«بعد تسلسل الجينوم البشري بأكمله سيساعد على تجنب العديد من الأمراض»

استغرق الأمر 21 عامًا منذ نشر مسودة الجينوم البشري الأول من قبل مجموعة من العلماء من أجل «دليل التعليمات البشرية» إلى النهاية. مكتمل حقًا.

في يونيو 2000، أعلن مشروع الجينوم البشري (HGP) والشركة الخاصة Celera Genomics عن أول «مسودة» للجينوم البشري، نتيجة 10 سنوات من العمل و 3 مليارات الدولارات المستثمرة والتي تم تصنيفها كواحدة من أعظم مآثر التاريخ، لأنه بدلاً من أن تبدأ رحلة إلى كوكب بعيد، كانت HGP رحلة داخلية لاكتشاف خريطة جميع جيناتنا، تلك الخاصة بجنسنا، الإنسان العاقل.

بعد ذلك «المسودة»، في عام 2003، حددت المجموعة ترتيب ما يقرب من 3 مليارات قاعدة من الحمض النووي، مما أعطانا القدرة، لأول مرة، على قراءة النموذج الجيني «الكامل» للطبيعة لبناء إنسان. لكن هذا الجينوم البشري لم يكن كاملاً حقًا: فقد احتوى على فجوات تمثل حوالي 8٪ من الجينوم. حدثت هذه الفجوات بشكل رئيسي في المناطق التي يميل فيها الحمض النووي إلى التكرر. هذا جعل من الصعب التسلسل بدقة باستخدام التكنولوجيا المتاحة، والتي من شأنها تقسيم الجينوم إلى قطع صغيرة، وتسلسل تلك القطع، ومن ثم إعادة تجميعها.

ولماذا من المهم فك رموز 8٪ المتبقية من الجينوم لدينا؟ المناطق ذات قواعد الحمض النووي المتكررة، مثل تلك المفقودة في جينوم HGP، تم ربطها منذ ذلك الحين بالعديد من المشاكل الصحية، من ALS و هنتنغتون للسرطان و مرض التوحد. من خلال تسلسلها، يعتقد العلماء أننا قد نكون مجهزين بشكل أفضل لدراسة ومعالجة هذه الحالات.

«أخبار اليوم مهمة للغاية. هذا المنشور، الذي يجب مراجعته من قبل الأقران، وراءه مجموعات عمل كبيرة وجامعات حققت. نحن نصل بشكل متزايد إلى المعرفة عن أنفسنا بمزيد من العمق والدقة. بعد تسلسل الجينوم البشري بأكمله سيساعد على تجنب الأمراض المختلفة. وأيضًا، فإن فهم آليات منشأ علم الأمراض سيساعد على تطوير أدوية أكثر مباشرة ودقة ضد الأمراض بحيث يكون لها معدل انتشار أقل «، أوضح الدكتور خورخي دوتو، وهو مرجع عالمي كعالم وراثة، لـ Infobae، الذي لديه خبرة واسعة في الولايات المتحدة وأوروبا.

وأضاف: «هذه المعلومات الكاملة ستسمح لنا باتخاذ قرارات أفضل بشأن أجسامنا، لأنها تغير تصور الجهل الذي كان لدينا. على سبيل المثال، قرار الأطعمة التي نحتاج إلى تناولها لتعزيز دفاعاتنا. في الميكروبيوم لدينا هو 80٪ من جهاز المناعة لدينا. معرفة المزيد عن الميكروبيوتا وما هي البروبيوتيك، وهي بكتيريا حية، نحتاج إلى دمجها سيساعدنا على تعديل عمل جهاز المناعة لدينا وجعله أكثر فعالية، والذي يمكن أن يكون أكثر دقة لتقليل الالتهاب على المستوى الجزيئي في أجسامنا في مواجهة المرض».

بالإضافة إلى التمثال مع ميكروبيوتا الأمعاء، أشار Dotto أيضًا إلى التحسينات في سلوك الجلد والجهاز التناسلي الأنثوي. واختتم المتخصص المؤسس لـ «مركز علم الوراثة»، وهي شركة مكرسة للطب الدقيق والتغذية والأداء الرياضي العالي: «علينا مساعدة الناس على الحصول على مرض أقل، وهذا العمل من التسلسل الجيني الكلي سيساعدنا على القيام بذلك».

أكمل علماء من اتحاد تيلومير - إلى تيلومير (T2T) أول تسلسل كامل حقًا قدره 3,055 مليار زوج أساسي (bp) لجينوم بشري، وهو ما يمثل أكبر تحسن في الجينوم المرجعي البشري منذ إطلاقه الأولي. قال الباحثون إن الجينوم الجديد هو قفزة إلى الأمام، أصبحت ممكنة بفضل تقنيات تسلسل الحمض النووي الجديدة التي طورتها شركتان من القطاع الخاص: العلوم الحيوية في المحيط الهادئ في كاليفورنيا، والمعروفة أيضًا باسم PACBIO، وشركة أكسفورد نانوبور البريطانية. تتمتع تقنياتها لقراءة الحمض النووي بمزايا محددة للغاية مقارنة بالأدوات التي لطالما اعتبرت أساسية للباحثين.

كتب الباحثون: «لم يتم تجاهل هذا 8٪ من الجينوم بسبب عدم أهميته، ولكن بسبب القيود التكنولوجية». «لقد أدى التسلسل عالي الدقة للقراءة الطويلة أخيرًا إلى القضاء على هذا الحاجز التكنولوجي، مما سمح بدراسات شاملة للتباين الجينوم عبر الجينوم البشري. ستتطلب مثل هذه الدراسات بالضرورة جينوم مرجعي بشري كامل ودقيق، والذي سيؤدي في النهاية إلى اعتماد مجموعة T2T-CHM13 المعروضة هنا».

«اليوم، يتم استخدام تقنية جديدة يمكن ارتداؤها لدراسة الحمض النووي. إنه جهاز تسلسل بحجم الهاتف الخلوي يقرأ الحمض النووي والحمض النووي الريبي. ليس عليك إعداد مختبرات بمليون دولار. لا يتم استخدامها لدراسة الحمض النووي فحسب، بل يمكن أيضًا تحديد الكائنات الحية الدقيقة الملوثة في المنتجات الغذائية. يتم تمرير المعلومات الجينية من خلال أنبوب مع تيار كهربائي، والذي يولد معلومات حول تسلسل العينة. تطور رائع يعد بالاستمرار في إدهاشنا»، قال دوتو.

أوضح عالم الأحياء والطبيب في العلوم فيديريكو برادا، الذي يشغل حاليًا منصب عميد كلية الهندسة والعلوم الدقيقة في UADE، لـ Infobae أنه في عام 2003، مع التسلسل الكامل للجينوم، تم اقتراح مشروعين جديدين أدى إلى هذا الاكتشاف.

«كان الأول هو زيادة عدد الجينومات. ليس فقط لتسلسل الجينوم، ولكن لمحاولة فهم التباين الموجود في البشر ومع ذلك، لتكون قادرًا على فهم المتغيرات التي تحدد أنماطنا الظاهرية، مثل تطوير مرض معين، أو الجري بشكل أسرع أو امتلاك ذاكرة أكبر، على سبيل المثال. وهذا ما يسمى جعل الجينوم الحديث. وكان الهدف الثاني هو تلميع قراءة التسلسل بحيث لا توجد حفر أو فجوات. استغرق ذلك ما يقرب من 20 عامًا. يساعدنا هذا في الحصول على جينوم مرجعي، والذي يسمح لنا بمقارنة جميع الدراسات الجينية والجينومية التي يتم إجراؤها، وهذا المعيار أو المعيار الذهبي، والذي يسمح لنا باستخلاص العديد من الاستنتاجات في المستقبل».

وأضاف: «الحصول على القراءة الكاملة هو خطوة ممتازة. لكن القيد اليوم هو في وظائف الجينوم. نحن بحاجة إلى الاستمرار في تفسير المزيد من المعلومات حول كيفية عمل الجينوم لدينا. في أي وظائف تشارك هذه المعلومات الرئيسية التي تجعلنا ما نحن عليه.

استخدمت شركات Pacific Biosciences (PACBio) ومقرها كاليفورنيا وأكسفورد نانوبور ومقرها المملكة المتحدة تقنيات مختلفة معًا لفك شفرة تلك الجينات المفقودة بنسبة 8٪. استخدم PacBio نظامًا يسمى HiFi، حيث يتم تداول أزواج القاعدة، حرفيًا مثل الدوائر، حتى تتم قراءتها بالكامل وبدقة عالية، ومن هنا جاء الاسم. يعود تاريخ النظام إلى بضع سنوات من الاستخدام ويمثل خطوة كبيرة إلى الأمام في «القراءة» من حيث الطول والدقة لأطول التسلسلات.

وفي الوقت نفسه، تستخدم أكسفورد نانوبور التيار الكهربائي في أجهزتها الخاصة. يتم الضغط على خيوط الزوج الأساسي من خلال نانو بور مجهري، جزيء واحد فقط في كل مرة، حيث يضربهم تيار لمراقبة نوع الجزيء الذي هم عليه. عن طريق إزالة كل جزيء، يمكن للعلماء تحديد الخيط بأكمله.

يمتلك البشر 46 كروموسومات، في 23 زوجًا، تمثل عشرات الآلاف من الجينات الفردية. يتكون كل جين من عدة أزواج أساسية تتكون من الأدينين (A)، الثيامين (T)، الجوانين (G)، والسيتوزين (C). هناك المليارات من أزواج القاعدة في الجينوم البشري. لكن الجينوم الذي تسلسله الباحثون لم يأت من شخص، ولكن من شامة هيداتيفورم، كتلة نادرة أو نمو يتشكل داخل الرحم في بداية الحمل. يتشكل هذا النسيج عندما تقوم الحيوانات المنوية بتخصيب بويضة بدون نواة، لذلك تحتوي على 23 كروموسوم فقط، مثل الأمشاج (الحيوانات المنوية أو البويضة)، بدلاً من 46 الموجودة في الحمض النووي للخلية البشرية. تعمل هذه الخلايا على تبسيط الجهد الحسابي ولكن يمكن أن تكون قيدًا.

وأوضح الكونسورتيوم أن عمله زاد عدد قواعد الحمض النووي من 2.92 مليار إلى 3.05 مليار، بزيادة قدرها 4.5٪، وأن عدد البروتينات المشفرة للجينات زاد بنسبة 0.4٪ فقط، إلى 19,969. وفقًا للخبراء، قد يؤدي العمل أيضًا إلى معرفة جديدة أخرى، بما في ذلك تلك المتعلقة بكيفية تنظيم الجينات.

استمر في القراءة: