دانشمندان در بیمارستان کودکان بیمار (SickKids) در حال کاوش عمیق در ژنوم غیرکدکننده هستند تا ژنتیک پیچیده ای را که زیربنای تنظیم فشار خون و فشار خون بالا (فشار خون بالا) – که علت اصلی بیماری های قلبی عروقی است که 1.25 میلیارد نفر در سراسر جهان را تحت تاثیر قرار می دهد – کشف کنند.
در حالی که ژنوم انسان شامل دی‌ان‌ای کدکننده و غیرکدکننده است، دومی مدت‌هاست که تحت الشعاع همتای کدکننده پروتئین خود قرار گرفته است و معمولاً به عنوان «DNA ناخواسته» رد می‌شود. در سال‌های اخیر، دانشمندان چندین ناحیه ژنومی را شناسایی کرده‌اند که با فشار خون بالا مرتبط هستند، از جمله تفاوت‌هایی در DNA (همچنین به عنوان “واریانت” شناخته می‌شود) در ژنوم غیر کدکننده.
یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی دکتر فیلیپ ماس، دانشمند برنامه ژنتیک و زیست شناسی ژنوم در SickKids، تلاش کردند تا بفهمند این گونه ها چگونه احتمالاً ژن های فشار خون را تنظیم می کنند و در انجام این کار فرآیندهای تنظیمی در ژنوم را برای تنظیم ژن فشار خون توصیف می کنند. یافته های آنها که اخیراً در ژنومیک سلولی، یک نگاه اجمالی قانع کننده به چگونگی تأثیر این توالی های ژنتیکی بر تنظیم ژن های مرتبط با فشار خون بالا ارائه می دهد.
این تحقیق برای اولین بار از ارتباط پیچیده بین چگونگی تأثیر انواع ژنوم غیر کدکننده بر ژن هایی که با فشار خون و فشار خون مرتبط هستند، آشکار می کند. آنچه ما ایجاد کرده‌ایم نوعی نقشه عملکردی از تنظیم‌کننده‌های ژن‌های فشار خون است که نه‌تنها می‌تواند به تحقیقات آینده در ژنومیک قلبی عروقی کمک کند، بلکه چارچوبی را ارائه می‌دهد که می‌تواند برای مطالعه سایر شرایط ژنتیکی به کار رود.”
دکتر فیلیپ ماس، دانشمند برنامه ژنتیک و زیست شناسی ژنوم
تجزیه و تحلیل هزاران نوع ژنتیکی ارتباطی با تنظیم فشار خون پیدا می کند
با وجود اینکه 98 درصد از مواد ژنتیکی ما را تشکیل می دهد، ژنوم غیر کدکننده به طور فعال پروتئین تولید نمی کند. در عوض، توالی های غیر کد کننده ژن های کد کننده را به روش های مختلف تنظیم می کنند.
در حالی که مطالعات سنتی‌تر ارتباط ژنوم گسترده (GWAS) برای شناسایی ارتباط بین صفات ژنتیکی و بیماری‌های خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد، آنها قادر به توصیف نحوه عمل و تأثیر انواع ژنتیکی بر ژن‌های مجاور نیستند. یافته‌های GWAS تحقیقات زیادی را در مورد عملکرد واریانت‌ها در ژنوم کدکننده نشان می‌دهد، اما تعداد بسیار کمی از آنها به گونه‌هایی در مناطق غیر کدکننده ژنوم بسط یافته‌اند.
ماس و تیمش از فناوری سنجش انبوه گزارشگر موازی (MPRA) در SickKids و تخصص محاسباتی دکتر مارتا مله در مرکز ابررایانه‌های بارسلون برای بررسی انواع ژنتیکی در ژنوم غیرکدکننده در مقیاس وسیع و شناسایی چگونگی تنظیم فشار خون استفاده کردند. ژن ها با بهره گیری از تخصص سلول های بنیادی دکتر جیمز الیس، دانشمند ارشد در برنامه زیست شناسی سلول های بنیادی و تکاملی، این تیم قادر به مطالعه انواع ژنتیکی در سلول های قلبی مربوط به انسان شد.
این مطالعه که بیش از 4600 نوع ژنتیکی را با فناوری توان عملیاتی بالا بررسی کرد، یکی از بزرگترین تلاش‌ها تا به امروز برای بررسی و اختصاص عملکرد به ژنوم غیر کدکننده است. به‌طور شگفت‌انگیزی، ماس خاطرنشان می‌کند، این تجزیه و تحلیل تراکم بالایی از انواع موجود در ژن‌های مرتبط با تنظیم فشار خون را نشان داد.
دکتر سیما میتال، متخصص قلب و عروق، دانشمند ارشد در برنامه ژنتیک و زیست‌شناسی ژنوم و سرپرست علمی، تد، می‌گوید: «با پذیرش رو به رشد توالی‌یابی کل ژنوم، ما می‌توانیم هزاران نوع جدید را در یک ژنوم پیدا کنیم. مرکز تحقیقات قلب راجرز و رئیس تحقیقات قلب و عروق در SickKids. تشخیص اینکه کدام گونه ممکن است با بیماری مرتبط باشد، پتانسیل افزایش کاربرد توالی یابی ژنوم در تنظیمات بالینی را دارد.
یافته ها می تواند رویکردهای پزشکی دقیق برای سلامت قلب و عروق را نشان دهد
برای تیم تحقیقاتی، کشف عملکرد این گونه های ژنتیکی گام مهمی به سوی آینده سلامت کودکان دقیق است، حرکتی در SickKids برای ارائه مراقبت های فردی برای هر بیمار. آنها امیدوارند که اطلاعات مربوط به این انواع و نقش آنها در تنظیم فشار خون روزی برای کمک به پزشکان در پیش بینی اینکه کدام کودکان ممکن است به فشار خون بالا مبتلا شوند و مداخلات مناسب را زودتر ارائه دهند، مورد استفاده قرار گیرد.
ماس خاطرنشان می‌کند: «واریته‌هایی که ما در ژنوم غیرکدکننده مشخص کرده‌ایم می‌توانند به عنوان نشانگرهای ژنومی برای فشار خون بالا مورد استفاده قرار گیرند و زمینه را برای تحقیقات ژنتیکی آینده و اهداف بالقوه درمانی برای بیماری‌های قلبی عروقی فراهم کنند.»
فراتر از تأثیر بر مراقبت های قلبی، یافته ها ممکن است رویکردهای مشابهی را با سایر شرایط با یک جزء ژنتیکی زیربنایی نشان دهد.
“تحقیق ما به ما اجازه داد تا به “ماده تاریک” DNA خود نگاه کنیم و بینش هایی را آشکار کرد که می تواند به عنوان یک نقشه راه برای کشف معماری ژنومی در پشت صفات ژنتیکی مختلف استفاده شود. با ترکیب روش های مختلف ژنومی، بیوشیمیایی و محاسباتی، این رویکرد نوآورانه ماس، که دارای ردیف کرسی تحقیقاتی کانادا در مکانیسم‌های بیماری غیرکدکننده است، می‌گوید: نویدبخش تعریف مجدد درک ما از نقش تنظیم‌کننده ژنوم غیرکدکننده در سلامت کودک است.
منبع:
بیمارستان کودکان بیمار
مرجع مجله:
اولیوروس، دبلیو. و همکاران (2023) توصیف سیستماتیک انواع تنظیمی ژن های فشار خون. ژنومیک سلولی. doi.org/10.1016/j.xgen.2023.100330.