پروژه ژن های غیر رمز کننده ای یا Nonocodingtranscripts
این مولکول ها از ژن هایی به وجود می آیند که حاوی رمز برای تولید پروتئین ها نیستند اما در چند سال اخیر توجه بسیاری از دانشمندان را به خود جلب کرده اند. ژنوم موجودات زنده حاوی اطلاعات ژنتیکی برای حیات آنها هستند اما جالب است که بدانید تنها در حدود کمتر از ۵ درصد از ژنوم انسان حاوی اطلاعات ژنتیکی است که برای تولید پروتئین ها استفاده می شود در صورتی که از نقش ۹۵ درصد بقیه ژنوم اطلاعات کمی در دسترس است. تاکنون محققان عمدتا بر این باور بوده اند که این قسمت بزرگ ژنوم تنها نقش تنظیمی دارند یا حتی فاقد نقش هستند اما به کمک تکنیک های مولکولی و رمزگشایی جدید مشخص شده است که در واقع این توالی ها دارای نقش های عملکردی مهمی هستند. از جمله اینکه ۶۰ تا ۷۰ درصد این ژنوم با مولکول RNA رونویسی می شود که در سلول منجر به تولید پروتئین نمی شوند. حال پرسش اساسی این است که این مولکول ها چه نقشی در سلول دارند و حیات سلول یا موجود زنده در نبود آنها چه تغییری می کند؟ یا اینکه آیا اختلال آنها می تواند منجر به بروز بیماری های مختلف شود یا خیر؟ جالب تر آنکه این مولکول های noncoding RNA در مقایسه با پروتئین ها دارای پراکنش و تنوع بیشتری در بافت های مختلف بدن بوده که احتمالا نشانگر اهمیت آنها در تنظیم سرنوشت سلولی در بافت های مختلف است. در حقیقت تیم تحقیقاتی ما هم روی مطالعه ی مولکول های noncoding RNA و نقش آنها در زیست سلول های بنیادی، سلامت و بروز بیماری های مختلف متمرکز است.
*پروژه noncoding RNA چه دستاوردی داشت؟
– تا سال های گذشته، اصلی در زیست شناسی مولکولی مورد پذیرش بود که بنا بر آن، اطلاعات ژنتیکی روی مولکولی به نام DNA قرار گرفته و این اطلاعات ژنتیکی اصطلاحا رونویسی و روی مولکولی به نام RNA ذخیره می شوند (آر ان ای ها به مولکول پیام رسان نیز شناخته می شوند و نقش واسطه ای دارد) تا اطلاعات ژنتیکی از روی DNA تبدیل و ترجمه شود به مولکول هایی که آنها را به صورت کلی پروتئین ها نام گذاری می کنند. پروتئین ها به عنوان مولکول های کلیدی و کاربردی در سلول ها مطرح می شدند. بر این اساس DNA وظیفه ذخیره اطلاعات را داشته، RNA تنها
اطلاعات را به پروتئین ها منتقل می کند و در مقایسه، پروتئین ها نقش های
مختلف را در درون سلول بر عهده داشته و حیات سلول و ارگانیسم را کنترل می
کردند.
اما مطالعات اخیر، حاکی از آن است که RNA ها نقش های متنوع تری از انتقال صرف اطلاعات بر عهده دارند. گروهی از مولکول های RNA با نام noncoding نامگذاری
می شوند که همانطور که از اسمشان نیز بر می آید ترجمه و رمز گذاری به
پروتئین را انجام نمی دهند بلکه نقش های بسیار متنوع تری دارند. اولین گروه
از noncoding RNA ها به عنوان microRNA ها یا RNA های کوچک شناسایی شده
اند که عمدتا در تنظیم و خاموش کردن بیان دیگر ژن ها نقش دارند. در واقع،
در بسیاری از موارد در نتیجه ی جهش مایکرو RNA ها، حیات سلول یا ارگانیسم
مختل شده و انواع مشکلات ژنتیکی و ناهنجاری ها بروز می کنند. دسته ی دیگر
از noncoding RNA ها به عنوان Long noncoding RNA ها یا RNA های noncoding
بلند به تازگی شناسایی شده اند که در حال حاضر ما در حال مطالعه ی نقش و
اهمیت این نوع RNA ها در سلولهای بنیادی و همینطور بیماری هایی نظیر سرطان
هستیم.
زیست مولکولی چه نقشی در درمان بیماری های صعب العلاج دارد؟
باید بررسی شود که بیماری به چه دلیلی بروز کرده یا چه مشکلی
باعث بروز آن در ارگان های بدن شده، چه مشکلاتی در اثر ابتلا به این
بیماری به وجود آمده و چراهای دیگر. عمده فعالیتهای محققان در سال های
گذشته بر نقش ژن ها در حفظ سلامت و همینطور اختلالات آنها در هنگام بروز
بیماری های مختلف بوده است. ما هم در همین راستا، نقش برخی ژن ها را در
بروز بیماری هایی از جمله ناباروری و سرطان مورد مطالعه قرار دادیم تا به
مکانیسم مولکولی ایجاد آنها پی ببریم.
اگر از یک سو موفق به یافتن
مکانیسم مولکولی عملکرد ژن ها شده و از سوی دیگر مکانیسم بروز بیماری
مرتبط نیز به درستی تشخیص داده شود، در آن صورت می توان به راهکارهای
درمان بیماری دست پیدا کرد. در بسیاری از بیماری هایی که تاکنون تشخیص
داده شده اند محققان بیشتر توانسته اند به توصیف لایه های سطحی بیماری
بپردازند و در نتیجه، آگاهی و داده هایی که حاصل شده اند نیز سطحی هستند.
نهایتا با وجود پیشرفت های شگرفی که در علم پزشکی مولکولی صورت گرفته هنوز
برای بسیاری از بیماریها درمان موثری پیشنهاد نشده است. زیست شناسی
مولکولی می تواند در کنار دیگر زمینه های تحقیقاتی از جمله سلول درمانی،
نقشی اساسی در شناخت و همچنین درمان بیماری های صعب العلاج مانند سرطان،
بیماری های متابولیکی مانند دیابت و چاقی، بیماری های سیستم عصبی همچون
آلزایمز و پارکینسون و … داشته باشد. همینطور تکنیک های مولکولی جدید
این امکان را فراهم کرده اند که ژن های معیوب را به سرعت و دقت بالا با ژن
های سالم جایگزین کرد و در فرآیند های اصلاح ژنتیکی (gene editing) بهره
برد. پس از درک بهتر فرآیندهای زیستی، امروزه می توان به کمک دیگر رشته
های علوم پایه مانند شیمی، مولکول هایی کوچک (small molecules) طراحی کرد
که نقش های بازدارندگی بر روی مولکول های زیستی دارند. ما به طور روزمره
از این مولکول ها در آزمایشات مختلف از جمله کمک به حیات یا تمایز سلولهای
بنیادی، ایجاد تغییرات اپی ژنتیکی، جلوگیری از رشد سلولهای سرطانی و …
استفاده می کنیم. همگی این روشها در نهایت به فرآیند درمان بیماری های صعب
العلاج کمک خواهند کرد.
ژن درمانی و سلول درمانی کدامیک نسبت به دیگری مفیدتر است یا درمان برتری هستند؟
– ژن درمانی و سلول درمانی می توانند مکمل یکدیگر باشند. هدف از ژن درمانی را می توان اصلاح ژن معیوبی دانست که باعث بروز بیماری می شود. در حقیقت، عامل بروز بیماری را با کمک ژن درمانی می توان اصلاح کرد اما در سلول درمانی، سلولی که آسیب دیده است را با سلول سالم جایگزین می کنند. در بسیاری از مواقع، ژن درمانی و سلول درمانی مکمل یکدیگر بوده، زیرا گاهی اوقات نمی توان مستقیما ژنی را در موجود زنده یا داخل سلول اصلاح کرد بلکه باید سلول هایی ساخته شوند که حامل ژن سالم بوده و سلولی که حاوی ژن سالم است را بتوان جایگزین سلولی کرد که حاوی ژن معیوب است. در این مورد، ژن درمانی و سلول درمانی به کمک یکدیگر آمده و مکمل یکدیگر هستند. اما در اینجا بایستی به نکته بخصوصی اشاره کنم و اینکه اخیرا و در مدت ۷-۸ سال گذشته، محققان در محیط آزمایشگاهی موفق به ساخت سلول هایی شده اند که به آنها سلول های بنیادی القایی گفته می شود. این سلول ها بسیار شبیه به سلول های بنیادی جنینی بوده و تقریبا دارای همان پتانسیل ها نیز هستند. ویژگی های منحصر به فرد سلول های بنیادی القایی را می توان در این موضوع دانست که می توان از خود فرد بیمار سلول هایی را گرفت و سپس از آنها سلول های بنیادی القایی به دست آورد. سلول های بنیادی جنینی تنها در دوران جنینی وجود دارند و برای درمان فردی که بالغ شده و به سن بلوغ رسیده و به بیماری مبتلا شده، دیگر سلول های بنیادی جنینی در اختیار نداریم که بخواهیم از آن استفاده کنیم. برای مثال می توان سلول پوست را به آسانی از بدن شخص گرفته و از آن سلول بنیادی القایی که مختص خود فرد است تهیه کرد. سلول های بنیادی القایی با اطلاعات ژنتیکی شخص منطبق بوده و می توان ژن خاصی که باعث بروز بیماری در فرد شده را در آنها اصلاح کرد. در نتیجه یک منبع منحصر به فرد از سلول هایی که اولا دیگر ژن بیماری را ندارند و ثانیا از خود فرد هستند را می توان به سادگی به فرد بالغ پیوند زد و در حقیقت به درمان بیماری کمک کرد. بنابراین استفاده از سلول های بنیادی القایی نقطه عطفی است که درآن سلول درمانی و ژن درمانی به کمک یکدیگر آمده تا در درمان بیماری بتوان از آنها استفاده کرد.