لقد تبين أن تعليمات الحياة عبارة عن قائمة مثيرة للاهتمام ومعقدة من أجزاء عديدة.
عندما انتهى العلماء من تحديد تسلسل الجينوم البشري، توقع العالم الحل لجميع الأمراض التي ستأتي في أعقابه. وبعد ست سنوات من اكتماله، اتخذت التوقعات منحى أكثر واقعية. علم الوراثة ليس مفيدًا في التنبؤ بمن سيمرض ولماذا. لقد تبين أن تعليمات الحياة عبارة عن قائمة مثيرة للاهتمام ومعقدة من أجزاء كثيرة.
בمقال نشر هذا الأسبوع في مجلة Nature المرموقة، ناقش الباحثون طرقًا مختلفة للعثور على قابلية الوراثة المفقودة للجينوم، مع التركيز على الأمراض المعقدة. نعم، اتضح أن الأمر أكثر تعقيدا بكثير مما تم شرحه لنا في الصف التاسع.
تذكير: المادة الوراثية DNA تتكون من سلم يتكون من أربعة أنواع من الجزيئات اسمها A، C، G، T. وتحدد طريقة ترتيب الحروف طريقة ترجمة الشفرة الوراثية، مما يؤدي إلى تكوين البروتينات. وتقوم البروتينات بدورها ببناء الجسم. هناك اختلافات في ترتيب الحروف بين البشر، وهذا هو السبب في أننا لا نبدو متشابهين تمامًا، ولماذا يكون لدى البعض شعر فاتح والبعض الآخر داكن، وأيضًا لماذا البعض منا مريض والبعض الآخر ليس كذلك.
وكانت الطريقة المستخدمة حتى الآن للعثور على الاختلافات الجينية التي تفسر ظهور مرض أو آخر، هي مقارنة تسلسل الحروف من آلاف الأشخاص، المرضى والأصحاء، على أمل العثور على فرق كبير. لكن هذه الطريقة لم تؤد إلى نتائج كثيرة. صحيح أن هناك أمراض يمكن تفسيرها، مثل فقر الدم المنجلي، لكن معظمها لا يمكن تفسيره.
على سبيل المثال، في إحدى الدراسات الحديثة التي أجريت بهدف إيجاد أساس وراثي لمرض انفصام الشخصية، وبعد مراجعة 50,000 ألف شخص، وجدوا 10,000 آلاف اختلاف، كل منها يزيد فرصة الإصابة بالمرض بنسبة 0.2% فقط، وكل منها يفسرون معًا 30٪ فقط من فرصة الإصابة بالمرض. أما الـ 70 في المائة الأخرى فتأتي من عوامل بيئية أخرى.
ما المقصود بـ "الوراثة المفقودة"، ما هو المفقود هناك؟ قد يؤدي التباين الوراثي إلى زيادة خطر الإصابة بالمرض بمقدار 2-3 أضعاف وحتى 30 ضعفًا، لكن عمليًا، عندما تنظر إلى المرضى وعائلاتهم، تجد زيادة بنسبة 50٪ فقط في خطر الإصابة بالمرض. تطوير المرض. هل الأرقام مربكة بعض الشيء؟ إليكم مثال أبسط قليلا: لنفترض أنهم وجدوا أن الشخص الذي لديه تنوع جيني معين لديه فرصة مضاعفة للإصابة بمرض ما، ولكن الخطر الوراثي هو واحد في المائة، في الواقع قمنا بربط 2 في المائة فقط من الوراثة بالوراثة. هذه الفجوة هي الوراثة المفقودة، أي أن هناك شيئًا آخر إلى جانب تسلسل الحمض النووي يلعب دورًا. وتختلف الفجوة، ففي بعض الأمراض يوجد وصف لحوالي نصف الميراث الجيني. ولكن هذا هو الاستثناء، ففي معظم الأمراض يبلغ الارتباط حوالي خمسة بالمائة فقط.
هناك العديد من الأفكار حول العلاقة بين الحمض النووي والبيئة، إذا لم تتعرض لمجموعة متنوعة من العوامل البيئية، فقد لا تصاب أبدًا بمرض معين. على العكس من ذلك، مع التعرض البيئي السيئ بدرجة كافية، قد تصاب بمرض بغض النظر عن جيناتك (سرطان الجلد على سبيل المثال).
تم طرح عدة أسباب يمكن أن تفسر بعض الوراثة المفقودة. ومن بينها الاختلافات فيعدد نسخ كل جين، أو طريقة تنشيط الجينات (علم الوراثة اللاجينية) عن طريق الميثيل. يتم تنشيط الجينات في أماكن مختلفة من الجسم بشكل مختلف، فالجينات المرتبطة بالرؤية ليس لها أي فائدة في الساقين على سبيل المثال، ولكن مقدار تنشيط الجين في العيون والذي يختلف بين الأنواع يمكن أن يؤثر على قدرات الرؤية المختلفة. ايضا الطريقة الفيزيائية التي يتم بها توزيع الجينات في الجينوم (على سبيل المثال على نفس الكروموسوم أو على كروموسومات مختلفة، قريبة من بعضها البعض أو متباعدة من حيث الطي ثلاثي الأبعاد للجينوم). ربما تكون إجابة اللغز هي أن جميع الإجابات صحيحة.
إذًا لم يعد علم الجينوم يساوي شيئًا؟ يجب أن يكون الأمر يستحق العناء، فهو أكثر تعقيدًا مما كنا نعتقد حتى الآن. كان الأمل أنه بمجرد تحديد مكان كل شيء، والحصول على التسلسل الدقيق، وجميع الاختلافات التي يمكن أن تكون في الحديقة، فإن ذلك سيفسر كل شيء. الآمال متباعدة والواقع متباعد.
وبما أنه لا يزال من غير الممكن تفسير جزء كبير من الميول الوراثية بين الناس، يبدو أن المعلومات التي يمكن الحصول عليها من شركات علم الجينوم الخاصة ليست مفيدة بشكل خاص في التنبؤ بتطور أمراض معينة في المستقبل. من المحتمل أن يكون هناك العديد من العوامل الأخرى التي تزيد من خطر الإصابة بالعديد من الأمراض، ويمكن تفسيرها بشكل أفضل من العوامل الوراثية. على سبيل المثال، العلاقة بين سوء التغذية والنوبات القلبية. وفي الوقت نفسه، يعد علم الجينوم في الأساس أداة بحثية ليس لها الكثير من الآثار العملية.
أدوات فك لغز الوراثة موجودة، وتكلفة الرصف تتناقص وأصبحت أكثر موثوقية، لكن طريقة فكها أصبحت صعبة. تستمر تقنيات فك التشفير في التطور وستكون هناك متطلبات تكنولوجية سيتم اكتشافها في المستقبل. من الصعب جدًا إعطاء توقعات زمنية. اتضح أن الفجوة بين العلم والخيال العلمي، على الأقل في مجال علم الوراثة، أكبر مما بدت للوهلة الأولى. وفي السنوات القادمة، سيتم اكتشاف العديد من الاختلافات الأخرى، ويمكننا حتى تفسير بعضها، لكن معظمها لا يمكننا تفسيره. بشكل عام، من المفيد التفكير في علم الجينوم باعتباره سلسلة من الأدلة، بدلاً من البحث عن إجابات مطلقة.
تعليقات 9
كما في نكتة البحار الذي أخبر القبطان أنهم أغرقوا غواصة، ثم سأل القبطان البحار إذا كان آمنًا؟ هل رأيت فقاعات أو بقع زيت أو كسور؟ عندما يقول البحار لا، يطرده القبطان بازدراء. فيقول البحار حسنًا، لكن ماذا سنفعل بكل السجناء؟
فهنا أيضاً ماذا نفعل بالأمراض بعد أن ينهار الإنسان ويمرض؟ لأننا لم نجدها في الحدائق فنحلها كشيء ليس له حل؟
ففي نهاية المطاف، سيكون من الأصعب إرسال نفس المريض العقلي أو المصاب بالسكري ليعيش حياة كاملة مرة أخرى على أمل ألا تؤدي البيئة هذه المرة إلى ظهور المرض الوراثي.
אור
مساء الخير
كلامك مقبول ولكننا بحاجة إلى تحسين ملاحظتنا للتطور. وحتى لو افترضنا أن تكلفة الحفاظ على الحمض النووي الزائد ليست عالية [افتراض يصعب علي قبوله - فإن أي زيادة في النظام تزيد من فرصة الأخطاء ومتى] بعد كل شيء، التعريف المجرد الذي قدمته "عديم الفائدة للكائن الحي ولكنه لا يزال مفيدًا لنفسه" يجب تقديم تفسير للتكلفة/المنفعة. والنتيجة هي أنه سيتعين علينا التفسير كما لو أن الآلية تحافظ على الخيارات المستقبلية لـ نفسها على حساب الكفاءة. ومن الصعب قبول مثل هذه الافتراضات لأنها تتطلب الاعتراف بمعيار "الطموح" أو "الوعي" أو "الإرادة". وبدلاً من ذلك أفترض ببساطة أن تلك الأقسام لها دور في إجراءات المراقبة على الأقل. ومن المحتمل أيضًا أن يكون لهم دور في إجراءات التكييف. أعني تحت أي ظروف [التوقيت والتغذية الراجعة البيئية] سيتم التعبير عن الجين المحدد.
جويل,
من المهم أن نتذكر أن "هدف" الطبيعة ليس خلق كائنات حية مفيدة لنفسها، بل جينات مفيدة لنفسها للتكاثر والبقاء على قيد الحياة. السبب وراء انتشار فكرة "الحمض النووي غير المرغوب فيه" هو أن نفس الحمض النووي قد يكون عديم الفائدة للكائن الحي، لكنه لا يزال مفيدًا لنفسه - وهذا ما يحدد بقائه. نظرًا لأن التكلفة التي يتحملها الكائن الحي للاحتفاظ بالحمض النووي غير الضروري ليست عالية، فيمكنه الاحتفاظ بالحمض النووي الطفيلي الذي لا فائدة منه ولا يزال على قيد الحياة - الحمض النووي الذي يركب الحمض النووي المفيد للكائن الحي.
تجاهلت هتافات الكرنفال الخاصة بفك رموز الجينوم البشري نقطة مهمة للغاية. أجزاء الحمض النووي التي لم يتم تحديدها على أنها جينات، والتي تشكل غالبية النصوص/الحروف، تم تعريفها للأسف على أنها غير ضرورية وسارع البعض إلى منحها لقب الحمض النووي غير المرغوب فيه. هناك شيء من الافتراض في نسبة مثل هذه الأخطاء الجسيمة إلى الطبيعة. الآن بعد أن أصبحنا هادئين، ربما يمكننا التحقق من وظائف الإشارة غير المرغوب فيها والتي ربما تكون بمثابة عنصر تحكم وأيضًا كقائد للتعبير عن الجينات في مواقف معينة.
العنوان مضلل وشعبوي. ومن الواضح أن المشروع ناجح لأنه تم رسم خرائط لآلاف من جينومات الفيروسات والبكتيريا وحقيقيات النوى حتى الآن، والمعلومات التي تم جمعها لا تقدر بثمن وآثارها على البحوث هائلة. جميع التقنيات المتقدمة مثل الرقاقة على الرقاقة والمصفوفات الدقيقة وغيرها والتي تمثل اليوم حجر الزاوية في البحث لم تكن لتتحقق لولا تسلسل الجينومات. ولذلك، فمن المستحيل أن نأتي ونقول، كما هو واضح في العنوان، أن المشروع فشل.
صحيح، كما ورد في المقال نفسه، فقد تبين أن التعقيد هائل وأن هناك تأثيرات جينية يصعب التنبؤ بها من التسلسل نفسه، ولكن حتى دراسة هذه الظواهر غير ممكنة دون التسلسل الكامل للجينومات.
ما زلت لا أفهم تمامًا، هل تسلسل الجينوم المرسوم في هذا المشروع هو التسلسل الجيني لشخص محدد؟ أي أنهم أخذوا جينات من عينة من خلايا الجلد لشخص معين، وقرأوا جميع الحروف الموجودة في الجينوم واحدًا تلو الآخر وكتبوها في قائمة منظمة؟
أم أنهم قرأوا التسلسل الجيني الذي هو نوع من المتوسط الجيني من الجينات المأخوذة من مئات الآلاف من الناس؟
شكرا.
مقالة متوازنة.
لذلك اتضح أن علم الوراثة يتنبأ بالأمراض بنسب قليلة. ومن المحتمل أن البيئة والنظام الغذائي لن يفسرا الأمراض بنسب كبيرة أيضًا.
ومن الممكن أن يتحسن التنبؤ في المستقبل إلى حد ما، وذلك باستخدام النماذج التي تجمع بين العوامل التالية في الاعتبار، وسيفعل ذلك بنجاح أكبر في الأمراض التي ليست أمراضًا عقلية.
لكن التنبؤ سيظل عند مستوى احتمالية منخفض، وستظل هناك فجوة غير مفسرة مقارنة بالواقع الملموس للفرد. المرض أيضًا هو مسألة صدفة/قدر/تصحيح - ويعتمد على وجهة نظر المراقب.
ولكن وفقا للمسار الحالي للأمور، يمكننا على الأقل أن نأمل أن تكون القدرات العلاجية التي يقدمها الطب، والهندسة الوراثية على وجه الخصوص، عند مستويات أعلى بكثير، في المستقبل غير البعيد.
عندما نأتي إلى التحقيق في "المساهمة" الجينية في تطور الأمراض العقلية (وربما حالات أخرى أيضا)، يجب علينا أن نأخذ في الاعتبار ليس فقط التنوع الجيني نفسه الذي يساهم في المرض. وتشمل هذه أيضًا تأثير التعبير عن التباين الجيني في شخص آخر على الشخص الذي تتم دراسته. على سبيل المثال، الأم التي أصيبت بالفصام بسبب الاستعداد الوراثي نفسه ستثير احتمالية، من خلال تأثيرها البيئي على أطفالها، أن يصاب أحدهم أيضًا بالفصام. وحتى مع وجود نفس المكون الجيني، فإنه لم يكن موروثا.
إن لعبة الوراثة والبيئة في هذه المواقف أكثر دقة ويجب تعديل التحليلات والدراسات الإحصائية وفقًا لذلك.