نگاهی اجمالی به نشانگرهای ژنتیکی

تصور کنید در حال ملاقات یک دوست در یک شهر جدید هستید. او به شما می‌گوید: «خانه‌ی من فقط چند بلوک با پارک مرکزی فاصله دارد». ممکن است آدرس دقیق را ندانید، اما دانستن موقعیت مکانی پارک مرکزی، جستجوی شما را بسیار آسان‌تر می‌کند.

 

نشانگرهای ژنتیکی نشانه‌های بیولوژیکی روی نقشه‌ی DNA فرد هستند. دانشمندان مکان دقیق این نشانگرها بر روی کروموزوم‌ها را می‌دانند. این دانش به آن‌ها اجازه می‌دهد تا همسایگی‌های ژنتیکی اطراف را کشف کرده و ژن‌های خاص مرتبط با بیماری‌ها، اصل و نسب یا نحوه‌ی تعامل بدن با داروها را مشخص کنند.

نشانگرهای ژنتیکی چه هستند؟

نشانگرهای ژنتیکی توالی‌های DNA خاصی با مکان‌های کاملا مشخص روی کروموزوم‌ها هستند که به شناسایی تغییرات درون ژن‌ها یا کل ژنوم کمک می‌کنند. نشانگر ژنتیکی ممکن است تنها بخشی از یک ژن را تشکیل دهد و یا عملکرد شناخته‌شده‌ای نداشته باشد. هدف اصلی شناسایی نشانگرهای ژنتیکی، تعیین تغییرات ژنی در مکان‌های خاص روی DNA است.

انواع نشانگرهای ژنتیکی

برخی از نمونه‌های رایج نشانگرهای ژنتیکی عبارتند از:

 

• پلی‌مورفیسم‌های تک نوکلئوتیدی (SNPs)
• پلی‌مورفیسم‌های طول قطعه‌ی بریده شده (RFLPs)
• تعداد متغیر تکرارهای پشت سر هم یا ماهوارک (VNTR)
• تکرارهای پشت سر هم کوتاه (STR) و ریزماهواره‌ها
• تغییرات تعداد کپی (CNV)

بیایید یک به یک آن‌ها را بررسی کنیم.

پلی‌مورفیسم‌های تک نوکلئوتیدی (SNPs)، تغییراتی در باز آلی یکی از نوکلئوتیدها در یک مکان خاص در توالی DNA می‌باشند.

 

پلی‌مورفیسم‌های طول قطعه‌ی بریده شده (RFLPs)، تغییراتی در طول قطعه‌ی DNA هستند که به دلیل عوض شدن مکان‌های برش آنزیم‌های محدود ایجاد می‌شوند.

 

تعداد متغیر تکرارهای پشت سر هم (VNTRs)، توالی‌های تکرارشونده‌ای از  DNAهستند که تعداد تکرارهای آن‌ها در بین افراد متفاوت است.

 

تغییرات تعداد کپی (CNV)، به تفاوت‌هایی در تعداد کپی‌های یک بخش خاص از DNA که در افراد مختلف یافت می‌شود، اشاره دارد.

 

تکرارهای پشت سر هم کوتاه (STR)، توالی‌های تکرارشونده‌ای از DNA هستند که تعداد تکرار آن‌ها در بین افراد متغیر است.

 

با این حال، این موارد همه‌ی انواع نشانگرها نیستند. اشکال مختلف دیگری از نشانگرهای ژنتیکی وجود دارند و دانشمندان دائما انواع جدیدتری را کشف می‌کنند.

 

RSID چیست؟

RSID یا Reference SNP-cluster Identification، یک شناسه‌ی متمایز است که برای پلی‌مورفیسم‌های تک نوکلئوتیدی (SNPs) در پایگاه داده‌ی dbSNP تعیین شده است. علاوه بر این، این شناسه‌ی درج‌های کوتاه نوکلئوتیدی، حذف‌ها و تکرارهای پشت سر هم کوتاه را نیز شناسایی می‌کند.

محققان و پایگاه‌های داده از RSID برای نظارت و تجزیه و تحلیل تغییرات ژنتیکی استفاده می‌کنند. RSIDها از فرمت «rs##» پیروی می‌کنند.

نشانگرهای ژنتیکی چگونه بر صفات تاثیر می‌گذارند؟

نشانگرهای ژنتیکی با تغییر عملکرد یا تنظیم ژن، بر صفات تاثیر می‌گذارند. درک این نکته ضروری است که بیشتر صفات، چندژنی هستند یعنی تحت تاثیر چندین ژن و نشانگرهای ژنتیکی متعدد می‌باشند. به ندرت پیش می‌آید که تنها یک نشانگر واحد یک صفت را کنترل کند.

ترکیبی از نشانگرهای به ارث رسیده از هر دو والدین یک پروفایل ژنتیکی منحصر به فرد را ایجاد می‌کنند که به بیان کلی یک صفت کمک می‌نمایند. این تاثیر ژنتیکی در جنبه‌های مختلف زندگی، از ویژگی‌های فیزیکی مانند رنگ مو و چشم گرفته تا استعدادهای سلامتی و ویژگی‌های تندرستی گسترش می‌یابد.

نشانگرهای ژنتیکی همچنین نقش مهمی در ردیابی تبار و آزمایش ابوت دارند و به ما در درک ریشه‌ها و روابط بیولوژیکی کمک می‌کنند.

ویژگی‌های فیزیکی

رنگ مو: ژنی به نام MC1R رنگدانه‌هایی را در بدن تولید می‌کند که رنگ پوست، مو و چشم را تنظیم می‌کند. تحقیقات یک نشانگر ژنتیکی را شناسایی کرده‌اند که با شانس بیشتری برای ایجاد موهای قرمز مرتبط است.

عدم تحمل لاکتوز: ما با توانایی هضم لاکتوز متولد می‌شویم اما به مرور زمان به دلیل تغییر در ژن تولیدکننده‌ی لاکتاز که لاکتوز را هضم می‌کند، این ویژگی را از دست می‌دهیم. در حالی که میزان عدم تحمل لاکتوز هر فرد متفاوت است، این تغییرات ژنتیکی منجر به تولید کم یا عدم تولید آنزیم لاکتاز می‌شوند.

وزن بدن: ما انسان‌ها ساختار ژنتیکی اولیه‌ی یکسانی داریم. با این حال، تغییرات ژنی می‌توانند بر ویژگی‌های فردی، از جمله وزن بدن تاثیر بگذارند. نشانگرهای ژنتیکی خاص می‌توانند بر متابولیسم، تنظیم اشتها و نحوه‌ی ذخیره‌ی چربی بدن تاثیر بگذارند و برخی افراد را مستعد افزایش وزن یا چاقی کنند.

عملکرد فیزیکی: عوامل ژنتیکی بر استقامت و سایر توانایی‌های ورزشی تاثیر می‌گذارند. نشانگرهای ژنی خاص ممکن است به ظرفیت هوازی بیشتر، کارایی عضلانی و ریکاوری کمک کنند و به طور بالقوه سطوح استقامت فرد را افزایش دهند.

چندین ژن، از جمله ACTN3، PPARA و AMPD1، با بهبود قدرت بدنی و عملکرد مرتبط هستند. این ژن‌ها بر ترکیب فیبر عضلانی، متابولیسم انرژی و بازده ریکاوری تاثیر می‌گذارند.

سلامتی و تندرستی

آزمایش ژنتیک به ارزیابی خطرات بیماری‌ها و شخصی‌سازی مراقبت‌های بهداشتی کمک می‌‎کند؛ اما باید به یاد داشته باشیم که نشانگرها فقط استعداد ژنتیکی را نشان می‌دهند و حتما به این معنی نیست که فرد به یک بیماری خاص مبتلا خواهد شد. محیط و سبک زندگی نیز نقش مهمی در پیامدهای سلامتی دارند.

سرطان: در حالی که سبک زندگی و عوامل محیطی نقش مهمی در این زمینه ایفا می‌کنند، برخی از نشانگرهای ژنتیکی می‌توانند نمایانگرحساسیت بالاتری نسبت به سرطان‌های خاص باشند. به عنوان مثال، نشانگرهای BRCA1 و BRCA2 خطر بالاتر ابتلا به سرطان سینه و سرطان تخمدان را نشان می‌دهند.

واکنش به دارو: بدن ما داروها را متفاوت پردازش می‌کند. نشانگرهای ژنتیکی قادرند این تغییرات را آشکار کنند. تغییرات ژنی خاص می‌توانند بر میزان موثر متابولیزه کردن داروهای خاص توسط بدن ما اثرگذار باشند و اثربخشی و عوارض جانبی احتمالی آن‌ها را تغییر دهند. به عنوان مثال، تغییرات در ژن CYP2C19 می‌تواند نحوه‌ی پردازش داروهای ضد افسردگی خاص را در بدن تغییر دهد و اطلاع از این امر به پزشک اجازه می‌دهد تا داروهای تجویزی را برای رسیدن به نتایج بهینه‌ی درمان، تنظیم کند.

اصل و نسب و پدری

نشانگرها در ردیابی تبار ژنتیکی و تایید روابط بیولوژیکی کلیدی هستند.

آزمایش‌های اجدادی: نشانگرهای ژنتیکی برای ردیابی منشا اجدادی و الگوهای مهاجرت کاربرد دارند. نشانگرهای خاص می‌توانند پیشینه‌ی قومی و منشاء جغرافیایی یک فرد را نشان دهند و او را به جمعیت‌های سراسر جهان متصل کنند. به عنوان مثال، یک نشانگر روی کروموزوم 15 می‌تواند نشان‌دهنده‌ی وجود اجداد بومی آمریکایی باشد و درک عمیق‌تری از ریشه‌های اجدادی یک فرد ارائه دهد.

تست‌های ابوت: نشانگرهای ژنتیکی، به ویژه تکرارهای کوتاه پشت سر هم (STRs)، در تست‌های ابوت برای تایید دقیق روابط بیولوژیکی استفاده می‌شوند. این نشانگرها بین افراد بسیار متغیر هستند و آن‌ها را برای شناسایی روابط والد و فرزند، ایده‌آل می‌کنند. به عنوان مثال، نشانگر خاصی در کروموزوم Y به تایید اصل و نسب بیولوژیکی با دقت بالا کمک می‌کند.

 

نشانگرهای ژنتیکی چه جیزهایی را می‌توانند به شما بگویند؟

نشانگرهای ژنتیکی به عنوان شاخص‌های اساسی تغییرات ژنتیکی عمل می‌کنند و می‌توانند بینش‌های ارزشمندی در مورد سلامت و خطر بیماری در فرد ارائه دهند. با این حال، محدودیت‌هایی نیز دارند.

خطر بیماری: جهش‌های ژنی شناخته شده‌ی مرتبط با بیماری‌های خاص، می‌توانند بر خطر ابتلا به این بیماری‌ها تاثیر بگذارند. برخی از این بیماری‌ها فیبروز کیستیک، کم خونی داسی شکل، بیماری هانتینگتون و انواع خاصی از سرطان هستند.

وضعیت ناقل بودن: اگر حامل ژن یک اختلال ژنتیکی مغلوب هستید، ممکن است علائمی از خود نشان ندهید، اما می‌توانید آن را به فرزندان خود منتقل کنید.

اطلاعات اجدادی: این اطلاعات یک درک کلی از منشاء اجدادی شما بر اساس الگوهای تنوع ژنتیکی مشاهده شده در بین جمعیت‌های مختلف، ارائه می‌دهند.

روابط خانوادگی: می‌توان بستگان بیولوژیکی بالقوه‌ی افراد را بر اساس نشانگرهای ژنتیکی مشترک آن‌ها آشکار کرد؛ این مورد به ویژه برای شناسایی افراد گمشده یا تعیین ارتباط پدری مفید است.

ویژگی‌های سبک زندگی و تندرستی: نشانگرهای ژنتیکی می‌توانند بینشی در مورد ویژگی‌های شخصی مختلف، از جمله الگوهای خواب، ویژگی‌های پوست، تمایلات شخصیتی و نیازهای تغذیه‌ای ارائه دهند. آن‌ها همچنین به ارزیابی عواملی مانند تغییرات در ژن MTHFR، موثر بر متابولیسم فولات، پتانسیل تناسب اندام، حساسیت به نمک و حساسیت به آلرژی، کمک می‌کنند.

نشانگرهای ژنتیکی چه مواردی را نمی‌توانند به شما بگویند؟

 

• تشخیص دقیق بیماری: نشانگرهای ژنتیکی نمی‌توانند بیماری را تشخیص دهند. آن‌ها به جای تایید وضعیت بیماری، مستعد بودن را نشان می‌دهند.
• شدت بیماری: شدت علائم، در صورت ابتلا به یک بیماری ژنتیکی، می‌تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد.
• جهش‌‎های خود به خودی: برخی بیماری‌ها و شرایط، از جهش‌های جدید (de novo) ناشی می‌شوند که ارثی نیستند؛ یعنی آزمایش ژنتیکی ممکن است تمام خطرات بالقوه را تشخیص ندهد.
• عوامل محیطی و اپی‌ژنتیکی: سبک زندگی و قرار گرفتن در معرض عوامل محیطی می‌تواند به طور قابل توجهی بر نتایج سلامت مرتبط با استعداد ژنتیکی تاثیر بگذارند. با این حال، اثرات آن‌ها ممکن است در بین افراد متفاوت باشد.
• پیش‌بینی‌های سلامتی در آینده: در حالی که انجام پیش‌بینی‌های قطعی در مورد مسائل سلامتی در آینده وسوسه‌انگیز است، مهم است که بدانیم عوامل متعددی (فراتر از ژنتیک) در سلامت کلی شما نقش دارند.

سوالات متداول درباره‌ی نشانگرهای ژنتیکی

سه نوع نشانگر ژنتیکی چه مواردی هستند؟

سه دسته از نشانگرهای DNA وجود دارد: اتوزومال، پدری و مادری.

نشانگرهای اتوزومال: این توالی‌های DNA منحصر به فرد که در ژنوم پراکنده شده‌اند و به جنسیت اختصاص ندارند، نسب کلی را ارزیابی می‌کنند.

نشانگرهای پدری (Y-DNA): این نشانگرها که روی کروموزوم Y قرار دارند، از پدر به پسر منتقل می‌شوند. نشانگرهای Y-DNA دودمان پدری را ردیابی می‌کنند.

نشانگرهای مادر (mtDNA): این نشانگرهای DNA که در میتوکندری قرار دارند، از مادر به ارث می‌رسند. نشانگرهای DNA میتوکندری، دودمان مادری را ردیابی می‌کنند.

خواهر و برادر چند نشانگر ژنتیکی مشترک دارند؟

خواهر و برادر تقریبا 50 درصد از نشانگرهای ژنتیکی خود را به اشتراک می‌گذارند (آن‌ها را به طور تصادفی از والدین خود به ارث می‌برند). با این حال، این درصد می‌تواند به دلیل عوامل مختلف در نوسان باشد. اگرچه سهم ژنتیک قابل توجه است، اما باید به خاطر داشت که خواهر و برادرها هنوز افراد متمایزی هستند. این منحصر به فرد بودن به دلیل دسته‌بندی تصادفی ژن‌ها در طول تولیدمثل ایجاد می‌شود.

آیا نشانگرهای ژنتیکی ارثی هستند؟

بله، فرزندان می‌توانند نشانگرهای ژنتیکی را از طریق وراثت مندلی از والدین خود به ارث ببرند. به همین دلیل است که ویژگی‌هایی مانند قد یا خطر دیابت  اغلب در خانواده‌ها مشترک است.

کدام بیماری را می‌توان با یک نشانگر ژنتیکی تشخیص داد؟

نشانگرهای ژنتیکی نقش مهمی در تشخیص بیماری‌های متعدد یا ارزیابی خطر ابتلا به آن‌ها دارند.

آزمایش تشخیصی: در موارد ویژه، یک نشانگر ژنتیکی خاص می‌تواند تشخیص را به طور قطع تایید کند. به عنوان مثال، یک جهش خاص در ژن CFTR، ابتلا به فیبروز کیستیک را تایید می‌کند.

ارزیابی خطر: نشانگرهای ژنتیکی معمولا خطر ابتلا به بیماری را ارزیابی می‌کنند. آن‌ها می‌توانند نشان‌دهنده‌ی افزایش خطر ابتلا به یک بیماری باشند، اما تضمین نمی‌کنند که فرد به آن مبتلا شود. عوامل محیطی، انتخاب‌های سبک زندگی و سایر ژن‌ها به طور قابل توجهی بر توسعه‌ی بیماری تاثیر می‌گذارند.

برخی از بیماری‌هایی که برای تشخیص آن‌ها از نشانگرهای ژنتیکی استفاده می‌شود عبارتند از:

 

• فیبروز کیستیک: جهش ژن CFTR
• کم خونی داسی شکل: جهش ژن HBB
• بیماری هانتینگتون: گسترش ژن HTT
• برخی سرطان‌ها: ژن‌های BRCA1 و BRCA2 (خطر سرطان سینه و سرطان تخمدان)

 

خلاصه: نشانگرهای ژنتیکی

 

• نشانگرهای ژنتیکی به عنوان ابزاری برای رمزگشایی تغییرات DNA عمل می‌کنند و بینش‌های ارزشمندی را در مورد سلامتی، اصل و نسب و صفات ارائه می‌دهند.
• در حالی که نشانگرهای ژنتیکی می‌توانند ریسک برخی موارد و نقش وراثت را روشن کنند، نمی‌توانند به طور قطعی نتایج پیچیده را پیش‌بینی کنند.
• نشانگرهای ژنتیکی ارثی هستند، بنابراین اعضای خانواده اغلب ویژگی‌های مشابهی را نشان می‌دهند.
• نشانگرهای مختلف، مانند SNPها و STRها، هر کدام دارای ویژگی‌های متمایزی هستند.
• اگرچه آزمایش ژنتیکی می‌تواند به طور قابل توجهی آموزنده باشد، اما باید محدودیت‌های آن را بپذیریم؛ زیرا مشورت با یک متخصص برای درک کامل نتایج بسیار مهم است.