ژنتیک در هزاره سوم (GENETICS IN THE 3RD MILLENNIUM)
سال:1391 | دوره:10 | شماره:4 (پیاپی 39) |تعداد مقالات:11

تاریخچه دانش ژنتیک از هنگام تولد (آیین زرتشت 1738 سال پیش از میلاد مسیح تا سده سیزدهم میلادی (هفتم هجری) چندین بار در همایش های داخل و خارج از کشور و همچنین مجلات فارسی و انگلیسی زبان و اخیرا در Indian J. Human Genetics 18:1, 2012 گزارش و منتشر شده است.مدارک مستند و روش اجتماعی ایران باستان نشان میدهد که نیاکان ما به شراکت مساوی جنس نر و ماده در تولید مثل و انتقال صفات به فرزند آگاهی کامل داشته اند و می توان با نهایت غرور ادعا کرد که ایران باستان زادگاه و گهواره دانش تولیدمثل و ژنتیک می باشد. هیات تحریره فصلنامه ژنتیک در هزاره سوم از آقایان دکتر هوشنگ خاوری استاد دانشکده دامپزشکی، دکتر منصور امیدی استاد بیوتکنولوژی و دکتر محمد حسن کریمی نژاد استاد پاتولوژی و ژنتیک در خواست نمود که در شماره های پیاپی ژنتیک در هزاره سوم، ابتدا خلاصه ای از مستندات موید این فرضیه و سپس شرح زندگی و خدمات استادان و تمامی افرادی را که به نحوی در آموزش، گسترش و کاربرد نوآوریهای شگفت انگیز سالهای اخیر نقش داشته اند به زیور طبع بیارایند. هدف این است که در این مسیر تمام پیشگامانی که در پایه گزاری و رشد این دانش در ایران به نحوی کوشش و تلاش نموده‏اند نادیده نشوند . انجام این مهم مستلزم همکاری و تلاش فرهیختگان و علاقمندان به دانش ژنتیک است. لذا از استادان گرامی و دانش آموختگان آنان تقاضا می شود ما را در انجام این وظیفه سنگین کمک و همیاری فرمایند. در این شماره به شرح زندگی یکی از پیشگامان کاربرد ژنتیک مولکولی را که پژوهش های ارزنده ایشان منجر به کشف دوازده هموگلوبین جدید و هموگلوبین گلیکوزیله Hb1Ac که ارزش ممتازی در تشخیص و کنترل بیماران دیابتی و کاربرد جهانی دارد می پردازیم.

تالاسمی شایع ترین کم خونی ارثی است که اغلب زنجیره های مختلف ژن گلوبین از قبیل آلفا و بتا را درگیر می کند و موجب کاهش زنجیره دچار اختلال می گردد. در حدود 5 در صد از جمعیت جهان یک واریانت را در ژن گلوبین دارند اما فقط 1.7 درصد آنها آلفا و بتاتالاسمی خفیف را نشان می دهند. شناسایی موتاسیون های شایع در افراد بتاتالاسمی مینور می تواند در برنامه های پیشگیرانه و نیز درمانی برای ناقلینی با ژنوتیپ های خاص کمک کننده باشد.در این مطالعه توصیفی و مقطعی، اطلاعات بدست آمده از افراد مراجعه کننده به آزمایشگاه ژنتیک بیمارستان شفا شهر اهواز در سال 1389 جهت تشخیص بیماری تالاسمی مورد بررسی قرار گرفته و 707 نمونه دچار بتاتالاسمی مینور شناسایی شد. در این روش برای تشخیص جهش های حذفی از RFLP و به منظور تشخیص جهش های جا به جایی از ARMS-PCR استفاده شده است و در نرم افزار SPSS اطلاعات وارد و تجزیه و تحلیل می شوند.بر اساس قومیت بیماران بتاتالاسمی مینور مورد مطالعه ما به ترتیب عرب (358 نفر)، بختیاری (164 نفر)، فارس (77 نفر)، کرد (20 نفر)، لر (88 نفر) بود که به طور کلی از میان 39 جهش شناسایی شده، جهش های (Cd 36/37(-T با 156 نفر، (IVSII-1 (G>A با 129 نفر، (IVSI-110(G>A با 66 نفر بیشترین فراوانی را داشتند و به تفکیک قومیت ها شایعترین جهش ها برای اقوام: عرب و بختیاری (Cd 36/37(-T (به ترتیب 66 و 71 نفر)، فارس، کرد و لر (IVSII-1 (G>A (به ترتیب 17، 8 و 28 نفر) بودند. شیوع جهش های ایجاد کننده بتاتالاسمی در استان خوزستان بسیار متنوع بوده اما نزدیکی و شباهت فراوانی در برخی اقوام نشان می دهد واین امر به دلیل تفاوتهای وقرابت های ژنتیکی در اقوام مختلف می باشد. با توجه به افزایش ارتباط اقوام با یکدیگر نتایج بدست آمده از این مطالعه در پیش بینی احتمالی جهش ها و نیز تشخیص پیش از تولد و برنامه های غربالگری کاربرد بسیاری خواهد داشت.

آلودگی هوا نقش بسزایی در ایجاد برخی بیماریها همچون بیماریهای قلبی- عروقی و سرطان دارد. مطالعات حاکی از آن هستند که آلودگی هوا موجب افزایش رادیکال های اکسیژن می شود که در نهایت آسیب اکسیداتیو DNA را بدنبال دارد. یکی از بیومارکرهایی که نشان دهنده آسیب اکسیداتیو DNA ناشی از افزایش رادیکال های اکسیژن در بدن می باشد افزایش میزان 8-Hydroxy-2’-deoxyguanosine (8-OHdG) است. برخلاف پژوهش های زیادی که ارتباط بین افزایش میزان 8-OHdG و آلودگی هوا را نشان داده اند در شهر تهران مطالعه ای در این زمینه انجام نشده است. بنابراین در پژوهش حاضر آسیب اکسیداتیو DNA ایجاد شده توسط آلودگی هوا در ساکنین تهران در مقایسه با ساکنین شمال کشور مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور برای هر دو گروه مورد و شاهد 40 نمونه جمع آوری شد و با استفاده از روش الایزا مورد بررسی قرار گرفت. نتایج پژوهش حاضر نشان داد که ارتباط آماری معنی داری در میزان 8-OHdG در دو گروه مورد و شاهد وجود ندارد (P=0.5677) . برخی مطالعات نشان داده اند که پلی مورفیسم های ژنهای مرتبط با متابولیسم و دفاع های آنتی اکسیدانی، وضعیت آنتی اکسیدانی، وضعیت جسمانی و فعالیت های متفاوت فردی می توانند میزان 8-OHdG را کم یا زیاد کنند. به علاوه به دلیل حجم کم نمونه در مطالعه حاضر نمی توان با قاطعیت نتیجه گیری نمود. بهتر است در مطالعات آینده حجم نمونه بیشتری برای بررسی استفاده شود و در صورت امکان عوامل ژنتیکی، وضعیت آنتی اکسیدانی و وضعیت جسمانی افراد نیز مد نظر قرار گیرد.

شیگلا دیسانتریه پاتوژن مهمی است که باعث ایجاد عفونت در روده انسان می شود. آنتی ژن IpaD نقش مهمی در بیماری زایی و ایجاد عفونت توسط شیگلا دارد. چالش استفاده از پروتئین IpaD در طراحی واکسن مخاطی، قدرت پایین و عدم انتقال آن به بافتهای مخاطی روده می باشد. با اتصال ناقل و ادجوانت گیاهی RTB به آنتی ژن IpaD، می توان به رفع چالش تولید واکسن مخاطی علیه شیگلوزیس پرداخت. این تحقیق با هدف ساخت یک کاست ژنی شامل ناحیهN- ترمینال ژن ipaD، که به ژن RTB متصل شده است به عنوان رویکردی جدید برای تولید واکسن مخاطی علیه شیگلا صورت می گیرد. DNA ژنومی گیاه کرچک به روش CTAB استخراج شد. با استفاده از پرایمرهای اختصاصی، قطعه 819 نوکلئوتیدی ژن RTB دارای لینکر GPGP، تکثیر گردید. واکنش PCR برای تکثیر ژن ipaD نیز انجام گرفت. هر یک از قطعات تکثیر شده به درون وکتور pGEM-T همسانه سازی شدند. به منظور ساخت کاست ژنی، ipaD با آنزیم های XhoI/HindIII از درون وکتور pGEM-ipaD خارج گردید. متعاقب آن، پلاسمید نوترکیب pGEM-RTB تحت برش آنزیمی XhoI/HindIII قرار گرفت. طی فرایند الحاق ipaD به پلاسمید نوترکیب pGEM-RTB برای ساخت کاست ژنی RTB-ipaD همسانه سازی شد؛ و با استفاده از دستگاه توالی یاب، توالی نوکلئوتیدی کاست ژنی شناسایی گردید. پس از تایید کلونینگ ژنهای RTB و ناحیه N-ترمینال ژن ipaD، کاست ژنی ساخته شده با عمل PCR، Nested-PCR، برش آنزیمی و تعیین توالی مورد تائید قرار گرفت. بر اساس آخرین اطلاعات، این اولین گزارش از طراحی و ساخت کاست ژنی RTB-ipaD می باشد، که می تواند برای توسعه تولید واکسن مخاطی علیه شیگلوزیس به کار رود. این تحقیق مسیری راهبردی را برای تولید فیوژن پروتئین و مطالعات ایمنولوژیکی می گشاید.

ابزارهای گوناگونی به منظور انتقال ژن به سلول های یوکاریوتی توسعه یافته اند. در میان آن ها، کارایی ویروس های RNA دار متعلق به خانواده رتروویریده در انتقال ژن به دلیل الحاق پایدار ژنوم خود در کروموزوم های میزبان بالاتر است. ویروس لوکمی موش (MLV) شناخته شده ترین عضو جنس اورتورتروویرینا از گامارتروویروس ها است. ناقل رتروویروسی بر پایه MLV تنها قادر به بیان ژن های خارجی در سلول های در حال تقسیم میتوز می باشد، که بیانگر مناسب بودن این ناقل به عنوان ابزار انتقال ژن در ژن درمانی سرطان است. در این تحقیق، ناقل ویروسی بر پایه MLV از طریق ترانسفکشن همزمان و گذرا سه پلاسمید رتروویروسی شامل pBABE-GFP (پلاسمید بیانی دارای ژن گزارشگر) GFP،pBS-CMV-gagpol (پلاسمید بسته بندی دارای ژن gagpol ویروس MLV) و pMD2G (پلاسمید پوششی حاوی ژن VSVG) در رده سلولی HEK293T تولید شد. تغلیظ ویروس با دو روش اولتراسانتریفیوژ و محلول پلی اتیلن گلیکول انجام شد. رقت های سریالی از ویروس غلیظ شده تهیه گردید و عیار ویروس بر حسب واحد عفونی بر میلی لیتر (21×106 ذره عفونی در هر میلی لیتر در هر دو روش) محاسبه شد. سپس کارایی ترانسداکسیون رده های سلولی سرطانی (A549 و Hela) و غیر سرطانی (HEK و Vero) با ناقل ویروسی تولید شده مقایسه گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که کارایی ناقل در آلوده کردن سلول های سرطانی بالاتر است و بنابراین ناقل تولید شده در زمینه انتقال ژن به سلول های سرطانی مناسب تر می باشد.

ژن Fndc5 که با نام دیگر پروتئین پروکسیزومی (PEP) شناخته شده است کدکننده پروتئینی حاوی 209 اسید آمینه می باشد. این ژن به طور عمده در بافت های قلب، ماهیچه های اسکلتی و مغز بیان میشود. این مطالعه جهت روشن شدن الگوی بیان این ژن در هنگام تمایز سلول های بنیادی جنینی موشی به سلولهای قلبی صورت پذیرفت. بنابراین سلول های بنیادی جنینی موشی به عنوان مدل مناسب برای تمایز قلبی القا شده با آسکوربیک اسید به کار گرفته شدند و الگوی بیانی ژن PEP در مراحل مشخصی از تمایز توسط real-time PCR بررسی شد . نتایج نشان دهنده افزایش چشمگیر بیان ژن PEP در کاردیومیوسیت های بالغ بود. در نتیجه افزایش بیان ژن PEP احتمالا در مراحل انتهایی کاردیوژنز دارای نقش احتمالی میباشد که جهت مشخش شدن آن نیازمند مطالعات بیشتر میباشد.

ژن PROP1 بر روی کروموزوم 5 قرار گرفته و دارای 3 اگزون و 2 اینترون است. این ژن در غده هیپوفیز انسان و حیوانات اهلی از جمله گوسفند و بز باعث سنتز پروتئینی با 226 اسید آمینه می شود که تنظیم کننده بیان هورمون رشد، پرولاکتین و تیروتروپین است. هدف از این مطالعه بررسی چندشکلی اگزون 2 ژن PROP1 در نژادهای گوسفند لری بختیاری، زل و آمیخته زل-آتابای بود. در این تحقیق از 280 راس گوسفند شامل: 90 راس گوسفند زل،90 راس گوسفند لری-بختیاری (اصلاحی)، 60 راس گوسفند لری-بختیاری (کشتاری) و 40 راس گوسفند آمیخته زل-آتابای استفاده گردید. بعد از خون گیری، استخراج DNA و تکثیر قطعه مورد نظر با استفاده از آنزیم محدودگر Hin6I واکنش هضم آنزیمی صورت گرفت. نتایج نشان داد که ژنوتیپ های GG وAG  به ترتیب با فراوانی های 0.98 و 0.02 در گوسفندان لری بختیاری (ایستگاهی)، 0.86 و 0.14 در گوسفندان لری بختیاری (کشتارگاه)، 0.96 و 0.04 در گوسفندان زل (ایستگاهی)، 0.89 و 0.11 در گوسفندان زل-آتابای (کشتارگاه) مشاهده شدند. ژنوتیپ های AA،AB  به ترتیب با فراوانی های 0.70 و 0.30 در گوسفندان لری بختیاری (ایستگاه)، 0.78 و 0.22 در گوسفندان لری بختیاری (کشتارگاه)، 0.68 و 0.32 در گوسفندان زل (ایستگاه) و 0.84 و 0.16 در گوسفندان زل-آتابای (کشتارگاه) مشاهده شدند.

microRNA ها (miRNA ها) گروهی از RNA های غیر کدکننده کوچک هستند که روی بیان ژن اثر می گذارند. آنها این عمل را از طریق جفت شدن با توالی مکمل در mRNA هدف که معمولا در ´UTR3 آن واقع شده است انجام می دهند. این دسته از RNA ها در سال 1993 کشف شدندو نقش های بسیار مهم و وسیعی را در موجودات مختلف ایفا می نمایند. ابتدا تصور بر این بود که ژن های کدکننده miRNA ها در نواحی بین ژنی واقع شده اند اما مطالعات اخیر نشان می دهد که در پستانداران اغلب این ژن ها در واحدهای خاص نسخه برداری (TUs) واقع هستند و توسط  RNA pol II رونویسی می شوند. محصول رونویسی باید پردازش شود تا به miRNA بالغ تبدیل شود و در نهایت اثر خود را روی بیان ژن اعمال نماید. در سال 2005 اولین گزارش در مورد نقش آن ها در سرطان پستان منتشر و نشان داده شد که miRNA های متعددی در این سرطان به طور نامناسب بیان می شوند. از میان مکانیسم هایی که می تواند باعث این عدم بیان مناسب گردد اپی ژنتیک، تغییرات کروموزومی، پلی مورفیسم ها و یا نقص در پروتئین های پردازش کننده را می توان برشمرد. در واقع این RNA ها می توانند به عنوان انکوژن و یا سرکوبگر تومور عمل کنند. اکنون تلاش دانشمندان بر این است که بتوانند از miRNA علاوه بر تشخیص و طبقه بندی سرطان ها، در درمان آن ها نیز استفاده کنند که در این زمینه به موفقیت هایی نیز دست یافته اند.

همسانه سازی قطعات بزرگ DNA در خیلی از موارد برای مطالعه دقیق تر قطعات کلون شده ضروری است از این رو تلاش های زیادی برای همسانه سازی قطعات برزرگ DNA یی و حتی ژنوم های کامل صورت گرفته است . مطالعات صورت گرفته نشان می دهد که با بهره گیری از روش های معمول ژنتیکی می توان این قطعات بزرگ و حتی ژنومهای کامل اندامکی، باکتریایی و ویروسی را همسانه سازی نمود. این کار می تواند از طریق همسانه سازی قطعات ژنومی همپوشان که در نهایت از طریق نوترکیبی، ژنوم کامل را ایجاد می نمایند و یا همسانه سازی پیوسته ژنوم کامل صورت گیرد. قطعات ژنومی ممکن است از طریق فرآیندی موسوم به inch worm elongation و از طریق جایگاههای نشست موسوم به LPA و یا به طور مستقیم از طریق نوترکیبی وارد حامل شده و به میزبان انتقال می یابند. ژنوم کامل نیز به کمک حامل های ویژه طراحی شده وارد ژنوم میزبان گردد.کارهای انجام شده نشان می دهد با بهره گیری از حامل های اختصاصی مناسب و فرآیندهای معمول ژنتیکی نظیر نوترکیبی و یا تبدیل ژنی که در ارگانیسم های زنده صورت می گیرد و همچنین توانایی ترانسپوزون ها و عناصر دخولی در این زمینه، می توان به این مهم اقدام نمود.

رسپتورهای استروئیدی، فاکتورهای رونویسی وابسته به لیگاند می باشند. این رسپتورها زیرخانواده ای از ابرخانواده رسپتورهای هسته ای می باشند. اعتقاد بر این است که رسپتورهای هسته ای از یک رسپتور اجدادی مشترک در طی تکامل مشتق شده اند و همگی دارای ساختاری مشترک، شامل پنج ناحیه اصلی می باشند. این رسپتورها از نظر عملکرد به دو گروه رسپتورهای همودیمر و هترودیمر تقسیم می شوند. این رسپتورها بر اساس جایگاه خود در هسته یا سیتوپلاسم از طریق مسیرهای متفاوتی فعال می گردند. مطالعات اخیر نشان دهنده تنظیم miRNA ها بوسیله رسپتورهای استروئیدی و متقابلا کنترل بیان و عملکرد رسپتورهای استروئیدی توسط miRNA ها می باشد. در این مطالعه، مکانیسم های مولکولی این رسپتورها، ارتباط آن ها با miRNA ها و بیماری های ژنتیکی مرور شده است.

در بخش ششم با تعاریف و اصطلاحات مورد استناد ژنتیک پزشکی مانند ژن، هموزیگوت، هتروزیگوت، صفت بارز و نهفته، فنوتیپ و ژنوتیپ، گشن گیری، هیبریداسیون، هتروژنی، پلیوتروپی، ژن های هم زور، و فنوکپی آشنا می شوید.در ژنتیک پزشکی هم مانند سایر رشته های علوم علائمی وجود دارد که به سهولت فهم مطالب و خلاصه نویسی آن کمک می کند. در تهیه شجره نامه که پایه بررسی بیماریهای ارثی می باشد از این علائم استفاده می شود (اشکال صفحه 29).