معلومة

هل من الآمن نشر جينوم الشخص؟

هل من الآمن نشر جينوم الشخص؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

مررت مؤخرًا بعملية تحليل الجينوم الخاص بي بواسطة 23andme ، وتلقيت بياناتي الأولية.

إنه ممتع للغاية بالنسبة لي ، وأريد مشاركته مع العالم.

هل من الآمن نشر الجينوم الخام على موقع عام ، أم أن هناك أسبابًا تجعلني أحافظ على خصوصية هذه المعلومات؟

ما الذي يمكن أن يفعله شخص ما بالجينوم الخام لشخص آخر؟ خارج مخاوف الخصوصية ، هل هناك أي مخاوف ضارة محتملة من شخص لديه هذه المعلومات؟


من الآمن نشر بصمات أصابعك. في الوقت الحالي ، هناك القليل الذي يمكن لأي شخص فعله بمعلوماتك الجينية ولكن في المستقبل ، سيتغير هذا.

إحدى العواقب المخيفة تتعلق بما قد تفعله الشركات بهذه المعلومات. هل يمكن استخدامه ضدك؟ في بعض الحالات ، قد يكون.

على سبيل المثال ، إذا كان لديك استعداد للإصابة بمرض وراثي ، فقد تجد شركة التأمين طريقة لرفض التأمين عليك. على حد علمي ، هذا غير قانوني الآن ، لكنك لا تعرف أبدًا.


الجدل حول تحرير الجينوم ليس جديدًا ولكنه استعاد الانتباه بعد اكتشاف أن تقنية كريسبر لديها القدرة على جعل هذا التحرير أكثر دقة وحتى "سهل" مقارنة بالتقنيات القديمة.

يعتقد علماء الأخلاقيات الحيوية والباحثون عمومًا أنه لا ينبغي محاولة تحرير الجينوم البشري للأغراض الإنجابية في الوقت الحالي ، ولكن يجب أن تستمر الدراسات التي من شأنها أن تجعل العلاج الجيني آمنًا وفعالًا. النقاش للسماح للجمهور بتقرير ما إذا كان يجب السماح بتحرير الخط الجرثومي أم لا. اعتبارًا من عام 2014 ، كان هناك حوالي 40 دولة تثبط أو تحظر البحث عن تعديل الخط الجرثومي ، بما في ذلك 15 دولة في أوروبا الغربية ، بسبب المخاوف الأخلاقية والمتعلقة بالسلامة .3 وهناك أيضًا جهد دولي بقيادة الولايات المتحدة والمملكة المتحدة والصين للتنسيق تنظيم تطبيق تقنيات تحرير الجينوم. بدأ هذا الجهد رسميًا في ديسمبر 2015 مع القمة الدولية لتحرير الجينات البشرية في واشنطن العاصمة. لمزيد من المعلومات حول هذه القمة ، راجع ما الذي يحدث الآن؟

تستخدم المؤسسة الوطنية لحقوق الإنسان مصطلح "تحرير الجينوم" لوصف التقنيات المستخدمة لتعديل الحمض النووي في الجينوم. تستخدم المجموعات الأخرى أيضًا مصطلح "تحرير الجينات". بشكل عام ، يتم استخدام هذه المصطلحات بالتبادل.

الجدل حول تحرير الجينوم ليس جديدًا ولكنه استعاد الانتباه بعد اكتشاف أن تقنية كريسبر لديها القدرة على جعل هذا التحرير أكثر دقة وحتى "سهل" مقارنة بالتقنيات القديمة.

يعتقد علماء الأخلاقيات الحيوية والباحثون عمومًا أنه لا ينبغي محاولة تحرير الجينوم البشري للأغراض الإنجابية في الوقت الحالي ، ولكن يجب أن تستمر الدراسات التي من شأنها أن تجعل العلاج الجيني آمنًا وفعالًا. النقاش للسماح للجمهور بأن يقرر ما إذا كان تعديل الخط الجرثومي مسموحًا به أم لا. اعتبارًا من عام 2014 ، كان هناك حوالي 40 دولة تثبط أو تحظر البحث عن تعديل الخط الجرثومي ، بما في ذلك 15 دولة في أوروبا الغربية ، بسبب مخاوف تتعلق بالسلامة والأخلاق .3 هناك أيضًا جهد دولي بقيادة الولايات المتحدة والمملكة المتحدة والصين للتنسيق تنظيم تطبيق تقنيات تحرير الجينوم. بدأ هذا الجهد رسميًا في ديسمبر 2015 مع القمة الدولية لتحرير الجينات البشرية في واشنطن العاصمة. لمزيد من المعلومات حول هذه القمة ، راجع ما الذي يحدث الآن؟

تستخدم المؤسسة الوطنية لحقوق الإنسان مصطلح "تحرير الجينوم" لوصف التقنيات المستخدمة لتعديل الحمض النووي في الجينوم. تستخدم المجموعات الأخرى أيضًا مصطلح "تحرير الجينات". بشكل عام ، يتم استخدام هذه المصطلحات بالتبادل.


يدحض الخبراء الادعاء الكاذب بأن لقاح Covid-19 يمكنه & # 039 معالجة & # 039 الجينات البشرية

تم نشر هذا الادعاء من قبل مستخدم فيسبوك مقيم في نيوزيلندا هنا. تم نشر المنشور أكثر من 270 مرة.

لقطة شاشة للصورة المضللة ، تم التقاطها في 27 تشرين الثاني (نوفمبر) 2020.

يحتوي المنشور على صورة لتغريدة نصها: "أي لقاح يحتاج إلى الشحن والتخزين عند -80 درجة ليس لقاحًا. إنه عامل تعداء ، يبقى على قيد الحياة حتى يتمكن من إصابة خلاياك ونقل المادة الوراثية. لا تدعهم يخدعوك. هذا هو التلاعب الجيني للبشر على نطاق واسع. اطفئه."

تقول التسمية التوضيحية لمستخدم Facebook: "تستحق بعض الاهتمام الجاد. عندما يتحدث الأطباء ، ربما يجب أن تستمع ".

تمت مشاركة الصورة أيضًا مئات المرات من قِبل مستخدمي Facebook الآخرين في جميع أنحاء العالم للحصول على أمثلة ، انظر هنا وهنا.

في حين أنه من غير الواضح أي لقاح يشير إليه الادعاء ، فإن لقاح Covid-19 الذي طورته شركة Pfizer و BioNTech يتطلب درجات حرارة تخزين تتراوح بين -70 درجة مئوية و -80 درجة مئوية.

اللقاح ، الذي تقول الشركات أن معدل فعاليته يزيد عن 90٪ ، هو لقاح مبني على Messenger RNA يستخدم مادة وراثية ، وليس بروتينات فيروسية ، لتحفيز الاستجابة المناعية.

وأوضحت شركة Pfizer: "بمجرد أن يكون mRNA في اللقاح داخل خلايا الجسم ، تستخدم الخلايا آليتها الجينية لترجمة المعلومات الجينية وإنتاج المستضدات" التي "يتعرف عليها الجهاز المناعي الذي يولد استجابة".

ومع ذلك ، فإن ادعاء المنشور على Facebook أن اللقاح يمكنه "نقل المادة الوراثية" وأنه "تلاعب جيني بالبشر" هو ادعاء خاطئ ، وفقًا للخبراء.

قالت الدكتورة كيرستي شورت ، الزميلة البحثية في كلية الكيمياء والعلوم البيولوجية الجزيئية في جامعة كوينزلاند ، لوكالة فرانس برس في مقابلة في 27 تشرين الثاني (نوفمبر) ، إن لقاح الرنا المرسال "لا يمكن أبدًا ، أبدًا ، على الإطلاق ، أن يدخل الجينوم".

وأوضحت أن "السبب هو أن الجينوم الخاص بنا مصنوع من الحمض النووي وهذه المادة الوراثية ليست DNA ، ولكن الحمض النووي الريبي (RNA) - والقاعدة في علم الأحياء هي أن الحمض النووي الريبي (RNA) لا يمكن أن يدخل نفسه في جينوم الحمض النووي".

وقالت البروفيسور هيلين بيتوسيس-هاريس ، أخصائية التطعيم في جامعة أوكلاند ، إن "الحمض النووي الريبي لا يمكن أن يغير جينوم الشخص".

يتطلب لقاح mRNA تخزينًا باردًا إضافيًا لأن الحمض النووي الريبي أقل استقرارًا ويتحلل في درجات الحرارة الأكثر دفئًا ، كما هو مذكور هنا في مجلة Science.


على معلمات الجينوم البشري

هناك ثوابت رياضية تصف العلاقة الشاملة بين المتغيرات والثوابت الفيزيائية / الكيميائية التي تعتبر قياسات ثابتة للكميات الفيزيائية. وبروح مماثلة ، قمنا بجمع مجموعة من المعايير التي تميز الجينوم البشري. بعض المعلمات لها قيمة ثابتة لجينوم الجميع & # x27s ، والبعض الآخر يختلف في نطاق محدود. تتم مناقشة معلمات الجينوم البشري التسعة التالية هنا ، عدد القواعد (حجم الجينوم) ، عدد الكروموسومات (النمط النووي) ، عدد مواضع الجين المرمز للبروتين ، عدد عوامل النسخ ، محتوى الجوانين-السيتوزين (GC) ، عدد GC- متوازنة غنية بالجينات ، وكثافة المواقع متعددة الأشكال ، وعدد الطفرات الضارة المتولدة حديثًا في جيل واحد ، وعدد عمليات الانتقال الانتصافية. تمت مناقشة ومراجعة علم الجينوم المقارن والتنبؤات النظرية لبعض المعلمات. تمثل هذه المجموعة فقط بداية لتجميع قائمة أكثر شمولاً لمعلمات الجينوم البشري ، ومعرفة قيم المعلمات هذه جزء مهم في فهم التطور البشري.

يسلط الضوء

► نحن نتجادل حول أهمية المقاييس الأساسية العددية ، المسماة المعلمة ، في الجينوم البشري. ► تمت مناقشة تسعة معلمات للجينوم البشري من المنظور النظري والتطوري. التعرف على هذه القيم مفيد للعديد من مهام التقدير الجينومي


قد تكون الوصفة الطبية التالية عبارة عن سلسلة من الجينوم

في Advances in Genome Biology and Technology ، وهو مؤتمر لعلماء الجينوم عقد في وقت سابق من هذا العام ، أخبر أحد المتحدثين الحضور أن استخدام تسلسل الجينوم لتحسين رعاية المرضى لم يعد هدفًا بعيد المنال - إنه يحدث اليوم. على الرغم من أنك لن تواجه تسلسل الجينوم في زيارة متوسطة إلى غرفة الطوارئ ، إلا أن هناك بعض المجالات السريرية التي أصبحت فيها هذه التكنولوجيا روتينية بالفعل: السرطان ، ورعاية الأطفال ، وتشخيص الأمراض النادرة للغاية وعلاجها ، وعدد قليل من المجالات الأخرى.

خلال ذلك المؤتمر نفسه ، روى علماء وأطباء آخرون حالات مثيرة للإعجاب ، من مرضى سرطان الدم الذين تم رصد سرطانهم بدقة مع التسلسل إلى مرضى الصرع الذين عولجت أعراضهم بنجاح باستخدام دواء لا علاقة له عادة تم اختياره بسبب بيانات الحمض النووي. تمت استعادة صحة رضيع مصاب بفشل كبدي مهدد للحياة بعد أن حدد تسلسل الجينوم الطارئ المشكلة.

في الوقت الحالي ، أصبح معظم الناس على دراية بقصة مذهلة واحدة على الأقل لمريض تحول تشخيصه السيئ من خلال المعلومات المستقاة من تسلسل الجينوم. قبل بضع سنوات فقط ، كان بإمكان أولئك منا في مجال علم الجينوم تسمية كل مريض تقريبًا بهذا النوع من قصص النجاح. الأمر اللافت للنظر هو مدى سرعة تحول المجال من التأثير على عدد قليل من الحالات غير العادية إلى الاستخدام المنتظم لآلاف الحالات كل عام.

لفهم هذا التحول السريع ، تواصلت مع جريجوري تسونجاليس ، أستاذ علم الأمراض وخبير الأبحاث المترجمة في مركز دارتماوث هيتشكوك الطبي. كان تسونغاليس وفريقه قد وصلوا للتو إلى مرحلة فارقة: تحديد تسلسل الجينات لمريض السرطان رقم 1000. قال لي: "لقد تجاوزنا حقًا نقطة" نعم ، قد يكون هذا رائعًا ". "إنه شيء نقوم به بشكل روتيني." وهذا ليس علمًا أكاديميًا فحسب: حيث يتم استخدام بيانات التسلسل بانتظام من قبل أطباء الأورام في المستشفى لتخصيص علاجات المريض.

يقول تسونغاليس إن الزيادة في التسلسل السريري للسرطان كانت مدفوعة بكل من العلاجات المخصصة فقط للمرضى الذين يعانون من الأورام التي تحتوي على علامات جينية معينة ومن خلال إدخال جيل جديد من متسلسلات الحمض النووي الموثوقة وذات السعة العالية. يقول: "لا أعتقد أن لدينا تقنية قوية مثل تسلسل الجيل التالي ، على الإطلاق". بالمقارنة مع متسلسلات الحمض النووي المستخدمة في مشروع الجينوم البشري قبل عقدين فقط ، يمكن لتقنية اليوم إنتاج المزيد من البيانات بشكل كبير في جزء صغير من الوقت ، وتحليل كل جزء من البيانات في الجينوم بشكل متكرر للحصول على دقة غير مسبوقة.

تم بناء قواعد بيانات المتغيرات الجينية وكيفية ارتباطها بالمرض بشكل كبير في السنوات الأخيرة ، يعزو تسونجاليس الفضل في ذلك إلى التقدم الكبير في الفائدة السريرية لبيانات الحمض النووي. نظرًا لأن المعامل في جميع أنحاء العالم تشارك هذه المعلومات ، فإن العلماء والأطباء والمرضى في كل مكان يستفيدون من تفسيرات أكثر دقة للجينوم.

بالنظر إلى المستقبل ، يرى Tsongalis كل مؤشر على أن تسلسل الجينوم سيصبح دعامة أساسية في المستشفيات ، ويعتقد أن التقدم في هذا المجال سيستمر في التدفق. في السنوات القليلة المقبلة ، يتوقع تغييرات في منصات تسلسل الحمض النووي التي ستقلل من الوقت والتكلفة اللازمين اقرأ الجينوم. ويتوقع: "سنكون قادرين على القيام بالكثير من التسلسل بجهد أقل بكثير". ويضيف أن التسلسل الفعلي سيصبح تافهًا ، وستتحول جهود التطوير بالكامل تقريبًا إلى بناء أدوات تفسير جيني أفضل وأكثر آلية.

بالعودة إلى المؤتمر العلمي ، أشار المتحدث الذي تحدث عن الرضيع المصاب بفشل الكبد - ستيفن كينغسمور من مستشفى ميرسي للأطفال في كانساس سيتي ، ميزوري - ، بشكل غير مفاجئ ، إلى أن الانتظار حتى يمر المريض بأزمة لإجراء تسلسل الجينوم ليس بالأمر المثالي . للحصول على رعاية مثالية ، اقترح أنه سيكون من الأفضل ترتيب تسلسل جينوم الشخص عند الولادة بحيث تكون المعلومات متاحة بسهولة عند ظهور مشكلة.

بالعودة إلى أيام مشروع الجينوم البشري ، كان الحديث عن مستقبل يتم فيه ترتيب تسلسل جينوم كل طفل هو السمة المميزة للشخص البصري أو المجرم. (أو كليهما). مع تقدم التكنولوجيا بشكل أسرع وأسرع في هذا المجال ، أصبحت هذه الرؤية قريبة جدًا من الواقع.


ما هو مونوامين أوكسيديز أ (MAOA)

MAOA هو إنزيم يفكك الناقلات العصبية ، مثل الدوبامين والسيروتونين. حصلت هذه الجزيئات على وظيفة أساسية في وضع التنظيم. يوجد جين هذا الإنزيم في الكروموسوم X. لذلك ، يمكن أن تكون المرأة متماثلة اللواقح أو متغايرة الزيجوت تحمل الجين المحارب. في حين أن الرجال سيكونون دائمًا متغاير الزيجوت من أجل ذلك.

يعتمد النشاط الأنزيمي MAOA على نوع المتغير الموجود في جينوم الشخص. يحتوي على نوعين مختلفين أحدهما هو MAOA-L المسؤول عن النشاط المنخفض لإنزيم "مونوامين أوكسيديز أ". بينما الآخر هو MAOA-H المسؤول عن النشاط العالي لـ "monoamine oxidase A."


المتغيرات الجينية في الجينوم الشخص & # 039 s تؤثر على بعضها البعض

في حين أنه من الصعب دراسة جينات متعددة في نفس الوقت ، فإن الجينات الفردية موجودة ضمن إطار أكبر بكثير يتضمن العديد من الجينات الأخرى. يحمل كل شخص اختلافات صغيرة في جيناته تؤدي إلى ظهور فسيولوجيا فريدة من نوعها ، ويبدو أن هذه الاختلافات الجينية في الفرد يمكن أن تؤثر أيضًا على بعضها البعض.

أظهر عمل جديد أن متغيرات المخاطر الجينية ، التي تتنبأ عندما يكون الناس أكثر عرضة للإصابة باضطرابات معينة ، تتأثر بالخلفية الجينية للشخص. يمكن أن يساعد هذا البحث في تفسير سبب عدم إصابة الجميع باضطراب حتى عندما يكون لديهم تباين جيني يرتبط بخطر أعلى بكثير للإصابة بمرض.

الدراسة التي تم الإبلاغ عنها في اتصالات الطبيعة، يركز على الطفرات المعروفة المرتبطة بسرطان الثدي في متلازمة BRCA1 و BRCA1 Lynch ، حيث يمكن أن تسبب الطفرات في جينات إصلاح الحمض النووي سرطان القولون والمستقيم وفرط كوليسترول الدم العائلي ، الناجم عن المتغيرات أحادية الجين التي تعطل إزالة الكوليسترول من مجرى الدم ، يزيد من مخاطر الإصابة بأمراض القلب.

& quot ، وزميل ما بعد الدكتوراه في برنامج Broad & # 39s في علم الوراثة الطبية والسكان (MPG). & quot النهج التقليدي هو التركيز على طفرة زوجية قاعدية واحدة مرتبطة بالمرض ، ولكن هناك 3 مليارات زوج قاعدي في الجينوم. لذلك سألنا عما إذا كان باقي الجينوم الخاص بك يمكن أن يساعد في تفسير معدلات المرض المختلفة التي نراها في هؤلاء المرضى ، وكانت الإجابة بنعم واضحة. & quot

استفاد هذا العمل من الكميات الهائلة من البيانات الجينية والسريرية في البنك الحيوي في المملكة المتحدة ، والذي يحتوي على معلومات من 80298 فردًا ، بما في ذلك 19264 امرأة تم اختبارهن بحثًا عن المتغيرات عالية الخطورة لسرطان الثدي. قام الباحثون بحساب درجة متعددة الجينات (قيمة تمثل احتمال إصابة الشخص بمرض معين يأخذ الجينوم بأكمله في الاعتبار) لكل شخص يحمل متغيرًا عالي الخطورة. وجدوا مجموعة فرعية من الأشخاص الذين يحملون الجين عالي الخطورة ولديهم أيضًا درجات متعددة الجينات ، مما ضاعف من مخاطرهم.

& quot في محاولة إجراء هذه الأنواع من الدراسات في الماضي ، كان هناك عائقان رئيسيان ، كما قال المؤلف الكبير أميت ف. . & quot لقد كنت بحاجة إلى مجموعات بيانات كبيرة جدًا من المشاركين مع وبدون متغيرات عالية الخطورة ، وكنت بحاجة إلى درجات متعددة الجينات عالية الجودة محسوبة في هؤلاء الأشخاص لتحديد خلفيتهم الجينية. بدأ مجتمع علم الوراثة الآن فقط في الوصول إلى هذه الأدوات الرئيسية. & quot

وأشار خيرا إلى أن التغيرات في المخاطر ملفتة للنظر. & quot بالنسبة لسرطان الثدي ، سواء كانت نسبة خطر إصابة المرأة 13 في المائة أو 76 في المائة قد تكون مهمة للغاية من حيث ما إذا كانت تختار إجراء عملية استئصال الثدي أو الخضوع لفحص متكرر عن طريق التصوير. أيضًا ، بالنسبة لمتلازمة لينش ، يمكن أن يكون تقدير المخاطر الأكثر دقة أيضًا عاملاً حاسمًا لإزالة القولون بالكامل أو تنظير القولون بالفحص المتكرر. & quot

يوضح هذا العمل أهمية تقييم الخلفية الجينية عند تحليل خطر إصابة الشخص بمرض ما.

الجينات أيضًا لا تحكي القصة بأكملها. يأمل الباحثون في دمج العوامل غير الجينية في نماذج مخاطر الأمراض.

قال فهد لقد درسنا التفاعل بين مخاطر الأمراض أحادية الجين ومتعددة الجينات. & quot لكن علم الوراثة ليس سوى جزء من القصة. بالنسبة لأمراض القلب ، تتضمن المخاطر عوامل أخرى مثل ضغط الدم ومخاطر نمط الحياة مثل التدخين. من المهم أيضًا مراعاة هذه الأمور وتطوير نماذج مخاطر أكثر تكاملاً. & quot


رائد الجينوم: لدينا القوة الخطيرة للتحكم في التطور

ج. كريج فنتر هو رسام الخرائط الرائد للجينوم البشري ، الذي رسمه هو وعلماء آخرون في عام 2000. تحدث موقع WorldPost مؤخرًا مع بروميثيوس الحديث هذا حول الوعود والمخاطر المتعلقة بالقدرة على قراءة الجينوم البشري وكتابته وتحريره .

لقد قلت إن الجنس البشري يدخل "مرحلة جديدة من التطور" - من الانتقاء الطبيعي إلى الاتجاه الذكي. لماذا هذا صحيح ، وماذا يعني ذلك؟

استغرق التطور البيولوجي ثلاثة ونصف أو أربعة مليارات سنة ليوصلنا إلى ما نحن عليه الآن. كان التطور الاجتماعي أسرع بكثير. الآن بعد أن أصبح بإمكاننا قراءة الكود الجيني وكتابته ، ووضعه في شكل رقمي وترجمته مرة أخرى إلى حياة مركبة ، سيكون من الممكن تسريع التطور البيولوجي إلى وتيرة التطور الاجتماعي.

على أساس نظري ، يمنحنا ذلك التحكم في التصميم البيولوجي. يمكننا كتابة برنامج DNA ، وتشغيله في محول وإنشاء اختلافات غير محدودة في الحياة البيولوجية.

هذا العام هو الذكرى الخامسة لانتاج فريقي أول خلية اصطناعية. للقيام بذلك ، أخذنا الآحاد والأصفار في الكمبيوتر ، وأعدنا كتابة الشفرة الجينية من أربع زجاجات من المواد الكيميائية وقمنا بتشغيلها للحصول على خلية ذاتية التكاثر. هذا يعني أن لدينا الآن القوة لبدء التحكم في التطور.

نحن نقوم بذلك الآن في خلايا يمكنها تغيير التصنيع وإحداث ثورة صناعية جديدة من خلال إنتاج أغذية اصطناعية ومواد كيميائية وحتى مواد بناء. في النهاية ، عندما نبدأ في فهم الشفرة الجينية الخاصة بنا بشكل أفضل ، يمكننا تعديل الجينوم البشري - كما فعل بعض العلماء الصينيين بشكل مزعج في وقت سابق من هذا العام.

لذلك لدينا القوة للقيام بذلك. لكن من الواضح أننا لا نملك الحكمة للقيام بذلك أو المعرفة للقيام بذلك بطريقة آمنة. هذا هو السبب في أن العديد منا من المشاركين في العلم اقترحوا وقف أي تغييرات بشرية حتى نفهم العواقب الكاملة لتدخلاتنا.

لكن في النهاية ، من المحتم ألا نتمكن من السيطرة على أنفسنا. سيكون استخدام المعرفة للقضاء على الأمراض المروعة من السكان إغراءً ساحقًا. سيكون الجانب الآخر للقضاء على المرض أيضًا لا يقاوم لأننا تعلمنا الآن كيفية تحسين الذكاء وكيفية تحسين القدرات الرياضية - باختصار ، كيفية جعل الناس أفضل.

إذن ، فإن اهتمامك بتعديل الجينات ليس أنه لا ينبغي القيام به ، ولكن لا ينبغي القيام به حتى تكون لدينا معرفة كافية بالعواقب. ما الذي سيحدث الفرق؟

سيكون الاختلاف عندما نحصل على معرفة أكثر اكتمالا ، وهو ما لا نمتلكه بكل بساطة.

لنأخذ مثال ذبابة الفاكهة. إذا كان لديه عيب في جناحه ، فيمكننا اليوم معرفة ما هو البروتين الهيكلي الذي تسبب في هذا العيب وإصلاحه. ولكن اتضح أن نفس الجين الذي يؤدي إلى بنية البروتين هذه يتحكم بشكل كامل في التطور الأساسي للجسم وكذلك الجناح. فقط في مرحلته النهائية يصبح بروتينًا هيكليًا. لذلك إذا تدخلنا واعتقدنا أننا فقط نصلح الجناح ، فيمكننا تشويه جسم الذبابة بالكامل.

إذا افترضنا أننا نعرف ما يفعله الجين الذي نقوم بتغييره ، لكنه في الواقع يغير التطور العام أو يغير بعض العمليات الأخرى التي لم يكن لدينا فهم مناسب لها ، وهذا ما يسمى "التجريب". وهذا أمر خطير جدًا بالنسبة للبشر.

إذا حاولنا تأليف تغييرات كبيرة في البشر ، فسوف تنشأ حتمًا المزيد من المشاكل غير المتوقعة. هناك الكثير من أفلام الخيال العلمي حول ذلك ، من الواضح ، من فرانكشتاين تشغيل.

علينا ببساطة أن يكون لدينا معرفة أكثر شمولاً حتى نتمكن من إجراء تغييرات بطريقة مفيدة للمجتمع وبطريقة آمنة وفعالة لهؤلاء الأفراد.

أنت رسام الخرائط الرائد في الجينوم البشري. كم نعرف؟ ما هي النسبة المئوية لوظائف الجينات التي نعرفها اليوم؟

تحتوي الخلية التي صممناها في الكمبيوتر على أصغر جينوم لأي كائن حي ذاتي التكاثر. في هذه الحالة ، 10٪ من الجينات ، أو بترتيب حوالي 50 جينًا في ذلك الكائن الحي ، تكون ذات وظيفة غير معروفة. كل ما نعرفه هو أنه في حالة عدم وجود جينات معينة ، لا يمكنك الحصول على خلية حية.

يكاد يكون الجينوم البشري هو الجانب الآخر. أود أن أقول إننا نعرف جيدًا فقط وظائف ، ربما ، 10 بالمائة من جينومنا. نحن نعرف الكثير عن القليل الذي لا نعرفه كثيرًا عن الكثير. نحن لا نعرف معظم الوظائف الحقيقية لمعظم الجينات. يمكن أن تأتي نسبة كبيرة من ذلك في العقد القادم حيث نوسع نطاقنا للحصول على أرقام ضخمة واستخدام الحوسبة الجديدة لاكتساب فهم أعمق.

العقبة إذن هي القدرة الحاسوبية لتحليل البيانات الضخمة؟ لديك المعلومات الأساسية. السؤال هو كيف تحلل كل الوظائف؟

فك رموز الجينوم الخاص بي يكلف 100 مليون دولار. استغرق الأمر تسعة أشهر ومصنعًا ضخمًا مليئًا بالآلات. من الواضح أن هذا ليس حدثًا قابلاً للتكرار. لكن التكنولوجيا الآن أصبحت أرخص وأسرع كثيرًا ، على الرغم من أنها ليست دقيقة كما كنا قبل خمسة عشر عامًا.

الآن انخفضت التكلفة إلى حوالي 1500 دولار لفك تشفير جينوم الشخص. لذا للمرة الأولى الآن ، يمكننا البدء في التوسع للحصول على أعداد كبيرة جدًا. قبل خمسة عشر عامًا ، كان من الواضح أن مطابقة 10000 جينوم كان شيئًا ما في المستقبل البعيد. بسعر 100 مليون دولار لكل منهما ، لم يكن ذلك محتملًا جدًا. الآن نحاول وضع مليون جينوم تحت حزامنا ، إذا جاز التعبير. لكن الأنواع تقترب من 8 مليارات شخص. لا يزال هذا جزءًا صغيرًا من البشرية.

لذلك ، لدينا طريق طويل لنقطعه. لحساب وفهم جميع المعلومات التي نجمعها حتى نتمكن من فهمها ، تخلق مشكلة بيانات ضخمة. إنها مشكلة متعددة العوامل. الفكرة القائلة بأن الناس لديهم جينًا واحدًا لمرض السكري أو السرطان وكل ما عليك فعله هو العثور عليه وإصلاحه ستختفي من العلم بسرعة كبيرة نظرًا لأننا نفهم القواعد متعددة المكونات ومتعددة العوامل لوظيفة الإنسان والمرض .

حوالي نصف رموز الجينوم الخاصة بنا لأدمغتنا. هذه ليست ثلاثة جينات ترمز للدماغ ، ولكن حوالي 10000 وبعض التوليفات الغريبة التي لا نعرف عنها شيئًا.

شيء واحد نقوم به الآن هو محاولة توقع ملامح وجه الشخص من خلال شفرته الجينية. للقيام بذلك ، نجري حوالي 30000 قياس للوجه وصور ثلاثية الأبعاد لاكتشاف المكونات المساهمة عبر الجينوم.

لذلك أعتقد أنه كان لدينا هذه المفاهيم المبالغة في التبسيط عن علم الوراثة وعلم الجينوم على أساس التفكير الخطي. قبل خمسة عشر عامًا ، كان الكثير من العلماء يأملون في العثور على 300000 جين فقط ، لذلك سيكون هناك واحد لكل سمة. لسوء الحظ ، هذه ليست الطريقة التي تعمل بها بيولوجيتنا ، أو سنكون كائنات بسيطة جدًا.

كيف تكتشف الجينات التي تحدد ملامح وجه الشخص؟

الطريقة التي تعمل بها في الواقع هي أن جيناتك تحدد وجهك ، لذا فهي ليست امتدادًا جامحًا للخيال الذي قد يكون ممكنًا ، أليس كذلك؟ كلنا نبدو مختلفين قليلاً بناءً على الاختلافات الصغيرة في شفرتنا الجينية.

لدينا سلسلة من الكاميرات التي تلتقط صورة ثلاثية الأبعاد للوجوه وتأخذ حوالي 30000 قياس فريد - المسافة بين عينيك ، على سبيل المثال ، وغيرها من المعايير المادية. ثم نبحث في الجينوم بحثًا عن 30000 قياس لنرى ما إذا كان بإمكاننا العثور على أجزاء من الشفرة الجينية تحدد هذا العامل بوضوح.

من الواضح أن هناك الكثير من الاختلاف عبر الأنواع البشرية ، لذا فهي ليست خوارزمية بسيطة. أنا أقل ثقة في أننا سنكون قادرين على أخذ تسلسل الجينوم الخاص بك للتنبؤ بصوتك ، لكننا سنحصل على تقديرات تقريبية له. الملعب المثالي وراثي. الإيقاع وراثي. لكن هناك الكثير من الأشياء الأخرى التي تدخل في كيفية صوتنا.

على سبيل القياس ، دافعت الحكومة الأمريكية عن برامج التجسس التابعة لوكالة الأمن القومي بالقول إن البيانات الوصفية مكنتها من النظر في الأنماط لكنها لم تتطفل على إخفاء هوية الفرد حيث لم يتم إرفاق اسم أي شخص بهذه البيانات. لكن ما تقوله هو أنه باستخدام البيانات الوصفية للجينوم ، يمكننا العودة وتحديد الخصائص الفردية.

إنها فكرة خاطئة تمامًا أنه يمكنك إزالة هوية الجينوم البشري أو جعله مجهولاً. نحتاج إلى تغيير القوانين المتعلقة بالتبرع بمعلومات الجينوم للبحث لأنه بخلاف ذلك يكون الناس تحت فكرة خاطئة عندما يساهمون في عيناتهم معتقدين أنه يمكن إخفاء هويتهم تمامًا.

إذا تمكنا من إنشاء صورة لك ووصف دقيق جدًا لك من شفرتك الجينية ، فسيكون من الصعب جدًا أن تكون مجهول الهوية. هذا صحيح بشكل خاص الآن مع جميع برامج التعرف على الصور المتوفرة. بالنسبة لمعظم الأشياء ، تحتاج فقط إلى نقطتي بيانات لإنشاء ارتباط بهوية.

لا يمكنك الحصول على رقم هاتفك من الجينوم ، ولكن مع الإنترنت وبعض الأدوات البسيطة ، مثل Google Faces ، ليس من الصعب إنشاء روابط ، إلا إذا كان شخص ما خارج الشبكة تمامًا في مكان ما ولم يظهر على الإنترنت مطلقًا.

لذا ، نعم ، نحن بحاجة إلى أن نكون أكثر حرصًا حيال ذلك. في مختبراتنا ، نقوم بإنشاء قاعدة بيانات آمنة للغاية ، ولن تتمكن من التمرير خلالها والعثور على الجينوم الخاص بك وتشغيل خوارزمية. إنه لأمر مدهش أن هذه الفكرة السخيفة القائلة بأنه يمكنك إلغاء التعرف على شخص ما بمجرد حصولك على معلوماته الجينية قد استمرت طالما استمرت. نحن بحاجة إلى توخي الحذر الشديد في إخبار الناس أنه يمكن أن يكونوا متبرعين مجهولين.

في العام الماضي ، نشرت مجموعة ورقة بحثية تربط بين أفراد عائلتي وتجد الكثير من المعلومات لأن الجينوم الخاص بي موجود على الإنترنت. نصيحتي لنفسي قبل 15 عامًا ، إذا كان بإمكاني فعل ذلك مرارًا ولأي شخص آخر ، هو أن أعرف الكثير قبل أن تتخذ قرارًا بإعلان الجينوم الخاص بك على الملأ.

لا أنصح جي كريج فنتر البالغ من العمر 20 عامًا اليوم للقيام بذلك لأننا لا نعرف كيف سيتعامل مجتمعنا مع هذه المعلومات. هل سيكون استخدامًا إيجابيًا لتحديد الخيط المشترك للمرض ، أم أننا سنعود إلى الثلاثينيات عندما كان مختبر كولد سبرينغ هاربور موطنًا لحركة تحسين النسل؟ دعونا نتذكر أننا نعيش في مجتمع في الولايات المتحدة حيث لا يؤمن أكثر من نصف السكان بالتطور. إذا كان لدينا مجتمع أمي علميًا ، فربما لا ينبغي الوثوق بهم بهذه المعلومات المعقدة التي يمكنها التنبؤ بالسمات البشرية بدقة.

هل الوقف الطوعي كافٍ للسيطرة على هذه التكنولوجيا اللاحقة؟

نحن في الولايات المتحدة بالتأكيد لا نستطيع السيطرة على ما يفعله بقية العالم. يمكننا تحقيق ذلك حتى لا يتم نشر هذه النتائج في أهم المجلات أو حتى لا يكافأ أحد على إجراء التجارب البشرية. كان هذا هو الوضع والنهج الذي اتخذناه لهذا منذ كل التجارب النازية.

على الرغم من أن هذه المعلومات قد تكون مفيدة ، فقد تم حظر كل تلك البيانات بشكل أساسي ولم يُسمح لها بالدخول في العلوم الحديثة إلى الحد الذي يمكن التحكم فيه. إذا كان الناس يبحثون عن الاحترام والموافقة من أقرانهم ، وهو أحد الأهداف التي يمتلكها معظم العلماء (مقابل محاولة جني الكثير من المال) ، فربما يكون هناك بعض القدرة على التحكم في العملية. لكن في عالمنا ، يجب أن تكون السيطرة على أساس كل دولة على حدة. لا أستطيع أن أتخيل أن الحكومة الصينية تريد خلق عدد من الأعباء الجديدة في المجتمع من خلال جعل التجارب البشرية تنحرف عن مسارها.

أنت تعمل أيضًا على ما تسميه "أنسنة الخنازير". عن ماذا يدور هذا المشروع؟

لدى شركتي ، Synthetic Genomics ، برنامجًا رئيسيًا يهدف إلى تغيير جينوم الخنازير بحيث يمكن استخدام أعضاء الخنازير - القلوب والرئتين والكلى - لزرع الأعضاء في البشر.

يموت حوالي مليون شخص في الولايات المتحدة كل عام بسبب نقص الأعضاء اللازمة للزرع. حتى مع وفاة جميع الأشخاص في حوادث السيارات ، فإننا لم ندرك فكرة أنه ينبغي أن نجعل أعضائنا متاحة لمساعدة الآخرين على العيش.

أعضاء الخنازير ، وخاصة القلب والرئتين ، هي نفس حجم الأعضاء البشرية تقريبًا ، وإذا تمكنا من تغيير عدد من الجينات بحيث يكون لديها جينات بشرية وبروتينات بشرية ، فسيتيح ذلك زرعها دون رفض كبير. يمكن أن تستمر القلوب الآن أكثر من عام بقليل في عمليات الزرع هذه. الرئتين هي الأنسجة الأكثر صعوبة. لقد استمروا فقط لفترات زمنية قصيرة جدًا. يتمثل هدف شركتي في صنع خلايا جديدة يمكن نشرها بعد ذلك في عمليات زرع نووي لإنتاج أجنة خنازير وبالتالي خنازير جديدة ذات أنسجة بشرية. إنها عملية صارمة للغاية ولدينا عدد هائل من الأشخاص يعملون عليها. إن القيام بذلك ليس بالأمر التافه ولكنه حاجة طبية أساسية نجربها.

إلى أي مدى سيكون ذلك في المستقبل؟ 15 سنة؟

حسنًا ، نأمل ألا يكون ذلك بعيدًا. علينا إتقان العملية. نحن نقوم بالتصميم ونحاول تغيير الأشياء. كل عمليات الرفض ليست مفهومة تمامًا. هناك مرحلة سريعة للغاية ، وهناك مراحل وسيطة وهناك مراحل طويلة الأجل. لكننا متفائلون بإمكانية تحقيق ذلك. نحن نعتمد على أقل من 10 سنوات. نحن ندفع من أجل خمسة.

أخيرًا ، مشروعك الأكثر طموحًا هو إطالة عمر الإنسان. هل يمكن أن نعيش حتى سن 150 عامًا؟

هدفنا ليس أن نعيش سنوات عديدة أخرى ولكن أن نعيش حياة صحية. نحتاج إلى التفكير مليًا في العواقب المجتمعية إذا بدأنا جميعًا فجأة في العيش حتى عام 125. إننا نفرط في استخدام موارد الكوكب الآن كما هي.

إذا كنا سنعيش لفترة أطول ، فنحن بحاجة إلى تعلم كيفية بناء نمط حياة قابل لإعادة الاستخدام وقابل لإعادة التدوير ومتجدد مقابل أسلوب حياة استهلاكي فقط. نحاول المساعدة في ذلك من خلال علم الأحياء عن طريق التقاط ثاني أكسيد الكربون وتحويله مرة أخرى إلى مواد كيميائية أو حتى طاقة. علينا أن نغير ما نفعله قبل أن نجعل الناس يعيشون لفترة أطول.

الهدف هو تغيير نوعية حياة الناس حتى نتمكن من العيش مهما كان مدى الحياة الطبيعي دون الإصابة بأمراض خطيرة. نعلم جميعًا أشخاصًا مصابين بالسرطان وأمراض القلب - وعواقب ذلك على أسرهم والمجتمع من حولهم. إذا كان من الممكن تأجيل ذلك أو إلغاؤه ، فسيكون لذلك تأثير كبير على البشرية.


مشروع ضخم يرسم علامات الحمض النووي التي تحدد هوية كل خلية

قد يشفر الحمض النووي الخاص بنا جميع التعليمات اللازمة لبناء جسم الإنسان وإبقائه قيد التشغيل ، ولكن يجب على كل خلية من خلايانا اتباع مجموعة فرعية فقط من هذه التعليمات حتى يعمل الجسم بشكل صحيح. بفضل 300 مليون دولار ، مشروع خارطة طريق المعاهد الوطنية للصحة (NIH) ، حدد الباحثون الآن معظم العلامات الكيميائية على الحمض النووي والبروتينات المرتبطة به التي تؤثر على وظيفة الجينات وتساعد على تحديد أكثر من 100 نوع مختلف من الخلايا البشرية. أدت معرفة ما يسمى بالتعديلات الوراثية اللاجينية بالفعل إلى رؤى جديدة لمرض الزهايمر والسرطان والتطور.

استخدمت مئات المنشورات بالفعل البيانات الوراثية اللاجينية التي جمعها المشروع على مدى السنوات الثماني الماضية ، واليوم ، يظهر أكثر من 20 تقريرًا في طبيعة سجية والمجلات المرتبطة بها. The flood of studies marks the official end of the project, but researchers predict they will be using its information on how genes are regulated for years to come.

"The reality is that it's very challenging to understand the genetic basis of disease," says Janine LaSalle, an epigeneticist at the University of California (UC), Davis, who was not involved in the project. Because of its complexity, "it's really important to have the Roadmap."

When the human genome was deciphered more than a decade ago, researchers already knew that there was a layer of control to gene function beyond the sequence of the DNA: an epigenome. "Epi" means "on, upon, at, by, or near" and includes molecules that latch on to the DNA or stick to the proteins that surround DNA and make up the chromosome. These chemical tags include so-called methyl or acetyl groups they don't change the DNA sequence itself, but they can make the DNA nearby fold or unfold, blocking access to a gene so it can't turn on, or exposing a gene so it can be activated. In doing so, the epigenome helps determine the genes a cell can use, turning it, for example, into a liver cell or neuron.

"By studying the epigenomes of cells, we come to learn about how they became what they are," says Christopher Glass, a genomics scientist at UC San Diego who was not involved in the work. And unlike a person’s genome sequence, the epigenome can readily change in response to diet, disease, and environment factors, allowing cells—and therefore the body—to adjust to new conditions.

But until recently, epigenomes were hard to decipher. An earlier NIH-funded project called ENCODE helped develop several efficient techniques for determining epigenomes by marking the places along each chromosome where methyl groups and other epigenetic modifications attached. But that project focused on so-called cell lines, immortalized versions of cells that can grow indefinitely in lab dishes. Those cells don't necessarily accurately reflect what's happening in normal cells, Glass says, so the Roadmap project instead examined samples taken from the body directly, such as cells from the heart, liver, kidney, muscle, intestines, skin, fat, and brain, as well as fetal tissue. In addition, some of the project's investigators tested several kinds of stem cells and even sampled stem cells as they differentiated into nerve cells or other tissues.

When the teams were done mapping and comparing the epigenomes of these 111 tissues and cells, they were able to define active and inactive regions of each cell type's genome. They were also able to pinpoint active regulatory DNA called enhancers, which are under the sway of epigenetic tags and control where and when different genes are expressed. In any given cell type, about 5% of the epigenome regulates gene expression, report Manolis Kellis, a computational scientist at the Broad Institute in Cambridge, Massachusetts, and his colleagues online today in طبيعة سجية. Further analyses indicated that enhancers specific to particular cell types "appear to be where the major action is for disease," LaSalle says. These enhancers are often located where large-scale population studies of genetic variation—so-called genome-wide association studies—pinpoint an increased risk of disease.

Kellis and his colleagues also found a surprise in enhancers involved with Alzheimer’s disease. They looked at the epigenome and patterns of gene expression in the brain cells of a mouse as they underwent degeneration akin to Alzheimer’s disease. They then compared what they found with the epigenome and gene activity of the brains of Alzheimer's patients who recently died. The analysis showed that enhancers and genes involved in nervous system activity tended to become less active in both the diseased mouse and the human, but that enhancers that turn on immune response genes revved up.

"That is not what we would have predicted in Alzheimer’s and may be a new wrinkle that might be helpful" for understanding or treating the disease, says Henk Stunnenberg, an epigenomicist at Radboud University in Nijmegen, the Netherlands, who was not involved with the work. Adds Glass: "The brain studies suggest that this could be a very valuable approach for approaching many complex diseases going forward."

Bing Ren, a molecular geneticist at the San Diego branch of the Ludwig Institute for Cancer Research, and colleagues studied another important aspect of the epigenome. To fit into a nucleus, the DNA is tightly folded but unfurls at some spots to allow specific genes to be activated. His group has mapped these folding patterns in developing stem cells and found them to be changing quite a bit in some places. The work indicates that enhancers play an important role in shaping the 3D structure of the DNA, the team reports.

In many ways, though officially over, the Roadmap Epigenomics Project is just a beginning. There are hundreds of other cell types waiting to be mapped, as well as to be studied under different conditions and at different time points, and an international consortium has set it sights on generating 1000 epigenomes in the next few years. And there's much left to be done with the information already gathered, Glass says. Although "this effort generated a huge amount of data, they've left most of the work of testing the hypotheses [generated] for people who will read these papers."


Challenges to globalizing genetic predictions of health and disease

Genome-wide association studies (GWAS) have given us unprecedented insight into heritable traits and diseases. However, because the vast majority of studies have used European cohorts, the results of GWAS paint a biased picture and cannot always be generalized to other populations. Research published today in بيولوجيا الجينوم explores these biases, finding that genetic predictions of disease risks can be grossly misestimated.

Our understanding of hereditary disease risks has blossomed during the past decade, largely due to thousands of genome-wide association studies (GWAS). These studies involve scanning through genomes to identify single-nucleotide polymorphisms (SNPs) that are associated with common diseases and traits. For example, individuals who have a “G” allele at rs7329174 (a SNP located on chromosome 13) are more likely to have Crohn’s disease than individuals who have an “A” allele at this SNP.

Unfortunately, results from GWAS paint a biased picture of human health and disease. This is because the vast majority of GWAS have used European study cohorts. Disease associations found in European populations may not always generalize well to other populations. This problem is magnified for populations that have experienced different evolutionary histories (e.g. populations from Northern Europe and sub-Saharan Africa).

These biases hinder our ability to generalize results from one part of the world to other parts of the world.

Genotyping technologies used in GWAS can also cause problems. This is because most GWAS use genotyping arrays, as opposed to whole genome sequencing. These genotyping arrays tend to contain SNPs that were originally ascertained in European populations.

In a recently published بيولوجيا الجينوم paper, we found evidence of systematic biases in GWAS results. These biases hinder our ability to generalize results from one part of the world to other parts of the world. Specifically, we found that genetic predictions of disease risks can be grossly misestimated. This problem is particularly acute for African individuals, and it is caused by the biases that are described above.

Using computer simulations, we also found that African GWAS results generalize better across populations than non-African GWAS results. This asymmetry arises because non-African populations have experienced a loss of genetic diversity following the out-of-Africa migration (evolutionary history matters!).

Applications of genome-wide association study data

Genomic information is beginning to be applied in clinical settings. Because of this, our findings are timely. Using GWAS results, physician-scientists can count the number of risk-increasing alleles in each person’s genome to generate genetic risk scores for specific diseases. For example, genetic risk scores are able to identify women who are most at risk for breast cancer and determine the optimal age to begin mammogram screening.

Another way that genetic risk scores can be improved is by correcting for the biases of different genotyping technologies.

However, it is important to keep in mind that the utility of genetic risk scores depends on the quality of the source data. Genetic risk scores that work well for one population need not work well for other populations.

How can we improve genetic predictions of health and disease? Given unlimited funds, one option would be to repeat every GWAS in every population. Needless to say, this isn’t very feasible. A more practical solution is to generate genetic risk scores that correct for existing biases. For example, GWAS results may generalize well from the United Kingdom to Denmark, but substantial corrections may be needed to generalize results from the United Kingdom to Ghana.

Another way that genetic risk scores can be improved is by correcting for the biases of different genotyping technologies. Corrected genetic risk scores can also incorporate evolutionary information, as demonstrated in our recent بيولوجيا الجينوم paper. Only by incorporating these details can the benefits of genomic medicine be extended to individuals from diverse global populations.


شاهد الفيديو: مشروع جينوم الوطني و فحوصات جديدة للعوائل والأفراد للحد من انتشار الأمراض الوراثية (قد 2022).


تعليقات:

  1. Itzik

    في رأيي ، أنت مخطئ. أنا متأكد. أرسل لي بريدًا إلكترونيًا إلى PM ، سنتحدث.

  2. Keene

    أنا ضد.

  3. Jonathan

    يبدو أن لينيا في الطبيعة.

  4. Brighton

    آسف ، لقد نقلت هذه الجملة بعيدًا



اكتب رسالة