ژنتیک انسانی و پزشکی

[طوطو]

سلام. اینجا کلا قراره درباره ژنتیک صحبت کنم (هم در سطح مولکولی و هم بالینی) ولی فهرست منسجمی برای مطالب ندارم به خاطر همین ممکنه پراکندگی تو موضوعات وجود داشته باشه، با این حال هدف کلیم صحبت راجب کلونینگ، سیتوژنتیک، تکتنیک های آزمایشگاهی، ژنتیک ایمنی و سرطان و معرفی انواع ناهنجاری ها مثل سندروم ها و بیماری های ژنتیکی هست که سعی میکنم منسجم و مربوط به هم ادامه شون بدم ولی ممکنه این وسط یه گریزی هم به انواع دیگه از مطالب بزنم که یه سری چیزای جالب رو بگم.

 

[طوطو]

خب اول با مقدماتی از کلونینگ شروع میکنم تا در ادامه موضوع رو به چیزای بیشتر علی الخصوص کاربردهای بالینیش بسط بدم.

۱. کلونینگ به زبان ساده یعنی چی؟
Clone تو زیست شناسی و در لغت: یعنی کپی ژنتیکی یکسان.
در عمل هم: یعنی یه نسخه کاملا مشابه از یه ژن، سلول یا موجود زنده رو ایجاد کنیم.

تو این پست من قراره راجب کلونینگ ژن ها صحبت کنم ولی شما کلونینگ در سایر سطوح (مثل موجود زنده) رو هم شنیدید و اطلاع دارید، مثلا گوسفند دالی که اولین گوسفند شبیه سازی شده در جهان بود.

۲. روشهای انجام کلونینگ به چه صورت هست؟
کلا کلونینگ رو بحث مهندسی ژنتیکه و‌ به دو صورت انجام میشه:
کلون کردن ژن
PCR (polymerase chain reaction)

کلون کردن ژن روش قدیمی تری هست و با PCR تفاوتهای خیلی زیادی داره. در ادامه همه مراحل انجام هر دو مورد گفته خواهد شد تا تفاوتها واضحاً مشخص بشه ولی فعلا از تفاوتها در این حد که یه آزمایش PCR در عرض چند ساعت انجام میشه ولی برای به دست آوردن یه ژن به روش کلون سازی حداقل به چند هفته زمان لازم هست بسنده میکنم.
اختراع کننده روش PCR هم، کری مولیس (Kary Mullis) یک دانشمند شیمی‌دان آمریکایی بود که اولین بار شب هنگام موقع رانندگی کنار سواحل کالیفرنیا این روش رو اختراع کرد!

۳. مراحل کلون کردن ژن به طور خلاصه:
۱ـ تولید DNA نوترکیب: تو این مرحله یه قطعه از DNA (که حاوی ژن مورد نظر ما برای تکثیر هست) درون یک حاملی (مثل پلازمید) وارد میشه. البته بعدا راجب انواع مولکولهای حامل که چی ها میتونن باشن گفته خواهد شد.

۲ـ انتقال ژن به درون سلول میزبان توسط حامل: این سلول میزبان هر سلول زنده ای میتونه باشه مثل باکتری.

۳ـ تکثیر حامل در درون سلول میزبان: تولید نسخه های مشابه فراوان از ژنی که مدنظر ما بود.

۴ـ انتقال DNA نوترکیب به نسل بعد: با تقسیم سلول میزبان (باکتری)، نسخه هایی از DNA نوترکیب به نسل بعدی منتقل میشه و در نتیجه امکان همانندسازی (تکثیر) بیشتر حامل فراهم میشه. (عکس رو ببینید)

۵ـ تشکیل کلون: با افزایش تعداد تقسیمات سلولی، یک کلون (جمعیتی از سلولها که یکسانند) ایجاد میشه که هر سلول یک یا چند نسخه از اون DNA نوترکیب رو در خودش داره. [تو این مرحله میگن ژن حمل شده روی مولکول نوترکیب، کلون شده]

مراحل PCR، محدودیتها و کاربردهاش بمونه پست بعد. (نت قطعه و من تصاویر خوب ندارم، بعدا اینا شاید ویرایش بخورن)

 

[طوطو]

راجب PCR:
من سعی میکنم همه مراحل رو خیلی ساده توضیح بدم ولی چون گوگل ندارم، شکل مناسبی برای هر مرحله نتونستم پیدا کنم اما بعدا ویرایش خواهم زد و نشون خواهم داد.

۱. PCR به زبان ساده یعنی چی؟
این کلمه مخفف polymerase chain reaction هست و از مهمترین روشهای زیست مولکولی برای تکثیر سریع و دقیق DNA به شمار میره. در واقع تو این روش ما مقدار بسیار کم DNA رو میگیریم و اون رو میلیون ها یا میلیاردها بار کپی میکنیم.

۲. PCR چه فرقی با کلون کردن ژن داره؟
قبل از اینکه مراحل PCR رو توضیح بدم اینو بگم که PCR، به شکل مخلوط کردن DNA با مجموعه ای از عوامل واکنش دهنده در یک لوله آزمایش و قرار دادن اون لوله در یک سیکل حرارتی انجام میشه‌ و مثل کلون کردن ژن نیاز به دستکاری سلول های زنده نداره. (مثلا در پست قبل همش با دستکاری باکتری سر و کار داشتیم).

۳. مراحل PCR به طور خلاصه:
۱ـ حرارت دادن مخلوط (در لولهٔ آزمایش) تا دمای ۹۴ درجه سانتی گراد:
یه چیزی داریم به اسم دناتوراسیون که یعنی باز شدن DNA، در واقع DNA یه مولکول دو رشته ای هست که وقتی ما مخلوطمون رو به این دما میرسونیم، این دوتا رشته که با پیوندهایی (پیوند هیدروژنی) به هم متصل شده بودن از هم باز یا جدا میشن.

۲ـ خنک کردن مخلوط تا دمای ۵۰-۶۰ درجه سانتی گراد:
این دما میتونه باعث اتصال مجدد دورشته به هم بشه ولی عمدتا این اتفاق رخ نمیده. حالا چرا؟ توی مخلوط یه مولکول های کوچیکی از DNA به اسم پرایمر (primer) داریم که کارشون اینه توی یه جایگاه های ویژه ای به DNA متصل بشن و چراغ بدن که آقا بیا DNA رو از اینجا تکثیر کن و بقیه جاها رو ول کن! اینا علاوه بر اینکه نمیزارن دو رشته باز شده دوباره بهم متصل شن، حُکم راهنما (اینکه شروع تکثیر از کجا باشه) رو هم دارن.

۳ـ افزایش دما تا ۷۴ درجه سانتی گراد:
یه آنزیم داریم به اسم Taq پلیمراز. مناسبترین دما واسه عملکردش هم تو همین ۷۴ عه. تو این مرحله میاد به هر پرایمر میچسبه و از روی پرایمرها رشته جدید میسازه. مثل این میمونه یه چاپگر DNA از روی الگو شروع به ساختن کپی کنه. در پایان این مرحله ما باز مولکول DNA دو رشته ای رو داریم که میتونه مجددا با بالا بردن دما (تا ۹۴ درجه سانتی گراد) دوباره وارد چرخه آغاز واکنش بشه (شماره یک) و این مراحل رو دوباره ادامه بده.

⭐نکته مهم: (warning!)
ما اولش گفتیم PCR رو انجام میدیم که از مقدار بسیار کم DNA میلیونها یا میلیاردها کپی داشته باشیم و خب باید توجه داشت با یه بار طی شدن این سه مرحله به این هدف نمیرسیم. این سه مرحله ۳۰ تا ۴۰ بار تکرار می‌شه و در نتیجه، میلیاردها نسخه از بخش موردنظر DNA در دسترس خواهد بود. (به این شکل که: هر بار که این مراحل تکرار می‌شن، تعداد DNAهای کپی شده دو برابر می‌شه!)
اولش ۱ دونه DNA داریم.
بعد از ۱ بار تکرار، می‌شن ۲ تا.
بعد از ۲ بار تکرار، می‌شن ۴ تا.
…
و بعد از ۳۰-۴۰ بار، یه عالمه (میلیاردها) کپی از اون قسمت DNA که می‌خواستیم داریم.


۴.محدودیت ها:
کلا PCR دوتا محدودیت داره که باعث شده با وجود اینکه کلون سازی روش قدیمی و وقت گیر تری هست ولی کنار گذاشته نشه. اون دوتا محدودیت:

۱ـ طول توالی DNA که توسط PCR تکثیر میشه محدود هست: یعنی اگه بخوایم تمام طول یک ژن بزرگ (مثل بسیاری از ژن های انسانی و سایر مهره داران) رو تکثیر کنیم باید برگردیم به همون روش کلون سازی ژن. در کل چیزایی که PCR تکثیر میکنه تا ۴۰ـ۵۰ کیلوباز هستند و واسه ژن های بزرگ جوابگو نیس.

۲ـ اگه توالی جایگاه های اتصال (شماره ۲ چرخه) در DNA نامشخص باشه نمیشه پرایمر ساخت! : بعضی وقتها شناسایی توالی خیلی کار سختیه و خب نمیتونن پرایمر بسازن. وقتی هم پرایمر نباشه انگار راهنما و دستورالعمل نداریم که بهمون بگه غذا رو چه طور بپزیم (DNA رو چه طور تکثیر کنیم)؛ در نتیجه مجبوریم برگردیم به همون کلون سازی.

۵.کاربردهای PCR:
۱ـ یه چیزی داریم به اسم توالی یابی ژنی.
(توضیح اضافه: خود توالی ژنی چیه؟ ژنها از کنارهم قرار گرفتن چهار نوکلئوتید A,T,G,C ساخته میشن. حالا اینا به هر شکل متفاوتی که کنار هم قرار بگیرن یه توالی تشکیل میدن)؛ وقتی توالی یه ژن نامشخص باشه بر اساس توالی ژن معادل در یه موجود دیگه که قبلا توالی اونو پیدا کردن، میتونن بیان توالی این ژن نامشخص رو پیدا کنن و براش پرایمر بسازن.

۲ـ کاربردهای بالینی داره: مثلا میان از یه سری پرایمرهای اختصاصی برای DNA ویروسهای بیماری زا استفاده میکنن که اگه ویروسی در بدن وجود داشت تو همون مراحل اولیه عفونت شناسایی و درمان بشه.

۳ـ تشخیص DNA در نمونه های پزشکی قانونی: مثلا با استفاده از تار موها و لکه های خشک شده خون و ... میان DNA طرف رو تشخیص میدن.

خب این خلاصه PCR بود که اگه شکل داشت خیلی بهتر میشد ولی دیگه نشد. تو پستهای بعدی میخوام از این بحث مووان کنم و راجب سندروم ها و علائمش صحبت کنم که بتونم شکل هم بزارم.
فعلا تا اینجا بگید دوست داشتید که فائزه خوشحال شه.

 

[طوطو]

تو این پست راجب ناهنجاری های کروموزومی میخوام بگم.
تا به الان ۲۰ هزار نوع ناهنجاری کروموزومی شناخته شده که همه رو نمیشه شناخت و نام برد، پس فقط راجب سه تا از ناهنجاری های شایع تر صحبت میکنیم. (البته کلا سندروم ها ناهنجاری های نادر کروموزومی ان و بیشتر از سندروم، ما بیماری های ژنتیکی رو داریم که شایع ان ولی راجب اون بعدا صحبت خواهد شد.)

۱. سندروم داون (اختلال کروموزومی/ تریزومی ۲۱):
✅ تو این سندروم فرد یه نسخه اضافه از کروموزوم ۲۱ به ارث میبره.
✅ اغلب ناشی از سن بالای مادر در هنگام تولد هست.
✅ از علائم مهم این نوع سندروم:
دهان کوچک با زبانی که تمایل به بیرون دارد، چشم های بادامی با شیب رو به بالا، هیپوتونی (شل بودن عضلات) در بدو تولد، گردن و دست و پای کوتاه
✅ مشکلاتی که فرد داره: مشکلات یادگیری و رشدی (IQ معمولا بین ۲۵ تا ۷۵ هست)؛ افزایش میزان بروز آلزایمر، مشکلات قلبی (بسیاری از نوزادان مبتلا به سندروم داون با نقایص قلبی مادرزادی متولد می‌شوند و فقط اونهایی که بدون بیماری قلبی ان اغلب تا ۶۰-۷۰ سالگی زنده میمونن)
✅درمان: درمانی برای حذف اون کروموزوم اضافه وجود نداره فقط نکته مهم اینه که اگه کسی رو دیدید که به این نوع سندروم دچار هست، لطفا با جمله های کوتاه و ساده باهاشون صحبت کنید و برای پاسخ اونا صبر داشته باشید؛ به هر حال اونا هم انسان هستند و به اینکه در جامعه و بین آدما حضور داشته باشن نیاز دارن.

۲. سندروم ادوارد (تریزومی ۱۸):
این نوع سندروم دوباره به خاطر وجود یه کروموزوم اضافی در سلولهای فرد ایجاد میشه. افراد به طور معمول ۲۳ جفت کروموزوم دارن اما کسانی که این سندروم رو دارن به جای دو نسخه از کروموزوم ۱۸، در واقع سه نسخه دارن.
✅ باز مثل سندروم داون، اغلب ناشی از سن بالای مادر در هنگام تولد هست.
✅ بروز این سندروم تقریبا ۱ در ۶۰۰۰ نفر هست.
✅ بیماری های قلبی در بیش از ۹۰ درصد موارد دیده میشود: این بیماری ها می‌تونه شامل سوراخ در دیواره بین بطن‌ها یا دهلیزها و مجرای شریانی باز باشه.
✅بسیاری از نوزادان مبتلا به این سندروم تو همون هفته‌های اول یا ماه‌های اول زندگی فوت می‌کنند و در موارد نادری تا بزرگسالی زنده میمونن که همین هم با مشکلات ناتوانی ادراکی زیادی روبه رو هست.
✅ علائم: مشکلات سر و صورت (سر، چشم و فَک کوچک)، شکاف کام ، ناهنجاری دست و پا (مثلا انگشت شست به داخل خم میشه یا ممکنه دوتا انگشت روی هم قرار بگیرند)
✅ مشکلاتی که فرد داره: همونطور که در بالا گفته شد بیماری های قلبی، مشکلات بلع و تغذیه (شاید نیاز به لوله غذا از طریق بینی یا معده داشته باشند)، مشکلات عصبی مانند تشنج های زیاد.
✅ درمان: درمانش فقط پشتیبان‌گری (مانند مراقبت‌های ویژه و جراحی‌های جزئی) است و هیچ داروی شفا‌دهنده وجود ندارد.

۳. سندروم پاتو (تریزومی ۱۳):
تو این سندروم باز مثل قبلی، فرد سه نسخه داره منتها از کروموزوم ۱۳.
✅علائم: علائم این سندروم دقیقا مشابه با سندروم ادوارد هست و تنها تفاوت در احتمال دچار شدن افراد هست. در سندروم ادوارد گفتیم بروز این سندروم تقریبا ۱ در ۶۰۰۰ بوده، در سندروم پاتو این احتمال دو یا سه برابر کمتر هست (یعنی ۱ در ۱۲ یا ۱۸ هزار نفر!)
✅ مشکلاتی که فرد داره: نقص در اندامهای داخلی (قلبی، کلیوی، گوارشی مانند روده نابالغ، تنفسی)، وزن کم در هنگام تولد و نقص در رشد مغز (مغز به درستی دو نیمکره نمیشه)
✅ درمان: اینم باز درمان نداره. علاج‌ناپذیر است و به دلیل شدت ناهنجاری‌ها، بیشتر نوزادان مبتلا به این سندروم قبل از تولد یا در همان روزهای اول پس از تولد فوت می‌کنن. متوسط امید به زندگی برای نوزادانی که زنده متولد می‌شن معمولاً کمتر از یک هفته است.

(من برای مورد ۲ و ۳ میخواستم عکس بزارم ولی چون ناهنجاری ها شدیده و تصاویر ناراحت کننده ان منصرف شدم، تصویر اول هم با هوش مصنوعیه)

در پست بعدی راجب ناهنجاری های غیرکروموزومی که ارثی هستند و شایع ترن خواهم گفت مثلا تالاسمی، سلول داسی شکل و بیماری فنیل کتونوری (PKU) ...
فقط اینکه وقتی اینا رو تو کتابا میخونم میفهمم اولین شانس زندگی اونجایی سراغ آدم میاد که سالم به دنیا میاد، نه با یه ناهنجاری ای که درمان هم نداره.

 

[طوطو]

این سه تا پست بالا، تخصصی در رابطه با موضوع تاپیک و خیلی طولانی بودن و من محتوای اینطوری قراره زیاد بزارم ولی الان میخوام راجب سلاح زیستی حرف بزنم که خیلی هم ربطی به ژنتیک انسانی و پزشکی نداره و احتمالا پست رو بعدا انتقال بدم به جای مناسبش (هرچند شاید تو ادامه، راجب بیوتروریسم با دستکاری ژنهای خاص هم نوشتم و پست همینجا موند!)

۱. سلاح زیستی یعنی استفاده از یه سری میکروارگانیسم (باکتری، ویروس، قارچ و ...) یا سموم جهت آسیب رساندن به انسان ـ حیوان ـ طبیعت و ...

۲. حتما تو این فیلم های آخرالزمانی دیدین که یه ویروس بین مردم پخش میشه و همه رو میکشه و فقط یه عده میتونن فرار کنن و زنده میمونن و ...
تو واقعیت هم همینه. این نوع از سلاح ها قابلیت جهش و گریز از درمان دارن و کنترلشون بعد از رهاسازی تقریبا غیرممکنه چون انتشارشون میتونه خیلی راحت از طریق آب ، غذا و حتی هوا صورت بگیره.
البته راجب کرونا ویروس در آینده حرف میزنم که انتشار این به چه شکل تموم شده، و اینکه خود کرونا ویروس هم اشکال جهش یافته زیاد داشت.

۳. امروزه توسعه پنهانی سلاح های زیستی نقض قوانین بین المللی محسوب میشه ولی خب همیشه یه عده کشور هستند که بخوان همه چی رو دور بزنن و براشون مهم نباشه.

۴. سیاه‌زخم یکی از شناخته شده ترین سلاح های بیولوژیک دنیاست که قبلا در مواردی از بیوتروریسم استفاده شده. مکانیسمش مرگ با از بین بردن سیستم ایمنی بدن هست؛ اولش یه نقطه از بدن شروع به خارش میکنه و بعد اون محل خارش، تاول میزنه و بعد به یه زخم سیاه بزرگ (بدون درد) تبدیل میشه.
فقط اینکه سرایت انسان به انسان نداره و تنها با هدف ایجاد وحشت در منطقه استفاده شده. (خود این ویژگی برای مهاجم مهم بوده چونکه نمیخواسته بیماری شیوع جهانی پیدا کنه و بیاد به خودش هم برسه!)

۵. در زمان خیلی گذشته (دوران باستان ـ قرون وسطی) چیزی به اسم سلاح زیستی مصطلح نبود و دشمن میومد برای انتشار بیماری، از اجساد حیوانات و اجساد افراد مبتلا به یه بیماری خاص (مثل طاعون) برای آلوده کردن شهرها استفاده میکرد.

۶. عامل بیماری آبله هم در ابتدا به عنوان یه سلاح زیستی استفاده میشد ولی بعدها این بیماری با واکسیناسیون ریشه کن شد. برخلاف سیاه زخم، این بیماری به وسیله قطرات تنفسی منتقل میشه و سرایت فرد به فرد داره و دیگه هدفش فقط ایجاد وحشت نبوده، بلکه با هدف ایجاد همه‌گیری گسترده و فشار بر سیستم بهداشت‌ ، این عامل استفاده شده. (گفته میشه که هنوز ذخایری از عامل آبله در دو آزمایشگاه در روسیه و آمریکا نگهداری میشه و البته فقط در همین دو آزمایشگاه موجود هست.)

۷. مهاجم از سلاح های زیستی صرفا تحت عنوان ویروس یا باکتری برای اثرگذاری روی انسان ـ ژن انسانی استفاده نمیکنه، ممکنه اصن بیاد قارچ هایی رو انتشار بده که آلوده باشن و با این هدف بخواد کشاورزی و به طبع تامین غذای دشمن رو مختل کنه. به همین دلیل تو مورد یک اشاره شد: استفاده از میکروارگانیسم (نه فقط ویروس و باکتری!)

۸. از جمله مواردی که از PCR استفاده میشه یکیش در همین تشخیص بیوتروریسم هاست. ژنوم ویروس خیلی خیلی خیلی کوچیکه و اصلا قابل تشخیص در یه نمونه نیست، بنابراین باید PCR انجام بشه (از ژنوم کوچیک ویروس اونقدر نسخه و کپی تولید بشه که بتونیم بگیم این نمونه ی خون، بزاق، مخاط و ... انگار آلوده به ویروس هست، توش ویروس دیدم!) تا به آلودگی نمونه پی ببریم.

۹. یه ژن داریم به اسم: CRISPR. این ژن، هم میتونه برای درمان استفاده شه و هم به عنوان سلاح زیستی. کار این ژن چیه؟ وقتی جهش های ژنی به اشتباه رخ می دن (و خب جهش ژنی ممکنه باعث بروز بیماری های مختلف بشه) میاد اون ژن معیوب رو با یه ژن سالم جایگزین میکنه (مکانیسمش رو دیگه توضیح نمیدم فقط اینکه مثل یه قیچی هست که میره جاهای بد DNA رو میبُره میندازه دور) و اینجوری تو درمان بیماری های ژنتیکی کمک میکنه. اما خب همین ژن خوب، پیامدهای ناخواسته هم داره مثلا ممکنه به جای اینکه جای بد DNA رو قیچی کنه، بره یه جاییش رو قیچی کنه که به یه جهش جدید دیگه منجر بشه و اینجوری همه چی بهم بریزه.

۱۰. در نهایت اینکه هیچ سپر دفاعی کاملی در برابر یه حمله گسترده با سلاح های زیستی وجود نداره، صرفا اگه این اتفاق بیفته بیشتر از اینکه چه طور این حمله رو خنثی کنن، به این فکر میکنن که چه طور تلفات رو کاهش بدن. از جمله دلایل مهم (علاوه بر چیزی که قبلا گفته شد =جهش های فراوان) اینه که یه عامل بیماری زا ممکنه دوره نهفتگی خیلی طولانی ای داشته باشه و علائم نده (در این صورت وقتی طرف نمیدونه آلوده شده، میره n نفر دیگه رو هم آلوده میکنه). این نوع حملات در وهله اول پنهانی انجام میشن و خب این یعنی ظهور اولین علائم تو فردی، همزمان هست با ظهور همون علائم تو n هزار نفر دیگه!

 

[طوطو]

من هرچی میخوام کوتاه بنویسم باز میبینم تومار شد. این یکی رو دیگه سعیمو میکنم.
موضوع این پست: جهش های ژنی
یه بار که نت وصل بود و از شکل تونستم استفاده کنم انواع جهش رو هم توضیح میدم ولی الان هدفم فقط بیان یه سری کلیات بدون دسته بندی هست.

۱. جهش ژنتیکی چه طور رخ میده؟
به طور خیلی خلاصه:
یه سری جهش ها خودبه خودی ان مثلا ممکنه در همانندسازی DNA توی سلول، خطایی رخ بده (یه نوکلئوتید اشتباها حذف شه یا دوبار تکرار بشه یا اصن نوکلئوتید اشتباه به جای نوکلئوتید اصلی بره تو توالی قرار بگیره)
اگه سوال دارید منظور از توالی چیه و چه ربطی به نوکلئوتید و ژن داره بهتره مورد ۵، تو دوتا پست قبلتر رو بخونید. البته راجب نحوه انجام همانندسازی در پستهای بعدی صحبت خواهم کرد ولی الان پیش فرض اینه که میدونید همانندسازی چیه.
یه سری جهش ها هم القایی ان. یعنی چی؟ یعنی بعضی عوامل خارجی در اثر تماس با DNA، باعث رخ دادن جهش میشن که به این عوامل خارجی موتاژن گفته میشه. مثالهای پرتکرار از موتاژنها، اشعه های فرابنفش (UV) و اشعه یونیزان (مثل اشعه ایکس و گاما) هستند که اشعه UV در تماس مستقیم با DNA باعث اختلال در همانندسازی و اشعه های یونیزان باعث شکستگی در رشته های DNA میشه و اینطوری جهش رخ میده. از جمله عوامل دیگه که باعث جهش میشن، میشه به مواد صنعتی مثل نگهدارنده های غذا، دود سیگار و بعضی داروها (مورد استفاده در شیمی درمانی) اشاره کرد.

۲. آیا همه جهش ها اتفاقی رخ میدن؟
بله، رخداد اولیه جهش تصادفی هست. در کل یه موتاژن به طور اتفاقی با DNA سلول تماس پیدا میکنه یا یک خطای سلولی رخ میده و خب سلول هم نمیدونه این اتفاق براش خوبه یا بد، در نتیجه همانندسازی اشتباه میکنه و تعدادشون زیاد میشه و ....
نکته مهم اینه که: جهش‌ها هدفمند نیستند؛ یعنی DNA به طور آگاهانه برای ایجاد یک صفت مفید، جهش پیدا نمی‌کنه. چیزی داریم به اسم مهندسی ژنتیک که برای ایجاد صفت مفید، از این نوع مهندسی استفاده میشه ولی جهش واسه اینکار نیس! تو جهش همه چیز تصادفیه.

۳. آیا همه جهش ها بد هستند؟
جواب این سوال برمیگرده به موضوع: انواع جهش های ژنی، که من نمیخوام انواعش رو نام ببرم و توضیح بدم ولی به طور خلاصه همه جهش ها باعث ایجاد تغییر (تغییر خوب یا بد) نمیشن. بعضی جهش ها خنثی هستند و هیچ تاثیر قابل توجهی ندارند که به این نوع از جهش، جهش های خنثی گفته میشه.
نمونه شایع تر از اثرات جهش که در ذهن ما هست اینه که جهش به یه تغییر مضر و یه بیماری (مثل سرطان) منجر شه ولی خب تاثیر مفید هم واسه یه عده موجود زنده داره. مثلا همین ویروس، نرخ جهشش نسبت به بقیه موجودات خیلی بالاتره و همین ویژگی بهش کمک میکنه تا سریعتر با محیط سازگار بشه و شانس بقای خیلی بیشتری داشته باشه. از جمله موارد دیگه ای که به خاطر تغییرات خوب جهش، ایجاد شده تنوع ژنتیکی بین افراد و گونه ها هست. وگرنه اگه جهشی در طی روند تکامل رخ نداده بود الان همه ما از نظر ظاهری یکسان و کپی هم بودیم.

 

[طوطو]

موضوع این پست: سرطان

راستی من برای مطالبی که گفتم یادم رفت رفرنس ام رو معرفی کنم: بیشتر این مطالب از کتاب صفر تا صد ژنتیک انسانی و پزشکی، تالیف آقای علی ذکری و بخشی هم از جزوات دانشگاهی کارشناسیم برداشته شده.

اول میخوام دو مثال از تاثیر ژنتیک روی سرطان بگم:
کلا استعداد ژنتیکی برای فعالیت هرگونه ماده سرطان زا (در بدن) و ابتلا به سرطان اهمیت داره. این یعنی چی؟ یعنی ممکنه یک سیگاری نسبت به یک سیگاری دیگه در معرض خطر بیشتری برای ابتلا به سرطان های وابسته به دخانیات باشه که راجب این در پست های بعد صحبت خواهم کرد چرا اینجوریه‌. یا مثلا خطر ابتلا به سرطان سینه برای خانومی که یکی از بستگان درجه اولش به این سرطان مبتلا هست ۱/۵ تا ۳ برابر بیشتر از میزان خطر در جمعیت معمولیه و خود این مورد علاوه بر مورد قبلی به نقش ژنتیک در ابتلا به سرطان اشاره داره.
نکته جالب دیگه ای که وجود داره اینه که حتی بین گروه های خونی و بعضی بیماری ها هم ارتباط وجود داره. مثلا بین گروه خونی A و سرطان معده همراهی هست (گروه خونی A با افزایش خطر بروز کم خونی کشنده که اونم با التهاب مزمن معده مرتبط هست، همراهی داره)
مطالب زیادی راجب ارتباط ژنتیک و سرطان وجود داره که تحت عنوان ژنتیک سرطان عنوان میشه، ولی راستش من الان میخوام فقط راجب سرطان صحبت کنم که بعدها در پستهای دیگه بتونم مطالبی از تاثیر ژنتیک در سرطان به این پست اضافه کنم و مکانیسم اونا رو توضیح بدم.

سرطان چیست و چگونه ایجاد میشود؟
تو پست قبلی راجب تغییرات مضر جهش DNA در سلول گفته شد که تو ذهن همه ما بولدتر هست و الان میخوام همینو ادامه بدم.
بروز سرطان به طور کلی وابسته به ۲ مورد هست: ۱ـ انحراف در تقسیم سلولی ۲ـ از دست دادن برنامه طبیعی مرگ سلولی ؛ که هر دوی این موارد ریشه در جهش های ژنی دارن و به اختصار هر کدوم توضیح داده خواهد شد.

۱ـ انحراف در تقسیم سلولی (افزایش رشد): این افزایش تقسیم سلول ها به علت جهش در اُنْکوژِن ها اتفاق میفته. این ژن ها مسئول رشد و تقسیم در سلول هستن و وقتی جهش پیدا میکنن مدام سیگنال تقسیم سلولی میفرستن حتی زمانیکه به تقسیم شدن سلول نیازی نیست (مثل اینه که سلول مدام به خودش بگه تقسیم شو تقسیم شو!)؛ در نتیجه تولید بیش از حد این سلولهای جدید، باعث تشکیل تومور میشه.

۲ـ از دست دادن برنامه مرگ سلولی (آپوپتوز):
درباره مرگ سلولی باز حرف واسه گفتن زیاده و شاید اصن یه پست هم واسه این بنویسم اما راجب ربطش به سرطان، جهش در ژن های سرکوبگر تومور (که مثال معروفش ژن p53 هست) منجر به این اتفاق میشه. این ژنها مسئول مرگ برنامه ریزی شده هستند و دیگه نمیتونن وظیفه شون رو که مرگ برنامه ریزی شده هست انجام بدن.

خلاصه ای از مفهوم مرگ برنامه ریزی شده به زبان ساده: مرگ برنامه‌ریزی شده یعنی سلول خودش، طبق یه دستور داخلی و کنترل‌شده، خودش رو از بین می‌بره. این کار به دلایل مختلفی مثل حذف سلولهای آسیب دیده و پیر و تنظیم تعداد سلولها رخ میده و در سرطان، چون جهش در ژنهای سرکوبگر تومور اتفاق میفته در نتیجه سلولهایی که باید از بین برن زنده میمونن و به تقسیم خودشون ادامه میدن، و اینطوری میشه که این سلولها جاودانه شده و به تجمع سلولهای سرطانی کمک میکنن.

نکته مهم درباره جهش ژن ها: سرطان معمولاً نتیجه‌ی انباشته شدن چندین جهش در طول زمانه. یعنی یه جهش کافی نیست؛ معمولا سلول باید چندین بار «اشتباه» کنه تا از کنترل خارج بشه و سرطانی بشه.

سوال آخر : آیا همه سرطانها ژنتیکی و ارثی هستند؟
سرطان ذاتا بیماری ژنتیکی هست چون همونطور که توضیح داده شد نتیجه جهش در DNA است ولی لزوما ارثی نیست. بیشتر سرطان‌ها «ارثی» نیستن. یعنی این جهش‌ها از پدر و مادر به ارث نمی‌ رسن. این جهش‌ها به مرور زمان و در طول زندگی به خاطر خطای تقسیم سلولی یا عوامل محیطی ایجاد می‌شن و فقط درصد کمی از سرطان‌ ها (نهایتا ۱۰ درصد) به خاطر جهش‌های ژنی ارثی هستن که از والدین به فرزندان منتقل می‌شن مثل سرطان سینه که در همون مورد اول پست صحبت شد.

 

[طوطو]

تو این پست راجب کشت سلولی و یه سری مفاهیم مرتبط بهش میخوام بنویسم
۱. اول اینکه کشت سلولی (cell culture) چی هست و چرا انجام میشه؟
کشت سلولی یعنی نگه‌داری و تکثیر سلول‌های زنده در یک محیط مصنوعیِ کنترل‌شده و خارج از بدن (in vitro).
اهداف متعددی برای اینکار هست ولی مهترین هاش برای تست داروها (شرکتها قبل از تست های انسانی، اول دارو رو روی سلولها امتحان میکنن)، مهندسی بافت (ساخت بافت های مصنوعی) و همینطور تحقیقات بنیادی (مثل بررسی تقسیم سلولی، سیگنالینگ، مرگ برنامه ریزی شده، تحقیقات سرطان شناسی و ...) هست.

۲. محیط کشتها چند دسته هستند؟
محیط کشتها انواع مختلفی دارند. جامد، نیمه جامد و مایع. برای کشت سلولهای پستانداران (جانوران و انسان) تقریبا همیشه از محیط کشت مایع استفاده میشه و سایر محیط کشتها برای کشت میکروب کاربرد داره. دلیلش هم اینه که مثلا خود همین سلولهای انسان در شرایط معمول، در محیط مایع بدن (مایع بین سلولی) قرار دارن و بنابراین لازم هست که plate با مایع پر بشه تا سلولها بتونن مواد غذایی رو دریافت کنن.
نکته: محیط کشت های مایع به صورت عمومی «براث» و‌ محیط کشتهای جامد «آگار» نامیده میشن.

قبل از هرچیزی اینو هم اضافه کنم ما فقط دسته بندی محیط های کشت رو برحسب حالت فیزیکی گفتیم ولی دسته بندی های دیگری هم وجود داره که به خاطر مفصل شدن موضوع پست، دیگه صرف نظر شد و فعلا یکیش عنوان شد.

۳. بررسی یک تکنیک رایج کشت سلولی:
اولین تکنیک رایجی که به کارآموز یاد داده میشه تکنیک Four‑Quadrant Streak Method یا کشت خطی ۴ مرحله ای هست و این متود در محیط های جامد کاربرد داره. هدف این نوع کشت هم جداسازی کلونی های باکتریایی هست‌ و کلا تو این روش با استفاده از لوپ استریل می‌خوایم تراکم سلول‌ها را مرحله‌ به‌ مرحله اونقدر کم کنیم تا در ناحیه چهارم، کلنی‌های مجزا ظاهر بشن.
لوپ:

وسایلی که لازم هست:
۱. لوپ فلزی استریل
۲. چراغ بنزن👇🏻 (کاربردش برای استریل کردن لوپ با حرارت شعله اس)

۳. محیط آگار (پتری ‌دیش) 👈🏻 همون محیط کشت ما هست.
۴. نمونه باکتری یا سلولی

شیوه انجام به طور خلاصه: (با توجه به شکل خوانده شود)
مرحله ۱ (ناحیه اول)
۱. لوپ رو در شعله، استریل میکنید و میگذارید کمی خنک بشه.
۲. مقدار کمی از نمونه رو برمیدارید.
۳. در قسمت بالای پلیت (ربع اول) با حرکات زیگزاگی کشت میدید. (لوپ رو اصلا نباید محکم فشار بدید چون محیط کشت رو پاره میکنه. خیلی mellow)
۴. لوپ رو دوباره استریل میکنید.
مرحله ۲ (ناحیه دوم)
۱. لوپ استریل رو بدون برداشتن نمونه جدید، از چند خط ناحیه اول عبور میدید.
۲. سپس خطوط زیگزاگی جدید در ربع دوم میکشید که این باعث رقیق شدن سلول‌ها می‌شه.
۳. لوپ رو مجدداً استریل میکنید.
مرحله ۳ (ناحیه سوم)
۱. دوباره با لوپ استریل از لبه ناحیه دوم کمی عبور میدید.
۲. خطوط زیگزاگی را در ربع سوم میکشید.
۳. باز هم لوپ رو استریل میکنید.
مرحله ۴ (ناحیه چهارم)
۱. از قسمت انتهایی ناحیه سوم عبور میکنید.
۲. خطوط رو در آخرین بخش پلیت میکشید.
۳. اینجا باکتری‌ها به‌قدری رقیق شده‌اند که هر سلول جدا، کلنی مخصوص خودش رو خواهد ساخت.

در نهایت پلیت ما تو مرحله آخر به این شکل دیده میشه:

یه چیزی که هست اینه که اگه خود لوپ رو مدام با شعله، استریل نکنید و یا موقع کشت گرد و غبار به اون محیط بخوره، دیگه محیط کشت آلوده میشه و قابل استفاده نیست. بعد اینکه تکنیک کشت رو انجام دادید، در پلیت ها رو میبندید و برچسب گذاری (نوشتن تاریخ کشت و اسم‌ نمونه) میکنید و بعد اونو به طور وارونه داخل انکوباتور قرار میدید (یعنی درش به سمت زمین باشه)؛ این وارونه گذاری هم به خاطر این هست که ممکنه قطرات رطوبت (آب) روی در پلیت جمع بشه و روی محیط کشت بریزه و کلونی ها پخش بشن.
در پستهای بعد شاید یه پست هم گذاشتم راجب وسایل آزمایشگاهی گفتم.

 

[طوطو]

۱. بچه ها اگه مطلبی در رابطه با ژنتیک داشتین مشکلی نداره تو این تاپیک بزارید. منظورم اینه که این تاپیک رو صرفا با محوریت فعالیت خودم نزدم و اگه مطلبی رو دوست داشتید اضافه کنید یا فعالیتی داشته باشید استقبال میشه.

۲. موضوع پست بعدی راجب ژن‌های رفتاری و شخصیت (ارتباط ژنتیک با ویژگی‌هایی مثل حافظه، استرس‌، افسردگی و...) هست. صرفا مینویسم تا یادم نره راجب چی میخوام بگم.

پ.ن: این پست بعدا ویرایش خواهد شد.

 

[طوطو]

قبل از موضوع پست قبل، به ذهنم اومد اول راجب چهار تا گیاه صحبت کنم که شاید جالب باشن. (بعدا این پست به تاپیک مناسبش اگه پیدا شد انتقال داده میشه چون ربطی به ژنتیک انسانی نداره)
از این گیاه ها در مهندسی ژنتیک استفاده میشه که در ادامه توضیح میدم چرا. همشون هم گیاهان معروفی ان و در ایران هم یافت میشن.

۱. آرابیدوپسیس
نام علمی: Arabidopsis thaliana

بهش میگن موش آزمایشگاهی گیاه ها.
کوچیکه، سریع رشد میکنه و همینطور اولین گیاهی هست که نقشه ژنیش توالی یابی شده. (ژنوم کاملا شناخته شده داره)
بومی مناطق مختلفی از: اروپا، آسیا و شمال غربی آفریقا هست (تو دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی ایران هم وجود داره)
کاربردهاش: واسه آزمایش ژنهای جدید، قبل از انتقالشون به گیاهان کشاورزی از این گیاه استفاده میشه (کلا دستکاری ژنتیکی این گیاه خیلی راحته)

۲. کُلزا یا کانولا
نام علمی: Brassica napus

یکی از مهمترین گیاهان روغنی در ایران و جهان هست و روغن این گیاه به خاطر داشتن اسیدچرب های اشباع نشده و نداشتن کلسترول ارزش غذایی بالایی داره و به عنوان یه گیاه مُدل (در زمینه بهبود کیفیت روغن) استفاده میشه.
تو ایران اکثر دستکاری های ژنتیکی که تو این گیاه انجام شده، برای تولید روغن کلزای سالم تر (محتوای پایین اسید اروسیک و گلوکوزینولات و اضافه کردن اسید چربهای خاص مثل امگا ۳) بوده و تا الان هم با تبلیغاتی مثل کاهش خطر بیماری های قلبی به فروش رسیده.
راجب فواید و مضرات گیاهان مهندسی شده بعدا یه پست دیگه میزارم ولی خب هرچیز مهندسی شده ای اگه سه تا فایده داشته باشه در مقابل یه ضرر یا عارضه جانبی هم داره و کاملا بی خطر نیست، دقیقا مثل دارو.
در ضمن کلزا بومی منطقه جغرافیایی مشخص در ایران نیست و به طور پراکنده در مناطقی یافت میشه.

۳. گوجه فرنگی
نام علمی: Solanum lycopersicum

اولین باری که احتمالا مفهوم مهندسی ژنتیک رو شنیده باشید توی علوم مقطع راهنمایی بوده که گفته شده بود ژنهایی از ماهی های آب سرد رو به گیاه گوجه فرنگی انتقال میدن تا این گیاه بتونه حتی در شرایط سرما هم رشد کنه و محصول بده. از اونجایی که از نظر اقتصادی هم گیاه به صرفه ای هست اغلب به عنوان یه ارگانیسم مدل برای درک بیشتر فرایندهای خاص اصلاح استفاده میشه مثل استفاده ژنهایی خاص در بهبود ارزش غذاییش (اضافه سازی ویتامین C بیشتر) و یا تولید گیاهانی مقاوم به آفات و بیماریها (مثل وارد کردن ویروس به ژنوم گوجه فرنگی و ایجاد مقاومت القایی در گیاه در برابر حمله همان ویروس، در واقع یه چیزی شبیه عملکرد واکسن)

۴. ذرت
نام علمی: Zea mays

نسبت به مدل اول «آرابیدوپسیس» ژنومش بزرگتره ولی تحقیقات گسترده ای در جهت مهندسی ژنتیک روش انجام گرفته و خب الان یه مدل کاربردی و معروف شده (هم در جهان و هم ایران). نمونه بارزش هم تو فصل سوم زیست دوازدهم بود که راجب چگونگی تعیین رنگ ذرت با استفاده از فراوانی دگره ها مطالعاتی داشتید.

به طور کلی استفاده عمده این گیاه در ایران تحت فروش محصولاتی به عنوان ذرت تراریخته بود که الان به اون صورت دیگه ازش استقبال نمیشه و البته محدودیتهای قانونی هم داره. منظور از ذرت تراریخته، در واقع میشه/میشد ذرتهایی رو فراوری کرد که به علف کش ها مقاوم باشن و خب موقع استفاده از علف کش برای از بین بردن علفهای هرز، دیگه به خود ذرت آسیبی نمیرسید. در کشورهایی مثل آمریکا که عمده غذای مردم از طریق ذرت تامین میشه این مهندسی در جهت بهبود کیفیت تغذیه مثل ایجاد ذرتی با هدف تولید بتاکاروتن (پیش ساز ویتامین A) کاربرد داره و برای مبارزه با مناطقی که کمبود ویتامین A دارن خیلی کمک میکنه.