“كاوست” تطور نظام تسلسل جيني جديد لإنقاذ مرضى الطفرات الوراثية

وفي إطار تطويرها للأبحاث العلمية، تدرس جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية تطوير نظام جديد للتسلسل الجيني يسمى نانو رينجر كأداة تشخيصية حديثة لتحديد الطفرات المسببة للأمراض الوراثية، وتوفير أداة أقل تكلفة وأسرع للمرضى الذين يعانون من أمراض وراثية ذات طفرات غير معروفة، وذلك بالتعاون مع مستشفى الملك فيصل التخصصي ومركز الأبحاث. وشملت الأمراض الوراثية التي تمت دراستها باستخدام تقنية التسلسل الجيني الجديدة أمراض مندل، وهي أمراض ناجمة عن خلل في جين واحد، ومن أمثلة الأمراض المندلية ضمور العضلات وفقر الدم المنجلي، بالإضافة إلى أكثر من 80% من الأمراض النادرة التي تصيب أكثر من 400 مليون شخص حول العالم. ونظراً لارتفاع معدل زواج الأقارب في المملكة العربية السعودية، فإن الأمراض المندلية تعد من أكثر الأمراض الوراثية شيوعاً هناك.

وقد توصلت الدراسة إلى أن كل جين من الجينات التي يزيد عددها على 60 ألف جين في جسم الإنسان يمثله نسختان من الأليل، نسخة أو شكل بديل للجين أو الموقع الكروموسومي، إحداهما من الأم والأخرى من الأب. وتوجد الطفرات في كلا الأليلين تقريباً في أغلب الأمراض المندلية. وإذا كانت الطفرة موجودة في أليل واحد فقط فإن الشخص يكون حاملاً للمرض: فهو لا يعاني من المرض ولكن ذريته معرضة للخطر. وإذا كان كلا الوالدين حاملين للمرض فإنهما قد ينقلان هذه الطفرة الجينية؛ ونتيجة لذلك فإن أسرة الشخص الذي يعاني من مرض مندلي لديها عدد أكبر بكثير من حاملي المرض؛ ولذلك فإن المجتمعات التي يسود فيها زواج الأقارب تشهد انتشاراً مرتفعاً للغاية للأمراض المندلية، والتي عادة ما تكون مسؤولة عن وفيات الأطفال ومرضهم في الدول العربية.

من جانبه، أوضح البروفيسور مو لي، أستاذ في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية ومطور مختبر نظام نانو رينجر، أنه خلال هذه الدراسة، تم تعلم الكثير عن الأمراض المندلية من خلال عملية تسلسل الجينات، مشيرًا إلى أنه لا يزال هناك العديد من الأمراض الأخرى غير المشخصة والتي تتطلب تسلسل القراءة الطويلة لتشخيصها بدقة. يعد تسلسل الجينات أداة قياسية في علم الوراثة الطبية، وكان تسلسل الجينات الأصلي يعتمد على تسلسل القراءة القصيرة، والذي قدم معلومات قيمة حول الأمراض الوراثية. ومع ذلك، فإن تسلسل القراءة القصيرة غير قادر على تحليل بعض الهياكل المعقدة في الحمض النووي، بما في ذلك تلك الموجودة عادة في الأمراض المندلية النادرة. لذلك، فإن تسلسل القراءة الطويلة مهم في سد هذه الفجوات المعرفية، لكنه أكثر تكلفة ويتطلب تقنيًا.

استنادًا إلى تقنيات التسلسل الطويلة القائمة، يوفر نظام NanoRanger عملية أسرع وأبسط للكشف عن الطفرات في الحمض النووي، مثل المتغيرات البنيوية، بدقة “قاعدية”. وللتحقق من مدى صغر هذه الدقة، يتكون الحمض النووي البشري من تسلسل من أربعة أنواع من القواعد، ويبلغ طول الجينوم البشري أكثر من 6 مليارات قاعدة. علاوة على ذلك، فإن الطفرة في قاعدة واحدة تكفي للتسبب في مرض مزمن مثل فقر الدم المنجلي أو التليف الكيسي.

وتطرق إلى اعتماد تقنية “نانو رينجر” على تحسين العديد من العمليات في التسلسل الجيني المستخدم، وعلى استراتيجيات بسيطة في البيولوجيا الجزيئية لتحديد المناطق الجينومية المشتبه في احتوائها على طفرات جينية معقدة؛ لافتاً إلى أنه لإظهار الفوائد الطبية لهذه التقنية، استخدمها علماء كاوست لتحليل عينات سريرية من 13 مريضاً ضمن تعاون بحثي مع البروفيسور فوزان الكريع من مستشفى الملك فيصل التخصصي ومركز الأبحاث، حيث حددوا تشوهات جينية لم يكن من الممكن اكتشافها من قبل، وبالتالي يمكن أن توفر “نانو رينجر” تشخيصاً ليس فقط للمريض، بل أيضاً للآباء الذين ربما لم يدركوا أنهم حاملون لأمراض وراثية والمخاطر التي يحملها ذلك لأطفالهم.

قال البروفيسور مو لي إنه باستخدام المعلومات التي تم الحصول عليها من NanoRanger، اختار أحد الزوجين الحمل عن طريق التلقيح الصناعي للتأكد من أن طفلهما لن يرث مرضًا يحمل كلاهما الطفرة فيه. يتطلب هذا التحليل كمية أقل من الحمض النووي مقارنة بأساليب التسلسل الطويلة الأخرى، مما يسمح بإجراء المزيد من الاختبارات والتحليلات.

وقد جذبت تقنية NanoRanger اهتمام الصناعة؛ فعلى مستوى العالم، أبدت شركتان تجاريتان رائدتان في مجال توفير أجهزة التسلسل طويل القراءة اهتماماً خاصاً بالتقنية؛ وتعد جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية أول مؤسسة في المملكة تحصل على شهادة مزود معتمد لهذه التقنية لكلا الشركتين، وقد تواصلت إحداهما مع شركة البروفيسور مو لي بشأن المزيد من التطوير والتسويق لنظام NanoRanger؛ كما تقدمت جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية بطلب براءة اختراع وتخطط لدمج نظام NanoRanger في إجراءات التشخيص القياسية في المملكة العربية السعودية.