تقنيات الهندسة الوراثية

يمكن إجراء الهندسة الوراثية باستخدام تقنيات متنوعة، وهناك عدد من الخطوات التي يجب اتباعها قبل إنشاء كائن معدل وراثيًا، تتمثل الخطوة الأولى باختيار الجين الذي يرغب المهندسون في إضافته أو تعديله أو حذفه، من ثم عزل الجين ودمجه مع العناصر الوراثية الأخرى باستخدام ناقل مناسب، وبعدها يدخل الجين ضمن المادة الوراثية للمضيف، ما يؤدي إلى تكوين كائن حي معدَّل وراثيًا. تطورت القدرة على هندسة الكائنات الحية وراثيًا عبر سنوات من البحث والاكتشاف حول كيفية عمل الجينات وتعديلها والتلاعب بها. شملت التطورات المهمة في هذا المضمار اكتشاف الأنزيمات المقيدة وأنزيمات ليغاز الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين وتطوير تفاعلات البلمرة المتسلسلة. سمحت هذه التقنيات بعزل الجين المحدد ثم دمجه في ناقل، وأحيانًا إضافة أنزيمات محفزة. يمكن تعديل الجين أيضًا في هذه المرحلة لجعله أكثر كفاءة، ثم إدخاله في جينوم الكائن الحي للمضيف. يُدخل الجين في الحيوانات عادةً في الخلايا الجذعية الجنينية، أما في النباتات يمكن إدخاله في أي نسيج يمكن زراعته في نبات كامل التطور. تشمل التقنيات الشائعة لإدخال الجينات الحقن المجهري أو استخدام فيروس كوسيط أو استخدام وسيط جرثومي. تجرى حاليًا المزيد من الاختبارات على الكائنات الحية الناتجة عن عمليات التعديل هذه لضمان استقرارها الحيوي واستقرار مادتها الوراثية. يكون نسل الجيل الأول الناتج متغاير الزيجوت، ما يتطلب تكاثرهم لخلق نمط متماثل الزيجوت الضروري لتحقيق الوراثة المستقرة. يجب تأكيد تماثل الزيجوت في عينات الجيل الثاني. أدخلت التقنيات التقليدية الجينات بشكل عشوائي في جينوم المضيف، وسمحت التطورات بإدخال الجينات في مواقع محددة داخل الجينوم، ما يقلل من الآثار الجانبية غير المقصودة للإدخال العشوائي. تعتمد أنظمة الاستهداف المبكرة على نوكليازات الزنك، ومنذ عام 2009 طُورت أنظمة أكثر دقة وأسهل تنفيذًا، وقد تكون هذه الإجراءات مفيدة في العلاج الجيني والإجراءات الأخرى التي تتطلب استهدافًا دقيقًا أو عالي الإنتاجية.