عرض مصدر هندسة وراثية

[[ملف:Bacteria_used_to_make_wheat_seeds_nearly_immune_to_wheat_take-all.jpg|تصغير|عناصر الهندسة الوراثية]]

'''الهندسة الوراثية''' {{إنج|'''Genetic engineering'''}} وتسمى أيضا '''بالتعديل الوراثي''' هي تلاعب إنساني مباشر [[علم الوراثة|بالمادة الوراثية]] [[متعضية|للكائن الحي]] بطريقة لا تحدث في الظروف [[طبيعة|الطبيعية]] وتتضمن استخدام [[الدنا المؤشب]] غير أنها لا تشمل التربية التقليدية [[تربية نبات|للنباتات]] و[[تربية الحيوان|الحيوانات]] و[[التطفير (وراثة)|التطفير]] ويعتبر أي كائن حي يتم إنتاجه باستخدام هذه التقنيات [[عضويات معدلة وراثيا|كائنا معدلا وراثيا]]. كانت البكتيريا هي أول الكائنات التي تمت هندستها وراثيا  في عام 1973 ومن ثم تلتها الفئران في عام 1974، وقد تم بيع [[الإنسولين]] الذي تنتجه البكتيريا في العام 1982 بينما بدأ بيع الغذاء المعدل وراثيا منذ العام 1994.

إن '''الهندسة الوراثية'''  هي التقنية التي تتعامل مع  [[جين|الجينات]]، البشرية منها والحيوانية بالإضافة إلى جينات الأحياء الدقيقة، أو الوحدات الوراثية المتواجدة على الكروموزومات فصلاً ووصلاً وإدخالاً لأجزاء منها من كائن إلى آخر بغرض إحداث حالة تمكن  من معرفة وظيفة (الجين) أو بهدف  زيادة كمية المواد الناتجة عن التعبير عنه أو بهدف استكمال ما نقص منه في خلية مستهدفة.

يتطلب الشكل الأكثر شيوعا من الهندسة الوراثية إدخال مادة وراثية جديدة في موقع غير محدد من جين العائل. يمكن تحقيق ذلك عن طريق عزل ونسخ المادة الوراثية ذات العلاقة، وتوليد بناء يتضمن كل العناصر الجينية بغرض الحصول على [[تعبير جيني|تعبير وراثي]] صحيح ومن ثم إدخال هذا البناء في الكائن العائل. تحتوي الأشكال الأخرى من الهندسة الوراثية [[استهداف الجين]] وضرب جينات محددة باستخدام [[نيوكلييزيز|النيوكلييزيز]] (Nucleases) المهندس مثل  [[نكلياز أصبع الزنك]] {{إنج| Zinc-Finger Nuclease}} أو [[أنزيمات التوجيه]] {{إنج| Homing Endonucleases}} المعدلة وراثيا.

طبقت تقنيات الهندسة الوراثية في مجالات عدة تتضمن البحث والتقنيات الحيوية والطب، ويتم حاليا إنتاج  أدوية مثل الإنسولين وهرمون النمو البشري في البكتيريا، استخدمت فئران التجارب مثل [[فأر أورام|فأر الأورام]] {{إنج|OncoMouse}} و[[فأر معطل وراثيا|الفئران المعطلة وراثيا]] {{إنج|Knockout Mouse}} لأغراض البحث العلمي وإنتاج المحاصيل المقاومة للحشرات و-أو المحاصيل المتحملة للمبيدات تم تسويقها تجاريا.

تم تطوير نباتات وحيوانات  مهندسة وراثيا قادرة على إنتاج عقاقير أقل تكلفة من الطرق الحالية باستخدام  طريقة التقنيات الحيوية (وتدعى [[صيدلة (وراثة)|بالصيدلة البيولوجية]] أو الحيوانية)، وفي عام 2009 قامت إدارة الأغذية والعقاقير بالموافقة على بيع البروتين الدوائي الذي يدعى [[مضاد الثرومبين]] {{إنج|Antithrombin}} والذي يتم إنتاجه في حليب [[الماعز]] المهندس وراثيا.

== تعريف الهندسة الوراثية ==
تقوم الهندسة الوراثية بتعديل التركيب الوراثي لكائن حي باستخدام تقنيات تُقدّم المادة [[وَرُوْثِيَّة]] التي تحضّر خارج الكائن الحي إما مباشرة داخل العائل أو داخل خلية [[دمج الخلية|تدمج]] أو [[تهجين الأحياء|تهجن]] مع العائل.<ref name = "EU17">{{Cite document|title=Directive on the release of genetically modified organisms (GMOs) Directive 2001/18/EC ANNEX I A|publisher=Official Journal of the European Communities|date=12 March 2001|author=The European Parliament and the council of the European Union|url=http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2001:106:0001:0038:EN:PDF|page=page 17|postscript=<!--None-->}}</ref> تتطلب هذه العملية استخدام تقنيات [[الدنا المؤشب|الحمض النووي المؤشب]] ([[الدنا]] أو [[الرنا]]) لتشكيل تركيبات جديدة من المادة الجينية الموروثة متبوعة باختلاط هذه المادة إما بطريقة غير مباشرة باستخدام نظام [[ناقل (احياء جزيئية)|ناقل]] أو مباشرة عبر تقنيات [[التلقيح المجهري]] و[[حقن الماكرو]] و[[الكبسلة الدقيقة]]. لا تتضمن الهندسة الوراثية التربية التقليدية [[تربية النباتات|للنباتات]] و[[تربية الحيوان|الحيوانات]]  و[[طفل أنابيب|التخصيب في المختبر]] وتقديم تعدد الصيغ الصبغية والطفرات وتقنيات دمج الخلايا التي لا تستخدم الأحماض النووية المؤشبة أو الكائنات الحية المعدلة وراثيا في العملية.<ref name = "EU17"/> يمكن استخدام الهندسة الوراثية ضمن أبحاث [[الاستنساخ]]  و[[الخلايا الجذعية]] مع أنها لا تعتبر هندسة وراثية <ref>{{cite web|title=Is Livestock Cloning Another Form of Genetic Engineering?|last=Van Eenennaam|first=Alison|publisher=agbiotech|url=http://agribiotech.info/details/Alison%20-%20cloning%20March%208%20-%2003.pdf|accessdate=}}</ref> إلا أنها وثيقة الصلة بها.<ref>{{cite journal|journal=Swiss Med Wkly|year=2006|volume=136|issue=27-28|pages=413–415|title=Genetic engineering of embryonic stem cells|author=David M. Suter, Michel Dubois-Dauphin, Karl-Heinz Krause|url=http://www.smw.ch/docs/pdf200x/2006/27/smw-11406.PDF|pmid=16897894}}</ref> [[علم الأحياء التخليقي]] هو نظام ناشئ والذي يتقدم بالهندسة الوراثية خطوة إلى الأمام عن طريق تقديم المادة الوراثية المخلّقة صناعيا من مواد خام إلى كائن حي.<ref>{{cite journal|journal=Molecular Systems Biology|volume=2|issue=2006.0028|pages=2006.0028|doi=10.1038/msb4100073|pmc=1681505|pmid=16738572|date=16 May 2006|title=Synthetic biology: new engineering rules for an emerging discipline|author=Ernesto Andrianantoandro, Subhayu Basu, David K Kariga & Ron Weiss|url=http://www.nature.com/msb/journal/v2/n1/full/msb4100073.html}}</ref> 

إذا ما أضيفت مادة وراثية من أنواع أخرى إلى العائل؛ فإن الكائنات الناتجة تدعى [[تعديل وراثي|بالمعدلة وراثيا]]. أما إن كانت المادة الوراثية التي استخدمت هي من نفس النوع أو من نوع يمكن له أن يتناسل طبيعيا مع العائل فإن الكائن الناتج يدعى [[صلة وراثية|بالكائن ذي الصلة]] (Cisgenesis).<ref>{{cite doi|10.1007/s11540-008-9097-y}}</ref> يمكن استخدام الهندسة الوراثية أيضا في [[تعطيل المورثة|إزالة المادة الوراثية]] من الكائن الهدف،<ref>{{cite doi|10.1038/nm1001-1086}}</ref> مما يخلق كائنا معطّلا. يعتبر التعديل الجيني في أوروبا مرادفا للهندسة الوراثية بينما يستخدم نفس اللفظ داخل الولايات المتحدة الأمريكية للدلالة على طرق التكاثر التقليدية.<ref>{{cite web|title=Genetically Engineered Foods|author=James H. Maryanski|publisher=Center for Food Safety and Applied Nutrition at the [[Food and Drug Administration]]|date=October 19, 1999|url=http://www.fda.gov/NewsEvents/Testimony/ucm115032.htm}}</ref>

== النظرة التاريخية ==
تمكّن البشر من تعديل جينومات الأنواع لآلاف السنين عبر [[اصطفاء اصطناعي|الانتخاب الاصطناعي]] وباستخدام [[تطفير|التطفير]] حديثا. لم تتواجد الهندسة الوراثية كمفهوم التلاعب المباشر الذي يمارسه البشر على الدنا خارج نطاق التناسل والطفرات إلا منذ عام سبعينيات القرن الماضي. صيغ مصطلح "الهندسة الوراثية" لأول مرة بواسطة [[جاك ويليامسون]] في [[رواية (أدب)|رواية]] [[الخيال العلمي]] ''جزيرة التنين'' التي نشرت عام [[1951]].<ref>{{Cite book|last=Stableford|first=Brian M.|author-link=|title=Historical dictionary of science fiction literature|page=133|year=2004|isbn=9780810849389|url=http://books.google.com/?id=nzmIPZg5xicC&pg=PR9&dq=Jack+Williamson+Dragon%27s+Island+genetic+enginnering&q|postscript=<!--None-->}}</ref><ref name="Hershey A, Chase M 1952 39–56">{{cite journal |author=Hershey A, Chase M |title=Independent functions of viral protein and nucleic acid in growth of bacteriophage | url=http://www.jgp.org/cgi/reprint/36/1/39.pdf | journal=J Gen Physiol |volume=36 |issue=1 | pages=39–56 |year=1952 |pmid=12981234 |doi=10.1085/jgp.36.1.39|format=PDF |pmc=2147348}}</ref>  وقد كان كل من [[ألفرد هيرشي|ألفريد هيرشي]] و[[مارثا تشيس]]<ref name="Hershey A, Chase M 1952 39–56"/> قد أكدا دور الدنا في [[الوراثة]] قبل ذلك بسنة كما وأثبت [[جيمس واتسون]] و[[فرنسيس كريك|فرانسييس كريك]] أن جزيء [[الدنا]] ذو تركيب حلزوني مزدوج قبل ذلك بسنتين.

في عام 1972 أنشأ [[بول برغ|بول بيرغ]] أول جزيئات [[الدنا المؤشب|دنا مؤشبة]] بواسطة الدنا المجمّع من [[فيروس قردي|الفيروس القردي]] SV40  إضافة إلى ذلك المأخوذ من [[فيروس اللمدا]].<ref>{{cite journal|doi=10.1073/pnas.69.10.2904|last1=Jackson|title=Biochemical Method for Inserting New Genetic Information into DNA of Simian Virus 40: Circular SV40 DNA Molecules Containing Lambda Phage Genes and the Galactose Operon of Escherichia coli|first1=DA|last2=Symons|first2=RH|last3=Berg|first3=P|author8= David A. Jackson Robert H. Symons and Paul Berg|journal=PNAS|date=October 1, 1972|volume=69|issue=10|pages=2904–2909|pmid=4342968|pmc=389671}}</ref> اخترع كل من [[هيربرت بويرز]] و[[ستانلي كوهين]] أول [[عضويات معدلة وراثيا|كائن حي معدل وراثيا]] (Transgenic) في عام 1973 عن طريق إدخال جينات [[مقاومة المضادات الحيوية|مقاومة للمضادات الحيوية]] في [[بلازميد]] بكتيريا [[إشريكية قولونية|الإشريكية القولونية]].<ref>{{cite web|title=History of Genetics: Genetic Engineering Timeline|last=Arnold|first=Paul|year=2009|url=http://www.brighthub.com/science/genetics/articles/21983.aspx}}</ref><ref>{{cite web|author=Stanley N. Cohen and Annie C. Y. Chang |url=http://www.pnas.org/content/70/5/1293.short |title=Recircularization and Autonomous Replication of a Sheared R-Factor DNA Segment in Escherichia coli Transformants — PNAS |publisher=Pnas.org |date=1973-05-01 |accessdate=2010-07-17}}</ref> بعد ذلك بعام، صنع [[رودلف جانيسش]] [[عضويات معدلة وراثيا|فأرا معدلا جينيا]] عن طريق تقديم دنا غريب في جنين الفأر جاعلا منه أول حيوان معدل جينيا في العالم.<ref>{{cite journal|doi=10.1073/pnas.71.4.1250|author=Jaenisch, R. and Mintz, B.|year=1974|title=Simian virus 40 DNA sequences in DNA of healthy adult mice derived from preimplantation blastocysts injected with viral DNA.|pmc=388203|journal=Proc. Natl.
Acad. Sci.|volume=71|issue=4|pages=1250–1254|url=http://www.pnas.org/content/71/4/1250|pmid=4364530}}</ref> في عام 1976 تم تأسيس شركة [[غينيتيك]] وهي أول شركة هندسة جينية أسسها هيربرت بوير و[[روبرت سوانسون]] وبعد ذلك بعام أنتجت الشركة هرمونا بشريا ([[سوماتوستاتين]]) في الإشريكية القولونية. أعلنت غينيتيك إنتاج [[الإنسولين]] البشري المهندس وراثيا في العام 1978.<ref>{{cite journal|doi=10.1073/pnas.76.1.106|last=Goeddel|first=David|coauthors=Dennis G. Kleid, Francisco Bolivar, Herbert L. Heyneker, Daniel G. Yansura, Roberto Crea, Tadaaki Hirose, Adam Kraszewski, Keiichi Itakura, AND Arthur D. Riggs|title=Expression in Escherichia coli of chemically synthesized genes for human insulin|journal=PNAS|year=1979|month=January|volume=76|issue=1|pages=106–110|url=http://www.pnas.org/content/76/1/106.full.pdf|pmid=85300|pmc=382885}}</ref> في عام 1980، أصدرت [[المحكمة العليا للولايات المتحدة|المحكمة العليا للولايات المتحدة الأمريكية]] في قضية [[دياموند ضد تشاكارباتي]] حكما يقضي بإمكانية أن يكون للحياة المعدلة جينيا براءة اختراع.<ref>{{cite web|url=http://supreme.justia.com/us/447/303/case.html |title=Diamond V Chakrabarty|volume 447|year 1980|author=US Supreme Court Cases from Justia & Oyez|publisher=Supreme.justia.com |date=1980-06-16 |accessdate=2010-07-17}}</ref> تمت الموافقة على التصريح بإنتاج الإنسلوين الذي تنتجه البكتيريا ويدعى [[هوملوين|بالهوملوين]] بواسطة [[إدارة الغذاء والدواء]] في عام 1982.<ref>{{cite news|url=http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,949646-1,00.html |title=Artificial Genes |publisher=TIME |date=1982-11-15 |accessdate=2010-07-17}}</ref>

جرت محاولات التجارب الميدانية لإنتاج [[نباتات معدلة وراثيا|النباتات المعدلة وراثيا]] في فرنسا والولايات المتحدة في عام 1986 حيث تمت هندسة نباتات التبغ بغرض جعلها مقاومة [[مبيد أعشاب|لمبيدات الأعشاب]].<ref>{{cite web|last=James|first=Clive|title=Global Review of the Field Testing and Commercialization of Transgenic Plants: 1986 to 1995|url=http://www.isaaa.org/kc/Publications/pdfs/isaaabriefs/Briefs%201.pdf|publisher=The International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications|accessdate=17 July 2010|year=1996}}</ref> كانت جمهورية الصين الشعبية أول دولة تسوق [[نباتات معدلة وراثيا|النباتات المعدلة وراثيا]] مقدمة تبغا مقاوما للفيروسات في عام 1992.<ref name="James1997">{{cite journal|author=James, Clive|year=1997|title=Global Status of Transgenic Crops in 1997|journal=ISAAA Briefs No. 5.|pages=31|url=http://www.isaaa.org/resources/publications/briefs/05/download/isaaa-brief-05-1997.pdf}}</ref> في عام 1994 حصلت شركة [[مونسانتو]] على الموافقة على تسويق طماطم Flavr Savr  تجاريا وهي طماطم تمت هندستها لتمتلك فترة صلاحية أطول (shelf life).<ref>{{cite doi|10.3733/ca.v054n04p6}}</ref>  في عام 1994 وافق الاتحاد الأوروبي على التبغ المهندس وراثيا ليكون مقاوما لمبيد الأعشاب برومينال مما يجعله أول محصول مهندس جينيا في أوروبا.<ref>{{cite journal|title=Transgenic tobacco is European first|date=18 June 1994|author=Debora MacKenzie|url=http://www.newscientist.com/article/mg14219301.100-transgenic-tobacco-is-european-first.html|publisher=New Scientist}}</ref> في عام 1995، أعلنت [[وكالة حماية البيئة الأمريكية|وكالة حماية البيئة]] أن بطاطا بت بوتاتو (Bt Potato) آمنة مما يجعلها أول مبيد حشري للمحاصيل تتم الموافقة عليه في الولايات المتحدة.<ref>[http://news.google.co.uk/newspapers?id=A0YyAAAAIBAJ&sjid=jOYFAAAAIBAJ&pg=4631,1776980&dq=bacillus+thuringiensis+potato+1996+approved&hl= Genetically Altered Potato Ok'd For Crops] Lawrence Journal-World - 6 May 1995</ref> في عام 2009 تمت زراعة 11 محصولا معدلا وراثيا في 25 دولة بغرض تسويقها وكانت الدول التي تمتلك أكبر مساحات مزروعة هي الولايات المتحدة والبرازيل والأرجنتين والهند وكندا والصين والبوروغواي وجنوب أفريقيا.<ref>[http://www.isaaa.org/resources/publications/briefs/41/executivesummary/default.asp Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2009] ISAAA Brief 41-2009, February 23, 2010, retrieved August 10, 2010</ref>

في عام 2010، أعلن العلماء في [[معهد ج. كريغ فينتر]] أنهم قد أنشأوا أول [[جينوم]] بكتيري [[حياة مخلّقة|مخلّق]] وأضافوه إلى خلية لا تحتوي أي دنا، وكان الجرثوم الناتج والمسمى [[سينثيا (وراثة)|سينثيا]] أول شكل من الحياة المخلقة في العالم.<ref>{{cite doi|10.1126/science.1190719}}</ref><ref>{{cite news|title=Craig Venter creates synthetic life form|author=Ian Sample|publisher=guardian.co.uk|date=Thursday 20 May 2010|url=http://www.guardian.co.uk/science/2010/may/20/craig-venter-synthetic-life-form | location=London}}</ref>

مع اكتشاف الكروموسومات تم التوصل إلى معرفة الجينات على أنها أشرطة مسجل عليها صفات الكائن أو الخلية المادية. وهذه الجينات ما هي إلا سلم مزدوج من  [[حمض نووي ريبي منقوص الأكسجين|الحمض الريبي النووي منقوص الأوكسجين]] DNA كما يعرف بحامل الشيفرات الوراثية.

1-     أن  DNA هو حامل الشفرة الوراثية.

2-      أن الصفات التي يحملها تترجم منه إلى بروتينات تتجسد على هيئة الصفة المطلوب تنفيذها.            

3-     أن كل خيط يمكن أن يكون قالباً يتكون عليه خيط جديد يتزاوج معه مستخدماً وحداته البنائية من السيتوبلازم.

4-      أنه يمكن قطع ووصل هذا اللولب المزدوج بوسائل تقنية متعددة وفي أماكن مختلفة. كما يمكن بسهولة فصل زوجي اللولب.

5-      أنه يمكن قص ولصق قطعة منه من مكان لآخر.

6-      أن تغييراً أو تدميراً يشوه هذا النظام يؤدي إلى: إما نتيجة قاتلة للكائن أو حالة مرضية مترتبة على تعطل صفة من صفاته والتي تختلف من حيث أهميته

7-      إن تركيب DNA  ومكوناته هي [ سكر، وأدنين، وفوسفات ] وهذه التركيبة مشتركة في جميع الكائنات من الأحياء الدقيقة إلى الفيل.

== كيفية إجراء الهندسة الوراثية ==
[[ملف:Btcornafrica.jpg|تصغير|مجموعة من الكينيين يفحصون محاصيل مقاومة للحشرات]]
تتم الهندسة الوراثية بعدة طرق تكون بشكل أساسي مؤلفة من 4 خطوات:

1- عزل الجين المرغوب: يتم العزل من خلال تحديد الجين المرغوب إدخاله إلى الخلايا من خلال معلومات مسبقة عن المورثات والتي يتم الحصول عليها إما من خلال عمل مكتبات من [[cDNA]] أو [[gDNA]] ومن ثم تتم مضاعفة هذه الجينات باستخدام  [[تفاعل البوليميراز المتسلسل|تفاعل سلسلة البوليميرز]].

2- إدخال أو تحميل الجين المرغوب في  [[حامل (أحياء)|حامل]] مناسب مثل  [[بلازميد]]. كما يمكن استخدام حوامل أخرى مثل  [[حامل فيروسي (هندسة وراثية)|الحوامل الفيروسية]] أو  [[ليبوزوم|الليبوزوم]].

3- إدخال الحامل في خلايا المتعضية المراد تعديلها، وتتم بعدة طرق منها بندقية  [[الدنا]].

4- عزل وفصل الخلايا أو المتعضيات التي تعدلت وراثياً بنجاح عن الطبيعية. ويتم ذلك بعدة طرق منها: استخدام  [[مسبار (هندسة وراثية)|مسبار]] الدنا للتحري عن الجين المدخل أو باستخدام [[معلم تمييزي|المعلمات التمييزية]] ([[بالإنجليزية]]: Selectable Marker) للتحري عن صفة مقاومة موجودة مع الحامل وتكون مميزة بمقاومتها لصفة معينة كالمعلمات التمييزية التي تكسب مقاومة [[مضاد حيوي|لمضاد حيوي]] معين.

=== عزل الجين ===
في البداية، يتم اختيار وعزل الجين المراد إدخاله في الكائن المعدل وراثيا. توفر معظم الجينات المنقولة إلى النباتات  حاليا نوعا من الحماية ضد الحشرات أو المرونة ضد المبيدات الحشرية<ref>{{cite journal|last=James|first=Clive|year=2008|title=Global Status of Commercilized Biotech/GM Crops:2008|journal=ISSA Breif No. 39}}</ref> كما وأن معظم الجينات التي تستخدم في الحيوانات هي الجينات الخاصة [[هرمون النمو|بهرمونات النمو]].<ref>{{cite web|title=The process of genetic modification|author=Food and Agricultural Organisation of the United Nations|url=http://www.fao.org/docrep/006/y4955e/y4955e06.htm}}</ref> يتم عزل الجين بمجرد اختياره ويتطلب هذا عادة مضاعفة الجين باستخدام [[تفاعل البوليميراز المتسلسل|تفاعل سلسلة البلمرة]] (PCR). إذا ما كان الجين المختار أو [[جينوم]] الكائن الواهب مدروسا بشكل جيد فيمكن حينها تقديمهما في [[مكتبة (وراثة)|المكتبة الوراثية]] أما إذا ما كانت [[سلسلة الحمض النووي|سلسلة الدنا]] معروفة مع عدم توفر نسخ من الجين فيمكن [[تخليق وراثي|تخليقه]] صناعيا، وبمجرد عزل الجين يتم إدخاله إلى [[بلازميد]] بكتيري.

=== تجهيز المتراكبات الوراثية ===
يجب جمع الجين المراد إدخاله في الكائن المعدل جينيا مع باقي العناصر الجينية وذلك كي تعمل بشكل فعال ويمكن تعديل الجين عند هذه المرحلة أيضا وذلك لحصول على تعبير أو فعالية أفضل. فضلا عن الجين الذي سيتم إدخاله فإن معظم [[بناء الدنا]] يحوي [[محفز|محفّزا]] و[[منطقة غالقة (وراثة)|منطقة غالقة]] كجين [[معلمة تمييزية|المعلمات التمييزية]]. تبدأ منطقة المحفز [[نسخ (وراثة)|نسخا]] للجين ويمكن استخدامه للسيطرة على موقع ومستوى تعبير الجين، بينما تنهي منطقة الغلق النسخ. تمنح المعلمات التميزية في معظم الحالات [[مقاومة المضادات الحيوية|مقاومة للمضادات الحيوية]] للكائن الحي الذي تعبّر فيه وهو من الأهمية بمكان لتحديد ما هي الخلايا التي ستتحول إلى جين جديد. تبنى متراكبات الدنا باستخدام تقنيات [[الدنا المؤشب]] مثل [[الهضم المحدود]] وعملية [[ربط الدنا]] و[[الاستنساخ الجزيئي]].<ref>{{cite doi|10.1534/genetics.109.112144}}</ref>

=== الجينات المستهدفة ===
{{مقال تفصيلي|الجينات المستهدفة}}
يتطلب الشكل المتعارف عليه من الهندسة الجينية إدخال مادة وراثية جديدة عشوائيا داخل جينوم العائل. تسمح التقنيات الأخرى للمادة الجينية الجديدة بأن تدخل في [[موقع (وراثة)|موقع]] محدد من جينوم العائل أو إنتاج طفرات في الموقع الجيني المرغوب قادرة على [[تعطيل المورثة|تعطيل]] جينات [[جين أصلي|أصلية]]. تستخدم تقنيات [[استهداف الجين]] [[تأشيب متماثل|التأشيب المماثل]] لاستهداف التغيرات المطلوبة المستهدفة وعامة يتطلب استخدام [[معلمة تمييزية|المعلمات التمييزية]]. يمكن تحسين تكرارات استهداف الجين بشكل كبير جدا باستخدام النيوكليزيز المهندسة مثل [[نيوكليزيز أصبع الزنك]] <ref>
{{cite journal |author=Townsend JA, Wright DA, Winfrey RJ, ''et al.'' |title=High-frequency modification of plant genes using engineered zinc-finger nucleases |journal=Nature |volume=459 |issue=7245 |pages=442–5 |year=2009 |month=May |pmid=19404258 |pmc=2743854 |doi=10.1038/nature07845 |url=}}</ref>
<ref>{{cite journal
|unused_data=DUPLICATE DATA: doi=10.1038/nature07992
|author=Shukla VK, Doyon Y, Miller JC, ''et al.''
|title=Precise genome modification in the crop species Zea mays using zinc-finger nucleases
|journal=Nature
|volume=459
|issue=7245
|pages=437–41
|year=2009
|month=May
|pmid=19404259
|doi=10.1038/nature07992
}}</ref> و[[نيوكليزيز موجه|نيوكليزيز التوجيه]] المهندسة <ref>{{cite journal |author=Grizot S, Smith J, Daboussi F, ''et al.'' |title=Efficient targeting of a SCID gene by an engineered single-chain homing endonuclease |journal=Nucleic Acids Res. |volume=37 |issue=16 |pages=5405–19 |year=2009 |month=September |pmid=19584299 |pmc=2760784 |doi=10.1093/nar/gkp548 |url=}}</ref>
<ref>{{cite journal |author=Gao H, Smith J, Yang M, ''et al.'' |title=Heritable targeted mutagenesis in maize using a designed endonuclease |journal=Plant J. |volume=61 |issue=1 |pages=176–87 |year=2010 |month=January |pmid=19811621 |doi=10.1111/j.1365-313X.2009.04041.x |url=}}</ref> أو تلك التي تصنع من [[مؤثر تال|مؤثرات تال]].<ref>{{cite journal |author=Christian M, Cermak T, Doyle EL, ''et al.'' |title=TAL Effector Nucleases Create Targeted DNA Double-strand Breaks |journal=Genetics |volume= 186|issue= 2|pages= 757–61|year=2010 |month=July |pmid=20660643 |pmc=2942870 |doi=10.1534/genetics.110.120717 |url=}}</ref>
<ref>{{cite journal |author=Li T, Huang S, Jiang WZ, ''et al.'' |title=TAL nucleases (TALNs): hybrid proteins composed of TAL effectors and FokI DNA-cleavage domain |journal=Nucleic Acids Res |volume= 39|issue= 1|pages= 359|year=2010 |month=August |pmid=20699274 |pmc=3017587 |doi=10.1093/nar/gkq704 |url=}}</ref>  يستخدم النيوكلييزيز المهندس إضافة إلى تحسين استهداف الجين في تقديم الطفرات في [[جين أصلي|الجينات الأصلية]] التي تولّد [[تعطيل المورثة|جينا معطلا]]<ref>
{{cite journal
|author = S.C. Ekker
|year=2008
|title=Zinc finger-based knockout punches for zebrafish genes
|journal=Zebrafish
|volume=5
|pages=1121–3
|url=http://www.liebertonline.com/doi/abs/10.1089/zeb.2008.9988
|doi = 10.1089/zeb.2008.9988
|pmid = 18554175
|issue = 2
|pmc = 2849655
}}</ref>
.<ref>
{{cite journal
|author=Geurts AM, Cost GJ, Freyvert Y, ''et al.''
|title=Knockout rats via embryo microinjection of zinc-finger nucleases
|journal=Science
|volume=325
|issue=5939
|pages=433
|year=2009
|month=July
|pmid=19628861
|doi=10.1126/science.1172447
|url=http://www.sciencemag.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=19628861
|pmc=2831805
}}</ref>

=== التحول ===
{{مقال تفصيلي|تحول (وراثة))}}
[[ملف:Agrobacterium-tumefaciens.gif|thumb| بكتريا ''[[أجرعية مورمة]]'' تربط نفسها إلى الخلية الصحيحة]].

تستطيع حوالي 1 بالمئة من البكتيريا [[امتصاص الدنا|استغلال الدنا]] الغريب بشكل طبيعي ولكن يمكن حث هذا الدنا أيضا في بكتيريا أخرى.<ref>{{cite journal |author=Chen I, Dubnau D |title=DNA uptake during bacterial transformation |journal=Nat. Rev. Microbiol. |volume=2 |issue=3 |pages=241–9 |year=2004 |pmid=15083159 |doi=10.1038/nrmicro844}}</ref> يمكن أن يتسبب إجهاد البكتيريا مثلا باستخدام [[صدمة حرارية]] أو كهربائية في جعل غشاء الخلية منفذا للدنا الذي قد يتحد مع جينوم الخلية أو يتواجد على شكل [[دنا خارج صبغي]]. يتم إدخال الدنا عادة إلى خلايا الحيوان باستخدام [[التلقيح المجهري]]، حيث يمكن حقنه داخل [[خلية حيوانية|الغلاف النووي]] للخلايا داخل [[نواة (خلية)|النواة]] مباشرة أو عبر استخدام [[ناقل فيروسي|النواقل الفيروسية]]. يتم إدخال الدنا في النباتات عادة باستخدام [[البكتيريا الأجرعية|تأشيب الأجرعية المتوسط]] أو [[مدفع جيني|البيولستية]].<ref>{{cite book |author=Graham Head; Hull, Roger H; Tzotzos, George T. |title=Genetically Modified Plants: Assessing Safety and Managing Risk |publisher=Academic Pr |location=London |year=2009 |pages=244 |isbn=0-12-374106-8 |oclc= |doi= |accessdate=}}</ref>

في تأشيب ''الأجرعية''-المتوسط يجب أن يحتوي تركيب [[بلازميد|البلازميد]] أيضا على [[الدنا الناقل]].  تقوم ''الأجرعية'' بإدخال الدنا بشكل طبيعي  من [[تي بلازميد|البلازميد المستحث على تكوين الأورام]] إلى أي جينوم نبتة سريع التأثر يصيبه بالعدوى مما يسبب أمراض تدرن التاج {{إنج |Crown Gall}}.  تعد منطقة الدنا الناقل من هذا البلازميد مسؤولة عن إدخال الدنا. يتم [[استنساخ جزيئي|استنساخ]] الجينات التي سيتم إدخالها إلى [[ناقل ثنائي|نواقل ثنائية]] والذي سيحوي الدنا الناقل ويمكن أن ينمو في كل من ''الإشريكية القولونية'' و''الأجرعية''. بمجرد بناء الناقل الثنائي يتم تحويل البلازميد إلى أجروباكتيرم لا يحتوي على أي بلازميدات وتتم إصابة خلايا النباتات بالعدوى. سيتم عندها إدخال ''الأجرعية'' في المادة الوراثية لخلايا النباتات.<ref>{{cite doi|10.1128/MMBR.67.1.16-37.2003}}</ref>

أثناء عملية البيولستية يتم تغليف جزيئات الذهب أو التنغستون بالدنا ومن ثم إطلاقها إلى خلايا نبات أصغر عمرا أو جنين نبتة. بعض المادة الوراثية سيدخل إلى الخلية وينقل هذه الجزيئات. يمكن استخدام هذه الطريقة في النباتات التي ليست حساسة لعدوى ''الأجرعية'' والتي تسمح أيضا بتحويل بلاستيدات النبات. توجد طريقة أخرى للتحويل تستخدم لتحويل خلايا النبات والحيوان وتدعى [[تثقيب كهربائي|بالتثقيب الكهربائي]]. يتطلب التثقيب الكهربائي تعريض خلايا النبات أو الحيوان إلى صدمة كهربائية والتي قد تتسبب في جعل غشاء الخلية منفذا للدنا البلازميدي. في بعض الحالات ستتحد الخلايا المثقبة كهربائيا مع الدنا في الجينوم الخاص بها. وتبعا للدمج الحاصل للخلايا والدنا فإن فاعلية التحويل لكل من البيوليستية والتثقيب الكهربائي تكون أقل من تحويل ''الأجرعية'' المتوسط والتلقيح المجهري.<ref>{{cite web|title=DNA-Delivery Methods to Produce Transgenic Plants|author=Behrooz Darbani, Safar Farajnia, Mahmoud Toorchi, Saeed Zakerbostanabad, Shahin Noeparvar and C. Neal Stewart Jr.|year=2010|publisher=Science Alert|url=http://scialert.net/fulltext/?doi=biotech.2008.385.402|accessdate=}}</ref>

=== الانتخاب ===
لا تتحول جميع خلايا الكائن الحي عند إدخال المادة الوراثية الجديدة ففي معظم الحالات فإن [[معلمة تمييزية|المعلمات التمييزية]] سيتم استخدامها للتفريق بين الخلايا المحوّلة وغير المحوّلة. إذا ما تم تحويل الخلية بنجاح باستخدام الدنا فإنها ستحتوي أيضا على الجين المؤشر. عن طريق إنماء الخلايا في حضور مضاد حيوي أو مادة كيميائية [[اصطفاء|تنتخب]] أو تعلّم الخلايا التي تقدم ذلك الجين فإنه يصبح من الممكن فصل الأحداث المعدلة وراثيا عن غير المعدلة وتتطلب طريقة فحص أخرى استخدام  [[مسبار (علم الأحياء الجزيئي)|مسبار الدنا]] والذي سيلتصق فقط بالجين المدخل. طورت عدد من الاستراتيجيات التي تسمح بإزالة المؤشر المختار من النبتة الناضجة المعدلة جينيا.<ref>{{cite journal|doi=10.1016/S0958-1669(00)00188-9|journal=Current Opinion in Biotechnology|volume=12|issue=2|year=2001|pages=139–143|title=Elimination of selection markers from transgenic plants|author=Barbara Hohn, Avraham A Levy and Holger Puchta|url=http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6VRV-42PC6CM-7&_user=2322062&_coverDate=04%2F01%2F2001&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=search&_sort=d&_docanchor=&view=c&_searchStrId=1387547467&_rerunOrigin=scholar.google&_acct=C000056895&_version=1&_urlVersion=0&_userid=2322062&md5=5661c9f7db5a8494c58f7ff8d1736311|pmid=11287227}}</ref>

=== التجديد ===
كلما تم تحوّل خلية مفردة داخل المادة الوراثية فلا بد أن ينمو الكائن مجددا من تلك الخلية. بما أن البكتيريا تتكون من خلية مفردة ويعاد إنتاجها بالاستنساخ فإن التجديد يغدو غير ضروري في هذه الحالة. يتم تحقيق هذا في النباتات عن طريق استخدام [[زراعة النسج النباتية|زراعة الأنسجة]]. ولكل نوع من النباتات مطالب مختلفة للتجديد الناجح باستخدام زراعة الأنسجة. وفي حالة نجاحها فالنبتة البالغة التي تنتج ستحوي مورثا عابرا أو [[جين منقول|جينا منقولا]] (Transgene) في كل خلية. يجب التأكد من أن الدنا المدخل في الحيوانات هو حاضر في [[خلية جذعية جنينية|الخلايا الجنينية الجذعية]]. عند إنتاج الذراري يمكن التأكد من وجود الجين عن طريق الفحص. ستكون كل ذراري الجيل الأول متغايرة [[لاقحة|الزايجوتات]] (Heterozygous) للجين المدخل ويجب أن تتزاوج هذه الذراري لإنتاج حيوان متماثل.

=== التأكيد ===
توجد حاجة لإجراء فحوص إضافية باستخدام [[تفاعل البوليميراز المتسلسل|سلسلة تفاعل البلمرة]] و[[اللطخة الجنوبية]] و[[اختبار بيولوجي|الاختبارات البيولوجية]] للتأكيد على أن تعبير الجين قد تم وبأنه يؤدي وظيفته بنجاح كما ويتم فحص ذراري الكائن أيضا لتأكيد أنه يمكن وراثة الظاهرة الشكلية وبأنها تتبع نمط [[وراثة مندلية|وراثة مندل]].

== التطبيقات ==
للهندسة الجينية تطبيقات في الطب والأبحاث والصناعة والزراعة ويمكن أن تستخدم على نطاق واسع من النباتات والحيوانات والكائنات الدقيقة.

هنالك العديد من التطبيقات للهندسة الوراثية نذكر منها:
* إنتاج بعض  [[دواء|الأدوية]] بكميات كبيرة:يعتبر  [[الإنسولين]] أول الأدوية البشرية المصنعة بطريق الهندسة الوراثية عام 1982.كما أُمكن من خلال هذه الهندسة الحصول على عامل التجلط البشري وعوامل إذابة الجلطة.
* إنتاج [[هرمون|الهرمونات]] بكميات وافرة: مثل  [[هرمون النمو]] عند الإنسان.
* إنتاج بعض  [[تطعيم|اللقاحات]] مثل [[لقاح التهاب الكبد الفيروسي B]].
* إنتاج متعضيات معدلة وراثياً: مثل  [[خضروات|الخضروات]] المقاومة للطاعون والعدوى  [[جراثيم (توضيح)|لجرثومية]] كما وتبقى طازجة لمدة أطول من الخضروات الطبيعية.

'''بعض الأمثلة:'''

جاء في [[العلوم (مجلة)|مجلة العلوم الأمريكية]] مجلد 13 عدد 4 أبريل 1997 (ترجمة الكويت) ما يأتي:
* في عام 1981 أوضح  (W.J  كوردن)وزملاؤه في جامعة يال : أن الجنين المخصب لفأريستطيع أن يدمج مادة جينية غريبة (DNA) في صبغياته (مورثاته) وبعدها جاء علماء من جامعة (أوهايو) الذين برهنوا أن الجين (وهو قطعة من DNA تحمل رموزاً لبروتين معين المأخوذ من الأرنب يمكن أن يؤدي وظيفته في الفأر بعد حقنه في جنين فأر وحيد الخلية) وكان من المدهش أن لاحظ العلماء أن DNA الغريب والمحقون من خلايا الأرنب إلى خلايا الفأر سرعان ما يتكامل مع صفات الفأر، ويحتمل أن تكون الخلية ميزته على أنه قطعة مكسورة من DNA الخاص بها والذي يحتاج إلى ترميم.

* وفي 1987 ظهر اكتشاف هام آخر يتعلق بالحيوانات المحورة جينياً، فقد قام مجموعة من العلماء بابتكار وسائل لتنشيط الجينات الغريبة في الغدة الثديية للفأر كان من نتيجتها تكوين جزيئات بروتينية غريبة وإفرازها في حليب الفأر المحور جينياً.

* وتمخضت هذه الأبحاث الفذة على إمكان إنتاج البروتين البشري (منشط البلازمينوجين) من خلال إدخال الجين البشري حامل هذه الصفة في الخلايا المنتجة للبن في حيوان مختار، لتكون النتيجة أن يخرج هذا البروتين بكميات كبيرة في لبن الحيوان لاستخدامه كوسيلة للعلاج في حالة نقص هذا البروتين في المرضى من البشر.

=== فى الطب ===
يمكن استخدام الهندسة الوراثية في الطب لإنتاج الإنسلوين وهرمونات النمو البشري وعقار [[يوروفوليتروبين|الفولليستيم]] ([[بالإنجليزية]]: Follistim) (الذي يستخدم في معالجة الخصوبة) و[[الألبيومين البشري]] و[[الأضداد وحيدة النسيلة]] و[[العامل الثامن|العامل المضاد للهيموفيليا]] و[[لقاح|اللقاحات]] وغيرها من العقاقير الكثير.<ref>{{cite book|title=The hope, hype & reality of genetic engineering: remarkable stories from agriculture, industry, medicine, and the environment|author=John C. Avise|publisher=Oxford University Press US|year=2004|page=22|url=http://books.google.com/?id=gR8cWf2-UY4C&printsec=frontcover&dq=genetic+engineering+and+medicine#v=onepage&q&f=false|isbn=9780195169508}}</ref> يتطلب [[تطعيم (طب)|التلقيح]] عادة حقن أشكال مضعفة أو مقتولة أو غير فعالة من [[فيروس|الفيروسات]] أو السميات في الشخص الذي يجري [[تحصين (مناعة)|تمنيعه]].<ref>{{cite web|title=Vaccine Types|publisher=national Institute of Health|author=National Institute of Allergies and Infectious Diseases|url=http://www.niaid.nih.gov/topics/vaccines/understanding/Pages/typesVaccines.aspx}}</ref> يجري تطوير الفيروسات المهندسة جينيا بحيث تظل تمنح المناعة ولكنها تفتقر إلى [[سلسلة الحمض النووي|التسلسل]] [[مرض معد|المعدي]].<ref>{{cite doi|10.1016/j.vaccine.2009.08.039}}</ref> تدمج الخلايا سوية في [[ورم هجين|الفئران المهجنة]] بغرض صنع الأضداد وحيدة النسيلة ويجري أنسنتها من خلال الهندسة الوراثية لصنع [[أضداد وحيدة النسيلة]].<ref>{{cite journal|doi=10.1021/bp030070k|journal=Biotechnol Proress|year=2004|volume=20|issue=3|pages=639–54|title=Antibodies and genetically engineered related molecules: production and purification|author=Roque AC, Lowe CR, Taipa MA.|url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15176864|pmid=15176864}}</ref>

تستخدم الهندسة الوراثية لصنع[[نموذج حيواني|نماذج حيوانية]] للأمراض التي تصيب الإنسان <ref>{{cite web|title=Background: Cloned and Genetically Modified Animals|date=April 14, 2005|publisher=Center for Genetics and Society|url=http://www.geneticsandsociety.org/article.php?id=386}}</ref>  وتعتبر [[فئران معدلة وراثيا|الفئران المعدلة وراثيا]] هي أكثر النماذج شيوعا فيما يخص الحيوانات المعدلة جينيا حيث تم استخدامها لدراسة وتمثيل السرطان ([[فأر الأورام]]) والسمنة وأمراض القلب والسكري والتهاب المفاصل وتعاطي المخدرات والقلق والشيخوخة ومرض باركنسون <ref>{{cite web|title=Knockout Mice|publisher=Nation Human Genome Research Institute|year=2009|url=http://www.genome.gov/12514551}}</ref> ويمكن اختبار العلاجات المحتملة مقابل نماذج الفئران هذه. كما وتتم تربية الخنازير المعدلة جينيا بغرض زيادة نجاح عمليات [[نقل الأعضاء بين الكائنات الحية|نقل الأعضاء من الخنزير إلى الإنسان]].<ref name="Medical News Today">{{cite web|title=GM pigs best bet for organ transplant|publisher=Medical News Today|date=21 september 2003|url=http://www.medicalnewstoday.com/articles/4344.php}}</ref>

إن [[علاج جيني|العلاج الجيني]] ما هو إلا عبارة عن [[هندسة البشر الوراثية|هندسة وراثية للبشر]] عن طريق استبدال جينات الإنسان المعيوبة بنسخ تعمل بكفاءة ويمكن أن يحصل هذا في الأنسجة [[أنسجة جسمية|الجسمية]] أو أنسجة [[الخط العروسي|الخط الجرثومي]]. إذا ما تم إدخال الجين إلى نسيج الخط الجرثومي فيمكن عندها تمريره إلى أحفاد ذلك الشخص.<ref>{{cite web|title=What is Genetic Engineering? A simple introduction|url=http://www.psrast.org/whatisge.htm|publisher=Physicians and scientists for responsible application of science and technology}}</ref>  تم استخدام العلاج الجيني لعلاج مرضى يعانون من أوجه [[القصور المناعي]] (عوز مناعي بشكل ملحوظ) فيما استمرت المحاولات لعلاج [[مرض وراثي|اضطرابات جينية]] أخرى.<ref>{{cite web|title=Gene Therapy|publisher=Oak Ridge national laboratory|url=http://www.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/medicine/genetherapy.shtml|date= Thursday, June 11, 2009|accessdate=9/7/2010}}</ref> ما زال نجاح العلاج الجيني محدودا إلى الآن وقد توفي مريض (ويدعى [[جيس غيلسينغر]]) خلال اختبار سريري لعلاج جديد.<ref>{{cite news|title=Trials are halted on a gene therapy|author=Sheryl Gay|newspaper=The New York Times|date=Sunday, July 4, 2010|url=http://topics.nytimes.com/topics/reference/timestopics/people/g/jesse_gelsinger/index.html}}</ref> هناك أيضا مخاوف أخلاقية بخصوص استخدام التقنية ليس فقط من أجل العلاج بل لتحسين وتعديل أو تغيير مظهر وتكيف وذكاء وشخصية أو تصرف الكائنات البشرية.<ref>{{cite web|title=The Ethics of Gene Therapy|author=Emilie R. Bergeson|year=1997|url=http://www.ndsu.edu/pubweb/~mcclean/plsc431/students/bergeson.htm}}</ref> ربما يكون من الصعب الفصل بين العلاج والتطوير<ref>{{cite web|author=Kathi E. Hanna|url=http://www.genome.gov/10004767|publisher=National Human Genome Research Institute|title=Genetic Enhancement}}</ref>  وتعتبر حركة تطلق على نفسها [[بعد إنسانية|الما بعد إنسانيين]] تحسين الإنسان أمرا ممكنا.

=== فى الأبحاث ===
[[ملف:PCWmice1.jpg|thumb|[[فأر معطل وراثيا]]]]
[[ملف:Expression of Human Wild-Type and P239S Mutant Palladin.png|thumb|صورة للخلايا البشرية التي يتم فيها دمج بعض البروتينات مع [[بروتينات فلورية خضراء|البروتينات الفلورسنتية الخضراء]] لتسمح بتصويرها.]]

تعتبر الهندسة الوراثية أداة مهمة [[علوم طبيعية|للعلوم الطبيعية]] حيث يتم تحويل الجينات والمعلومات الجينية الأخرى من مجموعة واسعة من الكائنات إلى بكتيريا بغرض تخزين وتعديل وصنع [[بكتيريا معدلة وراثيا]] أثناء العملية: فالبكتيريا كائنات رخيصة تنمو بسهولة ويمكن [[استنساخ|استنساخها]] وتتضاعف بسرعة ومن السهل تحويلها نسبيا ويمكن تخزينها عند درجة حرارة 80 تحت الصفر إلى أجل غير مسمى تقريبا. بمجرد عزل الجين فإنه يمكن تخزينه داخل البكتيريا ليعطي مخزونا غير محدود لأغراض البحث العلمي.

تتم هندسة الكائنات الحية جينيا لاكتشاف وظائف جينات معينة. يمكن أن يؤثر هذا على النمط الظاهري للكائن الحي حيث يتم تعبير الجين أو ما هي الجينات الأخرى التي يتواصل معها.تتطلب هذه التجارب عادة فقدانا للوظيفة واكتسابها والتتبع والتعبير.

* '''	تجارب فقدان الوظيفة: ''' وهي مشابهة لتجربة [[تعطيل المورثة|تعطيل الجين]] بحيث تتم هندسة الكائن الحي ليفتقد إلى نشاط واحد أو أكثر من الجينات.  تتضمن تجربة التعطيل صنع ومعالجة بناء الدنا [[في المختبر]] والذي يتكون في التعطيل البسيط من نسخة من الجين المطلوب تم تعديله ليصبح غير وظيفي. تتحد [[خلية جذعية جنينية|الخلايا الجينية الجذعية]]  بالجين المعدل الذي يستبدل النسخة الفاعلة الحالية بالفعل. يتم حقن هذه الخلايا الجذعية داخل [[خلايا بيلوستية|البيلوستية]] والتي تزرع داخل الأمهات البديلات. يسمح هذا للشخص الذي يجري التجربة بتحليل العيوب التي تسببها هذه [[طفرة|الطفرة]] ويحدد العلاج دور الجينات المحددة. يستخدم تحديدا في [[علم الأحياء التنموي|علم الأحياء النمائي]].توجد طريقة أخرى -وتستخدم في الكائنات المفيدة مثل ذبابة الفاكهة- وهي تعمل على حث التعديلات في كثافة (تجمع) عال ومن ثم تفحّص السلالة بغرض البحث عن الطفرة المطلوبة. يمكن استخدام عملية مشابهة في حالة النباتات و[[بدائيات النوى|بدائيات النواة]].

* '''تجارب اكتساب الوظيفة:''' النظير المنطقي للتعطيل؛ فتجري هذه التجارب بالتزامن مع تجارب التعطيل لإنشاء أكثر دقة للجين المطلوب. تشبه هذه العملية هندسة التعطيل كثيرا باستثناء أن بنائها مصمم لزيادة وظيفة الجين والذي يحصل عادة عن طريق تزويد نسخ إضافية من الجين أو تخليق الحث للبروتين بشكل أكثر تواترا.

* '''	تجارب التتبع:''' والتي تسعى إلى كسب معلومات حول توطين والتفاعل مع البروتين المطلوب. طريقة لفعل هذا هي استبدال النمط البري من الجين بجين 'انصهار'؛ وهذا تجاور للجين النمط البري مع العامل المبلّغ مثل [[بروتينات فلورية خضراء|البروتينات الفلورية الخضراء]] (GFP)   التي ستسمح بتصوّر منتجات التعديل الجيني. بينما يعتبر هذا تقنية مفيدة فإن التلاعب يمكن أن يدمر وظيفة الجين، مما يخلق تأثيرات ثانوية ويستدعي هذا تساؤلا عن نتائج التجربة. تقنيات معقدة أكثر هي الآن في التطوير الذي يتتبع منتجات البروتين دون تخفيف وظيفتها مثل إضافة سلاسل صغيرة يمكنها أن تخدم كربط  النماذج المكررة للأجسام المضادة وحيدة النسيلة.

* '''دراسات التعبير:''' تهدف إلى اكتشاف مكان وزمان إنتاج بروتينات معينة. في هذه التجارب، سلاسل الدنا قبل الدنا الذي يرمز البروتين والمعروف [[محفز|بمحفّز]] الجين، والذي يعاد إلى الكائن الحي بمنطقة ترميز البروتين مستبدلة بالجين المبلّغ مثل البروتينات الفلورية الخضراء أو الإنزيم الذي يحفز إنتاج صبغة. وبالتالي فإن الزمان والمكان الذي يتم إنتاج بروتين معين فيه يمكن ملاحظته. دراسات التعبير يمكن أن تمضي خطوة إضافية عن طريق تعديل المحفّز لإيجاد الأجزاء الحاسمة للتعبير المناسب للجين وهو مربوط ببروتينات عامل النسخ؛ هذه العملية تعرف أيضا [[سحق المحفز|بسحق المحفز]].

=== تطبيقات صناعية ===
من الممكن اختراع مصنع بيولوجي يمكنه إنتاج بروتينات وإنزيمات عن طريق هندسة الجينات إلى بلازميدات بكتيرية.<ref>{{cite web|title=Applications of Genetic Engineering|publisher=Microbiologyprocedure|url=http://www.microbiologyprocedure.com/microbial-genetics/applications-of-genetic-engineering.htm|accessdate=9/7/2010}}</ref> بعض الجينات لا تعمل جيدا في البكتيريا ولذا يمكن استخدام الخميرة [[حقيقيات النوى|حقيقة النواة]]..<ref>{{cite web|title=Biotech: What are transgenic organisms?|publisher=Easyscience|year=2002|url=http://www.easyscience.co.nz/ubbiology/biotech/lesson4.htm|accessdate=9/7/2010}}</ref> تم استغلال مصانع البكتيريا والخميرة لإنتاج الدوائيات مثل [[إنسولين|الإنسولين]] و[[هرمون النمو|هرمون النمو البشري]] و[[لقاح|اللقاحات]] والملاحق مثل [[تريبتوفان]] والمساعدة في إنتاج الطعام (الكيموسين في إنتاج الجبن) والوقود.<ref>{{cite web|title=Making Gasoline from Bacteria: A biotech startup wants to coax fuels from engineered microbes|first=Neil|last=Savage|date=Wednesday, August 01, 2007|url=http://www.technologyreview.com/biztech/19128/|publisher=Technology Review|accessdate=9/7/2010}}</ref> تم اختبار تطبيقات أخرى تستلزم بكتيريا مهندسة جينية تتطلب إجبار البكتيريا على أداء مهام خارج دائرتها الطبيعية المعروفة مثل تنظيف انسكاب الزيت وباقي النفايات السامة ونفايات الكربون.<ref>{{cite web|title=Application of Some Genetically Engineered Bacteria|url=http://www.molecular-plant-biotechnology.info/use-of-microbes-in-industry-and-agriculture/applications-of-genetically-engineered-bacteria.htm|accessdate=9/7/2010}}</ref>

=== الزراعة ===
[[ملف:Bt plants.png|thumb|جينات Bt-toxin في أوراق [[فول سوداني|الفول السوداني]] (الصورة السفلى) تحميها من الدمار الممتد الذي تسببه [[يرقة|يرقات]] [[حفار الذرة الأوروبي|ثاقب الذرة الأوربي]] (الصورة العليا).]]

صناعة [[غذاء معدل جينيا|الطعام المعدّل وراثيا]] هي واحدة من أكثر التطبيقات المعروفة جيدا والمثيرة [[جدل حول الأغذية المعدلة وراثيا|للجدل]] في الهندسة الوراثية وتوجد ثلاثة أنواع من المحاصيل المعدلة جينيا.<ref>{{cite journal|doi=10.1111/j.1753-4887.2008.00130.x|author=Magaña-Gómez JA, de la Barca AM|year=2009|title=Risk assessment of genetically modified crops for nutrition and health|journal=Nutr. Rev.|volume=67|issue=1|pages=1–16|pmid=19146501}}</ref>  تم تسويق محاصيل الجيل الأول ومعظمها يمنح الحماية من الحشرات و/أو المقاومة من [[مبيد أعشاب|مبيدات الأعشاب]]. هناك محاصيل مقاومة للفيروسات والفطرية تتطور أثناء النمو<ref>{{cite journal|journal=Plant Tissue Culture and Biotechnology|volume=16|issue=2|year=2006|title=Fungus Resistant Transgenic Plants: Strategies, Progress and Lessons Learnt|author=Aparna Islam}}</ref><ref>{{cite web|title=Disease resistant crops|publisher=GMO Compass|url=http://www.gmo-compass.org/eng/agri_biotechnology/breeding_aims/148.disease_resistant_crops.html}}</ref> ويتم تطويرها لصنع الحشرات وجعل غربلة إدارة المحاصيل أسهل ويمكنها أيضا زيادة إنتاجية المحصول بشكل غير مباشر.<ref>{{cite doi|10.1111/j.1744-7348.2004.tb00376.x}}</ref>

يهدف الجيل المطور الثاني من المحاصيل المعدلة وراثيا إلى تحسين الإنتاجية مباشرة عن طريق تحسين سماحية الملح والبرد أو سماحية الجفاف وإلى زيادة القيمة التغذوية للمحاصيل.<ref>{{cite web|title=Genetically Modified Foods: Harmful or Helpful?|year=2000|author=Deborah B. Whitman|url=http://www.csa.com/discoveryguides/gmfood/overview.php}}</ref> يتكون الجيل الثالث من المحاصيل [[صيدلة جينية|الدوائية]]، والمحاصيل التي تحوي لقاحات صالحة للأكل وغيرها من العقاقير.<ref>{{cite journal|doi=10.1051/agro:2007050|journal=Agron. Sustain. Dev.|volume=28|year=2008|pages=1–9| title=Pharmaceutical crops in California, benefits and risks. A review|author=Michelle Marvier|url=http://www.agronomy-journal.org/index.php?option=com_article&access=doi&doi=10.1051/agro:2007050&Itemid=129}}</ref>  تم تعديل بعض الحيوانات المهمة للزراعة جينيا مع هرمونات النمو لزيادة حجمها<ref>{{cite news|publisher=BBC News|title=Giant GM salmon on the way|url=http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/708927.stm | date=2000-04-11}}</ref> بينما تمت هندسة الأخرى لتعبير العقاقير والبروتينات في حليبها.<ref>{{cite journal|url=http://www.newscientist.com/article/dn3307-gm-cows-to-please-cheesemakers.html|title=GM cows to please cheese-makers|journal=New Scientist|author=Emma Young|year=2003}}</ref><ref>{{cite web|url=http://www.fda.gov/AnimalVeterinary/NewsEvents/FDAVeterinarianNewsletter/ucm190728.htm|title=FDA Approves First Human Biologic Produced by GE Animals|publisher=US Food and Drug Administration}}</ref><ref>{{cite web|title=GM cow milk 'could provide treatment for blood disease'|author=Paulo Rebêlo|date=15 July 2004|publisher=SciDev|url=http://www.scidev.net/en/news/gm-cow-milk-could-provide-treatment-for-blood-dis.html}}</ref>

يمكن أن تزيد الهندسة الوراثية للمحاصيل الزراعية معدلات النمو والمقاومة للأمراض المختلفة التي تسببها [[ممراض|المسببات المرضية]] و[[تطفل|الطفيليات]].<ref name="Biodiversity">{{cite book |title=Sustaining Life |coauthors=Eric Chivian, Aaron Bernstein |year=2008 |publisher=Oxford University Press, Inc |isbn=978-0-19-517509-7 |accessdate=2009-09-12}}</ref> يمكن أن يكون هذا مفيدا بسبب احتمالية أن يزيد إنتاج مصادر الطعام باستخدام مصادر أقل ضرورية لاستضافة كثافات العالم المتنامية. يمكن أن تقلل هذه المحاصيل المعدلة من استخدام الكيماويات مثل [[سماد|الأسمدة]] و[[مبيد آفات|المبيدات]] وبالتالي ستقلل من خطورة أو تكرار الأضرار الناتجة من [[تلوث|التلوث]] الكيماوي.<ref name="Biodiversity"/>

أثيرت مخاوف أخلاقية خاصة بالسلامة حول استخدام الطعام المعدل جينيا.<ref>{{cite web|title=Introduction: GM Organisms|date=4 September 2006|author=John Pickrell|publisher=New Scientist|url=http://www.newscientist.com/article/dn9921-instant-expert-gm-organisms.html}}</ref> يتصل جزء كبير من القلق الخاص بالسلامة بالآثار المترتبة على صحة الإنسان جراء تناول الطعام المعدّل جينيا وخصوصا عند حدوث ردات فعل سامة أو حساسية.<ref>{{cite web|url=http://www.who.int/foodsafety/publications/biotech/20questions/en/|publisher=World Health Organization|title=20 questions on genetically modified foods|year=2010}}</ref> يعتبر [[تلوث وراثي|انسياب الجينات]] (Gene Flow) داخل المحاصيل غير المعدلة وراثيا ذات العلاقة التأثيرات البعيدة عن المرمى على [[كائنات نافعة|الكائنات النافعة]] والتأثير على [[تنوع حيوي|التنوع الحيوي]]  مسائل بيئية مهمة<ref>{{cite web|title=Can GM crops harm the environment?|publisher=National Environment Research Council (NERC)|url=http://www.nerc.ac.uk/research/issues/geneticmodification/harm.asp}}</ref> وتتضمن المخاوف الأخلاقية [[المسائل الدينية (وراثة)|المسائل الدينية]] وسيطرة [[مؤسسة تجارية|الشركات]] على مخزون الغذاء وحقوق [[الملكية الفكرية]] ومستوى التصنيف ذي الحاجة في المنتجات المعدلة وراثيا.

=== استخدامات أخرى ===
استخدمت [[فيروسات معدلة وراثيا|الفيروسات المعدلة وراثيا]] في [[علوم المواد]] لبناء بطارية ليثيوم أيون أكثر صداقة للبيئة.<ref>{{cite web|url=http://web.mit.edu/newsoffice/2009/virus-battery-0402.html |title= New virus-built battery could power cars, electronic devices |publisher=Web.mit.edu |date=2009-04-02 |accessdate=2010-07-17}}</ref><ref>{{cite web|url=http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=102647672 |title=Hidden Ingredient In New, Greener Battery: A Virus |publisher=Npr.org |date= |accessdate=2010-07-17}}</ref>  بعض البكتيريا تمت هندستها جينيا لإنتاج صور بيضاء وسوداء<ref>{{cite web|title=Genetically Modified Bacteria Produce Living Photographs|author=Joab Jackson|publisher=National Geographic News|date=December 6, 2005|url=http://news.nationalgeographic.com/news/2005/12/1206_051206_bacteria_photos.html}}</ref>  بينما الأخرى تمتلك احتمالية لاستخدامها كمجسات عن طريق تعبير بروتينات الفلورسنت تحت ظروف بيئية معينة<ref>{{cite web|title=Researchers Synchronize Blinking 'Genetic Clocks' -- Genetically Engineered Bacteria That Keep Track of Time|publisher=ScienceDaily|date=Jan. 24, 2010|url=http://www.sciencedaily.com/releases/2010/01/100120131157.htm}}</ref> كما واستخدمت هندسة الوراثة لبناء [[الفن الحيوي]]<ref>{{cite web|title=Bio-artists bridge gap between arts, sciences: Use of living organisms is attracting attention and controversy|author=Jessica M. Pasko|publisher=msnbc|url=http://www.msnbc.msn.com/id/17387568/|date=3/4/2007}}</ref> وعناصر الإبداع مثل [[الورود الزرقاء]]<ref>{{cite journal|doi=10.1093/pcp/pcm131|title=Engineering of the Rose Flavonoid Biosynthetic Pathway Successfully Generated Blue-Hued Flowers Accumulating Delphinidin|journal=Plant and Cell Physiology|date=October 9, 2007|volume=48|issue=11|pages=1589–1600|author=Yukihisa Katsumoto ''et. al''|url=http://pcp.oxfordjournals.org/cgi/content/abstract/48/11/1589|pmid=17925311}}</ref> و[[غلو فيش|الأسماك البرّاقة]].<ref>{{cite journal|doi=10.1016/j.tibtech.2006.02.002|journal=Trends in Biotechnology|volume=24|issue=4|date=April 2006|pages=155–162|title=Go with the glow: fluorescent proteins to light transgenic organisms|author=C. Neal Stewart, J|url=http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6TCW-4J9MSK3-2&_user=10&_coverDate=04%2F30%2F2006&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=search&_sort=d&_docanchor=&view=c&_searchStrId=1394536043&_rerunOrigin=scholar.google&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=896a5e103919000e0f181cbc528af544|pmid=16488034}}</ref>

== معارضة ونقد الهندسة الوراثية ==
{{See also|هندسة البشر الوراثية |جدل حول الأغذية المعدلة وراثيا|عضويات معدلة وراثيا}}

{{بذرة مقطع|date=June 2009}}
وجدت دراسة لمحصول الكانولا أجريت في عام 2010 أن [[جين منقول|الجينات المنقولة]] في 80% من الأصناف البرية (غير المزروعة أو الوحشية) موجودة في شمال داكوتا، مما يعني أن 80% من النباتات التي ثبتت نفسها في المنطقة كانت أصنافا معدلة جينيا. أفاد الباحثون أنهم "قد وجدوا أن النباتات عالية الكثافة (التي تحوي جينات منقولة) تتواجد قرب الحقول الزراعية وعبر الطرق السريعة الرئيسية، ولكننا وجدنا أيضا نباتات من وسط لا شيء" مضيفين أن "بمرور الزمن، يمكن أن يجعل بناء أنواع مختلفة من مقاومة مبيدات الأعشاب في محصول الكانولا الوحشي (الطبيعي) والأعشاب الضارة ذات العلاقة مثل خردل الحقل معالجتها أكثر صعوبة باستخدام مبيدات الأعشاب.<ref>[http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-10859264 GM plants 'established in the wild']</ref>

== انظر أيضا ==
* [[تثقيب كهربائي]]
* [[توصيل جين]].
* [[كوزميد]]
* [[أرز ذهبي]]
* [[هندسة حيوية]]
* [[قضايا اجتماعية علمية]]

== مراجع ==
{{مراجع}}

== قراءات إضافية ==
* {{cite book | author=British Medical Association | title=The Impact of Genetic Modification on Agriculture, Food and Health | publisher=BMJ Books | year=1999 | isbn=0-7279-1431-6}}
* {{cite book | author=Donnellan, Craig | title=Genetic Modification (Issues) | publisher=Independence Educational Publishers | year=2004 | isbn=1-86168-288-3}}
* {{cite book | author=Morgan, Sally | title=Superfoods: Genetic Modification of Foods (Science at the Edge) | publisher=Heinemann | year=2003 | isbn=1-4034-4123-5}}
* {{cite book | author=Smiley, Sophie | title=Genetic Modification: Study Guide (Exploring the Issues) | publisher=Independence Educational Publishers | year=2005 | isbn=1-86168-307-3}}
* {{cite book |last=Zaid |first=A |authorlink= |coauthors= H.G. Hughes, E. Porceddu, F. Nicholas|title= Glossary of Biotechnology for Food and Agriculture - A Revised and Augmented Edition of the Glossary of Biotechnology and Genetic Engineering. Available in English, French, Spanish, Arabic|url=http://www.fao.org/biotech/index_glossary.asp|year=2001|publisher=[[FAO]]|location=[[Rome, Italy]]|isbn= 92-5-104683-2}}

== وصلات خارجية ==
{{WVD}}
* {{In Our Time|Genetic Engineering|p00545bb|Genetic_Engineering}}
* [http://www.gmo-safety.eu/en/ GMO Safety - Information about research projects on the biological safety of genetically modified plants.]
* [http://www.rsrevision.com/Alevel/ethics/genetic_engineering/index.htm Genetic Engineering] A UK site for students, with case studies and ethical responses
* [http://www.bootstrike.com/Genetics/ Introduction to Genetic Engineering] Covers general information on Genetic Engineering including cloning, stem cells and DNA.
* [http://www.efsa.europa.eu/ European Food and Safety Authority]
* [http://www.gmo-compass.org/ GMO-compass, news on GMO en EU]
{{فروع الوراثة}}

[[تصنيف:هندسة حيوية]]
[[تصنيف:تقانة حيوية]]
[[تصنيف:علم الأحياء الجزيئي]]
[[تصنيف:هندسة وراثية]]