التكنولوجيا الحيوية وصحة الإنسان
كيف أثّر التقدم التكنولوجي في صحة الإنسان؟
- التقدم التكنولوجي أسهم في تحسين الخدمات الصحية.
- وزاد التقدم التكنولوجي من فعالية طرائق الوقاية.
- وللتقدم التكنولوجي دور في تشخيص بعض الأمراض.
- وساهم التقدم التكنولوجي في علاج بعض الأمراض.
وتعد المطاعيم إحدى طرق الوقاية الفاعلة.
المطاعيم Vaccines:
عند دخول مسبب مرض ما إلى الجسم فإن الجسم ينتج أجسامًا مضادة وخلايا تسهم في القضاء على مسبب المرض.
- ماذا يحدث في حال دخول مسبب مرض ما للجسم أول مرة؟
|
- دخول مسبب المرض لأول مرة فإن الجسم يستجيب استجابة مناعية الأولية
|
 |
- تتلخص الاستجابة المناعية عند التطعيم في إنتاج أجسام مضادة وخلايا ذاكرة تظل في الدم جاهزة للتعامل مع مسبب المرض في حال دخوله مرة أخرى داخل الجسم فتتعرّفه.
- تحدث الاستجابة المناعية الثانوية بسرعة، وهو ما يؤدي إلى إنتاج أجسام مضادة أكثر من تلك التي تظهر من الاستجابة المناعية الأولية، وبالتالي تمنع مسبب المرض من إحداث المرض، وظهور أعراضه.
- والآن تتبع آلية عمل أحد أنواع المطاعيم لإحداث استجابة مناعية أولية:
| 1 | فيروس (مسبب المرض) |  |
| 2 | جين بروتين سطحي للفيروس المسبب للمرض |  |
| 3 |
فيروس معدّل جينيًا يحوي الجين المسؤول عن تكوين البروتين السطحي لمسبب المرض |
يحقن في جسم الإنسان |
| 4 | تحفّز خلايا الجسم على إنتاج البروتينات السطحية للفيروس المسبب للمرض وتشهرها لخلايا جهاز المناعة |  |
| 5 | استجابة مناعية أولية تؤدي إلى إنتاج أجسام مضادة |  |
أوضّح: دور المطاعيم في إحداث استجابة مناعية أولية.
- المطاعيم تحفّز خلايا الجسم على إنتاج بروتينات مسبب المرض و إشهارها لجهاز المناعة فيستجيب جهاز المناعة استجابة أولية بإنتاج أجسام مضادة وخلايا ذاكرة.
أنواع المطاعيم Types of Vaccines:
| بعض أنواع المطاعيم | |||
| مسبب المرض مضعّف | مسبب المرض مقتول | جزء من مسبب المرض | مطاعيم RNA و DNA |
 |
 |
 |
 |
| إنتاج سلالات من مسبب المرض يميزها جهاز المناعة، لكنها لا تسبب المرض للإنسان (مثل زرع مسبب المرض زراعة متكررة في أجنة أحد الحيوانات مثل الدجاج، فينتج سلالة مضعّفة من الفيروسات) | قتل مسبب المرض بطرائق عدة منها (الحرارة، المواد الكيميائية مثل الفورمالين) | عزل جزء من مسبب المرض الذي يكون في الغالب بروتين يستخدم في تصنيع المطعوم (يمكن تصنيع البروتين اعتمادًا على هندسة الجينات) | عزل جين مسؤول عن تصنيع أحد بروتينات مسبب المرض، وحقنه مباشرة في الجسم أو باستخدام أحد نواقل الجينات مثل الفيروسات والبلازميد |
| * وما أن يأخذ الشخص المطعوم حتى تحدث له استجابة مناعية أولية | |||
أتحقق: أذكر أمثلة على أنواع المطاعيم. ما تأثير المطاعيم في جسم الإنسان؟
- مسبب المرض مضعّف، مسبب المرض مقتول، جزء من مسبب المرض، مطاعيم RNA و DNA، والمطعوم يعمل على حدوث استجابة مناعية أولية في جسم الإنسان.
المناعة المجتمعية Herd Immunity:
- كيف تحدث المناعة المجتمعية؟
- تحدث المناعة المجتمعية بعد اكتساب نسبة كبير من أفراد المجتمع مناعة من عدوى معينة، إمّا بسبب الإصابة بها، وإمّا بسبب التطعيم، وبالتالي تتوفر الحماية لمن ليس لهم مناعة من المرض، ويسهم ذلك في حماية المجتمع.
|
إنّ وجود مناعة لدى معظم أفراد المجتمع يجعل من الصعب على مسبب المرض المعدي الانتقال من شخص لآخر، وهكذا يقلل من انتشار المرض. لاحظ الشكل الآتي:
|
- تعتمد نسبة أفراد المجتمع الذين يتعيّن عليهم أخذ المطعوم لتوفير مناعة مجتمعية على نوع المرض فمثلًا:
1- يلزم تطعيم نحو 95% من أفراد المجتمع لتحقيق المناعة المجتمعية من مرض الحصبة.
2- يلزم تطعيم نحو 80% من أفراد المجتمع لتحقيق المناعة المجتمعية من مرض شلل الأطفال.
أفكر: يوجد نوع من المطاعيم يستخدم فيه RNA الفيروس المسبب للمرض، كيف يؤثر هذا المطعوم في جسم الإنسان؟
- يكون مطعوم RNA محاط بطبقة من الليبيدات ويحمل تعليمات بناء بروتين معين، وتبدأ الخلايا عند دخوله إليها بتكوين هذا البروتين المحفّز لاحداث استجابة مناعية.
أتحقق: ما المقصود بالمناعة المجتمعية؟
- اكتساب نسبة كبير من أفراد المجتمع مناعة من عدوى معينة، إمّا بسبب الإصابة بها، وإمّا بسبب التطعيم، وبالتالي تتوفر الحماية لمن ليس لهم مناعة من المرض، ويسهم أيضًا في حماية المجتمع.
المعلوماتية الحيوية Bioinformation
-كيف أثرت تطبيقات الحاسوب في مجالات الحياة وخاصة العلوم الحياتية؟
1- يستخدم جهاز الحاسوب في جمع البيانات المتعلقة بالعلوم الحياتية ومعالجتها وتحليلها، وهو ما يتطلب تطوير البرمجيات و أجهزة الحاسوب لتخزين كم كبير جدًا من البيانات وإدارتها.
2- توفير قواعد بيانات يمكنها تخزين تسلسل النيوكليوتيدات في الجينيوم، وتسلسل الحموض الأمينية في البروتين.
3- بناء نماذج ثلاثية الأبعاد ل DNA والبروتينات المختلفة.
4- تصميم برامج محاكاة للعمليات الحيوية التي تحدث داخل الخلايا.
|
الشكل أعلاه يمثل بعض أدوات تكنولوجيا الجينات - من الشكل الجزيء الذي يدرسه الباحث هو DNA. - الأدوات الخاصة بالدراسة والتي أشاهدها في الشكل هي: حاسوب، صبغات، أنابيب اختبار، كأس زجاجية |
- ماذا تعرف عن المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية (NCBI)؟
1- يعد هذا المركز قاعدة بيانات متخصصة بحيث يضم بيانات الجينات المتسلسلة في بنك الجينات.
2- هناك فهرسًا لمقالات البحوث الطبية الحيوية.
3- يوجد معلومات إضافية تتعلق بالتكنولوجيا الحيوية.
أتحقق: أبيّن صلة العلوم الحياتية بعلم الحاسوب من حيث تطوّر كل منهما.
- تطور أي منهما يؤدي إلى تطور الآخر، يستخدم جهاز الحاسوب في جمع البيانات المتعلقة بالعلوم الحياتية ومعالجتها وتحليلها، وهو ما يتطلب تطوير البرمجيات و أجهزة الحاسوب لتخزين كم كبير جدًا من البيانات وإدارتها، توفير قواعد بيانات يمكنها تخزين تسلسل النيوكليوتيدات في الجينيوم، وتسلسل الحموض الأمينية في البروتين، بناء نماذج ثلاثية الأبعاد ل DNA والبروتينات المختلفة، تصميم برامج محاكاة للعمليات الحيوية التي تحدث داخل الخلايا.
تطبيقات التكنولوجيا في الرعاية الصحية
يرتبط مستقبل الرعاية الصحية بالعمل جنبا إلى جنب مع التكنولوجيا، لذلك يجب تبنّي استخدام الأدوات التي تنتجها التكنولوجيا الحديثة:
|
لماذا الضمادات الذكية؟ إن الجروح المزمنة التي تسببها الإصابة بالحروق وبعض الأمراض (مثل مرض السكري) تحديًا في عالم الطب نظرًا إلى احتمال حدوث التهابات فيها، لذلك الضمادات الذكية من التقنيات الواعدة مستقبلًا لحل مثل هذه المشكلة
|
أهمية الضمادة الذكية ومكوناتها: استخدام الضمادة الذكية يساعد على استشعار الالتهاب عند حدوثه فإذا تغيّر كل من الرقم الهيدروجيني ودرجة حرارة الجرح مؤشرًا لحدوث التهاب ووجوب معالجته. مكوناتها: 1- مجسّات تستشعر درجة الحرارة، والرقم الهيدروجيني، والأكسجين. 2- معالج دقيق للبيانات، يقرأ المتغيرات ويرسل إشارات تحكم في عناصر التسخين المسؤولة عن تسخين المادة الهلامية التي تحوي حاملات الأدوية، وتطلق الدواء من حاملاته إلى الجرح. 3- تتصل هذه المكونات معًا بشريط طبي شفّاف مشكّلة ضمادة لا يزيد سمكها عن mm3. لاحظ الشكل المجاور. |
 |
|
أتحقق: ما المواد والأدوات اللازمة لتصنيع الضمادة الذكية؟ - مجسّات تستشعر درجة الحرارة، والرقم الهيدروجيني، والأكسجين، معالج دقيق للبيانات،عناصر التسخين، حاملات الأدوية، بشريط طبي شفّاف. |
||
|
الأعضاء الصناعية تطورت صناعة الأعضاء الصناعية سريعًا، فبعد أن كانت أجزاء ميكانيكية تؤدي حركات بسيطة يتحكم فيها الشخص يدويًا أصبحت تحوي حسّاسات ومعالجات دقيقة تؤدي وظائف أكثر دقة. |
أعضاء صناعية متطورة - تم تصميم طرف علوي يثبّت في مكانه ويحوي نظامًا يتكون من بطارية ومجسّات ومعالج دقيق. - تبدأ المستشعرات باستكشاف النشاط الكهربائي للعضلات والأعصاب الموجودة في مكان تثبيت الطرف وإرساله إلى الجلد حيث يضخّم. - تنتقل الإشارات المضخّمة إلى المعالج الذي يحلل البيانات ويتحكم في تحريك الطرف الصناعي لأداء المهمة المطلوبة. (لاحظ الشكل المجاور) |
 |
*ابحث في مصادر المعرفة المناسبة عن إمكانية تطوير الأطراف الصناعية باستخدام الجلد الصناعي والكاميرات، ثم أكتب تقريرًا عن ذلك، ثم أقرأه أمام زملائي/زميلاتي في الصف.
- ابتكر فريق من الباحثين برنامج كومبيوتر يتيح لمستخدمي الأطراف الصناعية، ولا سيما الأقدام الصناعية يساعد على السير بشكل آمن وطبيعي وعلى مختلف أنواع الأراضي. ويُذكر أن البرنامج يعطي للأطراف الصناعية القدرة على الرؤية واحتساب احتمالات الخطورة في أثناء الحركة. وتعمل المنظومة عن طريق كاميرا صغيرة مثبتة على الطرف الصناعي. وطور العلماء أيضا جلدا يمكن أن يغطي كامل الطرف الاصطناعي ولا تقتصر تطبيقاته فقط على الضغط، يحتوي مستشعرات على شكل مصفوفات مدمجة في جلد رقيق جدا. ويشمل هذا الجلد مصفوفات للضغط، وأخرى للحرارة، ومستشعرات متخصصة بالرطوبة، ومستشعرات للإجهاد والضغط، بالإضافة إلى مصفوفات مُسخنة وأخرى متعددة الأقطاب لتحفيز الأعصاب.