بررسی ژنوم برای یافتن علل اختلالات صورت

به گزارش واحد ژنتیک پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، الیزابت انگل، کار خود را وقف یافتن علل ژنتیکی و رشدی برای اختلالات چشم، پلک و حرکات صورت کرده است. از بیماری های رایج مانند استرابیسم گرفته تا اختلالات بسیار نادر، این شرایط می توانند بر ظاهر فرد تأثیر بگذارند و ارتباطات اجتماعی را مختل کنند و تغییر دادن چشم ها به بالا، پایین یا به طرفین یا تنظیم حالات صورت را دشوار کنند. هر کشف در آزمایشگاه پاسخی برای خانواده ها ارائه می دهد. همچنین دریچه ای به مغز و به ویژه رشد اعصاب و نورون های حرکتی که عضلات چشم و صورت را عصب دهی می کنند. اکنون، تیم انگل در F.M. مرکز نوروبیولوژی کربی در بیمارستان کودکان بوستون کشف یک معمای غیرقابل نفوذ را ایجاد کردند و علت ژنتیکی بیماری به نام فلج صورت مادرزادی نوع 1 (HCFP1)را بیان نمودند.HCFP1 باعث ضعف خفیف صورت می شود.

یک دسته نادر از بیماری های ژنتیکی

بیشتر علل ژنتیکی شناخته شده بیماری های ارثی از انواع ژن ها ناشی می شود - 1 تا 2 درصد از ژنوم ما، همچنین به عنوان اگزوم شناخته می شود، که کد ساخت پروتئین ها را ارائه می دهد. اما در بقیه ژنوم - ماده تاریک - عناصر غیر کدگذاری مهمی نهفته است که ژن ها را تنظیم می کند و می تواند بر بیماری تأثیر بگذارد. در حالی که ما فقط حدود 20000 ژن داریم، عناصر تنظیمی غیرکدکننده اطلاعات بیشتری را ارائه می دهند و بیان ژن را با روشن یا خاموش کردن ژن ها در انواع سلول های خاص در زمان های خاص تعدیل می کنند.

تیم انگل از توالی یابی کل ژنوم استفاده کرد که نشان داد پنج خانواده دارای یک قطعه DNA بزرگ و تکراری هستند. نقطه شروع و پایان این قطعه متفاوت بود، اما در هر پنج خانواده شامل سه عنصر تنظیمی غیر کدگذاری بود. نه خانواده دیگر دارای انواع تک نوکلئوتیدی (SNVs) بودند، تغییرات حرفی در کد ژنتیکی، همه در یکی از سه عنصر تنظیمی موجود بودند. آنها دریافتند که این سه تنظیم کننده در نزدیکی GATA2 قرار دارند، ژنی که به تعیین تولید انواع سلول های مختلف در خون و سیستم عصبی کمک می کند. این 3 سؤال را مطرح شد که آیا سه تنظیم کننده روی GATA2 عمل می کنند؟ تیم انگل مشکوک بود که این کار را انجام داده اند، و این دو بیان GATA2 را تقویت کردند و یکی را خاموش کردند.

با استفاده از مدل های موش و ابزارهایی مانند توالی یابی RNA تک سلولی و CUT&Tag برای نمایه کردن سلول ها در مقاطع زمانی مختلف، تیم شروع کرد به درک اینکه چگونه انواع عناصر تنظیم کننده DNA منجر به ضعف صورت می شود. اول، آنها دریافتند که عناصر تنظیم کننده در مراحل اولیه رشد مغز، در مکانی در مغز عقب که در آن دو نوع سلول متولد می شوند، فعال هستند: نورون های حرکتی صورت و نورون های گوش داخلی (در فیلتر کردن صداهای بلند و صدای پس زمینه نقش دارند). فرضیه ما این بود که گوش داخلی ابتدا متولد می شوند و وابسته به تقویت کننده هایی هستند که GATA2 را روشن می کنند، و یک روز یا بیشتر بعد، خاموش کننده GATA2 را خاموش می کند و نورون های حرکتی صورت ساخته می شوند. محققان فکر می کردند که تکثیر DNA می تواند فعالیت تقویت کننده را افزایش دهد در حالی که SNVs می تواند فعالیت خاموش کننده را کاهش دهد که هر دو منجر به تولید بیشتر وابران گوش داخلی و نورون های حرکتی صورت کمتر می شوند. آزمایش های دقیق نشان داد که این درست است. دکتر آلن تنی، یکی از محققین فوق دکترا در آزمایشگاه انگل که این مطالعه را رهبری می کرد، معتقد است که تعداد ترکیبی سلول ها بدون تغییر بود، اما بیان طولانی مدت GATA2 باعث افزایش وابران گوش داخلی به هزینه نورون های حرکتی صورت شد. به طور خلاصه، تیم نشان داد که جهش های ژنتیکی مانع از ایجاد نورون های حرکتی کافی در طول تکامل برای عصب بندی صحیح عضلات صورت می شود و آنها را نسبتاً ضعیف می کند.