19 اکتبر 2023- در آزمایش‌هایی در مقیاس بی‌سابقه، محققان در کالج پزشکی ویل کورنل و مؤسسه ملی بهداشت، جنبه‌های جدیدی از ژنتیک پیچیده ی پشت دیابت نوع 2 را آشکار کردند. از طریق این اکتشافات و با ارائه الگویی برای مطالعات آتی، این تحقیق تلاش‌ها را برای درک بهتر و در نهایت درمان این بیماری متابولیک رایج بیشتر می‌کند.

مطالعات قبلی به طور کلی تأثیر ژن ها را بطور مجزا بررسی کرده اند. در تحقیقی که در 18 اکتبر در ژورنال متابولیسم سلولی منتشر شد، نویسنده ارشد این مقاله پرفسور Shuibing Chen، استاد جراحی در پزشکی Weill Cornell، در کنار دکتر فرانسیس کالینز، محقق ارشد در مرکز تحقیقات بهداشتی دقیق، در مؤسسه ملی تحقیقات ژنوم انسانی مؤسسه ملی بهداشت ایالات متحده، رویکرد جامع تری را در پیش گرفتند. آنها سهم 20 ژن را با هم در یک تلاش واحد بررسی کردند.

دکتر چن گفت: بسیار سخت است که باور کنیم همه این ژن‌های مرتبط با دیابت مستقل از یکدیگر عمل می‌کنند. این تیم با استفاده از ترکیبی از فناوری‌ها، تأثیرات خاموش کردن هر یک از این ژن ها را بررسی کرد. او گفت که با مقایسه پیامدهای رفتار سلولی و ژنتیک، "ما چند موضوع مشترک را پیدا کردیم."

مانند سایر انواع دیابت، دیابت نوع 2 زمانی رخ می دهد که سطح قند خون بیش از حد بالا باشد. در دیابت نوع 2، این تا حدی به این دلیل اتفاق می افتد که سلول های تخصصی پانکراس، به نام سلول های β، انسولین کافی تولید نمی کنند، هورمونی که به سلول ها می گوید قند را از خون خارج کنند تا به عنوان منبع انرژی در سلولها مورد استفاده قرار گیرند.

با گذشت زمان، سطوح بالای قند خون به بافت‌ها آسیب می‌زند و باعث مشکلات دیگری مانند بیماری‌های قلبی و کلیوی می‌شود. طبق گزارش مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری های ایالات متحده، تقریباً 9٪ از بزرگسالان در ایالات متحده به دیابت نوع 2 مبتلا هستند.

هم عوامل ژنتیکی و هم عوامل محیطی مانند چاقی و استرس مزمن می توانند خطر ابتلا به آن را افزایش دهند. با این حال، ارزیابی نقش عوامل ژنتیکی به تنهایی یک پروژه عظیم است. تاکنون، محققان بیش از 290 مکان را در ژنوم شناسایی کرده اند که تغییرات DNA در این مکان ها می تواند احتمال ابتلا به این بیماری را افزایش دهد. برخی از این مکان ها در داخل ژن های شناخته شده قرار دارند، اما بیشتر آنها در مناطقی یافت می شوند که بیان ژن های مجاور را تنظیم می کنند.

برای این تحقیق جدید، تیم بر روی 20 ژن که به وضوح به‌عنوان مشارکت‌کننده در ایجاد دیابت شناسایی شده‌اند، تمرکز کردند. آنها تحقیقات خود را با استفاده از سیستم ویرایش ژن CRISPR-Cas9 آغاز کردند تا این ژن ها را یک به یک در 20 مجموعه از سلول های بنیادی یکسان خاموش کنند.

این سلول های بنیادی، پتانسیل تولید هر نوع سلول بالغ را داشتند، اما محققان آنها را تشویق کردند تا به سلول های بتا-سلولهای تولید کننده انسولین- تبدیل شوند. آنها سپس اثرات از دست دادن هر ژن را بر روی پنج صفت مربوط به تولید انسولین و سلامت سلول های β مورد بررسی قرار دادند. آنها همچنین تغییرات همراه در بیان ژن و دسترسی به DNA برای بیان را مستند کردند.

برای درک حجم عظیمی از داده‌های جمع‌آوری‌شده، این تیم مدل‌های محاسباتی خود را برای تجزیه و تحلیل آن‌ها توسعه دادند که منجر به چندین اکتشاف شد: با مقایسه اثرات هر 20 جهش بر روی سلول‌های β، چهار ژن دیگر را شناسایی کردند که هر کدام نشان دهنده ی یک مسیر تازه کشف شده ای است که به تولید انسولین کمک می کند.

آنها همچنین دریافتند که از 20 ژن اصلی، تنها یک ژن به نام HNF4A در هر پنج صفت نقش دارد، ظاهراً با عمل به عنوان یک کنترل کننده ی اصلی که فعالیت ژن های دیگر را تنظیم می کند. در یک مثال خاص، آنها توضیح دادند که چگونه یک تغییر کوچک، واقع در فضایی بین ژن‌ها، با تداخل در تواناییHNF4A  برای تنظیم ژن‌های مجاور، به خطر ابتلا به دیابت کمک می‌کند.

دکتر کالینز گفت: در نهایت، این مطالعه و سایر مطالعات مشابه آن برای بیماران نویدبخش هستند. ما باید تمام عوامل ژنتیکی و محیطی دخیل را درک کنیم تا بتوانیم کار بهتری در پیشگیری از دیابت انجام دهیم و ایده های جدیدی در مورد چگونگی درمان موثر آن بدست آوریم.

دکتر کالینز و پرفسور چن خاطرنشان کردند که رویکرد آنها ممکن است فراتر از دیابت، به سایر بیماری‌های رایج مانند آلزایمر، پارکینسون و بیماری کرون که عوامل ژنتیکی زیادی را شامل می‌شوند، مرتبط باشد.

منبع:

https://medicalxpress.com/news/2023-10-large-scale-reveals-genetic-diabetes.html