إنتاج الدواجن المُعدّلة وراثياً

Transgenesis in Poultry/Chicken

د/صلاح الدين عبد الرحمن الصفتي

سوف أعرض فيما يلي ما قدمه كل من Jadhav and Siddiqui (2007) في أحد أبواب كتابهما عن كيفية إنتاج الدجاج المُعدل وراثياً ورحلة العلماء في هذا المجال مع التعريف بأهم الطرق المُختلفة للتعديل الوراثي في الدواجن والثدييات.

مُقدمة Introduction

دائماً ما يُشكل زيادة الطلب العالمي على الغذاء ذو الجودة العالية تحدياً لعلماء ومُتخصصي علوم الأحياء والتغذية، وذلك كاستجابة للزيادة المُضطردة في أعداد سكان العالم والتي قاربت على السبعة مليارات نسمة. إن استخدام الهندسة الوراثية Genetic engineering وتقنيات الاتحاد الجيني Recombinant technology داخل الجينوم الحيواني أعطت المزيد من الأمل في تحسين الإنتاجية نوعاً وكماً Quality and Quantity. يُعد إنتاج الحيوانات المُعدلة وراثياً أحد طرق التكوين الجيني Gene constructs والتي تم استخدامها حديثاً في مُعظم الأنواع الحيوانية مثل الأبقار والأغنام والماعز والخنازير والدجاج والأرانب والأسماك، ولكن مع درجات مُختلفة من النجاح. بشكل عام يعني اصطلاح التعديل الوراثي في الحيوان Transgenesis إدخال مادة وراثية غريبة أو جين غريب Foreign DNA/gene داخل التركيب الوراثي للفرد بطريقة ما وثباتها داخل التركيب الجيني وإظهار تعبيرها في الشكل المظهري للفرد مع إمكانية توريثها وانتقالها عبر الأجيال بطريقة التوريث المَندلي المعروف.

تم استحداث تلك التقنية كأحد فروع العلم الحديث منذ سبعينيات القرن العشرين 1970s نتيجة للتطور الكبير في علوم التقنيات الحيوية Biotechnology والوراثة الجزيئية Molecular genetics، ونتيجة للأبحاث الجارية في هذا المجال، فقد لوحظ أن حقن جزء من المادة الوراثية Fragment of DNA في الأنوية الأولية للبويضة المُخصبة دون انقسامات جنينية سوف يؤدي إلى إدخال تلك المادة الوراثية المحقونة داخل جينوم الفرد المحقون والبدء في أداء وظائفها. يُعد كل من Shuman and Shaffer (1982) بمثابة الرواد في هذا المجال، حيث أسسا معاً الفكر الخاص بكيفية إنتاج الدجاج المُعدل وراثياً، بينما يُعتبر Sang (1993) هو أول من أنتج ديك الدجاج بطريقة الهندسة الوراثية.

مُميزات التعديل الوراثي Advantages of transgenesis

1-  إنتاج الكائنات المُعدلة على المدى الطويل يُعطي الفرصة لتناول الاختلافات الوراثية الطبيعية من خلال الاتحادات الوراثية المختلفة والاستبدال الجيني، كما يُعطي مزيداً من السهولة في اختيار الجين المُراد إدخاله في القطيع دون عناء.

2-     يُمكن التغلب على خصوصية الأنواع باستخدام تقنية التعديل الوراثي.

3-  يُعتبر أحد وسائل دعم طرق تربية الحيوان الجارية، والتي تهدف إلى خلق وتحسين الاختلافات الوراثية في العشائر الحيوانية، كما يُعتبر القاعدة التي يُمكن على أساسها بناء دعائم التطوير والتحسين في قطعان الطيور والحيوان على حد سواء.

4-     يُفيد في دراسة التكوين الجزيئي للأنسجة والتعبير الوراثي النوعي خلال مراحل النمو.

5-     يُعتبر التعديل الوراثي والطفور الجيني معملياً اختبارات تجريبية.

6-     يُفيد في الحصول على سلالات حيوانية مُقاومة للأمراض.

7-  يُفيد في الحصول على طيور ذات مُعدلات تحويل غذائي وجودة لحم جيدة، بالإضافة لانخفاض محتوى لحومها من الدهون والكلسترول..الخ.

8-   يُفيد في الحصول على طيور لها القدرة على إعطاء مُنتجات ذات خصائص علاجية Pharmaceutical  في البيض المُنتج منها.

9-  يستطيع الكتكوت المُعدل وراثياً الإمداد بمُكونات تُفيد في العلاقات التركيبية والوظيفية بين الجينات المُسببة للأمراض، عن طريق تتابع جزيء المادة الوراثية DNA أثناء نمو الحيوان وتطوره.

10- يُفيد في الحصول على خطوط وراثية متفوقة في أدائها، مُقارنة بالخطوط التي يُمكن الحصول عليها بطرق التربية التقليدية، وخصوصاً في الخطوط التي تتميز بسرعة النمو في دجاج اللحم، وخطوط إنتاج البيض المرتفع في القطعان البياضة.

11-    يسمح بتقييم التأثيرات المظهرية للتعبير الجيني المُعدل.

12-   المادة الوراثية المحقونة Foreign DNA لها القدرة على إحداث طفور جيني بشكل مُختلف عن الطفور الجيني التقليدي، لكنها تسمح بالاستنساخ الجزيئي للجين وإظهار تعبيراته المظهرية.

مصاعب التعديل الوراثي في الطيور

              Difficulties in Transgenesis in avian species

بسبب وجود بعض الخصائص الفريدة التي تمتاز بها عمليات التكاثر والنمو الجنيني في الطيور، فإن استخدام تقنية التعديل الوراثي في الطيور قد واجهت بعض الصعوبات والتي من أهمها:

1-  خلال عملية الإخصاب في الطيور، قد يحدث اختراق للعديد من الحيوانات المنوية لإخصاب البويضة، وهذا لا يحدث في الثدييات، مما قد يؤدي إلى صعوبة تحديد أي نواة حيوان منوي اتحدت مع نواة البويضة.

2-     عقب إخصاب بويضة الطيور يتم إحاطتها بأغشية وطبقات مُتعددة، مما يصعُب معه التعامل مع الخلية المُخصبة.

3-  عند قرب وضع الدجاجة للبيضة يتم إحاطة الجنين النامي (البلاستودرم Blastoderm) بطبقة القشرة الكلسية، ويتكون الجنين النامي حينئذ من طبقتين جنينيتين رئيستين يحويان ما يقرب من 40 إلى 80 ألف خلية حية.

خطوات عملية التعديل الوراثي

Steps in process of transgenesis         

لكي تتم عملية التعديل الوراثي لابد من إتباع الخطوات التالية:

1-     اختيار الصفة الوراثية المُراد نقلها.

2-      تحديد مُفتاح الجين Key gene وتتابعه التنظيمي Regulatory sequence.

3-     تكوين الناقل الوراثي Vector للجين.

4-      نقل الجين للخلية المُستهدفة Target cell.

5-     التعرف على التعديل الوراثي الحادث بواسطة تحليل المادة الوراثية الجديدة DNA.

6-  اختبار ثبات التعبير الجيني الجديد، عن طريق إجراء التهجين بين كائنات مُعدلة وراثياً ذات تركيب أصيل Homozygous transgenics مع أخرى خليطة، أو بين كائنات مُعدلة وراثياً مع أخرى غير مُعدلة وراثياً.

تحديد وعزل الجين المُراد نقله

Identification and isolation of gene to be transferred

يجب أن يكون الجين المُراد نقله ذو تأثير مُضيف (تجمعي) Additive أو سائد Dominant، وذلك لكي يُعطي تأثيره المرغوب في الحالة الأصيلة أو الهجينة. يتم إجراء هذه العملية باستخدام تقنية الوراثة الجُزيئية، حيث يتم عزل الجين ومعرفة تتابعه، لإعطاء الخصائص الوراثية المرغوبة في الحيوانات المُعدلة وراثياً.

الخلية المُستهدفة وطرق نقل الجين

Target cell and methods of gene transfer                                         

للتغلب على المصاعب التي تواجه إنتاج الدواجن المُعدلة وراثياً فإنه يُستخدم عديد من الخلايا المُستهدفة، وهذا يعتمد على الطريقة المُستخدمة في التعديل.