ما هي تقنيات الهندسة الوراثية؟
تتضمن معظم تقنيات الحمض النووي المؤتلف إدخال جينات غريبة في بلازميدات السلالات المختبرية الشائعة من البكتيريا، والبلازميدات هي حلقات صغيرة من الحمض النووي فهي ليست جزءًا من كروموسوم البكتيريا (المستودع الرئيسي للمعلومات الجينية للكائن الحي) ومع ذلك، فهي قادرة على توجيه تخليق البروتين ومثل الحمض النووي الكروموسومي يتم تكاثرها ونقلها إلى ذرية البكتيريا.
بالتالي من خلال دمج الحمض النووي الغريب على سبيل المثال جين الثدييات، في بكتيريا يمكن للباحثين الحصول على عدد غير محدود تقريبًا من نسخ الجين المُدخل علاوة على ذلك، إذا كان الجين الذي تم إدخاله فعالاً أي إذا كان يوجه تخليق البروتين، فإن البكتيريا المعدلة ستنتج البروتين المحدد بواسطة الحمض النووي الغريب.
ركز جيل لاحق من تقنيات الهندسة الوراثية ظهر في أوائل القرن الحادي والعشرين على تحرير الجينات، حيث يسمح تحرير الجينات المستند إلى تقنية تُعرف باسم (CRISPR-Cas9)، للباحثين بتخصيص التسلسل الجيني للكائن الحي عن طريق إجراء تغييرات محددة للغاية على الحمض النووي الخاص بها، والتحرير الجيني له مجموعة واسعة من التطبيقات، حيث يتم استخدامه للتعديل الوراثي لنباتات المحاصيل والماشية وكائنات النماذج المختبرية (مثل الفئران)، كما يشير تصحيح الأخطاء الجينية المرتبطة بالمرض في الحيوانات إلى أن تحرير الجينات له تطبيقات محتملة في العلاج الجيني للإنسان.
ظهرت إمكانية تكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف مع اكتشاف إنزيمات التقييد في عام 1968 بواسطة عالم الأحياء الدقيقة السويسري فيرنر آربر، في العام التالي قام عالم الأحياء الدقيقة الأمريكي هاملتون أو.سميث بتنقية ما يسمى بالإنزيمات المقيدة من النوع الثاني، والتي وُجد أنها ضرورية للهندسة الوراثية لقدرتها على شق موقع معين داخل الحمض النووي على عكس إنزيمات التقييد من النوع الأول، والتي تشق الحمض النووي في مواقع عشوائية.
بالاعتماد على عمل سميث ساعد عالم الأحياء الجزيئية الأمريكي دانيال ناثانز في تطوير تقنية إعادة تركيب الحمض النووي في 1970-1971، وأظهر أن إنزيمات النوع الثاني يمكن أن تكون مفيدة في الدراسات الجينية، حيث بدأ علماء الكيمياء الحيوية الأمريكيون ستانلي إن كوهين وهربرت دبليو بوير الهندسة الوراثية القائمة على إعادة التركيب في عام 1973 وكانوا من بين أول من قطع الحمض النووي إلى أجزاء وأعادوا الانضمام إلى أجزاء مختلفة وأدخلوا الجينات الجديدة في بكتيريا الإشريكية القولونية والتي كانت بعد ذلك مستنسخة.