مطالعه پیشگامانه “ژن های پرش” را در کل ژنوم روده بزرگ انسان هدف قرار می دهد.

مؤسسه علوم و فناوری پیشرفته کره (KAIST) و همکارانش یک مطالعه پیشگامانه را انجام داده اند که «ژن های پرش» را در کل ژنوم روده بزرگ انسان هدف قرار داده است. این تحقیق که در 18 مه 2023 در نیچر منتشر شد، فعالیت شگفت‌انگیز «عنصر هسته‌ای متلاشی طولانی 1 (L1»)، نوعی ژن پرش را که قبلاً تصور می‌شد عمدتاً در ژنوم انسان غیرفعال است، نشان می‌دهد. این مطالعه نشان می‌دهد که ژن‌های L1 می‌توانند فعال شده و عملکرد ژنومی را در طول زندگی فرد، به‌ویژه در اپیتلیوم کولورکتال، مختل کنند. (عنوان مقاله: جابه‌جایی گسترده سوماتیک L1 در اپیتلیوم طبیعی کولورکتال، https://www.nature.com/articles/s41586-023-06046-z)

با تقریباً 500000 ژن پرش L1 که 17 درصد از ژنوم انسان را تشکیل می‌دهند، مدت‌هاست که با معرفی «نوآوری مخرب» در توالی‌های ژنوم، به‌خاطر سهمشان در تکامل گونه‌های انسانی شناخته شده‌اند. تا به حال، اعتقاد بر این بود که بیشتر عناصر L1 توانایی خود را برای پرش در بافت های طبیعی انسان مدرن از دست داده اند. با این حال، این مطالعه نشان می‌دهد که برخی از ژن‌های پرش L1 می‌توانند به طور گسترده در سلول‌های طبیعی فعال شوند که منجر به تجمع جهش‌های ژنومی در طول زندگی فرد می‌شود. سرعت پرش L1 و تغییرات ژنومی ناشی از آن در انواع مختلف سلول متفاوت است و غلظت قابل توجهی در سلول های اپیتلیال کولون مسن مشاهده می شود. این مطالعه نشان می دهد که هر سلول اپیتلیال کولون به طور متوسط ​​تا سن 40 سالگی یک رویداد پرش L1 را تجربه می کند.

این تحقیق به رهبری چانگ هیون نام (دانشجوی کارشناسی ارشد در KAIST) و دکتر جئونگوان یوک (دانشجوی سابق در مقطع کارشناسی ارشد در KAIST و استادیار بالینی در بیمارستان دانشگاه ملی سئول)، شامل تجزیه و تحلیل توالی های کل ژنوم از 899 سلول منفرد به دست آمده از پوست (فیبروبلاست)، خون و بافت اپیتلیال کولون از 28 فرد جمع آوری شد. این مطالعه فعال شدن ژن های پرش L1 را در سلول های طبیعی نشان می دهد که منجر به تجمع تدریجی جهش های ژنومی در طول زمان می شود. علاوه بر این، این تیم توالی‌های اپی ژنومیک (متیلاسیون DNA) را برای درک مکانیسم فعال‌سازی ژن پرش L1 مورد بررسی قرار دادند. آنها دریافتند که سلول‌هایی با ژن‌های جهشی L1 فعال، بی‌ثباتی اپی ژنتیکی را نشان می‌دهند که نقش حیاتی تغییرات اپی ژنتیکی را در تنظیم فعالیت ژن پرش L1 نشان می‌دهد. بسیاری از این ناپایداری های اپی ژنومیک در مراحل اولیه جنین زایی به وجود می آیند. این مطالعه بینش های ارزشمندی را در مورد روند پیری و توسعه بیماری ها در بافت های روده بزرگ انسان ارائه می دهد.

این مطالعه نشان می‌دهد که آسیب ژنومی در سلول‌های طبیعی نه تنها از طریق قرار گرفتن در معرض مواد سرطان‌زا، بلکه از طریق فعالیت اجزای درون‌زا که تأثیر آنها قبلاً نامشخص بود، به دست می‌آید. پروفسور یانگ سوک جو در KAIST گفت: فعالیت ژن های پرش L1.

پروفسور مین جونگ کیم از بخش جراحی در بیمارستان دانشگاه ملی سئول گفت: “ما بر همکاری ضروری و مداوم بین محققان در پزشکی بالینی و علوم پایه پزشکی تاکید می کنیم.” “این مورد نقش حیاتی بافت‌های انسانی جمع‌آوری‌شده سیستماتیک از محیط‌های بالینی را در آشکار کردن روند پیچیده توسعه بیماری در انسان برجسته می‌کند.”

پروفسور هیون وو کوون از دپارتمان پزشکی هسته ای دانشکده دانشگاه کره گفت: “خوشحالم که پیشرفت های تیم تحقیقاتی در فناوری ژنوم تک سلولی به ثمر نشسته است. ما به طور مداوم تلاش خواهیم کرد تا در فناوری ژنوم تک سلولی پیشرو باشیم.” پزشکی

تیم تحقیقاتی از برنامه رهبر پژوهشی و برنامه پژوهشگر جوان بنیاد ملی تحقیقات کره، کمک مالی از برنامه آموزش MD-PhD/Scientist Scientist از طریق موسسه توسعه صنعت بهداشت کره و بنیاد سو کیونگبای حمایت دریافت کرد.