في الماضي، كان أقصى أمل للباحثين هو تسجيل كل جزء من الحمض النووي البشري. المشروع اكتمل في 2003، بإعلان مشروع الجينوم البشري. √
الخطوة التالية كانت في غاية الأهمية: تسجيل وظائف كل هذه الجينومات وكيف تتأثر في خريطة واحدة يمكن استخدامها بحثيًا. هذه الخطوة استغرقت عقدين كاملين، لكنها باتت بين أيدينا الآن بإعلان خريطة كريسبر. √
فكيف فعل العلماء ذلك؟ وما أهميته؟
س/ج في دقائق
ما هو مشروع الجينوم البشري؟
مبادرة علمية طموحة لرصد تسلسل كل جزء من الحمض النووي البشري.
استقطب المشروع متعاونين من مؤسسات بحثية من جميع أنحاء العالم، بما في ذلك معهد وايتهيد للبحوث الطبية الحيوية التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، واكتمل في 2003.
لماذا الحديث عن المشروع مجددًا بعد عقدين كاملين؟
في 9 يونيو 2022، نشر فريق بحثي يقوده البروفيسور جوناثان وايزمان، دراسة جديدة مبنية على المشروع، قدمت أول خريطة وظيفية شاملة للجينات التي يتم التعبير عنها في الخلايا البشرية،
بيانات الدراسة تربط كل جين بوظيفته في الخلية، وهي تتويج لسنوات من التعاون على نهج (Perturb-seq).
لغز الـ 1.5% | نختلف عن أسلافنا بفارق جينومي طفيف.. ما الذي جعل البشر بشرًا؟ | س/ج في دقائق
ما هو نهج Perturb-seq؟
للتبسيط، تخيل مثلًا زر تشغيل / إيقاف / إعادة تشغيل الهاتف الذي تقرأ من خلاله الآن.
نهج Perturb-seq “المعروف أيضًا بـ CRISP-seq و CROP-seq” يقوم بنفس الوظيفة، لكن على الجينات، وبعمق غير مسبوق.
يشير النهج إلى طريقة لإجراء تسلسل الحمض النووي الريبي أحادية الخلية (scRNA-seq) على شاشات الاضطراب الوراثي المجمعة “أداة قوية لتشريح الشبكات الجينية وظيفيًا في خلايا الثدييات”، بما يعني جمع عمليات تعطيل الجينات المتعددة CRISPR مع تسلسل الحمض النووي الريبي أحادي الخلية، لتقييم الأنماط الظاهرية للتعبير الجيني الشامل لكل اضطراب.
بالنهاية، يجري إجراء تحليلات المعلوماتية الحيوية الكفيلة بكشف عواقب تعطيل كل جين.
كيف تعمل طريقة Perturb-seq؟
تستخدم طريقة Perturb-seq تحرير الجينوم CRISPR-Cas9 لإدخال تغييرات جينية في الخلايا. ثم تستخدم تسلسل الحمض النووي الريبي أحادي الخلية لالتقاط معلومات حول RNAs التي يجري التعبير عنها نتيجة تغيير جيني معين.
نظرًا لأن RNAs تتحكم في جميع جوانب سلوك الخلايا، يمكن أن تساعد هذه الطريقة في فك شفرة التأثيرات الخلوية العديدة للتغيرات الجينية.
في 2021، استخدم الباحثون Perturb-seq لاستكشاف كيفية تفاعل الجينات البشرية والفيروسية على مدار الإصابة بفيروس HCMV، وهو فيروس هربس شائع.
في الدراسة الجديدة، وسع الباحثون الطريقة لتشمل الجينوم بأكمله.
تقنية كريسبر | هل تحدت جائزة نوبل في الكيمياء اعتراضات دينية وأخلاقية؟ | فادي داوود
وماذا يعني الوصول إلى تلك الخريطة عمليًا؟
نهج Perturb-seq معروف بين الباحثين منذ نشره لأول مرة في 2016. لكن استخدامه اقتصر على مجموعات محدودة من الجينات وبتكلفة كبيرة.
الآن، بفضل خريطة Perturb-seq الضخمة، بات الباحثون يملكون: نسخة جديدة وموسعة من Perturb-seq – متاحة عبر الإنترنت – مجانية – تقدم ربطًا كاملًا للعلاقات بين الأنماط الجينية والظاهرية – مع قواعد بيانات شاملة تمنحهم النتائج المطلوبة دون الحاجة لإجراء أي تجارب.
هذا يعني بشكل أبسط أن الباحثين مستقبلًا لن يبدأوا أبحاثهم من الصفر، بل سيتعمقون في الإجابة على أسئلة بيولوجية متنوعة، واستكشاف التأثيرات الخلوية للجينات ذات الوظائف التي لم تكن معروفة، دون الحاجة لإعادة اختراع العجلة.
ستتيح كذلك إجراء جميع أنواع التحليلات التي لم يفكر فيها الباحثون في أحد فروع علم الأحياء عبر باحثين في فروع أخرى.
باختصار شديد، سيتمكن الباحثون من البناء على ما توصل إليه آخرون فعلًا، بما يسرع مسيرة العلوم، وبينها تلك التي تستهدف أمراضًا معقدة، بطرق لم تكن معروفة من قبل.
الطفرات لا عشوائية | أول دليل علمي على افتراض خاطئ في نظرية داروين! | س/ج في دقائق
وما هي الخطط المستقبلية لاستخدام النهج الجديد؟
باستخدام خطوط خلايا سرطان الدم البشري وكذلك الخلايا غير السرطانية المشتقة من شبكية العين، طبق الباحثون Perturb-seq على أكثر من 2.5 مليون خلية، واستخدموا البيانات لبناء خريطة شاملة تربط الأنماط الجينية بالأنماط الظاهرية.
يأمل الباحثون مستقبلًا استخدام Perturb-seq على أنواع مختلفة من الخلايا إلى جانب خط الخلايا السرطانية التي بدأوا فيها.
كما يأملون في مواصلة استكشاف خريطتهم لوظائف الجينات، ويأملون أن يفعل الآخرون الشيء نفسه.
تقنية كريسبر | إلغاء حساسية القطط يفتح الباب أمام “تصنيع الإنسان” بمواصفات الجودة| س/ج في دقائق
وما هي تطبيقات استخدام هذه الخريطة؟
كان التطبيق الأول والأكثر وضوحًا هو البحث في الجينات ذات الوظائف غير المعروفة.
نظرًا لأن الخريطة بها أنماطًا ظاهرية للعديد من الجينات المعروفة، فيمكن للباحثين استخدام البيانات لمقارنة الجينات غير المعروفة بالجينات المعروفة والبحث عن نتائج نسخ مماثلة.
ولأن Perturb-seq يتعامل مع كل خلية بمفردها، فيمكن للباحثين استخدام البيانات للنظر في أنماط ظاهرية أكثر تعقيدًا تصبح مشوشة عند دراستها مع بيانات من خلايا أخرى.
استخدم الباحثون أيضًا مجموعة البيانات الخاصة بهم لدراسة كيفية استجابة الميتوكوندريا، التي تطورت من بكتيريا تحمل 13 جينًا في جينومها، لأن داخل الحمض النووي يرتبط حوالي 1000 جين بطريقة ما بوظيفة الميتوكوندريا.
هل هناك مصادر إضافية لمزيد من المعرفة؟
الخريطة الجديدة المستندة إلى كريسبر تربط كل جين بشري بوظيفته (bigthink)
موقع الخريطة الرسمي
موضوعات متعلقة
نسخة للطباعة
