إن الجين المسؤول عن مرض السكري، والذي تم الإبلاغ عنه هذا الأسبوع، هو الخطوة الأولى في فك اللغز الجيني
الأمراض الوراثية الكلاسيكية مثل تاي ساكس والتليف الكيسي وأنواع الصمم أو التخلف العقلي، لا تمثل سوى نسبة صغيرة من العبء الواقع على نظام الرعاية الصحية. يأتي العديد من المرضى في المستشفيات إلى المستشفيات بسبب أمراض شائعة مثل ارتفاع ضغط الدم وأمراض القلب والسكري والربو وغيرها. في حين أن أمراض النوع الأول تنتج عن خلل واضح في جين واحد، فإن هذا الأخير يسمى أمراض متعددة الجينات، وتكمن جذورها في مزيج من العديد من العوامل الوراثية. إن فك رموز أساس الأمراض متعددة الجينات يمثل تحديا من الدرجة الأولى للطب الحديث، وأيضا أملا كبيرا يكمن في مشروع الجينوم البشري.
وقد انتهى هذا المشروع الطموح هذا العام، وسيتم الآن تخزين كامل تسلسل الحمض النووي البشري، حوالي ثلاثة مليارات "حرف" (قواعد)، في أجهزة الكمبيوتر العملاقة في مراكز الجينوم في إسرائيل وفي جميع أنحاء العالم. والنتيجة المباشرة لهذا الإنجاز هي اكتشاف الأساس الجيني لمئات من الأمراض "البسيطة" أحادية الجين، وبعضها مدرج بالفعل في سلة الاختبارات التي يتم إجراؤها في المستشفيات. ولكن لا يزال هناك الآلاف من الأمراض ذات الجين الواحد، والتي تحتاج جيناتها إلى اكتشافها. ولا تزال عملية تحديد هذا النوع من الجينات تتطلب مهارة كبيرة، ويعد التعاون الوثيق بين الباحثين الطبيين وعلماء الجينوم والمعلوماتية الحيوية أمرًا ضروريًا.
ومن الأمثلة الجميلة على هذا النوع من النجاح هو الاكتشاف الذي نشر هذا الأسبوع - تحديد الجين لمرض داء الشحميات المخاطية 4. وهو مرض وراثي تشبه أعراضه إلى حد ما أعراض تاي ساكس، على الرغم من أنه يؤثر بشكل رئيسي على اليهود الأشكناز. . واكتشف الجين الجديد فريق في قسم الوراثة في مستشفى جامعة هداسا بالقدس، بقيادة البروفيسور جدعون باخ، بالتعاون مع مركز الجينوم التابع لمعهد وايزمان للعلوم. وهذه إحدى الحالات القليلة حتى الآن التي تم فيها تحديد جين جديد لمرض ما، وهو ما تم على أساس نقاء العلم الإسرائيلي. لكن الأفق الأبعد لـ "حصاد الجينوم" هو الانتصار المتوقع على الأمراض متعددة الجينات، مما يضمن التحرر شبه الكامل من الحزن والمعاناة في مجال صحة الإنسان. هنا تبدو صورة البحث أكثر تعقيدًا: لا توجد إجابات أكثر وضوحًا مثل "تغير محدد في الجين X يسبب المرض Y". الباحثون في حيرة هنا في مواجهة ظاهرة حيث قد تكون عشرات الجينات المختلفة مسؤولة عن مرض مثل مرض السكري. ومن أجل فهم هذا الوضع بشكل كامل، لا بد من النزول إلى دراسة التباين الجيني بين البشر.
إذا قارنا جينوم شخصين على طولهما بالكامل، فسنجد أنهما يختلفان في المتوسط بحرف واحد فقط من بين ألف حرف. ومن العجب أن مثل هذا الاختلاف الصغير يمكن أن يفسر كل التنوع البشري في الطول والشكل واللون والشخصية والصحة والمرض. سر التفرد البشري هو أن الاختلافات الصغيرة تضاف إلى بعضها البعض، وتخلق معًا نسيجًا غنيًا من الإمكانيات. وهذه الظاهرة ليست مقتصرة على البشر؛ كما أنه موجود في قاعدة تنوع النباتات وحيوانات المزرعة.
إن المواقع الموجودة في الكتاب المقدس والتي يختلف فيها جميع البشر عن بعضهم البعض، تظهر في أماكن ثابتة. يقال أنه في موضع معين في المقطع D-NA، لدى رؤوفين قاعدة T، بينما لدى شمعون قاعدة C. إذا فحصنا العديد من الرجال والنساء، سيكون هناك "اتفاق" بينهم جميعًا على مجمل الأمر التسلسل في المقطع، والاختلافات سوف تركز على نقطة الاختلاف التي تميز رؤوبين وشمعون. سيكون هناك تقسيم محدد: على سبيل المثال، 60% سيكون لديهم الحرف T و40% سيكون لديهم الحرف C. وتسمى هذه الاختلافات الجينية تعدد الأشكال ذات القاعدة الواحدة، وغالبًا ما يشار إليها بالاختصار الأجنبي SNP (يُنطق Snip). وهي في مركز الاهتمام عندما يتعلق الأمر بالأمراض متعددة الجينات، وتخوض شركات الأدوية منافسة شرسة على اكتشافاتها. من الممكن دراستها بمساعدة معدات فريدة من نوعها، تم دمج مثلها الآن في الأبحاث الأساسية في إسرائيل، على سبيل المثال جهاز قارئ شرائح D-NA. وفي المستقبل، سيتم استخدام معدات مماثلة من قبل المجتمع بأكمله في المستشفيات أو الخدمات الطبية الخاصة.
من الواضح تمامًا أن الفرق الموصوف أعلاه بين C وT لا يمكن أن يسبب وحده أي مرض. لأنه لو كان الأمر كذلك، لكان 40% من سكان الكوكب مرضى. هناك فرق حقيقي هنا مقارنة باختلافات الحمض النووي التي تسمى الطفرات، وهي نادرة نسبيا، وعادة ما تظهر فقط في فرد واحد من كل مائة أو ألف - وهي أسباب الأمراض أحادية المنشأ. كيف إذن يظهر المرض متعدد الجينات؟
عندما يتعلق الأمر باليانصيب، لا يتوقع أحد أن تخمين نتيجة واحدة سيؤدي إلى أي جائزة: فقط مجموعات معينة من X، 1، 2 ستحقق مكاسب عالية. وقياسا على ذلك، يبدو أن التركيبة المحددة من "الفروع" هي سبب ظواهر مثل ضغط الدم، وهشاشة العظام (فقد الكالسيوم في العظام)، وأمراض المناعة الذاتية (المناعة الذاتية) وحتى الأمراض العقلية. وهنا تبرز الصعوبة: يتعين على المرء أن يرسم خريطة لمئات الآلاف من الاختلافات الصغيرة في جميع أنحاء الجينوم لاكتشاف المواقع الحرجة العشرة أو الخمسة عشر المدرجة في "النموذج الكامل" الجيني لمرض معين.
علاوة على ذلك - يشتبه علماء الجينوم في أن كل مرض متعدد الجينات له أشكال عديدة؛ ففي النهاية، هناك أكثر من 100 طريقة مختلفة لتخمين 13 لعبة من أصل 15 لعبة توتو. يزيد هذا الوضع بشكل كبير من صعوبة الربط بين مجموعة من الفروع والمرض، لكنه يحمل أيضًا وعدًا فريدًا: فرصة تصميم كوكتيل دوائي شخصي لكل نسخة من المرض. وفي هذه العملية المستقبلية، سيتم أيضًا دمج البيانات الخاصة بالفروع التي تحدد حساسية الشخص الفردية تجاه بعض الأدوية.
ومع ذلك، فإن الطريق الطويل لحل اللغز الجيني يجب أن يبدأ بخطوة أولى. حدث شيء كهذا هذا الأسبوع، عندما تم اكتشاف اكتشاف مهم حول إصابة غان بمرض السكري. وأجرى البحث فريق بقيادة البروفيسور إريك لاندر من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في الولايات المتحدة الأمريكية. وبمساعدة تحليل إحصائي دقيق، تم اكتشاف أن كل أولئك الذين لديهم الحرف C وليس G في "قصاصة" معينة في الجين المسمى PPARG (الذي يشفر مستقبل هرمون يشرف على تحلل الدهون في الجسم). الجسم) لديهم فرصة أكبر بنسبة 25٪ للإصابة بمرض السكري. للوهلة الأولى، يبدو هذا الاكتشاف محيرًا: فالخاصية الجينية المحددة موجودة في خمسة من كل ستة أشخاص في العالم. ولكن إذا تعاملنا مع النتيجة على أنها تحديد إحدى الألعاب المشاركة في يانصيب توتو، فسوف نفهم أن هذه خطوة مهمة. من المحتمل أنه سيجعل من الممكن تحديد جينات إضافية، وفي غضون سنوات قليلة سيتم فك رموز البنية الكاملة لـ "النموذج".
إسرائيل غنية بالسكان المحددين وراثيا والمعرفة الزراعية. ولذلك، فهي بمثابة ساحة ممتازة للبحث في علم الوراثة البشرية والنباتية، بما في ذلك الأمراض متعددة الجينات. ولكن من أجل الاستفادة من هذه الموارد، من الضروري تجهيز نفسك بمعدات وأجهزة كمبيوتر فائقة التطور، وتطوير قاعدة معرفية واسعة وتدريب العديد من العلماء في مجال معين. وبهذه الطريقة سيكون من الممكن التقليل من ظاهرة "الاستعمار الجيني" أي استخدام الموارد الجينية الإسرائيلية من قبل أطراف أجنبية تجني معظم الشهرة العلمية والمنفعة الاقتصادية. فقط التعزيز الكبير للبنى التحتية الجينومية الموجودة في الجامعات ومعاهد الأبحاث، مع استثمارات حكومية ضخمة، سيكون قادرًا على خلق أرض خصبة للتكنولوجيا الحيوية والطب والزراعة المستقبلية في إسرائيل.
