تأثير الكولسترول على النوبات القلبية، واختلاف إدراك الألوان لدى البشر والاستشارة الوراثية - هذه فقط بعض المجالات التي شارك فيها البروفيسور أرنو موتولسكي، أحد أهم علماء الوراثة المعاصرين. هذا الأسبوع، في إسرائيل، تحدث أيضًا عن طفولته، حيث يكمن انجذابه إلى علم الوراثة
درس موتولسكي مرض الدم النادر لدى الفئران. "من خلال زرع خلايا الدم من الفئران السليمة في الفئران المريضة، تمكنا من علاج المرض. وكانت هذه هي المرة الأولى التي ينجحون فيها في علاج مرض وراثي عن طريق زرع نخاع العظم. هكذا يُعامل الناس اليوم"
أراد البروفيسور أرنو موتولسكي الهجرة إلى إسرائيل عندما كان عمره 14 عامًا، عندما بدأت الرياح العاتية تهب في ألمانيا النازية. كان آنذاك عضوًا في حركة شبابية، لكنه تم استبعاده من الهجرة بسبب عيب في القلب.
ذكريات طفولته ترافقه حتى يومنا هذا. وصل يوم الاثنين إلى إسرائيل كضيف شرف في مؤتمر جمعية علم الوراثة في إسرائيل. وعقد المؤتمر في جامعة تل أبيب وكان بعنوان "حدود في علم الوراثة". وعرض باحثون من إسرائيل أحدث التطورات في مجموعة متنوعة من مجالات البيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة الطبية، بما في ذلك سرطان الثدي لدى السكان اليهود الأشكناز، وتوقعوا الميل إلى الإصابة بسرطان الرئة لدى المدخنين والابتكارات في البنية الوراثية للنباتات.
تمتد مساهمة موتولسكي في دراسة علم الوراثة البشرية لأكثر من نصف قرن. وقد ولدت العديد من الجبهات في علم الوراثة الحديث من الأفكار التي تصورها والأعمال الرائدة التي قام بها خلال مسيرته العلمية. واليوم، كعالم أمريكي من الدرجة الأولى، وعضو في الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة الأمريكية والجمعية الأمريكية للفنون والعلوم، وله أكثر من 400 مقال علمي وعشرة كتب وجوائز وأوسمة علمية، يحاول أن يفكر فيما أثر من الماضي البعيد لطفولته على اتجاه عمله.
كيف أصبح موتولسكي مواطنًا أمريكيًا هي قصة درامية في حد ذاتها. ومع تصاعد معاداة السامية في ألمانيا، قرر والديه الهجرة إلى الولايات المتحدة الأمريكية. ذهب والده إلى كوبا أولاً. أخذت والدته الأطفال الثلاثة، وصعدوا مع آلاف اللاجئين على متن سفينة سانت لويس عام 1939، والتي كانت آخر سفينة لاجئين سُمح لها بمغادرة ألمانيا. ولم تسمح الحكومة الكوبية للسفينة بالرسو في هافانا، كما رفضت ميامي أيضًا قبول اللاجئين. ومع عدم وجود خيار آخر، عادت السفينة إلى ألمانيا. ولحسن الحظ، أعلنت أربع دول أوروبية (إنجلترا وفرنسا وهولندا وبلجيكا) قبل وصولها إلى ألمانيا، أنها ستسمح لنحو ربع اللاجئين بالنزول. هكذا وجدت عائلة موتولسكي نفسها في بلجيكا. أنهى معظم اللاجئين الذين بقوا على متن السفينة حياتهم في أحد معسكرات الإبادة. وفي بلجيكا، حصلت الأسرة على تأشيرة دخول إلى الولايات المتحدة، ولكن بعد أسبوع من استلامها، غزا الألمان بلجيكا. تم إرسال موتولسكي إلى فرنسا مع مجموعة من الأطفال. عبرت والدته وشقيقه وأخته الحدود سراً إلى سويسرا. وفي نهاية الحرب، جاءوا جميعًا إلى الولايات المتحدة، حيث تم لم شمل الأسرة مع الأب.
تخرج موتولسكي من كلية الطب في الولايات المتحدة الأمريكية. شارك كضابط في الحرب الكورية، ومنذ عام 1953، مع انتهاء الخدمة العسكرية، دخل مجال علم الوراثة الذي بدأ في التطور. وقال موتولسكي هذا الأسبوع: "إن فكرة أن الخلل في جين واحد يمكن أن يغير البروتين والنتيجة هي الإضرار بالعمليات البيوكيميائية في الجسم - أذهلتني". "كنت متحمسا لإمكانية اختبار إنزيم معيب، ناتج عن طفرة جينية، وبالتالي العثور على سبب المرض. في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي، بدأت البحث في أمراض الدم الوراثية. وفي ذلك الوقت تم نشر نموذج الشفرة الوراثية، لكن أدوات اختبار الحمض النووي لم تكن متاحة بعد، ولم يعرفوا بعد كيف تؤثر التغيرات في المادة الوراثية على بنية البروتين".
في دراساته في علم الوراثة لأمراض الدم، درس موتولسكي مرض الدم النادر لدى البشر (كثرة الكريات الحمر الوراثية). يدمر المرض خلايا الدم الحمراء. وقال موتولسكي: "كان لدينا نماذج من الفئران ولدت بهذا المرض الوراثي، تماما مثل البشر". "من خلال زرع خلايا الدم من الفئران السليمة في الفئران المريضة التي ولدت، تمكنا من علاج المرض. وكانت هذه هي المرة الأولى التي ينجحون فيها في علاج مرض وراثي من خلال عملية زرع نخاع العظم. واليوم يتم علاج الأشخاص المصابين بأمراض وراثية مختلفة بهذه الطريقة."
في عام 1956 أسس موتولسكي قسم علم الوراثة الطبية في كلية الطب بجامعة واشنطن في سياتل. وترأسها حتى عام 1989، ويواصل أبحاثه هناك حتى يومنا هذا. وهناك مرض دم آخر قام بالبحث عنه وهو شائع في دول الشرق الأوسط مثل العراق وإيران على سبيل المثال. في إسرائيل، المرض شائع بين المهاجرين من هذه البلدان. بسبب خلل وراثي، يفتقر المصابون بالمرض إلى إنزيم يسمى G6PD. "خلال دراسة المرض، لاحظنا أنه في المرضى الذين يعانون من نقص إنزيم G6PD، والذين يتناولون الأدوية المضادة للملاريا، يتم تدمير خلايا الدم. في الستينيات سافرت إلى أفريقيا وسردينيا لدراسة العلاقة بين نقص الإنزيم والملاريا. فوجدت لدهشتي أن النقص في هذا الإنزيم يحمي من الملاريا. ربما يحتاج طفيل الملاريا إلى هذا الإنزيم وبالتالي لا يهاجم المرضى."
أشارت الدراسات التي أجريت على نقص إنزيم G6PD لأول مرة إلى العلاقة بين التركيب الوراثي والاستجابة للأدوية. وفي وقت لاحق، لاحظ موتولسكي هذا الارتباط في أمراض وراثية أخرى. على سبيل المثال، قبل التخدير أثناء الجراحة، يتلقى المرضى دواءً لإضعاف عضلات الساق. ومن المفترض أن يتم تحلل الدواء في الجسم خلال دقائق بواسطة إنزيم معين. بالنسبة لأولئك الذين يفتقرون إلى الإنزيم، فإن الدواء لا يتحلل ويعرض حياتهم للخطر. يقول موتولسكي: "توصلت إلى رأي مفاده أن الآثار الجانبية للأدوية ترجع جزئيًا إلى التغيرات في الإنزيمات، والتي تسبب ردود فعل غير مرغوب فيها للأدوية". وفي مقال كتبه حول هذا الموضوع في عام 1957، فتح مجالًا جديدًا، وهو علم الوراثة الدوائي، الذي يدرس تأثير التغيرات الجينية على الاستجابة للأدوية.
يقول موتولسكي: "من أجل تطوير البحث في هذا المجال، كنت بحاجة إلى المال". "شركات الأدوية التي طلبت منها المنحة نظرت إلي وكأنني سقطت من المريخ. لقد بدت العلاقة بين علم الصيدلة وعلم الوراثة سخيفة تمامًا". لقد تم توضيح هذا الارتباط بين الأدوية والبنية الجينية منذ ذلك الحين، وأصبحت النتائج المدهشة واضحة كل صباح. سيكون من الممكن في المستقبل تطوير الطب الشخصي، والذي سيتم تصميمه وفقًا للبنية الجينية للفرد. يعتبر موتولسكي والد علم الوراثة الدوائي.
دفعت دراسات أمراض الدم الوراثية موتولسكي إلى فحص الخلفية الجينية لأمراض الأوعية الدموية. واختبر أعضاء فريقه ما إذا كان المرضى الذين نجوا من النوبات القلبية لديهم نمط دهني في دمائهم، مما قد يشير إلى عوامل وراثية للمرض. يقول موتولسكي: "في ذلك الوقت، كان يعمل في فريقي باحث يُدعى يوسف غولدشتاين". "وجد غولدشتاين أن الأشخاص الذين يعانون من ارتفاع مستوى الكوليسترول في الدم قد يصابون بنوبة قلبية في سن مبكرة. وكانت هذه هي الخطوة الأولى للعثور على الخلفية الجينية للكوليسترول الزائد." انتقل غولدشتاين للعمل في تكساس وحصل في عام 1989 على جائزة نوبل لاكتشافه الجين، وهو خلل يؤدي إلى ارتفاع مستوى الكوليسترول وارتفاع خطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية.
الأمراض التي تنتج عن خلل في جين واحد نادرة. إن معظم الأمراض الشائعة في المجتمع الغربي - مثل مرض الزهايمر، ومرض باركنسون، وأمراض القلب والأوعية الدموية، والربو، والسكري، وهشاشة العظام، وأيضا الأمراض العقلية مثل الفصام - تتطور بسبب التفاعلات بين العديد من الجينات. تتيح تقنيات اليوم البدء في تحديد موقع بعض الجينات من المجموعة الجينية لكل مرض؛ ولكن لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه حتى يتم فهم كيفية عمل الجينات المختلفة جنبًا إلى جنب وكيف يمكن للتفاعلات بينها وبين البيئة أن تساهم في تطور الأمراض المعقدة.
أدى الارتباط بين علم الوراثة والبيئة إلى ظهور مجال جديد - علم الوراثة البيئية، وكان موتولسكي أيضًا من بين مؤسسيه. ويوضح قائلاً: "من السهل نسبيًا التحقق من العلاقة بين علم الوراثة والبيئة عندما يتعلق الأمر بنقص أحد الإنزيمات". "يمكنك رؤية هذه الظاهرة في مرض وراثي شائع بين اليابانيين وسكان شرق آسيا، حيث يوجد نقص في الإنزيم الذي يكسر الكحول. هؤلاء الأشخاص لن يدمنوا الكحول أبدًا، لأنهم بعد شربه يشعرون بهبات ساخنة".
مثال آخر هو نقص الإنزيم الذي يكسر اللاكتوز - السكر الموجود في الحليب. لدى الأطفال إنزيم يكسر اللاكتوز، وهذا يسمح لهم بهضم حليب الثدي. مع التقدم في السن، يختفي الإنزيم، ولهذا السبب يتفاعل الكثير من الناس مع شرب الحليب ومنتجاته مع آلام في المعدة ومشاكل في الجهاز الهضمي المختلفة. اتضح أن الأشخاص الذين لديهم "ثقافة الحليب" - حيث تحتل منتجات الألبان مكانًا مهمًا في قائمتهم منذ الصغر - قد طوروا طفرة يستمر فيها إنتاج الإنزيم حتى بعد توقف الرضاعة الطبيعية.
اكتشف موتولسكي وجود علاقة بين مستوى إنزيم معين في الدم، والذي يحدده التركيب الجيني لكل فرد، وبين مدى تحلل حمض الفوليك (أحد فيتامينات المجموعة ب، المرتبط بتكوين خلايا الدم الحمراء). ). ويوضح قائلاً: "في كل مجموعة سكانية هناك أفراد لديهم تركيبات وراثية مختلفة إلى حد ما". "في أولئك الذين يؤدي تكوينهم الجيني إلى إنتاج كمية قليلة جدًا من حمض الفوليك، يرتفع مستوى مادة أخرى، وهي الهوموسيستين، مما قد يزيد من خطر الإصابة بنوبة قلبية. يجب أن يحصل هؤلاء الأشخاص على مكملات حمض الفوليك في نظامهم الغذائي. ويسمى هذا المجال علم الوراثة الغذائية - والذي يتعامل مع الاحتياجات الغذائية التي تعتمد على البنية الجينية."
في السنوات الأخيرة، اهتم موتولسكي بعلم الوراثة الجزيئي لرؤية الألوان. يعاني حوالي 8% من الرجال من مشكلة في الرؤية الحمراء والخضراء. يتم تعريفهم على أنهم مصابون بعمى الألوان بدرجة أو بأخرى. ووجد الباحثون أنه بالنسبة لرؤية كل من الألوان الثلاثة الأساسية - الأحمر والأخضر والأزرق - فإن بروتينًا خاصًا، مشفرًا بواسطة جين منفصل، هو المسؤول. ووجدوا أيضًا أن الجين المسؤول عن تكوين البروتين للرؤية الحمراء ليس هو نفسه لدى الجميع: ففي نصف السكان يوجد البروتين في نسخة واحدة وفي النصف الآخر في نسخة أخرى. وتختلف النسختان عن بعضهما البعض بحمض أميني واحد.
يقول موتولسكي: "لقد اختبرنا الإدراك الحسي للون الأحمر لدى البشر الذين يختلفون عن بعضهم البعض في النسخة البروتينية، وتبين أن الاختلاف بين نسختي الجين يسبب اختلافا في إدراك اللون الأحمر. في كلتا الحالتين ترى اللون "الأحمر"، ولكن اللونين الأحمرين ليسا متماثلين. وبعبارة أخرى، فإن التغيير البسيط في الحديقة يخلق تصورًا مختلفًا للون." ووفقا له، فإن الشيء نفسه قد يحدث أيضا في الجهاز العصبي: "ربما يدرك كل منا البيئة بطريقة مختلفة، وذلك بسبب الاختلافات في الجهاز العصبي بين الناس. قد يكون هذا هو الدليل الأول لعلم النفس الجزيئي."
إسرائيل هي "حلم كل عالم وراثة"، كما يقول موتولسكي، الذي أجرى على مر السنين الكثير من الأبحاث حول السكان اليهود. درس الأمراض الوراثية بين اليهود الأشكناز والجوانب الوراثية للتاريخ اليهودي. يقول: "من الممكن أن يكون الميل إلى البحث في علم الوراثة والتاريخ اليهودي متجذرًا في ذكرياتي الماضية في أوروبا". في السبعينيات قام بفحص السكان اليهود الأشكناز في أوروبا. ووجد أن 70% من المجموعة الجينية اليهودية-الأشكنازية في أوروبا تأتي من مصدر غير يهودي. كان موتولسكي أحد مؤسسي الاستشارة الوراثية، وعلى مر السنين قام برعاية أجيال من علماء الوراثة الذين اكتسبوا شهرة عالمية.
المجال الأكثر إثارة الذي يتوقع أن يتطور في المستقبل هو علم الوراثة العصبية - فهم العلاقة المتبادلة بين علم الوراثة وعلم الأعصاب. وقال: "إذا كان علي أن أبدأ بحثي في مجال علم الوراثة اليوم، فهذا هو المجال الذي سأختاره". "نحن نفهم الجينوم البشري والآليات الوراثية بشكل جيد إلى حد ما، ولكننا لا نعرف إلا القليل عن الدماغ. أود أن أدخل في سبات اليوم وأستيقظ بعد 40 عامًا."
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~775142186~~~25&SiteName=hayadan
