تستخدم التكنولوجيا الحيوية – وهي واحدة من أسرع المجالات العلمية نموا – أدوات من علم الأحياء (البيولوجيا) والكيمياء والحوسبة والهندسة والرياضيات لتعزيز البحوث التي تبشر بالاكتشافات الطبية الواعدة.
ولقد حققت منتجات وحلول التكنولوجيا الحيوية إيرادات بلغت قيمتها حوالى تريليون دولار في جميع أنحاء العالم في العام 2021، بزيادة قدرها 34٪ عن السنوات الخمس الماضية، وفقا لبطاقة أداء تصنيفات الابتكارات العالمية في مجال التكنولوجيا الحيوية للعام 2021، والتي تصنف الولايات المتحدة على أنها رائدة في مثل هذه الاختراقات.
وتقول ناتالي بيتز، المديرة الأكاديمية لكلية الطب بجامعة ويسكونسن- ماديسون: “إن الولايات المتحدة كانت بالتأكيد رائدة في مجال التكنولوجيا الحيوية لسنوات عديدة وما زالت تواصل التوسع في هذا المجال”.
تشكل الهندسة الوراثية حجر الزاوية في التكنولوجيا الحيوية، وهي عبارة عن عملية يقوم العلماء من خلالها بتغيير الجينات داخل الخلية الحية لتغيير سماتها وتطوير منتجات جديدة. (تتكون الجينات من الحمض النووي، وهي الجزيئات التي توفر التعليمات لوظيفة الخلية).
في العام 1988، وضعت الولايات المتحدة الأساس للهندسة الوراثية الحديثة عندما موّل الكونغرس إنشاء مشروع الجينوم البشري، وهو تعاون دولي لرسم خرائط الجينوم البشري وتسلسله. (الجينوم هو نوع من دليل التعليمات لكيفية بناء كائن حي.) تم الانتهاء من جزء كبير من الخريطة بحلول العام 2003، مما حقق الآلاف من الاكتشافات الطبية – من علاجات السرطان إلى إصلاحات الأمراض الوراثية إلى تنشيط الأعضاء. وفي آذار/مارس، أكمل فريق علمي بقيادة أميركيين خريطة الجينوم البشري.
في ما يلي ثلاثة اكتشافات حديثة توصل إليها العلماء الأميركيون تعمل على تقدُّم التكنولوجيا الحيوية والنهوض بها:
تكنولوجيا تحرير الجينات: عمل العديد من العلماء الأميركيين – بمن فيهم جنيفر دودنا، عالمة الكيمياء الحيوية في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، وإيمانويل شاربنتييه، عالمة الكيمياء الحيوية ومديرة وحدة ماكس بلانك لعلوم مسببات الأمراض- على تقنية “تحرير” الجينات تسمى كريسبر (CRISPR) (تجمع بانتظام بين التكرارات المتناظرة القصيرة). وهذه التقنية تُمكّن العلماء من تغيير التعليمات الوراثية للخلية وتشغيلها وإيقاف تشغيلها. كان لهذا الاكتشاف آثار إيجابية واسعة النطاق على الطب. إذ يتم استخدامه لعلاج الأمراض المستعصية سابقا، مثل مرض الخلايا المنجلية، ولتطوير أدوات تشخيصية طبية جديدة، مثل علم الجينات الضوئية، التي تمكن الباحثين من النظر بعمق أكبر في كيفية عمل الدماغ. وفي العام 2020، فازت دودنا وشاربنتييه بجائزة نوبل على عملهما معا في تقنية كريسبر.
علم الأحياء التخليقي: قام جيه كريغ فينتر، عالم التكنولوجيا الحيوية والباحث الرئيسي في مشروع الجينوم البشري، بتركيب أول بكتيريا مُخلّقة (اصطناعية). تم بناء جينوم البكتيريا المُخلّقة في المختبر، بدلا من أن تولد أو تتطور من بكتيريا حية أخرى. وفي أعقاب فينتر، قام عالمان، بيل بانياي وبيل بيك، بمزاوجة خبرتيهما في تصنيع أشباه الموصلات وتسلسل الجينوم لتصنيع الجينات المُخلّقة، وتوفر شركتهما، (Twist Bioscience)، جينات مُخلّقة للشركات لدعم البحث والتطوير في مجال التكنولوجيا الحيوية (بما في ذلك إنشاء منتجات جديدة مثل المضادات الحيوية من الجيل التالي التي لا تستطيع البكتيريا التغلب عليها) ولدعم العلماء في بناء متعضيات أو كائنات مُخلّقة.
الطب التجديدي: من خلال فهم العلماء للجينوم البشري وكيفية تصنيع الكائنات في المختبرات، يعمل عدد متزايد من الباحثين على بناء الأنسجة البشرية لتحل محل أجزاء الجسم. في حزيران/يونيو، أعلنت شركة (3DBio Therapeutics)، وهي شركة بمدينة نيويورك تعمل في مجال الطب التجديدي، أنها قامت ببناء أذن جديدة لامرأة شابة وُلدت دون أذن مكتملة النمو. استخدمت الشركة الخلايا الخاصة بالمرأة الشابة لبناء أذن بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد ثم زرعتها تحت غطاء من الجلد كان من المفترض أن تكون الأذن فيه. ونظرًا لأن الغرسة تستخدم خلايا المضيف، فإن خطر رفض الجسم للأذن الجديدة يكون أقل. وتعتبر عملية الزرع هذه أول تطبيق طبي ناجح لتقنية طباعة الأنسجة، وتُعد تقدمًا كبيرًا في مجال هندسة الأنسجة.
هذا المقال بقلم الكاتبة المستقلة بارا فايدا. by share America
