محققان در ژاپن نخستین پایگاه داده ژنتیکی مربوط به بیماری‌های خودایمن و خود‌التهابی را تهیه کرده‌اند. این اطلس نخستین پایگاه داده از این نوع است. این پایگاه داده به متخصصان امکان می‌دهد تا درک عمیق‌تری از چگونگی بروز اختلالات ایمنی بدن به دست آورند و پروژه‌های آینده کشف دارو را برنامه‌ریزی کنند. همچنین دانشمندان امیدوارند که این اطلس از داده‌های ژنومی مربوط به سیستم ایمنی بدن در نهایت بتواند در تحقیقات بیماری‌های عفونی مانند کویید-۱۹ مورد استفاده قرار گیرد.
دکتر مینتو اوتا (Mineto Ota) محقق دانشگاه توکیو، روماتولوژیستی بالینی است و در ژنومیک عملکردی نیز تخصص دارد. وی نویسنده اصلی مطالعه‌ای است که اخیراً در ژورنال Cell منتشر شده است. وی می‌گوید: «برای شناخت بیماری‌ها، درک جامع عمیق از عملکرد واریانت‌های ژنتیکی ضروری است. با کمک این مجموعه داده‌ها، ما می‌توانیم اطلاعات مربوط به تغییرات توالی DNA مرتبط با یک بیماری را به ژن‌ها و انواع سلول‌هایی ارتباط دهیم که برای آسیب‌زایی آن بیماری مهم هستند.»
در بسیاری از پروژه‌های تحقیقاتی پیشین توالی کامل ژنوم بیماران تشخیص داده‌شده با افراد سالم مقایسه شده است. با این مقایسه هر نوع تفاوت در توالی DNA که در این مطالعات گسترده ژنومی ارتباطی به دست می‌آمد به‌عنوان تغییرات مرتبط با بیماری در نظر گرفته می‌شد.
بسیاری از واریانت‌های شناسایی‌شده در مطالعات ارتباطی، در ژن‌ها یعنی واحدهای اصلی وراثت وجود ندارد، بلکه در بخش‌هایی از DNA هستند که بیان یا به‌عبارت‌دیگر «روشن» یا «خاموش» بودن ژن‌ها را تنظیم می‌کنند. بیشتر ژنوم انسان از ژن تشکیل نشده است بلکه شامل این DNAهای تنظیم کننده است. متخصصان ممکن است بدانند که بخشی از DNA در تنظیم ژن نقش دارد، اما دقیقاً درک نمی‌کنند که این بخش چه کاری انجام می‌دهد یا چگونه این کار را انجام می‌دهد یا حتی چه ژن‌هایی را تنظیم می‌کند.
برای کشف عملکرد DNA تنظیمی، نوع دیگری از مطالعه ژنوم به نام تجزیه‌وتحلیل بیان کمی جایگاه‌های صفت expression Quantitative Trait Loci (eQTL) analysis یا به‌اختصار تجزیه‌وتحلیل eQTL سعی دارد تا تفاوت در توالی DNA را به تفاوت در بیان ژن ارتباط دهد. پژوهشگران با استفاده از داده‌های eQTL، می‌توانند حدس‌های آگاهانه‌تری درباره هدف توالی‌های تنظیمیDNA و چگونگی تأثیر احتمالی تفاوت در توالی تنظیمی بر بیان ژن‌هایی که تنظیم می‌کنند داشته باشند و همچنین حدس بهتری برای درک چگونگی ایجاد بیماری در اثر این تفاوت در بیان ژن داشته باشند.
چندین مطالعه eQTL دیگر نیز با تمرکز بر سیستم ایمنی انجام شده است؛ اما تلاش‌های پژوهشی پیشین تنها شامل داوطلبان سالم بوده و تعداد محدودی از انواع سلول‌ها را مورد بررسی قرار داده‌اند.
به گفته دکتر اوتا، شرایط التهابی در مقایسه با وضعیت سلامت اثرات بسیار متفاوتی روی ویژگی‌های فیزیکی سلول‌های ایمنی می‌گذارد. واریانت‌های ژنتیکی مرتبط با شرایط ایمنی ممکن است فقط در وضعیت بیماری عمل کنند، بنابراین برای این نوع مطالعه ژنتیکی، بسیار مهم است که نمونه‌ها از بیماران واقعی گرفته شود.
گروه پژوهشی، ژنوم ۷۹ داوطلب سالم و ۳۳۷ بیمار مبتلا به ۱۰ دسته بیماری مرتبط با ایمنی از جمله آرتریت روماتوئید، لوپوس اریتماتوز سیستمیک و اسکلروزسیون سیستمیک را به‌طور کامل توالی‌یابی کردند. همه داوطلبان ژاپنی‌تبار بودند.
شناخت بیماری‌های مرتبط با ایمنی چالش‌برانگیز است زیرا اگرچه هر بیماری از نظر بالینی با بیماری دیگر متمایز است؛ اما همپوشانی‌های زیادی وجود دارد و بیماران با تشخیص یکسان ممکن است علائم بسیار متفاوتی از خود بروز دهند.
دکتر اوتا توضیح داد: با توجه به این همه تنوع، در میزانی که می‌توانید از مطالعه یک بیماری مرتبط با ایمنی در یک‌زمان یاد بگیرید، محدودیت وجود دارد؛ اما اگر ۱۰ بیماری را با هم مطالعه کنیم، تصویر بزرگ‌تری درباره این نوع بیماری‌ها به دست می‌دهد.
محققان پس از انجام توالی یابی کامل ژنوم، ۲۸ نوع سلول مختلف مرتبط با سیستم ایمنی را از نمونه‌های خون داوطلبان جدا کردند و بیان ژن را در این سلول‌ها اندازه‌گیری کردند.
پایگاه داده ایجادشده در این پژوهش اطلس بیان ژن سلول ایمنی دانشگاه توکیو (ImmuNexUT) نام‌گذاری شد.
دکتر اوتا گفت، مشاهده می‌کنیم که هر نوع سلول ایمنی دارای نتایج متمایز eQTL در اطلس است. این موضوع می‌تواند به ما بگوید که چگونه تنظیم ژن بین انواع سلول متفاوت است و دقیقاً کدام نوع سلول برای بروز کدام بیماری مهم است.
اکنون ImmuNexUT بزرگ‌ترین مجموعه داده eQTL است که با استفاده از داوطلبانی با تبار آسیای شرقی ساخته شده است.
بنا به گفته دکتر اوتا اگرچه تنوع جمعیت برای درک دقیق عملکردهای ژنومی بسیار مهم است، تاکنون در این زمینه، مطالعات گسترده ژنومی و مطالعات کاربردی ژنومی عمدتاً با اهداکنندگان اروپایی انجام شده است.
این اطلس eQTL با گردآوری اطلاعات از سوژه‌های ژاپنی سبب شده است بر سوگیری پایگاه‌های پیشین به نمونه‌های اروپایی غلبه شود. همچنین این پایگاه برای بررسی‌های بیشتر درباره نقش تنوع‌های DNA در ترکیب با مجموعه داده‌های اروپایی کار مؤثری به شمار می‌رود.
محققان امیدوارند که پایگاه داده ImmuNexUT به رشد خود ادامه دهد و سرانجام منجر به نتایج بهتری برای بیماران شود.
Original Reference: Ota M, Nagafuchi Y, Hatano H, et al. Dynamic landscape of immune cell-specific gene regulation in immune-mediated diseases. Cell. ۲۰۲۱. doi: 10.1016/j.cell.2021.03.056.
منبع: technologynetworks