الخارطة الجينية

مفهوم الخارطة الجينية:

الخريطة الجينية هي نوع من خرائط الكروموسوم التي تُظهر المواقع النسبية للجينات والسمات المهمة الأخرى، حيث تستند الخريطة إلى فكرة الارتباط مما يعني أنه كلما اقترب الجينان من بعضهما البعض على الكروموسوم زاد احتمال توريثهما معًا، وباتباع أنماط الوراثة يتم تحديد المواقع النسبية للجينات على طول الكروموسوم.

ما هو رسم الخرائط الجينية؟

كان من بين الأهداف الرئيسية لمشروع الجينوم البشري (HGP) تطوير أدوات جديدة وأفضل وأرخص تكلفة لتحديد الجينات الجديدة وفهم وظيفتها، وإحدى هذه الأدوات هي رسم الخرائط الجينية، حيث يمكن لرسم الخرائط الجينية – وتسمى أيضًا خرائط الارتباط – أن تقدم دليلًا قاطعًا على أن المرض الذي ينتقل من الوالدين إلى الطفل مرتبط بجين واحد أو أكثر، إذ يوفر رسم الخرائط أيضًا أدلة حول الكروموسوم الذي يحتوي على الجين وتحديد مكان تواجد الجين على ذلك الكروموسوم.

تم استخدام الخرائط الجينية بنجاح للعثور على الجين المسؤول عن الاضطرابات الموروثة النادرة نسبيًا من جين واحد مثل: التليف الكيسي وحثل دوشين العضلي، وتعد الخرائط الجينية مفيدة أيضًا في توجيه العلماء إلى العديد من الجينات، والتي يُعتقد أنها تلعب دورًا في تطوير اضطرابات أكثر شيوعًا مثل الربو وأمراض القلب والسكري والسرطان والحالات النفسية.

كيف تصنع الخريطة الجينية؟

لإنتاج خريطة جينية يقوم الباحثون بجمع عينات الدم أو الأنسجة من أفراد العائلات التي ينتشر فيها مرض أو سمة معينة، وباستخدام تقنيات معملية مختلفة يقوم العلماء بعزل الحمض النووي من هذه العينات وفحصها بحثًا عن أنماط فريدة لا تظهر إلا في أفراد الأسرة الذين لديهم المرض أو السمة، حيث يشار إلى هذه الأنماط المميزة في القواعد الكيميائية التي تتكون منها الحمض النووي بالعلامات.

لا تحدد علامات الحمض النووي في حد ذاتها الجين المسؤول عن المرض أو السمات، لكن يمكنهم إخبار الباحثين بشكل تقريبي بمكان وجود الجين على الكروموسوم، وهذا هو السبب بحيث عندما تتطور البويضات أو الحيوانات المنوية، فإن الكروموسومات المزدوجة التي تشكل تبادل جينوم الشخص تمتد من الحمض النووي، يمكن التفكير في الأمر على أنه عملية خلط وتسمى إعادة التركيب، إذ يحتوي الكروموسوم الوحيد في الخلية التناسلية على بعض امتدادات الحمض النووي الموروثة من أم الشخص وبعضها من والده.

إذا كان جين معين قريبًا من علامة الحمض النووي، فمن المحتمل أن يظل الجين والعلامة معًا أثناء عملية إعادة التركيب، ومن المحتمل أن ينتقلوا معًا من الوالدين إلى الطفل، وإذا كان كل فرد من أفراد الأسرة مصاب بمرض أو سمة معينة يرث أيضًا علامة (DNA) معينة فمن المحتمل جدًا أن يكون الجين المسؤول عن المرض بالقرب من تلك العلامة.

كلما زاد عدد علامات الحمض النووي الموجودة على الخريطة الجينية، زادت احتمالية وجود علامة واحدة على الأقل بالقرب من جين المرض وسيكون من الأسهل على الباحثين التركيز على هذا الجين، كان أحد الإنجازات الرئيسية الأولى لـ (HGP)هو تطوير خرائط كثيفة للعلامات موزعة بالتساوي عبر الجينوم البشري بأكمله.

ما هي الواسمات الجينية؟

تتكون الواسمات نفسها عادة من حمض نووي لا يحتوي على جين، ولكن نظرًا لأن الواسمات يمكن أن تساعد الباحث في تحديد موقع الجين المسبب للمرض فهي ذات قيمة كبيرة لتتبع وراثة السمات عبر أجيال من الأسرة، إذ أدى تطوير خرائط جينية سهلة الاستخدام إلى جانب التسلسل الناجح لـ (HGP) للجينوم البشري بأكمله إلى تقدم كبير في أبحاث الجينات.

أدت الجودة المحسنة للبيانات الجينية إلى تقليل الوقت المطلوب لتحديد الجين من فترة سنوات إلى في كثير من الحالات مسألة أشهر أو حتى أسابيع، كما أن بيانات الخرائط الجينية التي تم إنشاؤها بواسطة مختبرات (HGP) متاحة مجانًا للعلماء من خلال قواعد البيانات التي تحتفظ بها المعاهد الوطنية للصحة والمركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية التابع للمكتبة الوطنية للطب، بالإضافة إلى متصفح الجينوم.

خريطة جينية للأمراض:

بالنسبة للبشر والكائنات الحية النموذجية، مثل الديدان والذباب فإن توفر خرائط تعدد الأشكال المتسلسلة عالية الكثافة يسهل بشكل كبير رسم الخرائط واستنساخ الجينات بسرعة، وتتمثل المزايا الرئيسية لمعظم الأشكال الجزيئية في حقيقة أنها ذات طابع مشفر ومحايدة بشكل عام، والغالبية العظمى من تعدد الأشكال التسلسلية هي تعدد الأشكال أحادي النوكليوتيدات (SNPs).

النهج الأكثر مباشرة لاكتشاف (SNP) هو تسلسل منتج (PCR) الذي يغطي تعدد الأشكال، ولكن هذا مكلف للغاية ويتطلب عمالة مكثفة للتنميط الجيني عالي الإنتاجية، ولهذا السبب تم تطوير العديد من الاستراتيجيات والطرق المختلفة لاكتشاف النيوكلوتايد بشكل أكثر كفاءة، وبشكل عام يمكن تجميع المقاييس في استراتيجيات، حيث يتم تحديد طبيعة (SNP) عن طريق التحليل المباشر لمنتج (PCR) الأساسي، وتلك التي تتطلب اختبارًا ثانويًا يتم إجراؤه على منتج التضخيم الأولي.

يُعد مرض ذبول الصنوبر (PWD)، الذي تسببه نيماتودا خشب الصنوبر (PWN)، حاليًا أكبر تهديد لغابات الصنوبر في أوروبا ودول شرق آسيا بما في ذلك اليابان، حيث يؤدي إنشاء خريطة ارتباط مفصلة لواسمات الحمض النووي وتحديد جينات مواقع مقاومة الأشخاص ذوي الإعاقة إلى تحسين المقاومة، وبالإضافة إلى أنواع الصنوبر الأخرى المعرضة أيضًا للأشخاص ذوي الإعاقة.

المثقبية البروسية هي العامل المسبب لمرض النوم الأفريقي في البشر وتساهم في مرض “ناجانا” المنهك في الماشية، حتى الآن لا نعرف سوى القليل عن الجينات التي تحدد مقاومة الأدوية وخصوصية العائل والتسبب في الإصابة والفوعة في هذه الطفيليات، حيث سمح توافر تسلسل الجينوم الكامل وقدرة الطفيل على الخضوع للتبادل الجيني بإجراء تحقيقات جينية في هذا الطفيل، تقدم الخريطة الجينية المقترنة بتسلسل الجينوم والقدرة على إجراء تهجينات نهجًا جديدًا لتحديد الجينات ذات الصلة بالمرض، والوقاية منه في هذا المرض المهم من خلال التحليل الجيني المتقدم والاستنساخ الموضعي.

العلاج بالجينات:

العلاج الجيني هو أسلوب تجريبي يستخدم الجينات لعلاج المرض أو الوقاية منه، وفي المستقبل قد تسمح هذه التقنية للأطباء بمعالجة اضطراب عن طريق إدخال جين في خلايا المريض بدلاً من استخدام الأدوية أو الجراحة، حيث يختبر الباحثون عدة طرق للعلاج الجيني بما في ذلك:

• استبدال الجين المتحور الذي يسبب المرض بنسخة صحية من الجين.

• تعطيل أو إخراج جين متحور يعمل بشكل غير صحيح.

• إدخال جين جديد في الجسم للمساعدة في محاربة المرض.

على الرغم من أن العلاج الجيني هو خيار علاجي واعد لعدد من الأمراض، بما في ذلك الاضطرابات الوراثية وبعض أنواع السرطان وبعض أنواع العدوى الفيروسية، إلا أن هذه التقنية لا تزال محفوفة بالمخاطر ولا تزال قيد الدراسة؛ للتأكد من أنها ستكون آمنة وفعالة، كما يتم حاليًا اختبار العلاج الجيني للأمراض التي ليس لها علاجات أخرى.