مولکول DNA چیست؟
هر سلول هستهای دارد و درون هسته کروموزومها قرار دارند که ۲۳ جفت هستند. از هر جفت کروموزوم یک نسخه از مادر (تخم) و دیگری از پدر (اسپرم) به فرزند میرسد. هر کروموزوم یک مولکول درشت به نام اسید داکسی ریبونوکلئیک یا همان DNA است. مجموع ۲۳ جفت مولکول DNA فرد حاوی تمام اطلاعات لازم برای تعیین صفاتی است که فرد را می سازد. DNA خود را به بخش های خاصی به نام ژن سازماندهی می کند که پروتئین های ضروری برای رشد و عملکرد بدن ما را رمزگذاری می کند. کدگذاری اختصاصی درون ژن ها از طریق ترکیب چهار باز DNA خاص به نامهای آدنین، تیمین، گوانین و سیتوزین انجام شده است.
ژنوم انسانی چیست؟
ژنوم انسان مجموعه ای کامل از DNA ، شامل تمام اطلاعات مورد نیاز برای حیات انسان است، که از ۳ میلیارد جفت باز تشکیل شده است.
ژنومیک چیست؟
اطلاعات ژنتیکی هر فردی در DNA آن فرد ذخیره می شود. DNA یک مولکول دو رشته ای طویل است که از بازهای آلی دوتایی ساخته شده است. ترتیب این جفت بازها در رشته DNA، به نام “توالی”، محتوی پیام ژنتیکی را تعیین می کند. به عبارتی ژن، توالی خاصی از این بازها است که حاوی اطلاعات لازم جهت ساخت یک محصول مانند یک هورمون یا آنزیم را فراهم می کند. انسان ها هزاران ژن دارند که در سراسر طول DNA و در قالب ۲۳ جفت کروموزوم بسته بندی شده است. ژنومیک، مطالعه تمام ژن های ژنوم انسان است.
تفاوت ژنومیک و ژنتیک چیست؟
ژنتیک معمولا به بررسی تک تک ژن ها و نقش آنها در بیماری یا وراثت اشاره دارد. ژنومیک به تمامیت اطلاعات ژنتیکی یک فرد اشاره دارد. ژنومیک به توالی ژنتیک ژن ها، ساختار و عملکرد آنها و همچنین تعاملات بین ژن ها می پردازد.
منظور از تعیین توالی کل ژنوم (WGS: Whole Genome Sequencing) چیست؟
امروزه تعیین توالی کل ژنوم انسانی ممکن شده است، تا بتواند اساسا “نقشه” ژنوم شخصی انسان را، تحت عنوان توالی کل ژنوم (WGS)، ارائه کند. دانستن بیشتر در مورد DNA، به انسان این امکان را می دهد که به سوی زندگی سالم تری حرکت کنید.
تفاوت تعیین توالی کل ژنوم (WGS) با ژنوتایپ کردن چیست؟
در بسیاری از خدمات ژنتیکی، فقط نواحی کوچک و شناخته شده ای از مولکول DNA بررسی می شود. اما اگر بخواهیم نواحی گسترده ترو تعداد تغییرات ژنتیکی بیشتری را در آن واحد در یک فرد بررسی کنیم از فن آوری تراشه ایی (ChIP) و فن آوری تعیین توالی پیشرفته (NGS: Next Generation Sequencing)، به عنوان گزینه ایی کارآمد و دقیق استفاده می کنیم. اما برای این نوع بررسی و استفاده از تراشه ها باید از قبل اطلاعاتی راجع به آن تغییرات داشته باشیم. نقطه قوت تعیین توالی کل ژنوم (WGS) ، جامع بودن آن است، زیرا تغییرات در کل ژنوم را بررسی کرده و انبوهی از داده ها را تولید می کند. این داده ها می توانند با برنامه های کاربردی و پیشرفته ژنومیک برای پردازش انواع تغییرات ژنتیکی مهم مورد استفاده قرار گیرند. در اصل از روش تعیین توالی کل ژنوم می توان برای بررسی هم انواع تغییرات شناخته شده و نیز انواع تغییرات منحصر به آن فرد، استفاده نمود.
پلی مورفیسم تک نوکلئوتیدی (SNP: Single Nucleotide Polymorphism) چیست؟
SNP یک تغییر در توالی DNA است که در مکان های خاص در ژنوم فرد اتفاق می افتد و از فراوانی قابل قبولی (تقریباً بیش از ۲%) در جمعیت مورد نظر برخوردار است و این تفاوت های کوچک، ساختار ژنتیکی فرد را تغییر می دهد.
چرا تعیین توالی کل ژنوم (WGS)، دارای اهمیت است؟
WGS از لحاظ تاریخی بر برنامه های تشخیصی بالینی متمرکز شده بود و در آن توجه کمتری به پیشگیری از بیماری و مدیریت سلامت داده شده بود. با این حال، علاقه به WGS در حال حاضر به عنوان بخشی از یک استراتژی مراقبت های بهداشتی پیشگیرانه فردی به سرعت در حال رشد است و با توجه به تشخیص زود هنگام بیماری، فرصتی برای درمان و نتایج بهبود بهتر بوجود می آورد.
منظور از ژنوم مرجع ایرانیان چیست؟
طی چند دهه اخیر، بشر همواره در پی آشکارسازی ارتباط و یا دخالت ژنتیک فرد در ابتلا به یک بیماری بوده و برای این منظور دست به تعیین تغییرات ژنتیکی فرد مورد بررسی زده است. بدون شک، تعداد بسیار زیادی تغییرات در توالی ژنوم فرد مورد بررسی یافته است. اما اینکه این تغییرات طبیعی بوده و یا با بیماری مذکور در ارتباط هستند، در مقایسه با توالی استاندارد، مشخص می شود. تا کنون توالی ژنتیکی فرد مورد بررسی با توالی استاندارد مربوط به جمعیت غیر ایرانی مقایسه می شده است. تفاوت ذخیره ژنتیکی جمعیت ایرانی با سایر جمعیت ها هم به لحاظ تنوع قومیتی و تبادل ژنتیکی که در طول تاریخ در اثر تغییرات وسیع جمعیتی، قابل پیش بینی بود و با نتایج بررسی مطالعه ژنتیکی گسترده پژوهشکده علوم غدد درون ریز و متابولیسم تایید شد.
لذا بررسی و تعیین توالی ژنتیکی مرجع، مختص جمعیت کشور ضروری بود. در این راستا با تعیین توالی کل ژنوم ۱۱۹۱ نفر و تعیین توالی تراشه ایی ۱۴۸۷۵ نفر با معیارهای علمی مختص به این نوع مطالعات، موفق به تعیین توالی ژنتیکی مرجع جمعیت ایران گردیدیم.
در تعیین ژنوم مرجع ایرانیان از کدام مطالعات استفاده شده است؟
منبع اصلی داده های مورد استفاده در تعیین ژنوم مرجع ایرانیان، مطالعه کوهورت «قند و لیپید تهران» با پیگیری طولی بیست ساله می باشد. اما در تکمیل داده های مربوطه و پوشش حداکثری ذخیره ژنتیکی کشورمان، تعداد زیادی از نمونه های مربوط به هموطنان عزیز از تمامی قومیت ها از طریق همکاری با آزمایشگاه های بزرگ و معتبر داخلی، تهیه و به مطالعه افزوده شد.
اگر ژنوم انسانی قبلا تعیین شده است تعیین ژنوم مرجع ایرانیان چه اهمیتی دارد؟
بله قبلا توسط کشورهای آمریکا، ژاپن، و دانمارک ژنوم مرجع جمعیتهای مذکور تعیین شده است اما فقط بخشی از تغییرات ژنتیکی در جمعیت های مختلف مشترک بوده و حتما قسمتی از تغییرات ژنتیکی در یک جمعیت، مختص همان جمعیت می باشد، و ما برای جمعیت ایرانی نیازمند ژنوم مرجع ایرانیان هستیم، لذا این داده های مرتبط با ژنوم “مرجع” ایرانیان است.
ارجحیت دستاورد ژنوم مرجع ایرانیان به سایر مطالعات مشابه چیست؟
مطالعات مشابه را به دو گروه مطالعات خارجی و مطالعات گروه های تحقیقاتی داخلی تقسیم می کنیم. نتیجه مطالعات مشابه خارجی که در تعیین ژنوم مرجع، برای سایر جمعیت ها من جمله کشور ایران، کاربرد چندانی ندارد. دستاورد ژنوم مرجع ایرانیان نسبت به مطالعه مشابه داخلی نیز حداقل سه ارجحیت دارد:
استفاده از تعیین توالی کل ژنوم نسبت به تعیین توالی اگزوم ها
حجم بزرگتر نمونه و بررسی تعداد افراد بیشتر در این مطالعه
استخراج داده های فنوتیپی از یک مطالعه کوهورت بسیار قدرتمند بیست ساله بجای یک مطالعه مقطعی
حال که این ژنوم مرجع ایرانیان تعیین شده چه کمکی به محققان ایرانی خواهد کرد؟
تا کنون به دلیل در دسترس نبودن چنین اطلاعات ذی قیمتی، محققان بیشتر به مطالعات ژنتیک پزشکی از نوع توصیفی در حوزه سلامت می پرداختند و در یافته های خود در خصوص تغییرات ژنتیکی یافت شده در یک وضعیت بالینی، با اطمینان قادر به بیان ارتباط یا نقش این تغییرات در وضعیت سلامت و بیماری نبودند. لذا از تاثیر اصلاح آن تغییر ژنتیکی یا اصلاح نتیجه آن تغییر ژنتیکی اطمینانی نداشته و در تاریکی تقدم و تفحص می کردند. اما با داشتن این ذخیره مرجع با ارزش، آگاهانه می توانند به تشخیص زود هنگام و درمان موثرتر بپردازند.
با مشخص شدن رفرانس پانل جمعیت ایرانی، چه کمکی به حوزه سلامت در ایران خواهد کرد؟
سیاست گذاران حوزه سلامت پیوسته به موضوع تشخیص زود هنگام بیماری ها برای کاستن رنج بیماران، فشار روانی اطرافیان و کاهش هزینه های درمانی کشور پرداخته اند. از طرف دیگر ناظران حوزه سلامت نیز جسته گریخته به عدم کارایی داروهای پیشرفته و وارداتی در خصوص برخی از بیماران اشاره داشته اند. چه بسا منشاء این موضوع تفاوت و تغییرات ژنتیکی افراد مذکور باشد. پس در نظر گرفتن تغییرات ژنتیکی خاص جمعیت ما می تواند تشخیص به هنگام، پیشگیری، سیاست واردات، طراحی و تولید داروهای آتی را تحت تاثیرقرار دهد.
پیش بینی نهایی شما از کاربرد این دستاورد مهم چیست؟
مهمترین دستاوردهای قابل پیش بینی این فعالیت عبارتند از:
بستر سازی برای مطالعات عمیق تر ژنتیک پزشکی
انتقال تکنولوژی به ویژه آنالیز داده های حجیم ژنوم انسانی
توانمندسازی متخصصان داخلی
سرعت بخشیدن به تحقیقات این حوزه از سلامت
کاربرد در تشخیص زود هنگام
اقدامات پیشگیرانه
استفاده در طراحی دارو
پیش آگهی پاسخ به درمان
بطور اخص ایجاد و گسترش پزشکی شخصی (Personalized Medicine) در ایران