مهم پروفسور جيمز واتسون (از استادان نگارنده) خالى از فايده نيست. مى دانيم كه واتسون همراه با مرحوم فرانسيس كريك الگوى مارپيچ دو رشته اى DNA را در سال ۱۹۵۳ كشف كرد. اين كشف عظيم برندگان جايزه نوبل، در واقع انقلابى بزرگ در علوم زيستى بود. واتسون در مقاله اى مى نويسد: «هنگامى كه كريك و من الگوى مارپيچ دو رشته اى مولكول DNA را كشف كرديم، مجموع پژوهشگرانى كه در سراسر جهان روى اين مولكول كار مى كردند از چند صد نفر تجاوز نمى كرد.» در حالى اينك اين تعداد، متجاوز از چند صد هزار نفر است. واتسون مى افزايد: «تا ظهور مهندسى ژنتيك در نيمه نخست دهه ،۱۹۷۰ هرگز شواهدى كه نشانگر اهميت كار و توسعه پژوهش روى مولكول زرين (DNA ) باشد،  وجود نداشت. اما تولد اين دانش و فن، همه چيز را عوض كرد، امروز پژوهش در قلمروهايى از حيات دنبال مى شود كه هيچكس پيش از آن در آن گام ننهاده است.» به كمك اين روش ها، و با جدى شدن پزشكى مولكولى نبرد عليه بيمارى هاى خطرناك ژنتيكى، سرطان و ايدز قوت گرفت و احتمال كاربرد دستكارى هاى ژنتيكى براى مقاصد پزشكى، صنعتى و كشاورزى به طور جدى مطرح شد. يورش به سوى طلاى بالقوه _ DNA – آغاز شد و در سال ۱۹۸۱ نخستين ژن سرطان زاى انسانى كلون شد. البته در سال ،۱۹۷۳ اولين ژن و چهارسال بعد نخستين ژن انسانى كلون شده بود. پيشرفت هاى بعدى به طرزى حيرت آور و با رشدى تصاعدى ادامه يافت و اينك نقش طلايى مولكول DNA بيش از هميشه چنان آشكار شده است كه چشم اندازى براى آن متصور نيست. با تولد مهندسى ژنتيك براى نخستين بار انسان توانست نوتركيبى هايى را رقم بزند كه در پيشينه تاريخ، كمترين سابقه را نداشت و انجام آن حتى در تصور هوشمند ترين دانشمندان نمى گنجيد. اينك ژنتيك در حوزه هاى مختلف اجتماعى مانند سياست، اقتصاد و فرهنگ نيز تأثير گذار است و استفاده درست از آن، در رونق اقتصادى، اشتغال مولد و خوداتكايى، نقش برجسته اى دارد. واتسون همچنين تاكيد مى كند: «در جهان امروز، هيچكدام از ما به عنوان دانشمندانى كه روى DNA كار مى كنيم، هرگز نمى توانيم در همه حوزه ها و حتى تعدادى از قلمروهاى آن آگاهى هاى روز را كسب كنيم، حجم مقاله هاى پژوهشى در مجلات بى شمار علمى جهان كه به طور فزاينده افزايش مى يابد به هيچ كس چنين امكانى را نمى دهد و اگر مى خواهيم در اين ميدان زنده بمانيم، حداكثر كارى كه مى توانيم بكنيم آن است كه با مطالعه و پژوهش مستمر و پويا- در زمينه بسيار باريك تخصصى خود – تلاش كنيم تا از جاده  كشفيات و دستاوردهاى پژوهشى خارج نشويم. كوچكترين غفلت و بى توجهى ما را از ادامه راه محروم مى كند و هرگز نمى توان حتى با تكيه بر يافته هاى چند سال پيش دانشمندان، به  آموزش و پژوهش به روز، و هدفدار پرداخت.» سرعت تحولات و دگرگونى ها بيش از حد تصور است و اگر به طور مستمر تلاش نكنيم، با زبان ژنتيك بيگانه خواهيم شد. چه، كسانى در اين مسابقه برنده مى شوند كه با نگرشى سيستمى آخرين يافته ها را دريافته و مورد استفاده بهينه قرار دهند. واتسون مى افزايد: «امروزه بيش از هر زمانى، پژوهش به فعاليت هاى جمعى، هماهنگ و منسجم پژوهشگران كاردان و روزآمد محتاج است. و اين تلاش هاى هدفدار گروهى است كه امكان مى دهد راه را به سلامتى طى كنيم. اگر ما از فرصت و موقعيت كنونى درست استفاده نكنيم و دانشى را كه مى توانيم امروز بنيان ننهيم، ديگر ملت ها اين خلاء را پر خواهند كرد.» به قول جان دان از عرفاى سده ۱۷«هيچكس جزيره نيست كه در خود تمام شده باشد، هر كس پاره اى از قاره اى است كه به سرزمين هاى ديگر پيوسته است.» واتسون در پايان مقاله خود تأكيد مى كند: «ما به عنوان دانشمندان اگر براى حفظ ملاك هاى خود به درستى و شايستگى مبارزه نكنيم، به احترامى كه همه بدان نياز داريم، دست نخواهيم يافت.»
*استاد گروه ژنتيك پزشكى دانشگاه علوم پزشكى تهران و موسس مركز ملى تحقيقات مهندسى ژنتيك و تكنولوژيستى

روزنامه شرق

1,056 total views, 1 views today

Share

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *