به سوی «ویرایش کدهای آفرینش»
بیست و دومین کافه‌علم جایزه مصطفی(ص) با حضور علم‌دوستان و در یکی از گرم‌ترین روزهای سال در کافه‌ای در غرب تهران برگزار شد.
به گزارش ستاد ارتباطات و ترویج بنیاد علم و فناوری مصطفی(ص)، مهمان این برنامه، مجید مجرد، دانشیار دانشگاه علوم پزشکی مشهد و رئیس آزمایشگاه ژنتیک بنیاد ژنتیک خراسان رضوی بود که در گفتگو با مجری برنامه و شرکت‌کنندگان از شگفتی‌های ژنتیک و آینده‌ای که به واسطه علم ژنتیک در انتظار بشر است، سخن گفت. بخش نخست گزارش این کافه‌علم در ادامه آمده است.
مجری این کافه علم در آغاز به معرفی این برنامه و اهمیت آن پرداخت. او ادامه داد: «کافه علم جایزه مصطفی(ص)، قصد دارد که در یک فضای صمیمی، با حضور اساتید و مروجان علم، به بررسی موضوعات علمی روز پرداخته و علم را از فضاهای متعارف آن خارج و با زبانی ساده در اختیار عموم مردم قرار دهد. این برنامه به عموم شهروندان اجازه می‌دهد که با هر پیشینه علمی، دیدگاه‌ها و پرسش‌های خود را مطرح و با مهمان برنامه به گفتگو بپردازند. اساسا انتخاب کافه‌ها برای چنین برنامه‌ای برای رسمیت‌زدایی، صمیمیت و مسطح‌سازی فضای بحث و گفتگو است؛ به‌گونه‌ای که شهروندان در موقعیتی برابر به گفتگو با دانشمند مهمان بپردازند. اولین کافه علم، اوایل سال ۱۴۰۰، در بحبوحه کرونا برگزار شد که موضوع آن نیز پیرامون دستاورد دکتر اوگور شاهین یعنی طراحی واکسن‌های کووید۱۹ و به ویژه واکسن‌های mRNA بود. اکنون پس از گذشت تنها ۳ سال، دستاورد علمی که در آن زمان تحولی شگرف پنداشته می‌شد، به ثمر نشسته و واکسن‌های متنوعی به مردم جهان عرضه شده است. بی‌شک موضوعاتی که در این برنامه راجع به آنها سخن خواهیم گفت، باتوجه به سرعت سرسام‌آور پیشرفت علم و فناوری، در آینده‌ای نه‌چندان دور، دستاوردی قدیمی تلقی خواهد شد».
ژنتیک، وراثت و اصول بنیادی
ژنتیک در واقع همه چیز در مورد چگونگی انتقال صفات از والدین به فرزندان است. مانند یک کتاب دستورالعمل برای موجودات زنده است که در آن دستور العمل‌ها ژن نامیده می‌شوند. این ژن‌ها دستورالعمل‌های کوچکی در داخل سلول‌های ما هستند که به بدن ما می‌گویند چگونه رشد و فعالیت کند. در بخش‌های بعدی بیشتر به این موضوع خواهیم پرداخت و به این مثال بازخواهیم گشت. یک نوزاد، نیمی از ژن‌هایش را از مادر و نیمی را از پدر می‌گیرد. به دلیل همین ترکیب است که کودکان اغلب کمی شبیه به هر دو والدین هستند، اما دقیقاً شبیه به هر دو نیستند.
برخی از صفات، مانند رنگ چشم یا گروه خونی، تنها توسط یک یا چند ژن کنترل می‌شوند. برخی دیگر، مانند قد، رنگ پوست یا میزان IQ، تحت تأثیر بسیاری از ژن‌ها هستند که با هم همکاری می‌کنند. محیط همچنین می‌تواند بر شیوه عملکرد این ژن‌ها تأثیر بگذارد؛ به همین دلیل است که دوقلوهای همسان همیشه دقیقاً یکسان نیستند.
دانشمندان ژنتیک را مطالعه می‌کنند تا بفهمند موجودات زنده چگونه به‌و‌جود می‌آیند و چگونه فعالیت می‌کنند و چرا همه ما منحصر به فرد هستیم. این دانش به پزشکان کمک می‌کند تا بیماری‌ها را درمان کنند، کشاورزان محصولات بهتری بکارند و محققان اسرار مربوط به گذشته ما را حل کنند.
البته باید به‌خاطر داشت که ژن‌ها همه چیز نیستند. انتخاب‌ها، تجربیات و نحوه زیست ما نیز روی ژنتیک‌مان اثرگذار هستند. اما درک ژنتیک به ما کمک می‌کند تا در مورد خود و تنوع شگفت‌انگیز حیات روی زمین بیشتر بدانیم.
پروژه ژنوم انسان
پروژه ژنوم انسان، یک تلاش علمی بزرگ بود که در سال 1990 آغاز شد و در سال 2003 به پایان رسید. هدف اصلی آن، کشف مجموعه کامل DNA انسان بود که مانند یک دستورالعمل دقیق برای بدن ما است. دانشمندان بسیاری از کشورهای جهان در این پروژه با هم همکاری کردند تا همه ژن‌های انسان و صفات حاصل از آنها را نقشه‌برداری و ترسیم کنند. آنها کشف کردند که انسان‌ها حدود 20000 تا 25000 ژن دارند که کمتر از آن چیزی است که در ابتدا تصور می‌شد. این پروژه به پزشکان کمک کرده تا بیماری‌ها را بهتر درک کنند و درمان‌های جدیدی را توسعه دهند. همچنین به دانشمندان این امکان را می‌دهد که تاریخ بشر را ردیابی کنند و ژن‌های ما را با سایر حیوانات مقایسه کنند. اطلاعات این پروژه به صورت رایگان در دسترس پژوهشگران است تا در کار خود از آنها استفاده کنند.
کریسپر، مهندسی ژنتیک و ویرایش کدهای آفرینش
CRISPR ابزار قدرتمندی است که به دانشمندان اجازه می‌دهد تا ژن‌ها را ویرایش کنند، ژن‌هایی که دستورالعمل‌های حیات موجود در DNA ما هستند. این ابزار مانند یک جفت قیچی مولکولی عمل می‌کند و به محققان اجازه می‌دهد بخش‌های خاصی از DNA را برش داده و تغییر دهند. این فناوری از سیستم دفاع طبیعی موجود در باکتری‌ها اقتباس شده است. دو دانشمند، جنیفر دودنا و امانوئل شارپنتیر، نقش مهمی در توسعه CRISPR برای ویرایش ژن ایفا کردند. آنها به دلیل کارهای پیشگامانه خود، جایزه نوبل شیمی در سال 2020 را از آن خود کردند. CRISPR مهندسی ژنتیک را دگرگون کرده و این حوزه علمی را سریع‌تر، ارزان‌تر و دقیق‌تر از همیشه ساخته است. دانشمندان می‌توانند از آن برای اضافه کردن، حذف یا تغییر ژن در موجودات زنده از جمله گیاهان، حیوانات و حتی انسان‌ها استفاده کنند. این ابزار، پتانسیل بسیار زیادی برای درمان بیماری‌های ژنتیکی، بهبود محصولات کشاورزی و پیشرفت پژوهش‌های پزشکی دارد.
به عنوان نمونه، CRISPR برای توسعه درمان‌های جدید برای اختلالات خونی و نابینایی ارثی استفاده می‌شود. در کشاورزی، می‌تواند به ایجاد محصولاتی که در برابر آفات یا خشکسالی مقاوم‌تر هستند، کمک کند. در حالی که CRISPR امکانات هیجان انگیزی را ارائه می‌دهد، پرسش‌های اخلاقی مهمی را به ویژه در مورد ویرایش ژن‌های انسانی مطرح می‌کند. دانشمندان و سیاست‌گذاران تلاش می‌کنند تا اطمینان حاصل کنند که این فناوری قدرتمند به طور مسئولانه و به نفع جامعه استفاده می‌شود. در ادامه مطلب، سوالات مجری برنامه و پاسخ‌های مهمان در خصوص ژنتیک و پزشکی دقیق، شرح داده شده است.
ژن‌درمانی بیماری‌های وراثتی
ما به لحاظ ژنتیکی تفاوت اندکی با شامپانزه‌ها داریم؛ در واقع میمون‌های ابزارساز هستیم. چند میلیون سال دیگر، ممکن است که استخوان‌های ما پیدا شود و برای موجودات آن زمان بسیار جالب باشد که میمون‌هایی با ابزارهایی ابتدایی وجود داشته‌اند و مقداری در حدود چند دکامیلیون بر ثانیه نیز می‌توانستند محاسبات انجام دهند.
دانسته‌های ما از ژنتیک، حتی اکنون نیز بسیار محدود و ناچیز‌اند. آنچه از ژنتیک می‌دانیم محدود به چند کد، یعنی A، T، C و G، چند پروموتور، ریبوزوم و چند پروتئین است. سوالات بسیاری اعم از الگوهای بیان ژنی نیز وجود دارد که هنوز پاسخ مشخصی ندارند. چگونه می‌شود که شباهت یک فرد به پدربزرگ مادری او، بسیار بیشتر از شباهت او به پدربزرگ پدری‌اش باشد؟ و سوالاتی از این قبیل گواه بر آن هستند که دانش ما به‌شدت در قدم‌های اولیه در حوزه ژنتیک است. دقیقا ما مانند کودکی ۶ ساله هستیم که رو‌به‌روی یک ابررایانه نشسته و در حال کشف موارد بسیار بدیهی و اولیه است؛ مواردی که او را شگفت‌زده و مغرور کرده است.
جایزه نوبل در سال ۲۰۲۰ به جنیفر دودنا و امانوئل شارپنتیر تعلق گرفت که یک رکوردشکنی بین دریافت‌کنندگان جایزه نوبل بود چراکه معمولا نوبل به افرادی اهدا می‌شود که یک ساختارشکنی بزرگ انجام داده باشند و میانگین سنی آنها ۶۰ تا ۷۰ سال است. نوبل، مسابقه‌ای است که حداقل سی‌سال زمان می‌برد و به افرادی اهدا می‌شود که اکتشاف‌شان دست‌کم سی‌سال عمر داشته باشد. جایزه نوبلِ اهدا شده به دودنا و شارپنتیر، تنها هفت سال از انتشار مقاله‌شان به آنها اهدا شد. این موضوع گواه بر اهمیت دستاورد آنها است.
به سوی ویرایش کدهای آفرینش
ویرایش کدهای آفرینش، عنوان بسیار جذاب و دقیقی برای این رویداد است چرا که اکنون ما در مهندسی ژنتیک، در حال بازی کردن نقش یک خالق هستیم. به‌عنوان مثال، با انجام مهندسی ژنتیک روی یک باکتری که پیش از این معمولی و بدون ویژگی خاصی بوده، کاری می‌کنیم که در نور فرابنفش، بدرخشد. شاید حدود ۵۰ سال آینده، شاهد این باشیم که انسان‌ها در حال زندگی در سیاره‌های دیگر باشند و براساس ویژگی‌های آن سیاره، ویژگی‌های ظاهری و فنوتیپی متفاوتی هم داشته باشند.
یکی از عقاید استیون هاوکینگ، این بود که انسان‌های زمینی، براساس کدهای ژنتیکی که دارند از این ویژگی‌های متابولیسمی کنونی برخوردار هستند که در نتیجه آن حیات آنها بر پایه تنفس اکسیژن است. ممکن است در کیهان، اجرام دیگری وجود داشته باشند که پایه حیات در آنها بر اساس متان باشد. در نتیجه، به‌جای گشتن دنبال این اجرامِ حیات‌پذیر بر پایه اکسیژن، شاید بتوانیم نحوه متابولیسم و کدهای ژنتیکی خودمان را تغییر دهیم.
در ادامه این کافه‌علم، بیماری‌های ژنتیکی، ژن‌درمانی، درمان‌های شخصی‌سازی شده و ایده درخشان پروفسور اوگور شاهین، برگزیده جایزه مصطفی(ص) در درمان سرطان بررسی شد که این بخش را در گزارش دوم کافه‌علم 22، دنبال خواهیم کرد.
