أبحاث الهندسة الوراثية الدوائية

[ابو وليد البحيرى]

أبحاث الهندسة الوراثية الدوائية


د. رياض رمضان العلمي

أبحاث الهندسة الوراثية الدوائية


(Genetic Engineering)

تمهيد:

خلق الله - سبحانه وتعالى - الإنسان وغيره من الكائنات الحية – حيوانيَّة كانت أو نباتية – وخلق معها جميعًا التباين والاختلاف. وهذه معجزة من معجزات الخالق - جل جلاله - التي لا تُعدُّ ولا تحصى، ففي كل إنسان سمات تميزه عن غيره بعضها ظاهر، وبعضها باطن.

هناك اختلاف طول القامة، ولون البشرة، ونوعية الشعر، ولون العينين، وتقاطيع الوجه، والملامح العامة، وحجم الأنف، وغير ذلك من الصفات الظاهرة الخارجيَّة. وفي الوقت نفسه هناك اختلافاتٌ باطنيَّة داخل الجسم، بيولوجية عميقة تميز الفرد عن أقرب المقربين إليه. فالتَّطابُق الكامل بين كائنين حيَّيْنِ نادرٌ لِلْغَايَةِ إنْ لَمْ يَكُنْ مُستحيلاً؛ حتَّى إنَّ التَّوائِمَ المتماثلة الناشئة من نفس البويضة المخصبة لا بدَّ من أن يكون بينها اختلافٌ – مَهْمَا صغُر شأْنُه – قد لا يكون واضحًا وكامنًا في الداخل.



ولكن ما السّرّ في هذه الاختلافات الشكليَّة؟ ولماذا يبدو شخصٌ ما طويلاً، وآخَرُ قصيرًا؟ ولماذا يُولَدُ طفل بشعرٍ مُجَعَّد، وآخَرُ بِشَعْر ناعم أملس؟ المعروف أنَّ كُلَّ جسم يتكون من بلايين الخلايا، وكل خلية تحتوي على نواة، وكل نواة فيها أجسام دقيقة هي الكروموسومات، وتمتاز هذه الأجسام بأن الله خلقها بأعداد وترتيب ثابتين بالنسبة لكل حيّ على حدة، وتختلف هذه الأجسام الدقيقة حسب اختلاف نوع الكائن الحي، فهي في الإنسان مثلاً 23 زوجًا ذات ترتيب وأشكال معينة معروفة.

ويوجد في الكروموسومات أجسام صغيرة تحدد الصفات الوراثية التي لا حصر لها تسمى الجينات، فهي التي تحدد طول القامة، ولون البشرة، وحمرة الدم، أو حتى ذكاء المرء.



والكروموسومات لها خاصية الانقسام؛ ولكي يدرسها العلماء يعملون على إيقاف انقسامها أولاً، وذلك بحقن الإنسان أو الحيوان بقلويد نباتي معروف هو كولشيسين الذي يحصلون عليه من نبات اللحلاح، والمعروف بفائدتِه لمرضى النقرس. وهكذا نرى كيف يمكن أن نستفيد من الدواء في مجالاتٍ شتَّى ومتنوعة، لا يَرْبِطُها رابطٌ مع بعضها البعض، فأين النقرس من انقسام الكروموسومات؟

وتُوجد الكروموسومات في الخلايا على هيئة زوجية ثابتة العدد لكل من الكائنات الحية. ففي دودة الإسكارس يوجد زوج واحد فقط، بينما يوجد في الإنسان 23 زوجًا. كذلك تتكون الكروموسومات من مادة كروماتين التي يدخل في تركيبها أحماض ومواد أصبحت معروفة بأسمائها الرمزية (رانا RNA ) و (دانا DNA ).




إنَّ الكُروموسومات نوعان أساسيان، النوع الأول: ذاتي يحمل العوامل الوراثيَّة الخاصَّة بِالصّفات الجسمية، والثاني: ***ي يحمل العوامل الوراثية الخاصة بتحديد الصفات ال***ية والتكاثر، والأنْسَال.
تلعب النواة دورًا هامًّا وأساسيًّا في عمليات انقسام الخلايا، كما أنَّ لها دورًا حاسمًا وهامًّا في العمليات البيولوجية للخلية على اختلاف أنواعها، وتكاد تكون النَّواة العنصر الأساسي في حياة الخلية. فالخلية بدون النواة لا شيء، ويستدل على ذلك عندما نجد أنَّ الخلايا الخالية من النوى (ككرات الدم البيضاء) لا تعيش إلا فترة قصيرة تموت بعدها؛ كما وجد أنه عندما تنقسم الأميبا إلى جزأين أحدهما فيه النواة، والآخر لا نواة فيه، فإن الجزء الذي فيه النواة ينمو ويتطور ويعيشُ ويقوم بوظائفه كاملة، ويعيش حياة عادية. بينما ينكمش الجزء الخالي من النواة ويذوي تدريجيًّا، ويَمُوت وهكذا دواليك.



كما يوجد داخل الكروموسومات أشرطةٌ تَحْتَوِي على جزيئات منتظمة. والإخصاب يعني خلط الأشرطة الوراثيَّة لخليَّتَيْنِ جِنسيتينِ واحدة ذكرية، والأخرى أنثوية. ومن هذا الاختلاط والتبادل بين المعلومات الكثيرة الَّتي لا حصر لها، والمسجَّلة على الأشرطة، يكون السّرّ الكامن في عدم إمكانيَّة تشابُه المخلوقات تشابهًا مطلقًا.



هذه الأشرطة تحتوي عادة على عدد هائل من المعلومات المسجلة، ففي البويضة البشرية الملقحة نجد ما بين 6 – 8 آلاف مليون معلومة أو شفرة وراثية مسجلة على أشرطتها الدقيقة. وهذه الأشرطة صغيرة بشكل لا يمكن رؤيتها حتى بالمجهر العادي، ويلزمها المجهر الإلكتروني الذي يكبرها عشرات الآلاف من المرات. ومن المعروف أن المادة الوراثية التي تحتوي عليها أشرطة الإنسان تتكون كيميائيًّا من أربع قواعد أساسية، هي مركبات كيميائية محددة معروفة وهي: سيتوسين، ثايمين، جوانين، أدينين، هذه هي الشفرة الأساسية التي كتب عليها الخالق - سبحانه وتعالى - كل صفات الكائنات الحية، ولا تختلف في ذلك من الإنسان إلى الباذنجان، أو الثعبان عن الفستق، أو عن دودة القز، أو عن سائر مخلوقاته فسبحان الخلاق العظيم.



من هنا انطلقت تقنية الهندسة الوراثية إلى الأمام بقوة، وتم تطبيقها عمليًّا بحيث تم استخدامها لمصلحة البشرية بما في ذلك إنتاج الأدوية، ومن الأمثلة الطليعية على الأدوية - التي أمكن إنتاجها حتى الآن بواسطة هذه الطريقة المبتكرة، أو التي ينتظرها مستقبل باهر - هي ما يلي - وقد سبق تناول بعضها في مواضيع أخرى من هذا الكتاب -: ثانماتين، سوماتوستاتين، الأضداد (الأجسام المضادة)، يوروكيناز، الأنسولين البشري، لقاح الأنفلونزا، الإنترفيرون، وأدوية وحيدة النسيلة، ولقاح التهاب الكبد... إلخ.



ثانماتين (Thanmatin ):

هو بروتين بسيط يعتقد أنه أحلى من السكر بحوالي 3000 مرة، فحلاوته الزائدة في غاية الأهمية بالنسبة لمرضى البول السكري، ليس فقط لتحلية أطعمتهم وأشربتهم، بل ولكي يستغنوا أيضًا عن السكرين، الذي تدور حوله الشكوك، بالإضافة إلى أن ثانماتين مادة سهلة الهضم.



سوماتوستاتين (Somatostatin ):

لقد تمكنت شركة "جينيتك" المختصة بتقنية الهندسة الوراثية من إنتاج هذا الهرمون الموجود طبيعيًّا في مخ الإنسان، حتى قبل إنتاج الأنسولين البشري، ويعتبر هذا الدواء من الهرمونات البسيطة، إذ يتكون من 14 حامضًا أمينيًّا فقط. وهو هرمون تفرزه غدة الهيبوثلاموس (hypothalamus )، وهو يمنع إفراز هرمون النمو، وهرمونات الغدة النخامية، كما أنه يتدخل بتنظيم إفراز هرمونات البنكرياس، والمعدة والأمعاء.



الأضداد (Antibodies ):

العديد في شركات الأدوية الصناعية يعمل على رسم خطط المستقبل على أساس جني أرباح طائلة وسريعة من استعمال الهندسة الوراثية في إنتاج بعض المركبات الهامة، التي تصنعها خلايا الجسم بواسطة الجراثيم. مثال ذلك "الأضداد" أو الأجسام المضادة التي هي عبارة عن بروتينات خاصة تحارب الجراثيم، وتحمي الإنسان منها كأهم وسائل الطب الوقائي، كما تشمل هذه إنتاج أجسام مضادة تصلح لتحديد النسل، وذلك باستعمال بروتين مضاد لذيل الحيوان المنوي الذكري، الذي يتحول إلى كسيح عاجز على الضرب بذيله، والسباحة نحو البويضة فلا يتم التلقيح المتوقع. فإذا ما أصيب الذَّيل بالشلل فلا يحدث الإخصاب؟ هذا عقم مؤقت يزول بزوال السبب.



يروكيناز (Urokinase ):

تمكنت شركة أبجون الدوائية الأمريكية من تخليق جرثومة جديدة، تحمل برنامجًا وراثيًّا لجينة من جينات الإنسان المتخصصة في صنع أنزيم يروكيناز، التي تذيب الجلطة الدموية. غير أن الكمية المنتجة من هذه المادة محدودة للغاية؛ ولذلك لا بد للعلماء من متابعة الأبحاث؛ لإيجاد طريقة اقتصادية لإنتاج هذه المادة. هذا خلافًا للأدوية الأخرى؛ كالأنسولين البشري، والإنترفيرون، ومضادات وحيدة النسيلة، وغيرها سبق ذكرها في مكان آخر.



لقاحات تصنع بواسطة تكنولوجيا الهندسة الوراثية:

لقاح التهاب الكبد الفيروسي (ب):

طالعتنا الأخبار خلال شهر سبتمبر من عام 1986 بأنباء مثيرة عن موافقة إدارة الأدوية والأغذية الأمريكية على السماح بتداول أول لقاح للاستعمال البشري، يتم صنعه بواسطة تكنولوجيا الهندسة الوراثية.

واللقاح الذي نحن بصدده يستعمل للوقاية من التهاب الكبد الفيروسي (ب)، والذي يصاب به سنويًّا ما لا يقل من 200.000 شخص في الولايات المتحدة الأمريكية وحدها، ويعتبر هذا المرض من الأمراض القاتلة التي لا شفاء منها إلا بالنادر.



لقد قامت شركة "ميرك" للأدوية - بمدينة نيوجرسي - بتصنيع هذا اللقاح الجديد بالتعاون مع شركة مختصة بالهندسة الوراثية هي شركة "شيرون" بكاليفورنيا. وقد اتبعت الشركة استعمال طريقة " المضادات وحيدة النسيلة Monoclinal Antibodies ، فكان لذلك وقع رائع في الأوساط الطبية والدوائية. وقد أطلقت شركة ميرك على المستحضر الصيدلي الجديد اسم "ريكومبيفاكس (هـ. ب)" Recombivax – HB ، وبذلك ينضم هذا الدواء إلى سلسلة الأدوية التي سبق أن صنعتْ بالطريقة نفسها؛ كالأنسولين البشري (1982)، وهرمون النمو البشري (1985)، وألفارانترفيرون (1986)، ويأمل العلماء بأن هذه الخطوة الرائدة ستفتح المجال لمزيد من المستحضرات واللّقاحات مستقبلاً؛ لتصنع بهذه الطريقة المبتكرة.

ومن المعروف أنَّ الشَّركات المتخصّصة بالهندسة الوراثيَّة الأخرى عاكفة على أبحاث علمية يقصد منها تَحضير لقاحات وقائية عديدة منها: لقاح الإيدز، ولقاح الهربس، ولقاح التهاب الكبد، ولقاحات لبعض أنواع السرطانات.



ويصنع اللقاح الجديد بأخذ جينة من فيروس التهاب الكبد (ب)، وإضافتها إلى خلايا الخميرة. وعندما تتكاثَرُ هذه الخلايا يَنْتُج عن ذلك مادَّة بُروتينيَّة مشتقَّة من الفيروس، ويعتبر هذا البروتين أساسَ تصنيع اللقاح الجديد، الذي يكسب الإنسان الحصانة. ومن الجدير بالذكر أنَّ عملية تكاثر خلايا الخميرة هذه تتمُّ بِسُرْعة هائلة.



وهذا اللقاح هو ثاني لقاح تُنْتِجُه شركة ميرك في هذا المجال، فقد سبق أن أنتجت لقاحها الأول عام 1982 باستخدام طريقة استخراجه من دم الأشخاص المصابين بالمرض، مما ينطوي على بعض الأخطار، إذ يخشى أن يكون السبب في نقل مرض الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي من المريض إلى السليم، وهو أمر لا يحدث في حالة اللقاح الجديد الذي نحن بصدده الآن. وتأمل الشركة أن تجني ملايين الدّولارات من مبيعات اللقاح الجديد التي أخذت الشركة على عاتقها استعمالها في الصرف على مزيد من الأبحاث والاختراقات الهندسية الوراثية؛ للحصول على المزيد من الأدوية النافعة.



وهناك لقاحات أخرى ما زالت في طور التجربة والبحث؛ مثال ذلك:

لقاح الأنفلونزا:

رأينا كيف أن الهندسة الوراثية هي الطريقة العلمية الصناعية الجديدة المستخدمة في مجال التحكم في جينات الوراثة، ويعكف العلماء على تحضير لقاح للوقاية من مرض الأنفلونزا، الذي يصيب الملايين كل سنة في جميع أنحاء العالم. والدلائل تشير إلى احتمال نجاحهم في مهمتهم هذه.

واللقاح المنشود يفترض أن يكون مصنوعًا من جراثيم تكمن في الأمعاء، وقادرة على مقاومة فيروس الأنفلونزا. وتتطلَّب صناعته زراعة جزء من الرسالة الوراثية لفيروس الأنفلونزا في جرثومة غير ضارة.



وينتظر هذا الاكتشاف أهميَّة بالغة في المستقبل، إذ إن الوراثة الهندسية سوف تتيح للإنسان "لقاحًا شاملاً" قادرًا على القضاء على جميع سلالات فيروسات الأنفلونزا؛ بفضل الجزء الخاص من الرسالة الوراثية للفيروس المنقول إلى الجرثومة التي يقع عليها الاختيار، وبذلك يمكنه أن يقضي على الفيروس ناقل المرض أيًّا كان نوعه.



تمكَّنت شركة "سيرل" الدوائيَّة أن تستنبط لقاحًا ضد الأنفلونزا من فيروسات كاملة، تمت زراعتها في المختبر ثم أبطل مفعولها مباشرة، حتى تصبح عاجزة عن نقل المرض، مع الإبقاء على هيكلها محتفظًا بالجزئيات البروتينية، وهي المواد التي يتعرف عليها الجسم المعرض لهجوم الفيروسات عليه، ويتعامل معها كأجسام غريبة، ولذا إذا تم حقن اللقاح لا يصاب الجسم بالعدوى طالما أن مفعول الفيروس كان قد أبطل، ويظل هيكله يحث الجسم الملقح على تكوين الأجسام المضادة، والتي ستعمل على مقاومة فيروس الأنفلونزا الموجودة على سطحه، وفي حالة أي غزو أو هجوم فيروس جديد تنبري الأجسام المضادة المختصة، والتي تكونت نتيجة للتلقيح، وتتصدى للهجوم، وتقضي عليه.



ومن المعروف أن الفيروسات التي تسبب الأنفلونزا عديدة ومتعددة، وليس من المنطقي أن يصنع لقاح لكل نوع منها؛ لأنَّ هذا مرهق ومكلف، ولذلك تسعى الشركة نفسها لإيجاد لقاح "شامل" ضد الأنفلونزا، وقد أصاب علماؤها النجاح بتحديد فيروس يسبب الأنفلونزا على جزيء من حامض الأدونزين، الذي يحتوي على "الكود"، أو الرمز الوراثي، والمتسبب في تكوين البروتينات التي تكون المادة المضادة للفيروسات منها بأسلوب يشبه جراحة الخلية، مستعملين أنزيمات وخمائر محددة للقيام بهذا العمل، وبعد ذلك تمكن فريق العلماء من تحويله إلى جراثيم غير ضارة هي إسكيركيا كولي، والتي توجد بشكل طبيعي في أمعاء الإنسان.



هذه هي المرَّة الأولى التي تمكَّن بِها الإنسان من أن يتوصَّل إلى لقاح صالح للإنسان، عن طريق التَّناول الصناعي لعوامل الوراثة؛ ولذا قد تكفي زراعة هذه الجراثيم بالطرق العادية؛ من أجل الحصول على كميات هائلة من اللقاح النقي.

ويأمل العلماء أن يخطُوا خُطوة أخرى في المستقبل بفعل "الكود" الوراثي، الذي يتحكم بالتركيب الوقائي لجمع فيروسات الأنفلونزا المعروفة جميعها في جرثومة واحدة، ومن ثم استنباط لقاح شامل قادر على حماية الإنسان ضِدَّ جميع الفيروسات الموجودة، أو الجديدة منها، والتي يحتمل ظهورها مستقبلاً.

فالأنفلونزا أكثر الأمراض انتشارًا في هذا الكون، وأكثرها سببًا في العدوى، وهي المرض الوحيد الذي بقي حتَّى الآنَ لِيُحْدِثَ أوبئة على النطاق العالمي. والأمل في أن يتمكن الإنسان من تحقيق حلمه بالتخلص إلى الأبد من هذا الكابوس المزعج، مثلما تمكن من القضاء على الجدري. ومن الطريف أن بعض الأبحاث العلمية الأخرى قد أسفرت عن أنَّ خطر إصابة المدخنين بالأنفلونزا يزيد بنسبة 25 % عن إصابة غير المدخنين؛ كما تبين أنَّ خطر الإصابة بالمرض وحدته يتزايدان طرديًّا مع ازدياد عدد السجائر التي يدخنها الفرد، وبالذات لمن يدخن أكثر من 20 سيجارة في اليوم.



والخطر كذلك يشمل غير المدخنين الأبرياء الذين فرضت الظروف عليهم أن يعملوا، أو يعيشوا مع أناسٍ آخَرين منَ المُدَخّنين، فيتعرَّضون لاستنشاق الدخان الذي ينفثه زملاؤهم المدخنين. إن التدخين بحدّ ذاته عامل رئيس للإصابة بأمراض عديدة، ومن جملتها ازدياد التعرض للإصابة بالأنفلونزا بالذات.



لقاح الجذام:

يجري العلماء في خمسة بلدان غربية – هي هولندا، وإنجلترا، والنرويج، وأستراليا، والولايات المتحدة الأمريكية – أبحاثًا مستفيضة لإنتاج لقاح جديد للجذام، باستعمال تكنولوجيا الهندسة الوراثية.

أمَّا اللقاح الحالي فهو يصنع عن طريق الاستفادة من دم حيوان "المدرع" (Armadillo )، وهو الحيوان الوحيد الَّذي تنمو في دِمائه جراثيم الجذام، خلافًا لدماء الإنسان، وبعض أنواع الفئران، وقد أخذت الترتيبات اللازمة لتجربته لمدة أربع سنوات على 100.000 شخص من سكان مالوي، وعدد مماثل من سكان القارة الهندية.



فإذا كانت النتائج ناجحة ومشجعة فمن المتوقع أنه خلال السنين الثماني القادمة، سيعمم استعمال هذا اللقاح على جميع المناطق الموبؤة بهذا المرض؛ ولكن يستحيل الاعتماد على حيوانات "المدرع" فقط للحصول على الكميات اللازمة من هذا اللقاح، فالهند وحدها وضعت خطة للقضاء على الجذام قبل حلول عام 2000، ولذلك عليها أن تحقن ملايين من السكان علمًا أنه يحدث فيها 300.000 إصابة جديدة كل سنة، ولذلك لا بد للعلماء من اللجوء إلى تكنولوجيا الهندسة الوراثية، واستعمال طريقة مضادات وحيدة النسيلة لإنتاج الكميات الكافية من هذا اللقاح. وينتظر أن يتم ذلك بأخذ الجينات اللازمة، وإلصاقها بجراثيم الإيشريكيا القولونية، بحيث أن يكون هناك معين لا ينضب من هذا اللقاح.



لقاح الكوليرا، ولقاح التيفوئيد:

أفادت الأخبار أن هناك جهودًا علمية حثيثة تجرى في أستراليا؛ من أجل تحضير لقاحات ضد الكوليرا وضد التيفوئيد بواسطة تكنولوجيا الهندسة الوراثية، بحيث تضفي على الإنسان الذي يحقن بها مناعة مدى الحياة. والعجيب في الأمر أن اللقاحين المذكورين سيُؤْخَذَان عن طريق الفم، ويعود الفضل في ذلك إلى الدكتور راولي من جامعة أديلاد الأسترالية، والذي بدأ هذه الأبحاث منذ عام 1980، وفي حالة نجاح هذه الأبحاث ستتم تجربة اللقاح في الولايات المتحدة الأمريكية عام 1987، وفي بنجلاديش عام 1988م.


أمَّا مُضادات وحيدة النسيلة فلا تدمر الخلايا؛ بل تضع عليها علامتها؛ من أجل أن يقوم جهاز المناعة بعد ذلك بالإجهاز عليها.




وللموضوع تتمة