تطورت دراسة علم الوراثة بسرعة في العقود الأخيرة. على سبيل المثال، قبل بضعة أشهر فقط، تم الإعلان عن أول تسلسل كامل وخالي من الفجوات للجينوم البشري. والآن أحرز الباحثون تقدمًا مرة أخرى وأنشأوا أول خريطة وظيفية شاملة للجينات المعبر عنها في الخلايا البشرية
أجرى العلماء أداة تسلسل الخلية الواحدة Perturb-seq على جميع الجينات المعبر عنها في الجينوم البشري، وربطوا كل منها بدورها في الخلية.
تطورت دراسة علم الوراثة بسرعة في العقود الأخيرة. على سبيل المثال، قبل بضعة أشهر فقط، تم الإعلان عن أول تسلسل كامل وخالي من الفجوات للجينوم البشري. والآن أحرز الباحثون تقدمًا مرة أخرى وأنشأوا أول خريطة وظيفية شاملة للجينات المعبر عنها في الخلايا البشرية.
كان مشروع الجينوم البشري مبادرة طموحة لتسلسل كل جزء من الحمض النووي البشري. وقد شارك في المشروع علماء من معاهد بحثية من جميع أنحاء العالم، بما في ذلك معهد وايتهيد للأبحاث الطبية الحيوية التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، واكتمل المشروع في عام 2003. والآن، بعد مرور أكثر من عقدين من الزمن، تقدم جوناثان وايزمان الأستاذ في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وزملاؤه إلى ما هو أبعد من التسلسل وقدموا أول بحث وظيفي شامل. خريطة الجينات المعبر عنها في الخلية البشرية. البيانات من هذا المشروع، المنشورة على الإنترنت في 9 يونيو 2022، في مجلة الخلية، تربط كل جين بدوره في الخلية، وهي تتويج لسنوات من التعاون في طريقة تسلسل الخلية الواحدة Perturb-seq.
البيانات متاحة للاستخدام من قبل علماء آخرين. يقول وايزمان، وهو أيضًا عضو في معهد وايتهيد وباحث في معهد هوارد هيوز الطبي: "إنه مورد عظيم بالطريقة التي يعتبر بها الجينوم البشري موردًا عظيمًا، ويمكنك الدخول فيه وإجراء أبحاث قائمة على الاكتشاف". . "بدلاً من التحديد المسبق للبيولوجيا التي سيتم فحصها، توجد هذه الخريطة للعلاقات بين النمط الجيني والنمط الظاهري ويمكنك الدخول إلى قاعدة البيانات والبحث فيها دون الحاجة إلى إجراء أي تجارب."
سمح البحث للباحثين بالتعمق في أسئلة بيولوجية متنوعة. واستخدموها لدراسة التأثير الخلوي للجينات ذات الوظائف غير المعروفة، ودراسة استجابة الميتوكوندريا للإجهاد والبحث عن الجينات التي تسبب فقدان أو إضافة الكروموسومات، وهو النمط الظاهري الذي كان من الصعب دراسته في السابق. يقول توم نورمان، المؤلف المشارك الرئيسي في الدراسة: "أعتقد أن هذه البيانات ستمكننا من إجراء جميع أنواع التحليلات التي لم نفكر فيها بعد من قبل أشخاص ينتمون إلى أجزاء أخرى من علم الأحياء".
يستخدم المشروع نهج perturb-seq الذي يسمح بمتابعة تأثير تشغيل وإيقاف الجينات بعمق غير مسبوق. تم نشر هذه الطريقة لأول مرة في عام 2016 من قبل مجموعة من العلماء ضمت وايزمان والأستاذ في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أفيف ريجيف، ولكن لا يمكن استخدامها إلا على مجموعات صغيرة من الجينات وبتكلفة كبيرة.
أصبحت خريطة سلسلة الاضطراب الضخمة ممكنة بفضل العمل الأساسي الذي قام به جوزيف ريفلوجيل، وهو طالب دكتوراه في الطب في مختبر وايزمان والمؤلف الأول المشارك للورقة الحالية. انطلق Reflugel مع آخرين ومجموعة في 10x Genomics لإنشاء نسخة جديدة موسعة من Perturb-seq. نشر الباحثون ورقة إثبات المفهوم في مجلة Nature Biotechnology في عام 2020.
تستخدم طريقة Perturb-seq تحرير الجينوم CRISPR-Cas9 لإدخال تغييرات جينية في الخلايا، ثم تستخدم تسلسل الحمض النووي الريبي (RNA) على مستوى الخلية الواحدة لالتقاط معلومات حول RNAs التي يتم التعبير عنها كنتيجة لتغير جيني معين. وبما أن RNAs يتحكم في جميع جوانب سلوك الخلايا، فإن هذه الطريقة يمكن أن تساعد في فك رموز التأثيرات الخلوية العديدة للتغيرات الجينية.
منذ أول ورقة بحثية لإثبات المفهوم، استخدم وايزمان وريجيف وآخرون طريقة التبليط هذه على نطاق أصغر. على سبيل المثال، استخدم الباحثون Perturb-seq في عام 2021 لدراسة كيفية تفاعل الجينات البشرية والفيروسات أثناء الإصابة بفيروس HCMV، وهو فيروس الهربس الشائع.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
