فنومیکس چیست؟

چگونه می‌توان از DNA به یک شخص رسید؟

به لطف پیشرفت در فناوری DNA و توالی یابی ژنوم، تعداد توالی‌های ژنوم‌ در دسترس محققان افزایش یافته است. این شامل DNA انسانی است که در طول پروژه ژنوم انسانی توالی یابی و ذخیره شده است.

امید می‌رفت که پروژه ژنوم انسانی بینش جدیدی در مورد بیماری‌ها ارائه دهد. همچنین این امکان را فراهم کند که درمان‌ها برای افراد بسته به ژنتیک آن‌ها فرد محور شود. در حالی که مطالعات GWAS درک جدیدی از بیماری‌هایی مانند اسکیزوفرنی و اختلال دوقطبی به دست آورده است، این امر دشوارتر از تصور اولیه است.

با ارزان‌تر شدن توالی‌یابی ژنوم، دشواری در تفسیر توالی DNA و چگونگی تأثیر آن بر ویژگی‌های یک ارگانیسم، یعنی فنوتیپ آن‌ها، به مانع اصلی تبدیل شده است. این موضوع زمینه «پدیدارشناسی» را به وجود آورده است. این شامل استفاده از تصویربرداری زیستی، تجزیه و تحلیل بیوشیمیایی و مولکولی، و در مورد بیماری‌ها، اطلاعات بالینی، به منظور تعیین ارتباط بین توالی DNA و یک فنوتیپ خاص است.

مطالعه (case study) فنومیکس

فنوتیپ‌ها از تعامل بین ژن‌های درون ژنوم موجود و محیط به وجود می‌آیند. این یک تعامل بسیار پیچیده است: برای مطالعه پدیده‌های بیماری‌های عصبی روانپزشکی، این شامل مطالعه نحوه عملکرد سیستم‌های عصبی و شناختی و سپس تلاش برای رمزگشایی چگونگی پیوند ژنوم با این تفاوت‌ها در فنوتیپ است.

یک چالش دیگر در استفاده از فنومیکس برای مطالعه بیماری‌های عصبی روانی وجود دارد: ارتباط بین عملکرد مغز و رفتار انسان پیچیده است و هنوز به خوبی درک نشده است. بنابراین، در حالی که اندام‌هایی مانند قلب از سطح ژنتیکی تا کل ساختار اندام مدل سازی شده‌اند، اما این امر برای مغز امکان پذیر نیست.

همچنین، در حالی که ممکن است فنوتیپ‌های خاصی برای مشخص کردن یک بیماری عصبی روانی کافی باشد، این لزوماً به این معنی نیست که این فنوتیپ‌ها تنها توسط تغییرات ژنومی هدایت می‌شوند. فرضیه‌ای وجود دارد که به عنوان «فرضیه ژن عمومی» شناخته می‌شود، که بر اساس یافته‌هایی است که نشان می‌دهد مجموعه‌ای از ژن‌ها با اکثر عملکردهای شناختی مانند هوش و حافظه مرتبط هستند. این مجموعه از ژن‌ها ممکن است صدها ژن را شامل شود و این همبستگی ژنتیکی بالا ممکن است در برخی از بیماری‌های عصبی و روانی نیز دیده شود.

بیلدر و همکاران، طرحی را برای مطالعات پدیدارشناسی عصب روانپزشکی ارائه کردند که به شرح زیر تشکیل شده است:

ژنوم
پروتئوم
سیستم سلولی (مسیرهای سیگنالینگ)
سیستم‌های عصبی
فنوتیپ شناختی
علائم
سندرم

این یک رویکرد ساده‌شده است و هر مرحله نشان‌دهنده سؤالات کلیدی است که باید پرسیده شود تا بفهمیم چگونه ژن‌ها بر بیماری‌های عصبی-روان‌پزشکی تأثیر می‌گذارند. سه مورد اول در «دگم مرکزی زیست‌شناسی» قرار می‌گیرند، و این نیز بخشی از مطالعات فنومیک را تشکیل می‌دهد.

این طرح بالا به ایده‌های خاص‌تر برای روانپزشکی می‌پردازد. به عنوان مثال، سلول‌ها چگونه سیستم‌های عصبی را تشکیل می‌دهند و به نوبه خود چگونه بر عملکردهای شناختی مانند خلق و خو، مهارت‌های زبانی و تفکر تأثیر می‌گذارند. این به نوبه خود اساس علائم را تشکیل می‌دهد که ممکن است نشان دهنده یک بیماری عصبی روانی خاص باشد.

حتی اگر این طرح ساده شده باشد، می‌توان از آن برای محاسبه تقریباً کوچک یا بزرگ بودن فضای جستجوی پدیده استفاده کرد.

با فرض اینکه تنها هفت تغییر مورد نیاز باشد در یک نوع ژنومی خاص که منجر به بیماری شود، اگر یک واریانت ژنومی بر پنج پروتئین تاثیر گذارد، یک پروتئین بر پنج سیستم سلولی و غیره تأثیر گذاشته و تقریبا 15625 تغییر وجود خواهد داشت تا به سطح سندرومی برسد.

برعکس، اگر یک بیماری عصبی روانپزشکی را بتوان با مجموعه‌ای از علائم شناسایی کرد، می‌توان تصور کرد که صدها تا هزاران تنوع ژنتیکی در ایجاد این بیماری نقش داشته‌اند. بنابراین، می‌توان مشاهده کرد که مطالعات فنومیکس بسیار پیچیده هستند و باید تعداد زیادی از فنوتیپ‌ها یا تغییرات ژنومی را در نظر بگیرند.

همچنین بخوانید: