ایمنی بیوتکنولوژی در آزمایشگاه

فرمت: Pdf  تعداد صفحات: 7

امروزه، واژه ایمنی در آزمایشگاه‌های بیوتکنولوژی فراتر از رعایت نکات بهداشتی ساده است و به یک فرهنگ سازمانی و تفکر سیستمی عمیق وابسته شده است. ورود فناوری‌های نوینی مانند ویرایش ژنوم (CRISPR) و کشت سلول‌های بنیادی، ضرورت بازنگری مداوم در پروتکل‌های خطرسنجی را دوچندان کرده است. ایمنی بیوتکنولوژی در آزمایشگاه به عنوان یک سپر دفاعی عمل می‌کند که شکاف میان اکتشافات علمی مرزی و مسئولیت‌های اخلاقی و قانونی را پر می‌کند. چرا که یک اشتباه کوچک در مهار یک ناقل ویروسی یا نشت یک ماده جهش‌زا، می‌تواند هزینه‌های جبران‌ناپذیری به بار آورد؛ از این رو، آموزش مداوم و به‌روزرسانی تجهیزات ایمنی، حیاتی‌ترین اولویت مدیران این عرصه محسوب می‌شود.

ایمنی زیستی و فناوری نوترکیبی دی.ان.ای

فناوری نوترکیبی دی.ان.ای (DNA) شامل ترکیب ماده ژنتیکی از منابع مختلف است که به ایجاد ارگانیسم‌های اصلاح‌‌شده ژنتیکی (genetically modified organisms (GMOs)) منجر می‌شود که شاید قبلاً هرگز در طبیعت وجود نداشته است. در آغاز زیست‌شناسان مولکولی نگران این مسأله بودند که این ارگانیسم‌ها ممکن است خصوصیات نامشخص و نامطلوبی داشته باشند که در صورت خروج از آزمایشگاه خطراتی را ایجاد کنند. این نگرانی‌ها در یک کنفرانس علمی که در سال ۱۹۷۵ در آسيلومار Asilomar در کالیفرنیای آمریکا برگزار شد، مورد توجه قرار گرفت. در آن اجلاس درباره مسائل مربوط به ایمنی بحث، و اولین دستورالعمل‌ها برای فناوری نوترکیبی دی.ان.ای پیشنهاد شد. تجربه تحقیقات ۲۵ ساله بعدی ثابت کرد هنگامی که ارزیابی مناسبی از خطر صورت گیرد و درجات کافی ایمنی لحاظ شود، از مهندسی ژنتیک می‌توان در مسیری ایمن بهره‌برداری کرد.

فناوری نوترکیبی دی.ان.ای یا مهندسی ژنتیک اولین بار برای کلون‌کردن قطعات دی.ان.ای در میزبان باکتریایی و بیان مقادیر زیاد محصولات ژنی برای مطالعات بیشتر، استفاده شد. همچنین مولکول‌های دی.ان.ای نوترکیب برای خلق ارگانیسم‌های اصلاح‌‌شده ژنتیکی (GMOs) از قبیل جانوران حامل ژن و جانورانی که بخشی از ژنوم آن‌ها حذف شده و نیز گیاهان حامل ژن به‌کار رفته است.

فناوری نوترکیبی دی.ان.ای پیش از این تأثیر عظیمی بر زیست‌شناسی و پزشکی داشته است و احتمالاً در آینده اثر بیشتری خواهد داشت؛ چرا که اکنون توالی نوکلئوتیدی کل ژنوم انسان مشخص شده است. ده‌ها هزار ژن که کارکردشان تاکنون ناشناخته باقی مانده است، با استفاده از فناوری نوترکیبی دی.ان.ای مطالعه خواهند شد. از ژن‌درمانی ممکن است برای درمان رایج بیماری‌های مشخصی استفاده شود و با به‌کاربردن روش‌های مهندسی ژنتیک استفاده از ناقل‌های جدید برای انتقال ژن محتمل است. همچنین گیاهان حامل ژن که با استفاده از فناوری نوترکیبی دی.ان.ای تولید می‌شوند، می‌توانند نقش مهم و رو به گسترشی در کشاورزی نوین ایفا کنند.

آزمایش‌ها شامل بر تولید یا استفاده از GMOs باید با در نظر گرفتن ارزیابی خطر بیولوژیک، مدیریت و کنترل شود. ویژگی‌های پاتوژنیک و هر خطر بالقوه‌ای ناشی از این ارگانیسم‌ها ممکن است جدید، و تاکنون به خوبی توصیف نشده باشد. خصوصیات ارگانیسم دهنده، ماهیت توالی‌های دی.ان.ای که منتقل خواهند شد، خصوصیات ارگانیسم پذیرنده، و خصوصیات محیط باید مورد ارزیابی قرار گیرد. این عوامل به تعیین سطح ایمنی مورد نیاز برای بررسی ایمن GMOsهای حاصل کمک، و سیستم‌های بازدارنده بیولوژیکی و فیزیکی را که باید استفاده شوند، مشخص می‌کند.

ملاحظات ایمنی در مورد سیستم‌های بیولوژیکی بیان ژن

سیستم‌های بیولوژیکی بیان ژن، از ناقل‌ها و سلول‌های میزبان تشکیل شده است. برای استفاده ایمن و مؤثر از ناقل‌ها و سلول‌های میزبان باید معیارها و ضوابطی در نظر گرفته شود. مثالی از این قبیل سیستم‌های بیولوژیکی بیان ژن، پلاسمید pUC18 است. استفاده مکرر از آن به‌عنوان ناقل در ترکیب با سلول‌های اشریشیا کلی K12 موجب شده است تا پلاسمید pUC18 کاملاً تعیین توالی شود. تمام ژن‌های مورد نیاز برای بیان در دیگر باکتری‌ها از پلاسمید پیش‌ساز pBR322 حذف شده است. E. coli K12 یک سویه غیربیماری‌زاست که نمی‌تواند به‌طور پایدار در روده انسان یا جانور سالم کلونیزه (پرگونه‌ای) شود. آزمایش‌های معمول مهندسی ژنتیک می‌تواند به‌طور ایمن با استفاده از E. coli K12 و در سطح ایمنی I انجام گیرد، در صورتی که بیان محصولات دی.ان.ای خارجی که در این پلاسمید کلونیزه (پرگونه‌ای) شده، نیازمند سطوح بالاتر ایمنی نباشد.

ملاحظات ایمنی در مورد ناقل‌های بیان ژن

سطوح بالاتر ایمنی زمانی مورد نیاز است که:

1. احتمال افزایش ویرولانس virulence در نتیجه بیان توالی‌های دی.ان.ای مشتق از ارگانیسم‌های بیماری‌زا وجود داشته باشد.
2. توالی‌های وارد شده در پلاسمید، چندان شناخته شده نباشند. برای مثال در زمان آماده‌سازی کتابخانه دی.ان.ای ژنومی برای میکروب‌های پاتوژن.
3. محصولات ژن، پتانسیل فعالیت دارویی داشته باشند.
4. ژن مورد نظر کدکننده توکسین toxins باشد.

ناقل‌های ویروسی برای انتقال ژن

ناقل‌های ویروسی مثل ناقل‌های آدنوویروس، برای انتقال ژن به دیگر سلول‌ها استفاده می‌شوند. این ناقل‌ها فاقد ژن‌های ویژه برای همانندسازی ویروسی هستند و در سلول‌هایی که این نقص را تکمیل می‌کنند، تکثیر می‌شوند.

ذخیره این قبیل ناقل‌ها ممکن است با ویروس‌های قادر به همانندسازی — که از طریق وقوع موارد نادر نوترکیبی خودبه‌خودی در هنگام تکثیرشان در سلول به وجود آمده‌اند ناشی از خالص‌سازی ناکافی — آلوده شود. برای این ناقل‌ها، باید همان سطح ایمنی را در نظر گرفت که برای آدنوویروس والدشان — که از آن مشتق شده‌اند — در نظر گرفته می‌شود.

جانوران تراریخته و جانورانی که بخشی از ژن آن‌ها حذف یا سرکوب شده

برای جانورانی که حامل ماده ژنتیکی بیگانه هستند (تراریخته)، باید متناسب با خصوصیات محصولات ژن‌های بیگانه، سطوح ایمنی مناسبی در نظر گرفت. در جانورانی که در آن‌ها ژن‌های مشخصی به‌طور هدفمند حذف شده است، معمولاً خطرات بیولوژیکی خاصی ایجاد نمی‌شود.

نمونه‌ای از جانوران حامل ژن، جانورانی هستند که گیرنده‌هایی را برای ویروس‌ها تولید می‌کنند؛ در صورتی که در حالت طبیعی، ویروس‌ها قادر به ایجاد عفونت در این گونه از جانوران نیستند. اگر چنین جانورانی از آزمایشگاه خارج شوند و ژن مورد نظر را به جمعیت جانوران وحشی منتقل کنند، از نظر تئوری ممکن است مخزنی برای آن ویروس خاص ایجاد شود.

این احتمال در مورد پولیوویروس polivirus و به‌خصوص در زمینه ریشه‌کنی فلج اطفال مورد بحث قرار گرفته است. موش‌های تراریخته که بیان‌کننده گیرنده پولیوویروس انسانی‌اند در آزمایشگاه‌های مختلف تولید شده‌اند، به‌واسطه تلقیح‌های مختلف نسبت به عفونت پولیوویروس حساس می‌باشند. بیماری حاصل از نظر بالینی و آسیب‌شناسی بافتی به فلج اطفال انسانی شبیه است. با وجود این، نمونه موشی با نمونه انسانی تفاوت دارد چرا که تکثیر پولیوویروس وارد شده از راه دهان در دستگاه گوارش، بی‌ثمر است یا اصلاً اتفاق نمی‌افتد. بنابراین بسیار محتمل است که فرار این قبیل موش‌های تراریخته به حیات‌وحش موجب ایجاد مخزن جدیدی برای پولیوویروس شود. با این همه این مثال نشان می‌دهد که برای هر نسل جدید از جانور تراریخته، مطالعات مفصلی باید صورت گیرد تا راه‌هایی که از طریق آن جانوران می‌توانند به عفونت دچار شوند، میزان تلقیح مورد نیاز عفونت، و میزان ویروسی که توسط جانوران آلوده به بیرون پراکنده می‌شوند، مشخص شود. به‌علاوه کلیه تمهیدات لازم برای اطمینان از کنترل کامل موش‌هایی که حامل ژن گیرنده هستند، باید به عمل آید.

گیاهان تراریخته

گیاهان تراریخته بیان‌کننده ژن‌هایی‌اند که سبب تحمل علف‌کش‌ها یا مقاومت در برابر حشرات می‌شوند، و اخیراً این موضوع موجب بحث‌های شایان توجهی در بسیاری از نقاط جهان شده است. این مباحث بیشتر شامل ایمنی غذایی این قبیل گیاهان و نیز عواقب بوم‌شناختی بلند مدت ناشی از کشت آن‌هاست.

گیاهان تراریخته که ژن‌هایی با خاستگاه جانوری یا انسانی را بیان می‌کنند، برای توسعه محصولات دارویی و غذایی استفاده می‌شود. با ارزیابی خطرات احتمالی می‌توان سطح ایمنی مناسبی برای تولید این گیاهان مشخص کرد.

ارزیابی خطر ارگانیسم‌های اصلاح شده ژنتیکی (GMOs)

ارزیابی و برآورد خطرات در کار با GMOs باید با در نظر گرفتن خصوصیات ارگانیسم‌های دهنده و پذیرنده یا میزبان صورت گیرد. نمونه‌هایی از خصوصیاتی که باید مورد توجه قرار گیرند، در پی می‌آید.

خطرات ناشی از ژن وارد شده (ارگانیسم دهنده)

ارزیابی و برآورد خطر در شرایطی که محصول ژن وارد شده از نظر زیست‌شناسی و داروشناسی فعال، و احتمالاً مضر باشد، ضروری است؛ برای مثال:

1. توکسین‌ها
2. سیتوکاین‌ها
3. هورمون‌ها
4. تنظیم‌کننده‌های بیان ژن
5. فاکتورهای ویرولانس یا فاکتورهای افزایش بیان ژن
6. توالی‌های ژنی سرطان‌زا
7. مقاومت آنتی‌بیوتیکی
8. آلرژی‌زاها

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ ایمنی تجهیزات آزمایشگاهی

⇐ امنیت زیستی در آزمایشگاه

⇐ مدیریت ایمنی و ایمنی زیستی در آزمایشگاه پزشکی