کسب بیت کوین رایگان و دلار بدون سرمایه

نوشته شده توسط فرزانع طهماسبی در ساعت 14:7

 

ساختمان ژنتيكي انسان

براي درك بهتر ساختار ژنتيكي انسان، اين ساختار را از كل به جز، بررسي مي‌كنيم. در هسته سلول هر انسان 46 عدد (23 جفت) كروموزوم وجود دارد. 22 جفت از اين كروموزوم‌ها غيرجنسي و يک جفت جنسي (كروموزوم‌هاي  yو x) هستند. هر كروموزوم متشكل است از زنجيره دو رشته اي DNA كه توسط پروتئين‌هاي خاصي پوشيده شده است. هر زنجيره DNA از توالي بازهاي آلي به وجود آمده است. بازهاي آلي موجود در هر رشته DNA فقط چهار نوع هستند به نام‌هاي آدنين (A)، گوانين (G)، سيتوزين (C) و تيمين (T). در دو رشته مقابل هم در يك مولكول DNA اين بازها دو به دو با هم جفت مي‌شوند. تيمن هميشه در مقابل آدنين و سيتوزين هميشه در مقابل گوانين قرار مي‌گيرد.

هر ژن كه واحد وراثت است قطعه اي از DNA مي‌باشد. يعني هر ژن، توالي خاصي از زوج‌هاي بازهاي آلي است. همانطور كه اشاره شد فقط چهار شكل از پيوند بازهاي آلي قابل تصور است يعني A-T، T-A، G-C و C-G. اين تعداد محدود نمي‌تواند رموز بي شمار ژنتيكي را توجيه كند. اما وقتي بدانيم كه هر ژن مي‌تواند شامل هزاران زوج باز آلي باشد و هر DNA تقريباً 3 ميليارد زوج باز آلي دارد موضوع روشن خواهد شد. در هر ژن، هر سه زوج باز آلي مثل كلمه اي عمل مي‌كند كه وقتي كنار كلمات ديگر (تركيب‌هاي سه زوجي ديگر از بازهاي آلي) قرار مي‌گيرند رمز ژنتيكي را مي‌سازند كه نهايتاً منجر به ساخت يك مولكول اسيد آمينه خواهد شد. اين اسيدهاي آمينه به نوبه خود ساخت هزاران نوع پروتئين ازجمله آنزيم‌ها را به عهده خواهند داشت كه در شكل گيري و تنظيم اعمال بدن نقش دارند و بر اساس اينكه دستور ژنتيكي چه مي‌باشد بعضي سلول‌ها به سلول‌هاي عصبي، بعضي ديگر به عدسي چشم، تعدادي به دريچه هاي قلب و ... نهايتاً به يك انسان با خصوصيات منحصر به فرد تبديل مي‌شوند. در هر انسان حدود 100000 ژن شناسايي شده است. پروژه ژنوم انساني كه شناسايي نقشه كامل ژني انسان را بر عهده دارد قرار است تا  سال 2005 به پايان برسد. ساختار ژنتيكي انسان را مي‌توان به كتابي تشبيه كرد:

فرض كنيد اين كتاب 23 فصل به نام كروموزوم دارد. هر فصل هزاران داستان را به نام ژن‌ها در بر مي‌گيرد. هر داستان از پاراگراف‌هايي تشكيل شده است. هر پاراگراف از كلماتي شكل گرفته‌اند كه به نام كودون ناميده مي‌شوند و هر كلمه از حروفي تشكيل مي‌شود كه به نام بازهاي آلي ناميده مي‌شوند. اگر كتاب ژنوم انساني را با سرعت هر كلمه در يك ثانيه بخوانيم، به يك قرن فرصت احتياج داريم تا آن را به پايان برسانيم و اگر هر حرف آن به فاصله يك ميلي متر يك ميلي متر از هم رديف كنيم طولي برابر 1200 كيلومتر پيدا خواهد كرد. كروموزوم‌ها در هسته سلول به صورت جفت جفت هستند بنابراين هر ژن بر روي يك كروموزوم با ژن مقابل خود بر روي كروموزوم ديگر جفت ژني را تشكيل مي‌دهد كه اگر با هم مشابه باشند فرد را هموزيگوت (AA) و اگر مشابه نباشند فرد را برای آن ژن هتروزيگوت گويند. وقتي ژني غالب ناميده مي‌شود كه اثر اين ژن هم بر روي افراد هموزيگوت و هم بر روي افراد هتروزيگوت ظاهر شود و وقتي مغلوب ناميده مي‌شود كه اثرش فقط بر روي افراد هموزيگوت باشد. گاهي اوقات يك صفت خاص در انسان محصول عملكرد چند ژن به طور همزمان و با هم مي‌باشد به اين گونه ژن‌ها، ژن‌هاي متعدد (Multiple gene) اطلاق مي‌شود. نمونه هايي از صفاتي كه توسط چند ژن كنترل مي‌شوند شامل رنگ پوست، قد، وزن، طول عمر، درجه مقاومت در برابر بيماري‌ها، فشار خون شرياني، ميزان ضربان قلب و ... مي‌باشند. اين ژن‌ها ممكن است جايگاه های متفاوتي را بر روي كروموزوم‌ها اشغال كنند. بعضي از آن‌ها ممكن است به صورت گسترده اي بر روي زوج كروموزوم‌هاي متفاوتي (كروموزوم‌هاي غيرهمولوگ) پراكنده شده باشند. ميزاني ازيك صفت ژنتيكي خاص كه در فرد مشخصي بروز مي‌كند به نام نفوذ ژن  (Penetrance)ناميده مي‌شود.

ژن‌ها معمولاً ثابت هستند اما گاهي ژن‌هاي طبيعي به ژن‌هاي غيرطبيعي تبديل مي‌شوند. اين تغيير جهش (موتاسيون) ناميده مي‌شود. جهش، جزو پديده هاي منظم طبيعت محسوب مي‌شود ميزان

ژنوتيپ به تمامي ساختار ژنتيكي هر فجهش‌هاي طبيعي با مواجهه با جهش‌زاهايي (موتاژن‌هايي) از قبيل اشعه ماوراء بنفش، رادياسيون و سرطان‌زاهاي شيميايي، افزايش مي‌يابد.

ژنوتيپ و فنوتيپ رد و فنوتيپ به تظاهرات خارجي اين ساختار ژنتيكي اطلاق مي‌شود. ژنوتيپ در زمان تشكيل تخم مشخص مي‌شود و در تمام طول زندگي ثابت باقي مي‌ماند ولي فنوتيپ ممكن است از زمان جنيني تا بزرگسالي تغيير كند مثل قد، وزن، توده عضلاني، شكل بدن و .... بنابراين ژنوتيپ جنبه تغييرناپذير و فنوتيپ جنبه تغييرپذير مواد ژنتيكي انسان هستند. ماده ژنتيكي را مي‌توان به تكه اي از گِل سفالگري تشبيه كرد : وزن، حجم، قوام و خصوصيات شيميايي اين تكه گل ثابت است اما سفالگر مي‌تواند آن را به اشكال مختلف در آورد. بنابراين گفته مي‌شود كه پزشكي علم مديريت بر فنوتيپ انسان است.

تقسيم سلولی

تقسيم سلولی بر دو نوع است: ميتوز و ميوز

ميتوز : نوعي از تقسيم سلولي است كه در طي آن هر كروموزومِ سلولي از طول به دو كروموزوم خواهر به نام كروماتيد تقسيم مي‌شود و هر كدام از آن‌ها به يكي از سلول‌هاي دختر (سلول‌هاي در حال شكل گيري) مي‌روند. در طي اين روند هر سلول دختر درست همان مقدار و همان نوع از كروموزوم‌هاي خواهر را دارا خواهد بود. اين نوع تقسيم در همه سلول‌ها به جز سلول‌هاي جنسي اتفاق مي‌افتد. سلول‌هاي جنسي از طريق تقسيم ميوز تكثير مي‌يابند.

ميوز : در تقسيم ميوز دو تقسيم سلولي و فقط يك تقسيم كروموزومي صورت مي‌گيرد. اين شكل از تقسيم را تقسيم كاهشي نيز می‌نامند. حاصل اين تقسيم سلول‌هايي هستند كه تعداد كروموزوم‌هاي آن‌ها نصف كروموزوم‌هاي سلول اصلي مي‌باشد. اين نوع تقسيم در سلول‌هاي جنسي انسان (اسپرم و تخمك) اتفاق مي‌افتد.

طبقه بندي اختلالات ارثي

اختلالات ارثي را مي‌توان در سه گروه كلي دسته بندي كرد.

الف ـ اختلالات كروموزومي

ب ـ بيماري‌هاي تك عاملي (Unifactorial) يا اختلالات تك ژني

ج ـ بيماري‌هاي چند عاملي

اختلالات كروموزومي

اختلالات كروموزومي ممكن است در يكي از والدين وجود داشته باشد و به فرزندان منتقل شود ولي ممكن است بدون هيچ سابقه خانوادگي و در طي تشكيل تخم به وقوع بپيوندند (3). 50% جنين‌هايي كه در زمان لقاح ناهنجاري‌هاي كروموزومي داشته باشند در سه ماهه اول خود به خود سقط خواهند شد. بايد به خاطر داشت كه اختلالات كروموزومي مي‌توانند در مراحل بعدي زندگي رخ دهند كه البته ممكن است با اثرات سوئي بر سلامتي نيز همراه باشند.

اختلالات كروموزومي بسته به اينكه در كروموزوم‌هاي جنسي رخ دهند يا در كروموزوم‌هاي اتوزومال (غيرجنسي)، طبقه بندي مي‌شوند و در هر يك از كروموزوم‌هاي جنسي يا اتوزومال انواع اختلالات چه از نظر ساختار و چه از نظر تعداد ممكن است رخ دهد. برخي از اَشكال اين اختلالات در زير شرح داده شده‌اند.

1 ـ جدانشدن (Non-disjunction) 

 در اين نوع اختلال، يكي از جفت كروموزوم‌ها از هم جدا شده و هر دو با هم به يك قطب هسته منتقل مي‌شوند و بنابراين سلول‌هاي دختر تعداد كروموزوم‌هاي نامساوي خواهند داشت. مثلاً 45 عدد براي يكي و 47 عدد براي ديگري. اختلالات عددي كروموزوم كه در آن تعداد كروموزوم‌ها درست برابر با تعداد‌ هاپلوئيد نباشند آنوپلوئيدي ناميده مي‌شوند. اگر جفت خاصي از كروموزوم به جاي 2 كروموزوم، 3 كروموزوم داشته باشد تريزومي ناميده مي‌شود و اگر در هر جفتي از كروموزوم فقط يك كروموزوم موجود باشد به نام مونوزومي نام مي‌گيرد.

2 ـ جابجايي

 گاهي در طي تقسيم هسته اي قسمتي از يك كروموزوم مي‌شكند و به كروموزوم ديگري كه با كروموزوم اوّل، همگن (همولوگ) نيست مي‌چسبد به اين پديده جابجايي مي‌گويند.

3 ـ حذف  

در اينجا قسمتي از كروموزوم ممكن است جدا شده و از كاريوتيپ حذف شود. بنابراين يكي يا تعدادي از ژن‌ها از بين خواهند رفت. اگر اين قسمت جدا شده بزرگ باشد ممكن است با ادامه حيات مغايرات داشته باشد.

4 ـ دوتايي شدن  

گاهي دو ژن در يك كروموزوم، همزمان ظاهر مي‌شوند كه به نام دوتايي شدن ناميده مي‌شود.

5 ـ واژگوني

 گاهي اوقات قطعه اي از كروموزوم برعكس مي‌شود و رديف ژني در اين كروموزوم به هم مي‌خورد.

6 ـ ايزوكروموزوم‌ها

گاهي به خاطر تقسيم اشتباه يعني تقسيم عرضي به جاي تقسيم طولي كروموزوم‌هايي پديد مي‌آيند كه از نظر ساختماني اشكالاتي دارند.

7 ـ موزائي سيسم (موزائيكي شدن)

در اين شكل كروموزوم‌هاي سلول‌هاي بدن و بنابراين سلول‌هاي بدن از نظر ژنتيكي به دو يا چند دسته تقسيم مي‌شوند. چنين پديده اي ممكن است در طي جهش ژنتيكي و يا جدا نشدن در طي دوره جنيني با ديرتر اتفاق بيفتد.

بيماري‌هاي مربوط به كروموزوم‌هاي اتوزومال

 

تريزومي 21 (سندروم داون)

شايعترين اختلال كروموزوم‌هاي اتوزومي در انسان است. در همه نواحي دنيا و در ميان همه گروه هاي نژادي رخ مي‌دهد شيوع آن يک در هر 700 تولد زنده است. ميزان بروز آن با افزايش سن مادر و نه افزايش سن پدر افزايش مي‌يابد . در 20 سالگي ميزان بروز آن به دو هزار و پس از 40 سالگي 5-2% (4 تا 10 در هر 50 تولد) است. در اين اختلال يك كروموزوم 21 اضافي در سلول‌هاي بدن وجود دارد يعني مجموع كروموزومها 47 عدد است. گاهي (در 5% موارد) جابجايي كروموزوم 21 رخ مي‌دهد يعني كروموزوم 21 اضافي به يكي از كروموزوم‌هاي ديگر (مثل كروموزوم 13، 14، 15، 21 يا 22) مي‌چسبد و تعداد كلي كروموزوم‌ها 46 عدد مي‌باشد ولي اختلال، همچنان وجود دارد. در 3% موارد، موزائي سيسم وجود دارد يعني بعضي از سلول‌هاي بدن بيمار تريزومي دارند و بعضي ديگر طبيعي هستند. در 20 تا 40% موارد يكي از والدين دچار جابجايي متوازن خواهند بود كه در صورت تشخيص چنين امري، ديگر افراد درجه يك خانواده نيز بايد مورد بررسي قرار گيرند تا كسي كه در معرض خطر داشتن فرزند مبتلاست تعيين گردد.

اين سندرم در كودكان با سن بالاتر و بالغين، به راحتي تشخيص داده مي‌شود. قدّ كوتاه، سر گرد و كوچك، چشم‌هاي باريك و زاويه دار، گوش‌هاي غيرعادي، كف دست‌هاي كوچك، اندام‌هاي شل و سست، عقب ماندگي ذهني و تعدادی اختلالات ديگر به خصوص اختلالات داخلی بدن مثل اختلالات قلبي، آترزي دستگاه گوارش ازجمله علائم بيماري محسوب مي‌گردد.

 

ساير تريزومي‌هاي اتوزومي

تريزومي‌هـاي ديگـر نيـز در سايـر كروموزوم‌هـا نظير كروموزوم 13 (با ميزان بروز 5000/1) و كروموزوم 18 (8000/1) رخ مي‌دهد. در اين تريزومي‌ها خطر مرگ خود به خودي در رحم مادر بيشتر از تريزومي 21 است. تعداد اندكي از متولّدين نيز بيش از يك سال عمر مي‌كنند و اغلب در دوران شيرخوارگي فوت مي‌نمايند.

 

مونوزومي‌هاي اتوزومال

مونوزومي‌هاي اتوزومال، بسيار نادر هستند و معمولاً منجر به سقط جنين خواهند شد.

اختلالات مربوط به كروموزوم‌هاي جنسي

سندرم‌هاي زير شناخته شده ترين سندرم‌هاي همراه با اختلالات كروموزوم‌هاي جنسي هستند.

 

سندرم ترنر

شايعترين اختلال كروموزومي در انسان مي‌باشد. اما حدود 98% از تخم‌هاي گشنيده شده با اين اختلال سقط خواهند شد و 2% باقي مانده كه متولد مي‌شوند، حدود يك در 10000 تولد زنده دختر هستند. اين نوزادان در معرض خطر بالايي براي مرگ در دوران نوزادي مي‌باشند. بيماراني كه از اين سندرم رنج مي‌برند دختراني هستند با غدد جنسي رشد نكرده كه به جاي 46 كروموزوم 45 كروموزوم دارند. كروموزوم جنسي آن‌ها به جاي xx به شكل xo است (در اينجا O نشان دهنده كروموزوم غايب است). چنين وضعيتي حاصل جدا نشدن (Non-disjunctive) كروموزوم جنسي است. از نظر باليني بيماران كوتاه قد و نازا بوده، آمنوره اوليه دارند و اغلب به ساير ناهنجاري‌هاي مادرزادي شامل كواركتاسيون آئورت، انسداد شريان ريوي، ناهنجاري‌هاي كليوي و عقب ماندگي ذهني مبتلا هستند. احتمال بروز سندرم ترنر با افزايش سن مادر، افزوده نمي‌شود.

 سندرم كِلاين فِلچِر

يكي از آناپلوئيدي‌هاي شايع كروموزوم‌هاي جنسي است. شيوع آن يك در هزار تولد زنده نوزادان پسر مي‌باشد و ظاهراً با افزايش سن مادر بر ميزان بروز آن افزوده مي‌شود. بيماران مردان غيرطبيعي هستند كه يك كروموزوم y و تعداد بيشتري كروموزوم x دارند (xxxy , xxy) ولي 22 جفت كروموزوم اتوزومالشان عادي است. تظاهرات اصلي اين بيماري به صورت زير است : مردان خواجه اي هستند كه بيضه آن‌ها غيرفعال است. در مايع مني، اسپرمي وجود ندارد و موهاي صورت، زير بغل و زهار بسيار كم هستند اين بيماران مبتلا به ژينكوماستي و عقب ماندگي ذهني می باشند.

 

سندرم  xyy

مرداني هستند كه يك كروموزوم y اضافه دارند. گزارش شده است كه اين مردان رفتارهاي ضد اجتماعي بيشتري خواهند داشت. اين مردان بلند قد (بيشتر از 185 سانتي متر) و اغلب داراي اختلال شخصيتي شديد هستند. وقوع اين سندرم يك در هزار تولد زنده پسر است. اين اختلال با افزايش سن مادر افزايش مي‌يابد.

 

سندرم xxx

زناني هستند كه يك x اضافه دارند. اين زنان نازا نبوده و فنوتيپ خاصي را از خود نشان نمي‌دهند. اما هر چه مقدار كروموزوم‌هاي x اضافي بيشتر شود احتمال عقب ماندگي ذهني و ناهنجاري‌هاي مادرزادي مثل دستگاه تناسلي غيرطبيعي، رحم و واژن خوب رشد نكرده هم بيشتر مي‌شود. ميزان بروز اين اختلال با افزايش سن مادر افزوده مي‌شود.

بيماري‌هاي مِندِلي (Mendelian Disease)

به نام‌هاي اختلالات تك ژني يا اختلالات تك مولكولي هم ناميده مي‌شوند. گروهي از بيماري‌ها هستند كه به واسطه حضور ژن جهش يافته ايجاد مي‌شوند. جهش ژني باعث مي‌شود كه اطلاعات مربوط به آن ژن تغيير كند. در اين صورت آن ژن، يا پروتئين‌هاي ناقص توليد مي‌كند و يا اصلاً پروتئيني توليد نمي‌كند و كمبود همين پروتئين باعث ايجاد علائم بيماري خواهد شد. جهش ژني ممكن است از نسلي به نسل ديگر منتقل گردد و يا به صورت خودبخود در سلول زايا (اسپرم يا تخمك) ايجاد شود كه در اين صورت جهشي كه در سلول زاياي پدر يا مادر رخ داده است خود را در تمام سلول‌هاي بدن فرزند بروز مي‌دهد.

اختلالات تك ژني از پدر و مادر به فرزندان قابل انتقال هستند. سه الگوي وراثت ممكن است رخ دهد. اتوزومال غالب، اتوزومال مغلوب و وابسته به جنس (x-linked). همانگونه که قبلاً گفته شد هر سلول انسان دارای 22 جفت كروموزوم اتوزومال و يك جفت كروموزوم جنسي می باشد. زنان دو كروموزوم جنسي x و مردان يك x و يك y دارند. كپي دوم ژن‌ها بر روي يكي از زوج‌هاي كروموزوم قرار مي‌گيرد و به نام آلل ناميده مي‌شود.

در اتوزومال غالب به ارث رسيدن فقط يك آلل جهش يافته براي بروز بيماري كافي است. افراد بيمار داراي يك آلل طبيعي و يك آلل جهش يافته هستند و به نام هتروزيگوت (heterozygous) شناخته مي‌شوند. فرزند فرد مبتلا 50 درصد شانس به ارث بردن آلل مبتلا و بيمار شدن را دارد.

در اتوزومال مغلوب اگر دو آلل جهش يافته (از هر والد يكي) به فرزند منتقل شود بيماري رخ مي‌دهد به چنين فردي هموزيگوت (homozygous) گفته مي‌شود. در اين نوع از انتقال اگر فقط يك آلل جهش يافته به فرزند منتقل شود او هتروزيگوت خواهد بود ولي بيماري را بروز نمي‌دهد بلكه فقط حامل ژن معيوب مي‌باشد و مي‌تواند اين ژن را به فرزندانش منتقل كند. اگر دو فرد هتروزيگوت كه حامل ژن جهش يافته مغلوب هستند با هم ازدواج كنند در هر بارداري 25 درصد شاخص ابتلاء فرزند آن‌ها به بيماري، 25 درصد شانس سالم ماندن در 50 درصد شانس حامل شدن وجود دارد.

در اختلالات وابسته به جنس ژن جهش يافته بر روي كروموزوم x قرار دارد. از آنجايي كه مردان فقط يك كروموزوم x دارند انتقال فقط يك x حامل ژن جهش يافته براي بيمار شدنشان كافي است.  مردان مبتلا به نام همي زيگوت (hemizygous) ناميده مي‌شوند. زنان دو كروموزوم x دارند و معمولاً سالم باقي مي‌مانند چرا كه بيشتر بيماري‌هاي وابسته به جنس مغلوب هستند و چون يك x خود را از پدر دريافت مي‌دارند فقط در صورتي بيمار خواهند شد كه پدرشان مبتلا به بيماري بوده و مادرشان نيز حامل ژن جهش يافته بر روي كروموزوم (هاي) x خود باشد.

در اختلالات وابسته به جنس اگر مرد بيماري با زن سالمي ازدواج كند ژن معيوب به همه دخترانش منتقل مي‌شود، اما پسران، سالم مي‌مانند. اما اگر دختر مبتلا با مرد سالمي ازدواج كند، 50 درصد دخترانش حامل ژن معيوب خواهند بود و 50 درصد ديگر سالم خواهند ماند، 50 درصد از پسرانش مبتلا مي‌شوند و 50 درصد ديگر سالم مي‌مانند. شكل شماره 1 الگوي وراثتي اين نوع اختلالات را نشان مي‌دهد. ضمنا جدول شماره 1 برخي اختلالات شايع تك ژني را نشان مي‌دهد.

اختلالات چند عاملي

شواهدي وجود دارد كه نشان مي‌دهد بيشتر بيماري‌هاي شايع بالغين ازجمله پرفشاري خون اوليه، اسكيزوفرني، عقب ماندگي ذهني، زخم اثني عشر، بيماري‌هاي ايسكميك زودرس قلبي، ديابت و اختلالات مادرزادي قلب جزء اختلالات چند عاملي محسوب مي‌شوند. كسر كوچكي از سرطان‌ها واضحاً ارثي هستند (سندرم‌هاي سرطان فاميلي) كه شامل پوليپوز فاميلي روده بزرگ، سرطان غير پوليپوزي فاميلي روده بزرگ و بعضي از سرطان‌هاي تيروئيد هستند.

 

توارث در سرطان‌هاي روده بزرگ و پستان نيز نقش دارد، اگرچه به خاطر شيوع نسبتاً زياد اين سرطان‌ها، افتراق فاميلي بودن از غير فاميلي بودن، قدري مشكل است. طريقه به ارث رسيدن اختلالات چند عاملي پيچيده است چرا كه عوامل محيطي نيز نقش دارند. براي مثال عواملي چون سيگار، رژيم غذايي، چاقي، ورزش نكردن بر روي بيماري ايسكميك قلب موثر هستند. سهم نسبي عوامل محيطي و استعداد ژنتيكي در به وجود آوردن بيماري از فردي به فرد ديگر متفاوت است.

جدول 1- برخي اختلالات شايع تك ژني

 

 

پيشرفت‌هاي حاصل شده در ژنتيك مولكولي

1 ـ تكنولوژي DNA

تكنيك‌هاي جديدي كه به پيشرفت در ژنتيك پزشكي نسبت داده مي‌شوند به شرح زير هستند:

� در حال حاضر مي‌توان قطعاتي از DNA با رديف‌هاي خاص ژني ساخته و به قطعه اي ديگر از DNA كه كامل كننده قطعه ساخته شده است متصل كرد. اين كار به تشخيص ژنتيكي كمك بسيار مي‌كند و با آزمايش رديف‌هاي ژني نزديك به قطعه ساخته شده مي‌توان تجزيه و تحليل مناسب تري از DNA داشت.

� روش‌هايي ابداع شده است كه مي‌توان رديف‌هاي ژني DNA‌هاي شناخته شده را شناسايي كرد و جهش‌هاي احتمالي بر روي آن‌ها را كه منجر به بيماري مي‌گردد مشخص نمود.

� روش‌هاي تشخيصي جديدي به وجود آمده‌اند. مثل استفاده از آنزيم‌هاي محدود كننده كه مي‌توانند DNA را منحصراً در رديف‌هاي خاص قطع كنند و نيز روش(Polymerase chain Reaction)  يا  PCR  براي بسط دادن رديف‌هاي ژني شناخته شده اي از DNA به وجود آمده است. چنين روش‌هايي اين فرصت را فراهم مي‌كند تا با استفاده از قطعات فوق‌العاده كوچك بافتي به تشخيص سريع و آسان دست يابيم. حتي اين امكان وجود دارد كه DNA موجود در تنها يك سلول را نيز مورد تجزيه و تحليل قرار داد.

� تكنيك‌هايي ابداع كرده‌اند كه ما را قادر مي‌سازد رديف‌هاي شناخته شده اي در DNA را تكثير كنيم. رديف‌هاي ژني ايجاد شده از اين طريق در توليد مواد درماني مثل انسولين، اريتروپويتين و فاكتور VIII بسيار كمك كننده هستند. چنين تكنيكي همچنين مي‌تواند در به وجود آوردن حيواناتي كه از نظر ژنتيكي مخلوط هستند (Transgenic animals) و ژن درماني، مورد استفاده قرار گيرد.

شكل 1 ـ الگوي وراثتي كلاسيك مندل

 

� با استفاده از نشانگرهاي ژنتيكي (Genetic marker)، كه در حال حاضر براي تمام ژنوم‌هاي انساني وجود دارند، مي‌توان كلون‌هاي (clone) متفاوت DNA را مشخص نمود. چنين كاري مطالعه خانواده ها را بسيار آسان خواهد كرد. با استفاده از قطعات (prob) از پيش تعيين شده حتي مي‌توان خويشاوندي‌هاي بسيار دور را مورد سنجش قرار داد و موقعيت ژن جهش يافته، در بيماري‌هاي حاصل از جهش‌هاي ژنتيكي را مشخص نمود.

� روش‌هاي آزمايشگاهي وجود دارد كه مي‌توان پروتئين‌هاي حاصل از رديف‌هاي ژني با عملكرد ناشناخته را مورد تجزيه و تحليل قرار داد.

� تكنيك‌هاي جديد ژنتيك سلولي مثل Fluorescence In Sito Hybridization كمك مي‌كند تا ارتباط بين ژن‌ها را در هسته سلول‌هاي زنده، مستقيماً مشاهده كنيم.

� مقايسه بين رديف‌هاي متفاوت ژني در گونه هاي مختلف قابل انجام است و به روشن شدن روند تكامل كمك مي‌كند.

�  مي‌توان با وارد كردن رديف‌هاي ژني در DNA‌ جنين حيوانات ديگر، حيوانات با ژن‌هاي مخلوط(Transgenic Animals) ايجاد كرد. اين كار به ايجاد مدل‌هاي حيواني از بيماري‌هاي انسان كمك مي‌كند. وجود تكنيك‌هاي Transgenic و استفاده از ايجاد جهش‌هاي تجربي، در روشن نمودن نقش ژن‌ها در بيماري‌هاي چند عاملي بسيار ارزشمند است. در اين بيماري‌ها تركيبي از ژنوتيپ‌ها و عوامل محيطي، دخيل هستند و بايد شناخته شوند.

امكان وارد كردن قطعه اي DNA‌ كه حذف شده است و يا جدا كردن قطعه معيوبي از DNA، از تكنيك‌هاي جديد ديگر است.

2ـ ژن درمانی

ژن درماني در واقع وارد كردن رديفي از ژن‌ها، در داخل سلول است تا رفتار سلولي را آنچنان كه بايد، تغيير دهيم. چنين كاري براي مقاصد مختلف امكان پذير است، براي مثال، اصلاح جهش ژني (مثلاً در فيبروز كيستيك)، كشتن سلول‌ها (مثلاً در سرطان‌ها) و يا تغيير استعداد ژنتيكي براي بعضي از بيماري‌ها (مثلاً بيماري عروق كرونر قلب).

براي وارد كردن ژن‌هاي جديد به سلول ممكن است از ويروس (معمولاً رتروويروس‌ها يا آدنوويروس‌ها) استفاده شود و يا از ليپيدها يا چربي‌هاي خاصي به عنوان هدف استفاده گردد. در حال حاضر موافقت جهاني وجود دارد كه وارد كردن ژن در سلول‌ها براي درمان بيماري، مشكل اخلاقي ندارد، و ژن درماني بايد جايگزين ديگر اشكال درماني در پزشكي گردد.

3 ـ پروژه ژنوم انساني

پروژه ژنوم انساني تلاشي است بين المللی به منظور سازماندهي  تحقيقاتي كه بر روي تعيين نقشه ژنتيكي و جدا كردن ژن‌هاي انساني انجام مي‌شود. چنين تحقيقاتي در برخي كشورها از پيشرفت خوبي برخوردار بوده است. اين كار به اين منظور انجام مي‌گردد تا يك نقشه خطي منفرد از ژنوم انساني تهيه گردد، نقشه اي كه در آن هر رمز ژنتيكي، تعريف شده و جايگاه آن مشخص گردد. اين پروژه در سال 1991 شروع شده است و قرار است تا سال 2005 به پايان برسد. اما در سال 2000 دو پيش نويس از نقشه ژني انسان آماده شده است كه در بسياري موارد براي درمان‌ها و روشن ساختن جايگاه ژنتيكي نقايص كمك كرده‌اند

ژنتيك جمعيت و تكامل (Population Genetic and evolution)

ژنتيك جمعيت و تكامل، اتصال ناگسستني دارند. ژنتيك جمعيت مطالعه كمّي بر روي فراواني آلل‌ها و ژنوتيپ در جمعيت است در حالي كه تكامل، تغيير در اين فراواني‌ها در طي زمان مي‌باشد. عواملي كه اين فراواني‌ها را تعيين مي‌كند همان عواملي هستند كه تكامل را به وجود مي‌آورند. ژنتيك جمعيت بر پايه مطالعات مستقل Hardly در انگلستان و Weinberg در آلمان در سال 1908 صورت گرفت.

قانون Hardly-Weinberg

قانون Hardly-Weinberg مي‌گويد بعد از امتزاج تصادفي در يك نسل، تعادلي در فراواني ژن‌ها رخ مي‌دهد و فراواني ژنوتيپ‌هاي اين جمعيت را مي‌توان از فراواني آلل‌هاي آن‌ها محاسبه كرد. موازنه اي كه در فراواني ژن‌ها رخ مي‌دهد در غياب نيروهايي كه مي‌تواند اين فراواني‌ها را به هم بزند از نسلي به نسل ديگر ثابت مي‌ماند. به عبارت ديگر مي‌توان از روي فراواني آلل‌ها، به شرط اينكه ثابت بمانند، فراواني ژنوتيپ‌ها را محاسبه كرد. اما هميشه عواملی مي‌توانند بر روي فراواني ژن‌ها تاثير بگذارند. عواملي كه بر روي فراواني ژن‌ها تاثير مي‌گذارند عبارتند از:

انتخاب طبيعي : داروين مشاهده كرد كه در طي تكامل موجودات، سالم ترين و قوي ترين آن‌ها زنده مي‌مانند. اين انتخاب به دست طبيعت صورت مي‌گيرد. در واقع انتخاب طبيعي فرآيندي است كه در طي آن ژن‌هاي مضرّ و معيوب از ذخيره ژني حذف شده و ژن‌هاي مفيد باقي مانده و به نسل‌هاي آينده منتقل مي‌شوند.

جهش : جهش به تغييرات جديد و قابل توارث در مواد ژنتيكي انسان منجر مي‌شود. بيشتر جهش‌ها به ايجاد ژن‌هاي مضر منجر مي‌شوند اما گاهي جهش‌هاي ژني بي اثر باقي مي‌مانند و خنثي هستند. بعضي از عوامل محيطي مثل اشعه ها و مواد شيميايي در رخداد جهش‌ها مؤثرند.

حركت‌هاي جمعيت : به سبب صنعتی شدن، تسهيلات بيشتر برای کسب درآمد، آموزش و تجربه راه های ديگر زندگی، مردم از روستا‌ها، گاهی در دسته هاي بزرگ، به شهرها مهاجرت مي‌كنند. مهاجرت‌هايی نيز بين کشورها صورت می‌گيرد. چنين مهاجرت‌هايی ترکيب ژنتيکی جمعيت مقصد و همين طور خود مهاجرين را تغيير خواهد داد.

ساختار زاد و ولد : اگر همه ازدواج‌ها به طور تصادفي اتفاق بيفتد تعادل ژنتيكي در جمعيت حفظ خواهد شد. اما در عمل ازدواج‌ها بر اساس مذهب، مسائل اقتصادي، وضعيت تحصيلي و ارتباطات خانوادگي در زيرگروه هاي خاصي اتفاق مي‌افتد. چنين ازدواج‌هايي به نام ازدواج‌هاي انتخابي(Assortative Mating) ناميده مي‌شود و ممكن است ساختار ژنتيكي جمعيت را تغيير دهند.

بهداشت عمومي : به سبب پيشرفت‌هاي كنوني در مراقبت‌هاي بهداشتي و بهداشت عمومي، بسياري از افرادي كه در گذشته قادر به زندگي نبوده‌اند، زنده مي‌مانند. حاملين بيماري‌هاي ارثي، اختلالات ارثي و ضعف‌هاي مادرزادي زنده مانده و ژن‌هايشان را به فرزندان خود منتقل مي‌كنند. در واقع خدمات بهداشتي ميزان انتخاب طبيعي را كاهش و بار ژنتيكي را افزايش داده است.

جدول 2ـ خدمات غربالگري ژنتيكي جمعيت

فعاليت غربالگري يا پيشگيري	شرايط موجود	نوع
استفاده از گلوبين ضدآنتي ژن D بعد از زايمان واكسيناسيون دختران اضافه كردن فوليك اسيد به رژيم غذايي مادر (كه ممكن است از نقايص لوله عصبي بكاهد) كنترل ديابت مادري پرهيز از مواجهه با مواد جهش‌زا مثل الكل، بعضي داروها و شايد تنباكو   سونوگرافي اندازه گيري آلفافيتوپروتئين خون مادر توجه به سن مادر هنگام حاملگي و سطح خوني بعضي مواد در خون مادر بررسي تاريخچه خانوادگي غربالگري حاملين براي هموگلوبينوپاتي و بيماري‌هاي ساكس   آزمايش نوزاد براي درمان به موقع (مثل دررفتگي مادرزادي مفصل هيپ) آزمايشات بيوشيميايي براي درمان به هنگام	بيماري هموليتيك RH سرخجه مادرزادي نقايص مادرزادي           نقايص مادرزادي نقايص كروموزومي       بيماري‌هاي ارثي     نقايص مادرزادي   فنيل كتونوري هيپوتيروئيدي مادرزادي و بيماري سلول داسي شكل	پيشگيري اوليه               غربالگري قبل از تولد               غربالگري نوزادان

غربالگري ژنتيك (Genetic Screening)

هدف از غربالگري ژنتيكي جمعيت مشخص كردن افرادي است كه حامل بيماري‌هاي ژنتيكي هستند و يا افرادي كه احتمال انتقال ژن‌هاي معيوب را به فرزندانشان دارند. با آگاهي از ميزان خطر انتقال بيماري به فرزند، افراد مي‌توانند در مورد بچه دار شدن تصميمي آگاهانه بگيرند. برخي تكنيك‌هايي كه براي مشخص كردن حاملين اختلالات تك ژني به كار مي‌روند عبارتند از : استفاده از نشانگرهاي بيوشيميايي، اتصالات ژني(Genetic linkage)، تحليل مستقيم جهش (Direct mutation Analysis)، تشخيص‌هاي قبل از تولد، غربالگري نوزادان تازه متولد شده، تشخيص بيماران قبل از ظهور علائم (جدول شماره 2).

مشاوره ژنتيک

از راه های پيشگيری از بيماری‌های ژنتيکی مشاوره ژنتيک است. مشاوره ژنتيک ممکن است گذشته نگر يا آينده نگر باشد.

الف: مشاوره ژنتيک آينده نگر

 اين نوع مشاوره برای پيشگيری از وقوع بيماری‌ها به کار می‌رود. چنين روشی نيازمند غربالگری و مشخص کردن افراد هتروزيگوت، برای هر نوع اختلال خاص می باشد. بعد از مشخص شدن اين افراد بايد برای آنان توضيح داد که چنانچه با فرد هتروزيگوت ديگری ازدواج کنند احتمال خطر بروز بيماری برای فرزندانشان وجود دارد. به عبارت ديگر کودک مبتلا به اين اختلال ژنتيکی خاص، متولد خواهد شد. کم خونی داسی شکل و تالاسمی مثال‌های خوبی در اين مورد می باشند. ممکن است در آينده استفاده از اين روش برای تعداد بيشتری از اختلالات مغلوب کاربرد پيدا کند.

 

ب: مشاوره ژنتيک گذشته نگر

 در حال حاضر بيشتر مشاوره های ژنتيک، گذشته نگر هستند. مطالعه‌ای که توسط سازمان جهانی بهداشت صورت گرفته است نشان می‌دهد که مشاوره های ژنتيک عموماً مواقعی انجام می شود که مواردی از اختلالات مادرزادی، عقب ماندگی ذهنی و بيماری‌های روانی و نقايص مادرزادی در متابوليسم (Inborn Error of Metabolism) رخ داده باشد و به ندرت به عنوان مشاوره قبل از ازدواج صورت می گيرد. سازمان جهانی بهداشت توصيه می‌کند که مراکز مشاوره ژنتيک در مناطقی که بيماری‌های عفونی و اختلالات تغذيه‌ای تحت کنترل در آمده‌اند.، و نيز در مناطقی که اختلالات ژنتيکی ( مثل کم خونی داسی شکل و تالاسمی) هميشه يکی از مشکلات بهداشت عمومی بوده است، برقرار گردد.

نقش بالقوه مطالعات ژنتيكي در مراقبت‌هاي بهداشتي

بيماري‌هاي تك ژني

از آنجايي كه در حال حاضر آناليز ژني براي مشخص كردن بيماري‌هاي تك ژني امكان پذير مي‌باشد شناسايي حاملين اين بيماري‌ها و برقراري مشاوره ژنتيك با آن‌ها امكان پذير بوده و هر جا كه لازم باشد با تشخيص‌هاي قبل از تولد نيز پيگيري مي‌شوند.

بيماري‌هاي واگير

مدارك خوبي وجود دارد كه نشان مي‌دهد شناخت ساختار ژنتيكي عوامل بيماري‌زا و ناقلين آن‌ها نقش عمده اي در پيشگيري و درمان بيماري‌هاي عفوني ايفاء مي‌كند. آگاهي از الگوي خاص ژنتيكي پاتوژن‌ها و تعيين ژن بيماري‌زا اهداف جديدي را براي درمان‌هاي دارويي به وجود مي‌آورد براي مثال همين بررسي‌ها منجر به ساخت دسته دارويي جديدي(Fosmidomycin)براي مقابله با گونه هاي مقاوم به درمان پلاسموديوم فالسيپاروم (عامل مالارياي فالسيپاروم) شده است. رويكردهاي مشابهي براي ساخت واكسن‌هاي جديد به وجود آمده است.

واكسن‌هايي كه با تزريق قطعاتي از DNA مايكوباكتريوم توبركولوزيس عمل مي‌كنند در پيشگيري از بيماري در موش‌ها موفق بوده‌اند و نيز توانسته‌اند بيماري را در موش‌هاي مبتلا درمان كنند.

به غير از اين‌ها مطالعه بر روي سيستم ايمني و ژن‌هاي كنترل كننده آن هم اهميت دارد مثلاً اينكه چطور سلول‌هاي دندريتيك مي‌توانند تحريكات ميكروارگانيسم‌ها را حس كرده و آن‌ها را به لنفوسيت‌ها منتقل كنند و يا چطور سيستم ايمني آنتي ژن‌هايي را كه قبلاً با آن‌ها تماس پيدا كرده است به ياد مي‌آورد. مطالعه بر روي ناقلين نيز صورت گرفته است مثلاً مي‌توان با تغييراتي در DNA پشه ها توانايي آن‌ها را براي انتقال مالاريا كاهش داد.

 

مطالعه بر روي ساختار ژنتيكي ميزبان نيز مي‌تواند واقعياتي را در مورد اينكه چرا بعضي جمعيت‌ها نسبت به بعضي بيماري‌ها حساس تر يا مقاوم‌ترند نشان دهد. مثلاً جهش در رسپتور كموكين (يكي از رسپتورهايي كه HIV از طريق آن به سلول دسترسي پيدا مي‌كند) مقاومت قابل توجهي را در مقابل AIDS به وجود مي‌آورد.

سرطان

در حال حاضر روشن است كه بسياري از سرطان‌ها به دليل موتاسيون‌هايي كه در ژن‌هاي خانه دار
(house keeper Genes) كه به نام سرطان‌زاهاي سلولي ناميده مي‌شوند ايجاد مي‌گردند. تلاش‌هاي زيادي صورت گرفته است تا بتوان مداخلاتي را در عملكرد اين سرطان‌زاهاي سلولي ايجاد كرد و اميد مي‌رود كه در طولاني مدت رويكردهاي مولكولي چه در طبقه بندي تومورها چه در درمان آن‌ها پيشرفت‌هاي خوبي را در درمان و كنترل سرطان‌ها ايجاد كند.

بيماري‌هاي چند عاملي

مدت‌هاي درازي است كه مي‌دانيم بيماري‌هاي مزمن غيرواگيري مثل بيماري قلبي، سكته مغزي، ديابت، جنون‌ها و غيره از تاثير عوامل محيطي، تاثيرهاي سالمندي و ژنتيك حاصل مي‌شوند. هدف ژنتيك مولكولي شناخت ژن‌هاي مختلفي است كه در استعداد افراد به عوامل محيطي و سالمندي نقش دارند.

اختلالات رشد و عقب ماندگي ذهني

رشد ژنتيك سلولي كمك بسياري در درك بيماری زائی اين بيماري‌ها كرده است. اميد به پيشگيري و درمان اين بيماري‌ها وابسته به تعيين عوامل محيطي و كشف اختلالات ژنتيكيِ قابل درمانِ متابوليسم مغزي و ژن درماني‌هاي اختصاصي مي‌باشد.

سالمندي

از آنجايي كه به نظر مي‌رسد بسياري از بيماري‌های ميانسالي و سالمندي مثل بيماري‌هاي قلبي حداقل در مواردي مكانيسم‌هايي در ارتباط با سالمندي دارند، مطالعه بر روي پايه هاي زيست شناختي و ژنتيك پيري مي‌تواند اطلاعات با ارزشي را در بيماري زايي بسياري از بيماري‌هاي شايع به دست دهد.

ژنتيك و داروها

شناخت ساختار ژنتيكي انسان و راه هاي متابوليسم و عملكرد داروها رويكردهاي كاملاً جديدي را در درمان، تعيين مقدار دارويي كه هر شخص با توجه به وضعيت بيوشيميايي خود مي‌تواند تحمل كند، پيش رو مي‌گذارد. در جوامعي كه به خاطر استعداد ژنتيكي عوارض جانبي زيادي نسبت به داروهاي بيماري‌هاي شايع وجود دارد غربالگري ژنتيك بي شك ارزش زيادي دارد.

ژن درماني

اصطلاح ژن درماني به رويكرد‌هايي اطلاق مي‌شود كه با دخالت در ساختار ژنتيكي سلول، عضو يا فرد به درمان بيماري‌ها پرداخته مي‌شود، رويكردهای متفاوتی در ژن درماني وجود دارد.

الف ـ ژن درماني در سطح سلول‌هاي زاينده : در اين روش ساختار ژنتيكي سلول‌هاي زاينده تغيير كرده بنابراين تغيير حاصل شده به نسل‌هاي بعدي نيز منتقل مي‌شود. در بيشتر كشورها استفاده از اين روش ممنوعيت دارد.

ب ـ ژن درماني در سطح سلول‌هاي غيرجنسي (Somatic) : كه عبارت است تغيير در ساختار ژنتيكي اعضاء يا بافت‌هاي فرد. در اين نوع ژن درماني تغيير حاصله فقط تا زمان مرگ فرد باقي مي‌ماند و به نسل‌هاي بعدي منتقل نمي‌شود. بيشتر كميته هاي اخلاق پزشكي اين نوع درمان را چيزي شبيه پيوند عضو قلمداد كرده و مجاز شناخته‌اند.

درمان با Stem Cells

Stem cells دسته‌ای از سلول‌هايي هستند كه در پاسخ به عوامل تنظيم كننده خاصي قابليت تمايز به بافت‌های مختلفی دارند. مطالعاتي در حال انجام است تا دريابند چطور مي‌توان اين سلول‌ها را براي تمايز به بافت‌هاي دلخواه تحريك كرد. اين رويكرد به نام شبيه سازي درماني (Therapeutic Cloning) نامگذاري شده است كه البته با شبيه سازي انسان يكي نيست و هدف از آن ساخت بافت‌هاي ويژه با مقاصد درماني است.

دستكاري ساختار ژنتيكي گياهان و سلامت انسان

اهداف اصلي از مطالعه بر ساختار ژنتيكي گياهان افزايش ارزش غذايي آن‌ها و مقاوم كردن محصولات در مقابل آفات است براي مثال با مهندسي ژنتيك، گونه اي از برنج توليد شده است كه حاوي پروويتامين A مي‌باشد كه مي‌تواند در پيشگيري از بيماري‌هاي چشمي و عفونت در سراسر دنيا نقش مهمي داشته باشد و همچنين اين امكان وجود دارد كه با مهندسي ژنتيك ديگر ويتامين‌ها را نيز در گياهان توليد كرد. اميد مي‌رود بتوان برخي واكسن‌ها را از طريق گياهان توليد كرد كه بسيار ارزان‌تر تمام خواهند شد. مثلاً آنتي ژن سطحي ويروس هپاتيت B را در گياهان ساخته‌اند كه براي واكسيناسيون خوراكي مي‌تواند كاربرد داشته باشد و يا ساخت واكسن نوتركيب هپاتيت B در سيب زميني در دست مطالعه مي‌باشد.

پزشكي قانوني

DNA دارای بخش‌هايي است كه ساختار بسيار متفاوتي در افراد مختلف دارد و هيچ دو نفري (به جز دوقلوهاي همسان) از اين جهت مشابه هم نيستند. بنابراين هر فردي اثر  انگشت DNA‌ئي منحصر به خود (DNA fingerprints) را دارد. اثر انگشت DNA ئي نقشی مهم در پزشكي قانوني ايفا مي‌كند.

بيوتكنولوژي

پروب‌هاي ژني براي تشخيص‌هاي قبل از تولد (مثل تشخيص اختلالات هموگلوبين ازجمله تالاسمي) ساخته شده‌اند. عوامل تشخيصي براي تعيين عامل بيماري‌زا نيز به توليد رسيده‌اند. استفاده از بيوتكنولوژي در ساخت برخي عوامل درماني مثل انسولين، اريتروپويتين، هورمون رشد و غيره نيز به كار رفته‌اند.

نتيجه گيری

ماده ژنتيکی انسان پيچيدگی‌های زيادی داشته و اتمام پروژه ژنوم انسانی قدم بزرگی در راه کشف بيماری‌ها و مبارزه با آن‌ها خواهد بود. به جرأت می توان گفت که ژنتيک بر تمامی جوانب سلامت انسان سايه افکنده است و شايد نتوان هيچ جنبه‌ای از سلامت انسان را بی ارتباط با آن دانست. همه بيماری‌ها حتی شکستگی‌ها و سوختگی‌ها (در ارتباط با سرعت بهبود و تاثير داروهای مصرفی و . . .) به نوعی با وراثت و کيفيت ژنوم انسان در ارتباط هستند. لذا شناخت پايه های علم ژنتيک و تاثيرهاي بالقوه آن بر سلامت انسان از ضروريات امروز در خدمات بهداشتی محسوب می گردد.

منابع :میکروبیولوژی مسجدسلیمان

 

نظرات شما عزیزان:

:: موضوعات مرتبط: مقالات مهندسی زیست، ،
:: برچسب‌ها: مواد ژنتیکی ، بیماریهای شایع ژنتیکی,