قال أحد قادة الجينوم البشري: «سنرسم خريطة للتنوع الجيني ونجعل العلم أكثر إنصافًا».

تقدم كارين ميغا نفسها على أنها «عالمة أحياء الأقمار الصناعية» ولها تبريرها. وهي باحثة وأستاذة في جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز، الولايات المتحدة، وتدرس «الحمض النووي الساتلي» للخلايا. يتعلق الأمر بالحمض النووي المتكرر الذي يشكل نطاق الأقمار الصناعية. على الرغم من أنها تبدو قضية بعيدة للحياة اليومية، بجهدها وتفانيها في هذا الموضوع، جعلت الدكتورة ميغا إنجازًا علميًا آخر ممكنًا في جميع أنحاء العالم: وصفوا التسلسل الأول للجينوم البشري بأكمله. كان لديها تعاون من 100 باحث.

وشمل الإنجاز مناطق من الحمض النووي للأنواع البشرية لم يسبق لها مثيل من قبل والتي تتعلق بأمراض مثل ضمور العضلات وبعض أنواع السرطان، من بين أمور أخرى، ونمو الدماغ. وسوف تنطوي على مزيد من المعلومات حتى يمكن إحراز تقدم في تطوير التشخيص الشخصي بشكل متزايد و طرق العلاج للمرضى.

في التسعينيات، قامت مجموعات مختلفة من الباحثين بفك تشفير جينوم بكتيريا وخميرة ودودة. بين عامي 2000 و 2003، قام العلماء الأمريكيون فرانسيس كولينز، من القطاع العام، و تم الإعلان عن كريج فينتر، من شركة خاصة، كل من المسودات والأعمال النهائية على فك رموز الجينوم البشري بمنهجيات مختلفة مع ضجة. كما تعاون باحثون من المملكة المتحدة وفرنسا واليابان وألمانيا والصين في هذه. تم تخصيص أكثر من 3 مليارات دولار لقراءة كل حرف من الحمض النووي للشخص.

لكن في الواقع، أولئك الذين ركزوا على الجنس البشري حصلوا فقط على «صورة» دقيقة لـ 92٪ من الجينوم في عام 2003. كانت نسبة 8٪ المتبقية معقدة للغاية بحيث لا يمكن للتكنولوجيا في ذلك الوقت فك الشفرة، وظلت هذه النسبة معلقة. على ذلك «المنحدر»، عملت كارين ميغا والمتعاونين معها.

وقال إنفوباي: «بدأت مسيرتي العلمية كطالب في مختبر العالم إيفان إيكل ص أثناء إطلاق أول مشروع جينوم بشري في عام 2001". وأضاف أن ذلك الباحث «كان لديه الرؤية وبذل جهده لإكمال الجينوم البشري المرجعي، وهذا شكل رؤيتي لعلم الجينوم قبل سنوات عديدة من تشكيل اتحاد تيلومير إلى تيلومير». بدأ الكونسورتيوم العمل في 2019.

اعترف ميغا: «لقد وجدت حبي للحمض النووي للأقمار الصناعية، يتكرر جنبا إلى جنب في الفجوات المستمرة في الجينوم لدينا، مع هانت ويلارد كمدرس. أخيرا, لقد قمت بتدريب ما بعد الدكتوراه مع ديفيد هاوسلر وجيم كينت, معترف به لانضمامه إلى أول جينوم بشري من خلال الجهد العام وشغفهم لمشاركة هذه الموارد على نطاق واسع وصريح. بشكل عام، كان لدي رؤية فريدة لمشروع الجينوم البشري، من الماضي، الحاضر والمستقبل. إنه لشرف لي أن أكون جزءًا صغيرًا من هذا الإرث».

يتكون الجينوم البشري من ما يزيد قليلاً عن ستة مليارات حرف فردي من الحمض النووي، موزعة على 23 زوجًا من الكروموسومات. احتوى ثمانون بالمائة من الجينوم المعلق على تسلسلات متكررة للغاية وتجاهلها إلى حد كبير على أنها الحمض النووي «غير المرغوب فيه». من بين المناطق المتكررة الأجزاء التي تمسك خيطي الكروموسومات معًا والتي تلعب دورًا حاسمًا في انقسام الخلايا. كانت هناك أيضًا «قطع» تعطي تعليمات لمصانع البروتين في الخلية، وأخرى تتضمن جينات يمكن أن تساعد الأنواع على التكيف. ولم يكن معروفًا ما هو الترتيب الصحيح لكل تلك القطع المتكررة.

كانت هناك مشكلة أخرى في الوصول إلى الجينوم بأكمله. تحتوي معظم الخلايا على جينومين، أحدهما من الأب والآخر من الأم. عند محاولة تجميع جميع القطع، يمكن خلط تسلسل كل والد، وتم إخفاء الاختلاف الفعلي داخل كل جينوم فردي.

كان لدى الدكتور إيكلر، وهو جزء من معهد هوارد هيوز الطبي، فكرة الحصول على جينوم كامل عن طريق تسلسل واحد فقط من الجينومات بدلاً من حل اثنين في نفس الوقت. لهذا استخدم مجموعة من خطوط الخلايا، التي تم دراستها من قبل عالم الوراثة في جامعة بيتسبرغ، أورفاشي سورتي: بسبب فشل في التطور الطبيعي، تحتوي هذه الخلايا على نسختين من الحمض النووي للأب ولا شيء من الأم. خط الخلية هذا هو ما جعل من الممكن - إلى حد كبير - التجميع الجديد للجينوم.

كما ساهمت تغييرات أخرى في الاختراق. خلال هذين العقدين، كان هناك ابتكار في تطوير معدات تسلسل الجينات المصنعة من قبل أكسفورد نانوبور تكنولوجيز وعلوم المحيط الهادئ الحيوية. مع آدم فيليب، روج الدكتور ميغا لإنشاء اتحاد تيلومير إلى تيلومير في عام 2019، مع رؤية أن التكنولوجيا كانت موجودة بالفعل والتي سمحت بقراءة مليون حرف من الحمض النووي بدقة في وقت واحد لفهم أصعب أجزاء الجينوم.

بالإضافة إلى مجموعة خطوط الخلايا والمعدات الجديدة والعمل التعاوني لأكثر من 100 باحث، وهذه المرة كان للتسلسل الكامل للجينوم بصمة امرأة كقائدة. هل لاحظت الفرق؟ ، سأل إنفوباي الدكتور ميغا. أجاب فقط، «أنا سعيد جدا لتمثيل كونسورتيوم لدينا، جنبا إلى جنب مع التيلوميرات الأخرى من قبل قادة التيلوميرات، آدم فيليب وإيفان إيشلر. لقد نشرنا ست أوراق مع الجينوم بأكمله. حوالي نصف المؤلفين من النساء ونحن نحتفل بإنجازات عدد كبير من علماء المرحلة المبكرة».

لن يكون هناك المزيد من الحديث عن «الحمض النووي غير المرغوب فيه» بعد الأوراق الستة التي نشرها الكونسورتيوم في مجلة Science. «إن» الحمض النووي المشترك «هو مجرد طريقة واحدة لوصف الحمض النووي الذي لا نفهم وظيفته تمامًا. نأمل أن تساعد هذه الخريطة الشاملة الباحثين في العثور على معنى ووظيفة جديدة في هذه المناطق التي تم تجاهلها سابقًا, قال ميغا. إمكانية العثور على المزيد من الإجابات للأمراض المختلفة مفتوحة الآن.

وقالت: «إن إمكانية دراسة كل قاعدة من الجينومات بأكملها (أو التيلوميرات بواسطة التيلوميرات) ستؤدي إلى اكتشافات وراثية جديدة من شأنها أن تحسن في نهاية المطاف فهمنا لصحة الإنسان والمرض». «توفر المناطق الجديدة خرائط يمكن أن تكون مفيدة في فهم التشوهات الكروموسومات الهيكلية الشائعة التي تظهر في عموم السكان، مثل عمليات نقل الروبرتسونية التي تؤثر على الأذرع القصيرة للكروموسومات الكروموسومات acrocentric، والتي تم نشرها للتو لأول مرة كجزء من دراستنا،» علق.

بالإضافة إلى ذلك، أضاف: «نتوقع أن يكون لدينا خرائط لجميع المناطق Centromeric، أو الأماكن المهمة لكروموسومات لدينا لفصل بشكل صحيح في كل مرة تنقسم فيها الخلية، يمكن تساعدنا على فهم اختلال الصبغات، مثل التثلث الصبغي 21 أو متلازمة داون، أو غيرها من الأخطاء الشائعة في أرقام نسخ الكروموسوم في السرطانات والتطور المبكر».

وفي الوقت نفسه، الدكتور ميغا غير راض عن الجينوم البشري بأكمله. «سنقوم بإنشاء خرائط ذات تنوع جينومي عالمي لجعل العلم أكثر إنصافًا.» والحقيقة هي أن الجينوم الذي تم فك تشفيره في عام 2003 كان يعتمد فقط على العينات المأخوذة من 11 فردًا فقط. جنبا إلى جنب مع الدكتور Eichler، أطلقوا مشروع بانجينوم الإنسان. يتم تمويله من قبل المعهد الوطني الأمريكي لأبحاث الجينوم البشري (NHGRI) في بيثيسدا، ماريلاند، بمبلغ 30 مليون دولار. إنهم يبحثون عن تسلسل مفصل للجينوم، بما في ذلك 350 شخصًا من خلفيات عرقية مختلفة.

«الفكرة هي إنشاء خرائط أكثر اكتمالاً للجينومات البشرية في جميع أنحاء العالم. سيؤدي ذلك إلى زيادة التنوع الجيني لجعل العلم أكثر إنصافًا. وهدفنا هو توليد الخرائط بدلا من فك رموز النتائج». سيتم مشاركة جميع البيانات ويهدف الطب الجينومي إلى أن يكون أكثر إنصافًا مع البشرية جمعاء. «لحساب التنوع الكامل للتنوع الجيني البشري، انضم اتحاد بانجينوم الإنسان إلى تيلومير من قبل تيلومير كونسورتيوم لبناء مجموعة من الجينومات عالية الجودة من مجموعات سكانية متنوعة. سيكون هدفًا أساسيًا في السنوات القادمة،» قالت ميغا. وقال «من المهم ان نحصل عليه بشكل صحيح، ويركز فريقنا على الجودة لضمان ان يكون لهذا المورد فائدة واسعة».

يتم إجراء Pangenome بطريقة مختلفة عن المشاريع السابقة. داخل الفريق، هناك خبراء في أخلاقيات علم الأحياء يراقبون كل خطوة لضمان استيفاء المعايير العالية لأخلاقيات البحث. بالإضافة إلى ذلك، ستأتي جميع الجينوم 350 من خطوط الخلايا التي تحتوي على نسخ من كلا الوالدين. هذا يعني أنه يتعين عليهم استخدام أدوات الكمبيوتر المعقدة لفصل الجينومات والتأكد من أنها تلتقط التباين الهيكلي بدقة. لقد أكملوا بالفعل 70 جينومًا ضمن تلك المبادرة. الهدف هو إنهاء 350 بحلول عام 2024.

استمر في القراءة:

كيف يسعون إلى «إحياء» الماموث الصوفي وفقًا للعالم الأرجنتيني الذي اختاره هارفارد جامعة