يقول الباحثون في أكسفورد وكامبريدج، الذين أنتجوا خريطة الصور التي تكشف أسرار إصابة البشر بالمرض، إنها “تغير فهمنا لكيفية عمل الجينات”
كشف العلماء عن أسرار الحياة البشرية بمزيد من التفصيل أكثر من أي وقت مضى بفضل واحدة من أكثر الصور تفصيلاً التي تم التقاطها للحمض النووي على الإطلاق.
تمكن باحثون بريطانيون من جامعتي أكسفورد وكامبريدج من التقاط الصورة الأكثر تفصيلاً على الإطلاق للجينوم البشري. يمكن أن يساعد هذا الاختراق العلماء على تحديد أين تتعطل الجينات ويمكن أن يساعدهم في التوصل إلى علاجات جديدة لأمراض تتراوح من السرطان إلى مرض الزهايمر.
لأكثر من عقدين من الزمن، عرف العلماء التسلسل الكامل للجينوم البشري – ثلاثة مليارات من “حروف” الحمض النووي التي تشكل شفرتنا الجينية. لكن الطريقة التي يطوي بها هذا الكود ويعمل كبنية ثلاثية الأبعاد داخل الخلية ظلت مخفية.
اقرأ المزيد: يحصل الأطباء العامون على تحذير نهائي بشأن “تدافع الهاتف في الساعة 8 صباحًا” – وإليك كيفية تأثير التغيير عليكاقرأ المزيد: قد يكون للزيادة الكبيرة في عدد الأطفال الذين يعانون من السمنة المفرطة في المدارس الابتدائية “تأثير مدمر”
يبلغ طول الحمض النووي لكل خلية حوالي مترين ولكنه معبأ بإحكام في مساحة مجهرية يبلغ عرضها جزءًا من مائة من المليمتر. داخل هذا الفضاء، ينحني الحمض النووي ويدور باستمرار، مما يجعل الأجزاء البعيدة متلامسة.
تحدد هذه البنية الجينات النشطة أو الصامتة، تمامًا مثلما تحدد لوحة الدائرة “المفاتيح” المتصلة وأيها غير متصلة. وقال المؤلف الرئيسي البروفيسور جيمس ديفيز، من جامعة أكسفورد: “للمرة الأولى، يمكننا أن نرى كيف يتم ترتيب مفاتيح التحكم في الجينوم فعليًا داخل الخلايا.
“هذا يغير فهمنا لكيفية عمل الجينات وكيف تسوء الأمور في المرض. يمكننا الآن أن نرى كيف تؤدي التغيرات في البنية المعقدة للحمض النووي إلى حالات مثل أمراض القلب واضطرابات المناعة الذاتية والسرطان.”
يتم التعبير عن بعض جوانب الحمض النووي والبعض الآخر لا يرجع إلى الآليات التي تتحكم في الجينات التي يتم تشغيلها أو إيقاف تشغيلها في خلايا معينة في أوقات محددة. وقد دفع هذا الاختراق العلماء إلى الاشتباه في أن هذه الآلية تستخدم القوى الكهرومغناطيسية داخل الخلية.
معظم التغيرات الجينية الشائعة المرتبطة بالأمراض لا تغير الجينات نفسها، ولكنها تؤثر على الجوانب التي يتم تشغيلها وتنشيطها. يحتوي الجسم على حوالي 30 تريليون خلية. وتمكنت خريطة الصور من رؤية الحمض النووي في كائن حي وصولاً إلى زوج أحادي القاعدة، وهو أصغر وحدة في الحمض النووي. وهذا أفضل 200 مرة مما كان ممكنًا في السابق.
قال الباحث هانغبينغ لي: “لدينا الآن أداة تتيح لنا دراسة كيفية التحكم في الجينات بتفاصيل رائعة. وهذه خطوة حاسمة نحو فهم الأخطاء التي تحدث في المرض، وما يمكن القيام به لإصلاحه”.
تم تمويل المشروع البحثي الرئيسي، الذي نُشر هذا الأسبوع في مجلة Cell، من قبل مجلس البحوث الطبية في المملكة المتحدة، ويمثل تقدمًا عالميًا كبيرًا في علم الوراثة الجزيئية. وتكشف خريطة الجينوم، التي تم إنشاؤها باستخدام تقنية جديدة تسمى MCC Ultra، كيف يقرر الجسم الجينات التي سيتم تشغيلها أو إيقاف تشغيلها في خلايا معينة في أوقات محددة. إنه يوضح أين يتم التعبير عن جوانب معينة من حمضنا النووي، وبعضها لا.
يبدو أن البنية المعقدة، التي كانت غير مرئية في السابق، أساسية لكيفية قراءة الخلايا لتعليماتها الجينية. ويشتبه العلماء الآن في أن الخلايا تستخدم القوى الكهرومغناطيسية لجلب تسلسلات التحكم في الحمض النووي إلى السطح، حيث تتجمع في “جزر” من النشاط الجيني.