ژنومتیک چیست ؟

اولين کتاب حيات کامل شد! کتابی که بيان می کند ژنوم انسان از 3.2 ميليارد حرف تشکيل شده است و الفبای آن 4 نوع است : A,C,G,T . اين حروف با نظم در طول رشته يک متری DNA، که درون هر يک از سلول های يک جاندار وجود دارد، بارها و بارها تکرار شده اند. برای زيست شناسان، اين کد(برای دسترسی) آسان و پرفروش است. اين کتاب انقلابی در زيست شناسی بر می انگيزد.
بيو تکنولوژی ، شيوه ای که مولکولهای زيستی را به کار بندد، علمی تازه و نو نيست. بلکه انسان ها از هزاران سال گذشته آن را به کار بستند. تاريخ دقيقي برای مشخص کردن زمانی که انسان ها قادر به ساختن نان و ماست بودند وجود ندارد، اما امروزه چه چيز بيوتکنولوژی را مهم و هيجان انگيز ساخته است؟ Genomics! علمی که بر هم کنش بين ژنها را مشخص می کند. تکنولوژيهای ژنوميک به ما توانايي رمزگشايي کدهای ژنتيکی را داده اند، توانی که ما را به درکی جديد در زيست شناسی می رساند. ما اکنون در درون يک انقلاب هستيم، انقلابی در علوم زيستي!
Genomics علمی است در مورد ژنوم، درباره اين که ژنها چگونه بر يکديگر اثر می گذارند. ژنوم از رشته های همانند يک متری DNA که در هر يک از سلول ها وجود دارد، از تقريبا 30000 ژن که بر روی آن قرار دارد، تشکيل شده است. در بهار سال 2003، اولين ژنوم کامل يک انسان منتشر شد، کتابی با ضخامت 200 دفتر راهنمای تلفن! اين کتاب، برای همه 6 ميليارد انسان روی زمين در %99.9 موارد مشابه خواهد بود، ولی تفاوتهای اندک آن باعث ايجاد تفاوتهای فردی منحصر به فرد آن خواهد شد. در آينده کتابخانه ای جهانی ساخته خواهد شدکه در بردارنده ی همه ی 6 ميليارد کتاب جمع آوري شده از هر گروه و زير گروهی خواهد بود. تفاوتها در اين کتاب که کمتر از 0.1% است به ما خواهد گفت چرا مستعد بيماري های فراوانی هستيم، چرا رفتاری متفاوت و گونه گون داريم و چرا متفاوت به نظر می رسيم؟ در بعضی موارد يک تفاوت کوچک در حرف G يک ژن خاص، که در همسايه ما C است می تواند آثار کاملا متفاوتی داشته باشد. موسسه سلامتی ملی (NIH)، 100 ميليون دلار برای تحقيقاتی که گوناگونی های ژنتيکی صدها نفر از مردم جمعيت های مختلف را مشخص می کند، اعطا کرده است. اين کمک هنگفت به دانشمندان در پيدا کردن ژنهای مرتبط با بيماريهای مختلف کمک شايانی خواهد کرد. وقتی تمام تلاشها به سمت مراحل ژنوميک است، علوم ديگر نيز اکنون به فرصت هايي برای توسعه يافتن در اين زمينه مي انديشند. اين امر در بردارنده ی علوم کامپيوتر، رياضيات، مهندسی الکترونيک و ... به منظور توليد ابزارهای جديد برای پاسخ دادن به پرسشها و نيازهای پزشکی اکولوژی و مهندسی محيط زيست است.

آيا بيولوژی هسته نهايي يکپارچگی علوم است؟
 

توجه انسان ها بيشتر در مورد سلامتی خودشان است که در نهايت وقتی پي می برند که شايد از يک بيماری رنج می برند، هر قيمتی برای سلامتی می پردازند. احتمالا به خاطر همين امر است که اقتصاد اين زمينه را بسيار فعال دانسته و در دهه های آينده، همگرايي علوم ديگر بر مسئله زيست شناسی را خواهيم ديد. به عنوان مثال زيست شناسی و الکترونيک در دانشگاه های متعدد حضوری طولانی دارند.
مولکولهای زيستی (مانند DNA و Protein ) تقريبا اندازه چندين نانومتری دارند و بخاطر اينکه فيزيکدانها و شيميدانها اکنون آموخته اند که چگونه وسيله های الکترونيکی کاملا در مقياس اين مولکولها بسازند.
آنچه واقعا جالب است اين می باشد که اين مولکولهای زيستی در طبيعت غيرزيستی محسوب می شود يعنی می توانند از اتصال اجزای غير زيستی تشکيل شده باشند که می تواند درون يک چيپ الکترونيکی جايگذاری شود. شما احتمالا در مورد چيپ های DNA و Protein چيزهايي شنيده ايد. اين چيپ ها از سيليکون يا شيشه و DNA روی آنها ساخته شده اند. چيپ های پايه نيم رسانا، با روشهای گران قيمت الکترونيکی برای مشخص کردن و Signal processing می توانند کشف و توالی يابی حساس DNA را انجام دهند. در دهه آينده دستگاههای نانو الکترونيکی در دهه آينده ساخته خواهند شد که شناسايي يک مولکول درون خون يا بزاق را امکان پذير خواهندکرد. چون اين مولکولها دارای بار الکتريکی هستند لزومی برکاربرد روشهای پيچيده نشانه گذاری يا نوری برای تشخيص نيست و بررسی مستقيم مولکول های زيستي کافی خواهد بود. انتظار می رود که با کوچک کردن اين کونه روشهای فوق حساس که قابل اسقرار بر روی تراشه ها هستند کاربرد وسيعی در تشخيص فراهم آيد. به طور مثال با قرار دادن اين تراشه ها بر روی تجهيزات مخابراتی يا تلفن های همراه مستقيما باکتری های خطرناک، ويروسها و اجزای خاصی از ژنها را شناسايي کرد. همچنين می توان جهت دريافت تاثير يک دارو، تنوع ژنتيکی انسانی را بررسی کرد و در تنظيم مقدار يک دارو و مدت استفاده آن از اين روش بهره گرفت، در حال حاضر اين عمل تنها در حيطه اختيارات پزشکان است. پيش بينی می شود که طی بيست سال آينده نيازی به مراجعه به دکتر عمومی نداشته باشيم و تنها تخصصهای اندکی برای معالجه بيماريها به کار خواهند آمد.

ماورای علم ژنومیک
 

ژنوميک پيش آهنگ ديگر مباحث بیوتکنولوژی است، ما اکنون شاهد پيدايش زمينه های ديگری مانند Proteomics (علم پروتئين) Meta Bolemics (علم متابوليت ها) Transcriptomics (علم ترجمه) Systemics (علم سيستم زيستی) و اصطلاح هایی مانند Bibleamics که يعنی خواندن آثار ادبی، هستيم. اين علوم به ما کمک می کند که بفهميم چه چيز در ژنوم به رمز در آمده است. بعضی از آنها سرچشمه ای قابل پيگيری در زمينه صنعت خواهند بود و ديگران شايد به شناخت بهتر ژنوم کمک می کنند و شايد بعد از مدتی ناپديد شوند. Metabolo احتمالا در زمينه های بيشتری پديدار خواهد شد زيرا جواب نهايي در مورد اينکه چه چيز در ارگانيسم صورت می گيرد، عرضه می کند و Nano electronics نيز مولکولهای مجزا را اندازه گيري می کند.

چشم اندازی از صنعت ژنوميک
 

اينک، بازار صنعت داروسازی در حدود 400 ميليارد دلار است. صنعت ژنوميک که خريد و فروش دارويي را عرضه می کند، اکنون در حدود 7-6 ميليارد دلار است. در هر صورت اين بازار ملزم به رشد تا 180 ميليارد دلار در 20 سال آينده است. اکنون همه آن 3.2 ميليارد کد ژنوميکی که ژنوم انسان را ساخته رمز گشايي شده است، صنعت ژنوميک به وجود آمده است تا بر اينکه کی و کجا اين ژن ها فعالند و مشخص کردن توانايي پروتئينهايي که اين ژن ها به رمز در آورده اند، سرمايه گذاری کند. برای مثال ژنوميک می تواند پيش بينی هايي در مورد رسميت داده ها کرده و هدف های بهتری برای داروها پيدا کند. هزينه فرآوری يک دارو از آغاز تا ارائه به بازار در حدود 800 ميليون دلار است. پيش بينی می شود که ژنوميک زمان عمل آوری دارو و همچنين هزينه آن را تا حدود 200 ميليون دلار کاهش خواهد داد. وقتی اين هزينه کاهش پيدا می کند، داروهای خاص، برای توليد قابل توجيه اقتصادی خواهند بود. دارو وقتی برای يک جمعيت يا هر شخص سازگار شده باشد عوارض جانبی کمتری خواهد داشت و کاهش شگرفی در تعداد مرگهايي که به علت اثرات جانبی داروهاصورت می گیرد، خواهيم داشت. (اينک اثر جانبی داروها رتبه 4 دلايل مرگ در آمريکا به حساب می آيد). همچنين انتظار می رود که تعداد داروها از صدها به ده ها هزار در چند دهه ی آينده افزايش پيدا می کند.
Microelectronics سريع و ارزان دنيای محاسبات و فناوری اطلاعات را دگرگون خواهد کرد. شايد Nano electronic بتواند تحولی در زيست شناسی ايجاد کند ولی شکاف بين الکترونيک و زيست شناسی در حال بسته شدن است، و به خصوص پس از شکست .comها دانشمندان ديگر علوم به بیوتکنولوژی می نگرند و علوم چند رشته ای با تمرکز بر زيست، در دهه ی آينده سرمايه گذاری پر شوری خواهد داشت.
ارسال مقاله توسط کاربر محترم سایت : masoudranjbar
/ن