فقط به این دلیل که شما می توانید به این معنی نیست که باید: آنچه مهندسان ژنتیک می توانند از "دنیای ژوراسیک" بیاموزند

دنیای ژوراسیک: سلطه سرگرمی های هالیوودی هذلولی در بهترین حالت خود است، با یک داستان پر اکشن که اجازه نمی دهد واقعیت مانع داستان خوب شود. با این حال، درست مانند پیشینیان خود، یک داستان احتیاطی اساسی از غرور تکنولوژیکی ارائه می دهد که بسیار واقعی است.

همانطور که در کتابم بحث می کنم فیلم هایی از آینده، استیون اسپیلبرگ 1993 پارک ژوراسیکبر اساس رمان مایکل کرایتون در سال 1990، از دست و پنجه نرم کردن با خطرات کارآفرینی بدون محدودیت و نوآوری غیرمسئولانه ابایی نداشت. دانشمندان در آن زمان به توانایی دستکاری DNA در دنیای واقعی نزدیک‌تر می‌شدند، و هم کتاب و هم فیلم نگرانی‌های نوظهوری را نشان می‌دادند که بازی خدا با کد ژنتیکی طبیعت می‌تواند به عواقب ویرانگری منجر شود. این موضوع توسط یکی از قهرمانان فیلم، دکتر ایان مالکوم، با بازی جف گلدبلوم، به خوبی ثبت شد، همانطور که او اعلام کرد: «دانشمندان شما به قدری درگیر این بودند که آیا می‌توانند یا نه، آن‌ها به این فکر نکردند که آیا باید فکر کنند.

در آخرین تکرار از پارک ژوراسیک فرانشیز، جامعه در حال کنار آمدن با پیامدهای نوآوری هایی است که در بهترین حالت تصور نادرست بودند. مجموعه ای از "می تواند" بر "باید" به آینده ای منجر شده است که در آن دایناسورهای زنده شده و طراحی شده آزادانه پرسه می زنند و سلطه بشریت به عنوان یک گونه در معرض تهدید است.

در قلب این فیلم‌ها سوالاتی وجود دارد که بیش از هر زمان دیگری مرتبط هستند: آیا پژوهشگران از این درس یاد گرفته‌اند پارک ژوراسیک و به اندازه کافی شکاف بین "می تواند" و "باید" را بسته است؟ یا اینکه علم و فناوری دستکاری DNA همچنان از هر اتفاق نظری در مورد نحوه استفاده اخلاقی و مسئولانه از آنها پیشی خواهد گرفت؟

[محتوای جاسازی شده]

(باز) طراحی ژنوم

اولین پیش نویس ژنوم انسان با سر و صدای زیادی منتشر شد در سال 2001، زمینه را برای دانشمندان فراهم کرد خواندن، طراحی مجدد و حتی بازنویسی توالی های پیچیده ژنتیکی.

با این حال، فناوری‌های موجود زمان‌بر و پرهزینه بودند و دستکاری ژنتیکی را برای بسیاری از محققان دور از دسترس قرار داد. اولین پیش نویس ژنوم انسان هزینه تخمینی دارد 300 میلیون دلارو توالی‌های کل ژنوم متعاقب آن کمتر از 100 میلیون دلار - مبلغی غیرقابل تحمل برای همه گروه‌های تحقیقاتی به جز گروه‌های تحقیقاتی با بودجه بسیار بالا. همانطور که فن آوری های موجود پالایش شد و موارد جدید آنلاین شدندبا این حال، آزمایشگاه های کوچکتر و حتی دانش آموزان و علاقه‌مندان به «بیو DIY».- می تواند آزادانه تر با خواندن و نوشتن کد ژنتیکی آزمایش کند.

در سال 2005، مهندس زیستی درو اندی پیشنهاد کرد که باید بتوان با DNA کار کرد. همان روشی که مهندسان با قطعات الکترونیکی کار می کنند. از آنجایی که طراحان الکترونیک کمتر به فیزیک نیمه هادی ها توجه می کنند تا اجزایی که بر آنها تکیه می کنند، اندی استدلال کرد که باید امکان ایجاد قطعات استاندارد شده مبتنی بر DNA به نام "آجرهای زیستی" که دانشمندان می توانند بدون نیاز به متخصص در زیست شناسی زیربنایی خود از آن استفاده کنند.

کار اندی و دیگران برای حوزه نوظهور بنیادی بود زیست شناسی مصنوعی، که اصول مهندسی و طراحی را در دستکاری ژنتیکی اعمال می کند.

دانشمندان، مهندسان و حتی هنرمندان شروع به نزدیک شدن به DNA به عنوان یک کد بیولوژیکی کرد که می‌توان آن را دیجیتالی کرد، دستکاری کرد و در فضای مجازی به روشی مشابه عکس‌ها یا فیلم‌های دیجیتالی طراحی کرد. این به نوبه خود دری را برای برنامه ریزی مجدد گیاهان، میکروارگانیسم ها و قارچ ها برای تولید باز کرد داروهای دارویی و دیگر مواد مفید. به عنوان مثال، مخمر اصلاح شده، طعم گوشتی گیاهخواران را ایجاد می کند همبرگرهای غیرممکن.

علیرغم افزایش علاقه به ویرایش ژن، بزرگترین مانع برای تخیل و بینش پیشگامان اولیه زیست شناسی مصنوعی، سرعت و هزینه فناوری های ویرایش بود.

سپس CRISPR همه چیز را تغییر داد

انقلاب کریسپر

در سال 2020، دانشمندان جنیفر دودنا و امانوئل شارپنتیه برنده جایزه شدند. جایزه نوبل در شیمی برای کارشان بر روی یک فناوری جدید و انقلابی ویرایش ژن که به محققان اجازه می‌دهد دقیقاً توالی‌های DNA را در ژن‌ها برش دهند و جایگزین کنند: CRISPR.

CRISPR سریع، ارزان و نسبتا آسان برای استفاده بود. و تخیل رمزگذارهای DNA را آزاد کرد.

بیش از هر پیشرفت قبلی در مهندسی ژنتیک، CRISPR تکنیک‌های کدگذاری دیجیتال و مهندسی سیستم‌ها را در زیست‌شناسی به کار می‌برد. این بارورسازی متقابل ایده‌ها و روش‌ها به پیشرفت‌هایی از استفاده منجر شد DNA برای ذخیره داده های کامپیوتری برای ایجاد سه بعدی "ساختارهای اوریگامی DNA.

CRISPR همچنین راه را برای دانشمندان باز کرد تا در طراحی مجدد کل گونه ها - از جمله - تحقیق کنند بازگرداندن حیوانات از انقراض.

محرک های ژنی از CRISPR برای وارد کردن مستقیم یک قطعه کد ژنتیکی در ژنوم ارگانیسم استفاده کنید و اطمینان حاصل کنید که صفات خاص توسط همه نسل‌های بعدی به ارث می‌رسد. دانشمندان در حال حاضر در حال آزمایش با این فناوری هستند تا کنترل پشه های ناقل بیماری.

[محتوای جاسازی شده]

علیرغم مزایای بالقوه این فناوری، محرک های ژنی سوالات اخلاقی جدی را ایجاد می کند. حتی زمانی که برای پاکسازی تهدیدات بهداشت عمومی مانند پشه ها اعمال شود، پیمایش این سوالات آسان نیست. هنگام در نظر گرفتن کاربردهای فرضی در افراد، مانند افزایش عملکرد ورزشی در نسل های آینده.

افزایش عملکرد

پیشرفت‌ها در ویرایش ژن، تغییر ژنتیکی رفتار تک تک سلول‌ها را نیز آسان‌تر کرده است. این در قلب است فن آوری های تولید زیستی که ارگانیسم های ساده را برای تولید مواد مفید اعم از سوخت هواپیما به افزودنی های مواد غذایی.

این همچنین در مرکز مناقشات پیرامون ویروس های دستکاری شده ژنتیکی قرار دارد.

از آغاز همه‌گیری، شایعاتی وجود دارد مبنی بر اینکه ویروس عامل کووید-19 ناشی از آزمایش‌های ژنتیکی اشتباه بوده است. در حالی که این شایعات بدون سند باقی می ماند، آنها بحث را در اطراف تجدید کرده اند اخلاق تحقیق سود از عملکرد.

افزایش عملکرد تحقیقات از تکنیک‌های ویرایش DNA برای تغییر نحوه عملکرد ارگانیسم‌ها از جمله افزایش توانایی ویروس‌ها در ایجاد بیماری استفاده می‌کند. دانشمندان این کار را برای پیش‌بینی و آماده شدن برای جهش‌های احتمالی ویروس‌های موجود انجام می‌دهند که توانایی آن‌ها در ایجاد آسیب را افزایش می‌دهد. با این حال، چنین تحقیقاتی همچنین احتمال انتشار یک ویروس خطرناک خطرناک را در خارج از آزمایشگاه، به طور تصادفی یا عمدی، افزایش می‌دهد.

در عین حال، تسلط فزاینده دانشمندان بر کد منبع بیولوژیکی چیزی است که به آنها اجازه داده است واکسن‌های Pfizer-BioNTech و Moderna mRNA را به سرعت توسعه دهند برای مبارزه با COVID-19. واکسن‌ها با مهندسی دقیق کد ژنتیکی که به سلول‌ها دستور می‌دهد تا نسخه‌های بی‌ضرر پروتئین‌های ویروسی را تولید کنند، می‌توانند سیستم ایمنی را برای واکنش در هنگام مواجهه با ویروس واقعی آماده کنند.

دستکاری کد منبع بیولوژیکی مسئول

همانطور که مایکل کرایتون دانا بود، بعید است که بتواند تصور کند که توانایی های دانشمندان در مهندسی زیست شناسی در سه دهه گذشته چقدر پیشرفت کرده است. بازگرداندن گونه های منقرض شده، در حالی که یک منطقه فعال تحقیقاتی است، باقی مانده است به طرز شیطانی سختی. با این حال، از بسیاری جهات، فناوری‌های ما به طور قابل‌توجهی بیشتر از فناوری‌های موجود هستند پارک ژوراسیک و فیلم های بعدی

اما در جبهه مسئولیت چگونه عمل کرده ایم؟

خوشبختانه، توجه به جنبه اجتماعی و اخلاقی ویرایش ژن، همگام با پیشرفت علم پیش رفته است. در سال 1975، دانشمندان روی رویکردها توافق کردند برای اطمینان از اینکه تحقیقات DNA نوترکیب در حال ظهور با خیال راحت انجام می شود. از همان ابتدا، ابعاد اخلاقی، حقوقی و اجتماعی این علم به سختی وارد آن شد پروژه ژنوم انسان. جوامع زیستی DIY در خط مقدم بوده اند تحقیق ویرایش ژن ایمن و مسئولانه. و مسئولیت اجتماعی جزء جدایی ناپذیر است مسابقات زیست شناسی مصنوعی.

[محتوای جاسازی شده]

با این حال، همانطور که ویرایش ژن به طور فزاینده ای قدرتمند و قابل دسترس می شود، بعید است که جامعه ای از دانشمندان و مهندسان خوش نیت کافی باشد. در حالی که پارک ژوراسیک فیلم‌ها در به تصویر کشیدن آینده مجوز چشمگیری می‌گیرند، آنها یک چیز را به درستی دریافت می‌کنند: حتی با نیت خوب، چیزهای بد زمانی اتفاق می‌افتد که فناوری‌های قدرتمند را با دانشمندانی ترکیب کنید که آموزش ندیده‌اند تا به عواقب اعمالشان فکر کنند – و پناهگاه باشند. فکر کردم از کارشناسانی بپرسم که دارند.

شاید این پیام ماندگار باشد دنیای ژوراسیک: سلطه- اینکه با وجود پیشرفت‌های باورنکردنی در طراحی و مهندسی ژنتیک، اگر توسعه و استفاده از فناوری را به روش‌های مسئولیت‌پذیر اجتماعی نپذیریم، همه چیز می‌تواند اشتباه پیش برود و خواهد رفت.

خبر خوب این است که ما هنوز زمان داریم تا شکاف بین «می‌تواند» و «باید» را در نحوه طراحی مجدد و مهندسی مجدد کد ژنتیکی توسط دانشمندان ببندیم. اما همانطور که دنیای ژوراسیک: سلطه به تماشاگران سینما یادآوری می‌کند که آینده اغلب نزدیک‌تر از چیزی است که به نظر می‌رسد.

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.

تصویر های اعتباری: مهمت تورگوت کرکگز / می Unsplash