كيف تستطيع محركات الجين أن تنقذ العالم
لقد عانت الملاريا الإنسانية في جميع التاريخ المسجل.
كتب أبقراط من الحمى الدورية ، واصفا موجات متكررة من الأعراض التي هي السمة المميزة للمرض. يأتي المرض على شكل موجات ، ويسبب أعراضًا تتراوح من الحمى والتعب إلى النوبات والغيبوبة والموت. كانت الملاريا شائعة في روما لدرجة أنها كانت تُعرف باسم "الحمى الرومانية" ، وربما ساهمت حتى في سقوط الإمبراطورية الرومانية وسقوطها. لقد أصابت الملاريا البشرية لمدة لا تقل عن 10،000 عام ، بل وتهاجم أقاربنا البعيدين ، مثل الشمبانزي.
ولم يذهب بعيدا. في عام 2017 ، كان هناك حوالي 218 مليون حالة من الملاريا في جميع أنحاء العالم ، مع ما يقرب من 439000 حالة وفاة ناجمة عن المرض . وقد حدث هذا رغم الإنفاق العالمي البالغ حوالي 3.1 مليار دولار على الوقاية والقضاء.
هناك عدد أكبر من المصابين بالملاريا أكثر من مجموع سكان البرازيل - أو أكثر من سكان أنجلترا وفرنسا وإيطاليا مجتمعين. إذا كان أي مرض يمكن وصفه بأنه البلاء الحقيقي للبشرية ، فقد يكون ملاريا.
ولكن ماذا لو استطعنا القضاء عليه بالكامل؟ ماذا لو تمكنا من مسح ممحاة عبر الكوكب ، وإزالة نوع كامل ، في جيل واحد؟
قد يعني مثل هذا العمل الفرق بين الحياة والموت لمئات الآلاف من المصابين بالملاريا - لكن هذا الإجراء ، إذا تم استخدامه على هدف خاطئ ، يمكن أن يؤدي إلى كارثة للنظم الإيكولوجية الهشة لكوكبنا.
هذه هي القوة والوعد - والاهتمام - بالجينات.
محركات الجينات - الفيروسية ميمي في الحمض النووي
في تعريفه الأساسي ، فإن الجين هو أي آلية تنشر جينًا محددًا (أو مجموعة جينات) عبر مجموعة سكانية عن طريق تغيير احتمال انتقال الجين إلى الذرية.
إذا كنت تتذكر علم الأحياء في المدرسة الثانوية ، يتم تمرير معظم الجينات عادة بمعدل 50 ٪. لكل جثة في جسدك ، لديك نسختان - واحدة ورثتها عن أمك ، ووراثة من والدك. عندما يكون لديك طفل ، هناك احتمال بنسبة 50٪ بأنك ستعطي طفلك نسخة الجينات من أمك ، و 50٪ من احتمال أن تعطي طفلك نسخة الجينات من والدك.
ومع ذلك ، فإن محرك الجينات لا يتبع ذلك التوزيع بنسبة 50٪.
إن الدافع الجيني ، على المستوى الجزيئي ، هو جزء من الدنا الذي لديه القدرة على نسخ نفسه إلى مكان آخر ، واستبدال ما كان موجودًا من قبل. إذا كنت ترث حملة جينية من أمك ، فسوف يحذف ذلك التسلسل الجيني الذي ورثته عن والدك ، واستبداله بنسخة أخرى من نفسه.
والنتيجة النهائية هي أنه على الرغم من أنك قمت بتوريث تسلسل محرك أقراص واحد وتسلسل عادي واحد ، فإن محرك الجين يحل محل التسلسل العادي بنسخة من نفسه ، وينتهي الأمر بتسلسلتي محرك أقراص بدلاً من ذلك. لقد اختفت نسخة الجين الذي جاء من والدك ، وأنت تضمن نقل نسخة أمك من الجين إلى أي ذرية.
إن الجين هو عبارة عن تسلسل DNA يبطل جينات أخرى لتمرير نفسه.
نتيجة لإدخال حملة الجينات في السكان؟ تماما مثل ميم على شبكة الإنترنت ، ينتشر الجين المعدلة. فبدلاً من أن يكون هناك احتمال لصدور عملة معدنية يتم تمريرها إلى أحفاد ، فإنه يتم تمريرها دائمًا ، وذلك بفضل قدرتها على الكتابة فوق النسخة العادية من هذا الجين. في غضون بضعة أجيال ، يمكن أن تنتشر حملة الجينات في جميع أنحاء المجتمع بأكمله.
ما هي النقطة؟ لماذا هذا قوي جدا؟
تخيل لو أن الجين المعدل الذي يؤثر على الجين مسؤول عن تطوير أجزاء فم البعوضة. لا ينمو البعوض مع محرك الجين بشكل صحيح ، ولا يمكنه أن يعض البشر. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن للإناث مع محرك الجين هذا وضع البيض. لا يزال بإمكان ذرية الذكر التكاثر ، بحيث تنتشر الطفرات في جميع أنحاء البعوض بأكمله.
في غضون بضع سنوات ، كل البعوض (على الأقل ، كل تلك الموجودة في ذلك التكاثر) لديها أفواه لا تستطيع عضة الإنسان ، وعدم القدرة على وضع البيض يؤدي إلى انقراضها السريع من المنطقة.
لا يعني القضم عدم وجود البعوض ، مما يعني عدم انتشار الملاريا.
تماما مثل ذلك ، يمكن لحملة الجينات أن تغير السكان - وتمنع أي مرض يحمله الإنسان من الوصول إلى شخص آخر.
خطر اللعب باللعب
يمكن أن يكون الدافع الجيني هو الحل للقضاء على البعوض ، وبالتالي القضاء على المرض ، لكنه أيضًا أداة قوية بشكل لا يصدق - لا يمكن عكس آثاره بسهولة.
هنا سيناريو كابوس - تخيل أن يتم إطلاق حملة الجينات للقضاء على البعوض. وهو يعمل بشكل جيد للغاية - ولكن تبين أن حملة الجينات يتم نقلها بفيروس من البعوض إلى النحل.
فجأة ، ليس فقط يتم القضاء على البعوض ، بل هو كذلك السكان الأصليون للنحل. لا النحل يعني عدم التلقيح ، الذي يدمر مساحات ضخمة من أجهزة إنتاج الغذاء العالمية.
وهذه نتيجة معقولة ومخيفة ، وقد أدت المخاوف من هذا النوع إلى مطالبة الأمم المتحدة بحظر الاستخدام المحتمل للجينات . لكن مجموعات أخرى ، مثل مؤسسة غيتس ، تجادل بأن الفوائد المحتملة للجينات تزيد من احتمال حدوث خطأ ما ، وتضغط من أجل أن يتوسع استخدام الجينات.
لقد تم اختبار محركات الجينات بالفعل في العديد من البيئات. أطلق البعوض مع الجينات في عام 2016 في جزر كايمان ، وأدى إلى خفض نسبة 62 ٪ من البعوض الذي يحمل فيروسات خطرة ، مع انخفاض معدلات زرع البيض بنسبة 88 ٪. وقد تم إصدار تعديل مماثل على البعوض من قبل إدارة الأغذية والأدوية FDA في فلوريدا كيز ، لكن المعارضة المحلية أدت إلى إلغاء المشروع.
الجينات لا تستخدم فقط ضد البعوض. تسعى مجموعات في تكساس ونيوزيلندا إلى دفع الأقراص الجينية لاستهداف الفئران ، وهي آفات مدمرة في كلا الموقعين. الباحثون في كاليفورنيا يكرسون حملة جينية لمهاجمة ذباب الفاكهة التي تدمر مئات الملايين من الدولارات من محاصيل الفاكهة كل عام.
يجادل مؤيدو حملات الجينات بأن هذه الطريقة تتطلب الآلاف من الأفراد مع إطلاق الجين في منطقة واحدة ، ويشيرون إلى أن بعض الأفراد الذين يفرون إلى مناطق أخرى لن يكونوا كافيين لنشر الجين. بعد كل شيء ، وخاصة في الكائنات الحية قصيرة الأجل مثل البعوض والفئران وذباب الفاكهة ، فإن معظم الأفراد لا يحصلون على التزاوج ولدي أي ذرية.
من ناحية أخرى ، يشير المعارضون إلى أن الجين يمكن أن يتحور ، أو يمكنه القفز من الأنواع الغازية لمهاجمة الأنواع المحلية ذات الصلة الوثيقة. في العديد من المناطق ، تتكاثر الأنواع المحلية والنادمة - يمكن أن ينتقل الجين من الآفة الغازية إلى الأنواع المحلية المفيدة والمحمية من خلال هذا التكاثر المتصالب.
توجد حجج قوية سواء ضد أو ضد محركات الجينات. هل نقوم بخطوة جريئة لمكافحة الأمراض الفتاكة أو الأنواع الغازية المدمرة للنظام الإيكولوجي ، على الرغم من المخاطر المحتملة؟ أم ينبغي لنا الامتناع عن الاعتقاد الأعمى بأننا نفهم الطبيعة بما يكفي لتغييرها؟
ماذا عن محركات الأقراص الجينية في البشر؟
كلما ظهرت تقنية وراثية جديدة ، تتبعها بسرعة سؤال: هل يمكن استخدامها على البشر؟
A المواد زوجين واقترح أن محركات الجينات يمكن أن تستخدم كنوع من التحول الجيني في البشر، مما يسمح لنا لتحويل الجينات أو إيقاف تشغيله في الإرادة . ومع ذلك ، فإن التطبيق الأكثر احتمالا من محركات الجينات في البشر سيكون للقضاء على الأمراض الوراثية الموروثة. هناك العديد من الأمراض الوراثية النادرة التي يمكن اختبارها بسهولة ، ولكن من المستحيل علاجها.
- فينيل كيتون يوريا هو مرض لا يستطيع فيه الشخص استقلاب الحمض الأميني فينيل ألانين بشكل صحيح. يمكن للأفراد الذين يعانون من بيلة الفينيل كيتون أن يعيشوا حياة صحية ، لكنهم يجب أن يستهلكوا الأطعمة الخاصة والمنخفضة الفنيلانين طوال حياتهم - والتي يمكن أن تكلف مئات الآلاف من الدولارات سنويا ، كل عام.
- مرض تاي ساكس هو المكان الذي يولد فيه الأفراد بدون إنزيم محدد لتحطيم الدهون. تتراكم الدهون في الخلايا ، وخاصة الخلايا العصبية ، مما يتسبب في تلف متطور للدماغ. يمكن علاج المرض ، ولكنه غير قابل للشفاء.
- الهيموفيليا هو مرض ينزف فيه الناس بشكل مفرط ، لأن طفرة جينية توقف دمهم من التجلط السليم. يمكن علاج الهيموفيليا بعوامل تخثر من التبرع بالدم ، ولكن لا يوجد علاج ، ويجب أن يتلقوا هذه العلاجات طوال حياتهم.
كل من هذه الأمراض هو تقدمي ، غير قابل للشفاء ، مميت - وتسببه طفرات جينية محددة جدا في موقع واحد أو موقعين فقط. إن التدخل في حملة الجينات لن يضمن فقط أن أطفال أحدهم لا يرث هذا المرض. ويمكن أيضا القضاء على هذا المرض بالكامل من الخط الوراثي لتلك العائلة.
تخيل أن يقال أنك حامل لشركة تاي ساكس. أنت قلق ، مع العلم أنه إذا كان زوجك أيضاً حاملًا ، فإن أطفالك لديهم فرصة واحدة من أصل 4 للولادة بهذا المرض غير القابل للشفاء ، و 50٪ من احتمال كونهم حاملين للمرض. "ليس مشكلة ،" طبيبك يؤكد لك. "يمكننا أن نعطيك حملة جينية تضمن أن لا أحد من أطفالك ، ولا أطفالك ، سيشعرون بالقلق أبداً من ظهور Tay-Sachs مرة أخرى."
هل هو مغري؟ قطعا. لكن ، مثل أي تدخل وراثي آخر ، يحمل مخاطر. بالإضافة إلى ذلك ، فإن أي علاج وراثي يؤثر على السلالة الجرثومية - الحيوانات المنوية والخلايا البويضة - يتلقى تمحيصًا إضافيًا ، لأنه يمكن تمرير علاج فوضوي إلى الأجيال القادمة.
لا يتم حاليًا اختبار محركات الجينات لدى البشر - حيث يتم إجراء الاختبارات الأولى فقط على الثدييات غير البشرية (الفئران). إذا أصبحت محركات الجينات في أي وقت إمكانية للإنسان ، فسيتعين عليهم الخضوع لاختبارات وفحوص صارمة من قبل مجموعات مثل FDA قبل وصفها من قبل الطبيب.
لكن العلم يتحرك بسرعة - وربما تكون محركات الجينات في يوم من الأيام أداة في ترسانتنا لمكافحة الأمراض الوراثية.
الخلاصة - هل يمكن للجينات أن تشفي من علاج الملاريا؟
لقد ناضلت البشرية مع الملاريا منذ آلاف السنين ، ربما منذ أن بدأنا نقف في وضع مستقيم ونمشي على قدمين. لقد بحثنا عن العلاجات لعدة قرون ، ونحاول كل شيء من شبك البعوض إلى الأفيون إلى مجموعة واسعة من الأدوية الصغيرة الجزيئات. لدينا أدوية مضادة للملاريا ، أدوية تمنع الشخص من الإصابة بالملاريا ، ولكنها مصممة للاستخدام فقط من أيام إلى أسابيع ، وليس لسنوات. ليس لدينا لقاح أو علاج للملاريا.
تقدم محركات الأقراص الجينية حلاً جديدًا قويًا - ليس من خلال استهداف الملاريا نفسها ، بل بقطع طرق انتقالها إلى البشر. انها شبكية البعوض للقرن الحادي والعشرين ، مع أخذ flyswatter إلى نوع بأكمله.
إنها قوية بشكل لا يصدق - ولكن كما قال العم بن ، "مع قوة عظمى تأتي مسؤولية كبيرة". وبوصفنا علماء ، نحتاج إلى أن نكون مسؤولين وأن نتأكد من أننا نختبر بشكل كامل كل جانب من جوانب حملة الجينات قبل أن نطلقها في البرية.
يمكن أن تنقذ محركات الجينات البشرية من الملاريا - أو يمكن أن تؤدي إلى تدمير قيمة قنبلة ذرية على النظام البيئي للقارة.
لن نكون قادرين على التنبؤ بشكل كامل بأثر ترك المرء في البرية - ولكن يمكننا تحسين ثقتنا في تخميناتنا. نحن ، كأنواع ، سوف نحتاج أن نقرر ما إذا كانت المكافأة تستحق المخاطرة.
ليست هناك تعليقات: