الثورة البيولوجية
نشرت مجلة ماكنزي تقرير عن الثورة البيولوجية القادمة وتطرقت من خلاله عن تأثيرها وحجمها من الاقتصاد العالمي . من خلال هذه التدوينة سيتم ذكر أهم المعلومات والتغيرات المستقبلية المتوقعة.
تخيل عالمًا يُنتج اللحوم صناعيًا دون الإحتياج للمصدر الحيواني أو مشلولًا يعيد حباله الشوكية إلى طبيعتها من خلال الخلايا الجذعية، أو انتاج المواد الكيميائية من خلال الميكروبات أو ربما نظام غذائي مخصص للجينوم الذي لديك والعديد من التطبيقات الأخرى التي سنتطرق اليها. كل ماذُكر ليس من نسج خيال علمي مفرط إنما أساساته وتقنياته العلمية موجودة بالفعل .
ربما البداية الأساسية للثورة البيولوجية كانت بذرتها مشروع الجينوم البشري عام ١٩٩٠ الذي بدأ بسؤال ( هل يمكننا، أو هل يجب علينا، أن نقوم بتعيين سلسلة (Sequence) الجينوم البشري ؟
وبكلمات أخرى: هل علينا تطوير تقنية تمكننا من الحصول على نسخة دقيقة (كلمة بكلمة) للمخطوطة الوراثية الكاملة للأنسان ؟
مالمقصود بالمخطوطة الوراثية؟
هي التي تتشكل من خلال الحمض النووي DNA (الظاهر بالصورة القادمة) الذي بدوره يُشكل مظهرنا الجسدي وطبائعنا وامراضنا الوراثية .
بشكل مبسط الكائن الحي عبارة عن : مجموعة من الأحماض الأمينية (adenin-Guanin-Thymine-cytosine) تُشكل البروتينات والبروتينات بدورها تُشكل الخلايا ثم الخلايا تشكل الأجهزة العضوية (القلب - الكلى) ثم الشكل النهائي للجسد .
من خلال التقنيات الحديثة لعملية (sequencing DNA) مثل تقنية CRISPR اصبحت الطريقة سهلة وغير مكلفة وبدقة كبيرة مما يساعد الأطباء على القدرة لتقييم الطفرات والأورام الخبيثة.
كل الأبتكارات التي تم الوصول إليها دليل على حقبة او “ثورة” تدمج علم الأحياء - تحليل البيانات - الهندسة.
ابتكارات تقود الثورة البيولوجية
١- biomolecule “الجزيئات الحيوية” :
من خلالها نرسم خريطة الجينوم البشري ومفهومها قائم على دراسة العمليات الحيوية داخل الخلية (DNA-RNA) وهذا يعطي تقدم للفهم على مستوى الخلية مما يساعد ايضا بفهم “النظم الحيوية” . بداية دراسة الجينوم البشري عام ١٩٩٠ كانت التكلفة باهظة جدا لعدم توفر تقنيات تسهل من عملية “sequencing” فكانت التكلفة تصل إلى 3 مليار $ عند اكتمال مشروع الجينوم عام ٢٠٠٣ بينما بالوقت الحاضر تكلف عملية DNA sequencing مايعادل 1000 $ فقط ومتوقع ان تصل التكلفة إلى 100 $ .
If we want to make the best products, we also have to invest in the best ideas. Every dollar we invested to map the human genome returned $140 to the economy—every dollar
Barack Obama, 2013
2- biosystem “النظم الحيوية” :
تعنى النظم الحيوية بتخطيط وهندسة الخلايا والأنسجة والأعضاء وتشمل تقنيات الخلايا الجذعية، اللحوم المزروعة والطباعة ثلاثية الأبعاد للأنسجة . من أجل فهم الهندسة الخلوية بتفاصيل دقيقة تم إنشاء مشروع اطلس الخلية البشرية في عام ٢٠١٦ حيث يحمل تفاصيل غير مسبوقة لأنواع الخلايا وفروعها وبمجرد إكتماله سيكون مرجع أساسي للعلماء لفهم الأمراض وعلاجها وتشخيصها .
تطبيقات بمجال الغذاء: اللحوم التي تزرع بالمختبرات
تطبيقات بمجال الصناعة : صناعة الجلد باستخدام خلايا الفطر
3- biomachine interface :
الترابط بين الألات والجسم البيولوجي اصبح ممكنًا، من ضمن تطبيقاته الحاليه قياس الإشارات العصبية وترجمتها إلى نشاطات/تأثيرات تظهر على الكمبيوتر وينتج عنها مخرجات.
توضيح : اهم مرحلة هي “processing” ، دون الدخول بالتفاصيل عند زرع “sensor” تحت فروة الرأس فأن الأنسجة ربما تأثر على جودة الأشاره الظاهرة “noise signal” .
يتم زرع الحساس “sensor” بعدة طرق :
١- invasive “يتطلب عملية جراحية ويكون غالبا تحت فروة الرأس
٢- partially invasive يتم زراعته داخل الجمجمه “لايصل للمخ”
٣- non invasive لايتطلب عملية جراحية وينتج عنه اشارات بجودة ضعيفة وغير فعّاله.
المستقبل:
مجال الطب
هناك موجة جديدة بالطرق العلاجية كالعلاجات الجينية او البيولوجية للأمراض الناتجة عن طفرة بجين واحد مثل الأنيميا المنجلية كما وضحنا ذلك بتدوينة سابقة أو أمراض بسبب جينات متعددة كأمراض القلب والأوعية الدموية. الفكرة الأساسية هي العلاج الموجه “personalization of delivery treatment” ومايميز هذا النوع من العلاجات هو الدقة باستهداف المستقبلات “high selectivity “ مما يزيد من مأمونية الدواء .
يُتوقع ان يصل حجم هذا السوق إلى 500 مليار $ - 1.3 تريليون $
خلال 10 -20 سنة القادمة من السوق العالمي .
المجال الزراعي والغذائي
تقنية microarrays كانت سبب بزيادة بيانات التسلسل الجيني للنبات والحيوان نتج عنه القدرة على الأنتقاء الصناعي للميزات المرغوبة جينيا. تعتبر هذا التقنية اسرع بمراحل من التقنيات التقليدية المستخدمه لذات الهدف .
من ضمن الأبتكارات ايضا هي المايكروبات النافعة للنبات والحيوان. هذا النوع من المايكروبات عنصر مهم لنمو وجودة النبات تحديدا ومن الممكن ان يساعد على انتاج بروتينات بديله او استزراع لحوم بالمعمل مما يخفف من الاستهلاك التقليدي للحيوانات.
يُتوقع ان يصل حجم هذا السوق إلى 800 مليار $ - 1.2 تريليون $
خلال 10 -20 سنة القادمة من السوق العالمي .
الخدمات الإستهلاكية
سيكون هناك الكثير من المنتجات الشخصية المخصصة لطبيعة الفرد الجينية “personalized products” . تشمل منتجات التجميل والعناية الشخصية التي تكون بعضها تستهلك بناءً على البكتيريا النافعة للشخص .
متوقع ان يصل حجم هذا السوق إلى 200 مليار $ - 800 مليار $
خلال ١٠ -٢٠ سنة القادمة من السوق العالمي .
الأثر الاقتصادي :
الأثر الاقتصادي خلال 10-30 عام القادمة يقدر 3-5 تريليون $
10 اعوام = 0.6-1.5 $ تريليون
20 عام = 1.8-3.6 $ تريليون
30 عام = 3-5.1 $ تريليون
هنا يتضح حجم كل قطاع من حيث الأثر المتوقع . يستحوذ القطاع الصحي على 33% من الإجمالي :
المراجع:
تقرير ماكنزي : https://t.co/wkcrMLFjdJ?amp=1
ارشيف مشروع الجينوم البشري : web.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome
كتاب الجينوم "قصة حياة الجنس البشري في ثلاثة وعشرين فصلا” للمؤلف مات ريدلي