آخرین مطالب

پیمایش از ژنوم به کلینیک با استفاده از “نقشه سلولی”


پیمایش از ژنوم به کلینیک با استفاده از

یک نسخه عمومی از نقشه تعامل پروتئین سلولی. شکل های الماس نشان دهنده پروتئین های مورد علاقه است که به طور تجربی برای شرکت در “کمپلکس های پروتئینی” خاصی در سلول مشخص شده اند که برای تسهیل عملکرد سلولی خاص در کنار هم قرار می گیرند. خطوطی که به بیرون سرچشمه می‌گیرند، فعل و انفعالات فیزیکی بین پروتئین‌های مورد علاقه (الماس) و شرکای متقابل آنها (دایره‌ها) را نشان می‌دهند. این نقشه‌های سلولی به محققان کمک می‌کند تا ببینند که چگونه کمپلکس‌ها هنگام جهش پروتئین‌ها مختل می‌شوند و در نظر بگیرند که چگونه درمان‌های بالقوه می‌توانند بر شبکه تأثیر بگذارند. اعتبار: آزمایشگاه کروگان

سرطان سینه، کووید-19 و اوتیسم ممکن است نامرتبط به نظر برسند، اما در برخی از ارتباطات شگفت‌انگیز مشترک هستند. برخی از همان ژن هایی که در سرطان سینه جهش یافته اند نیز توسط COVID-19 ربوده می شوند و برخی دیگر از ژن های جهش یافته در سرطان نیز در اوتیسم دخیل هستند.

وجوه مشترکی از این دست، دکتر نوان کروگان، مدیر مؤسسه علوم زیستی کمی UCSF را به بررسی دقیق اثرات تعدادی ژن که به نظر می رسد نقش بزرگی در طیف وسیعی از بیماری ها ایفا می کنند، انجام داده است.

این اثرات به پروتئین ها بستگی دارد که ژن ها نقشه اولیه آن ها هستند. وقتی یک ژن جهش می یابد، پروتئین آن نیز جهش می یابد.

کروگان می گوید: ژنوم ما نسبتا ساکن است، اما پروتئین ها اینطور نیستند. آنها به طور مداوم در حال تعامل با پروتئین های دیگر در زمینه های مختلف هستند که در طول زمان تغییر می کنند.

او افزود که بسیاری از شرایط شامل ده ها جهش هستند. دیدن چشم انداز کامل بیماری یک فرد به این معنی است که چگونه هر یک از آن پروتئین های جهش یافته به آن کمک می کند.

بیش از یک دهه پیش، کروگان شروع به استفاده از رویکردهای کمی پیچیده برای ایجاد “نقشه های سلولی” کرد که هزاران مورد از این تعاملات پروتئین-پروتئین یا PPI را در سلول های سالم و بیمار در طیف وسیعی از جهش ها در سرطان، اوتیسم و ​​بیماری های عفونی مقایسه می کند.

او معتقد است که به صفر رساندن این PPI ها می تواند روشن کند که چگونه جهش ها عملکرد سلولی را مختل می کنند و نقاط ورودی را برای درمان های ایمن تر و موثرتر کشف می کنند.

در حال حاضر، همکاری بین کروگان و محققان در ایالات متحده و در سراسر جهان نشان داده است که چگونه جهش در ژن‌های مختلف گاهی اوقات مسیرهای سلولی یکسانی را به هم می‌ریزد و ارتباطات بین بیماری‌هایی را که ممکن است در سطح ژنتیکی کاملاً متفاوت به نظر برسند، روشن می‌کند.

در موارد دیگر، همان ژن در بیش از یک بیماری دخیل است: یک جهش در نقطه A ممکن است به سرطان کمک کند، در حالی که یک جهش در نقطه B ممکن است مستعد ابتلا به یک اختلال روانپزشکی باشد.

کروگان گفت: “ما در حال یافتن پاشنه آشیل ژنوم هستیم.” با فراتر رفتن از DNA و مشاهده این شبکه‌های تعامل پروتئینی، می‌توانیم نقاطی را که قبلاً حتی از وجود آنها نمی‌دانستیم به هم وصل کنیم.»

پیمایش از ژنوم به کلینیک با استفاده از

نوان کروگان، دکتری. اعتبار: نوح برگر

نقشه برداری شبکه

برای یافتن این نقاط و ترسیم خطوط بین آنها، کروگان به همراه همکارانش از نقشه های سلولی خود استفاده می کنند تا دقیقا ببینند که چگونه یک جهش خاص در یک ژن خاص به تغییرات در تعاملات پروتئینی تبدیل می شود.

به عنوان مثال، ژنی به نام PIK3CA در درصد قابل توجهی از سرطان ها و همچنین اوتیسم و ​​سایر اختلالات مغزی نقش دارد. صدها جهش شناخته شده در PIK3CA وجود دارد که هر کدام اثر خاصی بر ماشین آلات پروتئین دارند.

کروگان نه تنها چگونگی منجر به بیماری هر یک از این جهش‌ها را فهرست کرده است، بلکه نحوه عملکرد مسیرهای مختلف PIK3CA در سلول‌های سالم را نیز فهرست کرده است و به او امکان می‌دهد تقاطعی را شناسایی کند که هر یک از این جهش‌ها برهمکنش‌های پروتئینی سلول را از مسیر خارج می‌کند.

دستیابی به این رویکرد دانه‌ای مستلزم همپوشانی مجموعه‌های بزرگی از داده‌ها و یافتن الگوهایی است که لحظه مولکولی زمانی که یک فرآیند سلولی به‌هم می‌ریزد را مشخص می‌کند. تیم‌های کروگان از طیف‌سنجی جرمی برای وزن کردن مولکول‌های پروتئین استفاده می‌کنند و آن را با روش‌های دیگری که ساختار پروتئین را ارزیابی می‌کنند ترکیب می‌کنند. تکنیک های محاسباتی پیشرفته ای برای خرد کردن حجم عظیمی از داده ها مورد نیاز است.

این نقشه ها می توانند به ارائه پیش آگهی بر اساس پروتئین های حاصل از جهش های موجود در ژن های یک بیمار خاص کمک کنند. به پزشکان کمک کنید تا یک درمان را بر دیگری انتخاب کنند. و نشان دهد که یک دارو ممکن است بتواند یک بیماری را بدون تداخل با سایر عملکردهای سلولی سالم متوقف کند.

نگاهی جدید به بیماری

در حالی که برخی از محققان PPI های مرتبط با جهش های ژنی را مطالعه کرده اند، کروگان کار خود را صرف بررسی آنها در مقیاس وسیع کرده است. او گفت: «نگریستن به تصویر بزرگ ارزش زیادی دارد. این تحلیل‌ها را به‌طور تصاعدی قدرتمندتر می‌کند.»

کروگان نقشه های پروتئین را به نقشه جغرافیایی تولید شده توسط کامپیوتر تشبیه می کند. می‌توانید برای دیدن یک منطقه بزرگ بزرگ‌نمایی کنید، سپس برای دیدن جزئیات محلی بزرگ‌نمایی کنید، سپس دوباره کوچک‌نمایی کنید تا آن جزئیات را در متن قرار دهید.

کروگان گفت که توانایی دیدن آن سطوح مختلف جزئیات می تواند به طور بالقوه به محققان کمک کند داروهای مورد تایید FDA را که می توانند برای کاربردهای غیرمنتظره آزمایش شوند، شناسایی کنند. این نقشه‌های سلولی روشی کاملاً جدید برای بررسی بیماری و کشف دارو هستند.»

در نهایت، هدف کروگان این است که محققان را قادر سازد تا هوش مصنوعی را بر روی این نقشه ها اعمال کنند تا بتوانند پیش آگهی بیمار و بهترین ترکیب داروها را برای درمان آنها پیش بینی کنند.

کروگان گفت: زمانی که این بیولوژی اساسی را درک کنیم، حمله به این بیماری بسیار ساده تر می شود. ما در موقعیتی عالی هستیم که بتوانیم این پل را از ژنوم به کلینیک برای طیف وسیعی از اختلالات بسازیم.”

“ما در اوج چنین چیزهای بزرگی هستیم.”


نگاهی فراتر از DNA برای دیدن سرطان با وضوح جدید


ارائه شده توسط دانشگاه کالیفرنیا، سانفرانسیسکو

نقل قول: پیمایش از ژنوم به کلینیک با استفاده از “نقشه سلولی” (2022، 18 مه) در 18 مه 2022 از https://medicalxpress.com/news/2022-05-genome-clinic-cell.html بازیابی شده است.

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.