أبرز مدخلات وتطبيقات التقنيات الحيوية  Input and Applications of Biotechnologies

 يمكن اعتبار كل تقنية من التقنيات الحيوية هي بدورها مجموعة التقانات ولذا يشاع حاليا استخدام تعبير التقنيات الحيوية بدلا من التقنية الحيوية، وفيما يلي عرض لاهم التقنيات في التطبيقات الحيوية ويلخص الشكل التالي تداخل هذه التقنيات مع بعضها البعض.

أولا : الاجسام المضادة وحيدة النسيلة Monoclonal Antibodies

تستخدم فيها خلايا الجهاز المناعي والتي تبني الاجسام المضادة والتي تتميز بالقدرة التخصصية العالية جدا وبالتالي يمكن تحديد اكتشاف العناصر الحيوية بدقة ولو كانت بكميات ضئيلة جد. ومن تطبيقاتها تحديد وكشف الملوثات البيئية وكذلك الكشف على الكائنات الدقيقة الضارة في الغذاء (شكل 1).

شكل 1 : الأجسام المضادة وحيدة النسيلة

ثانيا : تقنية زراعة الانسجة Tissue Culture Technology

وهي زراعة الخلايا في اوعية زراعة تحت الظروف المعقمة In Vitro وذلك في معامل خاصة بزراعة الانسجة.

ومن تطبيقاتها :-

• استخدام الخلايا الثديية في الكشف على كفاءة الادوية بدلا من الحيوانات مما يعكس  الامان والدقة.
• العلاج الخلوي.
• انتاج العقاقير النباتية من الخلايا مباشرة بدلا من النباتات.
• اكثار وتضاعف الانسجة النباتية في المعمل

ثالثا : الاستنساخ او الاستنسال Cloning

إنتاج أعداد ونماذج متطابقة وراثيا من الجزيئات والخلايا والحيوانات والنباتات وهي على ثلاثة انواع :-

1- الاستنساخ الجيني DNA Cloning

وهو أساس علم البيولوجيا الجزيئية Molecular Biology وهو من اهم تقنيات الهندسة الوراثية التي تستهدف التطوير والانتاج. كما ان جميع التطبيقات الخاصة بإعادة توليف المادة الوراثية من البحث الاساسي الى الانتاج الدوائي تعتمد على هذه التقنية الحديثة.

2- الاستنساخ الخلوي Cord Blood Stem and Cells Cloning

وهو بدوره مهم ومكمل لسابقه خاصة ابحاث الاجسام المضادة النسيلة، ومن تطبقاته :

• اكثار النباتات بزراعة الانسجة المحورة وراثيا والاخرى غير المحورة.
• انتاج الادوية من الخلايا البشرية.

3-  الاستنساخ الحيواني Reproductive Cloning

ولعل شهرة المنتج المسمى بالنعجة دوللي اعطت خلفية جيدة عن مثل هذا الموضوع مع ان تطبيقاته اكثر تعقيدا وصعوبة.

رابعا : التحوير الوراثي Transformation

في السابق كان التحوير الوراثي ضمن نفس النوع والجنس احيانا من خلال التزاوج والتلقيح. اما الان فالتحوير الوراثي يحدث بنقل الجينات من نوع الى اخر او بتحوير جينات نفس النوع ومن تطبيقاته :-

• انتاج الادوية واللقاحات.
• علاج بعض الأمراض الجينية.
• زيادة الانتاج الزراعي وتقليل التكلفة.
• زيادة قيمة المحتوى الغذائي في الطعام.

خامسا : هندسة البروتينات Protein Engineering

تعتمد هذه التقنية على مفهوم التحوير الوراثي من اجل انتاج بروتينات محددة او بروتينات جديدة لها استخدامات مفيدة مثل الانزيمات والمحفزات الحيوية Biocatalysts.

سادسا : تقنية الهجين Hybrid Technology

على الرغم من ان التقنيات السابقة تعتمد على الكائن الحي فقط، الا انها فتحت افاقا علمية جدية من خلال استخدام المادة الوراثية وقدرتها على التعرف والالتصاق بالجزء المكمل او المشابه لها، وذلك بربطها بالعلوم والمعارف الاخرى لتعطي تطبيقات مفيدة مثل :-

1- الكواشف الحيوية : Biosensors

ترتبط هذه التقنية علم الاحياء بالإلكترونيات الدقيقة Microelectronics  من خلال ربط خلايا او مضادات حيوية بموصلات ناقلة Transducer، وهي تقنية ترصد عوامل بتركيزات دقيقة جدا وتحول الاشارة الحيوية الخاصة بارتباط المادة المطلوبة الى اشارة رقمية تعكس الكمية الموجودة. من تطبيقاتها ايضاً :

• قياس المحتوى والغذائي وجودته وسلامته.
• مساعدة الاطباء لقياس مكونات محددة في الدم وبشكل مباشر.
• قياس الملوثات البيئية.

2- هندسة الانسجة Tissue Engineering

تربط هذه التقنية بين علم الخلية وعلم المواد لإنتاج انسجة صناعية في المعامل مع دعاماتها Scaffolds ومن الامثلة الناجحة لهذه التقنية بناء الجلد والغضاريف.

3- رقائق المادة الوراثية DNA Chip

وهي تزاوج بين صناعة شبه الموصلات semi conductive والجينات مما يمكن من تحليل عشرات الالاف من الجينات في رقاقة واحدة ولا تتجاوز مساحتها السنتيميتر المربع.

ومن تطبيقاتها :

• الكشف عن الطفرات في موروثات معينة.
• قياس نشاط الجينات .
• تحديد الجينات الهامة لإنتاج المحاصيل.
• دراسة التسلسل البنائي للمادة الوراثية.

4- المعلومات الحيوية Bioinformatics

تربط هذه التقنية بين الحاسب الالي وبرامجه بالمادة الوراثية خاصة التحليل الاحصائي، الرسم البياني، المحاكاة وقواعد البيانات والتي لها الفائدة الكبيرة في تحليل الكم الهائل من المعلومات المستسقاة من المادة الوراثية.

ومن تطبيقاتها :

• رسم الخرائط الوراثية وتحديد مواقع وعدد الجينات في كل خارطة.
• تحديد شكل وبناء البروتينات.
• اكتشاف اسباب ومواقع الوراثية وتصميم العلاج المناسب.
• محاكاة طريقة ترابط وعمل البروتينات

المصادر:

عبيده ، علي ابراهيم علي و محمود ، احمد عبد الفتاح .اساسيات التقنية الحيوية . كلية الزراعة جامعة الاسكندرية .

مواضيع ذات صلة

The Biology of Restriction Enzymes

The Isolation of DNA

MODERN BIOTECHNOLOGY

ANCIENT BIOTECHNOLOGY

DEFINITIONS OF BIOTECHNOLOGY

Future Perspectives of Biofuels and Biotechnology

Biobutanol

Ethanol Production from Biomass

Improved Production of Corn Ethanol

Application of Biotechnology Tools to Biofuels Processes

Biodiesel

Production of The Major Biofuels