خريطة وراثية جديدة تكشف كيف تؤدي آلاف الجينات إلى الإصابة بالمرض

تُظهر طريقة جديدة لرسم خرائط على مستوى الجينوم أخيرًا كيف ترتبط آلاف الجينات بتسبب المرض.

يعمل الباحثون في مجال الطب الحيوي بشكل مكثف لتحديد الجينات التي تساهم في الإصابة بالمرض، بهدف طويل المدى يتمثل في تطوير علاجات تستهدف تلك الجينات بدقة وتساعد على استعادة الصحة الطبيعية.

عندما يمكن إرجاع المرض إلى جينة معيبة واحدة، فإن الطريق إلى الأمام غالبًا ما يكون واضحًا نسبيًا. ومع ذلك، فإن معظم الأمراض أكثر تعقيدًا بكثير. وفي كثير من الحالات، تشارك العشرات أو المئات أو حتى الآلاف من الجينات، مما يجعل من الصعب للغاية فهم كيفية تفاعلها وتسببها في المرض.

يمكن لنهج رسم الخرائط الجينية الذي تم تطويره حديثًا أن يساعد في التغلب على هذا التحدي. وفي دراسة نشرت في طبيعةاستخدم علماء من معاهد جلادستون وجامعة ستانفورد طريقة واسعة النطاق تفحص تأثيرات كل جين داخل الخلية. أتاحت لهم هذه الإستراتيجية ربط الأمراض والصفات بالأنظمة الوراثية التي تتحكم فيها. قد تساعد الخرائط الناتجة في فك التشابكات البيولوجية المعقدة وتحديد الجينات التي يمكن أن تكون أهدافًا واعدة للعلاج.

“يمكننا الآن أن ننظر عبر كل جين في الجينوم ونحصل على فكرة عن كيفية تأثير كل جين على نوع معين من الخلايا”، كما يقول جلادستون كبير الباحثين أليكس مارسون، دكتوراه في الطب، دكتوراه، كوني وبوب لوري مدير معهد جلادستون-جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو لعلم المناعة الجينومية، الذي شارك في قيادة الدراسة. “هدفنا هو استخدام هذه المعلومات كخريطة لاكتساب رؤى جديدة حول كيفية تأثير جينات معينة على سمات معينة.”

العثور على “لماذا” وراء المخاطر الجينية

لسنوات عديدة، اعتمد العلماء على “دراسات الارتباط على مستوى الجينوم”، والتي تدرس الارتباط الحمض النووي أعداد كبيرة من السكان لتحديد الاختلافات الجينية المرتبطة بالأمراض والصفات الأخرى. وقد أنتجت هذه الدراسات كميات هائلة من البيانات، ولكن ترجمة هذه النتائج إلى تفسيرات بيولوجية واضحة غالبًا ما تكون صعبة، خاصة بالنسبة للحالات التي تتأثر بالعديد من الجينات.

يقول المؤلف الأول مينيتو أوتا، الحاصل على دكتوراه في الطب: “حتى مع هذه الدراسات، لا تزال هناك فجوة كبيرة في فهم بيولوجيا المرض على المستوى الجيني”. أوتا هو باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر جلادستون مارسون، وكذلك في مختبر عالم ستانفورد جوناثان بريتشارد، دكتوراه. “نحن ندرك أن العديد من المتغيرات ترتبط بالمرض، ولكننا لا نفهم السبب”.

ويشبه أوتا الوضع بوجود خريطة توضح أين تبدأ الرحلة وتنتهي، لكنها لا تقدم أي معلومات حول الطرق التي تربط بين النقطتين.

يقول بريتشارد، أستاذ علم الأحياء وعلم الوراثة في جامعة ستانفورد والذي شارك في قيادة الدراسة مع مارسون: “لفهم السمات المعقدة، نحتاج حقًا إلى التركيز على الشبكة”. “كيف نفكر في علم الأحياء عندما تؤثر آلاف وآلاف الجينات، ذات الوظائف المختلفة، على سمة ما؟”

الجمع بين تجارب الخلايا والبيانات الوراثية البشرية

ولمعالجة هذه المشكلة، اعتمد فريق البحث على مصدرين مختلفين للبيانات.

أحدهما جاء من خط خلايا سرطان الدم البشري الذي يستخدم عادة لدراسة خصائص خلايا الدم الحمراء. في العمل السابق، أ مع قام الباحث غير المشارك في الدراسة الحالية بإيقاف كل جين في هذا الخط الخلوي بشكل منهجي وسجل كيف أدى فقدان كل جين إلى تغيير النشاط الجيني.

ثم قامت مجموعة مارسون بدمج هذه المعلومات مع بيانات من البنك الحيوي في المملكة المتحدة، والتي تتضمن تسلسلات جينية لأكثر من 500 ألف شخص. قام أوتا بتحليل مجموعة البيانات لتحديد الأفراد الذين يعانون من تغيرات جينية أدت إلى تقليل وظيفة الجينات وتغيير سمات خلايا الدم الحمراء.

وقد أتاح جمع مجموعات البيانات هذه للباحثين بناء خريطة تفصيلية لشبكات الجينات التي تؤثر على خلايا الدم الحمراء. وكانت النتيجة صورة معقدة للغاية للتفاعلات الجينية، لا توفر نقطة البداية ونقطة النهاية فحسب، بل توفر أيضًا العديد من الروابط التي تربط بينهما.

ووجد الفريق أيضًا أن بعض الجينات تؤثر على العديد من العمليات البيولوجية في وقت واحد، مما يؤدي إلى زيادة بعض الأنشطة وتقليل أنشطة أخرى. أحد الأمثلة على ذلك هو SUPT5H، وهو الجين المرتبط بالثلاسيميا بيتا، وهو اضطراب في الدم يتداخل مع إنتاج الهيموجلوبين ويمكن أن يسبب فقر الدم المعتدل إلى الشديد. قام الباحثون بربط SUPT5H بثلاثة برامج رئيسية لخلايا الدم: إنتاج الهيموجلوبين، ودورة الخلية، والالتهام الذاتي. كما أظهروا كيف يغير الجين كل عملية إما عن طريق زيادة أو تقليل نشاط الجين.

يقول بريتشارد: “ينظم SUPT5H جميع المسارات الرئيسية الثلاثة التي تؤثر على الهيموجلوبين”. “إنه ينشط تخليق الهيموجلوبين، ويبطئ دورة الخلية، ويبطئ عملية الالتهام الذاتي، والتي لها معًا تأثير تآزري.”

لماذا هذه الخرائط الجينية مهمة لعلم المناعة؟

إن القدرة على الكشف عن المسارات الجينية التفصيلية التي تحكم كيفية عمل الخلايا يمكن أن تؤثر بشكل كبير على البحوث البيولوجية المستقبلية وتطوير الأدوية.

على الرغم من أن الدراسة كشفت عن رؤى محددة حول كيفية تشكيل شبكات الجينات لسلوك خلايا الدم، إلا أن التقدم الأكبر يكمن في الطريقة نفسها. ويمكن الآن تطبيق هذا النهج على أنواع أخرى من الخلايا البشرية، مما يمكن الباحثين من الكشف عن الأنماط الجزيئية التي تكمن وراء العديد من الأمراض.

بالنسبة لمختبر مارسون، الذي يركز على فهم الخلايا التائية والجهاز المناعي، يمكن لهذه التقنية أن تفتح الباب أمام العديد من الاكتشافات الجديدة.

يقول مارسون: “إن العبء الجيني المرتبط بالعديد من أمراض المناعة الذاتية، ونقص المناعة، والحساسية يرتبط بشكل كبير بالخلايا التائية”. “نحن نتطلع إلى تطوير خرائط تفصيلية إضافية من شأنها أن تساعدنا على فهم البنية الجينية وراء هذه الأمراض التي تنتقل عن طريق المناعة.”

المرجع: “النمذجة السببية للتأثيرات الجينية من الهيئات التنظيمية إلى البرامج إلى السمات” بقلم مينيتو أوتا، وجيفري ب. سبنس، وتوني زينج، وإيما دان، ونيخيل ميليند، وألكسندر مارسون، وجوناثان ك. بريتشارد، 10 ديسمبر 2025، طبيعة.
دوى: 10.1038/s41586-025-09866-3

المؤلفون هم: مينيتو أوتا، جيفري سبنس، توني زينج، إيما دان، نيخيل ميليند، ألكسندر مارسون، وجوناثان بريتشارد. تم تمويل هذا البحث من قبل المعاهد الوطنية للصحة، ومؤسسة سيمونز، وجائزة لويد ج. أولد ستار، ومعهد باركر للعلاج المناعي للسرطان، ومعهد الجينوم المبتكر، ومؤسسة لاري إل. هيلبلوم، ومركز التميز في شمال كاليفورنيا JDRF، وعائلة بايرز، ك. جوردان، ومبادرة كريسبر لعلاج السرطان، ومؤسسة أستيلاس للأبحاث حول الاضطرابات الأيضية، ومؤسسة تشوجاي لعلوم اكتشاف الأدوية المبتكرة، وEMBO لما بعد الدكتوراه. الزمالة.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.