الآن، بعد تحديد تسلسل الجينوم، تبدأ الخطوة التالية: تحديد موقع جميع الجينات وتوصيف البروتينات التي تشفرها
بواسطة تمارا تروبمان
في الأسبوع الماضي، اجتمع العلماء في فك رموز الجينوم البشري وأعلنوا عما يعتبره الكثيرون أحد أعظم الإنجازات في تاريخ العلم - وهو فك رموز الجينوم البشري بأكمله تقريبًا. المسودة غير مكتملة. بها العديد من الثقوب التي لن يكون من السهل ملؤها. والآن يندفع العلماء من جميع أنحاء العالم إلى المرحلة التالية من المشروع، والتي تُعرف أحيانًا أيضًا باسم عصر ما بعد الجينوم: تحديد جميع الجينات البشرية ووظائفها.
إن فك رموز الجينوم، وهو ما يعني تحديد تسلسل وحدات الحمض النووي، لا يزال بعيدًا عن نهاية الطريق. وما يتم الحصول عليه من فك التشفير هو سلسلة ضخمة مكونة من حوالي 3 مليارات حرف من الحمض النووي. المشكلة هي أن هذا النص الجينومي مكتوب بلغة غير مفهومة: فهو لا يحتوي على علامات ترقيم تشير إلى أين يبدأ الجين وأين ينتهي. يتم فصل الجينات عن طريق تسلسلات DNA غير منطقية، وتنقسم الجينات نفسها أيضًا إلى أجزاء تحتوي على تعليمات إنتاجها، تسمى الإكسونات، وبينها أجزاء من تسلسلات الحمض النووي التي وظيفتها غير معروفة، تسمى الإنترونات.
معظم الجينوم معروف الآن فقط في مستوى المسودة الأولى. تم فك رموز اثنين فقط من الكروموسومات (الحزم الصغيرة التي يتم تعبئة الحمض النووي فيها) بالكامل: الكروموسوم 22 والكروموسوم 21. وهذان هما أصغر كروموسومين.
في الشهر المقبل، سيجتمع العلماء أعضاء الجمعية التي انتهت من فك رموز التسلسل الكامل للكروموسوم رقم 21 منذ شهرين، وسيفتتحون رسميًا عصر ما بعد الجينوم. سيقوم العلماء - عشرين مجموعة بحثية من سبعة بلدان مختلفة - بتقسيم فيما بينهم مائة جينة تنبأ بوجودها برنامج كمبيوتر على هذا الكروموسوم بناءً على أدلة منتشرة على طول تسلسل الحمض النووي (على سبيل المثال، أوجه التشابه مع تسلسل الحمض النووي للجينات المعروفة). ستتلقى كل مجموعة من الباحثين خمسة جينات وسيتعين عليهم التحقق من هويتهم واكتشاف دورهم وتوصيف البروتين المسؤول عن إنتاجه. هناك 125 جينًا آخر معروفًا في الكروموسوم، وهي معروفة من خلال الدراسات التي أجريت حتى قبل الانتهاء من فك شفرتها.
ويقول البروفيسور يورام جرونر من معهد وايزمان، عضو الاتحاد، إنه من المتوقع الانتهاء من العمل خلال عام. فيكون الكروموسوم 21 هو أول كروموسوم بشري يعرف الإنسان أسراره كلها.
إن فك رموز المجموعة الكاملة للجينات الموجودة في الكروموسوم، وفهم العلاقات المتبادلة بينها، أمر مهم للغاية لأن معظم الأمراض ليست نتيجة لجين واحد، بل لعدة جينات. يقول البروفيسور جرونر: "سيعطينا هذا فهرسًا كاملاً للجينات الموجودة على الكروموسوم". وهذا هو الهدف الذي يريدون الوصول إليه في مشروع الجينوم، لكن استكماله في جميع الكروموسومات الأخرى سيستغرق بالتأكيد عقودًا أخرى.
يحتوي الكروموسوم 21 على 225 جينًا فقط، لكنه رائع من الناحية البيولوجية والطبية لأنه يحتوي على جينات مرتبطة ببعض الأمراض الأكثر خطورة، بما في ذلك مرض الزهايمر ومتلازمة داون.
وسيتعين على كل مجموعة من الباحثين أيضًا اكتشاف خصائص البروتينات التي تكون الجينات مسؤولة عن إنتاجها. يستخدم بعض البروتينات في بناء الجسم، والبعض الآخر يستخدم كرسائل تنقل الرسائل بين الخلايا أو تتسبب في تكاثر الخلية أو توقفها عن التكاثر أو القيام بعملية التمثيل الغذائي. عندما يكون هناك خلل في الجين فإن التعليمات الخاصة بتكوين البروتين الخاص به تكون خاطئة فينتج بروتين معيب. من المعروف اليوم عن آلاف العيوب الجينية التي يمكن أن تسبب الأمراض. يستثمر العلماء وشركات الأدوية ميزانيات ضخمة في فك رموز بنية البروتينات، فيما أصبح يُعرف باسم الصناعة البروتينية. أملهم هو أن فهم بنية البروتينات سيجعل من الممكن تصميم أدوية أكثر دقة، والتي سوف تمنع عمل البروتين "السيئ".
أحد البروتينات المثيرة للاهتمام على الكروموسوم 21 هو البروتين الذي يتم إنتاجه وفقًا للتعليمات التفصيلية في جين يسمى APP. ويبدو أن هذا الجين هو في بداية سلسلة الأحداث المسببة لمرض الزهايمر. وتقوم جينات أخرى - بما في ذلك الجين BACE2، الموجود أيضًا على الكروموسوم 21 - بتحويل البروتين إلى الأميلويد، الذي يتراكم في الدماغ ويسبب موت الخلايا العصبية، وهو ما يميز المرض.
وفي نفس الوقت الذي يتم فيه بذل الجهود لتحديد جميع الجينات، يحاول العلماء تحديد الاختلافات الجينية الصغيرة بين البشر. هذه الاختلافات هي نتيجة تغيير في حرف DNA واحد وتسمى "تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة" أو SNP للاختصار. معظمها ليس لها أي تأثير على الشخص (لأنها توجد في مناطق لا تحتوي على جينات)، لكن بعضها يؤثر على فرصة إصابة الشخص بمرض ما في مرحلة ما من حياته أو حساسيته للأدوية. ولأن الفروع هي ما يميز شخص عن آخر، فمن المتوقع أن يؤدي تحديدها إلى ثورة في الرعاية الطبية، لفتح عصر سيكون من الممكن فيه التحقق من الملف الجيني للشخص واختيار، بناءً على هذا الملف، الأكثر العلاج الطبي المناسب.
{ظهر في صحيفة هآرتس بتاريخ 9/7/2000}
