مفهوم البلازميد وطبيعته
البلازميد هو عبارة عن جزيء حمض نووي DNA صغير دائري الشكل، موجود في البكتيريا وبعض الكائنات الحية الدقيقة الأخرى، إذ توجد بشكل منفصل عن الكروموسوم في البكتيريا وتتضاعف بشكل مستقل عنها، تحمل بشكل عام عددًا صغيرًا فقط من الجينات، لا سيما الجينات المرتبطة بمقاومة المضادات الحيوية، وقد تنتقل البلازميدات بين الخلايا البكتيرية المختلفة، من خلال عملية تسمى الاقتران (Conjugation).
إن سهولة معالجة وتكاثر البلازميدات، فضلاً عن ثباتها على المدى الطويل، جعلت منها أدوات لا غنى عنها في مختبرات علم الوراثة والتكنولوجيا الحيوية، إذ تتمثل إحدى أهم وظائفها في كونها وسيلة توصيل، أو ناقل بيولوجي، لإدخال الحمض النووي الغريب في البكتيريا، وهي خطوة أساسية للهندسة الوراثية والعديد من تطبيقات التكنولوجيا الحيوية الأخرى.
الوظيفة البيولوجية للبلازميد
تؤدي البلازميدات وظائف عديدة تمكّن الكائن الحي من المقاومة وتساعده على تعزيز بقائه، ومن هذه الوظائف:
- تحتوي البلازميدات على الجينات اللازمة للبكتيريا والتي تجعلها قادرة على مقاومة المضادات الحيوية وإنتاج السموم.
- تمكن بعض البلازميدات من عملية التكاثر البكتيري.
- تحتوي البلازميدات أيضًا على جينات إضافية قد تساعد البكتيريا على التكيف مع ظروف الحياة القاسية.
أنواع البلازميدات
هناك خمسة أنواع هامة للبلازميدات يتم استخدامها للعديد من الأهداف، ومنها:
- البلازميد المخصب (fertility plasmid)
هو أحد أنواع البلازميد الذي يحتوي على الجينات المسؤولة عن عملية الاقتران لنقل الجينات بين أنواع البكتيريا أثناء تكاثرها وتضاعفها.
- البلازميد المقاوم (resistance plasmid)
هو أحد أنواع البلازميد المسؤول عن نقل الجينات المسؤولة عن مقاومة المضادات الحيوية بين أنواع البكتيريا خلال عملية الاقتران.
- البلازميد السام أو القاتل (virulence plasmid)
هو أخطر أنواع البلازميد، الذي يجعل من البكتيريا كائن سام وقاتل وقادر على قتل الكائن الحي المصاب به، كما يحمل الجينات التي تجعل البكتيريا كائنًا مسببًا للأمراض.
- بلازميد الكوليسين (col plasmid)
هو أحد أنواع البلازميد الذي يحتوي على الجينات المسؤولة عن إنتاج المضادات الحيوية القادرة على قتل بكتيريا أخرى من سلالة مختلفة، ويسمى هذا المضاد الحيوي الذي تنتجه بالكوليسين.
- البلازميد المحلل (degradative plasmid)
هو أحد أنواع البلازميد الذي يحتوي على الجينات المسؤولة عن تحليل البقايا العضوية الميتة للحيوانات والإنسان للحصول على الغذاء عن طريقه.
الاستخدامات العلمية للبلازميد
فيما يأتي توضيح للاستخدامات العلمية للبلازميد:
نواقل جينية
يتم استخدام البلازميدات من قبل العلماء كنواقل بيولوجية تستخدم لنقل الجينات عن طريق إخال أجزاء من الحمض النووي أو الجينات داخله، لنحصل بعدها على بلازميد يطلق عليه من قبل العلماء اسم (البلازميد المهجن)، حيث يمكن إدخال هذا البلازميد المهجن في البكتيريا عن طريق عملية تسمى التحول (transformation)، بعد ذلك، نظرًا لانقسام البكتيريا بسرعة، يمكن استخدامها كمصانع لنسخ أجزاء الحمض النووي بكميات كبيرة جدًا أو إنتاج البروتين الخاص بهذا الجين بكميات هائلة مخبريًا.
الهندسة الوراثية
تستخدم البلازميدات في تقنيات وأبحاث الهندسة الوراثية والعلاج الجيني عن طريق نقل الجينات إلى الخلايا البكتيرية أو إلى خلايا الكائنات الحية، سواء كانت نباتات أو حيوانات أو كائنات حية أخرى، لتحسين مقاومتها للأمراض أو لتحسين معدلات نموها أو لتحسين أي سمات أخرى مطلوبة.
العلاج الجيني
يستخدم البلازميد في العلاج الجيني عن طريق إدخال العلاجات الجينية في خلايا الإنسان لتساعده على مقاومة الأمراض، حيث يمكن التلاعب به وإعادة مضاعفته بكميات كبيرة داخل الخلايا البكتيرية، ويتميز بأنه لا يمتلك أي أضرار جانبية بالمقارنة مع النواقل الفيروسية.
تقنيات الحمض النووي المهجن
يستخدم البلازميد في تقنيات الحمض النووي المهجن للعديد من الأهداف، حيث تستخدم البلازميدات لنقل الأدوية إلى الخلايا بشكل فعال، كما تم استخدامها لأول مرة كناقل بيولوجي لإدخال الجينات في البكتيريا لتشجيع إنتاجها للبروتينات العلاجية مثل الأنسولين البشري وأبدت نتائج فعالة.
