خيال علمي من مسلسل “ستار تريك” يتحول إلى واقع

أما الجهاز الذي نحن بصدده هنا، بحسب صحيفة “ديلي ميل” البريطانية، فهو يعد تطورا جديدا ينقل الـ”ترايكودر” من عالم الخيال العلمي إلى واقع الحياة. وهو جهاز في حجم الجيب أو الهاتف الذكي، استخدمه العلماء في إجراء مسح ضوئي للحمض النووي، لتتبع أكمل صورة للجينوم أمكن تجميعها بجهاز واحد.

ويقدر سعر هذا الجهاز المحمول بحوالي 1000 دولار أميركي، وربما يساعد مستقبلا في الكشف عن الأمراض وتحديدها في نفس اللحظة.

وينتقل هذا الابتكار الجديد بعالم الطب إلى مراحل مستقبلية تسمح أن يقوم طبيب الأسرة بعمل مسح للجينوم خلال أي فحص روتيني باستخدام أجهزة مشابهة للترايكودر.

يقول بروفيسور ماثيو لوز، وهو عالم الوراثة بجامعة نوتنغهام، لوكالة الأنباء الفرنسيةAFP : “نحن نقترب بالتأكيد من النقطة التي سيصبح فيها تسلسل الجينوم جزءا روتينيا من الفحوصات السريرية المتطورة”.

دقة بنسبة 99.88%

إن هذا الأسلوب هو الأول من نوعه الذي يتم خلاله قراءة متواصلة، دون انقطاع، لسلاسل طويلة من الحمض النووي، مما يؤدي إلى الحصول على نتيجة نهائية تبلغ من حيث الدقة نسبة 99.88%.

ويقول المؤلف المشارك بروفسور نيكولاس لومان، وهو متخصص في الأمراض المعدية بجامعة برمنغهام: “إن عملية تجميع الجينوم تشبه تجميع اللغز”.

“تشبه القدرة على إنتاج تسلسل قراءات طويلة للغاية العثور على قطع كبيرة جدا من اللغز”.

ثقب النانو

من الأهمية بمكان أن ما يسمى تكنولوجيا نانوبور nanopore، أو تقنية ثقب النانو التي تهدف إلى تحديد الترتيب الخاص بالـ”نوكليوتيدات” في الحمض النووي، تسلط الضوء على مناطق غير مفهومة جيدا من الجينوم الذي يحكم الاستجابات المناعية للجسم ونمو الأورام.

ويوضح بروفيسور لومان أنه من المتوقع أن يساعد هذا الأسلوب على الكشف عن الحمض النووي للسرطان في الدم، و”التقاط الأورام قبل أن تكون أعراض أو مرئية من خلال التقنيات الإشعاعية”.

ويضيف بروفيسور أنه في حالة الاشتباه في إصابة مريض بعدوى ما، يمكن استخدام أسلوب التسلسل للكشف عن الجينوم الغازي لفيروس أو بكتيريا.

ويوضح بروفيسور لومان :”يمكننا أيضا أن ننظر في نفس الوقت في كيفية استجابة المريض لهذه العدوى”، مشيرا إلى أن الجهاز المناعي يختلف من فرد لآخر.

“شخصنة” التشخيص

وينطبق الأمر نفسه على التسلسل الميكروبيومي للشخص، والمجتمع الواسع من الميكروبات التي يستضيفها كل منا، والتي يتواجد معظمها في الجهاز الهضمي.

أما عن التشخيص لحالة كل مريض على حدة، فيقول بروفيسور لومان: “سنحتاج إلى بناء صورة لكيفية استجابة الأفراد للمضادات الحيوية والعقاقير المضادة للسرطان”.

يتكون الجينوم البشري من أكثر من 3 مليارات زوج من جزيئات البناء، موزعة في مجموعات من حوالي 25,000 من الجينات.

ويحتوي الجينوم البشري على الرموز والتعليمات التي تخبر الجسم كيفية النمو والتطور، ولكن تكمن العيوب في التعليمات التي يمكن أن تؤدي إلى الإصابة بالمرض.

فك التشفير

إن فك التشفير الأول للجينوم البشري استغرق 15 عاما، وتم إنجازه في عام 2003، وتكلف 3 مليارات دولار أميركي، وشارك في المشروع حشد من مئات العلماء تدعمهم أنظمة كمبيوتر بالغة القوة من 20 من كبريات الجامعات والمعاهد البحثية.

تكاليف بسيطة

أما التسلسل الجديد، الذي قام به فقط عشرات الباحثين استخدموا نحو 6 أجهزة MinION، فقد تكلف بضعة آلاف من الدولارات واستغرق إكماله 3 أسابيع.

يقول بروفيسور أندرو بيغز المؤلف المشارك من جامعة برمنغهام، أحد 9 مؤسسات شاركت في المشروع: “في غضون 5 إلى 10 سنوات، سيكون التسلسل الوراثي متاحا في كل مكان، كما لو كنت تقوم بعمل كوبا من الشاي”.

قام الباحثون بجمع الجينوم معا عن طريق تمرير خيوط الحمض النووي من خلال هياكل تشبه الأنبوب الضئيلة – المصنعة بمعرفة Oxford Nanopore Technologies – جنبا إلى جنب مع الذرات المشحونة كهربائيا.

توفير للوقت

إن التغييرات في التيار الكهربي تؤدي إلى تعريف وتحديد جزيئات الحمض النووي، وبالتالي يمكن وضعها في خرائط.

ويحتوي جهاز التعقب الجزيئي الصغير على الحد الأدنى من الأجزاء المتحركة ويتم توصيله عبر مقابس بشكل مباشر إلى كمبيوتر محمول أو كمبيوتر اللوحي، الذي يوفر الطاقة ويجمع البيانات التسلسل.

وعلى العكس من الأدوات الأرضية التي يمكن أن يستغرق وقت تشغيلها للتسلسل عدة أيام، فإن الجهاز الجديد يوفر البيانات خلال فترة زمنية أقرب للوقت الفعلي. يمكن أن يبدأ التحليل في غضون 10-15 دقيقة من أخذ العينة.

حمض نووي منقى

يستطيع الجهاز حاليا تحليل فقط عينات الحمض النووي المنقى، التي تم إعدادها في المختبر، وهذا يعني أنه لا يمكن قراءة عينة الدم أو اللعاب مباشرة.