ژن و دانش ژنتیک مولکولی

ژن  (Gene)یک توالی نوکلِوتیدی خاص در DNA و یا RNA است که معمولا بر روی یک کروموزوم قرار میگیرد. یاخته‌های یک گیاه یا یک جانور دارای تعداد معینی کروموزوم است که ویژه آن گونه گیاهی یا جانوری می‌باشد و تعداد این کروموزومها در همه یاخته‌های آن فرد پایدار و یکسان است. 

ژن و دانش ژنتیک مولکولی

ژن  (Gene)یک توالی نوکلِوتیدی خاص در DNA و یا RNA است که معمولا بر روی یک کروموزوم قرار میگیرد. یاخته‌های یک گیاه یا یک جانور دارای تعداد معینی کروموزوم است که ویژه آن گونه گیاهی یا جانوری می‌باشد و تعداد این کروموزومها در همه یاخته‌های آن فرد پایدار و یکسان است. بنابراین همه یاخته‌های یک فرد دارای مجموعه‌های ژنی یکسانی می‌باشند، مثلا در مگس سرکه در حدود 10 هزار ژن شناخته شده است. در واقع ژن یک واحد عملکردی وراثت است که کنترل انتقال و بیان یک یا چند ویژگی را با تعیین ساختار پلی پپتید و یا یک پروتین خاص و یا کنترل فعالیت یک ماده ژنتیکی بر عهده دارد. ژن‌ها  واحد وراثت هستند. آرایش ژنتیکی یک موجود زنده (ترکیب ژن‌های آن)، تعیین کننده مشخصات آن، مانند رنگ چشم‌های یک جانور یا بوی گل یک گیاه است.

ژن ماده پیچیده‌ای است که در هنگام تقسیم می‌تواند همانند خود را بوجود آورد. واحدهایی از این ماده وراثتی از پدر و مادر به فرزندان انتقال می‌یابند. این واحدها دارای ویژگیهای بسیار پایدار بوده و بطور مشخص موجودی را که صاحب آن است، تحت تاثیر قرار می‌دهند. ژنها بر روی کروموزومها در جایگاههای ویژه، مرتب شده‌اند. هر سلول بدن انسان شامل 25000 تا 35000 ژن است. ژن ها حامل اطلاعاتی هستند که تعیین کننده ی ویژگی های شما هستند. ویژگی ها شامل مواردی می شود که شما از والدین خود به ارث می برید.

DNA هر موجود از تعدادی ژنهای مختلف تشکیل شده است. در هنگام رشد، هر ژن دقیقا ژن همانند خود را پدید می‌آورد. هنگامی که یک ژن جهش می‌یابد، ژن جهش یافته در تقسیمات بعدی سلول، ژنهای جهش یافته همانند خود را بوجود می‌آورد و اگر این ژن یک ژن ساختمانی باشد، جهش منجر به تولید پروتئین جهش یافته می‌گردد.

جایگاه ثابت هر ژن در کروموزوم که ویژه آن ژن است، لوکوس (Locus) نامیده می‌شود. هر ژن نقش خاصی را در بدن ایفا می کند. ژن ها حامل دستورالعمل هایی برای تولید پروتئین در سلول هستند. پروتئین ها بلوک های سازنده ی بدن شما به حساب می آیند. استخوان ها، دندان ها، مو،ل اله ی گوش، ماهیچه ها و خون همه به وسیله ی پروتئین ساخته می شوند. پروتئین ها کمک می کنند تا بدن ما رشد کند،کار کند و سالم بماند.

ژنتیک یک شاخه ی زیست شناسی است که ساختار، محل، آنورمالی ها و اثرات ژن ها را بررسی می کند. ژنتیک پزشکی عمدتا با بیان ژن های غیر طبیعی و یا ترکیب ژن در تولید بیماری مرتبط است. داشتن اطلاعات این چنینی امکان مشاوره ژنتیک مفید را فراهم میکند. در واقع ژنتیک بخشی از دانش زیست‌شناسی است که به وراثت و تفاوتهای جانداران می‌پردازد. بوسیله قوانین و مفاهیم موجود در این علم می‌توانیم به همانندی یا ناهمانندی دو ارگانیسم نسبت به یکدیگر پی ببریم و بدانیم که چگونه و چرا چنین همانندی یا ناهمانندی در داخل یک جامعه گیاهی و یا جامعه جانوری بوجود آمده‌ است. دانش ژن‌شناسی، دانش جابجایی داده‌های زیستی از یک یاخته به یاخته‌ای دیگر و یا از پدر و مادر به نوزاد و نسلهای آینده می‌باشد. ژن‌شناسی با چگونگی این جابجایی‌ها که باعث نشانگانها، دگرگونی‌ها و همانندی‌ها در موجودات زنده می‌باشد، سر و کار دارد. دانش ژن‌شناسی به سرشت فیزیکی و شیمیایی این داده‌ها نیز می‌پردازد.

دانش ژنتیک به دو شاخه مولکولی و پزشکی تقسیم می شود. ژنتیک مولکولی به بررسی ساختار و کارکرد ژن ها در سطح مولکولی می پردازد و ژنتیک پزشکی دانش مطالعه و انتقال صفات از یک نسل به نسل دیگر است. این دانش امکان مطالعه و بررسی عوامل زیستی را هم فراهم می کند. به عنوان مثال دانش ژنتیک ملکولی به تکنیکی به نام "واکنش زنجیره ای پلیمراز" (PCR) دست یافته است که از طریق آن می توان به تشخیص عفونت ها رسید. این تکنیک از تمام خصوصیات فوق در مورد ژن ها تبعیت می کند و با تکثیر عوامل عفونی حضور و یا بررسی تعداد آن ها را در مایعات و بافت های بدن ممکن می سازد.

---------------------------------------------------------

روش مولکولی  PCR در تشخیص عوامل عفونی و بیماری ها

روشهایی که جهت شناسایی عوامل عفونی بیماری ها به کار می روند بسیار متنوع هستند هر کدام دارای معایب و مزایایی هستند به عنوان مثال یکی از این روش ها کشت میکروبی است این روش نیاز به زمان طولانی برای رسیدن به پاسخ دارد. كشت نمونه ها حداقل 24 ساعت وگاهي چندين هفته طول مي كشد تا مثبت شود . اگر بيمار آنتي بيوتيك مصرف كرده باشد ممكن است كشت منفي شود .حتي اگر نمونه هاي باليني با تاخير به آزمايشگاه فرستاده شود كشت بعضي از عوامل عفوني منفي ميشود. و همچنین میکروارگانیسم های بیماریزای مهمی نیز وجود دارند که به سختی قابل کشت بوده یا اصلاً قابل کشت نیستند. كشت بعضي از عوامل عفوني مانند ويروس ها ، كلاميديا ها ،مايكوپلاسما و ريكتزياها به روش هاي معمولي قابل كشت نبوده و احتياج به محيط هاي كشت اختصاصي دارند (1،2). پس گزینه ی مناسبی برای انتخاب روش تشخیص نیست.

روش دیگر روش سرولوژیک است که در سرم خون به دنبال آنتی ژن های عوامل عفونی یا آنتی بادی های اختصاصی آنها می گردد. این روش نیز معایبی دارد از جمله اینکه در روش های سرولوژیک واکنش های متقاطع با عوامل مختلف زیاد رخ می دهد، در تشخیص برخی عفونت های مادرزادی مانند CMV حساسیت زیادی ندارد، تست تشخیصی سرولوژیک اساساً برای برخی از ارگانیسم های بیماری زا وجود ندارد و همچنین این روش در افرادی که نقص ایمنی دارند کارایی مناسبی ندارد. پس این روش تشخیصی نیز گزینه ی مناسبی نمی باشد.

روش دیگر روش مولکولی است که مناسب ترین روش برای تشخیص بیماری های عفونی میباشد. اصلی ترین دلیلی که باعث شده روش مولکولی جایگزین روش های فوق شود سرعت بالای آن در پاسخ دهی است. سرعت پاسخدهی بالا یکی از ضروریات تشخیص برخی بیماری های حاد عفونی است که به عنوان مثال میتوان به بیماریهای عفونی مغزی-نخاعی یا سپتی سمی (حضور عفونت در خون) اشاره کرد که تشخیص سریع عامل عفونت کمک موثری در درمان بیماران می نماید. در میان روشهای مولکولی، روش(PCR (Reaction Chain Polymerase  و مشتقات آن از جمله Real-Time PCR گستردگی روزافزونی در شناسایی عوامل عفونت زا یافته اند. این روش که بر مبنای شناسایی و تکثیر ژنوم میکروارگانیسم ها عمل می کند، دارای حساسیت بسیار بالایی در تشخیص میباشد بطوریکه قادر است تعداد بسیار اندک عوامل میکروبی را که با روشهای دیگر قابل شناسایی نیستند، تشخیص دهد. یک مزیت بسیار خوب این روش این است که عامل میکروبی برخی از بیماری های عفونی که در مراحل اولیه با روش های دیگر قابل شناسایی نیستند را در همان مراحل آغازی قابل شناسایی می کند. با روش PCR عوامل عفوني مانند باکتری ها،  ويروس ها، كلاميدياها، مايكوپلاسما و ريكتزياها قابل بررسی هستند (3،4). روش های مولکولی با کمک PCR میتوانند عوامل هپاتيت B (5)، هپاتیت C (6،7)، HIV  (8)، HSV  (9،10) و سیتومگالوويروس ها و انتروویروس ها را نیز شناسایی کنند. از PCR ميتوان (در افراد پیوندی و مبتلا به نقص سیستم ایمنی)  براي تشخيص عفونت خطرناک CMV در پلاسما و مايع نخاعي نیز مي توان استفاده نمود كه حساسيت آن حدود 98-95 درصد و اختصاصي بودن آن 100-98 درصد مي باشد در حالي كه حساسيت كشت CMV حدود42 درصد ميباشد (11). از این تست جهت غربالگری و پیگیری پاسخ به درمان نیز می توان استفاده نمود.

اجازه بدهید به عنوان مثال در باره تشخیص ملکولی هپاتیت های B و C بیشتر صحبت کنیم.

تشخیص مولکولی هپاتیت B: ویروس هپاتیت B یک ویروس DNA داراست. مارکرهای آزمایشگاهی که در تشخیص هپاتیت B حائز اهمیت هستند شامل اجزای مختلف ویروس یا پاسخ آنتی بادی علیه آنهاست. دو تا از مهمترین این عوامل عبارت از НBV DNA و НbsAg می باشند که در سرم بیماران قابل شناسائی هستند. عامل HBV DNA اسید نوکلئیک ویروس می باشد و HbsAg یک ساختار سطحی از ویروس می باشد. به طور معمول تشخيص هپاتيت B با تعيين وجود HBsAg صورت می گیرد و حضور این آنتی ژن در سرم نشانه عفونت می باشد . اما اندازه گیری کمی DNA ویروس می تواند در تصمیم گیری برای درمان موثر باشد به طوری که معمولاً میزانНBV DNA بالاتر از 105 -  104 کپی در میلی لیتر خون به عنوان کاندید درمان در نظر گرفته می شود. این اندازه گیری به روش PCR انجام می شود. کاربرد دیگر PCR انتخاب نوع درمان است بطوری که چندین یافته نشان داده که در صورتیکه میزان DNA ویروس کم باشد، اینترفرون آلفا پاسخ ضدویروسی پایدارتری ایجاد میکند، در حالی که اگر میزان DNA ویروس زیاد باشد، آنالوگهای نوکلئوزیدی انتخاب بهتری برای درمان هستند. به طور کلی در افرادی که به درمان پاسخ می دهند، میزان DNA ویروس به طور قابل ملاحظه ای کاهش مییابد و پاسخ پایدار به درمان به صورت عدم شناسایی НBV DNA به مدت شش ماه پس از درمان توصیف میگردد.

تشخیص مولکولی هپاتیت C: ویروس هپاتیت C (HCV) یک ویروس RNA دار است و به دلیل جهش هایی که در طول تکثیر از خود نشان می دهد، گوناگونی زیادی دارد به طوری که این ویروس به شش ژنوتیپ و هر ژنوتیپ به چندین تحت گونه تقسیم بندی میگردد. با توجه به عوارض شدید بیماری، شناسایی و پیگیری بیماران مبتلا حائز اهمیت فراوان است و امروزه علاوه بر تستهای سرولوژیک که anti-HCV را در سرم یا پلاسما شناسایی میکنند تستهای مولکولی PCR به دو صورت کیفی و کمی انجام شده و شناسایی ژنوم HCV، اندازه گیری میزان ویروس ( Viral Load) و تعیین ژنوتیپ ویروس را به عهده دارند.

---------------------------------------------------------

References:

1- Relman DA. Detection and identification of previously unrecognized microbial pathogens. Emerg Infect Dis 1998;4(3):382-9.

2- Relman DA. The identification of uncultured microbial pathogens. J Infect Dis 1993;168(1):1-8.

3- Tang YW, Procop GW, Persing DH. Molecular diagnostics of infectious diseases. Clin Chem 1997; 43:2021-38.

4- Fredericks DN, Relman DA. Sequence-based identification of microbial pathogens: a reconsideration of Koch’s postulates. Clin Microbiol Rev 1996; 9:18-33.

5- Abe A, Inoue K, Tanaka T, Kato J, Kajiyama N, Kawaguchi R, et al. Quantitation of hepatitis B virus genomic DNA by realtime detection PCR. J Clin Microbiol 1999;37(9):2899-903.

6- Hermida M, Ferreiro MC, Barral S, Laredo R, Castro A, Dizdios P. Detection of HCV RNA in saliva of patients with hepatitis C virus infection by using a highly sensitive test. J Virol Methods 2002;101(1-2):29-35.

7- Detmer J, Lagier R, Flynn J, Zayati C, Kolberg J, Collins M, et al. Accurate quantification of hepatitis C virus(HCV)RNA from all HCV genotypes by using branched-DNA technology. J Clin Microbiol 1996;34(4):901-7.

8- Clarke JR, McClure MO. HIV-1 viral load testing. J Infect 1999; 38:141-6.

9- Tang YW,Mitchell PS, Espy MJ, Smith TF, Persing DH. Molecular diagnosis of herpes simplex virus infections in the central nervous system. J Clin Microbiol 1999;37(7):2127-36.

10- Mitchell PS, Espy MJ, Smith TF, Toal DR, Rys PN, Berbariet EF, et al. Laboratory diagnosis of central nervous system infections with herpes simplex virus by PCR performed with cerebrospinal fluid specimens. J Clin Microbiol 1997;35(11):2873-7.

11- Abe T, Tsuchida K, Tamai M. A comparative study of the polymerase chain reaction and local antibody production in acute retinal necrosis syndrome and cytomegalovirus retinitis. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol 1996;234(7):419-24.

---------------------------------------------------------

توجه:

۱- کلیه آزمایش های مولکولی در کلینیک ایمونوتراپی بیمارستان آیت الله یثربی در مدت ۷۲ ساعت پاسخ دهی می شوند.

۲- پاسخگویی به آزمایشهای اورژانس درصورت درخواست پزشک در مدت ۱ روز امکان پذیر می باشد.


هیچ نظری ارسال نشده است