جهان بی حد و مرز آزمایش ژنتیک

آزمایشات ژنتیک به سرعت در حال پیشرفت هستند و تاثیر قابل توجهی در دانش پزشکی داشته اند. افراد مختلف ممکن است به دلایل زیر واجد انجام آزمایشات ژنتیکی باشند:
• تشخیص بیماری
• پیش بینی بروز یک بیماری خاص در آینده
• بررسی احتمال انتقال اختلالات ژنتیکی به فرزندان
• راهنمای درمانی
• تعیین روابط خویشاوندی یا اجدادی
قبل از انجام هرگونه آزمایش ژنتیک، بهتر است اصول اولیه ژنتیک انسانی را درک نمایید. این مقاله ممکن است به شما در فهم این زمینه پیچیده کمک کند، اما نمی تواند جایگزین نظر متخصص یا مشاور ژنتیک باشد. برای انتخاب مشاور ژنتیک حتما باید با پزشک خود صحبت کنید.

اصول اولیه

ژنوم و کرموزوم
مجموعه ی اطلاعات ژنتیکی هر فرد، ژنوم نامیده می شود. ژنوم از کروموزوم هایی تشکیل شده که حاوی مولکول DNA دورشته ای (دئوکسی ریبو نوکلئیک اسید) هستند. قسمت های خاصی از DNA به نام “ژن” به عنوان قالب هایی برای رونویسی ریبونوکلئیک اسید (RNA) عمل می کنند. اطلاعات موجود در RNA در سلول های ما توسط ماشین های کوچک مولکولی (tiny molecular machines) به پروتئین تبدیل (ترجمه) می شوند و این امر باعث کنترل عملکرد بدن می شود.
هر سلول انسانی شامل 23 جفت کروموزوم (در مجموع 46 کروموزوم) است. در هر جفت کروموزوم، یک کروموزوم از مادر و دیگری از پدر به ارث می رسد. 22 جفت از این 23 جفت کروموزوم، “اتوزوم” نامیده و به صورت 22-1رتبه بندی می شوند. دو کروموزوم باقی مانده کروموزوم های جنسی هستند و معمولاً جنسیت فیزیکی هر فرد هنگام تولد را تعیین می کنند. به طور کلی، مردها دارای یک کروموزوم X و یک کروموزوم Y و زنان دارای دو کروموزوم X هستند. کروموزوم ها در “هسته” سلول قرار دارند. همچنین مقدار کمی DNA در قسمت هایی از سلول به نام “میتوکندری” وجود دارد که در خارج از هسته و در سیتوپلاسم هر سلول یافت می شود.
ژن و بیان ژن
DNA طویل و دو رشته ای (که بعضاً به آن “DNA هسته ای” گفته می شود زیرا در هسته ی سلول قرار دارد) تشکیل دهنده ی کروموزوم است و شامل تعداد زیادی ژن است. حدود 20000 ژن در ژنوم انسان وجود دارد. اطلاعات موجود در این ژن ها منجر به تولید پروتئین های متنوعی می شود که بلوک های ساختمانی و ماشین های زیستی انجام کلیه فرایند های بدن ما هستند.
ژنوم و ژن ها از چندین “باز” تشکیل شده اند که در یک الگو های خاص با هم جفت می شوند. ساختار “دی ان ای” به صورت مارپیچ دو رشته ای است (مانند یک نردبان پیچ خورده). پله های این نردبان از جفت شدن دو “باز” از چهار “باز” موجود، حاصل می شود: آدنین (A)، سیتوزین (C)، گوانین (G) و تیمین (T). آدنین همیشه با تیمین و گوانین با سیتوزین جفت می شوند تا پله های این “نردبان” تکمیل شود. این پایه ها در دو طرف نردبان به یک قند و فسفات متصل می شوند که ستون عمودی مارپیچ دو رشته ای DNA را تشکیل می دهد. جفت بازها، قند و فسفات واحدی به نام نوکلئوتید تشکیل می دهند.
در انسان، ژن ها می توانند از چند صد تا 2 میلیون “باز” تشکیل شوند. تفاوت در ترتیب و تعداد این “بازها” منجر به منحصر به فرد بودن ترکیب ژنتیکی هر فرد می شود. ترتیب بازها در هر ژن، دستورالعمل هایی برای تولید RNA ارائه می دهد که به نوبه ی خود باعث تولید پروتئین می شود.
اختلافات جزئی در توالی (sequence) این جفت بازها می تواند باعث تفاوت در میزان یا ساختار پروتئین ها شود و به این ترتیب ویژگی های جسمی و سلامتی افراد مختلف تعیین می شود. پروتئین ها بسیاری از فرایند های بیولوژیک را تحت تاثیر قرار می دهند. بنابراین، وقتی تغییراتی در کد ژنتیکی (DNA) ایجاد می شود، می تواند بر نحوه ی تولید یا عملکرد یک پروتئین خاص تاثیر بگذارد و یک اختلال ژنتیکی دهد.
تنظیم بیان ژن
روند تبدیل DNA به پروتئین، بیان ژن ( (gene expressionنامیده می شود. هر ژن در جایگاه خاصی بیان می شود. فرآیند پیچیده ای به نام تنظیم ژن (gene regulation) سطوح بیان ژن را تنظیم می کند. اگرچه این مکانیسم به طور کامل شناخته شده نیست اما تنظیم ژن باعث روشن و خاموش شدن ژن ها و در نتیجه ایجاد سلول های مختلف برای بافت های گوناگون (به عنوان مثال سلول های ماهیچه ای یا سلول های عصبی) می شود و به سلول ها اجازه می دهد تا به سرعت با شرایط محیطی سازگار شوند.

ژنوتیپ، فنوتیپ و واریانت های ژنتیکی
توالی خاص DNA در سلول های هر فرد، ژنوتیپ (genotype) و ویژگی ها یا خصوصیات قابل مشاهده ی افراد مانند رنگ مو یا رنگ چشم فنوتیپ (phenotype) نامیده می شود.
تفاوت درDNA(ژنوتیپ) باعث تفاوت در ویژگی های ما (فنوتیپ) می شود. اگر چه ژنوتیپ های انسانی از جهات مختلفی یکسان هستند اما تغییرات کوچک در DNA ما را از نظر ظاهری و عملکرد بدن به موجودات منحصر به فردی تبدیل می کند. عوامل محیطی (از جمله تغذیه، قرار گرفتن در معرض آفتاب، سموم، جراحات و عفونت) نیز می توانند روی فنوتیپ تأثیر بگذارند.
به این اختلافات در DNA، تغییرات (variations/variants) گفته می شود که تاثیرات متفاوتی بر بدن می گذارند. با این حال، تفاوت های ژنوتیپی به دلیل بیماری است.
• برخی از تغییرات ژنتیکی هیچ تاثیری بر روی بدن ندارند یا اثرشان ناچیز است. این گونه تغییرات، بیماری زا نیستند و به آن ها خوش خیم (benign) گفته می شود.
• برخی از تغییرات ژنتیکی تقریباً شایع هستند (در بیشتر از یک درصد جمعیت رخ می دهند) و تغییرات ژنتیکی “طبیعی” محسوب و پلی مورفیسم (polymorphism) نامیده می شوند. برخی از پلی مورفیسم های ژنتیکی ممکن است ایجاد کننده ی تفاوت های عادی بین افراد مختلف مانند رنگ چشم، رنگ مو و گروه های خونی (A ، B ، AB یا O) باشند و برخی از آن ها نیز به نظر می رسد به هیچ وجه تأثیر خاصی ندارند.
• برخی از تغییرات، منجر به تولید پروتئین به طرق مختلف یا عدم تولید آن می شوند. این واریانت ها عموماً بیماری زا (pathogenic) هستند. گاهی نیز به آن ها “جهش” یا موتاسیون (mutation) گفته می شود. در برخی موارد، واریانت های ژنتیکی باعث بروز کارکرد یا ویژگی جدیدی در پروتئین ها می شوند که در عملکرد طبیعی آن ها اخلال ایجاد می کند. بنابراین ممکن است تنظیم پروتئین (regulation of the protein) به درستی رخ ندهد.
• از آنجا که واریانت های زیادی در ژنوم وجود دارد، تاکنون تمامی این واریانت ها شناسایی نشده اند. با پیشرفت علم هر روز اطلاعات بیشتری در مورد ژنتیک انسان در دسترس قرار می گیرد. در آینده و با تحقیقات بیشتر دانشمندان قادر به تشخیص همه ی انواع واریانت های بیماری زا و غیر بیماری زا خواهند بود.