اكتشف العلماء روابط جديدة تمامًا بين الجينات والأمراض في دمائنا

يعد سحب الدم أحد الاختبارات السريرية الأكثر دنيوية. يمكن أيضًا أن يكون بمثابة حجر رشيد لفك تشفير المعلومات الوراثية وربط الأخطاء المطبعية في الحمض النووي بالصحة والمرض.

هذا الأسبوع، ثلاثة دراسات in الطبيعة ركز على المكون المائي في الدم - المسمى البلازما - كمترجم بين الجينات ووظائف الجسم. تكون البلازما خالية من خلايا الدم، ويكون لونها مصفرًا وتحتوي على آلاف البروتينات التي تدور عبر مجرى الدم. تؤدي بروتينات البلازما إلى عدد لا يحصى من العمليات البيولوجية: فهي تعدل الاستجابات المناعية، وتغير عملية التمثيل الغذائي، بل وتحفز أو تعيق اتصالات جديدة في الدماغ.

كما أنها بمثابة جسر بين علم الوراثة وصحتنا.

منذ أول رسم لخريطة الجينوم البشري، حاول العلماء ربط الأخطاء المطبعية الوراثية بالصحة والمرض. إنها مشكلة صعبة. تتأثر بعض المخاوف الصحية الأكثر إثارة للقلق لدينا - مثل السرطان، وأمراض القلب والأوعية الدموية، والخرف واضطرابات الدماغ الأخرى - بجينات متعددة تعمل بشكل متضافر. النظام الغذائي وممارسة الرياضة وعوامل نمط الحياة الأخرى تشوش الروابط بين الجينات والجسم.

وقد استفادت الدراسات الجديدة من البنك الحيوي في المملكة المتحدة، وهو قاعدة بيانات شاملة تحتوي على عينات بلازما من أكثر من 500,000 شخص إلى جانب بياناتهم الصحية والوراثية.

وجد البحث "بصمات" بروتينية متعددة في البلازما تم رسمها على أجزاء معينة من الشفرة الوراثية، على سبيل المثال، تعديلات نادرة لأحرف الحمض النووي كان من الصعب التقاطها في السابق. وبالتعمق أكثر، عكست العديد من بصمات بروتينات البلازما التغيرات الجينية المرتبطة بمرض الكبد الدهني. وتنبأت الارتباطات الأخرى بين الجين والبلازما بنوع الدم وصحة الأمعاء والصفات الجسدية الأخرى.

قد تؤدي أمثلة إثبات المفهوم هذه إلى اكتشافات طبية جديدة. يمكن الحصول على البلازما بسهولة من خلال سحب الدم. كمترجم بين الملامح الجينية والجسدية، يمكن لتوقيعات البروتين الخاصة بهم أن تفيد الأدوية أو التشخيص أو العلاجات الجديدة.

لكي نكون واضحين جدًا: جاءت الدراسات الثلاث من تحالف غير متوقع، 13 شركة أدوية بيولوجية تعمل معًا في اتفاق ما قبل المنافسة. الترتيب هو بالضبط ما يبدو. وبدلاً من التنافس ضد بعضها البعض، تتقاسم الشركات النتائج لحل أحد أصعب الألغاز البيولوجية - كيف تجعلنا الجينات، مع جرعة كبيرة من التأثيرات البيئية، ما نحن عليه الآن.

أصدقاء فارما

في عام 2020، أبرمت مجموعة من شركات الأدوية الأكثر نفوذاً في العالم اتفاقًا للتعاون في مسعى واحد - مشروع البروتينات الدوائية.

• البنك الحيوي في المملكة المتحدة، وهي واحدة من أكبر الموارد الطبية الحيوية وأكثرها شمولاً في العالم، وكانت هي المنظم الأساسي. تم إطلاق البنك الحيوي لأول مرة في عام 2006، وقد تطور ليصبح قاعدة بيانات هائلة: حتى الآن، قام أكثر من نصف مليون مشارك في المملكة المتحدة بالتسجيل، بما في ذلك أشخاص من أعراق مختلفة. تحتوي قاعدة البيانات على معلومات السيرة الذاتية — العمر والجنس والحالة الصحية — ومقاييس أكثر تعمقًا مثل فحص الدماغ، وتسلسل الجينات، واختبارات الدم.

هذه ليست مجرد اختبارات دم سريرية للتحقق من مستويات المعادن أو الهرمونات لديك. وباستخدام عينات الدم، يمتلك البنك الحيوي ملفًا كاملاً عن بروتينات البلازما لكل مشارك.

على مدى السنوات القليلة الماضية، وبموافقة المتطوعين، أصدر البنك الحيوي مجموعة البيانات الخاصة به للعلماء. تم حذف جميع البيانات الجينية من المعلومات التي يمكن أن تعود إلى أي متطوع.

لفتت مجموعة البيانات الضخمة انتباه شركات الأدوية الكبرى. من السهل جمع وتحليل بروتينات البلازما، مما يجعلها مثالية لتشخيص الأمراض. إن فك رموز كيفية عملها في الجسم يمكن أن يساعد الباحثين أيضًا على اكتشاف أهداف المرض المحتملة.

ووافقت على ذلك الدكتورة نعومي ألين، كبيرة العلماء في البنك الحيوي في المملكة المتحدة. وقالت: "إن قياس مستويات البروتين في الدم أمر بالغ الأهمية لفهم العلاقة بين العوامل الوراثية وتطور الأمراض الشائعة التي تهدد الحياة". محمد عندما تم إطلاق المشروع في عام 2020.

"مع البيانات المتعلقة بالجينات والتصوير وعوامل نمط الحياة والنتائج الصحية على مدى سنوات عديدة، ستكون هذه أكبر دراسة بروتينية [مجموعة من جميع البروتينات] في العالم يتم مشاركتها كمورد علمي عالمي."

رابط دموي جيد

لقد دفع الكونسورتيوم ثماره.

In في إحدى الدراسات التي نظرت في آثار خمسة أيام فقط من الراحة في الفراش ، رأى الباحثون زيادة مقاومة الأنسولين ، وهي مقدمة لمرض السكري.من شركة Biogen والمتعاونين، اتخذ الفريق الخطوة الأولى نحو ربط التنوع الجيني بالحالة الصحية.

يشترك كل إنسان في جينات متشابهة، لكن هذه الجينات تختلف في حروفها الدقيقة. يمكن أن يؤدي تبديل الحمض النووي المكون من حرف واحد إلى أمراض وراثية، مثل الخلية المنجلية. وفي أحيان أخرى، ينسخ الجين نفسه عندما لا يكون من المفترض أن يسبب مشاكل عصبية مميتة مثل مرض هنتنغتون.

ومع ذلك، فإن الكيفية التي تساهم بها معظم الأخطاء المطبعية الوراثية في الصحة تظل لغزا إلى حد كبير.

هنا، قام الفريق بتحليل ما يقرب من 3,000 بروتين بلازما من 54,219 مشاركًا في البنك الحيوي في المملكة المتحدة إلى جانب ملفاتهم الجينية. تم اختيار البروتينات للحصول على أفضل صورة للحالة الصحية العامة للشخص، بما في ذلك صحة القلب، والتمثيل الغذائي، والالتهابات، ووظائف المخ، وأي مؤشرات للسرطان.

بشكل عام، اكتشفوا ما يقرب من 16 مليون تبادل لأحرف الحمض النووي ذات الحرف الواحد والتي تم تعيينها لأكثر من 3,700 موقع مختلف في الجينوم. تعتبر هذه المواقع، التي يطلق عليها "المواقع الجينومية"، ذات قيمة كبيرة لربط البيانات الوراثية بالبروتينات المرتبطة بالأمراض. ومقارنة بالدراسات السابقة، فإن 81% من هذه الارتباطات بين الجينات والبروتينات جديدة.

وفي الوقت نفسه، شكلت بروتينات البلازما "بصمة" من نوع ما، مما سمح للعلماء بالتنبؤ بعمر الشخص، وجنسه، ومؤشر كتلة الجسم، وفصائل الدم، وحتى وظائف الكلى والكبد.

وفي أحد الاختبارات باستخدام "بصمة الإصبع" في البلازما، اكتشف الفريق شبكة وراثية تعزز وظيفة الخلايا المناعية. وجدت اختبارات أخرى وجود صلة مثيرة للاهتمام بين فصيلة الدم وصحة الأمعاء، وفك تشفير كيفية تأثير الاختلافات الجينية على الاستجابات المناعية لدى مختلف الأشخاص.

بمعنى آخر، قام الفريق ببناء أطلس جيني يرسم خريطة لعالم بروتينات البلازما.

مقايضات الوراثة النادرة والنسب الأوسع

دراسة أخرى تسمى شاشة علم الوراثة البلازما باسمها: البروتيوجينوم.

وبقيادة شركة AstraZeneca، استخرج الفريق نفس مجموعة بيانات البنك الحيوي للمتغيرات الجينية النادرة التي ترتبط بالتغيرات في بروتينات البلازما والأمراض. وقال الفريق إن دمج الاثنين يمكن أن يساعد في حل "آليات المرض، وتحديد المؤشرات الحيوية السريرية، واكتشاف أهداف الدواء".

وبالبحث في البنك الحيوي، وجدوا أكثر من 5,400 ارتباط نادر بين الجينات وتوقيعات بروتين البلازما. في وقت مبكر تطور الهالوينوبرز بشكل خاص جينان: STAB1 وSTAB2. يُعتقد عادةً أن الجينات تشارك في إزالة بروتينات البلازما القديمة، إلا أن الجينات ترتبط أيضًا بشكل مدهش بعشرات من شركاء البروتين، مما يشير إلى أن لديهم أدوارًا أخرى.

وقال مؤلف الدراسة الدكتور سلاف بتروفسكي من AstraZeneca وجامعة ملبورن: "الأمر المثير في هذا البحث هو أننا قادرون الآن على ربط هذه المتغيرات الجينية النادرة عالية التأثير بالتأثيرات على بروتينات البلازما البشرية".

كما عزز التحالف التنوع الجيني في الأبحاث. تعتمد معظم الدراسات التي تربط الجينات بالأمراض على أشخاص من أصول أوروبية.

هنا، الدراسة الثالثة ركز الباحثون على المشاركين في البنك الحيوي من أصول بريطانية أو أيرلندية أو أفريقية أو جنوب آسيوية للكشف عن "النقاط الساخنة" الجينية. ثم قاموا بمطابقة هذه البيانات مع مجموعة بيانات تم جمعها مسبقًا من سكان أيسلنديين. هناك "ارتباط متواضع" محمد الفريق، مضيفًا أن الاختلافات في التكنولوجيا كان من الممكن أن تغير النتائج، وهو أمر يجب مراعاته للمضي قدمًا.

لقد كان ربط الجينات بالبروتينات والصحة دائمًا لعبة صعبة في مجال الهاتف الطبي الحيوي. وباستخدام بروتينات البلازما كدليل، قد يكون لدينا بديل لربط الجينات بالصحة والمرض. وقد قدم الكونسورتيوم جميع البيانات متاح للعامة لتستكشفها فرق البحث الأخرى.

الصورة الائتمان: المعاهد الوطنية للصحة

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://singularityhub.com/2023/10/06/scientists-unearth-brand-new-links-between-genes-and-disease-in-our-blood/