حذف داده های نجات – شماره 102: حقایق پنهان


تیپسر تنها یک ماه داشت ، اما دچار مشکلات سلامتی شده بود که افراد دیگر در طول زندگی خود به آن دست نیاوردند. او دائماً از عفونت های باکتریایی رنج می برد ، با التهابات غیرقابل توجیه دست و پنجه نرم می کند ، وزن اضافه نمی کند و – از همه بدتر – اسهال خونی داشت ، یک علامت گیج کننده که باعث شد برخی از پزشکان تصور کنند او نسخه کودک از بیماری روده تحریک پذیر دارد.

آرتمیو میگوئل یونگکو ، متخصص پزشکی و ایمونولوژی که از دانشکده پزشکی فارغ التحصیل شده است ، پسر را در اولین روز از اولین عمل چرخشی خود در سال 2008 دید. علائم با خواندن کتاب درسی او مبهم بود: یک بیماری ژنتیکی نادر به نام بیماری گرانولوماتوز مزمن یا CGD که در آن سیستم ایمنی بدن نمی تواند به درستی با عفونت ها مبارزه کند. درمان های حمایتی برای CGD وجود داشت ، اما مواردی که برای برخی از بیماران کارساز بود لزوماً برای برخی دیگر مفید نبود.

چرا مادر طبیعت چنین ژن مهمی را بر روی کروموزوم X قرار داده است ، ما احتمالاً هرگز نخواهیم فهمید.

در حالی که بیشتر اختلالات ژنتیکی غیرقابل درمان هستند ، پزشکان تمام تلاش خود را برای مقابله با این مشکلات انجام می دهند. بعضی از داروها کمک می کنند ، در حالی که برخی دیگر بی فایده هستند – پدیده ای ناشی از تغییرات ژنتیکی در بیماران و دشواری پیش بینی ژن ها است. اگر پزشکان اطلاعات بیشتری در مورد فعل و انفعالات ژنی می دانستند ، می توانند با مقایسه آنها با ترکیب ژنتیکی خاص بیماران ، به درمان های شخصی دست یابند.

تا همین اواخر ، پزشکان ابزار خوبی برای تجزیه و تحلیل ژنتیکی شخصی ندارند. اما این به لطف زیست شناسی کمی در حال تغییر است. جسی گیلیس ، زیست شناس کمی در Cold Spring Harbour که اکنون با Jongco در تحقیقات CGD همکاری می کند ، توضیح می دهد که این دوره ترکیبی از روش های ریاضی ، آماری و محاسباتی برای مطالعه موجودات زنده است. زیست شناسان کمی در حال توسعه الگوریتم هایی هستند که مجموعه داده های بزرگی را تجربه می کنند و سعی در درک آنها دارند. در مورد اختلالات ژنتیکی نادر ، این به معنای تجزیه و تحلیل انبوهی از داده ها از چندین بیمار برای درک چگونگی عملکرد ژن های آنها به طور همزمان است. محققانی مانند گیلیس و تیم وی امیدوارند با کمک به آنها در ایجاد روشهای درمانی شخصی ، نگاهی اجمالی به آنچه ژنهای بیماران انجام می دهند ، به پزشکان ارائه دهند.

از نظر جونگکو ، که اکنون یک متخصص آلرژی و ایمونولوژیک کودکان در Northwell Health ، سیستم مراقبت های بهداشتی نیویورک است ، CGD چنان رمز و راز است که تلاش شخصی وی برای درک همه مبانی تشخیص و درمان به روشی شخصی می شود. محققان ارتباط CGD را با نوتروفیل های ناکارآمد ، نوعی گلبول سفید که معمولاً خود را به دور عوامل بیماری زا می پیچد ، گویی توسط بدن در زندان سلول یا اتاق مرگ قفل شده اند. سپس نوتروفیل ها آنچه دانشمندان آن را انفجار اکسیداتیو می نامند انجام می دهند – در داخل این محفظه مرگ ، آنها مولکول های فعال به نام رادیکال های آزاد را آزاد می کنند که باعث از بین رفتن اشکالات می شود. در این فرآیند ، نوتروفیل ها نیز می میرند ، اما بدن کارهای بیشتری انجام می دهد.

Sapolsky_TH-F1

در افراد مبتلا به CGD ، نوتروفیل ها به درستی عمل نمی کنند. آنها یا اشکالات را به طور کامل نمی پوشانند یا آنها را به درستی نمی بندند ، اما عوامل بیماری زا تا زمانی که رادیکال های آزاد به بافت های بدن آسیب می رسانند ، پایدار می مانند. یونگکو می گوید: “این مانند یک بسته مستقل است که مادر طبیعت برای از بین بردن عوامل بیماری زا ایجاد کرده است.” “اما به هر دلیلی ، این بسته مستقل کاملا درست کار نمی کند.”

علائم CGD می تواند تقریباً اکسی مورونیک باشد. برخی از بیماران به دلیل ضعف سیستم ایمنی بدن نقص ایمنی دارند ، در حالی که همزمان با شرایط خود ایمنی که در آن سیستم ایمنی بیش از حد غیرتمند به بدن خود حمله می کند ، مبارزه می کنند. اولی به تقویت و دیگری به دلهره آور نیاز دارد. پزشک چگونه هر دو را درمان می کند؟

پزشکان معمولاً بیماران را از داروهای ضد باکتری و ضد قارچ استفاده می کنند ، به علاوه داروی اینترفرون گاما که باعث کاهش اشکالات می شود ، اما فقط در بیمارانی که توانایی اکسیداسیون دارند (بعضی از آنها این کار را نمی کنند) برخی از بیماران ممکن است به داروهای ضد التهاب نیاز داشته باشند. برای دیگران ، پیوند سلول های بنیادی پرخطر ممکن است آخرین چاره باشد. دانش در مورد گزینه های درمانی و ترکیبات دارویی بهترین نتیجه را در تعامل پیچیده ژن های بیماران نهفته است.

مطالعه اختلالات مانند CGD دشوار است زیرا نادر است. بیماران زیادی وجود ندارد مطالعه آنها در موشها – در آزمایشگاههای مرطوب ، همانطور که دانشمندان آنها را صدا می زنند – طولانی می شود. همچنین ، آنچه در موش ها کار می کند همیشه در انسان م workثر نیست.

این درک فزاینده وجود دارد که عملکرد ژن اغلب به زمینه بستگی دارد ، که بیشتر آن توسط فعالیت های ژن های دیگر تأمین می شود.

در سال های اخیر ، فناوری های تعیین توالی DNA به حدی رسیده اند که الگوریتمی هوشمند می تواند داده های ژنتیکی چندین بیمار و خانواده های آنها را تجزیه و تحلیل کند – و روند قصه گویی را بسیار سریعتر از آزمایش جوندگان تشخیص دهد. “من فهمیدم که می توانیم کارهای زیادی را فقط روی نیمکت آزمایشگاه انجام دهیم. ما نمی توانیم استاد همه چیز باشیم. ” “من نوشتن کد را دوست ندارم ، بنابراین به یک شریک داده محاسباتی برای خرد کردن داده های بزرگ احتیاج داشتم ، کسی که عشقش محاسبات است اما می خواهد در مورد زیست شناسی بنیادی بیاموزد.”

در سال 2017 ، جونگکو به گلیس روی آورد ، جایی که دقیقاً همان چیزی بود که جونگکو به دنبال آن بود – روشی برای تجزیه و تحلیل داده های ژنتیکی بیماران مختلف و یافتن الگوها و روندهای معمول. تلاش های CGD مطابق با سایر پروژه های کمی بیولوژیکی گیلیس بود. برخی از الگوریتم های وی با کاشت ژن هایی که می توانند به رشد بهتر گیاهان و یا مقاومت بیشتر در آنها کمک کنند ، زیست شناسی گیاهان را مطالعه می کنند. اما ایده یونگکو در مورد الک کردن ژن بیماران به امید یافتن کلیدهای مراقبت شخصی ، اقدامی الهام بخش بود. گلیس گفت: “این یک فرصت واقعی برای کمک به افراد واقعی بود.”

جیلیس و یونگکو با هم همکاری کردند تا ژن های سایبری را شکار کنند. آنها گزارشی تهیه کردند. به محض ورود یک بیمار جدید با علائم گرانولوماتوز به مطب جونگکو ، نمونه خون گرفته می شود ، سلول های ایمنی استخراج و به CSHL ارسال می شود. گاهی اوقات جونگکو آنها را حتی با دست تحویل می داد – CSHL فقط 15 دقیقه با ما فاصله دارد و نوتروفیل ها در خارج از بدن طولانی زندگی نمی کنند ، بنابراین زمان اساسی بود. به زودی سایر م institutionsسسات از جمله م joinedسسات ملی بهداشت و اخیراً دانشگاه پیتسبورگ به این کار پیوستند. تیم Gillis سلولها را از طریق توالی سنج منتقل کرده و داده ها را با بیماران قبل از توالی مقایسه کرده و سعی در یافتن برخی الگوهای معمول داشتند.

برخی از حقایق ژنتیکی در مورد این بیماری وجود دارد که دانشمندان از قبل می دانند. به عنوان مثال ، در دو نسخه مختلف موجود است. یک نسخه در اثر جهش در چندین ژن با نام های رمزگونه ایجاد می شود CYBA ، NCF1 ، NCF2، و NCF4، و CGD نامیده می شود. دیگری توسط ژنی با نامی به همان اندازه مرموز تحریک می شود CYBB، که در کروموزوم X واقع شده است ، از این رو XCGD نامگذاری شده است. این نسخه عمدتا پسران را تحت تأثیر قرار می دهد ، زیرا آنها دارای کروموزوم های X و Y هستند ، در حالی که دختران دارای دو X هستند و کمتر به بیماری مبتلا می شوند. با این حال ، دختران می توانند ناقل باشند و آنها نیز از آن رنج می برند ، اما در نوع ملایم تری از بثورات و التهابات ، که اغلب با افزایش سن بدتر می شوند. پسران XCGD شدیدتر و تهدید کننده زندگی را که از مادرانشان به ارث می برند ، دریافت می کنند. یونگکو می گوید: “چرا مادر طبیعت چنین ژن مهمی را بر روی کروموزوم X قرار داده است که احتمالاً هرگز درک نخواهیم کرد.”

تغییرپذیری بیماری دانشمندان را به این فکر انداخت که در حالی که CYBB ژن ممکن است مقصر اصلی XCGD باشد ، همچنین دارای همدستان است – ژنهای دیگری که نقش دارند. متخصصان ژنتیک به تدریج درمی یابند که ژن ها معمولاً همزمان با یکدیگر کار می کنند ، بنابراین یافتن چنین پشت سرهم هایی می تواند اطلاعات ارزشمندی را فراهم کند. گلیس می گوید: “طی چند سال گذشته ، این درک فزاینده وجود داشته است که عملکرد ژن اغلب به زمینه بستگی دارد ، که بیشتر آن توسط فعالیت ژن های دیگر تأمین می شود.” آزمایشگاه وی بر یافتن این الگوهای مشترک و روشن ساختن چگونگی تغییر عملکرد سلول متمرکز است.

الگوریتم های گلیس می توانند مولکول های RNA سلولی را که نقش اساسی در خواندن اطلاعات از ژن ها و جمع آوری پروتئین ها از این دستورالعمل ها دارند ، تجزیه و تحلیل کنند. در این مورد ، پروتئین های حیاتی برای از بین بردن میکروب های نوتروفیل است. اشکال در عملکرد RNA می تواند منجر به پروتئین های نادرست مونتاژ شده شود و بر توانایی نوتروفیل ها برای به دام انداختن میکروب ها با انفجار اکسیداتیو آنها تأثیر بگذارد. دقیقاً در چه نقطه ای از خط مونتاژ چنین مشکلاتی رخ می دهد نیز مهم است. اگر پروتئین ها تقریباً کامل بیرون بیایند ، نوتروفیل ها ممکن است بتوانند کار خود را به صورت نیمه متمرکز انجام دهند و منجر به علائم خفیف تری شود. در غیر این صورت ، ممکن است با کسری جدی ظاهر شوند و بیماری شدیدتر شود. حتی جایی که جهش روی ژن بیفتد ، مهم است. اگر جهش کسی به قسمت حیاتی کمتری از ژن برسد ، بیماری شدت کمتری خواهد داشت ، بنابراین این بیماران ممکن است به داروها یا دوزهای کمتری نیاز داشته باشند.

گیلیس گفت ، درک اینکه چگونه چنین جزئیات ظریف خود را در تغییرپذیری بیماری نشان می دهد ، می تواند سالها توسط دانشمندان آزمایشگاه مرطوب کار کند. آنها باید موش هایی با جهش ژنی مختلف بسازند و ببینند که چگونه بر شدت بیماری تأثیر می گذارند و به چه روش درمانی پاسخ می دهند. و اگر آنها می خواستند بدانند که ژن های “پشت سرهم” کدام یک از عوامل موثر هستند ، مجبورند کورکورانه ترکیبات بی شماری را امتحان کنند. در دنیای زیست شناسی محاسباتی ، یک الگوریتم می تواند این داده ها را برای روزها تجزیه و تحلیل کند. گلیس به آزمایشگاه خود گفت: “ما باید روزانه س questionsالاتی بپرسیم كه بر اساس یكدیگر است.” “بر خلاف آزمایشگاه مرطوب ، جایی که آنها هر شش ماه یک سوال می پرسند.”

تاکنون شکارچیان ژن سایبری موفق به تعیین توالی 10 بیمار به همراه مادران و خواهرانشان شده اند – بخشی به دلیل نادر بودن بیماری و بخشی به دلیل همه گیر شدن سرعت همه گیر. این هنوز برای نتیجه گیری قطعی کافی نیست. اما با ورود بیماران بیشتر ، پایگاه داده رشد می کند و الگوریتم ها باید بتوانند برخی الگوی های داستان سرایی را تحریک کنند که به جونگکو اجازه می دهد بیماران خود را با دقت بیشتری درمان کند. یونگکو گفت: “اگر جسی بتواند نمایه ژنتیکی پیدا کند که افراد به احتمال زیاد به خود ایمنی مبتلا می شوند ، ممکن است نیازی به درمان آنها برای این امر نباشد.” زیست شناسی کمی همچنین می تواند به Jongco کمک کند درمان هایی را ایجاد کند که توانایی جوانه زدن بیماران را دوباره زنده می کند. گلیس گفت: “ما امیدواریم که روش ما بتواند به شناسایی چنین مشخصات ژنتیکی کمک کند.” “و این واقعاً می تواند به بهبود کیفیت زندگی بیماران کمک کند.”

للا نرگسی روزنامه نگار باسابقه ای است که علوم ، پایداری و سیاست غذایی و کشاورزی را برای سایتهایی مانند این پوشش می دهد گاردین ، ​​واشنگتن پست ، هاکای ، شمارنده ، JSTOR Daily ، و انسیا آن را در lelanargi.com پیدا کنید.

تصویر سرب: ymgerman / Shutterstock

این مقاله در اصل در کانال ما Biology + Beyond در ژوئن 2021 منتشر شده است.




منبع: khabar-shoma.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*