همانند سازی

تا بحال آرزو کردید که می توانستید یک همتا از خودتون داشته باشید که وقتی شما تلوزیون تماشا می کنید تکلیف هاتون رو انجام بده یا صبح به جای شما سر کار برود و شما بتوانید بیشتر بخوابید؟ تصور کنید می توانید یک قل شبیه سازی شده داشته باشید. حالا باید از کجا شروع کرد؟

کلونینگ چیست؟

کلونینگ یا همانند سازی ایجاد موجودی است که نسخه ژنوم آن دقیقاً با دیگری یکسان است. به این معنی که یک به یک بایت های DNA بین این دو یکسان است. ممکن است که شما باور نکنید، اما در حال حاضر کلون های انسانی در میان ما وجود دارد! آنها در آزمایشگاه ساخته نشدند بلکه دوقولوهای یکسان اند که به طور طبیعی متولد شده اند. در زیر خواهیم دیدکه دوقلوهای همسان چه طور به فناوری مدرن کلونینگ ربط پیدا می کنند.

همانند سازی چه طور صورت می گیرد؟

کلونینگ یا همانند سازی برای اولین موقعی شنیده شد که دالی گوسفند کلون شده در سال 1997 به صحنه حضور رسید. هرچند که فناوری شبیه سازی تاریخچه ای قدیمی تر از دالی دارد.

دالی گوسفنده و Ian Wilmut سرپرست گروه همانندسازی دالی

چطور یک نسخه ی ژنوم یکسان از یک موجود می سازند؟ برای این منظور 2 راه وجود دارد: یکی اینکه به طور مصنوعی یک جنین دوقلو بسازیم و یا از روش انتقال هسته ی سلول سماتیک استفاده کنیم. حال سوال این است که تفاوت های این دو فرایند چیست؟

جنین دوقلوی مصنوعی

جنین دوقلوی مصنوعی یک تکنیک نسبتاً سطح پایین از شبیه سازی است. همان طور که از ظاهر اسمش بر می آید، این فناوری تقلید از فرایند طبیعی ایجاد دوقلوهای همسان است. در طبیعت، پس از لقاح تخمک با اسپرم و ایجاد یک سلول تخم یا زیگوت می کنند که در حالت معمول و در اکثر موارد یک جنین تشکیل می دهد اما در موارد نادری تخم حاصل به دو سلول مجزا تقسیم می شود و هر یک از این دو سلول به رشد و تکوین خود ادامه داده و دو جنین را در بطن مادر ایجاد می کنند. از آنجا که دو سلول از یک تخم حاصل شده اند، افراد حاصل از آن از نظر ژنتیکی کاملاً یکسان هستند.

روش «جنین دوقلوی مصنوعی» مسیر مشابه ای را به کار می برد اما به جای رحم مادر این عمل در پتری دیش در آزمایشگاه صورت می گیرد. برای ایجاد جنین دوقلو به طور مصنوعی، جنین را در مراحل اولیه تقسیم اش به سلول های مجزا تقسیم می کنند و اجازه می دهند که هر سلول تقسیم شود و تکوین یابد. جنین های حاصل به رحم مادر انتقال می یابد و مراحل بارداری طی می شود تا زمان زایمان فرا رسد و دو دوقلوی همسان که به طور مصنوعی ایجاد شده اند متولد شوند.

انتقال هسته سلول سماتیک؛ Somatic Cell Nuclear Transfer SCNT

انتقال هسته سلول سماتیک نسبت به جنین دوقلوی مصنوعی روش متفاوتی است اما نتیجه ی مشابه ای دارد: یک کپی ژنتیکی از فرد. این متود همان متودی است که برای ایجاد دالی گوسفنده به کار گرفته شد.

SCNT به چه معناست؟ اجازه بدید این واژه رو کالبد شکافی کنیم:

سلول سماتیک: سلول سماتیک هر سلولی در بدن به جز دو نوع سلول جنسی، اسپرم و تخمک است. اسپرم و تخمک را هم سلول های زاینده (germ cell) می گویند. در پستانداران هر سلول سماتیک دو دسته کامل کروموزوم دارد در حالیکه سلول های زاینده تنها یک دسته کامل کرومزوم دارند.

هسته (Nuclear): هسته شبیه مغز سلول است. یک جز غشادار است که حاوی همه اطلاعاتی است که سلول ها برای شکل دادن یک موجود زنده نیاز دارند. این اطلاعات به شکل DNA ذخیره می شوند. تفاوت هایی در DNA هر یک از ما وجود دارد که ما را منحصر به فرد می کند.

انتقال (Transfer): حرکت دادن یک شی از یک مکان به مکان دیگر است.

محققان برای ساختن دالی سلول سماتیک را از یک گوسفند بالغ جدا کرند. سپس هسته ی آن را به یک سلول تخمک که هسته اش را خارج کرده بودند منتقل کردند. پس از پاره ای تحریکات شیمیایی، سلول تخم با هسته ی جدیدش همانند یک تخم تازه لقاح یافته رفتار می کند و شروع به تقسیم می کند. جنین به بطن مادر خوانده منتقل شده و مدت تکوینش تا لحظه تولد در آنجا سپری کرد.

دالی دقیقاً یک نسخه ی ژنتیکی از گوسفند ماده ای بود که دهنده ی هسته ی سلول سماتیک بود. او اولین پستانداری بود که تا به آن روز از سلول سماتیک کلون شده بود.

تفاوت SCNT با مسیر طبیعی شکل گرفتن جنین چیست؟

لقاح (ترکیب شدن) تخمک و اسپرم و روش همانند سازی SCNT هر دو منتهی به یک نتیجه می شوند: تقسیم شدن و ایجاد یک توپ سلولی به نام جنین. پس دقیقاً چه تفاوتی بین این دو مسیر وجود دارد؟

یک جنین از سلول هایی تشکیل شده که حاوی دو دسته کامل کروموزوم اند. تفاوت لقاح و انتقال هسته در منشا این دو دسته کروموزوم است. در لقاح، اسپرم و تخمک یک دست کرومزوم دارند. هنگامی که اسپرم و تخمک به هم متصل می شوند تخم حاصل دو دست کرومزوم– یک دست از پدر (اسپرم) و یک دست از مادر (تخمک)- خواهد داشت.

در انتقال هسته سلول سماتیک، تنها مجموعه ی کرومزومی تخمک حذف می شود و یک هسته ی سلول سماتیک جایگزین آن می شود که از قبل حاوی دو دست کامل کروموزوم است. بنابراین در تخم حاصل، هر دو مجموعه ی کروموزومی از یک سلول (سلول سماتیک) و از یک فرد حاصل می شود.

سمانه سادات عنایتی

بخش دانش و زندگی تبیان

منابع:

Ehrenfeld, David (2006). Transgenics and Vertebrate Cloning as Tools for Species Conservation. Conservation Biology 20 (3): 723–732.

Alan Colman (1999). Dolly, Polly and other ‘ollys’: likely impact of cloning technology on biomedical uses of livestock. Genetic Analysis: Biomolecular Engineering. 15, 3-5, 167-173.

McLaren A (2000). Cloning: pathways to a pluripotent future. Science 288 (5472): 1775–80.