3مه 2023 - ما انسان ها از نظر ژنتیکی بسیار شبیه به هم هستیم و تقریباً 99.9٪ از کدهای DNA در ما مشترک است. 0.1 درصد باقیمانده تفاوت های طبیعی بین افراد، از جمله استعداد ما به بیماری های ارثی را توضیح می دهد.

اگرچه تعیین توالی مواد ژنتیکی ما در حال تبدیل شدن به یک تجزیه و تحلیل تشخیصی روتین است، متأسفانه تعیین اینکه آیا تفاوت‌های کوچک خاص در DNA ما بر خطر ابتلا به بیماری تأثیر می‌گذارد یا نه، چندان ساده نیست. بنابراین سودمندی توالی یابی DNA، اغلب به موارد معدودی محدود می شود که در آنها قبلاً مشخص شده است که یک نوع ژن خاص خطر ابتلا به بیماری را افزایش می دهد.

اکنون محققان دپارتمان زیست شناسی دانشگاه کپنهاگ به حل این مشکل برای ژن خاصی به نام GCK کمک کرده اند. این مطالعه به تازگی در Genome Biology منتشر شده است.

پروفسور راسموس هارتمن-پترسن، استاد دپارتمان زیست شناسی دانشگاه کپنهاگ، توضیح داد: ژن GCK، که کد کننده ی آنزیم گلوکوکیناز است، ترشح انسولین را در لوزالمعده تنظیم می کند. بنابراین، برخی از واریانت های ژن GCK می توانند نوعی دیابت ارثی را ایجاد کنند. اگرچه ارتباط بین GCK و دیابت چند سالی است که شناخته شده است، ما تاکنون تنها تأثیر چند درصد از واریانت های احتمالی این ژن را شناخته ایم.

محققان دپارتمان زیست شناسی به همراه محققان مرکز PRISM، در دانشگاه کپنهاگ، که اکنون در حال مطالعه ی اثرات تغییرات ژنتیکی هستند، تأثیر همه ی واریانت های احتمالی GCK را اندازه‌گیری کردند.

سارا گرسینگ، دانشجوی دکترا و نویسنده ی اول این مقاله، توضیح داد: ما از سلول های مخمر برای اندازه گیری فعالیت بیش از 9000 واریانت مختلف GCK استفاده کردیم. به این ترتیب، ما توانستیم لیستی از اثرات واریانت های مختلف را ایجاد کنیم – دو واریانت قبلا شناخته شده بودند اما واریانت های مختلف دیگری نیز وجود دارند که بیماران ممکن است حمل کنند، اما هنوز کشف نشده اند. این مرجعی را برای تشخیص دیابت بر اساس واریانت هایGCK  در آینده در اختیار ما قرار می دهد.

پروفسور کرستن لیندورف-لارسن، که ریاست مرکز PRISM را بر عهده دارد، گفت: نتایج ما کاملاً منحصر به‌ فرد است؛ ما نه تنها تأثیر چندین هزار واریانت را اندازه ‌گیری کرده‌ایم، بلکه برای بسیاری از واریانت ها، اکنون می‌توانیم توضیح دهیم که بر پروتئین گلوکوکیناز چه تاثیری می گذارند. در این مرکز، ما محققانی را گرد هم آورده ‌ایم که در طیف وسیعی از زمینه‌های تحقیقاتی کار می‌کنند، از تجزیه و تحلیل داده‌ها و بیوفیزیک گرفته تا زیست‌شناسی سلولی و پزشکی، و اکنون مشخص شده است که چگونه یک رویکرد گسترده در توضیح چگونگی ایجاد بیماری‌ها نتیجه می‌دهد.

واریانت هایی از ژن GCK می‌توانند، از جمله، باعث ایجاد نوعی دیابت ارثی به نام "دیابت گلوکوکیناز شروع شونده در بلوغ در جوانان(GCK-MODY)"شوند.

پروفسور توربن هانسن، استاد ژنتیک که همچنین یکی از اعضای مرکز PRISM است، گفت: اگرچه بیمارانGCK-MODY ، سطح قند خون بالایی را نشان می دهند، اما این افزایش قند خون اغلب با عوارض همراه نیست. بنابراین، بر خلاف سایر اشکال دیابت، اکثر بیماران مبتلا به GCK-MODYممکن است نیازی به درمان با دارو نداشته باشند. با این حال، به دلیل از دست رفتن یا نادرست بودن داده های ژنتیکی، بیش از نیمی از بیمارانGCK-MODY ، به اشتباه جزو مبتلایان به دیابت نوع 1 یا نوع 2 طبقه بندی می شوند و بنابراین به طور غیرضروری تحت درمان دارویی قرار می گیرند.

ما تخمین می زنیم که تقریباً 1٪ از افرادی که اخیراً در دانمارک تشخیص دیابت نوع 2 را دریافت کرده اند، دچار یک تغییر در ژن GCK شده اند، به این معنی که آنها نیازی به درمان ندارند، یا نیاز به درمان متفاوتی دارند. با نقشه جدید ما ازGCK ، ما امیدواریم که وایانت های مختلف این ژن به تشخیص صحیح تر این بیماران کمک کنند.

گام بعدی برایPRISM ، انتقال این روش ها به ژن ها و بیماری های دیگر است.پروفسور هارتمن-پترسن می گوید: ما در حال حاضر در زمینه ی ژن‌های دخیل در بیماری‌های نورودژنراتیو پیشرفتهای خوبی داشته ایم و تلاش می‌کنیم تا روش‌های دقیقی را توسعه دهیم که بتواند بینش‌هایی در مورد مکانیسم‌های بیماری به ما ارائه دهد.

پرفسور لیندورف-لارسن، گفت: این داده‌های به ما این فرصت را می‌دهد تا مدل‌های محاسباتی را برای اثرات واریانت های مختلف آزمایش و توسعه دهیم، که سپس به ژن‌ها و بیماری‌های دیگر قابل انتقال خواهند بود.

سارا گرسینگ نتیجه گیری کرد: اکنون، ما تقریباً اثرات همه ی واریانت های GCK را اندازه‌گیری کرده‌ایم و می‌دانیم که کدام واریانت ها تاثیری بر عملکرد آنزیم گلوکوکیناز دارند و کدام‌ یک اثری ندارد. گام بعدی این است که بفهمیم چرا و چگونه مکانیسم‌های مولکولی زیربنایی یکسان می‌ توانند منجر به طیف وسیعی از بیماری‌های مختلف شوند.

منبع:

https://medicalxpress.com/news/2023-05-high-throughput-diagnosis-hereditary-diseases.html