تقنية جديدة تجعل دراسة وظيفة الجينات أسهل وأسرع وأكثر كفاءة  – ترجمة* محمد جواد آل السيد ناصر الخضراوي

Novel technology makes studying gene function easier, faster and more efficient
 (Baylor College of Medicine – مقدمة: من كلية بايلور للطب)

ملخص المقالة:

أصبحت دراسة دور الجينات الذي تلعبه في علم الأحياء والمرض أسهل وأسرع وأكثر كفاءة، كما يقول باحثون في كلية بايلور للطب، الذين طوروا منصة وراثية قائمة على الأدوية تمكن العلماء من تتبع التلاعب الجيني في ذبابة الفاكهة المختبرية دون الحاجة إلى معاينة وغربلة الآلاف من الذباب الفردي. وكان المعمول به سابقًا هو إدخال الجين في آلاف ذباب الفاكهة ثم غربلتها بشكل فردي لتحديد أي منها دمج الجين بنجاح، فيتم تمييزها بإضافة علامة للجين. وهذه العملية مملة للغاية وتستغرق وقتا طويلا.

( المقالة )

أصبحت دراسة الدور الذي تلعبه الجينات في علم الأحياء الأساسي والمرض الآن أسهل وأسرع وأكثر كفاءة، كما يقول باحثون في كلية بايلور للطب [١]. وقد طوروا منصة وراثية قائمة على الأدوية تمكن العلماء من تتبع التلاعب الجيني في ذبابة الفاكهة المختبرية دون الحاجة إلى فحص الآلاف من الذباب الفردي.

ويصف الباحثون في نشرة “تقارير الخلية” (Cell Reports) أساسيات هذه التكنولوجيا الجديدة بالإضافة إلى أمثلة على تطبيقاتها. وتوضح الورقة المصاحبة في مجلة “بروتوكولات ستار” [٢] (STAR Protocols) كيفية إعداد وتنفيذ وتحليل الإجراءات التجريبية المتضمنة في هذه التقنية. إن هذه الأدوات والموارد الجينية، بما في ذلك مكتبة البلازميد، لمساعدة الباحثين في تنفيذ هذه المنهجية الجديدة في أنظمتهم التجريبية، متاحة مجانًا.

“ذبابة الفاكهة المختبرية هي نموذج حيواني مستخدم على نطاق واسع لدراسة وظيفة الجينات والطفرات على العمليات البيولوجية، سواء في الصحة و المرض”، قال الكاتب الأول الدكتور نيك ماتنيان، الذي كان طالب دراسات عليا في معمل الدكتور كوين جي تي ڤينكين في جامعة بايلور بينما كان يعمل في هذا المشروع، وهو حاليًا زميل ما بعد الدكتوراه في كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز.

ولدراسة وظيفة جين معين، قام الباحثون أولاً بإدخاله في الآلاف من ذباب الفاكهة ثم غربلة الذباب بشكل فردي لتحديد أي منها دمج الجين بنجاح. ولتمييز الذباب الذي يحمل الجين المعني عن الذباب الذي لا يحمل الجين، يضاف نوع من “العلامة” إلى الجين. تقليديا، هذه العلامة هي خاصية مادية يمكن ملاحظتها بسهولة في الذباب. ويمكن أن تكون العلامة بلون معين، مثل الأحمر، لذلك يعرف الباحثون أن الذباب ذا العيون الحمراء هو الذي يحمل جين الدراسة. إن لون الجسم، شكل الجناح أو الجسم، هي سمات جسدية أخرى تُستخدم عادةً لتمييز السمات الجينية ذات الأهمية.

“هذه العملية قد عملت بشكل جيد لسنوات عديدة، ولكن الجانب السلبي الرئيسي هو أن معاينة آلاف الذباب بصريًا بشكل فردي تحت المجهر بحثًا عن سمة مادية معينة يمكن أن تصبح مملة للغاية وتستغرق وقتا طويلا”، قال الدكتور ڤينكين، الأستاذ المساعد في قسم فيرنا و مارس ماكلين للكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية في جامعة بايلور والمؤلف المشارك للبحث.

وقال البروفيسور هيرمان أ. ديريك، الأستاذ المشارك في علم الوراثة الجزيئية والبشرية وعلم الأعصاب في جامعة بايلور والمؤلف المشارك للعمل: “في العمل الحالي، طورنا نظامًا للواسمات المعتمدة على الأدوية لاختيار أو لاختيار مضاد لجينات الدراسة التي حسنت بشكل ملحوظ عملية المعاينة”.

الاختيار البسيط مقابل التحري الشاق

الفكرة من وراء هذه التقنية الجديدة هي أنه بدلاً من وسم الجينات ذات الأهمية بسمة جسدية، يتم تمييزها بجين آخر يمنح الذباب إما مقاومة أو حساسية لعقاقير معينة. وبدلاً من التحري اليدوي للخصائص الفيزيائية، يمكن للباحثين الآن استخدام الدواء للاختيار أو الاختيار المضاد في مجموعة من الذباب لأولئك الذين يحملون الجين محل الاهتمام.

وستشمل تجربة انتقاء الذباب الذي يحمل الجين المعني باستخدام علامة مقاومة للعقاقير، أولاً، إدخال جين الدراسة وعلامة المقاومة المرتبطة به في الذباب ثم تعريض جميع الذباب للدواء، الذي تمت إضافته إلى طعامهم. كما أن الذباب الذي أدرج جين الدراسة يقاوم الدواء وسيبقى على قيد الحياة من التعرض.

وقال الدكتور ماتينيان: “هذه الإستراتيجية الأبسط والفعالة توفر قدرًا كبيرًا من الوقت، وتحرر الباحثين ليكونوا أكثر إنتاجية”. وقد يستفيد نوع آخر من التجارب من استراتيجية الانتقاء المضاد باستخدام علامات حساسية الأدوية.

وقال البروفيسور فينكين، الأستاذ المساعد في علم العقاقير والبيولوجيا الكيميائية، وهو عضو في مركز دان إل دنكان الشامل للسرطان وباحث ماكنير: “أعتقد أن الاختيار المضاد سيكون مفيدًا للعلماء الذين يدرسون جينًا واحدًا ويريدون اجراء العديد من التعديلات على نفس الجين للتحقيق في كيف يغير الجين وظيفته” وأضاف: “في هذه الحالة، إن من المفيد أن يكون لديك مزيج من علامات الحساسية للأدوية ومقاومة الأدوية، والتي يمكن أن تساعد معًا في اختيار الجينات ذات الأهمية واختيار المضاد لها. يمكن للباحثين تكوين مجموعات عديدة من الجينات واختيارها، ثم تحديدها بشكل مضاد في خطوة لاحقة بسرعة وبتكلفة زهيدة”.

وقال البروفيسور ديريك: “من منظور الوقت، أقدِّر أن هذه التقنية الجديدة هي أسرع بعشر مرات على الأقل من الطريقة التقليدية”. وأضاف الدكتور ماتينيان: “نأمل أن يوفر هذا العمل إطارًا لتسريع الانتقال من مقعد المختبر إلى جانب السرير”. وتابع: “من خلال تطوير أدوات لجعل البحث الأساسي أسهل وأبسط وأسرع، يمكننا اختصار الوقت الذي يستغرقه الانتقال من فهم الأساسيات إلى تنفيذها كنتائج متعدية”.

وتحتوي الورقة الرئيسية الموصوفة هنا على منشور مصاحب يمثل دليلًا تقنيًا خطوة بخطوة لكيفية أخذ هذه العلامات والأدوية وتنفيذها في مشاريع معينة. وقال الدكتور ماتينيان: “يتضمن البروتوكول التفاصيل الدقيقة لكيفية تطبيق هذا في مختبر الباحث، مع المعدات المتوفرة لديهم”. وأضاف: “للمهتمين باستخدام هذا في نموذج حيواني آخر، توفر هذه الورقة المصاحبة نقطة انطلاق”.

*تمت الترجمة بتصرف

المصدر:

https://phys.org/news/2021-09-technology-gene-function-easier-faster.html 

الهوامش:

[١] كلية بايلور للطب (Baylor College of Medicine) هي جامعة علوم صحية خاصة ومستقلة في مدينة هيوستن بولاية تكساس داخل مركز تكساس الطبي، أكبر مركز طبي في العالم. وتتألف من أربعة مكونات أكاديمية: كلية الطب؛ وكلية الدراسات العليا للعلوم الطبية الحيوية؛ كلية المهن الصحية؛ والمدرسة الوطنية لطب المناطق الحارة. المدرسة هي المالكة الجزئية، جنبًا إلى جنب مع مبادرات الصحة الكاثوليكية لمركز بايلور سانت لوك الطبي، المستشفى الرئيسي لنظام مبادرات الصحة الكاثوليكية سانت لوك الصحي. تشمل المستشفيات التعليمية والمعاهد البحثية التابعة الأخرى مستشفى بن تاوب التابع لنظام هاريس الصحي، ومستشفى تكساس للأطفال، ومركز إم دي أندرسون للسرطان بجامعة تكساس، ومعهد التأهيل والبحوث ميموريال هيرمان، وعيادة مينينجر، ومركز مايكل إي ديباكي الطبي، ومستشفى الأطفال في سان أنطونيو. في 18 نوفمبر 2020 ، أعلنت كلية بايلور للطب عن ارتباط جديد مع باليورو سكوت و وايت للصحة. سيؤدي ذلك إلى تطوير حرم جامعي إقليمي جديد لكلية الطب في مدينة تمبل بولاية تكساس والذي سيسجل 40 طالبًا سنويًا بدءًا من خريف 2023. ويكيبيديا

[٢] بروتوكولات ستار (STAR Protocols) هي مجلة جديدة مفتوحة الوصول من سيل برس (Cell Press.)  تقدم بروتوكولات خاضعة لمراجعة الأقران، التي تكون منظمة وشفافة ويمكن الوصول إليها وقابلة للتكرار. وجاء في موقع المجلة على الانترنت https://star-protocols.cell.com أن مهمة المجلة هي جعل العمل اليومي للباحثين أسهل من خلال التركيز على البروتوكولات القابلة للاستخدام والقابلة للتكرار.