لقد وجد أن الفوضى الجينية في حمضنا النووي تؤثر على الشيخوخة

قام العلماء بتسلسل الجينوم الكامل لأكثر من مائة خلية فردية من رجل يبلغ من العمر 74 عامًا واكتشفوا تنوعًا غير متوقع. في بعض الخلايا، تم اكتشاف فروع كروموسومية إضافية، وفي حالات أخرى كانت هناك أجزاء مفقودة، وكانت هناك عمليات إدخال صغيرة وازدواجية وأجزاء محذوفة من الحمض النووي. وفي عدد من خلايا الدم، تم فقدان كروموسوم Y بالكامل. تسمى هذه الاختلافات الفسيفساء – إنها مثل “الفوضى” الجينية، حيث تحتفظ كل خلية بتاريخها الخاص من التغييرات. تم نشر نتائج الدراسة على خادم ما قبل الطباعة com.bioRxiv.

يقول جو لوكيت، من كلية الطب بجامعة هارفارد، وأحد مؤلفي البحث: “كانت هناك بعض الخلايا التي تعرضت لأضرار بالغة”.

الغرض من الدراسة والإمكانات الطبية

توفر النتائج أول نظرة تفصيلية حول مدى اختلاف الجينوم داخل الفرد الواحد. وهذا جزء من مشروع تجريبي للكونسورتيوم يهدف إلى إنشاء كتالوج طفرات الخلايا من 19 عضوًا في 150 متبرعًا. سيسمح لنا مثل هذا المورد بدراسة كيفية تأثير الاختلافات داخل الخلايا على خطر الإصابة بالسرطان وأمراض القلب والأوعية الدموية وغيرها من الأمراض.

في السابق، كان يُعتقد أن جينوم جميع الخلايا البشرية هو نفسه. النهج الكلاسيكي لتسلسل الحمض النووي عادة ما يقوم بتحليل الحمض النووي المستخرج من آلاف أو ملايين الخلايا في وقت واحد، مما أدى إلى متوسط ​​النتائج وإخفاء الاختلافات النادرة. لذا فإن فكرة أن الخلايا الفردية يمكن أن تحتوي على طفرات فريدة كانت مألوفة، ولكن حجم ومدى وتنوع الفسيفساء التي كشف عنها تسلسل الخلية الواحدة هو الاكتشاف الحقيقي.

يقول سويتشي سانو، الخبير في فسيفساء القلب والأوعية الدموية: «أنا واثق من أن هذا المجال سوف يتطور بسرعة كبيرة».

كيف رأى العلماء الطفرات النادرة

يعد تحديد تسلسل الحمض النووي لخلية واحدة مهمة صعبة للغاية. تحتوي كل خلية على نسختين فقط من الجينوم، وبالتالي فإن أدنى خطأ يمكن أن يؤدي إلى تحريف النتيجة. واستخدم الباحثون الطريقة التضخيم الأولي، والذي يصنع نسخًا إضافية من الحمض النووي للخلية بالكامل، مما يسمح بتسلسلها بدقة.

وبهذه الطريقة أصبح من الممكن تحديد الطفرات المفقودة عند تحليل مئات الخلايا في نفس الوقت. على سبيل المثال، أظهرت بعض الخلايا تغيرات تتفق مع التعرض لدخان التبغ، مما يوضح كيف تترك بيئتنا بصمات على الجينوم لدينا.

الفوضى وعواقب الطفرات

وباستخدام الخوارزميات، حدد العلماء بشكل تقريبي ما إذا كانت الطفرات قد حدثت في سن مبكرة أو في مرحلة البلوغ. على سبيل المثال، يرتبط فقدان كروموسوم Y في خلايا الدم بزيادة خطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية والنوبات القلبية.

ويضيف لوكيت: “إنه لأمر استثنائي أن نرى كيف تحافظ الخلايا الفردية على تاريخ الطفرات الخاصة بها، وأحيانًا مع عقود من التنوع”.

والخطوة الرئيسية التالية هي فهم الطفرات الضارة حقًا وأيها محايدة وجزء من الشيخوخة الطبيعية.

يقول لوكيت: “إذا وجدت الكثير من الطفرات في فحص السرطان، فهذا ليس أمرًا سيئًا دائمًا. عليك أن تعرف ما الذي يجب مقارنته وما الذي يعتبر طبيعيًا”.

لماذا هذا مهم للطب؟

سيساعد كتالوج الفسيفساء على التنبؤ بالأمراض بشكل أكثر دقة وتخصيص العلاج والتنبؤ بالمخاطر قبل ظهور الأعراض. قد تفسر الاختلافات بين الخلايا سبب اختلاف نتائج المرض بين شخصين لديهما اختبارات مماثلة.

في النهاية، تبين أن هناك شخصًا واحدًا مختبر صغير للتطورحيث تقوم كل خلية بتخزين سجل منفصل للتغييرات. إن تعلم قراءة هذه القصص هو المفتاح لطب أكثر دقة وشخصية في المستقبل.