گام بلند دانشگاه 'بوفالو' در تنظیم ژنوم انسان و درمان سرطان و بیماری‌های عصبی

به گزارش ایسنا و به نقل از سایت دانشگاه بوفالو،محققان دانشگاه بوفالو(Buffalo) دریافته‌اند که دستکاری موفقیت آمیز رابط‌های اپتوژنومیک(optogenomic) می‌تواند رویکرد کلی پزشکی را نسبت به درمان بسیاری از اختلالات عصبی رایج و همچنین تعاملات ما با ماشین‌ها تغییر دهد.

"یونگو بائه"، "جوزپ یورنت"، "اوا استاچوویاک" و "مایکل ایتاچوویاک" پژوهشگران این مطالعه هستند که همگی در دانشگاه بوفالو مشغول به فعالیت هستند.

این گروه از دانشمندان به روش‌های نوآورانه‌ای برای کنترل، دستکاری و هدایت ژنوم انسان بر اساس فناوری نانو در کنار نور لیزر دست یافته‌اند.

در درک معاصر از درمان سرطان، اسکیزوفرنی و سایر بیماری‌های عصبی، این کارها در مدیریت ژنتیک، چشم اندازهای جدید و امیدبخشی را نشان می‌دهند، زیرا این تحقیقات فراتر از پژوهش‌های اپتوژنتیک ساده پیشین عمل کرده که فقط می‌توانستند عدم ارتباط بین سلول‌ها را حل کنند.

اپتوژنومیک سطح عمیق‌تری از دخالت را فراهم می‌کند که امکان تغییر برنامه‌های ژنتیکی را فراهم می‌کند و می‌تواند به طور مستقیم بر رشد و مقاومت بیماری‌ها نظارت کند.

این جهش بزرگ در دستکاری ژنوم، پایه و اساس خود را از نگاه جدید به قدرت "ژن گیرنده فاکتور رشد فیبروبلاست"(FGFR1) گرفته است که تخمین زده می‌شود اختیار تقریبا یک پنجم از کل ژنوم انسان را در دست دارد.

پروژه "ژنوم انسان" و مطالعه محققان دانشگاه بوفالو این ژن را "ژن رئیس" نامیدند و دریافتند که همه چیز از سرطان پستان گرفته تا سایر اختلالات مانند اسکیزوفرنی زیر سر این ژن است.

گروهی از محققان برای ایجاد نانولیزرها و نانوآنتن‌ها که بخشی از بسته‌های ایمپلنت‌های مغزی هستند، با استفاده از سوئیچ‌های نوری فعال کننده در سطح مولکولی هنگامی که ایمپلنت‌ها در داخل سلول‌های مغز رشد یافته از سلول‌های بنیادی قرار گرفتند، استفاده کردند.

دانشمندان قادر شدند "ژن رئیس" را در اختیار بگیرند و عملکردهای آن را با نور لیزر کنترل کنند. آنها همچنین توانستند عملکرد سلولی این ژن را هک کنند و راه جدیدی در زمینه مهندسی ژنوم باز کنند.

تصویر زیر، ژن "FGFR1" یا همان "ژن رئیس" را در حالت فعال و غیرفعال نمایش می‌دهد.

تیم تحقیقاتی دانشگاه بوفالو می‌گوید این مطالعه در ابتدای راه خود است و گام‌های بعدی شامل آزمایش در بافت‌های سرطانی است.

ژنوم(Genome) انسان همه ماده ژنتیکی یک فرد است که در اصل محتوای ژنتیکی یاخته آن فرد شامل دی‌.ان‌.ای هسته و میتوکندری است. ژنوم دستورالعمل‌های ارثی برای ساخت، پیشبرد و نگهداری یک موجود زنده را داراست.

کلمه ژنوم از دو کلمه ژن(gen) و پسوند(ome-) که از کلمه کروموزوم می‌آید ساخته شده‌ است. بدن انسان به‌ طور نسبی از پنجاه تا صد میلیارد یاخته تشکیل شده‌ که در هر یاخته تمام دستورالعمل‌های کدگذاری شده لازم برای هدایت تمامی فعالیت‌های یاخته و ساخت پروتئین‌های لازم موجود است. به هر گروه کامل از این دستورالعمل‌های ما ژنوم گفته می‌شود.

ژنوم به تعریف دیگر، زیست‌شناسی مولکولی و ژنتیک، ماده ژنتیکی یک جاندار است. این شامل دی‌.ان‌.ای یا آر.ان‌.ای ویروس است. ژنوم هم شامل ژن‌ها(مناطق کدگذاری شده) و هم دی‌.ان‌.ای بی‌رمز و همچنین دی‌.ان‌.ای میتوکندری و دی‌.ان‌.ای کلروپلاست است. مطالعه ژنوم "ژنومیک" نامیده‌ می‌شود.

ژنوم از چهل و شش مولکول دی‌.ان‌.ای متمایز از هم به نام کروموزوم تشکیل شده‌ است. در باکتری‌ها و اشکال ساده‌تر زندگی، ژنوم تنها حاوی یک کروموزوم است. کروموزوم‌های انسانی از نظر اندازه و اطلاعات بسیار گسترده و گوناگون هستند. کروموزوم‌های آدمی بیشترین تعداد ژن‌ها یعنی بیش از پنجاه هزار ژن را دارا می‌باشند. کروموزوم y در انسان کمترین تعداد ژن‌ها را یعنی ۲۳۱ عدد را دارا می‌باشد. ژنوم آدم حاوی بیش از سه میلیارد ذره رمزی دی‌.ان‌.ای است که در کروموزوم‌ها قرار دارند و دی‌.ان‌.ای شامل چهار بلوک آدنین(A)، گوانین(G)، سیتوزین(C) و تیمین(T) است که بارها در سراسر ژنوم تکرار شده‌اند. ژن‌هایی که از پدر و مادر به ارث برده می‌شوند(ژنوتیپ) صفات فرزندان را (فنوتیپ) شکل می‌دهند.

می‌توان ژنوم انسان را که در دی‌.ان‌.ای ذخیره شده‌ است با یک کتابخانه به صورت زیر مقایسه کرد:

کتابخانه شامل ۴۶ کتاب(کروموزوم) است

کتاب‌ها بین ۴۰۰ تا ۳۳۴۰ صفحه (ژن) دارند

هر کتاب دارای بین ۴۸ تا ۲۵۰ میلیون حرف(نوکلئوته) کوچک است.

یک کپی از کتابخانه(تمام ۴۶ کتاب) در تقریباً همه سلول‌های بدن ما قرار دارد.